[发明专利]无眩光的LED路灯

说明书

技术领域

本发明涉及采用LED进行道路照明的技术及LED路灯结构设计。

背景技术

LED(发光二极管)由于能耗低，寿命长，近年来被广泛推荐应用于道路照明，仅在中国涉及LED路灯的专利申请已经超过了3000多项。国家政府为了促进发展LED照明，从2008年推出了“十城万盏”的试验计划，鼓励各生产企业、研发单位开发道路照明灯。

由于单个的LED发光芯片功率很低，但道路照明用灯要求的功率很大，所有路灯装置都要求将多个LED组合安装在一个灯具装置之内。同时由于路面照明的情况特殊，路灯的设计要求灯具发出的光线能够从远处集中投射到一个狭长的道路面积内，并且产生均匀的亮度。经过国内外广大设计者和技术人员的研究，在这方面已经取得了一些成果。已经公开的最新的典型成果包括：我国专利：“专利号101118047 A”，“大功率发明路灯发明专利：CN101487579 B”(2002年0602授权)，及其引用的国际专利；发明专利“CN101649976 B(2011年0209授权)”；发明专利“CN10144589A”；发明专利“CN 101059213A”。所有这些专利都是试图采用不同的3次配光的办法来调整灯具的输出光分布，并结合路灯安装方式进行第四次配光，以求达到均匀的路面照度和节省能耗的目的。虽然采用的结构方式不同，和已知的其他技术方案一样，都是利用了灯具内LED安装结构的变化，调整LED的排列，用不同的方式实现对蝙蝠形的光分布的两翼进行了增强。  然后再利用相邻的多个路灯之间的照明互补，使道路更好的达到均匀照明，并取得较好的节能效果。

然而，虽然已经出现了数以百计的不同形式的产品，但迄今为止还没有一种比较理想的路灯设计能真正全面地满足道路照明的特殊要求。这是因为，采用LED用作道路照明，除了节能之外，不能忽略设置路灯的目的是保证车辆的安全行驶，也就是要使驾驶员有更好的路面行驶视野。而上面所提及的各方案针对的是改进路面照度和节省能源损耗两个指标，都只是从能源利用的角度进行整合改进。这些性能指示都不直接涉及面对广大驾驶员的应用性能指标。所以采用已有的技术制作出的LED路灯往往比较容易取得节能管理部门的认可，却很难为道路使用者所接受。

道路的使用者主要是驾驶员，他的视觉所能感受到的只是路面的亮度，更严格地说是他所处的驾驶位置上所看到的路面的亮度。而他所受到的干扰也主要是路灯迎面照来的眩光和路面所产生的镜面反射(特别是雨天)。路面的照度是指在道路表面每单位面积接受到的来自灯具的光照通量，而路面的亮度是由路面反射到观察者眼睛所在位置的光通量。路面的亮度并不只取决于路面的照度，而是和路面的照度、光的入射角度、观察者、司机的位置、路面的性质状态有关。尤其在投射角度差异较大时，路面的亮度系数可以相差很多倍。换而言之能产生均匀路面照度的路灯并不一定能产生驾驶员所希望看到的均衡的路面亮度。现有技术中采取的用侧光加强，用光源大角度远光投射来取得均匀照明的道路范围，并降低了路侧光溢出，提前照明效率。但这却同时增加了路面亮度的不均匀性。

路灯照明产生的眩光取决于落在观测者的视角范围内的来自灯具的直接照射或灯具在路面上产生的镜面反射光。已有技术采用的加强蝙蝠翼分布产生的大角度侧光增强照明会对驾驶人员产生较严重显的失明眩光或不适眩光。这是现有LED道路照明技术在追求路面均匀照度时带来的严重缺点。

另外，在现有技术中是采用宽光束LED进行路灯照明，因为都是要用LED单元所产生的光束角来横向覆盖道路照明的(也是道路的宽度方向)。而由于LED光束的输出，它到达地面的照度分布大都呈钟型的分布(光轴中心高，周边低)，已有技术的路灯，安装在道路两侧，即便采用适当的仰角安装，使道路中线照明得以提高，但是通常的布光的结果总是靠近光束中轴的道路中央部分的光照，总是要高于道路两侧。如果要使得道路的两侧面满足最低的照度或亮度要求，已有的技术的路灯就要在道路中间部分大大提高的不必要的照度。而且这种照明布置会有大量的光从道路两旁溢出路面，造成浪费，从而降低了道路照明能源的利用率。而且，由于LED光束的锥型投射分布，在近端和远端，其光照辐盖范围是不同的。已有技术在同一灯具内都是采用统一的或为数很少的几种光束角较宽的LED来照明。其结果是，如果近端可以满足了路面的覆盖，远端光线就会发生大量光溢出，如果LED光束角较小，在近端的照明范围就比较小.在靠近LED的下端，这光束就不能充满路面。即使已有技术在路面长度方向进行了翼区光强分增强，但却不能解决横向扩散溢出的问题。