專利名稱：一種led路燈專用二次光學系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及LED道路照明領域，尤其涉及一種形成“蝙蝠翼”型配光曲線的 LED路燈專用二次光學系統(tǒng)。
背景技術：
隨著國家科技部“十城萬盞”道路照明計劃的推廣，LED路燈在戶外照明中已逐步替代高壓鈉燈、金鹵燈等傳統(tǒng)光源，成為道路照明的新趨勢。LED路燈具有節(jié)能、環(huán)保、發(fā)熱少等特征，在節(jié)能減排方面具有十分突出的優(yōu)勢，主要優(yōu)點有①LED路燈比傳統(tǒng)高壓鈉燈省電達70%以上，節(jié)能效果明顯；②白光LED不含汞等有害物質，有助于環(huán)保；③單顆白光 LED的驅動電壓低，僅為3. 0-4. 0伏，使得LED路燈可以采取靈活的驅動方式，尤其是與太陽能供電系統(tǒng)相結合；④白光LED采用直流的驅動方式，具有良好的安全性，且電流調節(jié)更方便，使得LED路燈容易實現(xiàn)智能控制，進而實現(xiàn)進一步節(jié)能的目標。目前，用于LED路燈的瓦級白光LED光源的光強分布均為朗伯型分布，若未經(jīng)過一定的配光設計，則LED路燈照射在道路上的光型將呈圓形的光斑，而圓形光斑難以實現(xiàn)較好的照度均勻性，并造成靠近LED路燈燈桿的下方比較亮，兩根燈桿之間容易出現(xiàn)暗區(qū)。此外，LED路燈照射的光約有50%散落在道路之外沒有被充分利用起來，同時會對遠處的車輛或行人產生眩光，與之與道路照明的要求不符。因此，本實用新型提出了一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，通過結構設計解決了 LED路燈的配光設計方案。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供了一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，出光具有蝙蝠翼型分布，且光斑呈矩形分布，從根本上解決了由于瓦級白光LED燈通常為朗伯型配光分布而導致LED道路照明出現(xiàn)“斑馬線”的問題。為了達到上述技術目的，本實用新型所采用的技術方案是一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，由二次光學透鏡單體、瓦級大功率白光LED器件和散熱基板組成，該瓦級大功率白光LED器件焊接在該散熱基板上，該二次光學透鏡單體分內曲面和外曲面，該內曲面形成瓦級大功率白光LED器件的放置倉，該內曲面或外曲面為非對稱的自由曲面。上述內曲面為高精度非對稱的非球面，外曲面為半圓形球面；或者外曲面為高精度非對稱的非球面，內曲面為半圓形球面。上述二次光學透鏡單體由光學級PMMA制成，折射率為1. 49。上述瓦級大功率白光LED器件的色溫范圍在2700 9000K間，光通量為90 130流明。上述散熱基板由高導熱材料制成。上述二次光學透鏡單體外側設置有定位柱，對應于散熱基板上設有供定位柱定位的安裝孔。[0012]采用上述方案后，本實用新型具有如下效果一、二次光學系統(tǒng)利用光學設計獲得具有高精度非對稱自由曲面的光學透鏡單體，其具有高出光率，瓦級白光LED燈的光經(jīng)過所述光學透鏡單體后，可以實現(xiàn)LED路燈的 “蝙蝠翼”型矩形配光，廣泛應用于LED路燈、LED隧道燈領域。二、本案二次光學系統(tǒng)，特別是二次光學透鏡單體，可實現(xiàn)LED路燈的模塊化生產，形成模組化產品，使得LED路燈制造工藝簡化，電源安裝方便。

圖1(a)是本實用新型的橫向剖面圖；圖1(b)是本實用新型的縱向剖面圖；圖2(a)是本實用新型LED 二次光學透鏡單體出來的直角坐標光強分布圖；圖2(b)是本實用新型LED 二次光學透鏡單體出來的極坐標光強分布圖；圖3是本實用新型LED 二次光學透鏡單體的三維圖。
具體實施方式
為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。如圖1-圖3所示，為本實用新型設計的一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，由二次光學透鏡單體1、瓦級大功率白光LED器件2和散熱基板3組成。散熱基板3由高導熱材料制成，瓦級大功率白光LED器件2焊接在散熱基板3上， 瓦級大功率白光LED器件的色溫范圍可選擇在2700 9000K間，光通量為90 130流明。 二次光學透鏡單體1由透明材料制成，可以選光學級PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)，折射率為 1.49。其分內曲面11和外曲面12，該內曲面11形成瓦級大功率白光LED器件2的放置倉。所述二次光學透鏡單體1的內曲面11或外曲面12為高精度非對稱的自由曲面。 特別地，當內曲面11為高精度非對稱的非球面，則外曲面12為半圓形球面；或者外曲面12 為為高精度非對稱的非球面，內曲面11為半圓形球面。本實用新型給出一較佳實施例，所述內曲面11為高精度非對稱的非球面，其縱向方向的曲面弧度(如圖1(a)所示)起散光作用，橫向方向的曲面弧度(如圖1(b)所示)起聚光作用。本實用新型主要創(chuàng)新點在于對二次光學透鏡單體1進行優(yōu)化設計，以圖1 (a)、圖 1(b)為例，通過結構設計和光學模擬軟件，使得所設計的二次光學透鏡單體1利用其內、外曲面的控制作用，特別是內曲面11的高精度非對稱自由曲面的作用，在LED路燈專業(yè)二次光學系統(tǒng)中可以實現(xiàn)對光的聚光、散光分布作用，從而達到“蝙蝠翼”型矩形光強分布。通常，“蝙蝠翼”型矩形光強分布的縱向方向角度為118 122°，橫向方向角度為58 65°， 對本實用新型設計的二次光學透鏡單體進行測試，其在直角坐標和極坐標下的光強分布如圖2(a)、圖2(b)所示，所得的光強分布曲線呈蝙蝠翼型分布，其縱向方向角度為120°左右，橫向方向角度為63°左右。本實用新型設計的二次光學透鏡單體及其系統(tǒng)，可實現(xiàn)LED路燈的模塊化生產， 首先對已優(yōu)化的二次光學透鏡單體1進行開模，再將瓦級大功率白光LED器件2安裝在散熱基板3上，二次光學透鏡單體1的內曲面11形成的放置倉與瓦級大功率白光LED器件2對應，即形成了一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)。為了加強二次光學透鏡單體1與散熱基板3間的相互定位作用，于二次光學透鏡單體1外側設置有定位柱13，對應于散熱基板3上設有供定位柱13定位的安裝孔31。綜上所述，本實用新型能夠實現(xiàn)LED路燈的光均勻分布，呈現(xiàn)“蝙蝠翼”型的矩形光斑，提高路面照明的均勻度，除此之外，二次光學系統(tǒng)能夠實現(xiàn)模塊化生產，極大地提高了 LED路燈的生產效率。當然，以上所述之實例，只是本實用新型的較佳實例，并非限制本實用新型專利的實施范圍，故凡是依本實用新型專利范圍所述的構造，特征及原理的等效變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范疇。
權利要求1.一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，由二次光學透鏡單體、瓦級大功率白光LED器件和散熱基板組成，該瓦級大功率白光LED器件焊接在該散熱基板上，其特征在于該二次光學透鏡單體分內曲面和外曲面，該內曲面形成瓦級大功率白光LED器件的放置倉，該內曲面或外曲面為非對稱的自由曲面。
2.如權利要求1所述一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，其特征在于上述內曲面為高精度非對稱的非球面，外曲面為半圓形球面；或者外曲面為高精度非對稱的非球面，內曲面為半圓形球面。
3.如權利要求1所述一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，其特征在于上述二次光學透鏡單體由光學級PMMA制成，折射率為1.49。
4.如權利要求1所述一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，其特征在于上述瓦級大功率白光LED器件的色溫范圍在2700 9000K間，光通量為90 130流明。
5.如權利要求1所述一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，其特征在于上述散熱基板由高導熱材料制成。
6.如權利要求1所述一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，其特征在于上述二次光學透鏡單體外側設置有定位柱，對應于散熱基板上設有供定位柱定位的安裝孔。
專利摘要一種LED路燈專用二次光學系統(tǒng)，由二次光學透鏡單體、瓦級大功率白光LED器件和散熱基板組成，該瓦級大功率白光LED器件焊接在該散熱基板上，該二次光學透鏡單體分內曲面和外曲面，該內曲面形成瓦級大功率白光LED器件的放置倉，該內曲面或外曲面為高精度非對稱的自由曲面。本實用新型可以實現(xiàn)LED路燈的“蝙蝠翼”型矩形配光，提高LED路燈的照射效果，提高路面照明的照度均勻度，廣泛應用于LED路燈、LED隧道燈領域。
文檔編號F21V5/04GK201954465SQ201020599338
公開日2011年8月31日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者林介本, 董青青, 郭震寧, 黃明波, 黃智煒 申請人:華僑大學