1、散熱及防護結構設計
根據光通量(流明)和輻射通量(瓦)的當量關(guān)系，1W的輻射通量在最理想的情況下(黑體輻射)可以產(chǎn)生683 lm的光通量。所以，即使LED的光效在不斷提高(已達到120 lm/W以上)，也不能將全部能量轉化為光能輸出，而其余的都轉化成了熱能。從長(cháng)遠來(lái)看，LED燈具的散熱問(wèn)題將是一個(gè)長(cháng)期存在的問(wèn)題。LED路燈的散熱是需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一，不僅直接關(guān)系到LED實(shí)際工作時(shí)的發(fā)光效率，而且由于LED路燈亮度要求高、發(fā)熱量大，并且戶(hù)外使用環(huán)境比較苛刻，如果散熱不好會(huì )直接導致LED快速老化，穩定性降低。在戶(hù)外使用的道路燈具，還應具有一定等級的防塵防水功能(IP)，良好的IP防護往往會(huì )妨礙LED的散熱。解決這個(gè)相互矛盾但又都得解決的兩個(gè)問(wèn)題是道路燈具設計時(shí)應關(guān)注的一個(gè)重要方面。
在我國絕大多數道路燈具的使用場(chǎng)合，空中的飛塵量是較大的，有時(shí)會(huì )達到很大(例如起沙塵暴)，這類(lèi)燈具在一般條件下使用一段時(shí)間后(約三個(gè)月至半年)，其內部散熱器的縫隙內就會(huì )塞滿(mǎn)灰塵，使散熱器效果大打折扣，最后還會(huì )使LED因工作溫度過(guò)高而使用壽命明顯縮短。
要兼顧道路燈具中LED的散熱及IP防護，較合理的設計理念是：
a、在關(guān)鍵的散熱位置，采用導熱板。導熱板是在金屬板的內部，均布有供冷媒流動(dòng)的細導管，并在細導管內充有冷媒，當導熱板的某一部位受熱時(shí)，細導管內的冷媒會(huì )快速流動(dòng)而使熱量迅速地傳導。好的導熱板的熱傳導系數可以達到同厚度銅材板的8~12倍，雖說(shuō)價(jià)格較高，但如在關(guān)鍵部位使用，對LED的散熱將起到事半功倍的作用。
b、把燈具的外殼設計成散熱器狀。目前大部分的道路燈具外殼是鋁材的，直接利用燈具外殼外面作為散熱器既可以保證IP防護等級的要求，也可以得到很大的散熱面積，另外，燈具外殼組成的散熱器在有落塵時(shí)，可以通過(guò)自然的風(fēng)雨而沖洗，從而可保證散熱器工作的持續有效性。
2、恒流驅動(dòng)電路設計
LED路燈的電源系統也與傳統光源不同，LED所特需的恒流驅動(dòng)電源，是保證其正常工作的一大基石，簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)電源的方案常會(huì )帶來(lái)LED器件的損傷。如何使緊密壓縮在一起的一組LED安全、可靠地工作也是考察LED路燈的一個(gè)指標。
LED對驅動(dòng)電路的要求是能保證恒流輸出的特性，因為L(cháng)ED正向工作時(shí)結電壓相對變化區域很小，所以保證了LED驅動(dòng)電流的恒定也就基本保證了LED輸出功率的恒定。對于我國電源電壓供應不穩定的現狀，道路燈具LED的驅動(dòng)電路具有恒流輸出特性是十分必要的，可保證光輸出恒定并且防止LED的超功率運行。
要想使LED驅動(dòng)電路呈現恒流特性，從驅動(dòng)電路的輸出端向內看，其輸出內阻抗一定是高的。工作時(shí)，負載電流也同樣通過(guò)這一輸出內阻抗，如果驅動(dòng)電路由降壓、整流濾波后加直流恒流源電路或通用的開(kāi)關(guān)電源加電阻電路組成，在其上必定也消耗很大的有功功率，所以此兩類(lèi)驅動(dòng)電路在基本滿(mǎn)足恒流輸出的前提下，效率是不可能高的。正確的設計方案是采用有源電子開(kāi)關(guān)電路或采用高頻電流來(lái)驅動(dòng)LED，采用上述兩種方案可以使驅動(dòng)電路在保持良好的恒流輸出特性的前提下，仍具有很高的轉換效率。
3、二次配光光學(xué)設計
二次光學(xué)設計是決定LED路燈的配光曲線(xiàn)、輸出光效、均勻度、以及眩光指數的一項重要技術(shù)。在二次光學(xué)設計方面，LED的輻射形式有朗伯型、側射型、蝙蝠翼型和聚光型幾種。在道路照明領(lǐng)域，根據設計經(jīng)驗朗伯型和蝙蝠翼型比較適用，通過(guò)二次光學(xué)設計，使得LED的光照范圍、光度曲線(xiàn)符合道路照明的需求。
目前LED在道路燈具中使用的最普遍形式主要是在燈具內，在一個(gè)幾乎是平板的安裝面(也是反光面)上，裝上了矩陣式的LED，這種設計方式是不可能得到良好的燈具配光的。
照明用LED的最大特點(diǎn)是具有定向發(fā)射光的功能，因為目前功率型LED幾乎都裝有反射器，并且這種反射器的效率都明顯高于燈具的反射器效率。另外，LED的光效檢測時(shí)已經(jīng)包括了自身反射器的效率。采用LED的道路燈具應盡可能地利用LED的定向發(fā)射光的特性，使道路燈具中的各個(gè)LED分別直接把光線(xiàn)射向被照路面的各個(gè)區域，再利用燈具反射器的輔助配光，來(lái)實(shí)現很合理的道路燈具的綜合配光。
綜上討論，在實(shí)際的道路照明燈具的設計中，可采用在基本設定每一個(gè)LED設射方向的前提下，把每一個(gè)LED用球形萬(wàn)向節固定在燈具上，當燈具使用于不同的高度和照射寬度時(shí)，可通過(guò)調整球形萬(wàn)向節使每一個(gè)LED的照射方向都達到滿(mǎn)意的結果。在確定每一個(gè)LED的功率、光束輸出角度時(shí)，可根據E(lx)=I(cd)/D(m)2(光強和照度距離平方反比定律)，分別計算出各LED在基本選定光束輸出角度時(shí)應該具備的功率，并且可以通過(guò)調整各LED的功率以及LED驅動(dòng)電路輸出給每一個(gè)LED不同的功率來(lái)使每一個(gè)LED的光輸出都達到預計值。這些調整手段都是采用LED光源的道路燈具所特有的，充分利用這些特點(diǎn)就能實(shí)現在滿(mǎn)足道路路面的照度和照度均勻度的前提下降低照明功率密度,達到節能的目的。
