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到2016年，我专门从事道路照明的研究，真的就10年了。10年思考一个问题时间长了点，但是真正的要思考清楚可能还真的需要10年时间。下面就请大家看看我们10年来的思考得到了一些关于道路照明的哪些发现，或者是哪些结果。
LED低位照明系统技术与样品
目前我们道路照明通常是20米的灯杆，就是间距，高10到12米，功率大概是150瓦左右，这是LED。如果是高压钠灯，大概是250瓦左右。
这样的照明它存在什么问题?
一个个问题就是无效的照明。对于驾驶员来说，关注的是路面，越往上关注的就越少。但是现在的照明方式恰恰相反，越往上我们知道是越亮的，越往地面反倒越暗了，这个是没有办法的。
第二个问题就是不但上下是不合理的，并且它照明的区域也不够合理。说区域不合理的原因就是说，我们有些区域，特别对于高速公路来说，就是快速路，是不需要照明的，但是我们也进行了照明，例如这张图当中的蓝色的区域。
这就产生了两个问题，一个是它照明照度的T梯度分布不合理;第二个由于我们有很多大的区域是不需要的，这样无效的光照区也很大。
除此之外，我们还发现了一个问题，我们在目前传统照明当中，我们是有很多所谓眩光，那这个眩光是怎么样出现的?
如果你采用截光或者是半截光的灯，我们都会看到眩光。这个眩光的出现是由于光的直线传播规律所决定的，眩光在我们所有目前的照明方式中是没有办法完全避免的。
LED有很多优点，例如亮度高、体积小、颜色性小、比较安全，以及可分散安装，这就为这种小型化和分布式的照明来解决上述的问题提供了合理的光源。
那我们目前的LED是怎么做的?
我们还是简单的替代，因此我们目前用LED来替代高压钠灯可能在节能方面考虑得比较多。但是比如说在照明的合理性以及眩光方面，我们还没有解决这个。
我们简单的用LED灯来替代高压钠灯。它的眩光，我们说同级别的情况下不是减小了，而是增加了，我们开车在路上走，恐怕也会有类似的感觉。
产生眩光的机理是路面与机动车驾驶员在高度上位于光源的同侧，那么消除眩光的必要条件，请注意是必要条件，而非充要条件，是使得这个路灯的光源与路面位于驾驶员同侧，将路灯高度降至驾驶员眼睛的，也就是视点高度以下，这就是消除眩光的必要条件，但不是充分必要条件。
这就引出来一种新的照明方式，就是低灯位的道路照明。
以提高照明效率为目标的路面照明——低灯位照明系统
低灯位的道路照明的主要特点就是路灯低于驾驶员眼睛的高度。
那么我们知道驾驶员眼睛的高度按照CNE，或者是(06：57英文)的规定，大概在1.4米到1.5米之间，因此我们说低灯位道路照明方式的一个个特征，就是它的路灯安装一定要低于1.4米至1.5米。
我们经过几年来的，从数学推导到实验都发现了这样一个规律，在低灯位安装路灯的情况下，逆向照明方式的路面小名的效率是高的，所谓逆向照明就是路灯是朝着车型的方向来进行照射的。
在逆向照明方向的这种基本照明方式下，大部分的光线将按照规则反射的方式，经过路面的反射而在驾驶员的视网膜形成有效的照顾，那很显然越光滑的路面它的反射效率越高，因为它越符合规则反射的方式。
那我们认为合理的路面，以及空间照明，大概是这样分的，是分为三层：
一个层就是下层，是集中照射区;第二层就是1.5米到3米之间是过度的照射区;高我们到5.3米，因为一般的高速公路的限高大概是5.3米，我们称为边际照射区。
很显然，对于机动车驾驶员来说，集中照射区显然是我们为关注的照射区域，也是对于交通安全影响大的一个区域。
这张图就是我们提出的低灯位的逆向照明系统的立面的示意图和平面的示意图，我们仔细看一下，虚线就是驾驶员的视点的高度，这个灯一定要安装在驾驶员视点高度之下，这是立面。平面我们来看，灯的投光不是顺着行驶的方向，而是逆着行驶的方向来进行投光。
为此我们进行了严格的数学推导，我们也发表了一些论文，去证明这样是有效的。那同时也做了一个实验，其中的一个实验就是我们这张图的实验，这张图我们来看，相机的位置有同向照明的位置和逆向照明的位置，然后我们用灯在一个滑轨上做的这样的实验，分别来测出被侧界面的亮度，这是在暗室内做的。
结果怎么样?
在这张图当中，我们分别把入射角规定为0度至80度，80度就应该说是比较低了，而0度是比较高的，这个0度和80度是指的入射角，也就是你这个被测截至面的法线与入射光线之间的夹角，就那个夹角，上一个图的夹角a，那从这个对比实验的结果看到，一个是第二列是照片，第三列是亮度成像仪。
我们看，80度的，无论从照片来看，还是亮度成像仪来看，都是亮的。
这张图片是我们在实际的场地当中用亮度成像仪拍摄的亮度照片，它反映出我们逆向照明的均匀度还是比较好的，可以做到比较好。
它究竟是怎么安装的?
这是一个安装的图，我们把这个灯就放在护栏上，高速公路的护栏上就可以做到这一点。它实际安装的情况以及它的亮度照片，我们看下两张图。
这张图是青岛海湾大桥的一个实例，我们拍的时候是用相机来拍的，我们拍下一张图是用亮度成像仪拍的亮度照片。
从这两张照片我们可以看出，一个个从人的感觉来说还是挺舒服的，尤其它是所谓纵向均匀度还是非常好的，它的纵向均匀度，因为我们的路灯和高杆的那种路灯相比间距比较小，因此纵向均匀度比高杆的路灯还要好一些。
先大家会提出，灯对着车头来照，也就是对着驾驶员的眼睛来照会不会产生眩光?没错。解决眩光问题应该说是所谓低灯位照明技术的一个关键性的技术问题，我们来看下一个图。
在这张图中，我们介绍了采用防眩光格栅，在照度相同的情况下对眩光的影响效果是非常显著的。我们看左边的眩光是比较强的，右边的眩光是显著，就显然非常低了。
所以我们采用的是防眩光格栅的办法来解决眩光问题。
这个就是我们设计的新型路灯的样子，以及它的安装办法，这个看起来应该是非常的简单了。那这个样子是设计出来了，可是怎么能够把它实现?
我们采用的是3D打印的办法来做的，请看：
打印机的好处就是说你对任何所想象的造型，包括灯的外壳、灯里边的反射罩等等的，所有的都可以先用打印机试一下。
因为打印机目前它的精度还是能够满足我们的需要的，另外如果我们的打印机都开起来，做比如说几百个灯也应该是没有问题的。
下面是打印机的特写镜头：
下面这张图，是我们做的可装配的那种防眩光的阵列，格栅阵列，那么这壳和格栅阵列是分开的，是可以装配的。
下面这个图就是流线型的外壳。
我们做的这个灯，就是我们做得如何?我们进行了一个简单的测试和对比，我们看下面对比的表格。
这个表格里边有两个比较重要的参数，一个是功率的线密度。你比如说我们按照LED的路灯，150瓦30米的间距，它的线密度是多少?就是150/30，应该是5瓦。
那么我们目前的用低灯位的灯，我们的线密度，我们看是2.5瓦，从某种意义上说，在同样满足国家标准的情况下，比现在的LED节能大概是一半左右。这是一个个特点。
那它的原因在哪?主要就是我们把一些不适当的、不合理的这些光滤去了，或者是说我们的照明就更精准了。我们认为所有的弊病，或者是说高杆灯的弊端，都是出自于这样一种情况。
就是说我们一个灯赋予它太多的功能了，又要照亮路面，又要照亮空间，然后又要有一定的对比度，又要消除眩光，又要怎么怎么样均匀等等。
实际上一个灯要做好这些共同的要求，必须是一个妥协的方案，妥协的方案后就意味着哪样都能做好，但哪样都做不准确、做不精准。
那LED我们采用精确，就是说各司其职，它们可能能够做到更精确一些，把不必要的这些杂散光给去掉了。杂散光原则上，或者理论上都是眩光，只不过你在不同的空间位置，感觉到的是不一样的。由于杂散光我们把它去掉了，所以眩光也小。
第二个我们来看关键的数据就是投资造价的米度，就是每米LED大概要400元左右，当然这个不在于灯，现在LED150瓦路灯的灯头本身已经降到600元了，但是对于LED路灯来说，它的主要造价体现在一个是钢的路灯的灯杆，就是钢铁的那个杆上，还有一个就是比较大的电缆以及变压器。
我们因为没有灯杆了，另外我们的灯也都是所谓的塑胶的这种灯，本身就比较便宜。所以我们说，投资造价的线密度LED是400元，我们这种分布式的低灯位的路灯大概是一半。总而言之，就是说节能一半、节省造价一半，大家是这么个结果。
LED低眩光的汽车前照灯技术与样品
LED汽车灯应该说是第三代，一般的汽车灯大概是这么分的。一个代是卤素灯、第二代是氙气大灯，LED是第三代的汽车灯。第三代汽车灯目前应用在这些高端的车上。它研究的背景我们通过下一张图片来看，主要是汽车氙气大灯和通常的LED大灯，它的眩光都比较强烈。
很显然这个强烈的眩光对于对面来车那就造成了比较大的不便，甚至于是危害。
所谓的前大灯指的是什么?我们知道汽车的前大灯包括一个个就是远光灯，第二个是近光灯，第三个是视宽灯，第四个像雾灯等等。
我们在这个里边指的是近光灯，汽车的远光灯当然了属于越亮越好，但是我们认为远光灯是不必考虑所谓眩光问题的。因为我们知道在会车的时候，或者是在室内行驶的时候，都是要开近光灯，远光灯不容易去开。
因此前大灯所谓的技术含量就是体现在近光灯。那单颗LED的发光形态是什么样的?
经过简单的封装，我们看右侧的小图，这个就是LED经过封装的发光形态。单颗LED发光形态它的散射角大概是120度左右，那怎么样让它成为平行光向前照射?可以通过所谓凸透镜，当然也可以通过菲涅尔透镜而产生平行的光束。
经过菲涅尔以及抛物面的透镜的配光后，LED的光源发出的光就转变为直径比较小的圆形光斑。
但是我们需要的还不是一个圆形的光斑，我们实际上需要的是条形光斑，所以我们在菲涅尔抛物面透镜的前边，还要再加上一个波纹镜。
经过波纹镜散射之后我们就可以得到一个条形的光斑：
我们可以得到了一个条形的光斑，因为我们做前大灯的基础就是条形的光斑。但是我们也发现，产生条形光斑的这个灯，它的眩光还是比较强烈的，从图片来看，眩光还是比较强烈的。
所以我们说，要想把前边的路面照亮是容易的，但是控制眩光又照亮路面这个就是技术含量了。那怎么办?我们采用的是一种防眩光的技术：
这种防眩光的技术就是，我们采用的是用菲涅尔透镜再加波纹，再加抛物面透镜来产生所谓的条形的光斑，同时在它的前边，我们再加上用折弯式的防眩光的格栅阵列来把眩光滤掉，这样做就可以实现非常小的眩光。
下面给大家看一下我们做的成果：
仍然是采用3D打印机。这个灯，我们来看就是折弯式防眩光格栅阵列的效果，我们几乎可以直视它，它的眩光非常小了。那它的效果如何?我们来看。
上面的红点就是各个测试点，我们看到它的光斑就是这样的一个形状的光斑，这个是根据国家标准我们做出来的。
那它在路上的实际情况又如何?
这个就是我们把它拿到野外去，我们看到的情况。我们来看它的眩光是非常小的，它的形状什么形状?
我们的设想是，目前对于道路的机动车来说，在道路上行驶机动车来说，眩光危害大的恐怕不是轿车，而是什么?而是大卡车、大巴，以及那种大型的LUV。因为它的车本身车灯就高，那么它的眩光就更强烈一些。
我们的设想就把它做成保险杠，一个用LED的灯做成的保险杠，当然了，这个保险杠也不贵、也不很便宜。从这样的情况下，它还亮，同时眩光又小。
下面是我们的灯和奥迪A8，我们知道奥迪A8是新的奥迪的车，就是跟它的前大灯来比较的结果，我们来看一下。
从这个结果来看，我们灯的眩光要比奥迪A8小得多，当然奥迪A8它有很多新的技术，这种新的技术导致它的造价是非常高的，同时，奥迪A8它用的电比我们还要多
来源：阿拉丁照明网
