本实用新型涉及一种曲面透镜，尤其涉及一种偏光LED路灯曲面透镜。
背景技术：
随着单个LED(Light Emilting Diode，发光二极管)光通量的不断提高，LED在照明领域的应用越来越广，但LED与传统光源存在着很大的差异，传统照明系统的光学设计与结构不能充分发挥LED光源的优势。近年来，通过曲面对LED进行配光设计研究发展很快，并取得很好的成果。目前曲面多应用于均匀性要求不高的大面积照明或车前灯反光碗中，以及用于光电及通讯产品，但是在多种杆距及大杆距道路照明领域中的应用效果不佳，存在路面照度不均匀、杆距小等问题。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理的偏光LED路灯曲面透镜。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种偏光LED路灯曲面透镜，包括内侧面曲面和外侧面曲面；所述内侧面曲面和外侧面曲面在沿着车道车流的方向上均呈对称状态，所述内侧面曲面向灯杆方向倾斜，所述外侧面曲面向道路方向倾斜；所述内侧面曲面的曲率为0.0165-0.150，所述外侧面曲面的曲率为0.0075-0.112。
本实用新型适用于多种杆距及大杆距道路照明的需求，使LED路灯在路面上能形成良好的光斑，提高了LED路灯在路面照度的均匀度；增加了单个LED路灯的道路照明覆盖长度，能有效地减少LED路灯的使用数量，同时可减少相应的灯杆数量，也达到了节省投资的目的。
进一步，所述内侧面曲面为凹形自由曲面，所述外侧面曲面为凸形自由曲面。该设计使得沿着车道车流的方向，实现了光线更好的发散；在垂直于车道车流的方向上，实现了光线更好的内聚。
更进一步，该透镜靠近道路一侧的厚度大于远离道路一侧的厚度。该设计使得LED路灯发出的光线向道路一侧偏移，提高了LED路灯在道路上的照度。
更进一步，在沿着车道车流的方向上，所述外侧面曲面的高度自中心向两侧，先有微小的降低，再有微小的升高，最后降低至安装面。该设计用于辅助控制透镜的居高比在合适的范围。
更进一步，在偏向灯杆的方向上，所述外侧面曲面上设置有凸台，内侧面曲面上设置有凹槽。该设计避开了LED的焊点以及接引线，方便LED的安装。
更进一步，该透镜的距高比为1：4.0-1：4.6。当距高比在此范围内时，LED路灯在道路上形成良好的矩形光斑。
本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：
1、本实用新型的光线偏向路面，提高光线照射到路面的比例，提高平均照度；
2、本实用新型适用于多种杆距及大杆距道路照明的需求，使LED路灯在路面上能形成良好的光斑，提高了LED路灯在路面照度的均匀度；
3、本实用新型有效地增加了单个LED路灯的照明长度，减少了LED路灯的使用数量，同时减少了路灯灯杆的数量，降低单位长度内道路LED路灯的安装成本；
4、本实用新型降低了单位长度内道路LED路灯的维护和维修成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的投影结构示意图。
图2为图1截面A-A的结构示意图。
图3为图1截面X-X的结构示意图。
图4为在配光C0/C180方向上，本实用新型及光线走向模拟示意图。
图5为在配光C90/C270方向上，本实用新型及光线走向模拟示意图。
图6为实测光强分布曲线，单位为cd。
图7为实测平面等照度曲线。
图8为路灯杆高度为10m、两灯间距为55m时，道路照明等照度图。
图9为本实用新型的结构示意图。
标号说明：
1、内侧面曲面；2、外侧面曲面；3、凹形自由曲面；4、凸形自由曲面；5、中心；6、安装面；7、LED；8、凸台。
具体实施方式
本实用新型的透镜与LED7(Light-Emitting Diode，发光二极管)相互配合，两者与灯杆共同组成LED路灯。该透镜内侧靠近LED7一面为内侧面曲面1，远离LED7的一面为外侧面曲面2。
自由曲面是工程中最复杂而又经常遇到的曲面。工业产品的形状大致上可分为两类或由这两类组成：一类是仅由初等解析曲面例如平面、圆柱面、圆锥面、球面等组成；另一类是不能由初等解析曲面组成，而由复杂方式自由变化的曲线曲面即所谓的自由曲线曲面组成。
在图1中，截面A-A为沿着车道车流的方向(配光C0/C180方向)，截面X-X为垂直于车道车流的方向(配光C90/C270方向)。
下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
实施例1：
如图1至9所示，一种偏光LED路灯曲面透镜，该透镜为玻璃材质，呈块状，包括内侧面曲面1和外侧面曲面2，并且在安装好LED路灯以后，内侧面曲面1和外侧面曲面2在沿着车道车流的方向上呈对称状态。如图3所示，在安装好LED路灯以后，内侧面曲面1偏向灯杆的方向，外侧面曲面2偏向道路的方向。如图4和图6所示，在配光C0/C180方向上，由LED7所发出的朗伯型配光，分别经过该路灯曲面透镜的内侧面曲面1和外侧面曲面2的折射，实现了灯光光线的发散和较好的蝠翼型配光，提高了道路照明的均匀度。如图5和图6所示，在配光C90/C270方向上，由LED7所发出的朗伯型配光，分别经过该路灯曲面透镜的内侧面曲面1和外侧面曲面2的折射，实现了灯光光线的内聚，使得LED路灯光线偏向路面，提高了LED7光线照射到路面的比例，提高了平均照度。实测数据显示路边的光通量比例为61.6％，屋边的光通量比例为38.4％；其中水平中心线C0°/C180°是路边和屋边的分界线，路边的光通量指的是LED7发出的光在道路一侧的光通量，屋边的光通量指的是LED7发出的光在道路反向一侧的光通量，路边的光通量比例越大说明光线照射到路面的比例越高。
由于曲面的复杂性，也决定了该透镜不同的位置有不同的曲率，具体为内侧面曲面1的不同位置的曲率范围为0.016-0.055，外侧面曲面2的不同位置的曲率范围为0.005-0.165。
在本实用新型中，单个LED7可采用单个LED芯片单独封装的方式，也可采用多个LED芯片集成封装的方式。
如图4所示，单个LED7和单个透镜组成一个发光模具，路灯可以只包含有一个发光模组，也可以包含有多个发光模组。
实施例2：
如实施1所示，其区别仅在于内侧面曲面1为凹形自由曲面3，外侧面曲面2为凸形自由曲面4。
透镜的折射率一般在1.4到1.6之间，空气的折射率为1，根据Snell定律，一般来说光线从空气进入透镜后发光角度会变小，从透镜内部进入空气后发光角度会变大。所以在本实施例中，凹形自由曲面3能使得LED7发出的光线从空气进入透镜后，发光角度的变小量降低；凸形自由曲面4能使得LED7发出的光线从该路灯曲面透镜内部进入空气后，发光角度的变大量增加。通过发光角度的变小量降低和发光角度的变大量增加，本实用新型在沿着车道车流的方向，实现了灯光光线更好的发散；在垂直于车道车流的方向上，实现了灯光光线更好的内聚。
实施例3：
如实施例2所示，其区别仅在于该透镜靠近道路一侧的厚度大于远离道路一侧的厚度。该透镜靠近道路一侧的厚度与远离道路一侧的厚度比为1.3-1.5。在本实用新型中的厚度是用来表征透镜的整体特性，具体指在相同底面面积的情况下，该透镜靠近道路一侧的体积与远离道路一侧的体积。
实施例中的路灯曲面透镜，使得LED7发出的灯光光线向道路一侧偏移，也可以说是LED7发出的灯光光线向车道车流的方向偏移，大大提高了路灯的照度。
实施例4：
如实施例3所示，其区别仅在于外侧面曲面2的高度自中心5向两侧，先有微小的降低，再有微小的升高，最后降低至安装面6。在本实用新型中降低是指降低至中心5高度的98％-99％，在此时即形成一个最低点；升高是指升高至该最低点高度的101％-102％。
如图2所示，本实用新型的中心5是指外侧面曲面2的中心点，安装面6是一个平整的平面，但是不包括在本实施例透镜的部件中；LED7灯的附件结构透镜镜头压板压在此平面上，用于固定透镜。
实施例5：
在以上实施例的基础上，在偏向灯杆的方向上，外侧面曲面2上设置有凸台8，内侧面曲面1上设置有凹槽；凸台8与凹槽相互配合，如图3所示。
此外，在偏向灯杆的方向上，还可以是外侧面曲面2上设置有凹槽，内侧面曲面1上设置有凸台8；也可以是其他可以避开LED7的焊点及接引线、方便LED7安装的结构。
实施例6：
如实施例5所示，其区别仅在于该透镜的距高比为1:4.0。在此时LED路灯在道路上形成良好的矩形光斑。
距高比是指在平面等照度曲线中，“路灯安装高度”与“10％等照度曲线在沿着车道车流方向上的长度”之间的比例。
实施例7：
如实施例5所示，其区别仅在于该透镜的距高比为1:4.6。在此时LED路灯在道路上形成良好的矩形光斑。
实施例8：
如实施例5所示，其区别仅在于该透镜的距高比为1:4.3。
如图7所示，通过对该路灯曲面透镜配光特性的实测结果表明：在LED7封装尺寸为30*35mm的大功率集成封装的条件下，透镜的距高比为1比4.3时，具有极佳的矩形光斑。
将该偏光LED路灯曲面透镜实测配光的IES文导入DIALux照明设计软件，对道路照明效果进行模拟。道路条件为：选用双侧对称的布灯方式，道路宽度为22.5m，灯具安装仰角为0°，在灯杆高度为10m，时，计算了不同两灯安装间距所到达的照度均匀度，如下表所示：
结果表明，在两灯纵向安装间距在25m-55m的大范围内，都能满足国家道路照明标准的要求(最新版国家城市道路照明设计标准CJJ45-2015，对主干路的照度均匀度的最小值要求为0.4)，故可满足绝大部分道路的照明要求；在两灯纵向安装间距为50m的条件下，仍有0.462的照度均匀度。
图8所示，为路灯灯杆高度为10m、两路灯间距为55m时的道路照明等照度，单位为Lux，比例为1:401，可以得到最大照度为82Lux，最小照度为15Lux，平均照度为31Lux，计算最小照度/平均照度为0.467。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。