一种用于ＬＥＤ室外灯具上的透镜制造技术

本发明专利技术涉及一种用于ＬＥＤ室外灯具上的透镜，其包括：长圆形平板底座；位于底座上表面之上并与底座成一体结构的椭圆球形镜体；镜体外表面对称于底座底面中心设置相互垂直的水平Ｘ轴和水平Ｙ轴；镜体还对称于设置在底座底面中心的垂向Ｚ轴；垂向Ｚ轴垂直于底座底面；底座上表面大于镜体外表面底边的部分为环形压圈承受面；内凹面为位于底座底面中心向镜体内部凹进的带有内倾斜面的柱形内凹面；所述内倾斜面位于内凹面的柱形两端并向镜体外表面中心倾斜与垂直于底面的垂向平面呈２～５度夹角，且同时对称于水平Ｘ轴、水平Ｙ轴和垂向Ｚ轴；底面上覆有反光膜；可使ＬＥＤ光源主要光强的光线全反射到底面后经二次处理射出去形成蝙蝠翼形配光曲线。

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及一种透镜，特别涉及一种用于LED室外灯具上的透镜，该透镜为一种二 次光学透镜。
技术介绍
LED因其固有的节能、环保优势，在照明领域里获得迅速地推广。在道路照明和隧 道照明领域，LED的节能效果尤为突出，因此，推广更为迅速。但是道路照明是一种极为特殊的照明，道路照明灯具所形成的光斑必须是沿道路 方向的矩形光斑或椭圆形光斑。根据《LED道路照明的光学设计及发展趋势》一文描述， 光斑内照度尽可能均勻，由于两盏路灯光斑接合处到光源的距离远大于灯到路面的垂直距 离，根据城市道路照明行业标准计算，最大光强应约为在65度到75度之间。这种灯具的空 间配光曲线(光强分布曲线)必然是蝙蝠翼型的，如图1所示。然而现在LED发出的光在 空间的配光曲线是郎佰型的，如图2所示，最大光强士30度以内，不符合道路照明的要求， 必须加以改变。目前改变光强分布的方法有两种。第一种是把LED分成很多颗，调整每一颗LED的 位置和安装角度，从而使整个灯在路面上形成的光斑成矩形或椭圆形。如图3a和图北所 示，这种做法会使灯光直射入人眼，形成眩光，影响行车安全，并对周围建筑物造成光污染， 所以在实际上用得很少。第二种方法是在LED上加透镜，即所谓的用二次光学系统来改变 光强分布，可惜它们都是针对用单个LED芯片做成的小功率LED(1W 5W)设计的，通过改 变出光面的形状来改变光强分布，这种设计方法和取得的效果对功率达到数十瓦的大发光 面积的LED光源并不适用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于LED室外灯具上的透镜，可用于室外大发光面积 的LED光源，该透镜为可以形成蝙蝠翼型的配光曲线且具有高出光效率的二次光学透镜。实现本专利技术目的的技术方案如下本专利技术提供的用于LED室外灯具上的透镜，所述透镜为二次光学透镜，其特征在 于，该透镜包括一长圆形平板底座；一位于所述长圆形平板底座上表面之上并与所述长圆形平板底座成一体结构的 椭圆球形镜体；所述椭圆球形镜体的外表面对称于所述长圆形平板底座底面中心设置相互 垂直的水平X轴和水平Y轴；所述的椭圆球形镜体还对称于设置在所述长圆形平板底座底 面中心的垂向Z轴；所述垂向Z轴垂直于所述长圆形平板底座底面；所述长圆形平板底座上表面面积大于所述的椭圆球形镜体外表面底边所包围部 分的面积，其大出的部分为环形压圈承受面；一内凹面；所述内凹面为位于所述平板型底座底面中心向透镜内部凹进的两端分别带有一内倾斜面的柱形内凹面；所述柱形内凹面轴线与所述水平χ轴同轴；所述内倾斜 面位于所述柱形内凹面的柱形两端并向所述椭圆球形镜体外表面中心倾斜；所述内倾斜面 与垂直于所述平板型底座底面的垂向平面分别呈2 5度夹角，而且所述内倾斜面同时对 称于水平X轴、水平Y轴和垂向Z轴；所述内凹面之外的平板形底座底面上覆有反光膜。本专利技术提供的用于LED室外灯具上的透镜，其优点在于1、本专利技术提供了一种利用折射加全反射的设计光路方法，解决了以大发光面积 LED为光源的路灯透镜设计制作难题。2、本专利技术的透镜设有的内倾斜面5可以调节道路宽度上光强分布，满足辅道和人 行道照明要求。3、本专利技术提供一种有效改变LED出光方向的透镜，并可根据光线调节，形成蝙蝠 翼形配光曲线。从而在路面上形成矩形或椭圆形光斑。有效减少明暗光带现象，使路面方 向照度更为均勻。4、本专利技术提供的LED室外灯具透镜，其底面粘贴有反光膜，它将反射或折射回来 的光再次反射出去，增强了光利用率，提高了出光效果。附图说明图1是蝙蝠翼光强空间分布曲线；图2是郎佰型光强空间分布曲线；图3a是室外灯具照明矩形光斑模拟图；图北是室外灯具照明椭圆形光斑模拟图；图4是本专利技术透镜的结构示意图；图5是本专利技术透镜的光路原理示意图；图6是本专利技术透镜的光强空间分布曲线(蝙蝠翼光强空间分布曲线)； 具体实施例方式下面结合附图及实施例进一步描述本专利技术。图4是本专利技术的用于LED室外灯具上的透镜的结构示意图；图5是本专利技术的用于 LED室外灯具上的透镜的光路原理示意图；由图可知，本专利技术的一种用于LED室外灯具上的 透镜为二次光学透镜，其包括一长圆形平板底座4 ；一位于所述长圆形平板底座4上表面之上并与所述长圆形平板底座4成一体结构 的椭圆球形镜体；所述椭圆球形镜体的外表面(也是出光面)1对称于所述长圆形平板底座 底面4中心设置相互垂直的水平X轴和水平Y轴；所述的椭圆球形镜体还对称于设置在所 述长圆形平板底座底面中心的垂向Z轴；所述垂向Z轴垂直于所述长圆形平板底座4底面；所述长圆形平板底座4上表面面积大于所述的椭圆球形镜体外表面底边所包围 部分的面积，其大出的部分为环形压圈承受面2 ；一内凹面3 ；所述内凹面3为位于所述平板型底座4底面中心向透镜内部凹进的 两端分别带有一内倾斜面5的柱形内凹面；所述柱形内凹面轴线与所述水平X轴同轴；所述内倾斜面5位于所述柱形内凹面的柱形两端并向所述椭圆球形镜体外表面中心倾斜；所 述内倾斜面5与垂直于所述平板型底座底面的垂向平面分别呈2 5度夹角，而且所述内 倾斜面5同时对称于水平X轴、水平Y轴和垂向Z轴；所述内凹面之外的平板形底座4底面 上覆有反光膜。实施例1制作一本专利技术路灯透镜(如图4所示)，使其路灯照明所射出的光线形成蝙蝠翼型 要求的配光曲线。一般路灯的安装高度为8-12米，此处取12米，光斑宽度取35米。根据蝙蝠翼配光曲线的特点，它的最大光强为71度。光源任何角度射出的光线在 经过本专利技术的透镜后，其出射光线均在士71度之间；根据出光面(椭圆球形镜体外表面1)发生全反射的条件，当光从透镜介质到空气 界面的入射角θ 1 >arcsinl/n，n是折射率，光即可在此处发生全反射。发生全发射的光 线到达透镜的长圆形平板底座4底面后经过高反射率的反光底面再次反射到出光面发生 折射后射出，出射光线的角度应在士71度之间。根据以上限制条件通过光学设计软件可模 拟所需出光面各部分的弧度，从而得出光面的形状。内凹面的形状是由出光面的形状决定 的，经过内凹面折射后的光线角度Θ2= θ 1，从而可以得出光从空气到透镜界面的入射角 θ 3。同样通过光学软件模拟可得出内凹面的弧度，进而得出内凹面的形状。如图4所示，本透镜有6个面，透镜外表面1也是出光面，通过改变外表面1的形状 可以改变光的均勻度以及大致的光照范围；2是压圈承受面，起到固定压圈的作用。3是内 凹面，内凹面面3的形状可以改变出光角度；内凹面3之外的平板形底座4底面上覆有反光 膜。位于所述柱形内凹面的柱形两端的内倾斜面5起着调节道路宽度方向上照度的作用。如图5所示，本专利技术LED室外灯具上的透镜中所述的水平X轴沿道路宽度方向，水 平Y轴沿道路长度方向放置；如图5所示，集成封装的LED光源8放置在长圆形平板底座4 底面中心；从LED光源8中心部分射出的离中心轴约10度的强光线a经空气介质到达透镜 内凹面3的A点时，部分发生折射形成折射光线b，部分发生反射形成反射光线bl ；折射光 线b穿过透镜到达透镜出光面B点，折射光线b在B点发生全反射形成反射光线c，反射光 线c到达透镜底面C点后发生反射形成反射光线d，反射光线d穿过透镜出光面的D点发生 折射进入空气中；而同时反射光线bl在到达透镜底面Cl点后发生反射形成反射光线dl， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ＬＥＤ室外灯具上的透镜，所述透镜为二次光学透镜，其特征在于，该透镜包括：一长圆形平板底座；一位于所述长圆形平板底座上表面之上并与所述长圆形平板底座成一体结构的椭圆球形镜体；所述椭圆球形镜体的外表面对称于所述长圆形平板底座底面中心设置相互垂直的水平Ｘ轴和水平Ｙ轴；所述的椭圆球形镜体还对称于设置在所述长圆形平板底座底面中心的垂向Ｚ轴；所述垂向Ｚ轴垂直于所述长圆形平板底座底面；所述长圆形平板底座上表面面积大于所述的椭圆球形镜体外表面底边所包围部分的面积，其大出的部分为环形压圈承受面；一内凹面；所述内凹面为位于所述平板型底座底面中心向透镜内部凹进的两端分别带有一内倾斜面的柱形内凹面；所述柱形内凹面轴线与所述水平Ｘ轴同轴；所述内倾斜面位于所述柱形内凹面的柱形两端并向所述椭圆球形镜体外表面中心倾斜；所述内倾斜面与垂直于所述平板型底座底面的垂向平面分别呈２～５度夹角，而且所述内倾斜面同时对称于水平Ｘ轴、水平Ｙ轴和垂向Ｚ轴；所述内凹面之外的平板形底座底面上覆有反光膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：楼满娥，
申请(专利权)人：浙江迈勒斯照明有限公司，
类型：发明
国别省市：33[]