双椭球路灯亮度均匀性配光透镜及应用此透镜的路灯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及路灯透镜领域，尤其涉及一种双椭球路灯亮度均匀性配光透镜。【背景技术】
[0002] 对于城市道路照明大部分设计人员都追求照度均匀性配光，认为只要照度均匀 了，其亮度一定均匀。但对于道路照明而言，由于驾驶员的观察角度非常小，采用漫反射的 亮度与照度换算关系则会导致很大的误差，尤其是下雨天的潮湿路面，更多的光照射到潮 湿地面时发生镜面反射，因此，根据照度均匀光场设计的配光曲线在灯具之间将产生更大 的亮度，而灯具下方的亮度会更小，斑马效应更强烈，为交通行驶安全留下严重后患。照度 均匀光场通常实用于区域照明、广场照明、停车场照明等，因为这些照明场所主要是为行人 提供舒适的照明环境，其照明质量的评价指标主要以地面的水平照度为主；而道路照明则 不然，其目的是为驾驶员提供舒适的照明环境，照明对象是高速行驶车辆的行车道，则需要 采用亮度指标来评价，所以基于照度均匀的矩形配光原理不再适用。照度均匀光场不仅忽 视了驾驶员视觉舒适性而且应用在潮湿路面时问题更严重。 【实用新型内容】
[0003] 为了解决上述路灯亮度不均匀、斑马效应强及光能利用率不高的问题，本实用新 型提供一种亮度均匀、斑马效应弱且光能利用率高的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜。
[0004] 本实用新型提供的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜包括大半椭球本体及小半椭 球凹槽，所述小半椭球凹槽为沿长轴截面的成型形状，所述大半椭球本体为与长轴平行， 厚度大于半轴处截面的成型形状，所述大半椭球本体长轴与所述小半椭球凹槽长轴垂直， 截面位于同一平面设置。
[0005] 在本实用新型提供的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜的一种较佳实施例中，所述 小半椭球凹槽曲面半轴长度al，bl，cl，所述大半椭球本体曲面半轴长度a2,b2,c2及离散 厚度h2为通过Soildworks软件建模，将以经验估算的小半椭球凹槽及通过能量守恒定律 和折射定律的向量公式求出的大椭球面透镜模型导入到Tracepro软件中进行光学模拟， 分析Tracepro中对光屏上显示的配光曲线与照度图后，微调Soildworks软件中双椭球面 的al，bl，cl，a2,b2,c2及h2,对透镜模型优化，取得最终实现亮度均勾性效果最佳的配光 确定的值。
[0006] 本实用新型提供的一种路灯，包括灯罩、灯源以及双椭球路灯亮度均匀性配光透 镜，所述灯源设于所述双椭球路灯亮度均匀性配光透镜的凹槽中心位置，所述灯罩设于所 述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜外。
[0007] 相较于现有技术，本实用新型通过双椭球面透镜对面光源发出的光线偏折，实现 亮度均匀性强的配光，提高道路照明的亮度均匀性，避免斑马效应的产生，为驾驶员提供舒 适的照明环境，使光源发出的光能最大限度的得到了合理性应用。
【附图说明】
[0008] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需 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的前提下，还可以根据这些附图 获得其它的附图，其中：
[0009] 图1是本实用新型提供的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜一较佳实施例的结构 示意图；
[0010] 图2是图1所述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜在Tracepro软件中进行光学 模拟的光线模拟图；
[0011] 图3是图1所述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜的配光曲线图；
[0012] 图4是图1所述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜的照度分布图；
[0013] 图5是图1所述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜的三视图。
【具体实施方式】
[0014] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0015] 请参阅图1，是本实用新型提供的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜一较佳实施例 的结构示意图。
[0016] 所述双椭球路灯亮度均匀性配光透镜1包括大半椭球本体11及小半椭球凹槽12。 所述小半椭球凹槽12为沿长轴截面的成型形状，所述大半椭球本体11为与长轴平行，厚度 大于半轴处截面的成型形状，所述大半椭球本体11长轴与所述小半椭球凹槽12长轴垂直， 截面位于同一平面设置。
[0017] 将大半椭球本体11及小半椭球凹槽12处于同一三维坐标系下（将图一置于这 一三维坐标系上），其中所述小半椭球凹槽12的中心坐标为（0,0,0)，其三个轴向的半轴长 度分别为al、bl、cl。所述大半椭球本体11的中心坐标为（0,0，h2)，其三个轴向的半轴长 度分别为a2、b2、c2,且为与长轴平行，厚度为半轴c2加离散厚度h2处截面的成型形状。所 述小半椭球凹槽12曲面半轴长度al、bl、cl及所述大半椭球本体11曲面半轴长度a2、b2、 c2及离散厚度h2通过下述步骤推导得出：
[0018] 步骤一、选取发光直径为30mm的LED光源，通过光学经验估算所述小半椭球凹槽 12曲面三个轴向的半轴长度al= 34mm,bl= 22mm,cl= 19mm；
[0019] 步骤二、在所述小半椭球凹槽12的中心坐标设置好光源，通过能量守恒定律和折 射定律的向量公式，求出所述大半椭球本体11的部分离散坐标点，从中取四个点坐标，求 出所述大半椭球本体11的长半轴a2 = 45mm，b2 = 38mm，c2 = 15mm，以及h2 = 4mm的估 值；
[0020] 步骤三、通过Soildworks软件进行建模，将透镜模型导入到Tracepro软件中进行 光学模拟，在Tracepro中对光屏上显示的配光曲线与照度图等进行分析，并在Soildworks 软件不断的微调双椭球面的al，bl，cl，a2,b2,c2及h2的值，对透镜模型优化，最终实现亮 度均匀性效果最佳的配光。
[0021] 请参阅图2,是图1所述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜在Tracepro软件中进 行光学模拟的光线模拟图。
[0022] 通过Soildworks软件进行建模，将透镜模型导入到Tracepro软件中进行光学模 拟，可得到光学模拟的光线模拟图。
[0023] 请一并参阅图3、图4及图5,其中图3是图1所述的双椭球路灯亮度均匀性配光 透镜的配光曲线图；图4是图1所述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜的照度分布图；图5 是图1所述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜的三视图。
[0024] 在Soildworks软件上不断微调双椭球面的al，bl，cl，a2,b2，c2及h2的值，在 Tracepro中对光屏上显示的配光曲线与照度图等进行分析，以实现照度均匀性效果最佳的 配光后，可得最佳尺寸。
[0025] 此时，双椭球路灯亮度均匀性配光透镜对应参数为：al= 66. 83mm，bl= 33. 96mm， cl= 19. 57mm，a2 = 91. 90mm，b2 = 75. 94,c2 = 29. 54mm及h2 = 4mm〇
[0026] 将所得最佳尺寸的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜在DIALux软件中模拟乡村道 路照明，在DIALux中采用10灯双侧布灯，灯具距高比3. 5,灯杆倾斜25度，道路长度35米， 宽度11米，柏油参数为R3,q0:0. 070,照度等级：ME3a，可得如下测光结果。
[0027]
【主权项】
1. 一种双椭球路灯亮度均匀性配光透镜，其特征在于，所述双椭球路灯亮度均匀性配 光透镜包括大半椭球本体及小半椭球凹槽，所述小半椭球凹槽为沿长轴截面的成型形状， 所述大半椭球本体为与长轴平行，厚度大于半轴处截面的成型形状，所述大半椭球本体长 轴与所述小半椭球凹槽长轴垂直，截面位于同一平面设置。
2. 根据权利要求1所述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜，其特征在于，所述小半椭 球凹槽曲面半轴长度分别为66. 83mm，33. 96mm，19. 57mm，所述大半椭球本体曲面半轴长度 分别为91. 90mm，75. 94mm，29. 54mm,所述小半椭球凹槽及所述大半椭球本体之间的离散厚 度为4mm。
3. -种路灯，包括灯罩及灯源，其特征在于，还包括权利要求1或2中所述的双椭球路 灯亮度均匀性配光透镜，所述灯源设于所述双椭球路灯亮度均匀性配光透镜的凹槽中心位 置，所述灯罩设于所述的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜外。
【专利摘要】本实用新型提供一种双椭球路灯亮度均匀性配光透镜及应用此透镜的路灯。所述双椭球路灯亮度均匀性配光透镜包括大半椭球本体及小半椭球凹槽，所述小半椭球凹槽为沿长轴截面的成型形状，所述大半椭球本体为与长轴平行，厚度大于半轴处截面的成型形状，所述大半椭球本体长轴与所述小半椭球凹槽长轴垂直，截面位于同一平面设置。本实用新型提供的双椭球路灯亮度均匀性配光透镜通过双半椭球透镜对面光源的光线进行偏折，最终实现路灯亮度均匀性的配光，提高道路照明的亮度均匀性，使光源发出的光能最大限度的得到了合理性应用。
【IPC分类】F21W131-103, F21V5-04
【公开号】CN204268370
【申请号】CN201420675687
【发明人】张营营, 张生, 苏永道, 王之辉, 王强, 尹韶辉, 徐锡金, 朱传玲
【申请人】济南坤锐光学科技有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年11月13日