本发明专利技术涉及ＬＥＤ照明领域，提供一种ＬＥＤ配光透镜及具有该透镜的ＬＥＤ路灯。所述ＬＥＤ配光透镜，包括基体，所述基体设有对称的入光曲面，所述入光曲面上面具有出光曲面，所述出光曲面的曲面方程为：其中，坐标原点为透镜底面中心，ｙ、ｘ为坐标，ｚ０、ｒ、ａ、ｂ、ｃ为非球面系数，所述ｚ０的取值范围是３０．０～３０．１、ｒ的取值范围是７４．０～７４．１、ａ取值范围是０．０１～０．０２，ｂ取值范围０．００３～０．００５，ｃ取值范围－０．００００１～－０．００００３。所述对称的入光曲面和出光曲面是根据二次光学原理设计而成，将ＬＥＤ发出的光进行分配产生矩形光斑，实现道路均匀照明。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及LED照明领域，尤其涉及一种LED配光透镜及含有该透镜的LED路灯。
技术介绍
近年来，世界范围内的能源紧张使得新能开发和节能技术受到各国进一步重视。 随着节能效果显著的LED技术的快速发展，LED的应用领域日益广泛，LED产业受到各国政 府部门的强力支持。除了背光、指示、装饰之外，照明行业中采用LED作为光源也越来越普 遍。室外照明中，道路照明所用的灯具基本上都在百瓦以上，能耗很大，因此大功率LED灯 具已经开始取代传统灯具实现道路照明。目前应用于道路照明的LED光斑基本上有三种， 即圆形光斑、椭圆形光斑和矩形光斑。其中圆形光斑和椭圆形光斑能量过于集中，即光斑中 心照度高，而光斑的边缘地区照度偏低，很容易在两灯之间形成暗区，难以实现道路的均勻 照明。矩形光斑的光型分布最为合理，照明效果最好，但是也最难实现。随着LED技术的发展，大功率LED模组已经可以达到数十甚至上百瓦。采用这种 数十甚至上百瓦的大功率LED模组作为光源，不但节省不少的材料，更重要的是大大简化 了电路和结构设计，非常有利于控制成本。但是大功率LED模组发光面积较大，比单个LED 更难实现均勻照明的矩形配光，因此目前还没有针对大功率LED模组的LED透镜。针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术的目的在于设计一种新型LED配光透 镜，其光斑均勻度高，光能利用率高，能够满足道路照明需求，适用于路灯，隧道灯等。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术主要解决得技术问题是现有技术中缺乏一种LED配光透镜，使 LED路灯产生矩形光斑。要解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种LED配光透镜，包括基体， 所述基体设有对称的入光曲面，所述入光曲面上面具有出光曲面，所述出光曲面的曲面方 程为:z = z0-^r2 -(χ2 +y2)+ax2 +by2 +cx2y2,其中，坐标原点为透镜底面中心，y、χ为 坐标，Z(1、r、a、b、C为非球面系数，所述Ztl的取值范围是30. 0 30. Ur的取值范围是74. 0 74. 1、a取值范围是0. 01 0. 02，b取值范围0. 003 0. 005，c取值范围-0. 00001 0.00003。采用本专利技术技术方案的有益效果是本专利技术LED配光透镜的对称的入光曲面和出 光曲面是根据二次光学原理设计而成，将LED发出的光进行分配产生矩形光斑，使LED道路 灯能够实现道路均勻照明，实现了本专利技术的目的。附图说明图1本专利技术实施例LED配光透镜的剖面图；图2本专利技术实施例LED配光透镜的仰视图；图3本专利技术实施例LED配光透镜的χ轴出射光束分布图4本专利技术实施例LED配光透镜的y轴出射光束分布图；图5本专利技术实施例的LED路灯剖面图。具体实施例方式为了使本专利技术的技术方案更加清楚，下面通过实施例结合附图对本专利技术作详细说 明。图1是本专利技术一实施例的LED配光透镜的剖面图。图2是本专利技术实施例 LED配光透镜的仰视图；参照图1、图2，本专利技术实施例的LED配光透镜，包括基体2， 其中，所述基体2设有对称的入光曲面4，所述基体2于入光曲面4处形成的用于容 置LED的凹腔3，所述入光曲面4上面具有出光曲面1，所述出光曲面1的曲面方程为z = z0-y/r2 -(χ2 +y2)+ax2 +by2 +cx2/。其中，坐标原点为透镜底面中心，也就是基体的底面中心，x、y为坐标轴，Z(1、r、a、b、C为非球面系数。所述Ztl的取值范围是30. 0 30. 1、 r的取值范围是74. 0 74. l、a取值范围是0. 01 0. 02，b取值范围0. 003 0. 005，c取 值范围-0.00001 -0.00003。本专利技术实施例中，从透镜的底部往出光曲面的方向看透镜 时，以LED配光透镜一较长侧面被保留的那条线的平行线为y轴，以LED配光透镜一较短 侧面被保留的那条线的平行线为χ轴。所述对称的入光曲面4可以是球形曲面、椭球形曲 面、方体形曲面、对称不规则曲面。所述对称的入光曲面4对LED发出的光线进行初次分 配，经过初次分配之后的光线射入出光曲面1，出光曲面1根据二次光学原理对光线进行处 理，进一步增强光型的调整程度，使射出的光线在路面产生矩形光斑，满足路面要求的长宽 比4 1，实现道路的均勻照明。由于本专利技术实施例的出光曲面1的曲面方程简单，所以在 加工和制作过程所需的工艺和工序简单，降低了本专利技术LED配光透镜的成本。进一步，本专利技术实施例优选对称的入光曲面的对称轴、出光曲面的对称轴与透镜 的光轴重合，实现同轴光学系统，使配光透镜射出的光线均勻并且减少光线损耗。进一步，本专利技术实施例优选对称的入光曲面为椭球曲面。所述椭球曲面4长轴位 于χ轴，即LED配光透镜在使用时，χ轴是近似平行于路面的，所以椭球曲面4会避免射出 的光束到达路面时在矩形光斑的短轴方向过于发散；椭球曲面4短轴位于y轴，会使光束适 当发散，不至于在1方向产生光线聚集现象。进一步，本专利技术实施例优选所述LED配光透镜材料的折射率为1.49，这样可以尽 可能减少光线在配光透镜中由于全反射而导致的光线损失，同时折射率为1.49的材料可 选择区域广，有助于降低成本。进一步，本专利技术实施例优选所述LED配光透镜的材料为透明光学亚克力材料。亚 克力材料的选择有助于增加光透过率，提高光能利用效率，同时压克力材料为常见材料，有 助于降低LED配光透镜的生产成本。进一步，本专利技术优选所述椭球曲面的半长轴为15. 5mm，焦距为24mm;所述出光曲 面方程的参数Z0为30，r为74. 07，a为0. 013，b为0. 004，c为-0. 00002。在此参数条件 下不但能够最大限度的利用LED模组发出的光能，还能够实现高水平的光照均勻度。图3 是本专利技术实施例LED配光透镜的χ轴出射光束分布图。图4是本专利技术实施例LED配光透镜 的y轴出射光束分布图。如图3所示，χ方向面型配合经椭球曲面4调整过的LED光型，将 LED发出的χ方向光线经过折射，进一步聚束整形，使其出射的侧向光线也能到达路面实现 有效照明功能，不但使光斑满足路面宽度，并在此范围内实现最大限度照度均勻化；由图4可见，y方向面型配合经椭球曲面4调整过的LED光型，将y方向的光线进一步整形，一方 面使得侧向光线折往路面进行有效照明，补充两侧光斑边缘的照明光线，另一方面，也使得 中心光能过于集中的区域发散往两侧。由于对不同区域的光线实现了不同的处理，本专利技术 不但使出射的光斑长度达到照明设定需求，形成矩形光斑，其中矩形光斑长度与宽度之比 为4 1，并在此范围内实现最大限度照度均勻化。本专利技术实施例根据几何光学原理，利用 椭球曲面4和出光曲面1的结合，对光线进行有效利用和合理分配，χ方向100条光线中只 有两条会由于全反射而损失掉，其余光线全部可到达路面；y方向则没有全反射光线损失， 光能利用率极高，最大限度的减少了无效的光损失，使LED光斑达到路面条件的矩形光斑， 并在照明区域内最大限度的提高了照明均勻度。在使用大功率LED模组照明的情况下，路 面光斑照度均勻，灯与灯之间的路段无明显阴影现象。当然，本专利技术实施例的出光曲面方程的参数也可以是Ztl为30. 05，r为74. 09，a为 0. 019，b为0. 0049，c为-0. 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＬＥＤ配光透镜，包括基体，其特征在于，所述基体设有对称的入光曲面，所述入光曲面上面具有出光曲面，所述出光曲面的曲面方程为：ｚ＝ｚ↓［０］－√（ｒ↑［２］－（ｘ↑［２］＋ｙ↑［２］））＋ａｘ↑［２］＋ｂｙ↑［２］＋ｃｘ↑［２］ｙ↑［２］，其中，坐标原点为透镜底面中心，ｙ、ｘ为坐标，ｚ↓［０］、ｒ、ａ、ｂ、ｃ为非球面系数，所述ｚ↓［０］的取值范围是３０．０～３０．１、ｒ的取值范围是７４．０～７４．１、ａ取值范围是０．０１～０．０２，ｂ取值范围０．００３～０．００５，ｃ取值范围－０．００００１～－０．００００３。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周慧君，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94
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