专利名称：一种防眩光的路面照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种具有防眩光功能的路面照明装置。
背景技术：
眩光(glare)作为一种光害，一般包括直接眩光和间接眩光。直接眩光是指来自 视场中高亮度或没有充分遮蔽的眩光源/发光物发出的光线直接对眼睛造成的刺激，眩光 源发光物处于被观察物的同一方向或邻近方向。间接眩光是指眩光源处于非观察方向产生 的眩光，通常由高度光滑的表面的反射光引起。如图1所示，当光源101位于人眼102上方 时，自人眼102所在垂直面103偏转45度至85度之间的范围内，光源101会对人眼102造 成直接眩光。如图2所示，路灯201发出的光线以其自身为中心向路面进行投射，现有技术中可 以实现路灯201在车辆行驶的X方向上的辐射范围大于与X方向垂直的Y方向的辐射范 围，以有效地提高路灯201的光利用率。然而，路灯201在X方向上形成的辐射范围是以路 灯201为中心对称分布的，即路灯201在X方向上向其两侧的辐射角Θ1与Θ2相等，通常 θ 1 = θ 2 = 70度，这会对人眼产生直接眩光，在此，辐射角也可称为半峰边角(half-peak side angle)，是指以垂直路面为中心向左右两侧量测最大光强度的一半所得的角度，也就 是光源所发出的发光强度为平面上最大发光强度的50%的光线与垂直线的夹角。在此，可 参见图3所示路灯201的配光曲线，图中A点对应光线的光强度为该路灯201在0度到90 度中最大光强度的50%，B点对应光线的光强度为该路灯201在0度到90度中的最大光强 度，路灯201的辐射角约等于70度。由此可见，现有的路灯照明装置还是会对驾驶者的眼 睛造成直接眩光。所以，有必要提供一种具有防眩光功能的路面照明装置。
发明内容
下面将以实施例说明一种具有防眩光功能的路面照明装置。一种路面照明装置，其包括一个光源，一个电力储存装置，一个太阳能电池及一个 透光封装体。该光源包括至少一个发光二极管及一个与该至少一个发光二极管光学耦合的 光学元件，该光学元件用于使该至少一个发光二极管发出的光线偏折向该光源的侧向并沿 路面的延伸方向出射，且经由该光学元件出射的光线与路面的夹角大于等于30度或小于 等于+30度。该电力储存装置与该至少一个发光二极管电性连接。该太阳能电池与该电力 储存装置电性连接，用于将太阳光直接转化为电能并将电能储存在该电力储存装置中。该 光源及该太阳能电池包覆在该透光封装体中。相对于现有技术，所述路面照明装置发出的光线与路面的夹角大于等于-30度或 小于等于+30度，从而不会直接对车辆驾驶员产生直接眩光的影响。并且，包覆在透光封装 体中的太阳能电池将太阳光直接转化为电能并将电能储存在该电力储存装置中，从而利于 夜间电力储存装置提供电力给发光二极管以作为路面照明之用，使得该路面照明装置具有节能环保之功效。
图1是现有技术中产生眩光的原理示意图。图2是一种现有路灯对路面进行照射的状态示意图。图3是一种现有路灯的配光曲线图。图4是本发明第一实施例提供的具有第一种光学元件的路面照明装置的剖面示 意图。图5是本发明第一实施例提供的路面照明装置中第二种光学元件的剖面示意图。图6是本发明第一实施例提供的路面照明装置中第三种光学元件的剖面示意图。图7是本发明第二实施例提供的路面照明装置的剖面示意图。图8是本发明第三实施例提供的路面照明装置的剖面示意图。图9是本发明第四实施例提供的路面照明装置的剖面示意图。图10是本发明第五实施例提供的路面照明装置的剖面示意图。
具体实施例方式下面将结合附图，以对本发明实施例作进一步的详细说明。参见图4，本发明第一实施例提供的一种路面照明装置10，其用于对路面11进行 照明，该照明装置10包括一个光源12，一个电力储存装置13，一个太阳能电池14，一个透光 封装体15。光源12包括一个发光二极管121及一个光学元件122。发光二极管121为白光发光二极管或高功率发光二极管，当然也可以为红光、蓝 光等其它可发出不同色光的发光二极管。光学元件122与发光二极管121光学耦合，即发光二极管121发出的光线直接进 入光学元件122，并经由光学元件122的光学作用射出。在本实施例中，光源12设置在路 面11上，发光二极管121发出的光线向上射出至光学元件122中，光学元件122用于使发 光二极管121发出的光线偏折向该光源12的侧向并沿路面11的延伸方向X出射。光学元件122具有一纵轴(longitudinal axis) 1220。光学元件122包括漏斗状 (funnel-shaped)顶面1221及垂直侧壁1222。发光二极管121设置在光学元件122底部 的几何中心处，与顶面1221相对。顶面1221为一个二次曲面，在本实施例中，顶面1221为 一抛物线面。从发光二极管121发出的光线主要射向顶面1221，在顶面1221发生全反射 (Totallnternal Reflection，TIR)并以与纵轴1220几乎成90度角经由垂直侧壁1222射 出。从发光二极管121发出直接射向垂直侧壁1222的光线会以偏离纵轴1220的垂直方向 些许角度经由垂直侧壁1222射出。所以，经由该光学元件122出射的光线会偏离路面11 的延伸方向些许角度，即经由该光学元件122出射的光线与路面11之间的夹角θ在一预 定范围内，例如_30度< θ <+30度，在此，夹角θ是指经由该光学元件122出射的发光 强度为平面上最大发光强度的50%的光线与路面11的夹角。另外，光学元件122的顶面 1221上还可以设置一反射层1223以进一步提高反射效率。电力储存装置13，例如电池，与发光二极管121电性连接。电力储存装置13用于储存电能，并能够提供电力给发光二极管121。太阳能电池14与电力储存装置13电性连接，用于将太阳光直接转化为电能并将 电能储存在该电力储存装置13中，从而利于夜间电力储存装置13提供电力给发光二极管 121以作为路面11照明之用。透光封装体15设置在路面11上，并且光源12与太阳能电池14包覆在透光封装 体15中。在本实施例中，透光封装体15具有截顶圆锥形轮廓，其具有一顶面151及一环绕 该顶面151的侧面152。该光源12位于透光封装体15的底部，而太阳能电池14与该光源 12相对地设置在透光封装体15的顶部且邻近于顶面151，这样有利于太阳能电池14直接 吸收太阳光，提高了太阳能电池14的吸收效率。透光封装体15的材质主要由硬度与透光 率较高的材料制得，例如强化玻璃，石英，水晶，蓝宝石(Sapphire)等，这样可以有效地防 止该照明装置10受到较大外力作用而破损，例如车辆的碾压。在本实施例中，发光二极管121发出的光线经由光学元件122射出并直接进入透 光封装体15中，最后由透光封装体15射出以照明路面11。同时，经由光学元件122出射的 光线与路面11之间的夹角θ大于等于-30度或小于等于+30度，并且透光封装体15的折 射率大于1，故由透光封装体15射出且进入空气的光线与路面11之间的夹角θ仍然可以 达到大于等于-30度或小于等于+30度。所以，路面照明装置10发出的强光绝大部分射向 路面11，而不会直接对车辆驾驶员产生直接眩光的影响。另外，第一实施例中光源12所包括的光学元件的结构并不限于此，还可以采用其 它设计以使得光源12发出的光线与路面11之间的夹角θ在一预定范围内，以下将举例说 明几种具有不同光学元件的光源。参见图5，一种光源32，其包括一发光二极管321，一个与发光二极管321光 学耦合的光学元件322。光学元件322具有一纵轴3220。光学元件322包括漏斗状 (funnel-shaped)顶面3221及侧面3222。发光二极管321设置在光学元件322底部的几 何中心处，与顶面3221相对。顶面3221为一个具有多个不同斜率平面的曲面，在本实施例 中，顶面3221的斜率由内向外依次变小。侧面3222为一平滑曲面。从发光二极管321发出 的光线主要射向顶面3221，在顶面3221发生全反射并以与纵轴3220几乎成90度角射出。 从发光二极管321发出直接射向垂直侧面3222的光线也会以以与纵轴3220几乎成90度 角射出。所以，经由该光学元件322出射的光线中大部分平行于路面11的延伸方向，少部 分会偏离路面11的延伸方向些许角度，即经由该光学元件322出射的光线与路面11之间 的夹角θ在一预定范围内，例如-25度< θ <+25度，在此，夹角θ是指经由该光学元 件122出射的发光强度为平面上最大发光强度的50%的光线与路面11的夹角。另外，光学 元件322的顶面3221上还可以设置一反射层3223以进一步提高反射效率。参见图6，一种光源42，其包括一发光二极管421，一个与发光二极管421光学耦合 的光学元件422。光学元件422具有一纵轴4220。光学元件422包括一底部4221及顶部 4222。该底部4221中央位置具有一用于收容该发光二极管421的凹陷4223。该底部4221 的外表面4224为一平滑曲面。该顶部4222包括漏斗状圆锥形顶面4225及垂直侧壁4226。 从发光二极管421发出的光线经由凹陷4223的底面与侧面进入光学元件422中，进入底部 4221的光线中的大部分会以与纵轴4220几乎成90度角经由外表面4224射出，而被外表面 4224反射的光线会进入顶部4222或被再次反射而经由外表面4224射出。进入顶部4222的光线在顶面4225发生全反射并以与纵轴4220几乎成90度角经由垂直侧壁4226射出。 所以，经由该光学元件422出射的光线中大部分平行于路面11的延伸方向，少部分会偏离 路面11的延伸方向些许角度，即经由该光学元件422出射的光线与路面11之间的夹角θ 在一预定范围内，例如-25度< θ <+25度，在此，夹角θ是指经由该光学元件422出射 的发光强度为平面上最大发光强度的50%的光线与路面11的夹角。另外，该顶部4222的 圆锥形顶面4225上还可以设置一反射层4227以进一步提高反射效率。参见图7，本发明第二实施例提供的一种路面照明装置20，其用于对路面11进行 照明，该照明装置20与上述第一实施例所提供的路面照明装置10基本相同，不同之处在于 进一步包括一个基板26，光源12设置在基板26上，太阳能电池14及光源12所包括的发光 二极管121分别与基板26电性连接，光源12、太阳能电池14及基板26均包覆在透光封装 体15中。参见图8，本发明第三实施例提供的一种路面照明装置30，其用于对路面11进行 照明，该照明装置30与上述第二实施例所提供的路面照明装置20基本相同，不同之处在于 基板36进一步包括一个用于收容电力储存装置13的容置座361，容置座361设置在该基板 36的与光源12相对的一侧且能够插入路面11中以将该照明装置30固定。透光封装体35 具有一圆顶结构(Dome)，太阳能电池14位于圆顶结构的底部以获得较佳的吸收效率。参见图9，本发明第四实施例提供的一种路面照明装置40，其用于对路面11进行 照明，该照明装置40与上述第二实施例所提供的路面照明装置20基本相同，不同之处在于 光源12与太阳能电池14分别设置在基板46的相对的两侧，且光源12与路面11相邻。在 本实施例中，光源12与太阳能电池14共用基板46，能够节省照明装置40的空间。参见图10，本发明第五实施例提供的一种路面照明装置50，其用于对路面11进行 照明，该照明装置50与上述第二实施例所提供的路面照明装置20基本相同，不同之处在于 基板56进一步包括一个用于收容电力储存装置13的容置座561，容置座561设置在该基 板56的与光源12相对的一侧且能够插入路面11中以将该照明装置50固定。光源12设 置在透光封装体55的中心位置，而太阳能电池54与该光源12位于基板56的同一侧且太 阳能电池54设置在该光源12的四周以环绕该光源12，从而有效地降低了路面照明装置50 相对于地面11的高度，在对路面11进行有效照明的同时减小了对路面11上车辆的阻碍。可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做 出其它各种对应的改变与变形，例如将所有实施例中的透光封装体设计为一中空壳体并 将其他相关器件包覆其中，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
一种路面照明装置，其包括一个光源，该光源包括至少一个发光二极管及一个与该至少一个发光二极管光学耦合的光学元件，该光学元件用于使该至少一个发光二极管发出的光线偏折向该光源的侧向并沿路面的延伸方向出射，且经由该光学元件出射的光线与路面的夹角大于等于30度或小于等于+30度；一个电力储存装置，其与该至少一个发光二极管电性连接；一个太阳能电池，其与该电力储存装置电性连接，用于将太阳光直接转化为电能并将电能储存在该电力储存装置中；一个透光封装体，该光源及该太阳能电池包覆在该透光封装体中。
2.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，经由该光学元件出射的光线与路 面的夹角大于等于25度或小于等于+25度。
3.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，该透光封装体具有截顶圆锥形轮 廓，其具有一顶面及一环绕该顶面的侧面，该光源位于该透光封装体的底部，该太阳能电池 与该光源相对地设置在该透光封装体的顶部且邻近于该透光封装体的顶面。
4.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，该透光封装体具有一圆顶结构，该 太阳能电池位于该圆顶结构的底部。
5.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，该进一步包括一个基板，该光源设 置在该基板上，该太阳能电池及该发光二极管分别与该基板电性连接，该光源、该太阳能电 池及该基板均包覆在该透光封装体中。
6.如权利要求5所述的路面照明装置，其特征在于，该基板进一步包括一个用于收容 该电力储存装置的容置座，该容置座设置在该基板的与该光源相对的一侧且能够插入路面 中以将该路面照明装置固定。
7.如权利要求5所述的路面照明装置，其特征在于，该光源与该太阳能电池分别设置 在该基板的相对的两侧，且该光源与路面相邻。
8.如权利要求5所述的路面照明装置，其特征在于，该光源设置在该透光封装体的中 心位置，该太阳能电池与该光源位于该基板的同一侧，且该太阳能电池设置在该光源的四 周以环绕该光源。
9.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，该光学元件包括漏斗状顶面及垂 直侧壁，该顶面为全反射面，该发光二极管设置在该光学元件底部的几何中心处且与该顶 面相对。
10.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，该光学元件包括漏斗状顶面及侧 面，该顶面为一个具有多个不同斜率平面的曲面，该发光二极管设置在该光学元件底部的 几何中心处且与该顶面相对，该顶面用以对入射至其上的光线进行全反射，该侧面为一平 滑曲面。
11.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，该光学元件包括一底部及顶部， 该底部中央位置具有一用于收容该发光二极管的凹陷，该底部的外表面为一平滑曲面，该 顶部包括漏斗状圆锥形顶面及垂直侧壁，该圆锥形顶面为全反射面。
12.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，该光学元件进一步包括一个反射 层，且该光学元件具有漏斗状顶面及围绕该顶面的侧壁，该反射层设置在该漏斗状顶面上。
全文摘要
本发明涉及一种具防眩光功能的路面照明装置。该路面照明装置包括一个光源，一个电力储存装置，一个太阳能电池及一个透光封装体。该光源包括至少一个发光二极管及一个与该至少一个发光二极管光学耦合的光学元件，该光学元件用于使该至少一个发光二极管发出的光线偏折向该光源的侧向并沿路面的延伸方向出射，且经由该光学元件出射的光线与路面的夹角大于等于30度或小于等于+30度。该电力储存装置与该至少一个发光二极管电性连接。该太阳能电池与该电力储存装置电性连接，用于将太阳光直接转化为电能并将电能储存在该电力储存装置中。该光源及该太阳能电池包覆在该透光封装体中。
文档编号F21V19/00GK101900286SQ200910302680
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者赖志铭 申请人:富士迈半导体精密工业(上海)有限公司;沛鑫能源科技股份有限公司