單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用led路燈透鏡的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于LED照明領(lǐng)域，具體涉及一種單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡，透鏡本體上部為出光部，其表面曲率為?0.0738～0.0214；透鏡本體的底部中心位置設(shè)有內(nèi)臺階凹槽，內(nèi)臺階凹槽上方為一內(nèi)凹腔，內(nèi)凹腔上的自由光學(xué)曲面為入光部，其表面曲率為0.0027～0.1023；透鏡本體沿其中心縱向截面呈左右對稱；透鏡本體的各縱向截面中，入光部及出光部上各曲線的曲率從中間向兩邊逐漸增大；透鏡本體的各橫向截面中，從一側(cè)向另一側(cè)，入光部與出光部之間的距離逐漸增大。通過本透鏡能夠提高光線利用率和照明效果，降低眩光，從而使LED路燈能夠適用于單側(cè)布燈的4車道和雙側(cè)布燈的8車道。
【專利說明】
單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及二次光學(xué)LED照明透鏡，具體涉及一種單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡，屬于LED照明領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今，半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)具有發(fā)光效率高、低成本、壽命長、色溫可選以及環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點，這些優(yōu)點使其成為目前道路照明中的應(yīng)用趨勢。在CJJ45-2006城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中要求，路燈的配光為矩形光斑，路燈發(fā)出的光都應(yīng)分布在路面上，路面外的部分接收光幾乎為0，以免對遠(yuǎn)處的車輛或行人產(chǎn)生眩光。在傳統(tǒng)的以高壓鈉燈為光源的道路照明中，都是利用在拋物面、橢球面等二次圓錐曲面上進(jìn)行反射加透射結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)計，形成要求的矩形光斑。而LED是一種朗伯體光源，輻射角為90°?120°，若其直接照射在路面上會形成一個面積較大的圓形光斑。
[0003]為了使LED芯片發(fā)出的光能夠更好地輸出，得到最大程度的利用，并且在照明區(qū)域內(nèi)滿足設(shè)計要求，需要對LED進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計。其中，在封裝過程中的設(shè)計被稱為一次光學(xué)設(shè)計;而在LED之外進(jìn)行的光學(xué)設(shè)計被稱為二次光學(xué)設(shè)計，也叫二次配光設(shè)計。
[0004]不同的照明環(huán)境往往具有不同的照明要求，一般的LED二次光學(xué)系統(tǒng)并不能滿足所有的實際需求。
[0005]現(xiàn)有的LED路燈透鏡并沒有適用于四車道單側(cè)布燈、八車道雙側(cè)布燈(出光縱向CO。-180°光強(qiáng)分布要求達(dá)到145°以上，橫向C90° -270°光強(qiáng)分布要求在95°左右)。為了有效利用光線，并且滿足道路照明要求，需要對LED進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計，使LED發(fā)出的光會在路面形成照度均勻的矩形光斑。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠?qū)膺M(jìn)行重新分配并能夠得到近似矩形均勻光斑的單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡，既能夠提高光線利用率，又可以降低眩光。
[0007]本實用新型所述的單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡，包括透鏡本體，透鏡本體的上部為一外凸的自由光學(xué)曲面，該曲面為出光部，其表面曲率為-0.0738?
0.0214；透鏡本體的底部中心位置設(shè)有一可容納LED光源芯片的內(nèi)臺階凹槽，內(nèi)臺階凹槽的上方為一內(nèi)凹腔，內(nèi)凹腔上的曲面為自由光學(xué)曲面，該曲面為入光部，其表面曲率為0.0027?0.1023;透鏡本體沿其中心縱向截面呈左右對稱;透鏡本體的各縱向截面中，入光部及出光部上各曲線的曲率從中間向兩邊逐漸增大;透鏡本體的各橫向截面中，從一側(cè)向另一側(cè)，入光部上各曲線的曲率逐漸減小，出光部上各曲線的曲率逐漸增大，入光部與出光部之間的距離逐漸增大。
[0008]本實用新型中，由于透鏡本體的各縱向截面中，出光部上各曲線的曲率從中間向兩邊逐漸增大，所以在該曲面上的光折射率從中間到兩邊也逐漸增大，平行入射光束經(jīng)過透鏡單元的折射作用，在水平方向形成左右對稱的均勻擴(kuò)散;透鏡本體的各橫向截面中，從一側(cè)向另一側(cè)，入光部與出光部之間的距離逐漸增大，光通過入光面后，總是向透鏡較厚的那邊偏折，厚度越大，偏折越大，使透鏡在水平方向形成偏折的均勻擴(kuò)散，光線經(jīng)過該曲面，在垂直方向形成會聚的光束。
[0009]優(yōu)選的，所述的透鏡本體采用折射率為1.473、熱膨脹系數(shù)為3.3的光學(xué)高硼硅玻璃材質(zhì)。光學(xué)高硼硅玻璃材質(zhì)折射率為1.473，用其制作的透鏡出光率可以達(dá)到92%;熱膨脹系數(shù)為3.3，約是普通玻璃的三分之一，這將減少因溫度梯度應(yīng)力造成的影響，從而具有更強(qiáng)的抗斷裂性能。
[0010]優(yōu)選的，所述的內(nèi)臺階凹槽的深度為1.2mm，所述的內(nèi)臺階凹槽的直徑為62mm，可以容納更多種類的LED光源。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的透鏡本體的出光縱向C0°-180°光強(qiáng)對稱分布且半光強(qiáng)角度為145°?150°，橫向C90°-270°光強(qiáng)非對稱分布且半光強(qiáng)角度為92°?96°。
[0012]在實際設(shè)計時，通過不斷調(diào)整入光部和出光部上的位于中心橫向截面、中心縱向截面上的曲線的曲率半徑，能夠調(diào)配出射光通量在不同立體角范圍內(nèi)的分布，自主分布光源的光強(qiáng)，有效地控制光分布形狀，達(dá)到符合設(shè)計要求的光分布，進(jìn)而在目標(biāo)上實現(xiàn)近似矩形配光。光線經(jīng)過本實用新型所述LED路燈透鏡的二次配光設(shè)計后，在四車道單側(cè)布燈與八車道雙向布燈時，光線的利用率最高，照明效果最好。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果是:
[0014]通過本實用新型能夠?qū)ED燈的光進(jìn)行重新分配，并得到近似矩形均勻光斑，一方面提高了光線的利用率，另一方面能夠提高照明效果、降低眩光，從而使LED路燈能夠適用于單側(cè)布燈的4車道和雙側(cè)布燈的8車道。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖2是本實用新型的仰視圖；
[0017]圖3是透鏡本體的中心縱向截面圖；
[0018]圖4是透鏡本體的中心橫向截面圖；
[0019]圖5是本實用新型的配光曲線。
[0020]圖中:1、出光部;2、透鏡本體;3、底部;4、內(nèi)臺階凹槽;5、內(nèi)凹腔;6、入光部。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例做進(jìn)一步描述:
[0022]如圖1?圖4所示，本實用新型所述的單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡包括透鏡本體2，透鏡本體2的上部為一外凸的自由光學(xué)曲面，該曲面為出光部I，其表面曲率為-0.0738?0.0214;透鏡本體2的底部3中心位置設(shè)有一可容納LED光源芯片的內(nèi)臺階凹槽4，內(nèi)臺階凹槽4的上方為一內(nèi)凹腔5，內(nèi)凹腔5上的曲面為自由光學(xué)曲面，該曲面為入光部6，其表面曲率為0.0027?0.1023；透鏡本體2沿其中心縱向截面呈左右對稱;透鏡本體2的各縱向截面中，入光部6及出光部I上各曲線的曲率從中間向兩邊逐漸增大;透鏡本體2的各橫向截面中，從一側(cè)向另一側(cè)，入光部6上各曲線的曲率逐漸減小，出光部I上各曲線的曲率逐漸增大，入光部6與出光部I之間的距離逐漸增大。本實施例中，透鏡本體2采用折射率為1.473、熱膨脹系數(shù)為3.3的光學(xué)高硼硅玻璃材質(zhì)；內(nèi)臺階凹槽4的深度為1.2mm，內(nèi)臺階凹槽4的直徑為62mm。
[0023]由于透鏡本體2的各縱向截面中，出光部I上各曲線的曲率從中間向兩邊逐漸增大，所以在該曲面上的光折射率從中間到兩邊也逐漸增大，平行入射光束經(jīng)過透鏡單元的折射作用，在水平方向形成左右對稱的均勻擴(kuò)散;透鏡本體2的各橫向截面中，從一側(cè)向另一側(cè)，入光部6與出光部I之間的距離逐漸增大，光通過入光面后，總是向透鏡較厚的那邊偏折，厚度越大，偏折越大，使透鏡在水平方向形成偏折的均勻擴(kuò)散，光線經(jīng)過該曲面，在垂直方向形成會聚的光束。
[0024]在實際設(shè)計時，通過不斷調(diào)整透鏡本體2上入光部6和出光部I上的位于中心橫向截面、中心縱向截面上的曲線的曲率半徑，能夠調(diào)配出射光通量在不同立體角范圍內(nèi)的分布，自主分布光源的光強(qiáng)，有效地控制光分布形狀，達(dá)到符合設(shè)計要求的光分布，進(jìn)而在目標(biāo)上實現(xiàn)近似矩形配光。本實施例中經(jīng)過調(diào)整，得到如下光分布:透鏡本體2的出光縱向CO0 -180°光強(qiáng)對稱分布且半光強(qiáng)角度為148.1°，橫向C90° -270°光強(qiáng)非對稱分布且半光強(qiáng)角度為94.3°，具體配光曲線如圖5所示。
[0025]通過上述的LED路燈透鏡能夠?qū)膺M(jìn)行重新分配，使光線照射到單側(cè)布燈的4車道上或者雙側(cè)布燈的8車道上，在車道上形成符合要求的近似矩形均勻光斑，提高了光線利用率以及光照效果，同時能夠降低眩光。
【主權(quán)項】
1.一種單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡，其特征在于:包括透鏡本體(2)，透鏡本體(2)的上部為一外凸的自由光學(xué)曲面，該曲面為出光部(I)，其表面曲率為-0.0738?0.0214;透鏡本體(2)的底部(3)中心位置設(shè)有一可容納LED光源芯片的內(nèi)臺階凹槽(4)，內(nèi)臺階凹槽(4)的上方為一內(nèi)凹腔(5)，內(nèi)凹腔(5)上的曲面為自由光學(xué)曲面，該曲面為入光部(6)，其表面曲率為0.0027?0.1023; 透鏡本體(2)沿其中心縱向截面呈左右對稱； 透鏡本體(2)的各縱向截面中，入光部(6)及出光部(I)上各曲線的曲率從中間向兩邊逐漸增大； 透鏡本體(2)的各橫向截面中，從一側(cè)向另一側(cè)，入光部(6)上各曲線的曲率逐漸減小，出光部(I)上各曲線的曲率逐漸增大，入光部(6)與出光部(I)之間的距離逐漸增大。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡，其特征在于:所述的透鏡本體(2)采用折射率為1.473、熱膨脹系數(shù)為3.3的光學(xué)高硼硅玻璃材質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡，其特征在于:所述的內(nèi)臺階凹槽(4)的深度為1.2mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡，其特征在于:所述的內(nèi)臺階凹槽(4)的直徑為62mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的單側(cè)布燈4車道及雙側(cè)布燈8車道用LED路燈透鏡，其特征在于:所述的透鏡本體(2)的出光縱向CO。-180°光強(qiáng)對稱分布且半光強(qiáng)角度為145°?150°，橫向C90°-270°光強(qiáng)非對稱分布且半光強(qiáng)角度為92°?96°。
【文檔編號】F21Y115/10GK205655242SQ201620519506
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月31日 公開號201620519506.8, CN 201620519506, CN 205655242 U, CN 205655242U, CN-U-205655242, CN201620519506, CN201620519506.8, CN205655242 U, CN205655242U
【發(fā)明人】張允東
【申請人】山東凱創(chuàng)光電科技有限公司