一種通用led透鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED路燈透鏡，在透鏡底部設(shè)有LED燈珠安裝凹槽，其光源入射面為半球面；透鏡外表面由不規(guī)則凸形曲面和不規(guī)則凹形曲面構(gòu)成。其特點是：透鏡兩端為對稱的不規(guī)則凸形曲面，且曲率從兩端到中央逐漸減小，透鏡中央為對稱的不規(guī)則凹形曲面，其曲率從中央到兩端逐漸減小，并且安裝LED凹槽的項部與所述凹形曲面的底部距離為5-8mm，通過變化的曲率曲面，可將LED光源發(fā)出的光形成近似矩形的照射范圍，并且避免了中央照度過于集中、光斑不均勻的缺陷，使其在有效照射范圍內(nèi)的光照均勻度滿足相關(guān)道路照明標(biāo)準(zhǔn)對均勻度的要求，并且在提高照射范圍內(nèi)光照均勻度的同時還可以獲得較高的透鏡獲取效率。
【專利說明】 —種通用LED透鏡

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)透鏡【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及LED透鏡

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，LED具有發(fā)光強度高，耗能少的特點，所以目前越來越多的將LED應(yīng)用到路燈領(lǐng)域，以達(dá)到節(jié)能的目的。單個LED發(fā)出的光為錐形光柱，照射范圍隨燈懸掛高度的變化而變化，其在路面形成的光斑為圓形，不符合道路矩形方塊的照射要求，燈懸掛太高容易造成光源浪費；燈懸掛過低，光照區(qū)域有限，只能照射道路的一小部分路面。目前的LED路燈絕大多數(shù)都存在有效光源照射范圍小，照射幅度窄，且光斑不均勻容易出現(xiàn)眩光的問題。
[0003]由于路面兩個路燈之間的距離一般要比路面的寬度更長，所以比較適合的路燈應(yīng)該是發(fā)出扁長的矩形光斑，盡可能準(zhǔn)確、均勻地覆蓋路面特別是兩個路燈之間的道路范圍。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種照射范圍近似矩形、滿足相關(guān)道路照明標(biāo)準(zhǔn)對光照度和均勻度要求的LED路燈專用透鏡，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。
[0005]按此目的設(shè)計的一種LED路燈專用透鏡，包括有透鏡本體。其結(jié)構(gòu)特征為:該透鏡底部設(shè)有LED燈珠安裝凹槽，其光源入射面為半球面；透鏡外表面由不規(guī)則凸形曲面和不規(guī)則凹形曲面構(gòu)成。
[0006]所述的LED路燈專用透鏡，透鏡外表面兩端為對稱的不規(guī)則凸形曲面，通過曲面折射可減小LED燈珠靠外圍的光線出射角，將光線匯聚在一個近似矩形的范圍內(nèi)；
[0007]所述的LED路燈專用透鏡，透鏡外表面中央為對稱的不規(guī)則凹形曲面，凹形曲面嵌于兩端的凸形曲面之間，與兩端的凸形曲面無圓角過度。通過曲面折射可增大LED燈珠中心部位的光線出射角，提高照射范圍內(nèi)光照均勻度，并且安裝LED凹槽的頂部與凹形曲面的底部距離為5-8_，這樣在提高照射范圍內(nèi)光照均勻度的同時，還能獲得較高的光源光通量，提高透鏡系統(tǒng)效率。
[0008]進一步地，所述的LED路燈專用透鏡，透鏡外表曲面在橫向方向(即道路長方向)上，透鏡邊緣光線與透鏡中軸線夾角為Θ 1，60° ( Θ I < 70° ;在縱向方向(即道路寬方向)上，透鏡出射角最大的光線與透鏡中軸線夾角為Θ2，30° ( Θ2<35°。
[0009]再進一步地，所述的LED路燈專用透鏡Θ 1=67°，Θ 2=33°。
[0010]所述的LED路燈專用透鏡，透鏡外表面中央為對稱的不規(guī)則凹形曲面，凹形曲面嵌于兩端的凸形曲面之間，與兩端的凸形曲面無圓角過度。通過曲率變化的曲面折射可增大LED燈珠中心部位的光線出射角，提高照射范圍內(nèi)光照均勻度。
[0011]采用本發(fā)明技術(shù)方案，通過不規(guī)則凸形曲面和不規(guī)則凹形曲面組合配光，可形成蝙蝠翼式的配光曲線，將LED光源發(fā)出的光形成近似矩形的照射范圍，避免了現(xiàn)有的路燈透鏡有效光源照射范圍小、照射幅度窄、中央照度過于集中、且光斑不均勻的缺陷，使其在有效照射范圍內(nèi)的光照均勻度滿足相關(guān)道路照明標(biāo)準(zhǔn)對均勻度的要求。
[0012]且優(yōu)選地，透鏡材料為聚甲基丙烯酸甲酯。
[0013]同時，在使用該LED路燈專用透鏡時，為了增加路燈的功率、照度，可采用多個單獨透鏡以平面矩陣排列的方式進行安裝，也可用多個透鏡組合成一個平面矩陣排列的透鏡組，多個透鏡組平面排列安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0015]圖1是本LED路燈專用透鏡與LED燈珠的裝配示意圖；
[0016]圖2是本LED路燈專用透鏡底部示意圖；
[0017]圖3是本LED路燈專用透鏡上部示意圖；
[0018]圖4是本LED路燈專用透鏡正視圖；
[0019]圖5是本LED路燈專用透鏡左視圖；
[0020]圖6是本LED路燈專用透鏡沿著圖5中A-A的截面圖；
[0021]圖7是本LED路燈專用透鏡沿著圖4中B-B的截面圖；
[0022]圖8是LED燈珠透過本LED路燈專用透鏡的A-A截面光折射示意圖；
[0023]圖9是LED燈珠透過本LED路燈專用透鏡的B-B截面光折射示意圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0025]參見圖1?圖9，LED路燈專用透鏡包括透鏡主體(I)，安裝于已封裝好的LED燈珠(2)的正上方，兩者的軸線在同一直線上。
[0026]透鏡底面(4)是一個水平面，底部中間設(shè)有LED燈珠安裝凹槽，其光線入射面(3)為半球面。透鏡上表面左側(cè)的不規(guī)則凸形曲面(5)與右側(cè)的不規(guī)則凸形曲面(7)左右對稱，透鏡上表面中央為左右對稱的不規(guī)則凹形曲面(6)。不規(guī)則凹形曲面(6)嵌于左側(cè)的不規(guī)則凸形曲面(5)與右側(cè)的不規(guī)則凸形曲面(7)中間，之間無圓角過度。
[0027]整個透鏡主體(I)沿中軸線方向中心對稱。
[0028]透鏡主體(I)橫向截面如圖6所示，在此光線出射面的截面曲線中:透鏡上表面左側(cè)不規(guī)則凸形曲面(5)的截面曲線(8)，其曲線曲率從左端到中間逐漸減??；透鏡上表面右側(cè)不規(guī)則凸形曲面⑵的截面曲線(10)，其曲線曲率從右端到中間逐漸減?。煌哥R上表面中央不規(guī)則凹形曲面(6)的截面曲線(9)，其曲線曲率從兩端到中間逐漸增大。
[0029]透鏡主體(I)縱向截面如圖7所示，在此光線出射面的截面曲線中:透鏡上表面左側(cè)的截面曲線(11)，其曲線曲率從左端到中間逐漸減??；透鏡上表面右側(cè)的截面曲線
(13)，其曲線曲率從右端到中間逐漸減小；透鏡上表面中央不規(guī)則凹形曲面(6)的截面曲線(12)，其曲線曲率從兩端到中間逐漸增大。
[0030]透鏡主體(I)橫向截面上的光折射示意圖如圖8所示。在此截面上:因透鏡上表面左側(cè)的截面曲線(8)曲率從左端到中間逐漸減小，所以在該面上的光折射率從左端到中間也是逐漸減小，可以將LED燈珠最左側(cè)方向上射出的光線向中央聚攏。同理，LED燈珠最右側(cè)方向上射出的光線也是向中央聚攏的。而上表面中央不規(guī)則凹形曲面(6)的截面曲線(9)，其曲線曲率從兩端到中間逐漸增大，所以在該面上的光折射率從兩端到中間也是逐漸增大，可以將LED燈珠中央部分射出的光線向兩端擴散。
[0031]透鏡主體(I)縱向截面上的光折射示意圖如圖9所示。在此截面上:因透鏡上表面左側(cè)的截面曲線(11)曲率從左端到中間逐漸減小，所以在該面上的光折射率從左端到中間也是逐漸減小，可以將LED燈珠最左側(cè)方向上射出的光線向中央聚攏。同理，LED燈珠最右側(cè)方向上射出的光線也是向中央聚攏的。而上表面中央不規(guī)則凹形曲面(6)的截面曲線(12)，其曲線曲率從兩端到中間逐漸增大，所以在該面上的光折射率從兩端到中間也是逐漸增大，可以將LED燈珠中央部分射出的光線向兩端擴散。
[0032]綜上所述，LED燈珠射出的光線，透過該透鏡主體(I)，可將向四周發(fā)射的光線向中央聚攏，而因其四周曲面的光折射率不同，可將向四周射出的光線聚攏在一個近似矩形的照射范圍內(nèi)。例如此實施例，在橫向方向(即道路長方向)上，透鏡邊緣光線與透鏡中軸線夾角Θ1=67° ;在縱向方向(即道路寬方向)上，透鏡邊緣光線與透鏡中軸線夾角Θ2=33°。LED燈珠射出的光線，透過該透鏡主體(I)上表面中央不規(guī)則凹形曲面￠)，通過曲面折射可增大LED燈珠中心部位的光線出射角，將透鏡中央部分射出的光線向四周擴散，從而提高照射范圍內(nèi)的光照均勻度，并且安裝LED凹槽的頂部與凹形曲面的底部距離為5-8_。因為光源離透鏡越遠(yuǎn)，透鏡收集到的光源光通量越少，因而透鏡系統(tǒng)的效率越低，而距離太近，又不能形成對光線向四周擴散的效果，試驗證實發(fā)現(xiàn)當(dāng)凹槽頂部，也即LED發(fā)光面與凹形曲面底部距離為5-8mm左右時能獲得最佳效果。
[0033]通過上述方法，該LED路燈專用透鏡使得LED燈珠發(fā)出的光線形成蝙蝠翼式的配光曲線，得到比較寬的近似矩形照射面積以及較高的光照均勻度，符合道路照明的配光需求，尤其適合用于路燈、巷道燈、隧道燈等道路照明燈具。
【權(quán)利要求】
1.一種用于LED路燈的透鏡，包括有透鏡本體，該透鏡底部為平面，且平面中央設(shè)有LED燈珠安裝凹槽，其光源入射面為半球面，其特征在于: 所述透鏡外表面由不規(guī)則凸形曲面和不規(guī)則凹形曲面構(gòu)成，其中所述透鏡的外表面兩端為對稱的不規(guī)則凸形曲面，且曲率從兩端到中央逐漸減小，從而使得所述透鏡曲面在橫向方向上，透鏡邊緣光線與透鏡中軸線夾角為Θ1，60° ( Θ1<70° ;在縱向方向上，透鏡出射角最大的光線與透鏡中軸線夾角為Θ2，30° ( Θ2<35° ;所述透鏡的外表面中央部分為繞中軸線對稱的不規(guī)則凹形曲面，凹形曲面嵌于兩端的凸形曲面之間，與兩端的凸形曲面無圓角過度，其曲率從中央到兩端逐漸減小，并且安裝LED凹槽的頂部與所述凹形曲面的底部距離為5-8mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的透鏡，其特征在于:通過所述變化的凸形曲面折射可減小LED燈珠靠外圍的光線出射角，將光線匯聚在一個近似矩形的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的透鏡，其特征在于:通過曲率變化的中央凹形曲面折射，可增大LED燈珠中心部位的光線出射角，提高照射范圍內(nèi)光照均勻度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的透鏡，其特征在于:Θ1=67°，Θ 2=33°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED的透鏡，其特征在于:所述透鏡材料為聚甲基丙烯酸甲酯。
【文檔編號】F21Y101/02GK104421837SQ201310398860
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】胡坤 申請人:江蘇積匯新能源科技有限公司