LED二次光学设计在道路照明的应用毕业论文

LED道路照明灯具的二次光学系统研究与设计的开题报告一、研究背景及意义：随着城市化进程的不断加快，道路照明成为城市基础设施建设中不可缺少的环节。

LED技术的广泛应用使得道路照明灯具的能源效率、光学性能和可靠性得到了很大的提升，尤其是其发光效率高，寿命长，光色性能好等优点，使之成为了城市道路照明灯具的首选。

然而，LED灯具的光学效率并不高，光束输出方向不可控制，这就带来了LED灯具光污染、光照度不均匀等问题，导致照明效果不佳，同时也会浪费能源和资源。

因此，如何优化LED道路照明灯具的光学效率，提高光束输出方向的可控性，成为了当前研究的热点和难点。

二、研究内容和主要研究方法：本课题将从LED道路照明灯具的二次光学系统研究与设计入手，综合运用光学设计软件和实验手段，研究和解决LED灯具的光学效率和光束输出方向的问题。

具体研究内容和主要研究方法如下：1、LED灯具光学设计与建模：对LED灯具中的主要光学组件进行建模，包括LED光源、反射杯、透镜等，并运用现代光学设计软件（如Zemax、TracePro等）进行照明光学设计。

2、光学效率优化研究：针对LED灯具中存在的光学效率问题，运用优化设计方法，通过调整反射杯和透镜的结构形状和光学特性，提高光束输出效率和亮度，减少能量损失。

3、光束输出方向的可控制研究：将LED灯具设计为可调节方向、可旋转和可运动的灯具，以实现光束输出方向的即时调节和优化，避免因道路和建筑物等环境因素对照明效果的影响。

4、实验验证与性能评估：利用实验室设备对LED灯具的光学性能进行测试，以验证其设计和优化效果，并根据实验数据对灯具性能进行评估和分析。

三、预期成果和意义：1、基于LED道路照明灯具的二次光学系统研究与设计，实现LED 道路照明灯具的光束输出方向可控制，提高照明效果和经济效益。

2、为城市道路照明灯具的节能、环保和智能化发展提供科学依据和技术支持。

3、为提高我国LED道路照明灯具在世界市场的竞争力，促进国内LED照明产业的发展和壮大，具有重要的社会和经济意义。

LED路灯的二次配光摘要随着LED灯的效率大大提高，LED迅速进入商业照明市场，逐渐取代传统光源，成为21世纪的主要光源。

LED强劲诱惑，主要厂商纷纷投资LED行业。

本文将使用TracePro软件设计具有二次分布的LED灯的窄光分布，并通过实验测试来说明LED照明设计应用中的仿真软件。

关键词：LED路灯、TracePro软件设计、二次配光、仿真软件AbstractWith the LED light efficiency greatly improved, LED quickly entered the commercial lighting market, and gradually replace the traditional light source, become the main light source of the 21st century. LED strong temptation, the major manufacturers have invested in LED industry. This article will use TracePro software to design a narrow light distribution of LED lights with the secondary distribution, and through experimental tests to illustrate the simulation software in LED lighting design applications.Keywords: LED street light, TracePro software design, secondary light distribution, simulation software目录摘要 (1)Abstract (1)引言 (3)1 LED 路灯配光的特点和要求 (3)1.1 LED 路灯配光形状特点 (3)1.2 道路照明标准配光要求 (4)1. 3 LED 路灯的配光曲线 (4)2 LED 二次配光透镜 (5)2.1 LED 二次配光透镜的分类 (6)2.2 LED 透镜材料的种类及其优缺点 (6)2.3 二次透镜使用环境及要求 (6)2.4 二次配光透镜的设计、加工与生产 (7)2.5 小结 (7)3 LED 路灯配光方案及分析 (8)3.1 LED 路灯的二次配光 (8)3.2 二次配光设计 (9)3.2.1 TracePro (9)3.2.2 仿真设计 (10)3.2.3 实验测试 (15)3.2.4 结果分析 (16)总结 (16)参考文献 (18)致谢 (18)引言LED（发光二极管）是21世纪竞争激烈的新型固体光源。

LED调光技术及其在道路照明中的应用发布时间：2023-02-15T07:07:42.492Z 来源：《科技新时代》2022年9月18期作者：钱承红[导读] 道路照明与社会经济发展和人民群众生活息息相关，科学、节能、高效的道路照明是保障经济建设稳步开展的关键。

钱承红安徽三安光电有限公司安徽省芜湖市 241008摘要：道路照明与社会经济发展和人民群众生活息息相关，科学、节能、高效的道路照明是保障经济建设稳步开展的关键。

LED调光技术的应用能有效促进道路照明发展，提升交通运输效率。

通过对LED调光技术和道路照明系统发展的分析，提出科学的LED调光技术应用规划，为社会发展作出积极贡献。

关键词：LED调光技术；道路照明；应用1LED调光技术LED(Light Emitting Diode)即发光二极管，是一种常用的半导体发光器件。

LED内部主要包含P-N结和正负电极引线。

LED可以通过调节脉冲宽度进行调光，且电路的频繁通断基本不会对半导体器件造成损害。

同时，LED可以通过调整电流大小进行调光。

基于LED的特性，在道路照明中应用LED调光技术可促进道路照明优化发展，降低能源消耗，保障道路照明适应不同的情境需求，为交通体系建设作出积极贡献。

2市政道路照明中路灯的发展现状路灯是城市照明不可或缺的一部分。

在过去，高压钠灯在路灯照明系统中很常见。

其核心由路灯、灯具、光源和镇流器组成，其中镇流器是高压钠灯的最重要组成部分。

除去路灯自身光照的耗能，高压钠灯的镇流器的耗能量也较高；在去除路灯本身的太阳能消耗之后，高压钠灯的镇流器的能耗也很高。

因此，随着市场需求的变化，传统的高压钠灯逐渐被淘汰。

根据节能、绿色、环保的考虑，要解决高压钠灯和镇流器能耗严重的问题，不断提高其综合效率；同时，必须开发高效节能、使用寿命长、显色性高、环保的新型路灯，这对城市照明节能具有重要意义。

LED路灯是照明市场上的新型节能照明灯具，深受室外照明设计师的欢迎。

LED照明系统二次配光设计方法研究摘要在人们生活质量不断提高的过程中，照明质量与技能的要求也不断提高。

作为第四代光源的半导体照明，以其长寿命、节能、环保以及色温可调的优点被广泛的应用于人们的生活中。

但是固体照明光源的特性和外形等与传统的光源具有一定差异性，导致其不能直接应用在传统光源照明系统中。

此特点在LED照明系统中表现得更为明显。

因而针对此种情况需要对LED光源进行配光设计，使其能够满足各种照明需求。

本文就简单研究LED照明系统二次配光的设计方法。

【关键词】LED照明系统二次配光设计方法引言在科学技术快速发展的过程中，白炽灯的发明将人们带入了一个持久光明的世界，进而开启了照明技术的新纪元。

自那以后，各种光源层出不穷。

但是各种光源物质的发明都或多或少的存在一定的缺陷。

如白炽灯发热较为严重、寿命短、容易碎等缺陷；荧光灯则容易对人的视觉造成不良影响，荧光灯中的汞的环境污染较大。

在此种情况下，LED随之诞生。

LED的出现给照明光源的发展提供了新的发展方向。

LED （Light-Emitting-Diode）从物理的角度上而言，属于一种半导体器件。

该器件能够利用PN结或者类似结构的电能转化为光能。

这种光源的利用其实就是将传统的照明光源彻底的改变，进而采用电致发光的原理。

LED的体积较小、寿命长、发光率高，使用直流电压，电压低，具有环保安全等多项特点。

因而，LED的发展前景较为广阔。

1 LED基本机构与发光原理LED的工作原理就是将电能转化为光能。

LED在工作的过程中，通常都会外加两个电极，使得LED具有单向导电性。

通过的电流可以对加载的电压大小来进行控制。

在LED的内部结构中存在P区和N区。

这两个区域相交的界面就会形成P-N结。

在外加电压的作用下就会促使电子向P-N结运动与空穴复合最终发出光。

制造LED器件的主要目的就是得到光能。

因而LED的结构与普通的半导体结构有一定的不同之处。

常见的LED结构由LED芯片、透明环氧树脂、阴极杆与阳极杆、引脚架以及反光碗等结构组成。

LED路灯二次光学设计随着科技的发展，LED（Light Emitting Diode）路灯已经逐渐取代了传统的照明设备，成为照明行业的主力产品。

然而，由于LED的点光源特点，使得LED路灯在光学设计方面仍然存在一些问题。

为了进一步提高LED路灯的照明效果，研究者们进行了大量的工作，提出了许多的二次光学设计方案。

LED路灯的二次光学设计主要包括反射器和聚光器两个方面。

反射器的作用是将LED产生的光线反射到需要照明的区域，而聚光器的作用则是将光线集中到一个小的区域内。

这两个部分的光学设计都对LED路灯的照明效果有着重要的影响。

在反射器的设计中，通常使用的方法是将LED发出的光线通过折射、反射等方式来改变其传播方向和角度。

例如，可以使用三棱镜形状的反射器来实现光线的聚焦和分散，以达到光斑均匀分布的目的。

此外，还可以利用反射率较高的材料来增加光线的反射效果，从而提高光线的利用率。

在聚光器的设计中，主要考虑的是如何将LED产生的光线集中到一个小的区域内。

常用的方法是使用凸透镜或反射镜来实现光线的聚焦。

凸透镜可以通过改变其曲面形状来改变光线路径，从而实现光线的聚焦。

反射镜则是利用镜面的反射原理来实现光线的聚焦。

同时，还可以使用自适应光学技术，通过改变聚光器的形状或位置来调整光线的聚焦效果，以适应不同的照明需求。

除了反射器和聚光器的设计，LED路灯的二次光学设计还需考虑光线的色温和色彩还原指数等因素。

色温是指光源的色调，常用的单位是开尔文(Kelvin)。

一般来说，较高的色温会让人感到冷色调，较低的色温则会让人感到暖色调。

色温的选择要结合照明环境和使用需求来决定。

色彩还原指数是指光源对物体颜色的还原能力。

通常取值范围为 0-100，值越大表示还原能力越好。

在LED路灯的二次光学设计中，还需要考虑能源利用效率和使用寿命等因素。

LED的能源利用效率较高，可以达到较高的光电转换效率，从而实现节能的目的。

此外，LED的使用寿命较长，可以达到几万小时以上，减少了灯具更换的频率和维修的成本。

LED光源在道路照明中的发展和应用摘要近年来，很多厂家相继推出了大功率LED照明灯具，并作为节能产品越来越多的应用于道路照明中。

本文就LED路灯在发展应用中的几个问题做粗略探讨。

分析了LED 光源在城市道路照明中的发展历程，以及实际应用中“光学设计、散热等主要技术、国家标准的制定、产品的标准化和通用性以及应用功效”等问题。

关键词道路照明LED光源目前，通过各种渠道，大家对LED光源的优良特性都有了普遍的、概念性的认识，如节能、环保（无汞）、使用寿命长、抗震性好、体积小近似点光源、驱动简单、光束集中、响应速度快等诸多优点，LED点光源在景观照明中已有了广泛应用，这是大家有目共睹，毋庸置疑的事实；在道路照明领域，LED路灯应用发展迅速，正在逐步取代一直在道路照明中起着主导地位的高压钠灯与金属卤化物灯。

由于LED发光机理上是冷光源，且辐射中光谱全在可见光范围内，因而实际效率有望更接近理论值。

与传统光源相比，LED光源体积小，是一个具有一定光分布的微型灯具。

白光LED显色性好，色温高，用于道路照明有利于提高人们对物体的辨别能力。

LED与传统光源在发光形态上最大的区别在于LED发出的光线是定向的，从LED发出的大部分光线就能直接射向被照面，利用的比例远要高于传统的光源。

我们相信，在逐步解决了散热、光衰等一系列关键技术难题，并实现造价大幅度降低后，LED光源在道路照明领域同样有着良好的发展前景。

2009年中国科技部组织实施了“十城万盏”计划，得到了21个城市的积极响应，创造出庞大的LED路灯市场，应用试点示范正在如火如荼的展开。

一、为LED道路照明灯具提供平台为了落实国务院节能减排的决定及建设部绿色照明规划纲要，确保武汉市道路照明标准化、系列化、通用化的要求，针对LED道路照明产品质量与现状，对其进行性能测试与评估，为道路照明建设提供合格的LED路灯制造供应商，以保证武汉市道路照明设施高水平建设、高效能运行。

本科毕业论文(科研训练、毕业设计)题目：LED二次光学设计在道路照明的应用姓名：学院：物理与机电工程学院系：物理学系专业：信息电子年级：学号：75指导教师（校内）：职称：副教授指导教师（校外）：职称：LED二次光学设计在道路照明的应用摘要本文从LED在道路照明中的应用谈起，引用了《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006），主要从“道路照明评价指标”、“机动车道道路照明标准值”等方面叙述，引出我国目前LED 在道路照明的情况、急需解决的问题以及发展应用前景，指出本篇文章的意义。

结合LED的结构、大功率LED的结构、LED的发光原理以及一次光学设计进行叙述，让读者对LED的基本理论知识有个深层次的了解，为理解LED的二次光学设计做好准备。

散热问题是大功率LED在实际照明应用中亟待解决的问题之一。

本文对大功率LED的散热问题进行初步探讨。

主要从大功率LED散热问题产生的原因、解决散热问题的基本方法以及目前散热问题的基本情况等方面进行阐述。

另外本文阐述了二次光学设计的目的，基本理念。

充分利用LED自身的发光特点，结合道路照明的标准及目前市场销售的路灯二次光学系统设计，重点从多向基板的设计，结合透镜的设计以及反光镜的设计等几个方面讨论。

以减少光损失、提高路面照度均匀度为出发点，充分考虑环境比及眩光限制阈值增量，设计出更符合道路照明的LED二次光学系统。

关键词：LED 道路照明二次光学设计多向基板灯具效率The applications of LED secondary optical design on the road lightingAbstract：This paper is related with LED lighting applications on the road lighting, citing the "city road lighting design standards" (CJJ45-2006), discusses mainly from the "road lighting evaluation index", "Vehicle-Road road lighting standard value" and other aspects, points out the current situation of our country’s LED lighting, the urgent problems to be solved, the prospects of applications, as well as the significance of this article.This paper, by describing the LED structure, high-power LED structure, LED light-emitting principles and optical design , aims at giving the readers a deep understanding of basic LED theories, and preparing the readers for the understanding of LED secondary optical design.Thermal problem is one of the most urgent problems in the application of high-power LED lighting. This article gives a preliminary discussion on the heat dissipation problem of high-power LED, mainly from the cause of thermal problem, the basic approaches of the thermal problem and the current situation of the thermal problem.In addition, this article also states the purpose and basic conceptions of the secondary optical design. This solution, making full use of LED light-emitting characteristics, as well as taking into consideration the standards of road lighting and the secondary optical design in the current market, discusses mainly from the design of multi-substrate, together with other aspects such as the design of lens and the design of mirrors. This solution attempts to reduce light loss and improve road illumination evenness, gives enough consideration of the environment and the incremental threshold value of the glare restrictions, and aims at designing a more proper LED secondary optical system for road lighting.Keywords：LED Road lighting Secondary optical design Multi-substrate luminaire-efficiency目录引言 (1)第一章 LED在道路照明的应用1.1 城市道路照明标准 (1)1.2 目前我国LED在道路照明的应用情况 (3)第二章 LED的基本原理2.1 发光原理 (4)2.2 LED结构 (4)2.3 大功率LED的结构 (5)第三章大功率LED的散热问题3.1 大功率LED散热问题的产生 (9)3.2 大功率LED散热问题的解决方法 (9)3.3 大功率LED散热问题目前的情况 (14)第四章 LED二次光学设计4.1 二次光学设计叙述 (15)4.2 多向基板的设计 (17)4.3 配套反光镜、透镜设计论述 (25)结论 (28)致谢语 (29)参考文献 (29)引言：随着半导体技术的发展，LED的光效越来越高。

浅析LED在照明工程中应用毕业设计信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 论文题目:浅析LED在照明工程中应用及注意事项专业: 应用电子技术班级:学号:姓名:指导教师二00九年十二月十四日目录摘要 0第1章绪论 01.1LED照明工程的概要 01.2LED的发展现状 01.2.1 LED的现状 01.2.2 LED普及面临的问题 (1)1.3论文研究的目的和意义 (2)第2章LED照明的基本知识 02.1LED照明知识 02.1.1 LED照明概要 02.1.2 LED发光原理 02.2LED照明特性 02.2.1 极限参数的意义 02.2.2 LED的特点 (1)第3章LED在照明工程中的应用 03.1LED在照明工程中的应用方向 03.2LED在照明应用中的选取原则 (2)3.3LED照明产品研发及待解决的问题 (4)第4章LED在照明工程中的安装注意事项 04.1LED照明产品在工程安装分析 04.2LED安装中应注意的事项 0总结 0致谢 0参考文献 0摘要本文结合LED的发光原理和特性，从塑造合理光环璄的要素出发，客观分析在各种照明工程中如何根据LED的特点合理应用LED，以及进一步推进LED在照明工程中的应用所要解决的重点问题，针对LED在照明工程中的广泛应用的大形势下，分析了LED特点，以及和传统光源比较的优势。

分析了LED的发展现状以及普及面临的相关问题，进行了LED应用领域的分析。

本论文重点分析了LED在照明工程中的运用以及在照明工程中安装的相关注意事项，这是LED普及之后面临的最大的技术问题。

在LED照明领域内，要了解和掌握并能熟悉运用LED的相应优势。

关键字LED；照明工程；安装；应用注意事项第1章绪论1.1 LED照明工程的概要LED诞生于20世纪60年代，作为一种具有巨大发展潜力的固体发光光源，LED 的长寿命、牢固的结构、较低的功耗和灵活的外形尺寸等优点得到了人们越来越多的关注，从最初的指示应用的阶段，到近几年来LED特别是单色LED被广泛地应用在大屏幕显示、信号灯和景观照明中。

浅析LED照明的二次光学设计研究摘要：本文首先介绍了LED的发光原理，再通过一次光学设计及二次光学设计，简单介绍了LED照明的二次光学设计。

旨在与同行探讨学习，共同进步。

关键词：LED一次光学二次光学设计LED（LightEmittingDiode）为发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。

20世纪60年代，人们通过对半导体材料可通电发光的了解，生产出了第一个商用发光二极管。

LED是由Ⅲ-Ⅴ族化合物，比如：GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP （磷砷化镓）等半导体材料造成的，它的核心是PN结。

因此，其具有通常PN结的VI特性，即反向截止、正向导通、击穿特性。

除此之外，在一定的条件之下，其还具备着发光的特性。

在正向电压的作用之下，空穴由P区注入N区，电子由N区注入P区，进入到对方地域的少数载流子（少子）的一部分跟多数载流子（多子）复合而发光。

LED的发光原理如图1所示。

图1LED的发光原理PN结的端电压组成了一定的势垒，若给PN结外加个正向偏置电压，PN结的势垒将要减小，N型半导体当中的电子将会将要注入到P型半导体之中，P型半导体当中的空穴将要注入到N型半导体当中，因此出现了非平衡状况。

这些注入的空穴和电子在PN结处相逢发生复合，复合时将有余的能量以光能形式开释出来，从而可以观察到PN结发光。

这就是PN结发光的机理。

同时，当电子和空穴发生复合时，还有一些能量以热能的形式散发出来.PN结对电子和空穴具有不同高度的势垒，这两个势垒均很小，但是空穴的势垒比电子的势垒小得多，并且空穴不停从P区向N区扩散，取得高的注入速率，N区的电子注入P区的速率却比较小。

这样N区的电子便跃迁到注入以及价带的空穴复合，而发射出由N型半导体能隙所确定的辐射。

由于P区取得的能隙大，光辐射没能够发射到导带，因此N区结区P区导带价带电子注入空穴注入g发光E中心发光不产生光的吸收，因此能够直接透射到LED外，从而减轻了光能的亏损。

新型LED路灯照明二次光学设计字号: 小中大| 打印发布: 2009-1-08 00:09 作者: 钱可元罗毅来源: 阿拉丁照明网查看: 0次编者按：由于白光LED具有很多显著的优点，将其应用于公共城市照明设施地替代光源有着许多的优点。

然而要真正充分发挥半导体光源的长处，二次光学系统的设计至关重要。

本文介绍了一种独特的适用于城市道路照明二次光学系统，他能较好的满足城市道路照明的家路相关标准，并可以灵活地适用于不同的道路情况。

1、引言公共城市照明在照明市场上占有庞大的份额，根据统计，城市公共照明在我国照明耗电中占30%的比例，约439 亿kwh，以平均电价0.65 元/kwh 计算，一年开支285 亿元。

目前，广泛应用于城市公共照明的是高压钠灯，特别是在主干道上，高压钠灯可以提供100lm/W 以上的发光效率。

但其本身的缺憾也很明显：光源的光谱成分偏黄，显色指数极低;灯具的寿命短，更换工作量大;不便于对于灯的功率进行调节;随着20 世纪90 年代固体物理学的高速发展和新半导体材料的突破性发现，近10 年来LED 技术取得了突飞猛进的发展。

白光LED 的出现，以其特有的低电压驱动、体积小、重量轻、显色性好、调光性能好、寿命长(达2 万小时以上)、耐振动、不易损坏、符合环保要求等优势，使半导体光源将成为城市道路照明理想的节能光源。

其显著的优点为：光效高。

目前商业化的白光LED 光效已达到90-100lm/W 左右，预计2 年内能达到150lm/W 以上，而这并非LED光效的上限，各国的专家都把光效地目标定在200lm/W 左右。

寿命长。

理想的目标是10 万小时，而目前商业化的白光LED 寿命可到5 万小时，比传统光源寿命要长10 一20倍。

做成城市道路照明光源，则可以10 年不换光源，大大节省了日常的维护费用。

便于对于灯的功率进行智能调节;可以附加二次光学系统，最大限度地利用LED 的光能，满足各种应用场合特定的照度与光强分布。

LED路灯的二次光学透镜设计作者：王双江摘要：鉴于道路照明需求的多样性和复杂性，基于配光曲线映射原理，运用透射光学设计手段，借鉴传统路灯设计方法，针对单颗大功率白光LED，根据其特有的配光特性参数设计了一种新颖的二次光学透镜。

该透镜实现了将LED的郎伯型配光转换为蝙蝠翼型配光，将圆形光斑转换为矩形光斑，同时可以达到很高的光输出效率和近似1:2的长宽比。

与同类设计相比，达到国家道路照明标准，同时降低了设计复杂度，可应用于LED 路灯设计。

关键词：LED；路灯；二次光学透镜；配光曲线；长宽比1、引言随着“十城万盏”工程的启动和逐步推进，国家和社会对LED路灯的要求也从理论研究越来越走向实用化。

1974年Schruben提出实现均匀圆形照明的自由曲面反光器。

2002年Harald Ries提出可投射出OEC字样的自由曲面透镜。

2002年，OEC公司的H.Rie和J.Muschaweck指出可以用数值求解偏微分方程的方法来构造自由曲面的面型。

他们用一个折射面将均匀强度的小光源发出的光在矩形均匀光斑范围内形成OEC公司的公司名称而且这三个字符的亮度是背景亮度的3倍。

香港理工大学工业及系统工程学系先进光学制造中心采用了边缘光线扩展度（Etendue）守恒的原理创建了一套自由曲面控制网格的节点矢量的精确计算方法，设计出在道路横向（X方向）产生±60°内均匀分布的配光，在纵向（Ｙ方向）产生±30°内均匀分布的配光的方形光斑的自由曲面透镜，从而满足道路照明的配光要求。

针对不同的道路应用环境，LED路灯的配光需求也各不相同。

总体来说，限于光源的影响，未经配光的LED的配光呈现郎伯型，直接在道路上形成的光斑为圆形，容易形成斑马纹和造成眩光。

为了解决上述问题，需要对LED郎伯型的配光进行改进，也就是进行二次配光设计，将郎伯型的配光改变为蝙蝠翼型。

本文针对道路照明要求，在给定光源的情况下，设计了一种简单有的二次光学透镜，可以实现较好的照明效果。

LED在道路照明中的应用与设计研究摘要：近年来，在技术发展推动下，LED技术的发展速度不断加快，并且，在道路照明中，LED光源也展现出了锋芒。

越来越多的人开始关注与认可该项技术。

对此，文章通过对LED在道路照明中应用的相关内容进行了分析与阐述，从而为有关单位及工作人员在实际工作中提供一定的帮助作用。

关键词：LED；道路照明；应用与设计LDE有着低功耗、体积小、应用寿命长、清洁环保、高光效的优点，所以，在当今照明光源中，LED发挥着越来越重要的作用，因此，在道路照明、景观照明和信号指示灯等方面发挥着巨大的作用。

文章以LED在道路照明中应用与设计的相关内容为例进行了探究，从而为促进我国城市化更好的建设与发展提供一定的帮助。

一、在道路照明中应用LED路灯的优越性分析具体的优势为：首先，不会有光漫反射现象出现在发射光中，定向优势非常明显，一般会有着110-130lm/W的光量，这样将电能的消耗能够有效的降低。

其次，使用寿命比较长，一般会达到5.0×104h，并且，显色的效果也非常优越，将夜间的事物能够真实的显示出来；再次，较高的安全性，属于环保、绿色的灯具，并且将数字化控制技术融入到了其中，依据道路照明系统对时间的设定完成相应的照明工作，有着较强的照明可控性，将电能资源进一步节省了下来；第四，通过改进后，在3%以下控制着LED路灯的光衰，从而将电源效率有效的提升了上来，将电源效率最高控制在95%。

二、设计LED路灯1、设计光学自由曲面非对称的曲面即自由曲面，自由曲面在照明光学系统中对光强能够自由的分配，对光程差和光线角度等物理量进行控制。

一般光源照射角度不大，发光不均匀。

通过合理的设计了自由光学自由平面后，可以得到匀称的照明面。

剪裁法与重叠法是常见的光照均匀化理论。

剪裁法的理论是：按照光源发光的分不情况，按照相应几何曲率的照明透镜或者反射镜对各条光线的走向进行控制。

从而确保能够均匀的分布光照。

光学设计在大功率LED道路照明上的应用2009年06月14日星期日00:49一、引言半导体照明（发光二极管，LED）是新型高效固体光源，具有节能、环保和长寿命等显著优点,将导致世界照明工业的转型和新兴半导体照明产业的崛起。

半导体照明是节能的“富矿”，同样亮度下耗电仅为普通白炽灯的1/10，节能灯的1/2，用寿命却可以延长上100倍。

随着LED技术的快速进步和新的应用不断出现，在特殊照明领域节能效果已经显现。

如景观照明（替代霓虹灯）节能70%、交通信号灯（替代白炽灯）节能80%，如能在2010年进入普通照明，节能的效果将更加显著。

二、大功率LED１、术语解释从消耗功率来讲，我们通常把毫瓦级LED称为小功率，把瓦级LED称之为大功率。

图1 LED封装示意图2、目前通常所见的大功率LED分为单芯片大尺寸和多芯片小尺寸组合两种。

图2 大功率LED(上视图)图3 大功率LED模组三、二次光学设计１、术语解释2.技术背景现在的交通道路照明设计通常采用常规光源的配光曲线呈广角度圆周正态分布，而现在道路照明设计大都采用单侧照明，这样就会造成局部光源浪费在屋边照明的地方; 另外因为依照现在的交通照设计标准，道路方向路灯间距一般是3倍于灯高，由于常规光源的配光曲线的关系造成有些光源无法照明的黑暗地带。

这不仅造成能源的浪费，也给夜间行驶带来很大的不便，产生安全隐患。

图4 传统路灯屋边照明过多浪费图5 传统路灯的灯间不匹配形成照明暗区3.光学设计原理解决上述问题，本文通过设计一种光学透镜，并封装在大功率LED光源上，通过该透镜对光源的发光方向作出改变，使其传播方向发生偏移，以达到提高灯具的照明利用率，保证夜间行车安全的目的。

根据光的折射定侓，光线在经过不同的传播介质时，会在介面上发生传播方向的偏移，偏移的方向同入射角度及所经过的传播介质的折射率有关。

光的折射率公式：n1sinθ1 = n2sinθ2 ,其中，n1和n2分别是两个介质的折射率，θ1和θ2分别是入射光（或折射光）与界面法线的夹角，叫做入射角和折射角。

LED 路灯的二次光学研究
LED 照明将先在道路照明中广泛应用，这样的推断是基于LED 的长寿命、高效率、光线利用率高等特点。

很多人对LED 在道路照明中的应用已经作了很多尝试，但是不难看到这两三年来LED 路灯并没有得到很好的发展，究其原因在于：成本高、寿命短、照明效果差(均匀性差)。

值得庆幸的是上游产业发展迅速，LED 芯片光效的提升和价格的降低，都使LED 道路照明越来越近，专业的光学设计也使得照明效果有很大提升，也有更多的厂家在作这样的尝试，本文提出一个新的光学解决方案独立单元的反光器，旨在为人们寻求一种新的LED 道路照明解决方案。

与透镜相比，反光器的特点在于：成本低、效率高、装配容易。

常见透镜材料为PMMA，目前的技术PMMA 材料的透射率只有94%，制作成透镜后由于折返射的效果，通常会有更多的额外光损失，以以下实例说明：。

LED光源在道路照明中的应用及展望摘要：随着技术的突破．应用的拓展，发光二极管(LED)半导体在城市景观照明中的应用也越来越多。

本文主要阐述了有关LED光源在道路照明中的应用及展望。

关键词：LED光源，道路照明，应用及展望Abstract: along with the technical breakthrough. The expansion of the application, the light emitting diode (LED) applications of semiconductor in the city landscape lighting in more and more. This paper mainly describes the application and Prospect of LED light source in road lighting.Keywords: LED lighting, road lighting, application and Prospect.一.前言随着LED技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，造价逐步降低，LED 的应用市场将更加广泛，特别是在全球能源短缺的背景下，LED光源在照明市场的应用前景备受瞩目，针对LED光源在道路照明中的应用及展望进行研究和探讨。

二.应用现状及发展趋势LED光源除了大量用于各种电器装置、仪器仪表、设备的显示外，主要集中在照明领域，包括：1.景观照明市场。

主要用于重要建筑、街道、商业中心、名胜古迹、庭院、草坪、休闲娱乐场所的装饰照明，以及集装饰与广告为一体的商业照明。

在政府的推动下，功耗低的LED，在用电量巨大的景观照明市场中具有很强的市场竞争力，因此LED照明已经越来越多地应用到景观照明市场中。

随着2008年北京奥运会和2010年上海世博会的陆续申办成功，北京、上海等主要的举办城市加大了对景观照明的投入，受此影响，LED应用于照明领域的市场规模也呈逐年快速增长之势。