行車道高亮度均勻度人行道高照度均勻度led路燈透鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED照明領(lǐng)域，尤其涉及一種行車道高亮度均勻度人行道高照度均勻度LED路燈透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]上世紀(jì)90年代以及本世紀(jì)初，LED路燈燈具的配光追求高的照度均勻度，但這種配光在實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻發(fā)現(xiàn)有明顯的亮度不均勻性，道路會(huì)出現(xiàn)明顯的“斑馬紋現(xiàn)象”。其根本原因是道路上不同位置的亮度系數(shù)值不同，燈下點(diǎn)的亮度系數(shù)值相對(duì)較小，兩燈之間的亮度系數(shù)值相對(duì)較大，當(dāng)路面的照度均勻度較高時(shí)，其亮度均勻度往往偏低。
[0003]近年來，隨著對(duì)LED道路照明更深入的研宄以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，LED路燈燈具的配光更趨向于追求高的亮度均勻度，它可以給駕駛員提供更均勻與舒適的道路照明效果。值得提出的是:在道路照明中對(duì)行車道的照明效果起關(guān)鍵作用的因素是亮度均勻度，但對(duì)于人行道的照明效果起關(guān)鍵作用的因素卻是照度均勻度。
[0004]目前，LED道路燈具由于對(duì)行車道追求較高的亮度均勻度，往往導(dǎo)致人行道的照度均勻度偏低。雖然可以采用兩盞燈來分別滿足行車道的亮度均勻度需求和人行道的照度均勻度需求，但是相應(yīng)地，成本也會(huì)較高。從而，通過一盞燈同時(shí)實(shí)現(xiàn)行車道所需要的高亮度均勻度以及人行道所需要的較高照度均勻度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所面對(duì)的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所提供的透鏡用于解決上述問題，在其應(yīng)用于LED道路燈具進(jìn)行照明時(shí)，在給行車道提供高亮度均勻度的同時(shí)，也能給人行道提供較高照度均勻度。
[0006]本發(fā)明提供的一種透鏡包括出射面和入射面，所述出射面至少包括兩個(gè)曲面區(qū)，所述入射面和所述曲面區(qū)均為平滑的自由曲面；所述出射面上具有同時(shí)位于不同曲面區(qū)的公共點(diǎn)，包含同一公共點(diǎn)的各所述曲面區(qū)經(jīng)過所述同一公共點(diǎn)的各切面相互不重合。
[0007]進(jìn)一步地，每個(gè)所述曲面區(qū)分別與所述入射面形成雙向聚光透鏡效果。
[0008]進(jìn)一步地，所述出射面至少包括三個(gè)所述曲面區(qū)，其中至少兩個(gè)所述曲面區(qū)分別與所述入射面形成雙向聚光透鏡效果。
[0009]進(jìn)一步地，至少一個(gè)所述曲面區(qū)的曲面形貌根據(jù)照度要求進(jìn)行設(shè)置，照度均勻度0.4以上。
[0010]進(jìn)一步地，至少一個(gè)所述曲面區(qū)的曲面形貌根據(jù)亮度要求進(jìn)行設(shè)置，總亮度均勻度0.4以上，縱向亮度均勻度0.7以上。
[0011]本發(fā)明提供的另一種透鏡，包括入射面和出射面，其特征在于，所述入射面至少包括兩個(gè)曲面區(qū)，所述出射面和所述曲面區(qū)均為平滑的自由曲面；所述入射面上具有同時(shí)位于不同曲面區(qū)的公共點(diǎn)，包含同一公共點(diǎn)的各所述曲面區(qū)經(jīng)過所述同一公共點(diǎn)的各切面相互不重合。
[0012]進(jìn)一步地，每個(gè)所述曲面區(qū)分別與所述出射面形成雙向聚光透鏡效果。
[0013]進(jìn)一步地，所述入射面至少包括三個(gè)所述曲面區(qū)，其中至少兩個(gè)所述曲面區(qū)分別與所述出射面形成雙向聚光透鏡效果。
[0014]進(jìn)一步地，至少一個(gè)所述曲面區(qū)的曲面形貌根據(jù)照度要求進(jìn)行設(shè)置，照度均勻度0.4以上。
[0015]進(jìn)一步地，至少一個(gè)所述曲面區(qū)的曲面形貌根據(jù)亮度要求進(jìn)行設(shè)置，總亮度均勻度0.4以上，縱向亮度均勻度0.7以上。
[0016]本發(fā)明將透鏡設(shè)計(jì)為設(shè)置有多個(gè)具有雙向聚光透鏡效果的區(qū)域，從而可以在單透鏡的結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)多種透鏡結(jié)合使用的效果，打破了單一透鏡單一照明效果的慣性設(shè)計(jì)思維。多個(gè)雙向聚光透鏡效果的區(qū)域具體實(shí)現(xiàn)了對(duì)于出射光路的多種分布，以及可按需分別調(diào)節(jié)各個(gè)區(qū)域(多種光路分布)的亮度均勻度或照度均勻度。
[0017]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一具有步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例一的另一結(jié)構(gòu)示意圖，示出了出射面；
[0020]圖3是圖1中透鏡的頂視圖；
[0021]圖4是圖3沿A-A向的剖視圖；
[0022]圖5是圖3沿B-B向的剖視圖；
[0023]圖6是圖5剖視圖的光路圖；
[0024]圖7是使用圖1中透鏡的LED路燈的光斑效果圖；
[0025]圖8是本發(fā)明的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖9是圖7中透鏡的頂視圖；
[0027]圖10是本發(fā)明的實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖11是圖10中透鏡的底視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例一
[0030]圖1?圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中透鏡I包括出射面11和入射面12，由入射面12所限定的空腔內(nèi)可放置用于照明的光源(如LED光源)。出射面11包括兩部分，分別是曲面111和曲面112，兩者是分別具有各自曲率的平滑的自由曲面，從而兩者相交處不是平滑過渡的。或者說，對(duì)于曲面111和曲面112的相交線100上的任一點(diǎn)，曲面111和曲面112分別經(jīng)過該點(diǎn)的切面相互不重合。但通過對(duì)過渡處的圓角處理使其平滑過渡，與本實(shí)施例沒有任何本質(zhì)區(qū)別。
[0031]如圖4所示，透鏡I在此剖面上是對(duì)稱設(shè)置的，可知透鏡I是以圖3中的B-B剖面為中心面的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0032]如圖5所示，透鏡I在此剖面上是非對(duì)稱設(shè)置的，可以看到，入射面12更靠近曲面112這端，以及曲面111和曲面112具有明顯不同的曲率。曲面111和入射面12共同構(gòu)成具有雙向聚光透鏡效果的透鏡區(qū)域，曲面112和入射面12共同構(gòu)成具有雙向聚光透鏡效果的透鏡區(qū)域。
[0033]圖6示出了圖5剖視圖的光路圖，其中LED光源100被放置在曲面112所限定的空腔內(nèi)，由LED光源100發(fā)出的光從入射面12射入透鏡I內(nèi)，并從曲面111和曲面112射出。由于曲面111和曲面112分別與入射面12形成了具有雙向聚光透鏡的透鏡區(qū)域，從而較之具有連續(xù)平滑過渡的透鏡出射面，從曲面111和曲面112射出的光線有傾向性地分成兩部分，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)不同的照明區(qū)域來分離出射光線。在本實(shí)施例中，從曲面111出射的光線被設(shè)置應(yīng)用于行車道區(qū)域，從曲面112出射的光線被設(shè)置應(yīng)用于人行道區(qū)域。針對(duì)上述應(yīng)用，曲面111的具體形貌(必要時(shí)也包括入射面12的形貌)可根據(jù)亮度需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足行車道區(qū)域?qū)τ诟吡炼染鶆蚨鹊囊?，曲?12的具體形貌(必要時(shí)也包括入射面12的形貌)可根據(jù)照度需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足人行道區(qū)域?qū)τ谳^高照度均勻度的要求。
[0034]在此不對(duì)各曲面的形貌設(shè)計(jì)做詳細(xì)描述，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，以上設(shè)計(jì)使用常規(guī)技術(shù)手段即可實(shí)現(xiàn)，可以利用TRACEPRO軟件，通過3D建模結(jié)合光學(xué)模擬，并不斷優(yōu)化的來調(diào)整透鏡的曲面。本發(fā)明旨在于提供一種在單一透鏡上構(gòu)成不同出射區(qū)域的設(shè)計(jì)思想以及相關(guān)的透鏡結(jié)構(gòu)(不限于本文中所示出的結(jié)構(gòu))。
[0035]由于道路照明中，路面不同點(diǎn)有不同的亮度系數(shù)值，燈下點(diǎn)的亮度系數(shù)值相對(duì)較小，兩燈之間的亮度系數(shù)值相對(duì)較大，為了保證行車道有較高的亮度均勻度必須降低兩燈之間的照度值，這樣就造成了照度均勻度較低的照明環(huán)境。
[0036]在道路照明中，行人與駕駛員對(duì)道路照明的要求是不一樣的，駕駛員評(píng)價(jià)道路照明效果的關(guān)鍵因素為前方60m?10m的行車道路面區(qū)域的亮度情況。但對(duì)于行人，由于其視線不固定，觀察距離與觀察區(qū)域相對(duì)較小，因此對(duì)于行人來講，評(píng)價(jià)照明效果的關(guān)鍵因素為人行道區(qū)域的照度均勻度。
[0037]圖7示出了使用透