专利名称：街道照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于街道、道路等的照明装置，具有包含发光元件的发光单元和在主照射方向上设置在发光元件前面的用于生成预定光分布特性的透镜，其中透镜在面向发光元件的光耦入侧上具有光耦入面，而在背离发光元件的光耦出侧上具有光耦出面，光在这些面上发生折射。
背景技术：
DE10330261A1公开了一种用于车辆的照明装置，其除了发光元件和发射器之外还具有在光照射方向上设置在发光元件前面的透镜。透镜被构造为相对于发光元件的光轴旋转对称，并且在背离发光元件的侧上具有全反射面，从而落到其上的光垂直于主照射方向地朝着周边侧(randseitig)的光耦出面被反射。因此在侧向方向上朝着反射器面进行偏转。透镜因此基本上用作为朝着侧面反射器面方向上进行偏转的光偏转装置，并不仅仅用于生成预定的光分布。EP1916468A1公开了一种用于街道、道路等的具有发光单元的照明装置，其具有发光元件和在光照射主方向上设置在该发光元件前面的透镜，用于生成预定的光分布。透镜被构造为是圆拱形的(kuppelfiirmig )并且相对于发光元件的光轴上的点成点对称，其中在透镜的背离发光元件的光耦出侧上构造有多个分块的自由型面(Freiformflache )。设置在面向发光元件的光耦入侧上的光耦入面被构造为是球形的。根据透镜的光耦出面的曲率，可以生成较大或较小的矩形光分布。当然，发光单元只适合于照亮要照射的街道空间的部分区域。为了照亮要照射的整个街道空间，要求将发光单元与不同轮廓或不同地成形的透镜相互组合。
发明内容
因此，本发明的任务在于对照明装置进行进一步改进，使得以简单的方式根据需求实现预定的光分布以均匀地照亮空间。为了实现该任务，结合权利要求I前序部分的本发明的特征在于透镜的光耦入面和/或光f禹出面在与发光兀件的光轴垂直的方向上被形成,使得被f禹出的光的光强度从与光轴相交的中心面开是随着与光轴构成的照射角的增大而至少部分地根据正切函数增大。本发明的特别的优点在于通过符合(absti_en)发光元件照射特性的透镜能发射光束，其中其光强度随着相对于光轴的照射角的增大而按照正切函数增大。有利地，因此可以实现对优选为矩形的面、尤其是街道的均匀照亮。根据本发明的一有利实施方式，透镜的光耦入面和/或光耦出面被构造为使得光强度的正切函数形上升在纵向上增大直到第一特征角(Kennwinkel)并且在横向上增大直到第二特征角，其中第一特征角大于第二特征角。第一特征角可以位于55°到75°的角度范围中。对于具有朗伯特性的LED发光元件，特征角大约为55°。第一特征角和第二特征角分别是光强度在纵向或横向上达到其最大值的相对于光轴的照射角。在照射角超过特征角的情况下，光强度又降低，其中于是可以优选余弦形地从光强度的最大值进行下降。有利地，可以实现对一个面的均匀的矩形的照亮，其中同时可以避免对于远处人员的不期望的耀眼。在这种情况下应假设，发光单元的光轴垂直于要照射的街道面定向地被设置，从而不对以相对平坦角度看到照明装置的远处交通参与者产生耀眼。根据本发明的一扩展方案，透镜被构造为是贝壳状的，并且具有两个相对的纵侧段(Langsseitenabschnitt)，它们经由中间段相互连接。纵侧段各自具有周边侧的侧面，相对于光轴以相对较大的照射角耦入的子光束在该周边侧的侧面上被全反射到光耦出侧的方向上。这些纵侧段延伸到纵向中心平面的两个侧面，从而通过由纵侧段对子光束进行的会聚偏转而在横向上实现更小的照射宽度。因此可以以简单的方式实现对街道的矩形照売。根据本发明的一有利实施方式，透镜具有由上升的侧翼和下降的侧翼构成的纵向段(Langsabschnitt)。上升的侧翼具有一侧面,一部分耦入的光束在该侧面上被全反射，使得光束在光轴或纵向中心平面的方向上与其相交地被耦出。下降的侧翼只具有以下面，即耦入的光束在该面上在纵向中心轴的方向上被折射，而不与纵向中心轴相交。有利地，因此可以提供在横向上具有相对强的不对称性并优选使得能够实现更大的射程的发光单元。因为在下降的侧翼中光的耦出仅仅通过折射来实现，所以降低了材料成本。根据本发明的一扩展方案，透镜的纵侧段可以被构造为相对于纵向中心轴是对称的或不对称的。对于纵侧段的对称构造，有利地照亮矩形面，其中发光单元基本上位于街道面的中央/中心点。对于纵侧段的非对称构造，矩形面被照亮，其中发光单元设置为与其中心点/中央间隔开。根据第一变型方案，第一纵侧段的侧面和正面可以形成为使得耦入的光束以尖锐的偏转角被耦出。由此实现光通量的均质性(Vergleichmafiigung ),这有利于生成均匀的光分布。根据本发明的一扩展方案，第二纵侧段的侧面和正面被形成为使得耦入到第二纵侧段中的光束与光轴相交地以相对较大的偏转角被耦出。因此结合相对的第一纵侧段可以产生不对称的光分布，从而发光单元例如可以设置在要照明的街道的边沿处。此外，由此有利于线形的照亮。根据本发明的一扩展方案，中间段的背离发光元件的正面被构造为是椭圆形的，面向发光元件的光耦入面被构造为是钟形的。椭圆形的耦出面(中间段的正面)与圆形耦出面相比具有以下优点最大照射角度由纵侧段的周边侧区域确定。有利地，因此可以将透镜定位为与照明装置的其他部件更近，而不发生光分布的遮暗(Abschattung)。根据本发明的一扩展方案,发光兀件被构造为具有的张角大于70°的LED发光兀件。对于张角更小的发光元件，侧面段的全反射面不会发生作用。进一步的从属权利要求给出了本发明的其他优点。
以下借助于附图详细地介绍本发明。在附图中
图I示出了发光单元的透镜的俯视图；图2示出了根据第一实施方式的发光单元的纵剖面图；图3示出了根据第一实施方式的发光单元的横截面；图4示出了根据第一实施例的发光单元的光强度分布曲线；图5示出了根据第一实施方式的用于对称地对街道空间进行照明的被用作路灯的发光单元的示意性纵断面；图6示出了要照明的街道的示意性俯视图，其中根据第一实施方式的发光单元设置在照射面的中央；图7示出了根据第二实施方式的发光单元的横截面；图8示出了根据第二实施方式的发光单元的光强度分布；图9示出了根据第二实施方式用于非对称地对街道空间进行照明的被用作路灯的发光单元的示意性纵断面；图10示出了要照明的街道的示意性俯视图，其中根据第二实施方式的发光单元不设置在照射面的中心；图11示出了根据另一实施方式的透镜的透视图；图12示出了具有根据图11的透镜的发光单元的横截面；以及图13示出了根据图12的发光单元在其横向上的光强度分布。
具体实施例方式用于街道、道路等的照明装置例如可以具有未示出的框架形壳体，该壳体经由底座与杆相连。在壳体中集成地设置有至少一个发光模块，从而在照明装置被接通时可以对街道面或街道空间进行照明。照明装置的壳体与街道面相距预定距离地被设置，其中该至少一个发光模块与街道面平行地延伸。这些发光模块被构造为是直线的和/或延伸的，并且在一个共同的延伸面中延伸。例如，发光模块可以被设置为使得照明装置框架形地或线形地或星形地或十字形地被设置。发光模块根据第一实施方式具有多个行形设置的发光单元1，这些发光单元分别在一个公共的支撑体上设置在壳体的空隙内。发光模块(例如八个发光模块)的多个发光单元I或支撑体被一个公共的透明盖板封闭。发光单元I主要具有构造为LED芯片的发光元件2和在主照射方向3上设置在发光元件前面的透镜4。透镜4被构造为是贝壳状的或者被构造为在横截面上是蝙蝠翅膀状的，并且具有相对于纵向中心平面埯对置的两个纵侧段5和连接纵侧段5的中间段6。根据本发明的第一实施方式，在图I至6中所示的发光单元I具有相同构造的纵侧段5，从而透镜4不仅相对于纵向中心平面Mlj对称,而且相对于横向中心平面Mq对称。如从图2中能看出的那样，LED发光元件2在透镜4的光耦入侧7上部分地以与透镜4的钟形光耦入面9间隔开地设置在凹腔8中。钟形的光耦入面9优选被构造为相对于发光兀件2或透镜4的光轴10是旋转对称的。在透镜4的背离发光元件2的光耦出侧11上，至少一个中间段6具有在纵向上是椭圆形的光耦出面12。
透镜4的用作为耦入光学元件的光耦入面9和用作为耦出光学元件的光耦出面12因此在透镜4的纵向L上被形成为使得生成光强度分布曲线K1 (光强度特性)，其中光强度从在光轴10中值等于零的照射角0出发在纵向上按照以下正切函数增大。
权利要求
1.一种用于街道、道路等的照明设备，具有包含发光元件和在主照射方向上设置在该发光元件之前的透镜的发光单元，该透镜用于生成预定的光强度特性，其中所述透镜在面向发光元件的光耦入侧上具有光耦入面并且在背离发光元件的光耦出侧上具有光耦出面，光在光耦入面和光耦出面上被折射，其特征在于，透镜(4，22)的光耦入面(9)和/或光耦出面(11)在与发光兀件(2)的光轴(10)垂直的方向上被形成为使得I禹出的光的光强度(K1, K2)从与光轴(10)相交的中心平面(Mq，Ml)开始随着相对于光轴(10)的照射角(0)的上升而至少部分地根据正切函数而上升。
2.根据权利要求I所述的照明设备，其特征在于，透镜(4，22)的光耦入面(9)和/或光耦出面(11)在纵向(L)上相同地被形成为使得耦出的光的光强度(KnK2)在透镜⑷的纵向(L)上相对于与光轴(10)相交的横向中心平面(Mq)对称地随着相对于光轴(10)的角度的上升而至少部分地根据正切函数而上升。
3.根据权利要求I或2所述的照明设备，其特征在于，透镜(4，22)的光耦入面(9)和/或光耦出面(11)在纵向(L)上和/或在横向(Q)上被形成为使得耦出的光的光强度(K1,K2)在纵向(L)上从横向中心平面(Mq)开始一直到第一特征角(Qia)都上升，而在横向上从纵向中心平面(MJ开始一直到第二特征角(eKQ)都上升，然后随着照射角而上升朝着零而下降，其中第一特征角(eKL)大于第二特征角(eKQ)。
4.根据权利要求I至3之一所述的照明设备，其特征在于，透镜(4，22)被构造为是贝壳状的和/或在横截面上是蝙蝠翅膀状的，并且具有经由中间段(6)而相互连接的相对置的两个纵侧段(5，23)，其中纵侧段(5，23)具有连接光耦出面(12)和光耦入面(9)的侧面(15，24)，相对于光轴(10)以大角度(0)耦入的子光束(17)在该侧面上被全发射到光耦出侧(11)的方向上。
5.根据权利要求I至4之一所述的照明设备，其特征在于，透镜(4，22)的纵侧段(5，23)被构造为相对于纵向中心平面(MJ是对称的或非对称的。
6.根据权利要求I至5之一所述的照明设备，其特征在于，第一纵侧段(5)的侧面(15)和正面(16)被形成为使得耦入的光束(17)以尖锐的偏转角(a I)被耦出。
7.根据权利要求I至6之一所述的照明设备，其特征在于，第二纵侧段(23)的侧面(24)和正面(26)被形成为使得耦入到第二纵侧段(23)中的光束(17)的至少一部分在与光轴(10)相交的情况下以钝的偏转角(￠2)被耦出。
8.根据权利要求I至3之一所述的照明设备，其特征在于，透镜(32)在横截面上具有相对于第一纵侧段上升的侧翼(33)，在上升的侧翼(33)中耦入的光(37)的至少一部分在上升的侧翼(33)的侧面(38)上被全反射为使得光(37)在纵向中心平面(MJ方向上在与透镜(32)的纵向中心平面(MJ相交的情况下被耦出，并且透镜(32)在与纵向中心平面(Ml)相对置的侧上具有相对于第二纵侧段下降的侧翼(34)，第二纵侧段被形成为使得耦入的光(43)在下降的侧翼(34)的侧面(42)和正面(41)上被折射到透镜(32)的纵向中心轴(Ml)的方向上。
9.根据权利要求8所述的照明设备，其特征在于，上升的侧翼(33)和下降的侧翼(34)被形成为使得耦入的光(37，43，44)在透镜(32)的横向(Q)上在角度(0)在_40 °和+75°之间的角度范围中被耦出。
10.根据权利要求I至9之一所述的照明设备，其特征在于，纵侧段(5，23，33，34)被形成为使得透镜(22，32)的横向(Q)上的光强度分布(K2，K2’)被生成为具有两个光强度最大值(I—，1_2，U，1_2’)，其中第二相对最大值(Imax2，Imax2 )与第一相对最大值(Imaxl，Imaxl )的商小于0. 5。
11.根据权利要求I至10之一所述的照明设备，其特征在于，透镜(4，22)的中间段(6)在光耦出侧(11)上具有椭圆形轮廓，用于将耦入的光折射离开光轴(10)。
12.根据权利要求I至11之一所述的照明设备，其特征在于，中间段(6)的光耦入面在纵向(L)上钟形地延伸，而在横向(Q)上椭圆形地延伸。
13.根据权利要求I至12之一所述的照明设备，其特征在于，发光元件(2)被构造为张角大于70°的LED发光元件。
全文摘要
本发明涉及一种用于街道、道路等的照明设备，具有包含发光元件和在主照射方向上设置在发光元件前的透镜的发光单元，透镜用于生成预定的光强度特性，其中透镜在面向发光元件的光耦入侧上具有光耦入面且在背离发光元件的光耦出侧上具有光耦出面，光在光耦入面和光耦出面上被折射，其中透镜的光耦入面和/或光耦出面在与发光元件的光轴垂直的方向上被形成为使得耦出的光的光强度从与光轴相交的中心平面开始随着相对于光轴的照射角的上升而至少部分地根据正切函数而上升。
文档编号F21V5/04GK102803835SQ201080027568
公开日2012年11月28日 申请日期2010年5月11日 优先权日2009年5月13日
发明者D·莫勒 申请人:黑拉许克联合股份有限公司