[發(fā)明專利]一種用于LED光源道路照明的配光透鏡

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210431176.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102980135A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仲勛;吳欽章;尹韶云;孫秀輝;杜春雷;鄧啟凌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): F21V5/04
• 分類號(hào): F21V5/04;F21W131/103;F21Y101/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于LED光源道路照明的配光透鏡，其目的是將LED光源發(fā)出的光線能夠限制在一定角度出射，并在路面上形成高均勻度的矩形照明范圍。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體芯片及封裝技術(shù)的發(fā)展，單顆LED光效得到不斷提高，LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。與傳統(tǒng)光源相比，LED由于具有能耗低，體積小，亮度高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，從而被廣泛的應(yīng)用于照明領(lǐng)域。但是，由于LED光源的光強(qiáng)分布通常為朗伯型分布，如果直接將其應(yīng)用于照明，在目標(biāo)面上將呈現(xiàn)為中心強(qiáng)邊緣弱的圓形光斑，所以需要對(duì)LED光源進(jìn)行配光設(shè)計(jì)。目前針對(duì)LED所進(jìn)行的透鏡設(shè)計(jì)逐漸成為研究的重點(diǎn)。

針對(duì)LED光源道路照明的配光透鏡，一般包括傳統(tǒng)的光學(xué)透鏡和自由曲面透鏡兩種。傳統(tǒng)的光學(xué)透鏡采用諸如柱面鏡和球面鏡等來(lái)改變光線的照明范圍，在目標(biāo)面上實(shí)現(xiàn)一個(gè)矩形照明區(qū)域，但是由于傳統(tǒng)的柱面鏡和球面鏡的自由度有限，不能對(duì)光線實(shí)現(xiàn)較好的偏折，最終照明效果并不理想。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)了自由曲面配光透鏡。由于自由曲面本身具有相當(dāng)高的自由度，這就使得設(shè)計(jì)者能夠通過(guò)自由曲面實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。另外，相對(duì)于傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)，自由曲面可以使用更少的元件，實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)化的結(jié)果。因此，自由曲面得到了廣泛的利用，并且代表了未來(lái)的發(fā)展方向。但是目前的LED自由曲面配光透鏡一般采用一個(gè)自由曲面進(jìn)行配光。由于自由曲面在計(jì)算過(guò)程中存在的不能避免的誤差以及自由曲面對(duì)大角度光線偏折能力的有限，使得單一自由曲面配光透鏡也遇到了瓶頸，難以實(shí)現(xiàn)高均勻度傾斜照明設(shè)計(jì)。

鑒于目前自由曲面配光透鏡存在的問(wèn)題和缺陷，本發(fā)明吸取了自由曲面配光透鏡的特有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)引入內(nèi)表面非球面，實(shí)現(xiàn)內(nèi)表面和外表面聯(lián)合調(diào)制配光設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了單一自由曲面對(duì)大角度光線偏折能力的不足，同時(shí)緩解了外表面自由曲面存在的誤差，從而實(shí)現(xiàn)高均勻度的傾斜照明。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)單一自由曲面透鏡配光效果的不理想，本發(fā)明旨在采用內(nèi)外雙自由曲面配光透鏡的設(shè)計(jì)。其目的是在提高光能利用率的基礎(chǔ)上在目標(biāo)面上即路面上實(shí)現(xiàn)高均勻度的矩形照明效果。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種用于LED光源道路照明的配光透鏡，其特征在于，該透鏡包括一個(gè)自由曲面外表面，一個(gè)自由曲面內(nèi)表面，和一個(gè)底面以及在底面上的兩個(gè)支柱，其中，

該兩個(gè)支柱用于對(duì)整個(gè)透鏡的固定與定位作用；

所述的外表面是光線的出射面，對(duì)光線進(jìn)行偏折，實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的最終調(diào)制，其應(yīng)該使得光線能夠在照明面即路面上形成一個(gè)輪廓較為明顯的矩形區(qū)域，盡量減少光線照射到目標(biāo)區(qū)域以外，提高能量利用率；

所述的內(nèi)表面是光線的入射面，對(duì)LED光源發(fā)出的光線進(jìn)行初始角度調(diào)制；通過(guò)內(nèi)表面的初始調(diào)制，彌補(bǔ)外表面自由曲面對(duì)大角度光線偏折的不足，與外表面聯(lián)合調(diào)制配光，實(shí)現(xiàn)高均勻度的道路照明。

進(jìn)一步的，所述透鏡應(yīng)用于道路傾斜燈具照明之中，根據(jù)國(guó)家對(duì)路燈傾斜照明燈具的角度要求，此透鏡應(yīng)用于15°傾斜燈具照明之中。

進(jìn)一步的，所述透鏡由PMMA為材料加工制成，成本低廉的同時(shí)加工工藝比較成熟。

進(jìn)一步的，所述的透鏡底部有一空間，用來(lái)放置LED芯片。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）、本發(fā)明引入內(nèi)表面自由曲面，與外表面自由曲面聯(lián)合調(diào)制配光，實(shí)現(xiàn)高均勻度的配光效果，并有效提高能量利用率。

（2）、本發(fā)明透鏡整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單，最終得到的透鏡效果理想，外形美觀。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的透鏡側(cè)視圖；

圖2為本發(fā)明的透鏡底視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例橫截面示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例在實(shí)際安裝中的示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例在目標(biāo)路面上的照明示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。