一种调光透镜、由它构成的光源模组以及模组式高杆灯的制作方法

本发明的技术方案属于灯具技术领域，具体涉及一种调光透镜、由它构成的光源模组以及模组式高杆灯。

背景技术

道路照明是从煤油灯开始的。自从电能用于照明之后，作为路灯光源，相继出现了白炽灯、高压汞灯、低压钠灯、卤化物灯和高压钠灯。灯杆，则有木制灯杆过渡至水泥杆，目前也已采用大量的钢制灯杆。

随着技术的发展，分散式照明渐渐显得过时而不能满足社会发展需要，例如，对于大型立交桥，如果采用分散式照明，灯杆必然装于桥面，既显得凌乱，又使得施工困难，于是高杆灯应运而生。高杆灯能够减少占地，提高照明质量，方便安装和维护，因此具有技术上的优势。国际照明委员会(cie)定义：高度在20m及以上者为高杆灯照明系统，目前国内高杆灯一般是指15米以上灯杆和大功率组合式灯架构成的照明装置。它由灯头、内部灯具电气、杆体及基础部分组成。灯头造型可根据用户要求、周围环境、照明需要具体而定；内部灯具多由泛光灯和投光灯组成,光源采用ng400高压钠灯，照明半径达60米。杆体一般为棱锥形独体结构，用钢板卷制而成，高度为15—40米，多为两到三节构成。通常用于货场、公路、体育场、立交桥等场所。高杆灯一般可分为升降式和非升降式。现有应用的高杆灯一般采用升降式，其通过升降便于各种操作，灯盘升至工作位置后，能自动将盘自动脱、挂沟，钢丝绳卸和，灯盘下降后可以安全可靠地降到离地面较低处，方便维护工作。目前现有专利多对高杆灯升降装置进行改进。如中国公开号cn108332129a公开了一种高杆灯，其通过灯杆内部机械改进使得在上升和下降的过程中避免灯杆晃动，提升了该高杆灯使用时的稳定性和安全性。

然而，现有技术中高杆灯光线角度发散，配光不均匀依然是有待解决的的重要问题，如何提高高杆灯的配光均匀性是本领域技术人员追求研究的课题。

技术实现要素：

本发明涉及的装置通过一种改进设计的模组式高杆灯改善了上述问题，具体为，特别重新设计了调光透镜，其一方面可以实现配光均匀和出光率高，另一方面，可以实现光效高和节能率高。

本发明提供一种调光透镜，所述调光透镜形状为台体形状，包括广口端和窄口端；所述窄口端向透镜内部具有窄口端凹槽；所述广口端向透镜内部具有广口端凹槽。

在本发明的一个实施方式中，调光透镜的所述窄口端凹槽为台形凹槽，所述窄口端凹槽由所述透镜窄口端向透镜内逐渐变窄。

在本发明的一个实施方式中，调光透镜的所述广口端凹槽为台形凹槽，所述广口端凹槽由所述透镜广口端向透镜内逐渐变窄，所述广口端凹槽底部为半球形球面，所述球面由广口端凹槽底部向所述广口端方向凸起。

在本发明的一个实施方式中，调光透镜的所述广口端凹槽底部的半球形球面上为复眼结构。

在本发明的一个实施方式中，所述透镜由玻璃制成。

在本发明的一个实施方式中，所述调光透镜广口端直径为100至500mm，优选200mm，300mm，400mm；所述窄口端直径为50至300mm，优选100mm，150mm，200mm，250mm。

在本发明的一个实施方式中，所述广口端凹槽底部直径为50至300mm，优选80mm，120mm，180mm，220mm。

在本发明的一个实施方式中，所述复眼结构为在所述广口端凹槽底部的半球形球面上固定有若干紧密相连的透明玻璃球。

在本发明的一个实施方式中，所述透明玻璃球的数量为10至100个，优选15个、20个、25个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个。

在本发明的一个实施方式中，其中所述广口端一周具有向外延伸的广口端边缘。

本发明还提供了一种光源模组，所述光源模组包括若干个光源模块；所述光源模块包括本发明所述的调光透镜。

在本发明的一个实施方式中，所述光源模块还包括散热器，所述散热器具有散热器凹槽，所述调光透镜主体嵌入所述散热器凹槽中并与所述散热器相配合。

在本发明的一个实施方式中，所述调光透镜广口端边缘与所述散热器凹槽边缘之间设置有压圈。

在本发明的一个实施方式中，所述光源模块包括光源单元，所述光源单元位于所述散热器凹槽中并且位于所述调光透镜窄口端一侧。

在本发明的一个实施方式中，所述光源模组包括1至10个光源模块，优选为4个、6个、8个光源模块。

本发明还提供了一种高杆灯，所述高杆灯包括灯杆和灯头，所述灯头包括若干个本发明所述的光源模组。

在本发明的一个实施方式中，台体是指用一个平行于锥体底面的平面去截该锥体，底面与截面之间的部分。其可以是棱台或圆台。用一个平行于棱锥体底面的平面去截该棱锥体，底面与截面之间的部分为棱台。用一个平行于某圆锥体底面的平面去截该圆锥体，底面与截面之间的部分为圆台。本发明中权利要求所提及的台体、台形均为整体形状，个别部位的改动或剖面边缘曲线的微调在不影响整体轮廓的情况下依然为本发明权利要求限定范围之内。

在本发明的一个实施方式中，所述玻璃可以是光学玻璃，特别可以为：无色光学玻璃、防辐照光学玻璃、耐辐照光学玻璃、紫外光学玻璃、红外光学玻璃、光学石英玻璃等。它们共同地具有：耐高温、膨胀系数低、机械强度高、化学性能好等特点，适合用于透镜。

在本发明的一个实施方式中，复眼由许多结构和功能相同的小透镜组成。复眼的小透镜可以并列排布也可以重叠排布。所谓并列排布是指小透镜在所述广口端凹槽底部的半球形球面上紧密相连并列排布为一层。所谓重叠排布是指小透镜在所述广口端凹槽底部的半球形球面上紧密相连并列排布为若干层，并且各层之间相互重叠。小透镜可以是凸透镜，也可以是球状透镜。小透镜由玻璃或塑胶制成。

在本发明的一个实施方式中，本发明所述散热器基于自然通风的设计，其外壳为长方体或正方体形，沿所述散热器凹槽外侧一周径向向外直至散热器外壳内壁设置有若干片状散热片，所述散热器外壳设置有若干散热孔，便于热量散出。

在本发明的一个实施方式中，所述压圈可以是工程中常用的环型圈。

在本发明的一个实施方式中，所述光源模块之间通过散热器外壳相互固定连接，连接方式可以为螺栓和螺钉连接，也可以为卡条和卡槽连接。

在本发明的一个实施方式中，所述高杆灯的灯杆带有悬挂机构，灯头包括本发明的光源模组和灯盘模块。此外，高杆灯还包括驱动电源。

在本发明的一个实施方式中，灯盘模块设计为，可以容纳多组光源模块(它们共同地构成了光源模组)。灯盘模块包括支座和支架。其中，支架与悬挂机构相连，而支座与前述光源模组相连。其中，在支座上按角度设置多个孔，在支架上也设置孔，前者与后者可以通过螺栓固定，通过更换支座上的孔(通过无工具拆卸扳手)，可以调整光源模块的照射角度。

在本发明的一个实施方式中，支座通过螺栓和螺钉或者卡条和卡槽的配合与散热器外壳固定连接，支架与支座通过螺栓和螺钉的配合相连接。支座与支架连接处形成一个连接轴，支座可以相对于支架绕连接轴转动。

在本发明的一个实施方式中，支座由两个片状夹片构成，两个夹片分别位于组合在一起的若干个光源模块两侧，与最外侧光源模块的散热器外壳外侧相连接，支架为一个u形构件，其弯曲的两端分别于两个夹片外侧相连接，通过支架，两个支座相对位置固定。

本发明的有益效果

本发明的高杆灯带有重新设计的调光透镜，其一方面可以实现配光均匀和出光率高，另一方面，可以实现光效高和节能率高。

传统大功率led照明使用的透镜都是采用普通pc聚合物材料制作的，透镜的结构设计和对配光的特殊设计难以实现，并且对环境质量的耐受度也比光学玻璃差。在酸碱腐蚀下，老化严重，很快就纤维断裂，并最终失效，而本发明的技术采用了定制化光学玻璃透镜，通过模压成型的设计，可以实现精准配光，光学玻璃耐腐蚀性较好，难以老化，也只有采用玻璃透镜的设计，才能实现平行光的推出。

调光透镜的所述广口端凹槽底部的半球形球面上的复眼结构，使光源投射的光线更加柔和，避免出现光斑。如果不这样，没有折射和反射，则光线不能平行推出，如果光线发散，则需要照射的地方亮度不够，因为发散的光线不能照射到需要照射的区域，使光浪费，在本发明中，推出的平行光实现了：光强最好，最有效地使用光线，而不会导致光的浪费，而通过高杆灯上的支座、支架配合，实现照射角度的调节，又不会出现该照射的地方没有照射。

关于光源模组的设计：高杆灯的光源模组是包括2-4个模块的，每个模块都含有散热器，透镜等，之所以要用2-4个，是因为本发明的光源采用的cob集中光源，这种光源的核心就是散热问题，由于功率很大，热量难以发散，而单颗cob以目前的技术只能做到60w左右，而照射的高杆灯一般需要180w-240w，因此需要将四个组合到一起。

附图说明

图1示出了根据本发明一个实施方式的调光透镜的剖面示意图。

图2示出了根据本发明一个实施方式的调光透镜的广口端结构示意图。

图3示出了根据本发明一个实施方式的光源模组的结构示意图。

附图标记说明

1调光透镜；2压圈；3散热器；4光源单元；5胶圈；6导热硅胶脂；7散热器的后盖；8支座；9螺栓；10无工具拆卸扳手；11支架；12广口端；13窄口端；14广口端凹槽；15窄口端凹槽；16广口端边缘；17广口端凹槽底部的半球形球面；18复眼结构

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

实施例1

如图1和图2所示，本发明的调光透镜1为台体形状，侧截面形状为梯形，调光透镜1包括广口端12和窄口端13。该广口端12向调光透镜1内部具有广口端凹槽14，该窄口端13向透镜内部具有窄口端凹槽15。该广口端12的外周具有向外延伸的广口端边缘16。该窄口端凹槽15为台形凹槽，该窄口端凹槽15由该透镜窄口端13向透镜1内逐渐变窄。该广口端凹槽14为台形凹槽，该广口端凹槽14由该透镜广口端12向透镜1内逐渐变窄，该广口端凹槽14底部为半球形球面17，该球面由广口端凹槽14底部向该广口端12方向凸起。该透镜1由玻璃构成。特别地，在此为无色光学玻璃。

调光透镜1的所述广口端凹槽底部的半球形球面17上设计成复眼结构18，具体为，一种由玻璃材质制成的并列复眼结构。所述复眼结构18为在所述广口端凹槽底部的半球形球面17上固定有若干紧密相连的透明玻璃球。所述透明玻璃球紧密相连排列为一层并覆盖广口端凹槽底部的半球形球面17的全部，本实施例中玻璃球数量为48个。所述广口端直径为200mm，窄口端直径为150mm，广口端凹槽底部直径为120mm。

如图3所示，基于重新设计的调光透镜，进一步组装出一种新的光源模组，具体地：光源模组包括四个光源模块。每个光源模块包括透镜1、压圈2、散热器3、光源单元4、胶圈5、导热硅胶脂6和散热器后盖7。该光源模块包括前述的调光透镜1。该光源模块还包括散热器3，该散热器3具有散热器凹槽，所述散热器基于自然通风的设计，其外壳为长方体或正方体形，沿所述散热器凹槽外侧一周径向向外直至散热器外壳内壁设置有若干片状散热片，所述散热器外壳设置有若干散热孔，便于热量散出。该调光透镜1主体嵌入该散热器凹槽中并于该散热器3相配合。该透镜广口端边缘16与该散热器凹槽边缘之间设置有压圈2(在此为工程中常用的环型圈，橡胶制)。该光源单元4位于散热器凹槽中并且位于透镜窄口端13一侧。将以上各组件依次组装至一起。

基于重新设计的光源模组，进一步组装出高杆灯，其包括灯杆(钢制，带有悬挂机构)和灯头，其中，该灯头包括前述光源模组和灯盘模块。此外，高杆灯还包括驱动电源。

具体而言，灯盘模块设计为，可以容纳多组(本实施例中为4组)光源模块(它们共同地构成了光源模组)，所述光源模块之间通过散热器3外壳相互固定连接，连接方式可以为螺栓和螺钉连接，也可以为卡条和卡槽连接。

灯盘模块还包括：支座8和支架11，其中，支架11与前述悬挂机构相连，而支座8与前述光源模组相连。其中，在支座8上按角度设置多个孔，在支架11上也设置孔，支座8和支架11通过螺栓9固定，通过更换支座8上的孔(通过无工具拆卸扳手10)，可以调整光源模块的照射角度。支座8通过螺栓和螺钉或者卡条和卡槽的配合与散热器3外壳固定连接，支架11与支座8通过螺栓和螺钉的配合相连接。支座8与支架11连接处形成一个连接轴，支座8可以相对于支架11绕连接轴转动。支座8由两个片状夹片构成，两个夹片分别位于组合在一起的若干个光源模块两侧，与最外侧光源模块的散热器3外壳外侧相连接。

最后，将高杆灯安装于大型立交桥上，用以代替分散式照明，其具有占地少、照明效果好的优点。

对比例1

对比例1相对于实施例1的区别仅在于所采用的透镜为cn207865294u中披露的透镜。

实施例2

实施例2相对于实施例1的区别仅在于在广口端凹槽14底部半球形球面上不设置本发明的复眼结构。

实施例3

实施例3相对于实施例1的区别仅在于光源模组包括6个光源模块。

实施例4

实施例4相对于实施例1的区别仅在于光源模组包括2个光源模块。

实施例5

分别采用单个实施例1中的光源模块和单个对比例1中的光源模块，在相同的功率下，分别测量透镜正前方5米处和10米处的光照强度。在5米处实施例1光照强度是对比例1光照强度的112.3％，在10米处实施例1光照强度是对比例1光照强度的126.8％。本实施例显示，本发明相对于现有技术中的高杆灯透镜具有更高的出光率，光效更高，同样光效下节能率更高。

实施例6

分别采用单个实施例1中的光源模块和单个实施例2中的光源模块，在相同的条件下，分别用白色幕布在透镜正前方10米处和20米处接收光照。通过肉眼发现，实施例2在10米处幕布上有较小光斑，在20米处有较为明显光斑，实施例1在10米处观察不到光斑，在20米处也几乎没有光斑。本实施例显示，本发明的复眼结构使光源投射的光线更加柔和，避免出现光斑。

实施例7

在相同的环境下，分别采用实施例1、实施例3和实施例4的光源模组通电一小时后断电，测量光源模组边缘光源模块的散热器外壁，经过多次测量，所测得的温度由高到低顺序是实施例3最高、实施例4次之，实施例1最低。经过半小时后测量光源模组边缘光源模块的散热器外壁，经过多次测量，所测得的温度实施例3和实施例4互有高低，实施例1最低。本实施例显示，本发明光源模组包含四个光源模块的情况下，散热效果相对于包含两个和六个光源模块的情况下，散热效果更佳。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。