一种顺光隧道照明灯的透镜及隧道照明灯的制作方法

本实用新型涉及光学透镜领域，尤其涉及一种顺光隧道照明灯的透镜及隧道照明灯。

背景技术：

隧道照明作为一种暗室照明，其照明光线几乎全部由隧道中的照明灯具提供，所以对灯具的照明舒适度要求很高。现有LED隧道照明使用的透镜通常为对称型配光透镜，为达到2倍甚至更高的布灯距高比，不可避免会有部分光线直射到通行车辆的司机视野中来。长时间驾驶易造成司机视觉疲劳，带来一定的安全隐患。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种顺光隧道照明灯的透镜及隧道照明灯。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种顺光隧道照明灯的透镜，所述透镜为实心且非对称透镜，所述透镜的厚度由上向下逐渐增大，所述透镜包括透镜入光面和透镜出光面，所述透镜入光面和透镜出光面均采用向上凸起的曲面结构，所述光源发出的-90°～+90°方向的光线依次经过透镜入光面和透镜出光面后向下折射，并朝向透镜的下端进行照射。

进一步，所述透镜入光面包括依次连接的第一入光面、第二入光面和第三入光面，所述第二入光面和第三入光面平滑连接，所述第一入光面位于在透镜入光面的上方，且第一入光面为平面，所述光源发出的-90°～-80°方向的光线经过第一入光面。

进一步，所述第二入光面为曲面，所述光源发出的-80°～0°方向的光线经过第二入光面进入透镜，并使光线向光源中心部位折射；

所述第二入光面的截面的曲线路径满足第一公式，所述第一公式为：

Y1＝-0.0176x²+0.11x+1.876

其中Y1代表纵坐标，x的取值范围为0≤x＜4.2。

进一步，所述第三入光面为曲面，所述光源发出的0°～90°方向的光线经过第三入光面进入透镜，并使光线向下方向折射；

所述第三入光面截面的曲线路径满足第二公式，所述第二公式为：

Y2＝-0.02x²+0.0146x+1.97

其中Y2代表纵坐标，x的取值范围为-3.1＜x＜0。

进一步，所述透镜出光面的截面依次由第一曲线、第二曲线和第三曲线平滑连接组成；所述光源发出的-90°～-60°方向的光线经过第一出光面后，向光源的中心部位折射；

所述第一曲线的曲线路径满足第三公式，所述第三公式为：

Y3＝-0.0089x³+0.09x²+0.096x+1.327

其中Y3代表纵坐标，x的取值范围为4.05≤x＜5。

进一步，所述光源发出的-60°～+70°方向的光线经过第二曲线射出透镜后向下折射；

所述第二曲线的曲线路径满足第四公式，所述第四公式为：

Y4＝-0.0013x³-0.001x²+0.4139x+2.9956

其中Y4代表纵坐标，x的取值范围为-6.3＜x＜4.05。

进一步，所述光源发出的+70°～+90°方向的光线经过第三曲线后向上折射；

所述第三曲线的曲线路径满足第五公式，所述第五公式为：

Y5＝-0.0186x²-0.146x+4.89

其中Y5代表纵坐标，x的取值范围为-8＜x≤-6.3。

进一步，所述透镜出光面的俯视图为一个上窄下宽的封闭曲线，所述封闭曲线包括依次平滑连接的上部曲线、中部曲线和下部曲线，所述上部曲线的曲线路径满足第六公式，所述第六公式为：

Y6＝-0.0294x2+0.743x-0.773

其中Y6代表纵坐标，x的取值范围为2.6＜x＜5。

进一步，所述下部曲线的曲线路径满足第七公式，所述第七公式为：

Y7＝0.0882x²-0.381x-4.94

其中Y7代表纵坐标，x的取值范围为-8＜x＜-3.9。

本实用新型所采用的另一技术方案是：

一种顺光隧道照明灯，包括光源和透镜，所述透镜采用所述的一种顺光隧道照明灯的透镜。

本实用新型的有益效果是：本实用新型中采用的透镜为非对称透镜，光源发出的光线朝向透镜的下端进行折射，通过调整透镜的方向，使得光线沿着车辆前进的方向进行照射，避免光线直射司机的眼睛，提高照明的舒适度，使司机不易产生驾驶疲劳。

附图说明

图1是一种顺光隧道照明灯的透镜的透光示意图；

图2是一种顺光隧道照明灯的透镜的截面图；

图3是一种顺光隧道照明灯的透镜的俯视图；

图4是第一公式与第二入光面的截面的曲线路径的示意图；

图5是第二公式与第三入光面的截面的曲线路径的示意图；

图6是第三公式与第一曲线的曲线路径的示意图；

图7是第四公式与第二曲线的曲线路径的示意图；

图8是第五公式与第三曲线的曲线路径的示意图；

图9是第六公式与上部曲线的曲线路径的示意图；

图10是第七公式与下部曲线的曲线路径的示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，一种顺光隧道照明灯的透镜，所述透镜为实心且非对称透镜，所述透镜的厚度由上向下逐渐增大，所述透镜包括透镜入光面1和透镜出光面2，所述透镜入光面1和透镜出光面2均采用向上凸起的曲面结构，所述光源发出的 -90°～+90°方向的光线依次经过透镜入光面和透镜出光面后向下折射，并朝向透镜的下端进行照射。

透镜采用非对称性透镜，且该透镜横截面上的厚度由上向下逐渐增大，可以将隧道照明的光线大部分偏向透镜的下端，通过调整透镜的方向，使得光线沿着车辆前进的方向进行照射，同时能够支持2倍距高比的方式在隧道内布置灯具，极大地提高了隧道照明的舒适度，使司机不易产生驾驶疲劳。参照图2，所述光源发出的-90°～+90°方向的光线可以理解为当LED灯的背面贴附在墙壁上时，竖直向上发射的光为-90°，竖直向下发射的光为+90°，中间的光线为-90°～+90°之间。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述透镜入光面1包括依次连接的第一入光面10、第二入光面11和第三入光面12，所述第二入光面11和第三入光面12平滑连接，所述第一入光面10位于透镜入光面1的上方，且第一入光面10为平面，所述光源3上-90°～-80°方向的光线经过第一入光面10。

光线从第一入光面10进入后，可以进入用于安装透镜的基台，也可进入用于吸光的部件，或许第一入光面10采用吸光材料，从而对-90°～-80°方向的光线进行吸收，有效地防止眩光，从而保证眩光为0，更好地提高照明的舒适度。

进一步作为优选的实施方式，所述第二入光面11为曲面，所述光源3上 -80°～0°方向的光线经过第二入光面11进入透镜，并使光线向光源3中心部位折射；

参照图4，所述第二入光面11的截面的曲线路径满足第一公式，所述第一公式为：

Y1＝-0.0176x²+0.11x+1.876

其中Y1代表纵坐标，x的取值范围为0≤x＜4.2。

第二入光面11通过对曲率的平缓化设计，实现-80°～0°方向的光线往光源3中心部位偏折，减少光线向上照射，充分利用光线。第二入光面11的截面的曲线路径与第一公式的相关系数为0.99。

进一步作为优选的实施方式，所述第三入光面12为曲面，所述光源3上 0°～90°方向的光线经过第三入光面12进入透镜，并使光线向下方向折射；

参照图5，所述第三入光面12截面的曲线路径满足第二公式，所述第二公式为：

Y2＝-0.02x²+0.0146x+1.97

其中Y2代表纵坐标，x的取值范围为-3.1＜x＜0。

第三入光面12的曲率设计急剧向下偏折，实现0°～+90°方向的光线偏向往+60°方向，第三入光面12截面的曲线路径与第二公式的相关系数达到0.996。

进一步作为优选的实施方式，所述透镜出光面2的截面依次由第一曲线21、第二曲线22和第三曲线23平滑连接组成；所述光源3上-90°～-60°方向的光线经过第一出光面后，向光源3的中心部位折射；

参照图6，所述第一曲线21的曲线路径满足第三公式，所述第三公式为：

Y3＝-0.0089x³+0.09x²+0.096x+1.327

其中Y3代表纵坐标，x的取值范围为4.05≤x＜5。

透镜出光面2配合入光面的光线路径进行设计，总体实现光线向下方(即顺着车道行进方向)偏折的趋势，透镜出光面2的设计分为三部分。第一曲线21 这一部分主要调控-90°～-60°方向的光线，将由透镜入光面1照射过来的光线全部偏向光源3中心方向，使得透镜外表面在-90°～-60°方向基本无光出射，实现顺着车道行进方向眩光为0的设计。

进一步作为优选的实施方式，所述光源3上-60°～+70°方向的光线经过第二曲线22射出透镜后向下折射；

参照图7，所述第二曲线22的曲线路径满足第四公式，所述第四公式为：

Y4＝-0.0013x³-0.001x²+0.4139x+2.9956

其中Y4代表纵坐标，x的取值范围为-6.3＜x＜4.05。

该部分主要控制-60°～+70°方向的光线，曲线整体往下偏斜，透镜厚度由小到大，将峰值光强基本偏向+60°方向，实现在隧道里2倍距高比的方式布置灯具。第二曲线22的曲线路径与第四公式的相关系数达到0.991。

进一步作为优选的实施方式，所述光源3上+70°～+90°方向的光线经过第三曲线23后向上折射；

参照图8，所述第三曲线23的曲线路径满足第五公式，所述第五公式为：

Y5＝-0.0186x²-0.146x+4.89

其中Y5代表纵坐标，x的取值范围为-8＜x≤-6.3。

该部分主要控制+70°～+90°方向的光线，将光线往光源3中心方向偏折，提高路面光照利用率。第三曲线23的曲线路径与第五公式的相关系数达到0.995。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述透镜出光面2的俯视图为一个上窄下宽的封闭曲线，所述封闭曲线包括依次平滑连接的上部曲线24、中部曲线25和下部曲线26，参照图9，所述上部曲线24的曲线路径满足第六公式，所述第六公式为：

Y6＝-0.0294x2+0.743x-0.773

其中Y6代表纵坐标，x的取值范围为2.6＜x＜5。

由于顺光照明设计的偏光性，光源3与透镜-90°方向距离较近，对应上部曲线24区域设计相对窄小，综合光源3距离较近的散光作用。上部曲线24的曲线路径与第六公式的相关系数达到0.998。

参照图10，进一步作为优选的实施方式，所述下部曲线26的曲线路径满足第七公式，所述第七公式为：

Y7＝0.0882x²-0.381x-4.94

其中Y7代表纵坐标，x的取值范围为-8＜x＜-3.9。

在透镜+90°方向，由于光源3与透镜出光面2距离较远，对应透镜出光面 2下部曲线26区域的设计相对宽大，综合光源3距离较远的收光作用。下部曲线26的曲线路径与第七公式的相关系数达到0.998。

透镜出光面2上部曲线24区域和下部曲线26区域的设计可以实现矩形光斑隧道照明，提高路面光斑的等亮度均匀衔接。其中，透镜出光面2中部曲线25 区域控住光源3中心±25°方向的光线，此部分透镜表面基本呈线性设计，将光线分别偏向-90°和+90°方向，减小灯具离隧道侧壁较近的区域亮度过度集中的现象，实现隧道侧壁等亮度均匀照明。

透镜采用非对称的透镜，将隧道照明的光线大部分偏向车道行进方向，满足眩光为0的同时能够支持2倍距高比隧道布灯，兼容考虑隧道路面及墙面的照明均匀性设计，极大提高了隧道照明的舒适度与均匀性。

上述透镜的具体效果如下：

1、透镜设计在-90°～-60°方向实现完全截光，满足顺着车道行进方向眩光为0。

2、将透镜出光峰值光强偏向+60°方向，实现2倍距高比的隧道布灯。

3、透镜出光面2俯视图方向进行从窄到宽设计，实现矩形光斑均匀照明。

4、透镜出光面2俯视图方向在光源3中心±25°方向，透镜表面基本呈线性设计，实现隧道侧壁等亮度均匀照明。

实施例二

如图1至图3所示，一种顺光隧道照明灯，包括光源3和透镜，所述透镜采用实施例一所述的一种顺光隧道照明灯的透镜。

本实施例的顺光隧道照明灯，具备本实用新型实施例一的一种顺光隧道照明灯的透镜的任意技术特征组合，具备实施例一相应的功能和有益效果。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。