一种大功率LED交通灯的制作方法

本发明属于交通灯技术领域，具体涉及一种大功率LED交通灯。

背景技术：

随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。因此，交通灯的设计及其作用越来越被重视。

传统交通信号指示灯大部分采用多颗直插式小功率LED灯珠排布成相应的交通指示图案，其存在的主要问题在于：光能利用率较低、电功率消耗较大、人眼视觉效果差。现已有的大功率LED交通信号灯仅限于满屏信号灯或是采用遮罩的方式将满屏信号灯遮挡成含有具体图案的交通信号指示灯，在人眼近距离观察下，交通信号灯面罩存在莫尔现象，影响视觉效果且光能损耗较大。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的大功率LED交通灯。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：

一种大功率LED交通灯，包括外壳1、面罩2、散射板3和多个LED模组4，外壳1为碗状，散射板3盖在外壳1上，面罩2设置在外壳1上、位于散射板3的上方，多个LED模组4设置在散射板3与外壳1所构成的内腔的底部。

进一步地，LED模组4包括DOE5、支撑架6、TIR透镜7、LED灯8、铝基板9和散热片10，散热片10设置在支撑架6的底部，铝基板9设置在散热片10上，LED灯8设置在铝基板9上，TIR透镜7设置在铝基板9上且罩住LED灯8，DOE5设置在支撑架6上、位于TIR透镜7的上方，所述DOE5为采用改进GS算法的DOE。

进一步地，所述改进GS算法的流程为：首先，以初始相位和已知输入面光场的振幅分布A开始，作傅里叶变换，其中，初始相位为采用几何光学方法计算所得的相位函数；接着引入输出面限制条件,同时保持相位ψ’不变，作傅里叶逆变换；然后对结果作输入面光场限制，仍保持相位ψ’不变，再作傅里叶变换；重复上述步骤，直到得到满足要求的结果。

进一步地，所述改进GS算法中，以复振幅每次迭代的相位与上次相位的加权和为驱动函数，每次迭代循环的初始相位为：

其中，a和b为相位因子的加权系数，其值与具体的光束变换要求相关，n代表迭代的次数，A为理想振幅，A’为返回振幅，为第n次迭代的返回相位，为第n次迭代的初始相位。

进一步地，LED灯8为功率为1W的LED灯。

进一步地，铝基板9上设有保护电路。

进一步地，所述多个LED模组4的数目为6个。

进一步地，散射板3进行定向角度散射的角度范围为左右+15deg～-15deg，上下0deg～10deg。

本发明提供的大功率LED交通灯，极大地减少了光能损耗，降低了电能损耗，光能利用率高，电能消耗小，能够实现任意指示图案的交通指示信号灯，使交通信号的亮度均匀、连续，能通过光学散射板，实现定向角度散射，使得远处的人能识别信号图案，视觉效果好，能有效减少交通事故发生，可以很好地满足实际应用的需要。

附图说明

图1为本发明的顶视结构示意图；

图2为本发明的剖视结构示意图；

图3为本发明的LED模组的结构示意图；

图4为本发明的改进GS算法的流程图；

图中，1-外壳，2-面罩，3-散射板，4-LED模组，5-DOE，6-支撑架，7-TIR透镜，71-凹进部，72-上边缘部，8-LED灯，9-铝基板，10-散热片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2所示，一种大功率LED交通灯，包括外壳1、面罩2、散射板3和多个LED模组4，外壳1为碗状，散射板3盖在外壳1的“碗口”上，面罩2也盖在外壳1的“碗口”上、位于散射板3的上方，多个LED模组4设置在散射板3与外壳1所构成的内腔的底部，位于外壳1的“碗底”。所述多个LED模组4的数目为6个。散射板3可实现定向角度散射，角度范围为左右+15deg～-15deg，上下0deg～10deg。本交通灯的尺寸为300*300*110mm³。本交通灯的光能损耗率仅有20％，其总的电功率损耗在4W左右，均远远低于现有技术的损耗。

如图3所示，LED模组4包括DOE5(DOE即衍射光学元件)、支撑架6、TIR透镜7、LED灯8、铝基板9和散热片10，散热片10设置在支撑架6的底部，铝基板9设置在散热片10上，LED灯8设置在铝基板9上，TIR透镜7的上边缘部72设置在支撑架6上，TIR透镜7的底部开设有凹进部71，TIR透镜7的底部设置在铝基板9上且把LED灯8罩在凹进部71内，DOE5设置在支撑架6上、位于TIR透镜7的上方。LED灯8为功率为1W的LED灯。铝基板9上设有保护电路。

DOE5为采用改进GS算法的DOE。本发明的DOE5利用改进的GS算法，降低了零级衍射光强及次级衍射光强，提高了正一级衍射效率，并且可对光束进行整形，使之形成所需交通指示图案，视觉效果好。

如图4所示，所述改进GS算法的流程为：首先，以初始相位和已知输入面光场的振幅分布A开始，作傅里叶变换(FFT)，其中，初始相位为采用几何光学方法计算所得的相位函数；接着引入输出面(焦平面)限制条件，即以已知或要求的振幅分布B替代原振幅部分B’,同时保持相位ψ’不变，作傅里叶逆变换(FFT’)；然后对结果作输入面光场限制，即以已知输入光场的振幅分布A取代其振幅部分A’，仍保持相位ψ’不变，再作傅里叶变换(FFT)；重复上述步骤，如此循环直至得到满足要求的结果。图4中，n代表迭代的次数。

所述改进GS算法中，以复振幅每次迭代的相位与上次相位的加权和为驱动函数，每次迭代循环的初始相位为：

其中，a和b为相位因子的加权系数，其值与具体的光束变换要求相关，n为正整数，n代表迭代的次数，A为理想振幅，A’为返回振幅，为第n次迭代的返回相位，为第n次迭代的初始相位。

改进GS算法的极限收敛精度比GS算法高几个数量级，其能量利用率、顶部不均匀性等指标也均优于GS算法，因此，采用改进GS算法的DOE5能获得重构精度较高的输出图样，降低了零级衍射光强及次级衍射光强，提高了正一级衍射效率，并且可对光束进行整形，视觉效果好。

支撑架6用于固定光学元件，使得光学系统稳定，保证装置长期稳定运转。TIR透镜7可将LED灯8发射出的光进行准直，聚焦后形成强度均匀平行光束。LED灯8为功率为1W的LED灯，为整个装置提供光源。铝基板9上设有保护电路，保证大功率LED灯8正常工作。散热片10用于为LED灯8散热，保证LED灯8长期工作。

本发明提供的大功率LED交通灯，极大地减少了光能损耗，降低了电能损耗，光能利用率高，电能消耗小，能够实现任意指示图案的交通指示信号灯，使交通信号的亮度均匀、连续，能通过光学散射板，实现定向角度散射，使得远处的人能识别信号图案，视觉效果好，能有效减少交通事故发生，可以很好地满足实际应用的需要。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。