LED路燈的配光方案在道路照明要求的基礎上進(jìn)行，同時(shí)要考慮控制眩光和考慮環(huán)境系數。對道路照明來(lái)說(shuō)，光效和配光曲線(xiàn)是兩個(gè)重要參數，目前LED路燈配光的方案主要有以下基本形式。

LED路燈的一次配光
　　在功率型LED制造過(guò)程中，封裝時(shí)采用透鏡工藝可提高光效率、減少光輸出損失、改變光輸出特性，LED的封裝透鏡工藝與大功率的LED路燈照明一次配光有一定的關(guān)系。通過(guò)良好的封裝透鏡的設計，LED可以獲得較好的光輸出特性。
　　采用雙頭透鏡封裝的LED配光，可以將單粒LED的光強輸出曲線(xiàn)改造成“蝙蝠翼”形，以便進(jìn)一步實(shí)現整個(gè)路燈整體光強輸出曲線(xiàn)的“蝙蝠翼”形配光。雙頭透鏡一次配光結構和配光曲線(xiàn)如圖1(a)和圖1(b)所示，該透鏡的設計成為其一次配光核心。

圖1 雙頭透鏡封裝的LED配光結構和配光曲線(xiàn)示意圖

LED路燈的二次配光
　　對LED路燈中的大功率LED采用透鏡或反光器進(jìn)一步改變輸出光特性，即為L(cháng)ED路燈的二次配光。 　　LED路燈的二次配光主要有以下情況：
　　采用全反射透鏡的LED二次配光。光由相對光密介質(zhì)射向相對光疏介質(zhì)，當入射角大于臨界角時(shí)可發(fā)生全反射，利用這一原理設計軸對稱(chēng)全反射透鏡。
　　例如，使得光束角改變?yōu)椤?0°范圍內，有利于進(jìn)一步的配光設計。全反射透鏡如圖2所示。

圖2 全反射透鏡
采用自由曲面透鏡的LED二次配光。該設計中，采用了XY軸方向上非對稱(chēng)長(cháng)方形配光的自由曲面光學(xué)元件。例如，在X軸上產(chǎn)生±60°的均勻分布的配光，滿(mǎn)足道路的長(cháng)度方向的照明要求，在Y軸上產(chǎn)生±30°均勻分布的配光，得到具有矩形光照效果的LED“蝙蝠翼”形配光。自由曲面設計中通過(guò)包括有微分方程法、多參數優(yōu)化法、多表面同時(shí)設計法和剪切法來(lái)獲得光源光線(xiàn)分布與照明目標面光線(xiàn)分布匹配。自由曲面透鏡如圖3所示。

圖3 自由曲面透鏡
采用外置透鏡和反光器的LED二次配光。選擇合適的透鏡和拋物面的反光器，使出射光線(xiàn)滿(mǎn)足一定的要求。外置透鏡和反光器結合如圖4所示。


圖4 外置透鏡和反光器的LED示意圖

LED路燈的三次配光
　　LED路燈的三次配光是在大功率LED一、二次配光完成的基礎上，通過(guò)對多個(gè)LED(單元模組)疊加和空間排列實(shí)現，以滿(mǎn)足道路照明平均亮度、平均照度和均勻度的要求。三次配光有以下幾種方式。
(1)平面式配光
　　LED路燈設計時(shí)采用XY方向非對稱(chēng)的矩形配光的自由曲面光學(xué)元件(透鏡或反光杯)，由于矩形配光在單個(gè)LED光學(xué)元件上已完成，所以整個(gè)LED路燈只需將該LED模組排列在平板上即可。圖5(a)為L(cháng)ED路燈的平面式配光示意。

圖5 LED路燈的三次配光示意圖

(2)弧面式配光
　　多個(gè)LED排列組成一個(gè)LED模組，LED模組上的LED是采用軸對稱(chēng)的全反射的透鏡或反光杯進(jìn)行配光的，通過(guò)透鏡或反光杯配光的輻射角寬度足以覆蓋道路寬度。將LED模組排列在弧面上，如圖5(b)所示，通過(guò)調整弧面可以在道路方向上產(chǎn)生近乎于矩形光型。

(3)多折面式配光
　　LED光線(xiàn)具有良好的方向性，為獲得較好的道路配光，分別設計各組的LED投射方向負責照射各自區域，較為簡(jiǎn)單的方式是采用V字型面方式。在多折面式配光設計時(shí)，路燈中各組的大功率LED分別安裝在不同平面上，通過(guò)調整各組相對角度來(lái)獲得路燈的光輸出特性和近似矩形照明效果，滿(mǎn)足道路照明標準中的要求。圖5(c)為多折面式LED路燈示意圖。

(4)反光杯式配光
　　通過(guò)LED反射器的設計來(lái)獲得路燈燈光的輸出特性。為單個(gè)LED單獨設計XY軸方向非對稱(chēng)的反射器，此方案類(lèi)似于平面式配光，不同的是使用自由曲面反光器，使其獲得光輸出接近于“蝙蝠翼”形，設計多個(gè)反射器并排列同樣可以得到較好的道路照明效果。