应用于窄路单侧工况的透镜单元、透镜组件和路灯灯头的制作方法
本实用新型涉及一种道路照明领域，尤其涉及一种应用于窄路单侧工况的透镜单元、安装有多个透镜单元的透镜组件和安装有透镜单元的路灯灯头。
背景技术：
led灯具有寿命长、省电等特点，近年来在各领域得到广泛应用。尤其是随着我国社会主义新农村建设的工作的推进，农村道路建设也是日新月异，为了便于群众出行，在农村道路上也安装了照明灯具；led路灯凭借着高效、节能、高显色等优点，也在农村道路照明市场中取得了一定的市场份额。
由于农村道路往往比较狭窄(5米以内)，照明灯具的安装间距较大(两盏灯具之间的间隔与灯具高度之比大于3以上)，且只是单侧安装；这种狭窄道路单侧安装且灯具安装间距大的工况条件下(以下简称“窄路单侧工况”)，现有的没有经过具体配光研究的照明灯具，特别是安装无仰角的球形灯具，往往达不到想要的照明效果，达不到《城市道路照明设计标准》cjj45-2015所要求的指标。为了改善目前现有窄路单侧工况下无仰角的球形灯具照明效果，本申请人特此做了相关研究。
技术实现要素：
本实用新型的第一目的是提供一种应用于窄路单侧工况的透镜单元。
本实用新型的第二目的是提供一种应用于窄路单侧工况的透镜组件。
本实用新型的第三目的是提供一种应用于窄路单侧工况的路灯灯头。
为了实现本实用新型的第一目的，本实用新型提供一种应用于窄路单侧工况的透镜单元，所述透镜单元具有用于容纳发光器件的内腔，所述透镜单元包括位于所述透镜单元内表面的入射面和位于所述透镜单元外表面的出射面，入射面为内凹的自由曲面，出射面为外凸的自由曲面；
所述发光器件安装于所述透镜单元时，所述发光器件中心在所述透镜单元底平面上的投影，位于所述透镜单元短轴上，且所述发光器件中心在所述透镜单元底平面上的投影与所述透镜单元底平面几何中心的距离l满足0毫米<l≦2毫米；
从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-63.256°至63.256°的折射角折射，再对应以取值范围为-78.35°至78.35°的出射角从出射面出射。
由上述方案可见，通过将所述发光器件中心设置在特定的位置(使所述发光器件中心在所述透镜单元底平面上的投影与所述透镜单元底平面几何中心的距离l满足0毫米<l≦2毫米)，偏离所述透镜单元底平面几何中心；以及将入射角度在±60°范围内的光束入射至透镜单元，经过入射面和出射面的两次折射后输出到外，即入射后对应以取值范围为-63.256°至63.256°的折射角折射，再对应以取值范围为-78.35°至78.35°的出射角从出射面出射，使得光线经过配光后有效地投射到路面上，而且形成矩形光斑，配光角度准确，逸散光极小、灯光利用率高，满足窄路单侧工况的照明要求，其通过合理的配光角度有效地提高光照效率。
作为一种可实现的方案，所述发光器件中心在所述透镜单元底平面上的投影与所述透镜单元底平面几何中心的距离l满足0.2毫米≦l≦2毫米。
作为一种可实现的方案，所述发光器件中心在所述透镜单元底平面上的投影与所述透镜单元底平面几何中心的距离l满足0.2毫米≦l≦1.5毫米。
作为一种可实现的方案，所述发光器件中心在所述透镜单元底平面上的投影与所述透镜单元底平面几何中心的距离l满足1.5毫米<l≦2毫米。
作为一种可实现的方案，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-45.946°至53.482°的折射角折射，再对应以取值范围为-47.63°至58.42°的出射角从出射面出射。
作为一种可实现的方案，当l＝0.2毫米时，入射面的自由曲面和出射面的自由曲面在相应的平面内的轮廓线符合如下配光条件；
在第一平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-48.823°至53.482°的折射角折射，再对应以取值范围为-51.47°至58.98°的出射角从出射面出射；
在第二平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-56.723°至56.723°的折射角折射，再对应以取值范围为-71.03°至71.03°的出射角从出射面出射；
在第三平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-47.893°至57.635°的折射角折射，再对应以取值范围为-51.56°至65.73°的出射角从出射面出射；
在第四平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-47.696°至54.983°的折射角折射，再对应以取值范围为-49.45°至60.24°的出射角从出射面出射；
在第五平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-45.946°至53.831°的折射角折射，再对应以取值范围为-47.63°至58.42°的出射角从出射面出射；
在第六平面内的轮廓线与所述第五平面内的轮廓线相对于第一平面对称设置；在第七平面内的轮廓线与所述第四平面内的轮廓线相对于第一平面对称设置；在第八平面内的轮廓线与所述第三平面内的轮廓线相对于第一平面对称设置。
作为一种可实现的方案，当l＝1.5毫米时，入射面的自由曲面和出射面的自由曲面在相应的平面内的轮廓线符合如下配光条件；
在第一平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-50.014°至55.350°的折射角折射，再对应以取值范围为-52.54°至59.73°的出射角从出射面出射；
在第二平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-59.086°至59.086°的折射角折射，再对应以取值范围为-74.38°至74.38°的出射角从出射面出射；
在第三平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-52.253°至60.384°的折射角折射，再对应以取值范围为-53.14°至68.56°的出射角从出射面出射；
在第四平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-52.873°至60.782°的折射角折射，再对应以取值范围为-52.58°至71.35°的出射角从出射面出射；
在第五平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-52.729°至58.235°的折射角折射，再对应以取值范围为-53.28°至70.55°的出射角从出射面出射；
在第六平面内的轮廓线与所述第五平面内的轮廓线相对于第一平面对称设置；在第七平面内的轮廓线与所述第四平面内的轮廓线相对于第一平面对称设置；在第八平面内的轮廓线与所述第三平面内的轮廓线相对于第一平面对称设置。
作为一种可实现的方案，当l＝2毫米时，入射面的自由曲面和出射面的自由曲面在相应的平面内的轮廓线符合如下配光条件；
在第一平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-53.487°至59.634°的折射角折射，再对应以取值范围为-55.78°至63.654°的出射角从出射面出射；
在第二平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-63.256°至63.256°的折射角折射，再对应以取值范围为-78.35°至78.35°的出射角从出射面出射；
在第三平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-55.235°至63.235°的折射角折射，再对应以取值范围为-56.38°至75.25°的出射角从出射面出射；
在第四平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-53.057°至61.357°的折射角折射，再对应以取值范围为-54.78°至73.48°的出射角从出射面出射；
在第五平面内，从发光器件射出的光束以取值范围为-60°至60°的入射角入射至入射面，随后对应以取值范围为-53.856°至60.358°的折射角折射，再对应以取值范围为-53.85°至72.45°的出射角从出射面出射；
在第六平面内的轮廓线与所述第五平面内的轮廓线相对于第一平面对称设置；在第七平面内的轮廓线与所述第四平面内的轮廓线相对于第一平面对称设置；在第八平面内的轮廓线与所述第三平面内的轮廓线相对于第一平面对称设置。
更进一步的方案是，在所述透镜单元上设置有突出于所述透镜单元底平面的两个定位安装柱。
通过在所述透镜单元上对称的设置两个定位安装柱，可以快
更进一步的方案是，两个所述定位安装柱对称设置在所述透镜单元长轴两端或长轴延长线上。
通过在所述透镜单元长轴两端或长轴延长线上对称的设置两个定位安装柱，可以更好的固定所述透镜单元且尽量减少定位安装柱对光线的遮挡影响。
更进一步的方案是，在所述定位安装柱的外周上设置有凸筋；两个所述定位安装柱上设置的凸筋的中心线与各自对应的所述定位安装柱的轴线所形成的平面之间存在夹角。
通过在两个所述定位安装柱的外周上设置两个方位不一致的凸筋可以解决所述透镜单元安装在基板上时，安装过松和安装太紧插不进孔内这样一对矛盾。
由上可见，通过透镜单元的安装槽和定位槽是发光器件的安装更为方便和牢固。
为了实现本实用新型的第二目的，本实用新型提供一种应用于窄路单侧工况的透镜组件，透镜组件包括多个透镜单元，所述透镜单元为前述透镜单元；且多个透镜单元设置于所述透镜组件时安装形态一致。
由上述方案可见，通过在透镜组件上设置安装形态一致的透镜单元，保证透镜单元出射光线方向一致，进而使透镜组件能够大大提高光效，继而使更多的光线能够投射到道路上。
更进一步的方案是，透镜组件还包括基板，多个透镜单元设置在基板上，多个透镜单元沿圆周均匀地分布。
由上可见，通过圆周设置的透镜单元，能够扩大照射范围。
更进一步的方案是，透镜组件还包括基板，多个透镜单元设置在基板上，多个透镜单元沿同一方向依次排列地分布。
由上可见，通过沿同一方向分布的透镜单元，使得透镜组件在提供光效地同时，也能够更进一步的提高照射范围和照射均匀度。
为了实现本实用新型的第三目的，本实用新型提供一种应用于窄路单侧工况的路灯灯头，包括顶盖、灯罩、灯座和透镜单元，所述透镜单元为前述透镜单元。
由上述方案可见，正如前述，由于该路灯灯头所使用的透镜单元配光角度准确，逸散光极小、灯光利用率高、节能等特点，使得本路灯灯头应用于窄路单侧工况时，能够有效地提高光照效率，满足相应需要。
更进一步的方案是，所述透镜单元有多个，且多个透镜单元设置于所述路灯灯头时安装形态一致。
更进一步的方案是，当所述路灯灯头应用于实际场景时，所述透镜单元短轴方向沿道路宽度方向设置且所述透镜单元短轴正方向朝向道路中间，所述透镜单元长轴方向沿道路长度方向设置。
由上可见，通过在路灯灯头上设置安装形态一致的透镜单元，保证透镜单元出射光线方向一致，进而能够大大提高路灯灯头的光效，继而使更多的光线能够投射到道路上。
附图说明
图1是本实用新型透镜单元实施例的在第一视角下结构图。
图2是本实用新型透镜单元实施例的在第二视角下结构图。
图3a是本实用新型透镜单元实施例的在第三视角下结构图。
图3b是本实用新型透镜单元实施例的在第四视角下结构图。
图3c是本实用新型透镜单元实施例安装发光器件后的结构图。
图4是本实用新型透镜单元实施例安装发光器件后的平面图。
图5是图4中a-a处的剖视图。
图6是图4中a-a处的光路原理图。
图7是图4中b-b处的剖视图。
图8是图4中b-b处的光路原理图。
图9是图4中c-c处的剖视图。
图10是图4中d-d处的剖视图。
图11是图4中e-e处的剖视图。
图12是本实用新型透镜组件第一实施例的结构图。
图13是本实用新型透镜组件第二实施例的结构图。
图14是本实用新型路灯灯头实施例的结构图。
图15是本实用新型路灯灯头实施例在剖视视角下的结构分解图。
图16是本实用新型路灯灯头实施例中顶盖和透镜组件的结构图。
图17是本实用新型路灯灯头应用于窄路单侧工况下的伪色表现图。
图18是本实用新型路灯灯头应用于窄路单侧工况下的等照度图。
图19是本实用新型路灯灯头应用于窄路单侧工况下的点照度图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
透镜单元实施例：
参照图1、图2和图3a、3b、3c，图1、图2和图3a、3b、3c是一种应用于窄路单侧工况的透镜单元在不同视角下的结构图。透镜单元1为透明材料制作而成的具有内腔的配光透镜，所述内腔呈穹顶状，用于安装发光器件，如led发光芯片、包含有led发光芯片的发光器件；所述透镜单元1包括位于所述透镜单元内表面(所述内腔表面)的入射面12和位于所述透镜单元外表面的出射面11，出射面11为外凸的连续自由曲面，出射面11包括第一出射面111和第二出射面112，第一出射面111和第二出射面112呈沿水平x方向(本实施例中x方向为对应于当所述透镜单元应用于球形灯具时沿道路长度方向，也是所述透镜单元的长轴方向)镜像对称地设置；第一出射面111和第二出射面112的自由曲面形成的凸起朝向y方向(垂直于x方向，也是所述透镜单元的短轴方向)的第一侧(y方向正向，箭头所指方向)倾斜地设置。本申请中，x、y、z相交于所述透镜单元底平面几何中心(透镜单元短轴与透镜单元长轴的交点)且相互垂直。
入射面12为内凹的连续自由曲面，入射面12包括第一入射面121和第二入射面122，第一入射面121和第二入射面122呈沿水平x方向镜像对称地设置，第一入射面121和第二入射面122的自由曲面沿形成的凸起朝向y方向的第一侧(y方向正向)倾斜地设置。在所述透镜单元1的底部(所述内腔的开口处)设置有发光器件安装槽13，发光器件安装槽13呈方圆槽地设置(也可以是圆槽)，在发光器件安装槽13朝向所述内腔的一侧设置有设置台阶131。在所述透镜单元1长轴的两端(也可以是长轴的延长线上或是其他位置)对称的设置有突出于所述透镜单元1底平面的两个定位安装柱19。通过在所述透镜单元长轴方向对称的设置两个定位安装柱19(如图3b所示)，可以快
参照图4、图5和图6，图5是图4中a-a处的剖视图，即透镜单元1沿水平y方向(90°-270°方向)在中线a-a处(过短轴)的剖视图，图6是图5在a-a处光路原理图。在发光器件安装槽13上安装有发光器件14。
发光器件14内安装有led发光芯片(作为一种可能的实现方式，也可以是直接采用led发光芯片)，led发光芯片朝向入射面12输出光束，依据光学原理穿过透镜单元后从出射面11射出。所述发光器件14安装于所述透镜单元1时，所述发光器件中心(led发光芯片中心)在所述透镜单元底平面10上的投影，位于所述透镜单元短轴上，且所述发光器件中心在所述透镜单元底平面上的投影与所述透镜单元底平面几何中心(透镜单元短轴与透镜单元长轴的交点)沿所述透镜单元短轴方向的距离l满足0毫米<l≦2毫米，优选为0.2毫米≦l≦2毫米。
假定以沿垂直于led发光芯片中心方向射出的光束为中心光束(定义为光轴s)，以过从led发光芯片射出的光束在入射面12上的入射点作平行于光轴s的直线，以该直线与从led发光芯片射出的光束之间的夹角作为入射角(相当于以光轴s与从led发光芯片射出的光束之间的夹角作为入射角)，同理，本实施例所称的折射角、出射角均可表达为相应光束与平行于光轴s的直线(或者光轴s)之间的夹角。
当l＝1.5毫米时：
在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过所述透镜单元短轴且垂直于所述透镜单元底平面的平面(本申请中简称在过所述透镜单元短轴的平面，或第一平面)内以第一入射角a(取值范围为±60°，光束形成一个圆锥状)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-50.014°(对应-60°的入射角)至55.350°的第一折射角b折射，再对应以取值范围为-52.54°至59.73°的第一出射角c在第一平面内从出射面11出射。作为更具体的一种实现方式，入射面12的自由曲面和出射面11的自由曲面于a-a处的剖面轮廓线(在第一平面内)符合如下入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在y方向a-a剖面的结构轮廓线(在第一平面内)各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于a-a剖面的全部特征轮廓曲线(在第一平面内)参数。
参照图4、图7和图8，图7是图4中b-b处的剖视图，即透镜单元1沿水平x方向(0°-180°方向)在b-b处(过led芯片中心且平行于所述透镜单元长轴)的剖视图，图8是图4在b-b处光路原理图；x方向垂直于y方向。
led发光芯片朝向入射面12输出光束，依据光学原理穿过透镜单元后从出射面11射出。在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并平行于所述透镜单元长轴的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(本申请中简称在过所述发光器件中心且平行于所述透镜单元长轴的直线的平面，或第二平面)内以第二入射角d(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后以第二折射角e(对应取值范围为±59.086°)折射，再对应以取值范围为±74.38°的第二出射角f在第二平面内从出射面11出射。
入射面12的自由曲面在b-b处的剖面轮廓线(在第二平面内)相对于第一平面对称地设置，出射面11的自由曲面在第二平面内的剖面轮廓线相对于第一平面对称地设置。作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于b-b处的剖面轮廓线(在第二平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在b-b剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于b-b剖面的全部特征轮廓曲线(在第二平面内)参数。
参照图4和图9，图9是图4中c-c处的剖视图，即透镜单元1沿与x方向成30°夹角方向在c-c处(过led芯片中心且与所述透镜单元长轴成30°夹角(即30°-210°方向)的剖视图。
led发光芯片朝向入射面12输出光束，依据光学原理穿过透镜单元后从出射面11射出。在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(本申请中简称在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线的平面，或第三平面)内以第三入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-52.253°(对应-60°的入射角)至60.384°的第三折射角折射，再对应以取值范围为-53.14°至68.56°的第三出射角在第三平面内从出射面11出射。
作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于c-c处的剖面轮廓线(在第三平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在c-c剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于c-c剖面的全部特征轮廓曲线(在第三平面内)参数。透镜单元1在过所述发光器件中心并与所述透镜单元长轴(x方向)成150°夹角(即150°-330°方向)的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(简称第八平面)内的全部特征轮廓曲线参数与在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线的平面(第三平面)内的全部特征轮廓曲线参数对称(以第一平面为对称面)。
参照图4和图10，图10是图4中d-d处的剖视图，即透镜单元1沿与x方向成45°夹角方向在d-d处(过led芯片中心且与所述透镜单元长轴成45°夹角(即45°-225°方向)的剖视图。
led发光芯片朝向入射面12输出光束，依据光学原理穿过透镜单元后从出射面11射出。在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并与所述透镜单元长轴成45°夹角的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(本申请中简称在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成45°夹角的直线的平面，或第四平面)内以第四入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-52.873°(对应-60°的入射角)至60.782°的第四折射角折射，再对应以取值范围为-52.58°至71.35°的第四出射角在第四平面内从出射面11出射。
作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于d-d处(在第四平面内)的剖面轮廓线符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在d-d剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于d-d剖面的全部特征轮廓曲线(在第四平面内)参数。透镜单元1在过所述发光器件中心并与所述透镜单元长轴(x方向)成135°夹角(即135°-315°方向)的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(简称第七平面)内的全部特征轮廓曲线参数与在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成45°夹角的直线的平面(第四平面)内的全部特征轮廓曲线参数对称(以第一平面为对称面)。
参照图4和图11，图11是图4中e-e处的剖视图，即透镜单元1沿与x方向成60°夹角方向在e-e处(过led芯片中心且与所述透镜单元长轴成60°夹角(即60°-240°方向)的剖视图。
led发光芯片朝向入射面12输出光束，依据光学原理穿过透镜单元后从出射面11射出。在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并与所述透镜单元长轴成60°夹角的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成60°夹角的直线的平面内，或第五平面内)以第五入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-52.729°(对应-60°的入射角)至58.235°的第五折射角折射，再对应以取值范围为-53.28°至70.55°的第五出射角在第五平面内从出射面11出射。
作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于e-e处的剖面轮廓线(在第五平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在d-d剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于e-e剖面的全部特征轮廓曲线(在第五平面内)参数。透镜单元1在过所述发光器件中心并与所述透镜单元长轴(x方向)成120°夹角(即120°-300°方向)的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(简称第六平面)内的全部特征轮廓曲线参数与在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成60°夹角的直线的平面(第五平面)内的全部特征轮廓曲线参数对称(以第一平面为对称面)。
当l＝2毫米时：
如图4所示，在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过所述透镜单元短轴且垂直于所述透镜单元底平面的平面(本申请中简称在过所述透镜单元短轴的平面，或第一平面)内以第一入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-53.487°(对应-60°的入射角)至59.634°的第一折射角折射，再对应以取值范围为-55.78°至63.654°的第一出射角在第一平面内从出射面11出射。作为更具体的一种实现方式，入射面12的自由曲面和出射面11的自由曲面于a-a处的剖面轮廓线(在第一平面内)符合如下入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在y方向a-a剖面的结构轮廓线(在第一平面内)各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于a-a剖面的全部特征轮廓曲线(在第一平面内)参数。由于l＝2毫米和l＝1.5从相应的示意图上没有太大区别，因此在l＝2毫米的实现方案中，a-a、b-b、c-c、d-d、e-e剖面大致形态可以参照图5至图11。
在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并平行于所述透镜单元长轴的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述发光器件中心且平行于所述透镜单元长轴的直线的平面内，或第二平面内)以第二入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后以第二折射角(对应取值范围为±63.256°)折射，再对应以取值范围为±78.35°的第二出射角在第二平面内从出射面11出射。
入射面12的自由曲面在b-b处的剖面轮廓线(在第二平面内)相对于第一平面对称地设置，出射面11的自由曲面在过所述发光器件中心且平行于所述透镜单元长轴的直线的平面内的剖面轮廓线相对于第一平面对称地设置。作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于b-b处的剖面轮廓线(在第二平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在b-b剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于b-b剖面的全部特征轮廓曲线(在第二平面内)参数。
在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线的平面内，或第三平面内)以第三入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-55.235°(对应-60°的入射角)至63.235°的第三折射角折射，再对应以取值范围为-56.38°至75.25°的第三出射角在第三平面内从出射面11出射。
作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于c-c处的剖面轮廓线(在第三平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在c-c剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于c-c剖面的全部特征轮廓曲线(在第三平面内)参数。透镜单元1在过所述发光器件中心并与所述透镜单元长轴(x方向)成150°夹角(即150°-330°方向)的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(简称第八平面)内的全部特征轮廓曲线参数与在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线的平面内(第三平面内)的全部特征轮廓曲线参数对称(以第一平面为对称面)。
在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并与所述透镜单元长轴成45°夹角的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成45°夹角的直线的平面内，或第四平面内)以第四入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-53.057°(对应-60°的入射角)至61.357°的第四折射角折射，再对应以取值范围为-54.78°至73.48°的第四出射角在第四平面内从出射面11出射。
作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于d-d处的剖面轮廓线(在第四平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在d-d剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于d-d剖面的全部特征轮廓曲线(在第四平面内)参数。透镜单元1在过所述发光器件中心并与所述透镜单元长轴(x方向)成135°夹角(即135°-315°方向)的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(简称第七平面)内的全部特征轮廓曲线参数与在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成45°夹角的直线的平面内(第四平面内)的全部特征轮廓曲线参数对称(以第一平面为对称面)。
在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并与所述透镜单元长轴成60°夹角的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成60°夹角的直线的平面内，或第五平面内)以第五入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-53.856°(对应-60°的入射角)至60.358°的第五折射角折射，再对应以取值范围为-53.85°至72.45°的第五出射角在第五平面内从出射面11出射。
作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于e-e处的剖面轮廓线(在第五平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在d-d剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于e-e剖面的全部特征轮廓曲线(在第五平面内)参数。透镜单元1在过所述发光器件中心并与所述透镜单元长轴(x方向)成120°夹角(即120°-300°方向)的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(简称第六平面)内的全部特征轮廓曲线参数与在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成60°夹角的直线的平面内(第五平面内)的全部特征轮廓曲线参数对称(以第一平面为对称面)。
当l＝0.2毫米时：
如图4所示，在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过所述透镜单元短轴且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述透镜单元短轴的平面内，或第一平面内)以第一入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-48.823°(对应-60°的入射角)至53.482°的第一折射角折射，再对应以取值范围为-51.47°至58.98°的第一出射角在第一平面内从出射面11出射。作为更具体的一种实现方式，入射面12的自由曲面和出射面11的自由曲面于a-a处的剖面轮廓线(在第一平面内)符合如下入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在y方向a-a剖面的结构轮廓线(在第一平面内)各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于a-a剖面的全部特征轮廓曲线(在第一平面内)参数。由于l＝0.2毫米和l＝1.5从相应的示意图上没有太大区别，因此在l＝0.2毫米的实现方案中，a-a、b-b、c-c、d-d、e-e剖面大致形态可以参照图5至图11。
在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并平行于所述透镜单元长轴的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述发光器件中心且平行于所述透镜单元长轴的直线的平面内，或第二平面内)以第二入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后以第二折射角(对应取值范围为±56.723°)折射，再对应以取值范围为±71.03°的第二出射角在第二平面内从出射面11出射。
入射面12的自由曲面在b-b处的剖面轮廓线(在第二平面内)相对于第一平面对称地设置，出射面11的自由曲面在过所述发光器件中心且平行于所述透镜单元长轴的直线的平面内的剖面轮廓线相对于第一平面对称地设置。作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于b-b处的剖面轮廓线(在第二平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在b-b剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于b-b剖面的全部特征轮廓曲线(在第二平面内)参数。
在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线的平面内，或第三平面内)以第三入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-47.893°(对应-60°的入射角)至57.635°的第三折射角折射，再对应以取值范围为-51.56°至65.73°的第三出射角在第三平面内从出射面11出射。
作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于c-c处的剖面轮廓线(在第三平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在c-c剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于c-c剖面的全部特征轮廓曲线(在第三平面内)参数。透镜单元1在过所述发光器件中心并与所述透镜单元长轴(x方向)成150°夹角(即150°-330°方向)的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(简称第八平面)内的全部特征轮廓曲线参数与在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线的平面内(第三平面内)的全部特征轮廓曲线参数对称(以第一平面为对称面)。
在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并与所述透镜单元长轴成45°夹角的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成45°夹角的直线的平面内，或第四平面内)以第四入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-47.696°(对应-60°的入射角)至54.983°的第四折射角折射，再对应以取值范围为-49.45°至60.24°的第四出射角在第四平面内从出射面11出射。
作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于d-d处的剖面轮廓线(在第四平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在d-d剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于d-d剖面的全部特征轮廓曲线(在第四平面内)参数。透镜单元1在过所述发光器件中心并与所述透镜单元长轴(x方向)成135°夹角(即135°-315°方向)的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(简称第七平面)内的全部特征轮廓曲线参数与在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成30°夹角的直线的平面内(第四平面内)的全部特征轮廓曲线参数对称(以第一平面为对称面)。
在本实施例中，从led发光芯片射出的光束在过led芯片中心并与所述透镜单元长轴成60°夹角的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面内(本申请中简称在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成60°夹角的直线的平面内，或第五平面内)以第五入射角(取值范围为±60°)入射至入射面12，随后对应以取值范围为-45.946°(对应-60°的入射角)至53.831°的第五折射角折射，再对应以取值范围为-47.63°至58.42°的第五出射角在第五平面内从出射面11出射。
作为更具体的一种实现方式，入射面11的自由曲面和出射面12的自由曲面于e-e处的剖面轮廓线(在第五平面内)符合入射光及出射光配光条件：
根据上表的配光条件，出射面11和入射面12在d-d剖面的结构轮廓线各点的坐标值可以由积分迭代法通过数值计算的方法算出，然后再用计算机辅助设计软件如zemax、lighttools等，即可生成出射面11和入射面12于e-e剖面的全部特征轮廓曲线(在第五平面内)参数。透镜单元1在过所述发光器件中心并与所述透镜单元长轴(x方向)成120°夹角(即120°-300°方向)的直线且垂直于所述透镜单元底平面的平面(简称第六平面)内的全部特征轮廓曲线参数与在过所述发光器件中心且与所述透镜单元长轴成60°夹角的直线的平面(第五平面)内的全部特征轮廓曲线参数对称(以第一平面为对称面)。
透镜组件第一实施例：
参照图12，图12是透镜组件第一实施例的结构图。透镜组件包括基板15、发光器件和多个依上述透镜单元实施例制作而成的透镜单元16，基板15成环状设置，在基板15上电连接有多个发光器件，多个发光器件呈沿周向地均匀分布，在发光器件外套有透镜单元16，使得透镜单元16呈沿周向地均匀分布，且多个透镜单元16安装形态一致(即多个透镜单元安装时，短轴正方向朝向一致、长轴正方向朝向一致)，即如图12所示的设置；安装形态一致，可以使得透镜单元出射光线方向一致，放大叠加效应，进而使透镜组件能够大大提高光效。当所述透镜组件应用于球形灯具，且球形灯具应用于窄路单侧工况时，所述透镜单元16的短轴方向对应于道路宽度方向，所述透镜单元的长轴方向对应于道路长度方向。本实用新型实施例中所述多个，含义为两个或两个以上。
透镜组件第二实施例：
参照图13，图13是透镜组件第二实施例的结构图。透镜组件包括基板17、发光器件和多个依上述透镜单元实施例制作而成的透镜单元18，基板17成长条板状地设置，在基板17上电连接有四个发光器件，四个发光器件沿同一方向依次排列地分布，在发光器件外套有透镜单元18，使得透镜单元18沿同一方向依次排列地分布，多个透镜单元18安装形态一致，可以使得透镜单元出射光线方向一致，即如图10所示的设置。当所述透镜组件应用于球形灯具，且球形灯具应用于窄路单侧工况时，所述透镜单元18的短轴方向对应于道路宽度方向，所述透镜单元的长轴方向对应于道路长度方向。
路灯灯头实施例：
参照图14，图14是路灯的结构图。路灯包括灯座2、灯罩3和顶盖4，灯座2的固定端开用于与灯杆固定连接，灯罩3安装在灯座2的上方，灯罩3采用透光材料制作而成，顶盖4安装在灯罩3的上方。顶盖4呈圆盘状设置，在顶盖4朝外的端面上设置有多片散热鳍片41，多片散热鳍片41以顶盖4的中心为原点呈螺旋状设置，相邻的两片散热鳍片41之间形成用于空气流通的导热槽。
参照图15和图16，图15是路灯在剖视视角下的分解图，图16是透镜组件和顶盖的结构图。形状为球形的灯罩3中部形成容纳腔，容纳腔沿轴向在两端部分别设置有第一开口31和第二开口32，在灯罩3的容纳腔内安装有反光件5，反光件5呈上端及下端均敞口的锥形设置。反光件5的外表面涂覆有反光材料，反光件5沿轴向设置有中空的空腔，在反光件5的下端与灯座2固定连接。
顶盖4在朝向灯罩3的端面上设置有透镜组件42，透镜组件42包括基板421、连接在基板上的发光器件和套在发光器件外的透镜单元422，基板421与顶盖4朝向灯罩3的端面连接，透镜单元422为依上述透镜单元实施例制作而成的透镜单元，透镜组件朝灯罩3发光。多个透镜单元呈沿周向地均匀分布，且多个透镜单元安装形态一致(即多个透镜单元安装时，短轴正方向朝向一致、长轴正方向朝向一致)，即如图16所示的设置；多个透镜单元安装形态一致，可以使得透镜单元出射光线方向一致，放大叠加效应，进而使得路灯灯头的光效大大提高。
灯座2呈杯状设置，在灯座2的中部形成有凹陷的腔体，灯座2上安装有反光件5、拉力杆和电源组件。拉力杆的第一端穿过反光件5及顶盖4与螺母配合(也可直接与顶盖4螺纹配合)，拉力杆22的第二端固定连接于反光件内。
路灯灯罩3的内壁还设置有多条第一配光筋条(未示出，作为一种可能的实现方式，在路灯灯罩3的内壁也可以不设置有多条第一配光筋条)，第一配光筋条沿经线方向延伸设置，多条第一配光筋条沿纬线方向均匀分布，第一配光筋条的横截面为v型，并且在第一配光筋条的最外端部设置有倒角，多条第一配光筋条从第一开口31延伸至第二开口32。
由上可见，由于本路灯灯头包含有多个特定配光条件的透镜单元，通过将所述发光器件中心设置在特定的位置(使所述发光器件中心在所述透镜单元底平面上的投影与所述透镜单元底平面几何中心的距离l满足0毫米<l≦2毫米)，偏离所述透镜单元底平面几何中心；以及将入射角度在±60°范围内的光束入射至透镜单元，经过入射面和出射面的两次折射后输出到外，即入射后对应以取值范围为-63.256°至63.256°的折射角折射，再对应以取值范围为-78.35°至78.35°的出射角从出射面出射，使得光线经过配光后有效地投射到路面上，而且形成矩形光斑，以便适应于窄路单侧工况。
如图17、18、19所示，是将本实施例路灯灯头安装于5米高的灯杆上，应用于道路宽5米，路灯单侧安装且两盏路灯间距为20米(即两盏灯具之间的间隔与灯具高度之比为4)所得到的伪色表现图及等照度图、点照度图。路灯灯头安装于灯杆时，所述透镜单元短轴方向沿道路宽度方向设置且所述透镜单元短轴正方向朝向道路中间(同y向正向)，所述透镜单元长轴方向沿道路长度方向设置。从图中可以得知，该路灯所使用的透镜单元及透镜组件配光角度准确，逸散光极小、灯光利用率高、节能等特点，满足cjj45-2015指标要求(最小照度/平均照度为0.487大于国标要求0.4)，即本实用新型为满足窄路单侧工况的照明需要通过合理的配光角度有效地提高光照效率。
以上所述实施例仅是本实用新型的优选实施例，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，也应视为属于本实用新型的技术方案所揭示的技术方案，包含在本实用新型所保护的范围内。
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