本发明专利技术是关于一种适用于ＬＥＤ路灯的透镜系统，它与ＬＥＤ发光体配用，形成多种光束角度、光强度的配光。该系统中的透镜靠近ＬＥＤ发光体的光线入射面为非球面凹面的复合曲面，出光面为非球面凸面的复合曲面，入射面和出射面形状由ＬＥＤ发光体的发光特性和出射光线要求来确定，ＬＥＤ发光体发出的光线经透镜折射后，在一定距离内的照射面上形成的光斑具有在垂直于ＬＥＤ发光体轴线的一个方向上，光斑覆盖距离相对较长、而垂直于此向的另一方向上相对缩短，光斑形状相对于ＬＥＤ发光体轴线对称，呈现出类似于长方形的分布的特性。同一个ＬＥＤ发光体通过不同透镜得到的平面等照度分布曲线形状相似，但光束的最大光强值，半峰值光强光束包角完全不同，其特别适用于具有长方形照明范围要求的ＬＥＤ灯具。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种照明领域的LED灯具的透镜，特别是涉及一种适于定 向照明范围的LED路灯的透镜系统。其是利用透镜靠近LED发光体的光线 入射面为非球面凹面的复合曲面，出光面为非球面凸面的复合曲面，入射 面和出射面形状由LED发光体发光特性和出射光线要求来确定，使其适用 于公路、隧道具有长方形照明范围要求的LED灯具，而成为一种相当具有 实用性及进步性的新设计，适于产业界广泛推广应用。
技术介绍
目前，用于现有的LED灯具的透镜基本是聚光型透镜，出射光线所形 成的光斑为小范围的圓形或是椭圓形。例如中国专利技术专利20071006722.X 公开了一种大功率LED灯用聚光透镜，这种透镜能形成一个椭圓形或圓形 光斑，但并未对光斑中心光强和光束角大小提出具体的要求，而椭圆形或 圓形的光分布用于道路照明时，对于均匀照明并不是最佳的，因为在发出 同样光通量的条件下，同样数量的椭圓形或圆形光斑与呈长方形的光斑 做比较，在照亮同一面积且具有长方形状的道路面的时候，呈长方形状的 光斑所覆盖的路面照明均匀度要比椭圆形或圓形的好。另一方面，透镜聚 光度越高，光的损失也越大，上述已公开的专利只考虑了出射光的分 布形状，并没有把光分布和光线最大限度的利用一同考虑在内。由于目前 现有的LED芯片发光效率还处在较低阶段，这样一种光效的损失对实际照 明效果影响很大，将这种透镜用于照射面积tb4支大，光源本身与照射目标方 向和距离变化多样，光线需要沿着一定的方向拉伸分布的道路、隧道的照 明不具备优越性。由此可见，上述现有的LED路灯的透镜在结构与使用上，显然仍存在 有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有的LED路灯的透镜 存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未 见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问 题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种把光分布和 光线最大限度的利用一同考虑在内，使其光效损失最小，照射面积比较 大，能均匀分布在长方形道路路面的新型结构的适用于LED路灯的透镜系 统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的LED路灯的透镜存在的缺陷，本专利技术人基于从事此 类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积4极加以研究创新，以期创设 一 种新型结构的适用于LED路灯的透镜系统，能够改进一般现有的LED路灯的透镜，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的 本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的LED路灯的透镜存在的缺陷，而提供一 种新型结构的适用于LED路灯的透镜系统，所要解决的技术问题是使其适 用定向照射面积大、光的平面等照度分布类似长方形且照度均匀，从而更 加适于实用，且具有产业上的利用价值。本专利技术的另一目的在于，提供一种适用于LED路灯的透镜系统，所要 解决的技术问题是有效的利用LED发光体发出的光线，使光损失率减 小，从而更加适于实用。本专利技术的再一目的在于，提供一种适用于LED路灯的透镜系统，所要 解决的技术问题是使其在使用同一种LED发光体时，只需更换透镜就可以 得到具有相似光斑，但光强度相差值较大的光束，从而更加适于实用。本专利技术的构思是道路照明的特点是照射面积大，沿纵向拉伸长，因 此光线既需要沿着一定的方向拉伸分布又需要一定的宽度，为此，需要光 分布图形似长方形均匀分布。道路照明需要的是沿着道路纵向拉伸的均匀 的照明带。只有把类似长方形的光分布又具备多种光强和角度的透镜组合 在 一起，才能实现用 一 个小面积的光源均匀覆盖 一 个较大的长条状的区域 如道路、隧道等，同时把总的光的损失率尽可能降低。但LED光源面 积小，要实现小面积的光源均匀覆盖一个较大的长方形状的的照明带，需 要将此较大的长方形状的照明带分成若干个小长方形照明带，这使得光源 本身与照射目标方向和距离变化多样，为实现小面积的光源均匀覆盖若干 个小长方形照明带则需要光源本身与照射目标的方向和距离进行多角度和 多光强的变化(调整)，实现照射面积大，光线沿着一定的方向拉伸均匀 分布，并实现尽可能降低总的光的损失率。本专利技术从透镜的入射面和出光 面(即透镜的光线入射面为复合凹曲面和出光面为复合凸曲面)，透镜间的 连接方式，透镜与发光体的连接方式(即拆分固定方式， 一体式)，透镜与 发光体适用方式(即透镜可交替适用同一个发光体)，模块组合方式(即至 少两个透镜和两个对应的发光体组成一个模块；发光的芯片形式即多种芯 片)以及三种光束做了改进。本专利技术根据道路照明的特点把透镜设计成 几类，组成一个系列来配合使用，光束角小而光强值大的透镜适用于把光 线投向道路远处，中等光束角和光强的透镜适用于把光线投向中间过渡 区域，宽光束角而光强小的透镜适合于把光线投向路灯的正下方附近的路面区域，这样的搭配既提高了均匀度，也降低了光的损失。为此，本专利技术解决其技术问题所釆用的技术方案是使LED发光体的 光轴方向与透镜中心轴方向基本一致，透镜入射面焦点在发光中心 附近，发光体所发出的绝大多数光线打到了透镜入射面上，入射面是一个 凹状的非球面复合曲面，此非球面由所需入射角来控制，光线经过透镜折 射后，再透过非球面凸面的复合曲面，在出射点按指定的方向射出，在照 射面上形成一个长方形光斑。改变透镜，其光斑形状相似，中心光强和光 束角(半峰值光强的包角范围)会明显变化。本专利技术根据LED发光体本身的光束角设定好入射面的包角范围，使得 入射面可以覆盖整个LED发光体的出射光，这样可以把LED发光体发出的 光线最大限度的利用，入射面不同的曲率和包角决定了 LED发光体相对于 透镜入射面的入射角度，因为光线在透镜同 一介质中传播方向是不会发生 变化的，所以这个入射角也就决定了光线离开透镜时界面上的入射角 度，透镜的出光面曲率和包角由光分布形状和前述的入射角来确定。由于 要求类似长方形光斑的光分布，所以透镜的出光面的包角范围在垂直于LED 发光体轴线且沿长方形长边方向上较大，而沿长方形短边方向上包角范围 相对较小，同时出光面上的曲率与相对应的出射点在照明面上所要达到的 光强度有关，照射范围和光强大小要求不同的光分布对应了具有不同入射 面和出射面的透4竟。本专利技术的透镜，在Led发光体作封装加工时，把控制LED芯片出光角 度的透明层制作成前述的各种透镜来代替目前通用的LED发光体透明保护 层。本专利技术的透镜，根据使用的LED发光体的数量和相互位置关系，确定 好每一个发光体的中心点和轴线方向，按照前述的控制出射光线分布的方 法，把几个透镜结合在一起，形成一个模块化的透镜组，直接应用到相对 应的LED发光体模块上。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据 本专利技术提出的适用于LED路灯的透镜系统，它由至少一个LED发光体和一 个透镜组成，其中所述的透镜的光线入射面为非球面曲面复合成的凹 面，出光面为至少两个形状一致的相对于透镜光轴对称的非球面凸面合成 的曲面，LED光线通过透镜后在照射面上形成对称的光斑，透镜光轴方向与 LED发光体的轴线方向保持一致，光线入射面的焦点位置在发光体中心附近 0_3歸。本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于ＬＥＤ路灯的透镜系统，它由至少一个ＬＥＤ发光体（１１）和一个透镜（１２）组成，其特征在于透镜（１２）的光线入射面（１２ｄ）为非球面曲面复合成的凹面，出光面（１２ａ）为至少两个形状一致的相对于透镜光轴对称的非球面凸面合成的曲面，ＬＥＤ发光体（１１）的光线通过透镜后在照射面上形成对称的光斑，透镜（１２）光轴方向与ＬＥＤ发光体（１１）的轴线方向保持一致，光线入射面（１２ｄ）的焦点位置在发光体（１１）中心附近０－３ｍｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱伯明，陈海军，孙建江，
申请(专利权)人：宁波燎原灯具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]
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