专利名称：多棱柱led交通信号灯光学面罩的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于LED交通信号灯光学二次设计的光学装置，特别涉及 一种多棱柱LED交通信号灯光学面罩。通过此光学面罩可以合理地分配光通量， 使LED交通信号灯达到国标中的光通量分配要求，有效利用光通量，显著提高 光通量的利用效率。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)是一种能发光的半导体二极管， 它是一种直接把电能转化为光和辐射能的发光器件。发光二极管有许多的优点 工作电压低，耗电量少，发光效率高；性能稳定，寿命长；抗冲击，耐振动性 强；重量轻，体积小，成本低。在2000年已解决所有LED颜色的信号显示问题， 因而LED已经具备了应用于交通信号灯领域的所有条件。LED交通信号灯光色纯 度好，特别鲜明，易于信号识别。目前，LED已经广泛地应用于交通信号灯领域， 并正在逐步替代传统信号灯。随着LED交通信号灯的发展，相应的技术要求也越来越严格。我国对LED交 通信号灯提出了相关要求，即GB14887-2003。其中对LED交通信号灯在不同角 度的光强及其分配比例提出了要求。这就给LED交通信号灯在光学设计方面提出 了新的课题达到光通量分配要求并有效利用光通量。LED应用于交通信号灯领域经历了简单的LED加平板面罩(未进行二次光学 设计)和对LED进行二次光学设计两个阶段。未经过光学二次光学设计的LED交通 信号灯，是直接由一定半光强角的LED加上一个平板面罩制成的。交通信号灯所 采用的LED所发出的光以圆锥形分布向前方空间出射，中心较强，向外逐渐减弱， 呈轴对称；水平O度的上、下部分光通量分配对称。但是由于其中水平O度以上 (不包括水平O度)的光通量分配在国标中并没有要求，因而水平O度以上的部 分属于光通量的浪费。对LED进行二次光学设计，可以使LED交通信号灯在达到国标对光通量分配的要求的同时，光通量的利用率可以得到很大提高。众多LED 交通信号灯生产厂家及相关研究机构己经提出了各自的二次光学设计的方案， 在二次光学设计方面进行了探索性、开创性的尝试，其中不乏比较成功的例子。 但是其中的多数设计仅做到减少或去掉水平O度以上的光通量分配，对于水平 O度以下光通量的分配还不够合理，光通量利用率的提高还不够，光通量浪费依 然比较严重。发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种多棱柱LED交通信号灯光学面 罩。该面罩可以合理地分配光通量，在光通量分配达到国标要求的同时，有效 地利用光通量，显著提高光通量的利用效率。本发明所要解决的技术问题可以采用的技术方案是多棱柱LED交通信号灯光学面罩，由一个个小面罩单元组成，每个小面罩 单元包括两层以上不同倾角的多棱柱体。所述每层多棱柱体的高度不相等。每层多棱柱体具有两个以上的棱面，每 一棱面的母线相互平行并与面罩单元表面成不同角度。本发明通过各棱面在面罩表面投影的面积比例和各棱面与面罩表面所成 角度来进行光通量的分配，对光进行强度和角度的双重控制，最终使指定光通 量比例的光照射到指定的角度，实现光通量的合理分配，最终达到国标要求并 提高光通量利用效率。从LED发出的30度半光强度角的光经过透镜而获得5 度的近平行光，再通过此面罩进行上述的光通量分配，光通量按指定比例和指 定角度分配。最终实现在达到国标中光学分配要求的同时，有效利用光通量， 显著提高光通量利用率。本发明可以有效合理地分配光通量，使LED交通信号 灯在达到光学分配要求的同时，有效利用光通量，显著提高光通量利用效率。 该模型结构分布合理，简单且易于加工。
图1为本发明多棱柱LED交通信号灯光学面罩所述面罩单元的侧面示意图。图2为图1的左视图。图3为图1的俯视图。 图4为图1的后视图。 图5为图1的右视图。图6为本发明多棱柱LED交通信号灯光学面罩所述面罩单元的立体图。 图7为本发明多棱柱LED交通信号灯光学面罩所述面罩单元侧面光学投射 示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。参看附图，多棱柱LED交通信号灯光学面罩采用一定折射率的材料制成， 其上均匀排布一个个小面罩单元l。运用相关光学原理可以得出投射到上、下 及左、右各角度光线所对应的光学面罩单元上棱面与面罩表面所成的角度；同 时根据实际要求的相应角度的强度要求确定各面的面积，从而最终确定各面的 面积一即各面的尺寸。小面罩单元l包括五层不同倾角的多棱柱体ll、 12、 13、 14、 15，多棱柱体ll具有十个以上棱面，多棱柱体12具有八个棱面，多棱柱体13具有具有八个棱面，多棱柱体14具有十四个棱面，多棱柱体15具有两个棱面。 各个棱面母线相互平行并与面罩单元1表面成相同角度。 小面罩单元1相应各棱面的面积决定了投射到相应角度的光强。 图7中， 一束平行光线经过本发明多棱柱LED交通信号灯光学面罩后，投射到纵向不同的角度上。如光线经过多棱柱体15、 13，成水平方向投射出去，经过多棱柱体12、 14、 15射出的光线向下偏转，其中折射的角度，多棱柱体12最大，多棱柱体14次之，多棱柱体15最小。采用以上原理，可以实现指定比例的光到达指定的角度上。从而此光学面罩可以实现对光通量的合理分配，使LED交通信号灯在达到国标中光学分配要求的同时，有效利用光通量，显著提高光通量利用率。
权利要求
1、多棱柱LED交通信号灯光学面罩，其特征在于，由一个个小面罩单元组成，每个小面罩单元包括两层以上不同倾角的多棱柱体。
2、 根据权利要求1所述的多棱柱LED交通信号灯光学面罩，其特征在于，所述每层多棱柱体的高度不相等。
3、 根据权利要求1或2所述的多棱柱LED交通信号灯光学面罩，其特征 在于，每层多棱柱体具有两个以上的棱面。
4、 根据权利要求2所述的多棱柱LED交通信号灯光学面罩，其特征在于，每一棱面的母线相互平行并与面罩单元表面成不同角度。
全文摘要
本发明公开了多棱柱LED交通信号灯光学面罩，由一个个小面罩单元组成，每个小面罩单元包括两层以上不同倾角的多棱柱体。所述每层多棱柱体的高度不相等。每层多棱柱体具有两个以上的棱面，每一棱面的母线相互平行并与面罩单元表面成不同角度。此光学面罩具有光型好，对光通量分配合理，在达到光学分配要求的同时，有效利用光通量，显著提高光通量利用效率。
文档编号F21Y101/02GK101315161SQ20071004134
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月28日 优先权日2007年5月28日
发明者屠其飞, 辉 张, 建 李 申请人:上海澳星照明电器制造有限公司