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LED路灯和使用传统光源路灯的光学设计方式是不同的，传统光源路灯是通过使用反射器将一个光源的光通量平均分配到受照路面上。而LED路灯的光源由许多个LED组成，通过设计每个LED的投射方向，使受照路面获得均匀的照度。
LED路灯普遍应用在次干道和支路上，次干道的照度要求达到151x，照度均匀度为0.4，平均亮度要求达到1.0cd/m，亮度总均匀度为0.4，亮度纵向均匀度为0.5，阈值增量≤10。LED路灯在照明质量达到以上要求的同时，照明功率密度应小于******标准的规定值，当车道数不少于4条时，照明功率密度小于或等于0.70；车道数小于4条时，照明功率密度小于或等于0.85。
为满足上述要求，对LED路灯的配光形状应有严格的要求。在道路的纵向，光束应投射到较远的地方，使得灯具的间距增大。在路灯的下方，光强应是***小的，随着仰角y增大，光强增大。当P和y满足一定的函数关系时，路面能得到均匀的照度。
由于光学设计的复杂性，配光形状难以完全符合此函数关系，可以通过减小y角的投射范围和灯间距来得到均匀的照度。在道路纵向，***大光强的投射方向与马路中线应成一定的角度c，角度c的大小决定于道路的宽度。在垂直于道路的方向上，路灯的配光曲线形状也可以按这个函数关系设计，y角的范围决定于道路的宽度(c90°)和人行道的位置(c=270°)。
LED光源具有半空间发光的特点，在灯具内使用时，LED光源光通量的损失比高压钠灯和金卤物灯小。就目前来讲，LED光源的光效达不到高压钠灯或金卤物灯的水平，即相同功率的LED光源的光通量没有高强度气体放电灯高。但是，由于LED光源半空间发光的特点，LED灯具的光通量输出可以接近于高强度气体放电灯的水平。当LED路灯将光线照射到路面上时，光线的投射方向只存在半个空间。高强度气体放电灯的发光空间占据了整个空间。如果没有灯具，光源的上半空间光线将全部被浪费。使用灯具反射器可以将上半空间的光线反射到下半空间内，但反射器对光线的吸收作用、光线反射时受到光源自身的遮挡而转换成热能以及反射器对光线二次反射的再吸收会损失光源的一部分光。
灯具效率是反映光源光线损失程度的参数。从小功率高压钠灯(70~150W)的光度性能状况来看，灯具效率一般处于65%~75%的水平。以100W高压钠灯为例，光源的光通量达到80001m，路灯的光通量输出为5200~6000lm。LED光源在这方面是具有优势的，LED的发光只存在于半个空间，在不用灯具的情况下也能将光线100%投射到路面。对灯具需要设计的是在较小的角度范围内改变光线的投射方向，在这个过程中光的损失是微小的。目前，LED路灯的光效达到了40~501m/W。以100W的LED路灯为例，灯具的光通量输出可以达到4000~5000lm。
LED作为路灯主要有以下优点或特点：发光效率高，灯具反射损失少，节省能源70%；配合数字控制亮度功能，更省电：不需高压，安全性高；配合软件可由远程自动遥控亮度；可在事故、多雾、雨天等特殊情况下提供超高亮度及显色性高的照明光源；安装、维护简便模块安装，无多余配线；不会造成光污染或浪费；寿命长，意味着不需要经常进行更换，从而减少了交通中断的潜在性，降低了为此支付的维修费用。有人计算过，采用LED路灯除了单灯成本及***初安装的造价比高压钠灯高外，在铺设成本、耗电成本及寿命方面均大大优于高压钠灯。
