专利名称：一种led路灯专用二次光学系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED道路照明领域，尤其涉及一种形成“蝙蝠翼”型配光曲线的 LED路灯专用二次光学系统。
背景技术：
随着国家科技部“十城万盏”道路照明计划的推广，LED路灯在户外照明中已逐步替代高压钠灯、金卤灯等传统光源，成为道路照明的新趋势。LED路灯具有节能、环保、发热少等特征，在节能减排方面具有十分突出的优势，主要优点有①LED路灯比传统高压钠灯省电达70%以上，节能效果明显；②白光LED不含汞等有害物质，有助于环保；③单颗白光 LED的驱动电压低，仅为3. 0-4. 0伏，使得LED路灯可以采取灵活的驱动方式，尤其是与太阳能供电系统相结合；④白光LED采用直流的驱动方式，具有良好的安全性，且电流调节更方便，使得LED路灯容易实现智能控制，进而实现进一步节能的目标。目前，用于LED路灯的瓦级白光LED光源的光强分布均为朗伯型分布，若未经过一定的配光设计，则LED路灯照射在道路上的光型将呈圆形的光斑，而圆形光斑难以实现较好的照度均勻性，并造成靠近LED路灯灯杆的下方比较亮，两根灯杆之间容易出现暗区。此外，LED路灯照射的光约有50%散落在道路之外没有被充分利用起来，同时会对远处的车辆或行人产生眩光，与之与道路照明的要求不符。因此，本实用新型提出了一种LED路灯专用二次光学系统，通过结构设计解决了 LED路灯的配光设计方案。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供了一种LED路灯专用二次光学系统，出光具有蝙蝠翼型分布，且光斑呈矩形分布，从根本上解决了由于瓦级白光LED灯通常为朗伯型配光分布而导致LED道路照明出现“斑马线”的问题。为了达到上述技术目的，本实用新型所采用的技术方案是一种LED路灯专用二次光学系统，由二次光学透镜单体、瓦级大功率白光LED器件和散热基板组成，该瓦级大功率白光LED器件焊接在该散热基板上，该二次光学透镜单体分内曲面和外曲面，该内曲面形成瓦级大功率白光LED器件的放置仓，该内曲面或外曲面为非对称的自由曲面。上述内曲面为高精度非对称的非球面，外曲面为半圆形球面；或者外曲面为高精度非对称的非球面，内曲面为半圆形球面。上述二次光学透镜单体由光学级PMMA制成，折射率为1. 49。上述瓦级大功率白光LED器件的色温范围在2700 9000K间，光通量为90 130流明。上述散热基板由高导热材料制成。上述二次光学透镜单体外侧设置有定位柱，对应于散热基板上设有供定位柱定位的安装孔。[0012]采用上述方案后，本实用新型具有如下效果一、二次光学系统利用光学设计获得具有高精度非对称自由曲面的光学透镜单体，其具有高出光率，瓦级白光LED灯的光经过所述光学透镜单体后，可以实现LED路灯的 “蝙蝠翼”型矩形配光，广泛应用于LED路灯、LED隧道灯领域。二、本案二次光学系统，特别是二次光学透镜单体，可实现LED路灯的模块化生产，形成模组化产品，使得LED路灯制造工艺简化，电源安装方便。
图1(a)是本实用新型的横向剖面图；图1(b)是本实用新型的纵向剖面图；图2(a)是本实用新型LED 二次光学透镜单体出来的直角坐标光强分布图；图2(b)是本实用新型LED 二次光学透镜单体出来的极坐标光强分布图；图3是本实用新型LED 二次光学透镜单体的三维图。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。如图1-图3所示，为本实用新型设计的一种LED路灯专用二次光学系统，由二次光学透镜单体1、瓦级大功率白光LED器件2和散热基板3组成。散热基板3由高导热材料制成，瓦级大功率白光LED器件2焊接在散热基板3上， 瓦级大功率白光LED器件的色温范围可选择在2700 9000K间，光通量为90 130流明。 二次光学透镜单体1由透明材料制成，可以选光学级PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)，折射率为 1.49。其分内曲面11和外曲面12，该内曲面11形成瓦级大功率白光LED器件2的放置仓。所述二次光学透镜单体1的内曲面11或外曲面12为高精度非对称的自由曲面。 特别地，当内曲面11为高精度非对称的非球面，则外曲面12为半圆形球面；或者外曲面12 为为高精度非对称的非球面，内曲面11为半圆形球面。本实用新型给出一较佳实施例，所述内曲面11为高精度非对称的非球面，其纵向方向的曲面弧度(如图1(a)所示)起散光作用，横向方向的曲面弧度(如图1(b)所示)起聚光作用。本实用新型主要创新点在于对二次光学透镜单体1进行优化设计，以图1 (a)、图 1(b)为例，通过结构设计和光学模拟软件，使得所设计的二次光学透镜单体1利用其内、外曲面的控制作用，特别是内曲面11的高精度非对称自由曲面的作用，在LED路灯专业二次光学系统中可以实现对光的聚光、散光分布作用，从而达到“蝙蝠翼”型矩形光强分布。通常，“蝙蝠翼”型矩形光强分布的纵向方向角度为118 122°，横向方向角度为58 65°， 对本实用新型设计的二次光学透镜单体进行测试，其在直角坐标和极坐标下的光强分布如图2(a)、图2(b)所示，所得的光强分布曲线呈蝙蝠翼型分布，其纵向方向角度为120°左右，横向方向角度为63°左右。本实用新型设计的二次光学透镜单体及其系统，可实现LED路灯的模块化生产， 首先对已优化的二次光学透镜单体1进行开模，再将瓦级大功率白光LED器件2安装在散热基板3上，二次光学透镜单体1的内曲面11形成的放置仓与瓦级大功率白光LED器件2对应，即形成了一种LED路灯专用二次光学系统。为了加强二次光学透镜单体1与散热基板3间的相互定位作用，于二次光学透镜单体1外侧设置有定位柱13，对应于散热基板3上设有供定位柱13定位的安装孔31。综上所述，本实用新型能够实现LED路灯的光均勻分布，呈现“蝙蝠翼”型的矩形光斑，提高路面照明的均勻度，除此之外，二次光学系统能够实现模块化生产，极大地提高了 LED路灯的生产效率。当然，以上所述之实例，只是本实用新型的较佳实例，并非限制本实用新型专利的实施范围，故凡是依本实用新型专利范围所述的构造，特征及原理的等效变化，仍属本实用新型所涵盖的范畴。
权利要求1.一种LED路灯专用二次光学系统，由二次光学透镜单体、瓦级大功率白光LED器件和散热基板组成，该瓦级大功率白光LED器件焊接在该散热基板上，其特征在于该二次光学透镜单体分内曲面和外曲面，该内曲面形成瓦级大功率白光LED器件的放置仓，该内曲面或外曲面为非对称的自由曲面。
2.如权利要求1所述一种LED路灯专用二次光学系统，其特征在于上述内曲面为高精度非对称的非球面，外曲面为半圆形球面；或者外曲面为高精度非对称的非球面，内曲面为半圆形球面。
3.如权利要求1所述一种LED路灯专用二次光学系统，其特征在于上述二次光学透镜单体由光学级PMMA制成，折射率为1.49。
4.如权利要求1所述一种LED路灯专用二次光学系统，其特征在于上述瓦级大功率白光LED器件的色温范围在2700 9000K间，光通量为90 130流明。
5.如权利要求1所述一种LED路灯专用二次光学系统，其特征在于上述散热基板由高导热材料制成。
6.如权利要求1所述一种LED路灯专用二次光学系统，其特征在于上述二次光学透镜单体外侧设置有定位柱，对应于散热基板上设有供定位柱定位的安装孔。
专利摘要一种LED路灯专用二次光学系统，由二次光学透镜单体、瓦级大功率白光LED器件和散热基板组成，该瓦级大功率白光LED器件焊接在该散热基板上，该二次光学透镜单体分内曲面和外曲面，该内曲面形成瓦级大功率白光LED器件的放置仓，该内曲面或外曲面为高精度非对称的自由曲面。本实用新型可以实现LED路灯的“蝙蝠翼”型矩形配光，提高LED路灯的照射效果，提高路面照明的照度均匀度，广泛应用于LED路灯、LED隧道灯领域。
文档编号F21V5/04GK201954465SQ201020599338
公开日2011年8月31日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者林介本, 董青青, 郭震宁, 黄明波, 黄智炜 申请人:华侨大学