本发明专利技术提供了一种ＬＥＤ路灯光学系统，包括由ＬＥＤ光源、反光杯、透镜构，其中所述ＬＥＤ光源安装于所述反光杯的底部，所述透镜安装于所述ＬＥＤ光源和反光杯的上方，所述透镜包括入射面、出射面以及所述入射面和出射面的过渡面，所述入射面为内凹的曲面；所述出射面为一个沿着Ｘ轴方向弧形凹下、Ｙ轴方向弧形凸出的花生米形状的曲面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及LED照明领域，尤其涉及光能利用率较高的LED路灯光学系统。
技术介绍
路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯整体上光效低的缺点造成了能源的巨大浪费。因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。现今，LED光源作为路灯的应用已越来越广泛。LED光源是光线分布较发散的光源，为配合道路照明，需要在充分提高光能利用率的基础上重新配光。目前市场上LED路灯主要采用两种配光形式，第一种为将LED发光模块拱起或凹进，这种配光形式能将光在路面平行方向分布较广，但光能利用率低，均匀性达不到要求。第二种为采用透镜配光，透镜材料为PC或PMMA，透镜结构设计的不合理和材料本身的损耗，光能利用率低。公开号为CN2842182中国专利公开了一种LED路灯，这种路灯中的LED是密集安装在安放板上，安放板中部为平面板，周边向LED的安装面反方向翘起形成夹角，整个LED的安装面呈凸起状。公开号为CN1821651的中国专利公开了一种大功率LED路灯，这种路灯灯头套接有对应的透镜，透镜通过固定盖板固定。公开号为CN2896006的中国专利公开了 一种高亮度LED路灯灯头，灯头内设置有拱形支架，大功率LED安装在支架上，每个LED都装有透镜。公开号为CN1936417的中国专利公开了 一种LED路灯光源，这种路灯的发光装置是LED安装在散热上座的底面上，底面由相互间成一定夹角的多个倾斜平面构成，LED通过透镜套住，用透镜固定架固定透镜。公开号为CN101105272中国专利公开了一种LED路灯透镜，这种透镜的结构是包含具有圆对称的凹坑和枕头形的出射面以及全反射面，透镜的材料为PC或PMMA。然而，以上专利文献揭露的路灯发光装置光能利用率很低或均匀性达不到 标准。
技术实现思路
本专利技术的目的是4是供一种光利用率高的LEDif各灯光学系统，达到在矩形区 域内满足道路照明的光分布照度要求。为了达成上述目的，本专利技术提供了一种LED路灯光学系统，包括由LED光 源、反光杯、透镜，其中所述LED光源安装于所述反光杯的底部，所述透镜安 装于所述LED光源和反光杯的上方，所述透镜包括入射面、出射面以及所述入 射面和出射面的过渡面，所述入射面为内凹的曲面；所述出射面为一个沿着X 轴方向弧形凹下、Y轴方向弧形凸出的花生米形状的曲面。较佳地，所述内凹曲面为中心对称的圆弧线、自由曲线垂直拉伸的长条形 曲面。较佳地，在其出射面轮廓圆弧凸出，所述出射面的穿过透镜中心轴Z轴的 横向截面的轮廓圆弧凸出、穿过透镜中心轴Z轴的纵向截面的轮廓弧形凹下。较佳地，所述纵向截面上的正半截面轮廓的线段包括入射面轮廓线段AB， 过渡面轮廓曲线BC，出射面轮廓曲线CD。较佳地，所述CD曲线的构造方法为AB与CD线构成二维透镜，通过Z轴 旋转360度，将光源所发出的从0度到a角内的光能重新分配在目标平面的半径 为r圆形区域内，圆形区域内的照度为常数，CD上点坐标为(x，z),光线从光源 点到(x，z)经过CD上的点(xO，z0)，从而确定光源发出光线的顶角，再根据光能 经过透镜的能量守恒公式，在顶角内的光通量等于对应的目标平面内圆形面积 乘以照度，最终根据满足上述条件的微分方程解出CD曲线的数值解。较佳地，所述横向截面上的正半截面轮廓的线段包括入射面轮廓包含线段 ab，过渡面轮廓为曲线bc，出射面轮廓为曲线cd。较佳地，所述cd曲线的构造方法为ab与cd线构成二维透镜，通过Z轴 旋转360度，将光源所发出的从0度到P角内的光能重新分配在目标平面的半径 为r圆形区域内，cd上点坐标为(y，z),光线从光源点到(y， z)为入射光线，从(y，z)到目标平面为出射光线，根据光能经过透镜的能量守恒公式，在顶角内的光通量等于对应的目标平面内圓形面积乘以照度，最终根据满足上述条件的微分方程解出cd曲线的教:值解。较佳地，所述反光杯的内反射面关于对称轴左右上下对称。较佳地，所述透镜的材料为聚曱基丙烯酸甲酯(P画A)、聚碳酸酯(PC)或玻璃。较佳地，所述发光单元由多个相应的LED光源、反光杯、透镜构成。 使用本专利技术的透镜，LED光源所发出的光能都能经过透镜曲面的折射传输出，因此利用率较高。本专利技术的透镜的出射曲面的独特设计，可以把光能在照射面上很好的分配，因此均匀度较高。附图说明参考下文之现时较佳实施例的描述以及附图，可最佳地理解本专利技术及其目 的与优点，其中图1是本专利技术路灯光学系统立体图2是本专利技术路灯光学系统的剖视图3是本专利技术路灯光学系统中反光杯的立体图4是本专利技术路灯光学系统中透镜的剖视图5是本专利技术路灯光学系统中透镜的上表面立体图6是本专利技术路灯光学系统中透镜横向截面的二维坐标标记图7是本专利技术路灯光学系统中透镜纵向截面的二维坐标标记图8是本专利技术路灯光学系统光线传播图9是本专利技术路灯光学系统的另 一种实施例的反光杯阵列安装图； 图IO是本专利技术路灯光学系统的实际安装照度分布图； 图ll是本专利技术灯光学系统的实际安装配光曲线图。附图符号表1:第一种路灯光学系统 11:透镜12:反光杯 121:反光杯的反光面122:反光杯的底面 13: LED光源111:透镜入射面 112:透镜出射面113:透4竟入射面和出射面的过渡区域 131:光源所发出的光线分成小角度光路 132:光源所发出的光线分成大角度光路 3:目标区域 具体实施例方式现参考附图描述根据本专利技术的LED路灯光学系统的较佳实施例。图1和图2所示，根据本专利技术实施例的LED路灯光学系统1。 LED路灯光 学系统1包含LED光源13、反光杯12和透镜11。 LED光源13安装于反光杯 12底面，透镜11安装于LED光源13和反光杯12的上方。由此，LED光源13、 反光杯12、透镜11的轴线在同一条直线上。本实施例中，LED光源13为单个或多个大功率LED或LED模组。LED光 源13发出角度基本为180度的光。如图3所示，由于反光杯12位于LED光源13的周围，因此反光杯12的 杯形反光面121可收集LED光源13所发出的大角度光线。反光面121为左右 对称的自由曲面，其上镀有反射层。反光杯12的材料为塑料。透镜11将LED光源13所发出光线经过重新整形，在一定距离的垂直平面 内形成矩形光斑的透镜。如图4和图5所示，透镜包含入射面111和出射面112 及入射面和出射面的过渡区域113。入射面111为圆弧或自由曲线垂直拉伸的曲 面，出射面112为一个纵向弧形凹下、横向弧形凸出的花生米形状。现参考图6和图7，具体描述透镜11的结构。参阅图6和图7，定义透4竟中心轴为Z轴，与照明系统的主光轴方向重合， 穿过透镜中心轴的横向截面为X-Z平面，其出射面轮廓圆弧凸出，穿过透镜中 心轴的纵向截面为Y-Z平面，其出射面轮廓中心区域弧形凹下。透镜X-Z平面上的正半截面轮廓的线段表示入射面轮廓为线段AB，过渡 面轮廓为曲线BC,出射面轮廓为曲线CD。CD曲线的构造方法为AB与CD线构成二维透镜，通过Z轴旋转360度，假设成三维圆对称透镜，将光源所发出的从0度到a角内的光能重新分配在目标平面的半径为r圆形区域 内，假设光源为点光源，CD上点坐标为(x,z),根据光线折射定律，确定光线从 光源点本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＬＥＤ路灯光学系统，包括由ＬＥＤ光源、反光杯、透镜，其中所述ＬＥＤ光源安装于所述反光杯的底部，所述透镜安装于所述ＬＥＤ光源和反光杯的上方，所述透镜和光源的轴线在同一条直线上，所述透镜包括入射面、出射面以及所述入射面和出射面的过渡面，其特征在于，所述入射面为内凹的曲面；所述出射面为一个沿着Ｘ轴方向弧形凹下、Ｙ轴方向弧形凸出的花生米形状的曲面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋金德，张茂胜，王祥伟，董维胜，陈志忠，王万林，
申请(专利权)人：江苏伯乐达光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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