全偏光LED透鏡的設(shè)計(jì)及其相關(guān)技術(shù)解析

　　目前大多數(shù)的 LED 屬于 （近） 朗伯型光源，為了使 LED 的發(fā)光分布符合實(shí)際應(yīng)用，需要對(duì)LED進(jìn)行二次配光。現(xiàn)有的 LED 配光有反射式 （反光杯） 和折射式 （透鏡） 等方式，其中折射式配光對(duì)光的控制性強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用于道路和隧道照明中。為了使 LED 照明燈具有更高的能量利用率，目前道路燈具的配光多數(shù)采用偏光形式。這里的偏光指的是燈具的配光沿著車輛行進(jìn)方向?yàn)閷?duì)稱分布，而垂直于車輛行進(jìn)方向?yàn)榉菍?duì)稱分布，如圖 1 所示。

　　隨著道路照明設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，道路配光的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)從過(guò)去的照度均勻逐漸發(fā)展成為以亮度均勻?yàn)橹?，照度均勻?yàn)檩o。配光曲線反映了燈具在空間某個(gè)截面上光強(qiáng)與發(fā)光角度的關(guān)系。一個(gè)理想的配光曲線的設(shè)計(jì)需要綜合考慮燈具的安裝高度、燈桿間距以及路面寬度等參數(shù)，使路面照度、亮度以及閾值增量等評(píng)價(jià)道路照明質(zhì)量的參數(shù)指標(biāo)都符合標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到高效、健康和節(jié)能的照明目的。本文提出一種新型的全偏光透鏡，其配光曲線沿著和垂直于車輛行進(jìn)方向都是非對(duì)稱分布。這種透鏡可以在得到足夠亮度均勻度的情況下，減小光幕效應(yīng)對(duì)駕駛員的影響。

　　圖1 傳統(tǒng)偏光透鏡的配光曲線： 曲線 C0-C180 和 C90-C270分別為沿著和垂直于道路方向的光強(qiáng)分布

　　1 全偏光 LED 透鏡的設(shè)計(jì)

　　1. 1設(shè)計(jì)原理

　　道路配光設(shè)計(jì)的目的是為駕駛員提供舒適的照明環(huán)境，保證道路交通安全。在不同的道路環(huán)境中，要有相對(duì)應(yīng)的配光設(shè)計(jì)，其中隧道是一個(gè)特殊的道路照明環(huán)境。在大多數(shù)的隧道中，車輛單向行駛，來(lái)自上前方燈具的直接燈光和下前方地面的反射光構(gòu)成了駕駛員的視覺(jué)效果，如圖 2 所示。隧道燈具的配光設(shè)計(jì)要保證路面亮度有足夠均勻度的同時(shí)，盡量減少燈光對(duì)人眼的直接照射 （減少眩目）。燈具發(fā)出的光線可以分為兩類，正向傳播光線和逆向傳播光線。正向傳播光線只會(huì)產(chǎn)生反射光，形成路面亮度; 小角度的逆向傳播光線產(chǎn)生反射光，形成路面亮度，而大角度的逆向傳播光線能直接入射到人眼，形成光幕而產(chǎn)生眩目。光幕的影響越大，人眼對(duì)物體的分辨能力就越弱。