匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯的制作方法

1.本实用新型涉及灯技术领域，特别是涉及一种匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯。


背景技术：

2.目前，与监控相机匹配的补光灯是圆形光斑。补光灯跟道路监控相机一起工作时，呈现一椭圆光斑；且椭圆光斑中心光很强表面亮度集中，两边迅速减弱，在补光灯的脉冲工作时形成严重眩光现象，会使人眼短时失去视觉，行车不安全。然而在道路监控相机的视场为矩形，且近大远小，比如近处只能捕足到2车道画面，而远处可捕足到3车道画面。可是与监控相机匹配的补光灯却是圆形光斑。因此，当前道路上，与监控相机匹配的圆形光斑补光灯的光补作用只能局限于道路中心局部区域，并不能很好的配合道路监控器。
3.因此，希望能够解决如何更好匹配道路监控视场，如何设计合理的具有匹配监控视场的低眩光梯型光斑的补光灯的问题。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯，用于解决现有技术中存在的如何更好匹配道路监控视场，如何设计合理的具有匹配监控视场的低眩光梯型光斑的补光灯的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯，包括：补光灯由光学透镜、驱动控制及散热结构三部分组成，所述光学透镜出光面产生的矩形光斑斜投到地面形成梯形光斑与监控视场相匹配，其中，光学透镜包括：于所述光学透镜入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射tir(total internal reflection)透镜；于所述光学透镜出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构；单个led灯珠及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构的光学透镜组成基本阵列单元；驱动控制包括： led灯珠与ac-dc电源相连，由电源直接驱动控制；散热结构包括：运用有限元分析法计算灯具的热学模型，在两个腔体间设计导流孔形成散热结构。
6.于本实用新型一实施例中，任意相同的所述基本阵列单元按照拓扑分布排列形成预设阵列光学结构。
7.于本实用新型一实施例中，tir透镜单元的实现，包括：传统的tir透镜进行菲涅尔化，并使出射光线准直，其中的反射面的数量为n,n≥2。
8.于本实用新型一实施例中，入光面的光学结构面除以总出光面的比例≥75％，根据亮度l 公式：l＝i/s，计算透镜菲涅尔化后形成的透镜出光面的亮度，其中，i为对应角度的光强，s 为出光面积。
9.于本实用新型一实施例中，特征在于，所述自由曲面微结构的每个自由曲面由下式多阶 x,y多项式表示：
[0010][0011][0012]
其中，z为面型的高度值(矢高)，c为顶点曲率，k为圆锥系数，cj是后面子项的系数，r 是坐标点(x，y)的径长，m,n分别取值大于等于0的整数，且0≤m+n≤10，故共有65次项；所述自由曲面微结构由预设数量的矩形单位晶格组成。
[0013]
于本实用新型一实施例中，提供至少一个与ac-dc电源相连的led灯珠，置于包含线路结构的pcb板上，由电源直接驱动。
[0014]
于本实用新型一实施例中，驱动控制包括：根据外界光照强度是否足够满足监控摄像的需求通过光敏电阻启动智能led补光灯处于休眠或工作状态；设定固定时长调节智能led 补光灯处于休眠或工作状态；智能led补光灯由流量计数器触发，使其处于不间断的休眠或工作状态，且被触发同时可以自动向外发送开关脉冲，控制后续终端设备的运行。
[0015]
于本实用新型一实施例中，散热结构包括：灯具外壳设计成两个腔体，使两个腔体内的光学结构与驱动控制结构形成物理隔离，其中前腔体内设置阵列光学结构；后腔体内配置驱动电源及定时或即时开启控制装置；在两个腔体间，运用有限元分析法计算灯具的热学模型并设计具备散热功能的导流孔。
[0016]
如上所述，本实用新型的匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯，提供呈梯型光斑，且匹配监控视场，且低眩光的补光灯。
附图说明
[0017]
图1显示为本实用新型一实施例的匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯的光学透镜结构示意图。
[0018]
图2显示为本实用新型一实施例的匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯的散热结构示意图。
[0019]
元件标号说明
[0020]
11
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led灯珠
[0021]
12
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光学透镜
[0022]
121
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tir透镜
[0023]
122
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自由曲面微结构
[0024]
21
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前腔体
[0025]
22
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后腔体
[0026]
23
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导流孔
具体实施方式
[0027]
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外
不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，故图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0029]
本实用新型的匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯能够提供呈梯型光斑，且匹配监控视场，且低眩光的补光灯。
[0030]
请参阅图1，本实用新型提供一种匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯，包括：补光灯由光学透镜12、驱动控制及散热结构三部分组成，所述光学透镜12出光面产生的矩形光斑斜投到地面形成梯形光斑与监控视场相匹配。
[0031]
具体地，光学透镜12包括：于所述光学透镜12入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射tir(total internal reflection) 透镜；于所述光学透镜12出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构122；单个led灯珠11及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构122的光学透镜12组成基本阵列单元。
[0032]
在一实施例中，于所述光学透镜12入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射tir(total internal reflection)透镜。具体地，led灯珠11设置于所述光学透镜12入光面一侧的方向，而所述光学透镜12的入光面一侧设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射 tir(total internal reflection)透镜。即led灯珠11与所述光学透镜12是两个独立的个体，而所述光学透镜12包含采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射tir(total internal reflection)透镜。即所述光学透镜12的入光面一侧采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射tir(totalinternal reflection)透镜。
[0033]
在一实施例中，tir透镜121的实现，包括：传统的tir透镜121进行菲涅尔化，并使出射光线准直，其中tir透镜121反射面的数量为n,n≥2。所述tir透镜121用于对所述灯珠11的光束进行准直。
[0034]
在一实施例中，于所述光学透镜12出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构122。所述自由曲面微结构122的每个自由曲面由下式多阶x,y多项式表示：
[0035][0036][0037]
其中，z为面型的高度值(矢高)，c为顶点曲率，k为圆锥系数，cj是后面子项的系
数，r 是坐标点(x，y)的径长，m,n分别取值大于等于0的整数，且0≤m+n≤10，故共有65次项。
[0038]
所述自由曲面微结构122由预设数量的矩形单位晶格组成。所述自由曲面微结构122有多个相同结构的自由曲面依次排列而成。在出光面上增加自由曲面微结构122进行调光，在出光面增加微结构，使得每个微结构都可作为新的光源出射点，并且增大了表面积，从而有效的分散了亮度的分布，可以降低出光面的最大亮度，增加表面亮度的均匀性，使得补光灯不眩目刺眼，减小行车人员的不舒适性，从而降低行车不安全性。没有自由曲面微结构122 的预设阵列光学结构为三乘三矩形阵列的灯表面亮度最大为1.03*10^7nits，然而有自由曲面微结构122基本阵列单元的补光灯表面亮度最大为5.7*10^6nits，因此，自由曲面微结构122 使表面亮度降低一半。可以有效的减小出光面的最大亮度，增加表面亮度的均匀性；在led 总光源亮度不变情况下，发光点分散降低最大亮度，同时，增加有效环境的亮度，降低眩光指数，使得补光灯不眩目刺眼，减小行车人员的不舒适性，从而降低行车不安全性。所述补光灯的光斑在垂直于车道方向且在道路监控相机视场内，照度接近一致，出离视场左右，缓慢降低。所述补光灯的光斑在顺沿于车道方向且在道路监控相机视场内，照度接近一致，在其车道方向缓慢降低。这样的设计，在光学透镜12出光面一侧增加的自由曲面微结构122进行调光，使得光斑的大小正好与道路监控相机的视场相匹配，且增加道路监控相机视场有效面积的照度。且本发明可确保整个道路监控相机视野照度较均匀，没有明显的亮点与暗点的强烈对比，减少眩光。均匀的照度图片信号噪音小，图像保真度高。而亮暗不均匀的背景图片，数据处理噪音更大，图像真实度会降低。
[0039]
即所述光学透镜12出光面一侧采用通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构122。
[0040]
在一实施例中，单个led灯珠11及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构122的光学透镜12组成基本阵列单元。即一个基本阵列单元包含一个灯珠11及一个菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构122的一个光学透镜12。
[0041]
在一实施例中，任意相同的所述基本阵列单元按照拓扑分布排列形成预设阵列光学结构。任意所述基本阵列单元按照拓扑分布形成预设阵列光学结构，且每个光学透镜12出光面出射的光型呈矩形。所述拓扑分布是指所述基本阵列单元可以按照包括但不限于n*m的形式(其中n和m为大于等于1的自然数，例如1*1、1*2、2*3等)、蜂窝状等结构分布。
[0042]
在一实施例中，所述预设阵列光学结构。为n乘m矩形阵列(其中n和m为大于等于1 的自然数，例如1*1、1*2、2*3等)，采用n乘m矩形阵列可以使出光面为矩形，使得光斑的大小正好与道路监控相机的视场相匹配。本发明的道路监控相机的视场为矩形，且近大远小，比如近处只能捕足到2车道画面，而远处可捕足到3车道画面。本发明的灯可以完美的与所述道路监控相机配合使用。其投射到地面上的光斑为矩形与道路监控相机的视场相匹配。
[0043]
在一实施例中，入光面的光学结构面除以总出光面的比例≥75％，根据亮度l公式：l＝i/s，计算透镜菲涅尔化后形成的透镜出光面的亮度，其中，i为对应角度的光强，s为出光面积。其中所述总出光面即为出光面。
[0044]
在一实施例中，驱动控制包括：led灯珠11与ac-dc(交流变直流)电源相连，由电源直接驱动控制。提供至少一个与ac-dc电源相连的led灯珠11，置于包含线路结构的pcb 板上，由电源直接驱动。驱动控制装置包括：根据外界光照强度是否足够满足监控摄像的需求
通过光敏电阻启动智能led补光灯处于休眠或工作状态；设定固定时长调节智能led补光灯处于休眠或工作状态；智能led补光灯由流量计数器触发，使其处于不间断的休眠或工作状态，且被触发同时可以自动向外发送开关脉冲，控制后续终端设备的运行。
[0045]
在一实施例中，如图2所示，散热结构包括：运用有限元分析法计算灯具的热学模型，在两个腔体间设计导流孔形成散热结构。散热结构设计包括：灯具外壳设计成两个腔体，使两个腔体内的光学结构与驱动控制结构形成物理隔离，其中前腔体31内设置阵列光学结构；后腔体32内配置驱动电源及定时或即时开启控制装置；在两个腔体间，运用有限元分析法计算灯具的热学模型并设计具备散热功能的导流孔33。
[0046]
以下将详细阐述所述匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯的工作过程：补光灯由光学透镜、驱动控制及散热结构三部分组成，所述光学透镜出光面产生的矩形光斑斜投到地面形成梯形光斑与监控视场相匹配。其中驱动控制包括：led灯珠与ac-dc电源相连，由电源直接驱动控制，led灯珠点亮。于所述光学透镜入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射tir(total internal reflection)透镜；于所述光学透镜出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构；单个led灯珠及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构的光学透镜组成基本阵列单元；led灯珠点亮的光从所述光学透镜入光面一侧为采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射tir(total internal reflection) 透镜进入，再从所述光学透镜入光面一侧为可用于调光的自由曲面微结构出来。通过散热结构散热，所述散热结构包括：运用有限元分析法计算灯具的热学模型，在两个腔体间设计导流孔形成散热结构。
[0047]
综上所述，本实用新型的匹配监控视场的低眩光梯型光斑补光灯是能够提供呈梯型光斑，且匹配监控视场，且低眩光的补光灯。有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0048]
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。