专利名称：Led路灯光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学系统，特别涉及一种LED路灯的光学系统。
技术背景随着半导体照明技术的发展，LED的光效不断提高，正逐渐接近传统路灯 光源的光效，同时LED具有体积小、驱动电路简单和寿命长等优点，通过适 当的光学设计，可以使用LED替代传统路灯光源。如何有效地分配LED发出的光能是LED路灯光学系统设计要解决的关键 问题。目前己公开的产品或设计方案可以分为以下类型1)不使用二次光学 系统，简单利用LED本身的光强分布实现路面照明；2)使用单一形式反射器 进行光路控制；3)同时使用反射器和透镜对光路进行光路控制；4)将LED 安装于曲面或折面上，以提高大角度区域(两灯交界处)的照度。上述第一 种类型的产品(或设计方案)的光能利用率较低，且容易造成光污染。第二 种类型的产品在路面照度均匀性方面存在不足。第三种类型的产品结构较复 杂，而第四种产品容易产生眩目问题。 发明内容本发明是针对现有LED路灯光学系统配光效果不理想和光能利用率低的 问题，提出了一种LED路灯光学系统，该光学系统采用多反射器结构，能够 对光能进行合理有效的分配。本发明的技术方案为 一种LED路灯光学系统，包括LED灯、连接件， 还包括主反射器和辅助反射器，主反射器由数个基本单元构成，各个基本单 元主反射面的轴线相互平行，在主反射器各个基本单元的底部均具有多个孔，用于安放LED灯，辅助反射器有2个，分别位于主反射器的两侧，安装于主 反射器两侧顶部的V形槽中，连接件将主反射器、辅助反射器和LED灯连接 固定在一起。所述主反射器的基本单元包括l个主反射面和多个次反射面，主反射面为 椭圆柱面，柱面的轴线与道路方向平行，使用经过LED灯芯片中心且垂直于柱 面轴线的平面截主反射面柱面将得到属于同一个椭圆的两段曲线，LED灯芯片 的中心位于椭圆柱面的一个椭圆焦点上，或位于一个椭圆焦点的附近，LED灯 的主光轴与所述椭圆柱面的椭圆长轴重合，次反射面也是柱面，垂直于柱面 的母线的截线为二次曲线，次反射面的母线与主反射面的母线互相垂直。每 个主反射器基本单元中次反射面的几何参数、位置和数量根据配光需要确定。所述辅助反射器的反射面为两个相交的平面，辅助反射器的两个反射面 构成楔形，正对一列LED灯，将LED灯的部分直射光线反射到与LED主光轴夹角 较大的方向上去，辅助反射器的外形可做成三棱柱，其轴线垂直于主反射器 各基本单元的主反射面的轴线，而与主反射器各基本单元的次反射面的轴线 平行。所述主反射器和辅助反射器可以使用塑料制作，采用注塑的方法加工， 并在反射表面镀高反射率的金属膜。也可以使用金属材料制作，反射面通过 磨削或镀膜的加工方法提高反射率。主反射器的主反射面用于控制路面照度的基本分布规律，而辅助反射器 和主反射器中的次反射面用于提高路面照度分布的均匀性。本发明的有益效果在于本发明的LED路灯的光学系统可以在路面形成 近似于矩形的照明区域，使光能得到有效的利用，增强了 LED路灯的节能效果；照明区域内照度分布比较均匀，能够满足国家有关标准对道路照明均匀 性的要求；该光学系统结构简单，便于制造，另外，由于距离灯头较远的区 域主要由反射光照明，因此有效地减少了眩光。
图1是本发明LED路灯光学系统的整体结构示意图；图2是本发明LED路灯光学系统的主反射器的一个基本单元的结构示意图； 图3是本发明LED路灯光学系统的辅助反射器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示为LED路灯光学系统的整体结构示意图，包括主反射器1，辅 助反射器2， LED灯3以及若干连接件。主反射器1由m个基本单元构成， 各个基本单元主反射面的轴线相互平行，构成m行，在主反射器1的各个基 本单元的底部均具有n个 L，用于安放n只LED，其中，n为每行LED的个数， 辅助反射器2共有2个，分别位于主反射器的两侧，安装于主反射器两侧顶 部的"V"形槽中，连接件将主反射器l、辅助反射器2和LED灯连接固定在 一起。m为LED的行数，m》l; n为每行中LED的个数，n〉1。所有LED芯片 的发光表面位于同一平面内。每个主反射器1基本单元如图2所示，主反射器的基本单元包括2个部 分主反射面4和次反射面5，主反射面4上有V形槽6。主反射面4为椭圆 柱面，柱面的轴线与道路方向平行，使用经过LED灯3芯片中心且垂直于柱 面轴线的平面截该柱面将得到属于同一个椭圆的两段曲线，LED灯3芯片的中 心位于该椭圆的一个焦点上，或位于一个焦点的附近，LED灯3的主光轴与该 椭圆的长轴重合。次反射面5也是柱面，垂直于柱面的母线的截线为二次曲线。次反射面5的母线与主反射面4的母线互相垂直。每个主反射器基本单 元中次反射面的几何参数、位置和数量根据配光需要确定。如图3所示辅助反射器2的反射面为两个相交的平面，两个平面的夹角 根据配光需要设计。辅助反射器2的两个反射面构成楔形，正对1列LED灯， 将LED灯的部分直射光线反射到与LED主光轴夹角较大的方向上去。辅助反 射器2的外形可做成如图3所示三棱柱，其轴线垂直于主反射器1各基本单 元的主反射面4的轴线，而与主反射器1各基本单元的次反射面5的轴线平 行。LED的数量根据道路照明的总光通量需求、单只LED的光通量和照明光学 系统的光通量利用率确定。根据路灯头外形尺寸的要求，将全部LED分为若 干行，每行包括一定数量的LED,即所有LED构成mXn的点阵。相应地，主 反射器由m个基本单元构成，每个基本单元中安放n只LED。根据配光要求设 计主反射器的主反射面和次反射面的几何参数、次反射面的数量和位置以及 辅助反射器的几何参数和安装位置。为了获得好的配光效果，应该保证主反 射器、辅助反射器与光源之间的位置精度。可以在LED的电路板上设计定位 和固定结构，将主反射器安装在LED的电路板上。辅助反射器通过主反射器 上的"V"形槽定位，可以使用适当形式的紧固件将辅助反射器固定在主反射 器上。当所需的LED数量较少时，可以将一个LED路灯的主反射器的所有基本 单元设计成一个整体，作为单一零件进行加工。而当需要使用的LED的数量 较多时，可以将主反射器的全部基本单元分为若干组，每组作为一个零件加 工，然后将几个零件组装成为完整的主反射器。主反射器和辅助反射器可以使用塑料制作，采用注塑的方法加工，并在 反射表面镀高反射率的金属膜。也可以使用金属材料制作主反射器和(或)辅助反射器。反射面通过磨 削或镀膜的加工方法提高反射率。
权利要求
1、一种LED路灯光学系统，包括LED灯、连接件，其特征在于还包括主反射器，辅助反射器，主反射器由数个基本单元构成，各个基本单元主反射面的轴线相互平行，在主反射器各个基本单元的底部均具有多个孔，用于安放LED灯，辅助反射器有2个，分别位于主反射器的两侧，安装于主反射器两侧顶部的V形槽中，连接件将主反射器、辅助反射器和LED灯连接固定在一起。
2、 根据权利要求1所述的LED路灯光学系统，其特征在于所述主反射器的基本 单元包括l个主反射面和多个次反射面，主反射面为椭圆柱面，柱面的轴线与 道路方向平行，使用经过LED灯芯片中心且垂直于柱面轴线的平面截主反射面 柱面将得到属于同一个椭圆的两段曲线，LED灯芯片的中心位于椭圆柱面的一 个椭圆焦点上，或位于一个椭圆焦点的附近，LED灯的主光轴与所述椭圆柱面 的椭圆长轴重合，次反射面也是柱面，垂直于柱面的母线的截线为二次曲线， 次反射面的母线与主反射面的母线互相垂直。
3、 根据权利要求1所述的LED路灯光学系统，其特征在于所述辅助反射器的反 射面为两个相交的平面，辅助反射器的两个反射面构成楔形，正对一列LED灯， 将LED灯的部分直射光线反射到与LED主光轴夹角较大的方向上去，辅助反射器的外形可做成三棱柱，其轴线垂直于主反射器各基本单元的主反射面的轴 线，而与主反射器各基本单元的次反射面的轴线平行。
4、 根据权利要求1所述的LED路灯光学系统，其特征在于所述主反射器和辅 助反射器可以使用塑料制作，采用注塑的方法加工，并在反射表面镀高反射 率的金属膜。
5、 根据权利要求1所述的LED路灯光学系统，其特征在于所述主反射器和辅助反射器可以使用金属材料制作，反射面通过磨削或镀膜的加工方法提高反 射率。
全文摘要
本发明涉及一种LED路灯光学系统，包括LED灯、连接件、主反射器和辅助反射器，主反射器由多个基本单元构成，各个基本单元主反射面的轴线相互平行，在主反射器各个基本单元的底部均具有多个孔，用于安放LED灯，辅助反射器有2个，分别位于主反射器的两侧，安装于主反射器两侧顶部的V形槽中，此光学系统可以在路面形成近似于矩形的照明区域，使光能得到有效的利用，增强了LED路灯的节能效果；照明区域内照度分布比较均匀，能够满足国家有关标准对道路照明均匀性的要求；该光学系统结构简单，便于制造，另外，由于距离灯头较远的区域主要由反射光照明，因此有效地减少了眩光。
文档编号F21Y101/02GK101240879SQ200810034438
公开日2008年8月13日 申请日期2008年3月11日 优先权日2008年3月11日
发明者戴曙光, 施伟斌, 王康平, 陈祥熙 申请人:上海理工大学