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户外照明解决方案

1隧道照明解决方案

隧道照明采用专业的隧道灯,灯具专为隧道照明设计,由铝合金压铸成型,配备高纯度铝反光器,机械性能强、重量轻、散热性能好,防腐静电喷涂。隧道照明可采用顶装或侧装,灯具应有良好的防震措施,便于检修及更换光源,光源可采用金卤灯、荧光灯、LED和高压钠灯。隧道照明的灯具必须采用防眩光设计,以免影响车辆驾驶者的视线。

隧道照明效果图

2、道路照明解决方案

道路是城市的动脉。主照明为路灯,满足行人、车辆夜间行动。庭园灯、景观灯与路灯形成立体的照明模式,增强道路装饰效果,美化城市夜景,也可弥补路灯照度的不足。为了保证行人和车辆安全并应付可能发生的冲击,路灯灯杆应达到相应的强度,路灯配光曲线要合理。如果路灯选用LED或其它非气体放电光源,路面亮度应达标。

道路照明效果图

灯具选型

基于自由曲面光学元件的LED路灯配光方案

 引言

  led(LightEmittingDiode)是21世纪具有竞争力的新型固体光源,与传统光源相比具有体积小、寿命长、能耗低、控制灵活等优势。在道路照明中,随着白光LED技术的发展,单粒LED的光通量不断提高,LED取代传统光源用于LED路灯将成为趋势。光源在空间各个方向的光强分布即为配光。LED路灯配光是使光线尽可能投射到被照路面各个区域,获得符合道路照明要求的光分布,LED路灯配光设计是否准确到位是其能否替代传统路灯的关键因素之一。研究LED路灯配光对今后LED道路照明的系统设计研究具有重要意义。

  1 LED路灯配光的特点和要求

  1.1 LED路灯配光形状特点

  在道路照明中,如果没有对LED路灯光源配光,照射在路面上的光型为面积较大的圆形光斑,会有部分光散落到路面之外而没有被利用,如图1(a)所示。

  为了满足对路面的亮度、照度、均匀度的要求,且尽可能使得大部分光都分布在道路面上以提高灯光的利用率,减少不必要的浪费,通常需要对LED路灯进行配光,LED路灯输出的光线照射在路面上所形成的光型或光斑以矩形为佳,如图1(b)所示。

图1 LED路灯配光示意图

  1.2 道路照明标准配光要求

  根据《城市道路照明设计标准》要求,道路照明中道路分为快速路与主干路、次干路、支路,LED道路照明配光要求标准值应符合表1的规定。

  表1 道路照明标准值目前的LED路灯研究主要集中在次干路和支路上的应用,光通量小是LED路灯不能应用在主干路上的主要原因。在主干路上的应用还有待LED技术的研究和发展。

  表1 道路照明标准值

  1.3 LED路灯的配光曲线

  发光强度的空间分布通常称为配光曲线。在路灯的下方,光强应是最小,随着仰角θ增加,光强I增加。函数关系为:

      即配光曲线表达式。道路照明单一灯具的理想配光曲线示意图如图2所示。

  由于光学设计复杂性,配光形状难以完全符合函数关系,可以减小θ角的投射范围,减少灯具的间距来得到均匀照度。一般来说,希望在配光后能实现宽角度的“蝙蝠翼”形配光。

图2 理想配光曲线

    2 LED路灯配光方案及分析

  LED路灯的配光方案在道路照明要求的基础上进行,同时要考虑控制眩光和考虑环境系数。对道路照明来说,光效和配光曲线是两个重要参数,目前LED路灯配光的方案主要有以下基本形式。

  2.1 LED路灯的一次配光

  在功率型LED制造过程中,封装时采用透镜工艺可提高光效率、减少光输出损失、改变光输出特性,LED的封装透镜工艺与大功率的LED路灯照明一次配光有一定的关系。通过良好的封装透镜的设计,LED可以获得较好的光输出特性。

  采用双头透镜封装的LED配光,可以将单粒LED的光强输出曲线改造成“蝙蝠翼”形,以便进一步实现整个路灯整体光强输出曲线的“蝙蝠翼”形配光。双头透镜一次配光结构和配光曲线如图3(a)和图3(b)所示,该透镜的设计成为其一次配光核心。

图3 双头透镜封装的LED配光结构和配光曲线示意图

  2.2 LED路灯的二次配光

 对LED路灯中的大功率LED采用透镜或反光器进一步改变输出光特性,即为LED路灯的二次配光。

  LED路灯的二次配光主要有以下情况。

  采用全反射透镜的LED二次配光。光由相对光密介质射向相对光疏介质,当入射角大于临界角时可发生全反射,利用这一原理设计轴对称全反射透镜。

  例如,使得光束角改变为±30°范围内,有利于进一步的配光设计。全反射透镜如图4所示。

  采用自由曲面透镜的LED二次配光。该设计中,采用了XY轴方向上非对称长方形配光的自由曲面光学元件。例如,在X轴上产生±60°的均匀分布的配光,满足道路的长度方向的照明要求,在Y轴上产生±30°均匀分布的配光,得到具有矩形光照效果的LED“蝙蝠翼”形配光。自由曲面设计中通过包括有微分方程法、多参数优化法、多表面同时设计法和剪切法来获得光源光线分布与照明目标面光线分布匹配。自由曲面透镜如图5所示。 

图4 全反射透镜

图5 自由曲面透镜

  采用外置透镜和反光器的LED二次配光。选择合适的透镜和抛物面的反光器,使出射光线满足一定的要求。外置透镜和反光器结合如图6所示。

图6 外置透镜和反光器的LED示意图

  2.3 LED路灯的三次配光

  LED路灯的三次配光是在大功率LED一、二次配光完成的基础上,通过对多个LED(单元模组)叠加和空间排列实现,以满足道路照明平均亮度、平均照度和均匀度的要求。三次配光有以下几种方式。

  (1)平面式配光

  LED路灯设计时采用XY方向非对称的矩形配光的自由曲面光学元件(透镜或反光杯),由于矩形配光在单个LED光学元件上已完成,所以整个LED路灯只需将该LED模组排列在平板上即可。图7(a)为LED路灯的平面式配光示意。

  (2)弧面式配光

  多个LED排列组成一个LED模组,LED模组上的LED是采用轴对称的全反射的透镜或反光杯进行配光的,通过透镜或反光杯配光的辐射角宽度足以覆盖道路宽度。将LED模组排列在弧面上,如图7(b)所示,通过调整弧面可以在道路方向上产生近乎于矩形光型。

图7 LED路灯的三次配光示意图

  (3)多折面式配光

  LED光线具有良好的方向性,为获得较好的道路配光,分别设计各组的LED投射方向负责照射各自区域,较为简单的方式是采用V字型面方式。在多折面式配光设计时,路灯中各组的大功率LED分别安装在不同平面上,通过调整各组相对角度来获得路灯的光输出特性和近似矩形照明效果,满足道路照明标准中的要求。图7(c)为多折面式LED路灯示意图。

  (4)反光杯式配光

  通过LED反射器的设计来获得路灯灯光的输出特性。为单个LED单独设计XY轴方向非对称的反射器,此方案类似于平面式配光,不同的是使用自由曲面反光器,使其获得光输出接近于“蝙蝠翼”形,设计多个反射器并排列同样可以得到较好的道路照明效果。

  2.4 LED路灯配光方案分析

  无论采取何种技术手段或方案,就LED路灯配光来说,其光输出特性满足夜间道路照明标准要求,该技术或方案具有良好的使用价值。上述配光各有优缺点,如表2所示。一种LED路灯配光方案往往需要进行多次配光的组合和反复设计,以达到道路照明的标准。如LED一次配光(透镜封装)和灯具的二次配光的组合、LED的二次配光单元和灯具的三次配光的组合、LED路灯的反射器二次配光等。

表2 配光方案的对比

  目前,功率型白光LED正朝着单片大功率的方向发展,由于芯片散热瓶颈制约,采用多芯片组合封装的单片大功率LED的散热相对困难,光效相对较低。

  所以,综合考虑封装、散热、光效、显色等因素,通常选择单个LED功率在1瓦至数瓦、光效为90~100lm/W的产品,通过多粒阵列混联方式来达到总体功率要求,LED路灯配光方面则通过在同一平面合理排列具有较好一次配光的LED,并对该平面的LED整体应用自由曲面光学元件(透镜或反光杯)进行二次配光,以达到道路照明配光要求。该方案减少了LED路灯总体的配光次数,即减少了LED输出光的损失,提高了灯具的效率;简化了灯具的相对设计、加工难度;保证了路面均匀度、照度、光型;便于整体设计。

  因此该方案具有良好的研究前景。

  3 小结

  LED路灯配光设计是LED道路照明应用的关键之一。本文主要分析了LED路灯的配光方案,对各方案的优缺点进行了比较,认为基于自由曲面光学元件的配光设计方案具有良好的发展前景。LED路灯的配光在LED道路照明中具有重要意义。随着LED技术的不断发展,LED路灯应用于道路照明的前景将更加广阔。

3桥梁照明解决方案

桥梁在现代城市中广泛建设,跨越城市中的河流、沟壑的桥梁或立交桥除了给城市交通带来便利,桥梁优美的造型也是城市的风景线。采用投泛光照明体现桥的雄伟气势,采用轮廓照明体现桥梁优美线条。LED护栏管、彩虹管节能、环保,并可通过控制器达到多彩变幻的动态照明效果,可以弥补投泛光照明的不足,增强桥梁的动感美。桥梁照明灯具安装不能破坏原桥梁的结构,灯具应注意防水,便于维护检修

桥梁照明效果图

4水景、喷泉照明解决方案

城市水景包括小型湖泊、河流、喷泉等自然或人造水景,采用投射照明表现水的动态,轮廓照明体现水体的总体轮廓,并在水中形成光影。LED水下灯节能、环保和安全,并可通过智能控制达到七彩变化的效果,普通水下灯也可通过改变光源颜色达到幻彩效果。安装于水中的灯具必须使用安全电压,灯具应不能影响水景其它功能使用,灯具防护等级应达到安装环境的要求。


水景、喷泉照明图片

5、园林绿化夜景照明解决方案

园林绿化的照明需满足两大主要功能:一是照亮园林夜间的景观;而是满足游人夜间观赏的指引和安全。采用草坪灯对园林夜间装饰照明,同时还可以对白天的景观起到装饰美观效果,泛光灯精致、小巧,隐蔽性好,对雕塑、假山、树木等景点进行重点照明,既亮化园林又装饰景点。园林绿化照明多采用散热性能好、重量轻,机械性能强的铝合金灯具。

园林绿化照明中应尽量少用彩色光源,也要控制灯具的眩光。由于灯具多裸露在户外,应有很高的防护措施。同时,园林绿化照明也应注意对附近环境和居民生活的影响。


 

 

园林绿化照明效果图

6、楼体亮化照明解决方案

   LED城市亮化产品城市亮化又叫城市光彩工程。可以极大地提高城市的整体形象,夜晚城市照亮了,很多人可以出来玩耍、购物、休闲,这也会拉动整个城市的经济发展城市亮化工程大致可分为城市功能照明、景观照明和部分零星高层建筑夜景亮化三部分。城市功能照明就是大家常见的路灯;景观照明则是用于美化城市的景观灯。照明对象有房屋建筑,如纪念建筑、园林建筑和建筑物品等。照明时,应根据不同建筑的形式、布局和风格充分反映出建筑的性质、结构和材料特征、时代风貌、民族风格和地方特色。

楼体亮化效果图

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