关键词： LED 发光二极管 道路照明
一、发光二极管（LED）的发展从事照明行业的专业人员几乎没有人不知道，发光二极管作为一种快速发展中的新光源给照明所带来的冲击。自1990年以来，发光二极管的光通量输出和光效指标等都取得了长足的进步。现今作为实用的照明光源，单个发光二极管的主要技术指标（不是实验室数据）为：500流明（lm）、光效为60流明/瓦（lm/W），或135 lm、光效115 lm/W.当单个发光二极管的光通量输出到达500 lm时，消耗的电功率为8.3W,这就需要良好的冷却以保证二极管的最高结温不致过热。逐步降低电源负载会提高功效，电源功效的提高会由于一种可称之为“光衰减”的效应而逐步减弱，重新又增加电源负载。这就是解释为什么使用发光二极管阵列要比增加单个器件功率更好的另外一个理由。然而，由于发光二极管在继续发展着，“光衰减”的效应很少提及。所以，就现在能够预测到的情况，在未来几年中发光二极管的运行性能仍然将不断地得到改进（见图1）。
照明用发光二极管发射的光线主要集中在一个方向，使用传统灯泡时，必须使用光反射收集光线、然后再将光线反射出去。这样，发光二极管就特别适用于必须以单一方向发射光线出去的照明装置。由于光源非常之小（一般大小仅为1mm×1mm），因此可建立起非常精确的光束，很少有光线溢出到主光束的外面。这可增加光的可利用效果，所以单纯地关注功效并不能全面评价发光二极管。将发光二极管的初始光通量输出并与有利于照明的其它好处接合在一起，就能够成为在方向性照明、比如道路照明灯具中所需要的、一个特别有效的光源。
就总体而言，发光二极管作为一种替代技术挑战现在照明设计中的常用光源，必须具有以下这些优点。首先，必须节能；然后必须在“整个寿命周期”
中降低使用成本；最后，还必须外形美观或具艺术性。
早期发光二极管的实际应用，是在室外装饰中作为光源使用，较小光源和较高方向性的光束，可照亮建筑物的正立面以一种全新的照明效果。因为这种光源的尺寸非常小，可直接将之安装在建筑大楼的正立面，改进了光线的利用、减少离散光线。后来，由于发光二极管可明显地替代MR16双色灯，因此作为强调和显示的光源来使用。在所有的这些对于发光二极管的使用情况来看，在关注降低能源消耗的同时保持着设计目的。
二、用于居民道路照明的发光二极管由于发光二极管运行性能的这些前所未有的改进，我们现在就可将发光二极管作为居民道路照明解决方案和理想照明了吗？在现在的道路照明灯具中，采用反光器引导方向性的光线成为道路上方和道路下方二个光束。反光器的作用必须能够使得主光束到达空间，同时反方向光束必须覆盖横跨道路--这是个 非常复杂的任务。在一块芯片上的单个发光二极管较难完成这许多功能，所以只有采用能够增加光输出的多光源。可以将多个光源器件制成单个模块的形式以建立完整的光束图案。这些单个模块既可以采用完全相同的光束图案，也可以具有完全不同的光束图案，具有非常大的灵活性以建立整个光分布图。图2表示在一个最新的道路照明灯具模型中安装了不同方向的发光二极管阵列。
用这种方式建立起来的光束与采用传统光源安装在反光器内是完全不同的。由于这种新光源的主光束之外几乎没有光线溢出，将可能得到一个更为尖锐、更为精确的光束图案。由于要在居民区域的道路照明中使用，这就意味着要更为精确地定在什么地方应该被照亮，以及更为重要的是什么地方又不能够被照亮。所以，面对着房子的道路在靠近路面的地方，有可能应该去产生一个较为反差明显的“切断”,以阻止光线穿进窗户。图3表示当路灯灯具移到较远处时，降落在窗户上的光线（Ev），图3中的水平线表现在不同环境区域中的限制，这些水平线表明即使在最苛求的环境中，采用发光二极管的灯具在离开或靠近窗户2m距离处也符合要求。
还可以通过控制系统来改变发光二极管的光线分布以及照度等级。比如，如果要将灯具设计成用来照亮道路两边和人行道，这可以通过一个开关来加以控制，使之在半夜以后仅对人行道进行照明。
比较这两种典型的极坐标曲线，可以看到，发光二极管主光束的强化峰值为935cd/1000lm.（见图4），而对于CPO灯（见图5）则为527cd/1000lm.看一下反向的光线（绿色曲线），采用发光二极管的灯具几乎没有这种绿色光线外溢出来，而CPO灯具却可测到存在有光线。对于尖锐的返回（run-back），在发光二极管灯具在80°仰角处的强化峰值比CPO灯具要低一半。
这表示了在发光二极管和传统光源的灯具之间的差异。为了显示这些差异在实际应用中是如何的情形，可以看一下在S5照明等级方案中，这两种灯具的光线分布。
给出电流的光线输出和实际的发光二极管阵列的大小，发光二极管灯具可以提供相当于S5和S4照明等级的照明方案。但是不管怎样，在本例中发光二极管照明方案的功率为66W,相比之下CPO为33W.
三、白光的作用以上的实验结果基于这样的前提：照度等级是达到的，但是没有考虑到在英国标准BS5489中详细定义的白色光线的因素。如果考虑到这种的因素，那么上述试验中的发光二极管灯具应该提高至S3照明等级。
照明等级的降低是基于这样的假定，在低照度条件下，眼睛灵敏度转向光谱中蓝色的尾端，所以白色光源对于视觉任务的作用将更大。光源的这种特性可以用暗视觉照度对明视觉照度的比率、即S/P值来加以定义。
·采用高压钠灯（HPS）的道路照明灯具，其S/P值为0.5~0.6,在低照度下使用不太舒服。
·采用陶瓷金卤灯（CMH）的道路照明灯具，S/P值为1.16~1.27.
·对于发光二极管，S/P值为1.22~2.44.
在美国的Rensselaer理工专科学校的照明研究中心，开发了一套测量S/P值的“统一光学测量系统”
曾于2008年初完成了一项在道路照明条件下的中间视觉的实际研究项目。结果表明，使用具有较高的S/P值的光源时将会产生更为有效的照明效果。但是，我们需要进一步研究这种限制，当某种光源的S/P值低于3时，会出现在主观上不被眼睛所接受的略呈绿色的光。
对于讨论是否将发光二极管用于道路照明，上述的这些研究是非常地适时的，研究结果能够表明，在低照度等级时发光二极管比其它光源更为有效。在与高压钠灯和陶瓷金卤灯相比，这种特性可以克服发光二极管的电流功效的某些不足。道路照明