全偏光LED透镜的设计及其相关技术解析

　　目前大多数的 LED 属于 （近） 朗伯型光源，为了使 LED 的发光分布符合实际应用，需要对LED进行二次配光。现有的 LED 配光有反射式 （反光杯） 和折射式 （透镜） 等方式，其中折射式配光对光的控制性强，被广泛应用于道路和隧道照明中。为了使 LED 照明灯具有更高的能量利用率，目前道路灯具的配光多数采用偏光形式。这里的偏光指的是灯具的配光沿着车辆行进方向为对称分布，而垂直于车辆行进方向为非对称分布，如图 1 所示。

　　随着道路照明设计的不断发展，道路配光的评价标准从过去的照度均匀逐渐发展成为以亮度均匀为主，照度均匀为辅。配光曲线反映了灯具在空间某个截面上光强与发光角度的关系。一个理想的配光曲线的设计需要综合考虑灯具的安装高度、灯杆间距以及路面宽度等参数，使路面照度、亮度以及阈值增量等评价道路照明质量的参数指标都符合标准，并达到高效、健康和节能的照明目的。本文提出一种新型的全偏光透镜，其配光曲线沿着和垂直于车辆行进方向都是非对称分布。这种透镜可以在得到足够亮度均匀度的情况下，减小光幕效应对驾驶员的影响。

　　图1 传统偏光透镜的配光曲线： 曲线 C0-C180 和 C90-C270分别为沿着和垂直于道路方向的光强分布

　　1 全偏光 LED 透镜的设计

　　1. 1设计原理

　　道路配光设计的目的是为驾驶员提供舒适的照明环境，保证道路交通安全。在不同的道路环境中，要有相对应的配光设计，其中隧道是一个特殊的道路照明环境。在大多数的隧道中，车辆单向行驶，来自上前方灯具的直接灯光和下前方地面的反射光构成了驾驶员的视觉效果，如图 2 所示。隧道灯具的配光设计要保证路面亮度有足够均匀度的同时，尽量减少灯光对人眼的直接照射 （减少眩目）。灯具发出的光线可以分为两类，正向传播光线和逆向传播光线。正向传播光线只会产生反射光，形成路面亮度; 小角度的逆向传播光线产生反射光，形成路面亮度，而大角度的逆向传播光线能直接入射到人眼，形成光幕而产生眩目。光幕的影响越大，人眼对物体的分辨能力就越弱。