单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用led路灯透镜的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于LED照明领域，具体涉及一种单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜，透镜本体上部为出光部，其表面曲率为?0.0472～0.0099；透镜本体的底部中心位置设有内台阶凹槽，内台阶凹槽上方为一内凹腔，内凹腔上的自由光学曲面为入光部，其表面曲率为?1.8947～1.3135；透镜本体沿其中心纵向截面呈左右对称；透镜本体的各纵向截面中，入光部及出光部上各曲线的曲率从中间向两边逐渐增大；透镜本体的各横向截面中，从一侧向另一侧，入光部与出光部之间的距离逐渐增大。通过本透镜能够提高光线利用率和照明效果，降低眩光，从而使LED路灯能够适用于单侧布灯的3车道和双侧布灯的6车道。
【专利说明】
单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜
技术领域
[0001]本实用新型涉及二次光学LED照明透镜，具体涉及一种单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜，属于LED照明领域。
【背景技术】
[0002]现如今，半导体发光二极管(LED)具有发光效率高、低成本、寿命长、色温可选以及环保节能等优点，这些优点使其成为目前道路照明中的应用趋势。在CJJ45-2006城市道路照明设计标准中要求，路灯的配光为矩形光斑，路灯发出的光都应分布在路面上，路面外的部分接收光几乎为0，以免对远处的车辆或行人产生眩光。在传统的以高压钠灯为光源的道路照明中，都是利用在抛物面、椭球面等二次圆锥曲面上进行反射加透射结构的光学设计，形成要求的矩形光斑。而LED是一种朗伯体光源，辐射角为90°?120°，若其直接照射在路面上会形成一个面积较大的圆形光斑。
[0003]为了使LED芯片发出的光能够更好地输出，得到最大程度的利用，并且在照明区域内满足设计要求，需要对LED进行光学系统的设计。其中，在封装过程中的设计被称为一次光学设计;而在LED之外进行的光学设计被称为二次光学设计，也叫二次配光设计。
[0004]—次配光设计主要是决定发光器件的出光度、光通量大小、光强大小、光强分布等;二次配光设计必须在LED发光器件一次配光设计的基础上进行。一次配光设计是保证每个LED发光器件的出光质量，考虑将LED芯片中发出的光能尽量多地取出；而二次配光设计是考虑怎样把LED器件发出的光线集中到期望的照明区域上，从而让整个系统发出的光能满足设计需要。目前，进行LED 二次配光设计所使用的基本光学元件主要有透镜、反射镜和折光板等。
[0005]现有的LED路灯透镜并没有适用于三车道单侧布灯、六车道双侧布灯(出光纵向CO。-180°光强分布要求达到145°以上，横向C90° -270°光强分布要求在85°左右)，为了有效利用光线，并且满足道路照明要求，需要对LED进行二次光学设计，使LED发出的光会在路面形成照度均匀的矩形光斑。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术中的不足，提供一种能够对光进行重新分配并能够得到近似矩形均匀光斑的单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜，既能够提高光线利用率，又可以降低眩光。
[0007]本实用新型所述的单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜，包括透镜本体，透镜本体的上部为一外凸的自由光学曲面，该曲面为出光部，其表面曲率为-0.0472?
0.0099 ；透镜本体的底部中心位置设有一可容纳LED光源芯片的内台阶凹槽，内台阶凹槽的上方为一内凹腔，内凹腔上的曲面为自由光学曲面，该曲面为入光部，其表面曲率为-1.8947?1.3135;透镜本体沿其中心纵向截面呈左右对称;透镜本体的各纵向截面中，入光部及出光部上各曲线的曲率从中间向两边逐渐增大;透镜本体的各横向截面中，从一侧向另一侧，入光部上各曲线的曲率逐渐减小，出光部上各曲线的曲率逐渐增大，入光部与出光部之间的距离逐渐增大。
[0008]本实用新型中，由于透镜本体的各纵向截面中，出光部上各曲线的曲率从中间向两边逐渐增大，所以在该曲面上的光折射率从中间到两边也逐渐增大，平行入射光束经过透镜单元的折射作用，在水平方向形成左右对称的均匀扩散;透镜本体的各横向截面中，从一侧向另一侧，入光部与出光部之间的距离逐渐增大，光通过入光面后，总是向透镜较厚的那边偏折，厚度越大，偏折越大，使透镜在水平方向形成偏折的均匀扩散，光线经过该曲面，在垂直方向形成会聚的光束。
[0009]优选的，所述的透镜本体采用折射率为1.473、热膨胀系数为3.3的光学高硼硅玻璃材质。光学高硼硅玻璃材质折射率为1.473，用其制作的透镜出光率可以达到92%;热膨胀系数为3.3，约是普通玻璃的三分之一，这将减少因温度梯度应力造成的影响，从而具有更强的抗断裂性能。
[0010]优选的，所述的内台阶凹槽的深度为2mm，可以容纳更多种类的LED光源。
[0011]进一步优选的，所述的透镜本体的出光纵向C0°-180°光强对称分布且半光强角度为145°?150°，横向C90°-270°光强非对称分布且半光强角度为83°?87°。
[0012]在实际设计时，通过不断调整入光部和出光部上的位于中心横向截面、中心纵向截面上的曲线的曲率半径，能够调配出射光通量在不同立体角范围内的分布，自主分布光源的光强，有效地控制光分布形状，达到符合设计要求的光分布，进而在目标上实现近似矩形配光。光线经过本实用新型所述LED路灯透镜的二次配光设计后，在三车道单侧布灯与六车道双向布灯时，光线的利用率最高，照明效果最好。
[0013]本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是:
[0014]通过本实用新型能够对LED灯的光进行重新分配，并得到近似矩形均匀光斑，一方面提高了光线的利用率，另一方面能够提高照明效果、降低眩光，从而使LED路灯能够适用于单侧布灯的3车道和双侧布灯的6车道。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的结构不意图；
[0016]图2是本实用新型的仰视图；
[0017]图3是透镜本体的中心纵向截面图；
[0018]图4是透镜本体的中心横向截面图；
[0019]图5是本实用新型的配光曲线。
[0020]图中:1、出光部;2、透镜本体;3、底部;4、内台阶凹槽;5、内凹腔;6、入光部。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述:
[0022]如图1?图4所示，本实用新型所述的单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜包括透镜本体2，透镜本体2的上部为一外凸的自由光学曲面，该曲面为出光部I，其表面曲率为-0.0472?0.0099 ；透镜本体2的底部3中心位置设有一可容纳LED光源芯片的内台阶凹槽4，内台阶凹槽4的上方为一内凹腔5，内凹腔5上的曲面为自由光学曲面，该曲面为入光部6，其表面曲率为-1.8947?1.3135；透镜本体2沿其中心纵向截面呈左右对称;透镜本体2的各纵向截面中，入光部6及出光部I上各曲线的曲率从中间向两边逐渐增大;透镜本体2的各横向截面中，从一侧向另一侧，入光部6上各曲线的曲率逐渐减小，出光部I上各曲线的曲率逐渐增大，入光部6与出光部I之间的距离逐渐增大。本实施例中，透镜本体2采用折射率为1.473、热膨胀系数为3.3的光学高硼硅玻璃材质；内台阶凹槽4的深度为2mm。
[0023]由于透镜本体2的各纵向截面中，出光部I上各曲线的曲率从中间向两边逐渐增大，所以在该曲面上的光折射率从中间到两边也逐渐增大，平行入射光束经过透镜单元的折射作用，在水平方向形成左右对称的均匀扩散;透镜本体2的各横向截面中，从一侧向另一侧，入光部6与出光部I之间的距离逐渐增大，光通过入光面后，总是向透镜较厚的那边偏折，厚度越大，偏折越大，使透镜在水平方向形成偏折的均匀扩散，光线经过该曲面，在垂直方向形成会聚的光束。
[0024]在实际设计时，通过不断调整透镜本体2上入光部6和出光部I上的位于中心横向截面、中心纵向截面上的曲线的曲率半径，能够调配出射光通量在不同立体角范围内的分布，自主分布光源的光强，有效地控制光分布形状，达到符合设计要求的光分布，进而在目标上实现近似矩形配光。本实施例中经过调整，得到如下光分布:透镜本体2的出光纵向CO0-180°光强对称分布且半光强角度为149.7°，横向C90°-270°光强非对称分布且半光强角度为85.9°，具体配光曲线如图5所示。
[0025]通过上述的LED路灯透镜能够对光进行重新分配，使光线照射到单侧布灯的3车道上或者双侧布灯的6车道上，在车道上形成符合要求的近似矩形均匀光斑，提高了光线利用率以及光照效果，同时能够降低眩光。
【主权项】
1.一种单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜，其特征在于:包括透镜本体(2)，透镜本体(2)的上部为一外凸的自由光学曲面，该曲面为出光部(I)，其表面曲率为-0.0472?0.0099 ；透镜本体(2)的底部(3)中心位置设有一可容纳LED光源芯片的内台阶凹槽(4)，内台阶凹槽(4)的上方为一内凹腔(5)，内凹腔(5)上的曲面为自由光学曲面，该曲面为入光部(6)，其表面曲率为-1.8947?1.3135; 透镜本体(2)沿其中心纵向截面呈左右对称； 透镜本体(2)的各纵向截面中，入光部(6)及出光部(I)上各曲线的曲率从中间向两边逐渐增大； 透镜本体(2)的各横向截面中，从一侧向另一侧，入光部(6)上各曲线的曲率逐渐减小，出光部(I)上各曲线的曲率逐渐增大，入光部(6)与出光部(I)之间的距离逐渐增大。2.根据权利要求1所述的单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜，其特征在于:所述的透镜本体(2)采用折射率为1.473、热膨胀系数为3.3的光学高硼硅玻璃材质。3.根据权利要求1所述的单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜，其特征在于:所述的内台阶凹槽(4)的深度为2mm。4.根据权利要求1、2或3所述的单侧布灯3车道及双侧布灯6车道用LED路灯透镜，其特征在于:所述的透镜本体(2)的出光纵向C0°-180°光强对称分布且半光强角度为145°?150°，横向C90°-270°光强非对称分布且半光强角度为83°?87°。
【文档编号】F21Y115/10GK205655189SQ201620514865
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年5月31日 公开号201620514865.4, CN 201620514865, CN 205655189 U, CN 205655189U, CN-U-205655189, CN201620514865, CN201620514865.4, CN205655189 U, CN205655189U
【发明人】张允东
【申请人】山东凯创光电科技有限公司