一種四邊形小微鏡led交通信號燈光學(xué)面罩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩，該光學(xué)面罩為一由復(fù)數(shù)個小微鏡排列在一個支撐體上的面罩，小微鏡包括具有六個棱面，六個棱面中有五個為平面，另一個為凸面。本發(fā)明提供的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩將菲涅爾透鏡的平行光線，通過折射作用將光通量進行分配，以達到所需配光要求。面罩根據(jù)光通量守恒，配光所要求的光通量與面罩所對應(yīng)面積相等，因此可以根據(jù)配光要求確定面罩對該方向的對應(yīng)面積，從而決定其折射角度；根據(jù)求出的折射角度，由折射定律確定該方向?qū)?yīng)的面罩曲率，進而就可以得到所需要的面罩曲面。
【專利說明】—種四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)面罩，特別是涉及一種通過小微鏡改變光線線路，達到滿足光強要求標(biāo)準(zhǔn)的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體二極管,它是一種直接把電能轉(zhuǎn)化為光和輻射能的發(fā)光器件。發(fā)光二極管有許多的優(yōu)點:工作電壓低，耗電量少，發(fā)光效率高:性能穩(wěn)定，壽命長:抗沖擊，耐振動性強:重量輕，體積小，成本低。在2000年己解決所有LED顏色的信號顯示問題，因而LED己經(jīng)具備了應(yīng)用于交通信號燈領(lǐng)域的所有條件。LED交通信號燈光色純度好，特別鮮明，易于信號識別。目前，LED已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于交通信號燈領(lǐng)域，并正在逐步替代傳統(tǒng)信號燈。
[0003]隨著半導(dǎo)體照明的蓬勃發(fā)展，LED光源的功率、光效持續(xù)提高，而LED芯片的尺寸卻日益向小型化方向發(fā)展，這也造成了 LED光源的峰值亮度持續(xù)增強，目前市場上高功率白光LED (功率大于1W)光源處的峰值亮度基本上都在100萬Cd/m2，當(dāng)人眼直接看LED光源時會產(chǎn)生不舒適感，存在嚴重的眩光問題，嚴重時會對人眼造成傷害。
[0004]為了達到國標(biāo)GB14887-2011中對光學(xué)分配的要求，各廠家紛紛采用二次光學(xué)設(shè)計對LED所發(fā)出的光再進行二次光學(xué)分配。在二次光學(xué)設(shè)計中，可以采用的方式是:采用光學(xué)面罩、透鏡、LED三者的組合來實現(xiàn)信號燈所需要的特定的光學(xué)效果，本發(fā)明申請將提供一種優(yōu)質(zhì)的光學(xué)面罩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種通過小微鏡改變光線線路，達到滿足光強要求標(biāo)準(zhǔn)的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩。
[0006]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:一種四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩，所述光學(xué)面罩為一由復(fù)數(shù)個小微鏡排列在一個支撐體上的面罩，所述小微鏡包括具有六個棱面，六個棱面中有五個為平面，另一個為凸面，所述六個棱面中與凸面相對的棱面為一矩形的平面；六個棱面中與凸面相臨的四個平面中，有一對相對的平面形狀相同的棱面，均為一個矩形加一個弧形的形狀，另一對相對的平面形狀不相同，一個為一個矩形加上一個弧形的形狀的棱面I，另一個為比前者的矩形大的矩形加一個弧形的形狀的棱面II，在六個棱面中，凸面和與凸面相對的平面進行光的折射，其余四個棱面與周圍小微鏡一體連接，小微鏡呈矩陣排列，所有小微鏡中的平面在同一平面上；在一小微鏡中的一個矩形加上一個弧形的形狀的棱面I與棱面II連接；在小微鏡中，平面形狀相同的棱面中的一個與另一個小微鏡中棱面相同的棱面連接。
[0007]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例子中:一束縱向平行光線穿過小微鏡后，小微鏡射出的光縱向往下，一束橫向平行光線穿過小微鏡后，在橫向向中心聚攏，小微鏡的六個棱面中，平行光線射入凸面，經(jīng)折射，再經(jīng)平面折射射出，射出的光線在縱向往下集中，在橫向向中心聚攏。
[0008]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例子中:平行光相對于凸面，入射角角度的范圍為0° -70°，出射角角度的范圍為0-55°。
[0009]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例子中:所述支撐體和小微鏡一體成型。
[0010]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例子中:所述支撐體根據(jù)需要罩著的燈管的形狀確定。
[0011]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例子中:所述支撐體為圓形，橢圓形，多邊形。
[0012]本發(fā)明的積極進步效果在于:本發(fā)明提供的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩將菲涅爾透鏡的平行光線，通過折射作用將光通量進行分配，以達到所需配光要求。面罩根據(jù)光通量守恒，配光所要求的光通量與面罩所對應(yīng)面積相等，因此可以根據(jù)配光要求確定面罩對該方向的對應(yīng)面積，從而決定其折射角度；根據(jù)求出的折射角度，由折射定律確定該方向?qū)?yīng)的面罩曲率，進而就可以得到所需要的面罩曲面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為整個光學(xué)面罩的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為小微鏡的立體圖。
[0015]圖3為小微鏡的主視圖。
[0016]圖4為小微鏡的左視圖。
[0017]圖5為小微鏡的右視圖。
[0018]圖6為小微鏡的仰視圖。
[0019]圖7為小微鏡的俯視圖。
[0020]圖8為光學(xué)面罩的安裝在整個LED交通信號燈上的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖9為經(jīng)過菲涅爾透鏡后射出的一束縱向平行光線穿過小微鏡后的折射效果圖。
[0022]圖10為經(jīng)過菲涅爾透鏡后射出的一束橫向平行光線穿過小微鏡后的折射效果圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024]圖1為整個光學(xué)面罩的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示:本發(fā)明提供的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩，該光學(xué)面罩為一面由復(fù)數(shù)個小微鏡I排列在一個支撐體2上的面罩，支撐體和小微鏡一體成型，成為整體式的光學(xué)面罩。
[0025]圖2為小微鏡的立體圖，圖3為小微鏡的主視圖，圖4為小微鏡的左視圖，圖5為小微鏡的右視圖，圖6為小微鏡的仰視圖，圖7為小微鏡的俯視圖。如圖2-7所不,光學(xué)面罩為一由復(fù)數(shù)個小微鏡I排列在一個支撐體2上的面罩，小微鏡I包括具有六個棱面，六個棱面中有五個為平面，另一個為凸面104，六個棱面中與凸面104相對的棱面為一矩形的平面103 ;六個棱面中與凸面104相臨的四個平面中，有一對相對的平面形狀相同的棱面，圖4或5中的105或106，均為一個矩形加一個弧形的形狀，另一對相對的平面形狀不相同，一個為一個矩形加上一個弧形的形狀的棱面1101，另一個為比前者的矩形大的矩形加一個弧形的形狀的棱面11102，在六個棱面中，凸面104和與凸面相對的平面103進行光的折射，其余四個棱面與周圍小微鏡I 一體連接，小微鏡I呈矩陣排列，所有小微鏡I中的平面103在同一平面上；在一小微鏡I中的一個矩形加上一個弧形的形狀的棱面IlOl與棱面II102連接；在小微鏡中，平面形狀相同的棱面105或106中的一個與另一個小微鏡中棱面相同的棱面105或106連接。
[0026]—束縱向平行光線穿過小微鏡后，小微鏡射出的光縱向往下，一束橫向平行光線穿過小微鏡后，在橫向向中心聚攏，小微鏡的六個棱面中，平行光線射入凸面104，經(jīng)折射，再經(jīng)平面103折射射出，射出的光線在縱向往下集中，在橫向向中心聚攏。平行光相對于凸面104，入射角角度的范圍為0° -70°，出射角角度的范圍為0-55°。
[0027]具體的實施過程中，支撐體2—般和小微鏡I是一體成型，也可以通過其他方式連在一起。
[0028]支撐體2根據(jù)需要罩著的燈管的形狀確定，具體的實施過程中，支撐體2可以為圓形，橢圓形，多邊形。
[0029]圖8為光學(xué)面罩的安裝在整個LED交通信號燈上的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，在光學(xué)面罩安裝在整個LED交通信號燈上時，光學(xué)面罩和信號燈后蓋板10活動連接在一起，LED插件板3固定在信號燈后蓋板10上，為了保證更好的散熱效果，在LED插件板3和信號燈后蓋板10之間設(shè)置有散熱板8，更進一步的，為了保證最好的散熱效果，信號燈后蓋板10和散熱板8之間設(shè)置有散熱空間9。復(fù)數(shù)只LED交通信號燈4安裝在LED插件板3上，LED交通信號燈4中的每一只上均安裝有一罩在LED交通信號燈4外的LED透鏡6，光學(xué)面罩為一由復(fù)數(shù)個小微鏡I排列在一個支撐體2上的面罩，光學(xué)面罩上有小微鏡101排列的一面朝向LED透鏡6，LED交通信號燈光學(xué)組件還包括一和光學(xué)面罩固定連接在一起改變光路的菲涅爾透鏡5，光學(xué)面罩上有小微鏡I排列的一面面向菲涅爾透鏡5。菲涅爾透鏡5安裝在光學(xué)面罩上有小微鏡I的一面和LED透鏡6之間。
[0030]菲涅爾透鏡靠近LED透鏡和靠近小微鏡的一面分別設(shè)置有空隙，靠近LED透鏡的空隙大于靠近小微鏡的一面的空隙。一般可以選用以下倍數(shù)關(guān)系:菲涅爾透鏡靠近LED透鏡的空隙的高度為靠近小微鏡的一面的空隙的高度的5-20倍。
[0031]LED交通信號燈的個數(shù)范圍為2-10個。
[0032]面罩主要光學(xué)作用是將菲涅爾透鏡的平行光線，通過折射作用將光通量進行分配，以達到所需配光要求。面罩設(shè)計主要是利用兩方面原理:1、光通量守恒，配光所要求的光通量與面罩所對應(yīng)面積相等，因此可以根據(jù)配光要求確定面罩對該方向的對應(yīng)面積，從而決定其折射角度；2、根據(jù)I所求出的折射角度，由折射定律確定該方向?qū)?yīng)的面罩曲率，進而就可以得到所需要的面罩曲面。
[0033]圖9為經(jīng)過菲涅爾透鏡后射出的一束縱向平行光線穿過小微鏡后的折射效果圖。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB14887-2011《道路交通信號燈》對基準(zhǔn)軸水平向下不同角度有光強指標(biāo)的要求，而對基準(zhǔn)軸水平向上的角度沒有光強指標(biāo)要求，而機動車或行人看交通信號燈都是仰視，這就要求交通信號燈出光面發(fā)出的光線在縱向盡可能往下，小微鏡面罩根據(jù)小微鏡曲面曲率，達到改變光學(xué)線路，滿足標(biāo)準(zhǔn)對光強的要求。
[0034]圖10為經(jīng)過菲涅爾透鏡后射出的一束橫向平行光線穿過小微鏡后的折射效果圖。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB14887-2011《道路交通信號燈》對基準(zhǔn)軸中心光強及基準(zhǔn)軸左右光強的要求，中間最大，左右逐漸減小，這就要求交通信號燈出光面發(fā)出的光線在橫向要往中間集中，小微鏡面罩根據(jù)小微鏡曲面曲率，達到改變光學(xué)線路，滿足標(biāo)準(zhǔn)對光強的要求。[0035]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩,其特征在于:所述光學(xué)面罩為一由復(fù)數(shù)個小微鏡(I)排列在一個支撐體(2)上的面罩，所述小微鏡(I)包括具有六個棱面，六個棱面中有五個為平面，另一個為凸面(104)，所述六個棱面中與凸面(104)相對的棱面為一矩形的平面(103);六個棱面中與凸面(104)相臨的四個平面中，有一對相對的平面形狀相同的棱面(105或106)，均為一個矩形加一個弧形的形狀，另一對相對的平面形狀不相同，一個為一個矩形加上一個弧形的形狀的棱面1(101)，另一個為比前者的矩形大的矩形加一個弧形的形狀的棱面II (102)，在六個棱面中，凸面(104)和與凸面相對的平面(103)進行光的折射，其余四個棱面與周圍小微鏡(I) 一體連接，小微鏡(I)呈矩陣排列，所有小微鏡(I)中的平面(103)在同一平面上；在一小微鏡(I)中的一個矩形加上一個弧形的形狀的棱面I (101)與棱面II (102)連接；在小微鏡中，平面形狀相同的棱面(105或106)中的一個與另一個小微鏡中棱面相同的棱面(105或106)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩，其特征在于:一束縱向平行光線穿過小微鏡后，小微鏡射出的光縱向往下，一束橫向平行光線穿過小微鏡后，在橫向向中心聚攏，小微鏡的六個棱面中，平行光線射入凸面(104)，經(jīng)折射，再經(jīng)平面(103)折射射出，射出的光線在縱向往下集中，在橫向向中心聚攏。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩，其特征在于:平行光相對于凸面(104)，入射角角度的范圍為0° -70°，出射角角度的范圍為0-55°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩，其特征在于:所述支撐體(2)和小微鏡(I) 一體成型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩，其特征在于:所述支撐體(2)根據(jù)需要罩著的燈管的形狀確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四邊形小微鏡LED交通信號燈光學(xué)面罩，其特征在于:所述支撐體(2)為圓形,橢圓形,多邊形。
【文檔編號】F21V5/02GK103574497SQ201310590011
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】張輝, 李福生, 周俊, 吳勉春, 葉星 申請人:上海澳星照明電器制造有限公司