但是，由于我國計劃經(jīng)濟時代以來很多年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分布所造成的局面，使得目前制造照明LED的產(chǎn)業(yè)群體往往缺乏對照明電器基本知識和要求的了解，而傳統(tǒng)的照明燈具生產(chǎn)群體也往往缺乏對照明用LED特性的深入了解，在設(shè)計和應(yīng)用中沒有充分地利用LED的特點，進行揚長避短的使用，所以造成了在照明LED應(yīng)用到照明裝置中時，產(chǎn)生很多不合理的錯誤設(shè)計。本文就目前照明用LED應(yīng)用于道路照明燈具中的一些主要問題，提出如下的見解。

一、LED在道路照明燈具中使用的特長

1．普通道路照明燈具的現(xiàn)狀和缺陷

　　目前道路照明燈具中普遍采用的光源是高壓鈉燈或金屬鹵化物燈，這兩種光源的最大特點是，發(fā)光的電弧管尺寸小，由尺寸很小的電弧管產(chǎn)生很大的光輸出，并且具有很高的光效，前者包括配套電器，可達110lm/w，后者包括配套電器可達80lm/w。但這類光源應(yīng)用在道路照明燈具中時，只有40%左右的光是直接透過玻璃罩到達路面的，其他的光是通過燈具反射器再投射出燈具的，目前普遍采用此類光源的傳統(tǒng)燈具基本都存在兩個不足，一是燈具直接照射的方向上照度很高，在次干道上可達50lx以上，這一區(qū)域?qū)儆诿黠@的過度照明，而兩個燈具的光照交叉處的照度僅為燈下照度的40%～20%。二是此類燈具的反射器的效率一般僅為50%～60%，所以有60%左右的光輸出在燈具內(nèi)，是在損失了40%～30%后再投射到路面上的。

　　此類燈具的總體效率一般都在70%左右（只有國際著名品牌的此類道路燈具其效率可達到80%），并且上述的過度照明區(qū)域中過多的照度也屬于浪費。綜合分析上述傳統(tǒng)的道路照明燈具其綜合的有效照明效率（扣除過度照明部分）僅為50%。也因為上述原因，目前我國次干道的照明效果（路面照度和照度均勻度）基本都達不到CJJ45-2006和CIE31以及CIE115標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　2．目前采用LED光源的道路照明燈具的配光現(xiàn)狀

　　目前LED在道路照明燈具中使用的最普遍形式主要有兩類，一類是采用傳統(tǒng)的道路照明燈具外殼，只是在燈具內(nèi)，在一個幾乎是平板的安裝面（也是反光面）上，裝上了矩陣式的LED，這種設(shè)計方式是不可能得到良好的燈具配光的。另一類是把多個LED集成在一個圓形的區(qū)域內(nèi)（區(qū)域直徑大約為30mm～40mm），使這一小區(qū)域的光輸出密度接近高強度氣體放電燈，再利用燈具反射其進行配光，但這種設(shè)計方式的燈具分布光度也不會優(yōu)于傳統(tǒng)的道路照明燈具，并且由于在一個很小的區(qū)域內(nèi)集成了高密度的LED，使LED的散熱情況明顯不良，不僅影響到LED的發(fā)光效率，而且也往往影響到LED的使用壽命。

　　3．照明用LED的特長及應(yīng)用

　　目前照明用LED的最大特點是具有定向發(fā)射光的功能，因為目前功率型LED幾乎都裝有反射器，并且這種反射器的效率都明顯高于燈具的反射器效率。另外，LED的光效檢測時已經(jīng)包括了自身反射器的效率。采用LED的道路照明燈具應(yīng)盡可能地利用LED的定向發(fā)射光的特性，使道路照明燈具中的各個LED分別直接把光線射向被照路面的各個區(qū)域，再利用燈具反射器的輔助配光，來實現(xiàn)很合理的道路照明燈具的綜合配光。應(yīng)該說，道路照明燈具要真正做到符合CJJ45-2006和CIE31以及CIE115標(biāo)準(zhǔn)的照度和照度均勻度要求，燈具內(nèi)應(yīng)包含三次配光的功能才能比較好地實現(xiàn)。而帶反射器的并且具有合理的光束輸出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在燈具內(nèi)，能按照路燈高度及路面寬度設(shè)計各個LED的安裝位置和發(fā)射光的方向就能實現(xiàn)良好的二次配光功能。在此類燈具中的反射器，只作為輔助的三次配光手段，來保證道路照度更好的均勻度。

　　2006年9月下旬，筆者參加了由上海市照明學(xué)會組織的，對威海市次干道采用LED光源燈具的試驗道路的驗收，試驗道路的燈具及布局就是采用上述原理設(shè)計的。從現(xiàn)場實測結(jié)果看，這一試驗路段充分利用了LED合適的定向發(fā)光功能，采用了三次配光方式，不僅使次干道道路的照度和路面的照度均勻度達到了國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且在燈具的主要照明方向上，防止了局部的過度照明。由于充分利用了LED的特點，用合理的配光方式充分地利用了LED的光輸出，從而彌補了LED本身光效不如HID光源的不足，使整個道路單位面積在達到標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，其能耗僅為采用高壓鈉燈燈具的原照明設(shè)計能耗的70%左右，取得了明顯的節(jié)能效果。

　　目前各級政府都大力推行節(jié)能減排，在室內(nèi)照明中，已經(jīng)強制執(zhí)行照明功率密度（LPD）的限值。我國道路照明節(jié)能認(rèn)證的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《道路照明燈具節(jié)能認(rèn)證技術(shù)要求》將在明年初完成，該技術(shù)要求提出了道路照明功率密度（LPD）的考核要求，其核心部分是在滿足道路路面的照度和照度均勻度的前提下盡可能地降低照明功率密度（單位：W/m2），從而達到節(jié)能的目的。

　　上述采用LED的道路照明燈具的設(shè)計思路正是迎合了《道路照明燈具節(jié)能認(rèn)證技術(shù)要求》的考核要求。目前加拿大政府已經(jīng)按道路照明功率密度（LPD）的要求，推行其道路照明節(jié)能工作，估計在不遠(yuǎn)的將來會有更多的國家按LPD的要求推行其道路照明節(jié)能工作。

　　在實際的道路照明燈具的設(shè)計中，可在基本設(shè)定每一個LED投射方向的前提下，把每個LED用球形萬向節(jié)固定在燈具上，當(dāng)燈具使用于不同的高度和照射寬度時，可通過調(diào)整球形萬向節(jié)使每一個LED的照射方向都達到滿意的結(jié)果。在確定每一個LED的功率、光束輸出角度時，可根據(jù)E(lx)=I(cd)/D(m)2（光強和照度距離平方反比定律），分別計算出各LED在基本選定光束輸出角度時應(yīng)該具備的功率，并且可以通過調(diào)整各LED的功率以及LED驅(qū)動電路輸出給每一個LED不同的功率來使每一個LED光輸出都達到預(yù)計值。這些調(diào)整手段都是采用LED光源的道路照明燈具所特有的，充分利用這些特點就能實現(xiàn)在滿足道路路面的照度和照度均勻度的前提下降低照明功率密度，達到節(jié)能的目的。

　　二、采用LED的燈具設(shè)計的其他問題及解決方案

　　1．LED的散熱工況和IP防護

　　LED的工作工況和散熱不僅直接關(guān)系到LED實際工作時的發(fā)光效率，而且還關(guān)系到LED的使用壽命。因為在戶外使用的道路燈具，應(yīng)具有一定等級的防塵防水功能IP，良好的IP防護往往會妨礙LED的散熱。解決這相互矛盾但又都得解決的兩個問題是道路照明燈具設(shè)計時應(yīng)關(guān)注的一個重要方面。在這一方面也是國內(nèi)把LED應(yīng)用于道路照明中時出現(xiàn)不合格、不合理的情況最多的。國內(nèi)目前使用中出現(xiàn)的不合格、不合理的情況基本有：

對LED采用了散熱器，但LED連線的接線端子及散熱器的設(shè)計無法達到IP45及以上等級，無法滿足GB7000.5/IEC6598-2-3標(biāo)準(zhǔn)的要求。
采用普通的燈具外殼，在燈具出光面內(nèi)用矩陳式LED，這種設(shè)計雖說能滿足IP試驗，但是由于燈具內(nèi)不通風(fēng)、會造成工作時燈具內(nèi)腔的溫度升高到50℃—80℃，在如此高的溫度下，LED的發(fā)光效率是不可能高的，同時LED的使用壽命也將大打折扣。