LED照明燈具亮度問題與提高方案的思考

陳國鋼

摘要：LED照明燈是智慧路燈建設工程中的主要構成部分，對燈具亮度有較高要求，為了充分發揮LED燈應用效能，有必要注重對燈具亮度提高問題的研究。本文主要圍繞LED照明控制終端、LED照明燈亮度問題、LED照明燈亮度提高方案分析等方面展開討論，詳細分析了照明燈自身結構特征，并在此基礎上，制定合理的亮度提高方案，進而實現光能的充分利用，達到節能環保的目的，是LED照明燈設計時要重點注意的問題。

關鍵詞：亮度；LED照明燈具；光通量

前言：隨著城市建設進程的加快，街道路燈工程數量明顯增多，占我國總能源消耗中的較大比重，為了提高能源利用率，需要從提高照明燈具亮度這一角度出發，即是利用有限光能達到照明亮度要求，體現出較強的研究意義。LED燈具有經濟舒適、優質安全等特點，逐漸成為主要照明元件之一，將其應用在智慧路燈建設中，有利于改善照明質量，而通過優化設計照明燈具結構，可實現提高亮度的目的。

一、LED照明控制終端

對于智慧路燈而言，其遠程監控核心為集中控制器，可通過建設及調整網絡架構來收集控制器反饋信號并向終端傳達相關指令，旨在對LED照明情況進行控制，對線路信息進行實時檢測。并且在無線網絡作用下，能實現遠程調光等，簡化了照明燈監控及操作行為，是LED燈性能提高的有效途徑。具體來說，在控制終端作用下，能做到對LED照明亮度的調節，而為了提高智慧路燈照明亮度，還需要加強對亮度提高方案的研究，以便提升智慧路燈應用價值。

二、LED照明燈亮度問題

由于LED照明燈體現出安全可靠、環境保護等優勢，已經在社會各領域取得了廣泛使用，有利于促進社會進步和人們生活水平的提高。但是，要想滿足照明質量以及能源節約的要求，需要充分考慮照明亮度提高這一問題，以便在設計方案合理選擇的基礎上，通過提高亮度來落實節能措施[1]。現階段，LED照明燈亮度問題主要體現在科技手段應用不充分以及亮度設計方案有所欠缺等方面，沒有從提升LED照明器材使用效率方面著手，來確保照明質量。尤其在燈具結構設計上，還有部分LED照明燈具僅從內部元件設計來考慮，忽視了燈具自身結構特點對照明亮度的影響，是目前LED應用劣勢存在的主要原因。發光二極管屬于一種半導體器件，在能源節約、環境保護等方面有重要應用意義，將這類照明器件應用在路燈工程中，可為工程質量提供基礎條件。而為了充分發揮LED照明燈作用，要做到燈具照明亮度的提高，從而為人們提供適當的照明環境。

三、LED照明燈亮度提高方案分析

（一）亮度概念

亮度指的是表征發光體自身光學特征的一個物理概念，發光源在指定方向上的發光強度與其垂直平面上的投影面積比值則表示發光點在這一方向上的照明亮度。從物理知識角度出發，照明燈具亮度的提高需要增加其在各個方向上的照明強度，即是通過結構優化來提高燈具亮度。

（二）借助拋物面元件來加強亮度

在LED照明燈上安裝拋物面器件，旨在基于結構優化設計的條件下，利用拋物面反射作用來增強光照強度。拋物面反射元件是由拋物線圍繞其對稱軸進行旋轉而獲得的曲面結構，中間部位表現出凸起特征，根據拋物體對應的拋物線方程圖像，可依次得到圖像某一點的法線斜率以及焦點發出光線的斜率方程等。在對焦點反射光線的方程進行分析時，可得出反射光線均是平行于X軸的結論，是拋物線方程重要性質，將這一特點應用到照明燈結構設計中，能發現拋物面反射體在照明燈上的使用，可起到集中照射光線的作用，進而達到提高亮度的設計效果。例如，大多數施工單位在進行路燈安裝作業時，根據經過焦點位置發射的光線再次反射后，反射光線將與拋物線相互平行這一理論支撐，在LED照明燈外部安裝一個拋物面器件，結合拋物面焦點位置來控制器件與照明燈具間距離，能實現理想的照明效果。

上述闡述中提到，當光線經過拋物面焦點位置射出后，則能得到全部平行的反射光。在實際安裝LED照明燈具時，考慮到其包括兩個引線架，不能采取將整個LED燈安裝在拋物面中的安裝方式，而應利用有洞的拋物面反射體，確保燈具與反射體的有效結合，同時有利于降低工程成本。

LED照明燈在反射體中的安裝深度對照明效果有直接影響，主要體現在對照明系統法向照射光強以及縱向長度等方面，需要合理設置這一參數，從而提高照明亮度[2]。為了確定最佳安裝深度，一般將LED燈具前端面頂點和反射體入射點之前的距離看作是安裝深度，通過調整兩者間位置，利用光度檢測儀器來判斷光照強度與亮度，進而得到最優安裝深度，在這一位置處安裝拋物面器件，可將燈具發射光線集中起來，減少無效光能，是提高光能利用效率的有效措施。除了借助拋物面反射體作用外，還可在對LED照明燈具進行結構設計時參考仿礦燈設計方法，通過合理設置反光杯尺寸、LED芯片位置及大小等，達到理想的照明效果。采取這一設計方法時，影響照明亮度的主要因素包括反射鏡位置和形狀、芯片形狀與數量，需要結合照明需求綜合考慮上述因素，以便充分發揮反射鏡作用，是LED光照強度提高設計中常見措施，有著較好的應用效果。

四、結論

綜上所述，LED照明這一產業具有極強的發展潛力，隨著該照明技術的完善發展，將逐步取代熒光燈及白熾燈在日常生活中的使用。LED照明燈應用效能的實現與其照明亮度有緊密聯系，只有在保證燈具亮度的條件下，才可做到照明環境的良好構建，并能起到節約光能的作用。為了最大程度提高LED照明亮度，應從其結構角度出發，通過拋物面結構以及反射體的設計使用，可有效提高照明亮度。

（作者單位：東莞勤上光電股份有限公司）

參考文獻

[1]童梅.隧道LED照明的智能控制系統研究[D].長安大學，2017.

[2]曾德智.LED照明系統網絡測控技術研究及應用[D].廣東工業大學，2014.