專(zhuān)利名稱(chēng)：一種led路燈配光透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)透鏡，尤其是一種LED路燈配光透鏡。

背景技術(shù)：
LED作為照明光源，以其低能耗的特性已進(jìn)入各種照明領(lǐng)域，路燈也不例外。目前市面上，一種新的產(chǎn)品LED路燈應(yīng)運(yùn)而生，并且很快成為不少城市街道的照明工具，LED路燈以其能耗低、壽命長(zhǎng)、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)正倍受人們的青睞，尤其是在提倡綠色照明的今天，LED路燈在街道照明的應(yīng)用中，更是一種新優(yōu)產(chǎn)品。但目前的LED路燈，其光照范圍都不廣，而且其光照強(qiáng)度在路面上的分布都不均勻，目前來(lái)講，即使是配光效果最好的一種方式，即采用反光杯對(duì)LED所發(fā)出的光進(jìn)行反射和擴(kuò)散的方式，雖然這種方式可以達(dá)到光照范圍較廣的目的，且可以將LED所發(fā)出的光線定向投射到路面上需要光線的區(qū)域，但是，由于反光杯對(duì)LED中心部分的光起不到配光作用，對(duì)于郎伯分布的LED，如果只采用反光杯配光，正對(duì)LED路燈的路面中心位置的光還是相對(duì)比較強(qiáng)，到路面邊緣的光則變得較弱，導(dǎo)致路燈安裝后，兩燈之間的路面上會(huì)出現(xiàn)暗區(qū)，路燈的光型也不是完美的蝴蝶圖。為了使路面上整體的光照分布均勻，就需要設(shè)計(jì)一種新的配光方案，以達(dá)到這種目的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了解決上述提出的問(wèn)題，提供一種可以對(duì)LED中心部分光進(jìn)行配光以降低路燈光照中間部位的光強(qiáng)度的、使配光在路燈光照范圍內(nèi)更均勻從而使路面上整體的光照分布均勻的LED路燈配光透鏡。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種LED路燈配光透鏡，其特征是包括 一內(nèi)表面，所述內(nèi)表面為半球面； 一外表面，所述外表面為曲面，該曲面的輪廓線的XY離散點(diǎn)坐標(biāo)值通過(guò)以下的等式(1)、等式(2)、初始條件以及θ角的條件由計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)積分迭代法算出，其坐標(biāo)原點(diǎn)為所述半球面的球心，Y軸位于光軸 等式(1) 等式(2) Xn、Yn的初始條件為X0＝0、Y0＝h、h為所述透鏡的中心高度，所述輪廓線上第一個(gè)離散點(diǎn)的坐標(biāo)值為X1＝h·tan(dθ)，Y1＝h； θ角的條件為當(dāng)θ角從0°變化到γ時(shí)，；當(dāng)θ角從γ變化到90°時(shí)，θ′＝θ；γ的變化范圍為0°<γ<90°； 上述數(shù)學(xué)式中Xn、Yn為L(zhǎng)ED射出的第n條光線經(jīng)過(guò)所述外表面處的坐標(biāo)值、θ為L(zhǎng)ED射出的第n條光線經(jīng)過(guò)所述內(nèi)表面后與透鏡中心軸光軸的夾角、θ′為L(zhǎng)ED射出的第n條光線經(jīng)過(guò)所述外表面折射后與光軸的夾角、α為第n條光線經(jīng)過(guò)所述外表面的入射光線的入射角、dθ為L(zhǎng)ED光線角度的微元，這里計(jì)算時(shí)設(shè)成為dθ＝0.01°、dx為X微元、dy為Y微元、m為所述透鏡的折射率。
作為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，所述γ的數(shù)值為γ＝60°。
所述透鏡的底部設(shè)有兩固定腳。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益效果有由于所述外表面曲面采用所述的數(shù)學(xué)積分迭代法算出，使得經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型的峰值光強(qiáng)在路燈光照中間部位的范圍內(nèi)配光更均勻，并降低路燈中間部位的光強(qiáng)度，所以本實(shí)用新型正對(duì)LED路燈的路面中心位置的光和路面邊緣的光都比較均勻一致，路面上整體的光照分布均勻，路燈安裝后，兩燈之間的路面上不會(huì)出現(xiàn)暗區(qū)，路燈的光型也呈比較完美的蝴蝶形。尤其是當(dāng)γ＝60°時(shí)，上述效果更理想。

圖1是本實(shí)用新型的透視圖； 圖2是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例的徑向截面光學(xué)分布圖； 圖3是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例的數(shù)學(xué)模型圖； 圖4是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例的外表面的曲面輪廓線示意圖； 圖5是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例的光強(qiáng)分布曲線圖。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明 參照?qǐng)D1、圖2，本實(shí)用新型一種LED路燈配光透鏡，包括一內(nèi)表面1，所述內(nèi)表面1為半球面，一外表面2，所述外表面2為曲面，透鏡的工作面由內(nèi)表面1和外表面2組成，所述透鏡的底部設(shè)有兩固定腳4。所述內(nèi)表面1球面的球心位置正好位于LED3的芯片中心，LED芯片發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)內(nèi)表面1后，光線方向沒(méi)有改變。假設(shè)LED射出的光線和透鏡中心軸(光軸)的夾角為θ(如圖2所示)，經(jīng)過(guò)內(nèi)表面1后，光線角度還是θ，經(jīng)過(guò)外表面2折射后，光線與光軸的夾角變成了θ′。
外表面2的配光滿(mǎn)足以下條件當(dāng)θ角從0°變化到γ時(shí)，當(dāng)θ角從γ變化到90°時(shí)，θ′＝θ；所述γ的變化范圍為0°<γ<90°，本實(shí)用新型優(yōu)選為γ＝60°。
根據(jù)上述的條件，外表面2的輪廓線坐標(biāo)值可以通過(guò)以下的模型利用數(shù)學(xué)迭代法算出參照?qǐng)D3，將XY平面直角坐標(biāo)的原點(diǎn)O位于LED3的芯片的中心，亦即所述內(nèi)表面1半球面的球心，光軸位于Y軸。設(shè)LED射出的第n條光線和光軸的夾角為θ，經(jīng)過(guò)外表面2上的P點(diǎn)后出射光線L與光軸的夾角為θ′。HH為經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的水平線，VV為經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的豎直線。NN為外表面2在P點(diǎn)位置的法線，II為外表面2經(jīng)過(guò)P點(diǎn)位置的切線。α為P點(diǎn)處入射光線的入射角。β為P點(diǎn)處出射光線的出射角。根據(jù)圖3所示的數(shù)學(xué)模型，有 根據(jù)的關(guān)系，有 θ-α-θ′+β＝0 β＝θ′-θ+α (5) 根據(jù)斯涅爾折射定律(Snell Law) m·sinα＝n′·sinβ 其中m為所述透鏡的折射率，n′為空氣的折射率，空氣的折射率為1，即n′＝1，由等式(5)得出 m·sinα＝sinβ ＝sin[θ′-θ+α] (6) ＝sin(θ′-θ)cosα+cos(θ′-θ)sinα α的值可以由上式算出 根據(jù)外表面2曲線在P點(diǎn)處的斜率為P點(diǎn)處切線的正切函數(shù)，P點(diǎn)處曲線的導(dǎo)數(shù)為 又對(duì)于X微元有dx＝y(tǒng)n-1[tan(θ+dθ)-tanθ]；所以Y微元dy＝-dx·tan(θ-α)。其中dθ為L(zhǎng)ED光線角度的微元，這里計(jì)算時(shí)設(shè)成為dθ＝0.01°。P點(diǎn)處的XY坐標(biāo)值為 Xn、Yn的初始條件為X0＝0、Y0＝h、h為透鏡的中心高度。曲線上第一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)為X1＝h·tan(dθ)，Y1＝h。
由等式(1)、等式(2)、和上述初始條件，以及θ角的條件當(dāng)θ角從0°變化到γ時(shí)，；當(dāng)θ角從γ變化到90°時(shí)，θ′＝θ；所述γ的變化范圍為0°<γ<90°，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)LED路燈的間距以及LED3的功率大小，來(lái)調(diào)整γ值，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選的最佳實(shí)施例，所述γ的數(shù)值為γ＝60°，此時(shí)，外表面2的輪廓線的XY離散點(diǎn)坐標(biāo)值可以由計(jì)算機(jī)積分迭代法算出，算出的外表面2曲面輪廓線如圖4所示，外表面2曲面的徑向截面的輪廓線如圖2、圖3所示。
本實(shí)用新型使路面上整體的光照分布均勻。作為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，其峰值光強(qiáng)在±60°左右配光，可降低路燈中間部位的光強(qiáng)度，使配光在±60°范圍內(nèi)更均勻，其光強(qiáng)分布曲線如圖5所示。
以上所舉實(shí)施例僅以方便說(shuō)明本實(shí)用新型，在不脫離本實(shí)用新型的創(chuàng)作精神范圍，熟悉此一技術(shù)的人士所做的任何簡(jiǎn)單變相和修飾，仍應(yīng)包含于本實(shí)用新型的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種LED路燈配光透鏡，其特征在于包括
一內(nèi)表面，所述內(nèi)表面為半球面；
一外表面，所述外表面為曲面，該曲面的輪廓線的XY離散點(diǎn)坐標(biāo)值通過(guò)以下的等式(1)、等式(2)、初始條件以及θ角的條件由計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)積分迭代法算出，其坐標(biāo)原點(diǎn)為所述半球面的球心，Y軸位于光軸
等式(1)
等式(2)
Xn、Yn的初始條件為X0＝0、Y0＝h、h為所述透鏡的中心高度，所述輪廓線上第一個(gè)離散點(diǎn)的坐標(biāo)值為X1＝h·tan(dθ)，Y1＝h；
θ角的條件為當(dāng)θ角從0°變化到γ時(shí)，當(dāng)θ角從γ變化到90°時(shí)，θ′＝θ；γ的變化范圍為0°<γ<90°；
上述數(shù)學(xué)式中Xn、Yn為L(zhǎng)ED射出的第n條光線經(jīng)過(guò)所述外表面處的坐標(biāo)值、θ為L(zhǎng)ED射出的第n條光線經(jīng)過(guò)所述內(nèi)表面后與透鏡中心軸光軸的夾角、θ′為L(zhǎng)ED射出的第n條光線經(jīng)過(guò)所述外表面折射后與光軸的夾角、α為第n條光線經(jīng)過(guò)所述外表面的入射光線的入射角、dθ為L(zhǎng)ED光線角度的微元，這里計(jì)算時(shí)設(shè)成為dθ＝0.01°、dx為X微元、dy為Y微元、m為所述透鏡的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1述的LED路燈配光透鏡，其特征在于所述γ的數(shù)值為γ＝60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈配光透鏡，其特征在于所述透鏡的底部設(shè)有兩固定腳。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種LED路燈配光透鏡，包括一內(nèi)表面，所述內(nèi)表面為半球面；一外表面，所述外表面為曲面。所述透鏡的底部設(shè)有兩固定腳。所述透鏡峰值光強(qiáng)在一預(yù)定角度γ內(nèi)配光，最佳實(shí)施例是在±60°左右配光，即γ＝60°，可降低路燈中間部位的光強(qiáng)度，使配光在所述預(yù)定角度范圍內(nèi)更均勻，從而使路面上整體的光照分布均勻，兩路燈之間的路面上不會(huì)出現(xiàn)暗區(qū)，路燈的光型也呈比較完美的蝴蝶形。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK201228918SQ20082005070
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月12日
發(fā)明者樊邦揚(yáng) 申請(qǐng)人:鶴山麗得電子實(shí)業(yè)有限公司