行车道高亮度均匀度人行道高照度均匀度led路灯透镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种行车道高亮度均匀度人行道高照度均匀度LED路灯透镜。
【背景技术】
[0002]上世纪90年代以及本世纪初，LED路灯灯具的配光追求高的照度均匀度，但这种配光在实际应用时却发现有明显的亮度不均匀性，道路会出现明显的“斑马纹现象”。其根本原因是道路上不同位置的亮度系数值不同，灯下点的亮度系数值相对较小，两灯之间的亮度系数值相对较大，当路面的照度均匀度较高时，其亮度均匀度往往偏低。
[0003]近年来，随着对LED道路照明更深入的研宄以及相关技术的发展，LED路灯灯具的配光更趋向于追求高的亮度均匀度，它可以给驾驶员提供更均匀与舒适的道路照明效果。值得提出的是:在道路照明中对行车道的照明效果起关键作用的因素是亮度均匀度，但对于人行道的照明效果起关键作用的因素却是照度均匀度。
[0004]目前，LED道路灯具由于对行车道追求较高的亮度均匀度，往往导致人行道的照度均匀度偏低。虽然可以采用两盏灯来分别满足行车道的亮度均匀度需求和人行道的照度均匀度需求，但是相应地，成本也会较高。从而，通过一盏灯同时实现行车道所需要的高亮度均匀度以及人行道所需要的较高照度均匀度，是本领域技术人员所面对的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明所提供的透镜用于解决上述问题，在其应用于LED道路灯具进行照明时，在给行车道提供高亮度均匀度的同时，也能给人行道提供较高照度均匀度。
[0006]本发明提供的一种透镜包括出射面和入射面，所述出射面至少包括两个曲面区，所述入射面和所述曲面区均为平滑的自由曲面；所述出射面上具有同时位于不同曲面区的公共点，包含同一公共点的各所述曲面区经过所述同一公共点的各切面相互不重合。
[0007]进一步地，每个所述曲面区分别与所述入射面形成双向聚光透镜效果。
[0008]进一步地，所述出射面至少包括三个所述曲面区，其中至少两个所述曲面区分别与所述入射面形成双向聚光透镜效果。
[0009]进一步地，至少一个所述曲面区的曲面形貌根据照度要求进行设置，照度均匀度0.4以上。
[0010]进一步地，至少一个所述曲面区的曲面形貌根据亮度要求进行设置，总亮度均匀度0.4以上，纵向亮度均匀度0.7以上。
[0011]本发明提供的另一种透镜，包括入射面和出射面，其特征在于，所述入射面至少包括两个曲面区，所述出射面和所述曲面区均为平滑的自由曲面；所述入射面上具有同时位于不同曲面区的公共点，包含同一公共点的各所述曲面区经过所述同一公共点的各切面相互不重合。
[0012]进一步地，每个所述曲面区分别与所述出射面形成双向聚光透镜效果。
[0013]进一步地，所述入射面至少包括三个所述曲面区，其中至少两个所述曲面区分别与所述出射面形成双向聚光透镜效果。
[0014]进一步地，至少一个所述曲面区的曲面形貌根据照度要求进行设置，照度均匀度0.4以上。
[0015]进一步地，至少一个所述曲面区的曲面形貌根据亮度要求进行设置，总亮度均匀度0.4以上，纵向亮度均匀度0.7以上。
[0016]本发明将透镜设计为设置有多个具有双向聚光透镜效果的区域，从而可以在单透镜的结构上，实现多种透镜结合使用的效果，打破了单一透镜单一照明效果的惯性设计思维。多个双向聚光透镜效果的区域具体实现了对于出射光路的多种分布，以及可按需分别调节各个区域(多种光路分布)的亮度均匀度或照度均匀度。
[0017]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一具有步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的实施例一的结构示意图；
[0019]图2是本发明的实施例一的另一结构示意图，示出了出射面；
[0020]图3是图1中透镜的顶视图；
[0021]图4是图3沿A-A向的剖视图；
[0022]图5是图3沿B-B向的剖视图；
[0023]图6是图5剖视图的光路图；
[0024]图7是使用图1中透镜的LED路灯的光斑效果图；
[0025]图8是本发明的实施例二的结构示意图；
[0026]图9是图7中透镜的顶视图；
[0027]图10是本发明的实施例三的结构示意图；
[0028]图11是图10中透镜的底视图。
【具体实施方式】
[0029]实施例一
[0030]图1?图3示出了本发明的一个较佳实施例的结构示意图，其中透镜I包括出射面11和入射面12，由入射面12所限定的空腔内可放置用于照明的光源(如LED光源)。出射面11包括两部分，分别是曲面111和曲面112，两者是分别具有各自曲率的平滑的自由曲面，从而两者相交处不是平滑过渡的。或者说，对于曲面111和曲面112的相交线100上的任一点，曲面111和曲面112分别经过该点的切面相互不重合。但通过对过渡处的圆角处理使其平滑过渡，与本实施例没有任何本质区别。
[0031]如图4所示，透镜I在此剖面上是对称设置的，可知透镜I是以图3中的B-B剖面为中心面的对称结构。
[0032]如图5所示，透镜I在此剖面上是非对称设置的，可以看到，入射面12更靠近曲面112这端，以及曲面111和曲面112具有明显不同的曲率。曲面111和入射面12共同构成具有双向聚光透镜效果的透镜区域，曲面112和入射面12共同构成具有双向聚光透镜效果的透镜区域。
[0033]图6示出了图5剖视图的光路图，其中LED光源100被放置在曲面112所限定的空腔内，由LED光源100发出的光从入射面12射入透镜I内，并从曲面111和曲面112射出。由于曲面111和曲面112分别与入射面12形成了具有双向聚光透镜的透镜区域，从而较之具有连续平滑过渡的透镜出射面，从曲面111和曲面112射出的光线有倾向性地分成两部分，实现了根据不同的照明区域来分离出射光线。在本实施例中，从曲面111出射的光线被设置应用于行车道区域，从曲面112出射的光线被设置应用于人行道区域。针对上述应用，曲面111的具体形貌(必要时也包括入射面12的形貌)可根据亮度需求进行设计，以满足行车道区域对于高亮度均匀度的要求，曲面112的具体形貌(必要时也包括入射面12的形貌)可根据照度需求进行设计，以满足人行道区域对于较高照度均匀度的要求。
[0034]在此不对各曲面的形貌设计做详细描述，对于本领域的技术人员来说，以上设计使用常规技术手段即可实现，可以利用TRACEPRO软件，通过3D建模结合光学模拟，并不断优化的来调整透镜的曲面。本发明旨在于提供一种在单一透镜上构成不同出射区域的设计思想以及相关的透镜结构(不限于本文中所示出的结构)。
[0035]由于道路照明中，路面不同点有不同的亮度系数值，灯下点的亮度系数值相对较小，两灯之间的亮度系数值相对较大，为了保证行车道有较高的亮度均匀度必须降低两灯之间的照度值，这样就造成了照度均匀度较低的照明环境。
[0036]在道路照明中，行人与驾驶员对道路照明的要求是不一样的，驾驶员评价道路照明效果的关键因素为前方60m?10m的行车道路面区域的亮度情况。但对于行人，由于其视线不固定，观察距离与观察区域相对较小，因此对于行人来讲，评价照明效果的关键因素为人行道区域的照度均匀度。
[0037]图7示出了使用透