由于白光LED具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于公共城市照明設(shè)施地替代光源有著許多的優(yōu)點(diǎn)。然而要真正充分發(fā)揮半導(dǎo)體光源的長(zhǎng)處，二次光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本文介紹了一種獨(dú)特的適用于城市道路照明二次光學(xué)系統(tǒng)，他能較好的滿足城市道路照明的家路相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并可以靈活地適用于不同的道路情況。 

公共城市照明在照明市場(chǎng)上占有龐大的份額，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市公共照明在我國(guó)照明耗電中占30%的比例，約439億kwh,以平均電價(jià)0.65元/kwh計(jì)算，一年開(kāi)支285億元。目前，廣泛應(yīng)用于城市公共照明的是高壓鈉燈，特別是在主干道上，高壓鈉燈可以提供100lm/W以上的發(fā)光效率。但其本身的缺憾也很明顯： 

光源的光譜成分偏黃，顯色指數(shù)極低； 

燈具的壽命短，更換工作量大； 

不便于對(duì)于燈的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)； 

隨著20世紀(jì)90年代固體物理學(xué)的高速發(fā)展和新半導(dǎo)體材料的突破性發(fā)現(xiàn)，近10年來(lái)LED技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。白光LED的出現(xiàn)，以其特有的低電壓驅(qū)動(dòng)、體積小、重量輕、顯色性好、調(diào)光性能好、壽命長(zhǎng)（達(dá)2萬(wàn)小時(shí)以上）、耐振動(dòng)、不易損壞、符合環(huán)保要求等優(yōu)勢(shì)，使半導(dǎo)體光源將成為城市道路照明理想的節(jié)能光源。其顯著的優(yōu)點(diǎn)為：光效高。 

目前商業(yè)化的白光LED光效已達(dá)到90-100lm/W左右，預(yù)計(jì)2年內(nèi)能達(dá)到150lm/W以上，而這并非LED光效的上限，各國(guó)的專家都把光效地目標(biāo)定在200lm/W左右。 

1.壽命長(zhǎng) 

理想的目標(biāo)是10萬(wàn)小時(shí)，而目前商業(yè)化的白光LED壽命可到5萬(wàn)小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命要長(zhǎng)10一20倍。做成城市道路照明光源，則可以10年不換光源，大大節(jié)省了日常的維護(hù)費(fèi)用。便于對(duì)于燈的功率進(jìn)行智能調(diào)節(jié)；可以附加二次光學(xué)系統(tǒng)，最大限度地利用LED的光能，滿足各種應(yīng)用場(chǎng)合特定的照度與光強(qiáng)分布。近年來(lái)，常規(guī)化石能源日趨緊張，石油、煤等常規(guī)能源價(jià)格不斷攀升，特別國(guó)際油價(jià)更達(dá)到歷史高位，造成了能源供應(yīng)的形勢(shì)愈加嚴(yán)峻。由于LED的這些顯著優(yōu)點(diǎn)和白光LED技術(shù)的日臻成熟，開(kāi)發(fā)高效、長(zhǎng)壽、綠色環(huán)保的半導(dǎo)體光源城市道路照明系統(tǒng)，具有十分重要的意義。 

2.二次光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 

道路照明系統(tǒng)不同于一般的照明燈具，其被照明的場(chǎng)是一矩形區(qū)域。表1-1和表1-2為國(guó)家路燈標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)家公路照明標(biāo)準(zhǔn)，主干道的平均照度是15lx,均勻性為30%;次干道的平均照度是8lx,均勻性為30%,其中均勻性為照射路面的最低照度/平均照度。 

由于高壓鈉燈為全角360度發(fā)光，通常在光源背面加上一個(gè)反光裝置使發(fā)出的光照射到路面上以提高能量利用。但是由于高壓鈉燈光源龐大，缺乏有效的光學(xué)裝置，高壓鈉燈在路面上形成的光斑通常是一個(gè)不均勻的圓斑：中心處很亮，而在徑向衰減很快。如圖（1）所示。 

為了達(dá)到國(guó)家照明標(biāo)準(zhǔn)的均勻性要求，通常不得不提高輸出功率使得周圍暗斑的照度主干道不小于5lx,次干道不小于2.4lx,然而大量的能量則浪費(fèi)在路燈的正下方中心處和道路的外側(cè)，從而降低了總的能量利用率。

現(xiàn)有的LED發(fā)光源是光強(qiáng)分布近似朗伯源的點(diǎn)光源，單個(gè)的功率都在1瓦左右，而道路照明往往要求有特定形狀的被照光場(chǎng)，如國(guó)家規(guī)定主干道路燈的照明區(qū)域?yàn)?0x50平米的矩形區(qū)域。因此要組成道路照明系統(tǒng)，就不能簡(jiǎn)單地將LED組合一起，這樣形成的圓形光場(chǎng)將不利于光能的利用，無(wú)法滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整個(gè)被照區(qū)域光照度均勻性的要求。如果能夠?qū)�LED芯片發(fā)出的光合理的分配道路面上面，在路面上面形成一個(gè)均勻照度的長(zhǎng)方形區(qū)域，則可以在低的發(fā)光效率下實(shí)現(xiàn)高于高壓鈉燈的能量利用率。