本发明专利技术公开一种适用于功率型LED路灯的偏光透镜，它由纵向对称双向聚光的上球面及横向非对称的复合曲率上球面与横向非对称的复合曲率下球面所组成；上下球面之间，采用非成像光学的变分积分优化几何近似的方法与自由三维表面剪裁方法，构建折射表面呈矩形光斑、且纵向投光光束中心偏移的给定照度分布的光学结构，从而形成透镜的偏光效应，采用这种偏光透镜可以使得LED的纵向投光光束中心向路面偏移，减少路面以外投光的损失，以提高路灯的光照效能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开一种适用于功率型LED路灯的偏光透镜。
技术介绍
半导体发光二极管(LED)白光技术在人类照明领域实现了跨时代的技术进步。随 着功率型LED路灯需求的日益增多，其在光学结构上迫切需要进一步优化，以满足LED技术 进步的相应需求。LED封装工艺传统采用在发光界面上增加一个一定光学曲率的半园形透明光罩， 使LED漫射光束改变为一定辐射夹角的园形光束，业界称之为LED的一次配光，而大功率 LED路灯所要求的矩形光斑，曾一度成为LED业界的技术难题，近年业界人士采用双向聚光 式的光学透镜与LED —次配光的光罩结合一起使用，较好地实现了 LED功率路灯所需求的 矩形光斑的技术目的，使LED在二次光学设计方面上了一个新的台阶。然而这种双向聚光 式的光学透镜所采用的对称聚光模式，使得LED灯头安装在灯杆、灯臂上所投下的光束，一 部分则投射到路面以外、灯杆外侧的空间去了，从而造成光能的浪费。
技术实现思路
本专利技术针对这种技术背景，提供一种适用于功率型LED路灯的偏光透镜。它采用 含有抗紫外线高分子、耐老化的透明塑胶制作。它根据透镜球面折射聚光的基本原理，采用 非成像光学的变分积分优化几何近似方法与自由三维表面剪裁方法，将透镜纵向球面曲率 形成双向对称聚光的光学结构，将LED光束朝纵向两端伸展，以形成矩形光斑；其横向球面 曲率则采用非对称复合曲率，使LED的纵向投光光束中心向球面较大的一侧偏移，从而形 成透镜的偏光效应。而LED路灯即可利用这种偏光透镜，使得LED的纵向投光中心向路面 偏移、减少路面以外投光的损失，以提高路灯的光照效能。本专利技术之所以采用非成像光学的变分积分几何近似方法，主要用在求解反射表面 的给定照度分布问题，而自由三维表面剪裁的方法，在原理上构建折射表面的数学模型，目 标是能够采用折射表面实现给定照度分布。改变变分积分优化几何近似及三维表面剪裁的 数学模型，可以得出折射表面纵向和横向给定照度分布的偏光效应，从而设计出城市道路 照明灯具所需求的偏光透镜。附图说明附图1、本专利技术偏光透镜的上球面、下球面的复合曲率示意图；附图2、本专利技术偏光透镜结构关系的俯视图；附图3、本专利技术偏光透镜的A-A横向剖面图；附图4、本专利技术偏光透镜的B-B纵向剖面图；附图5、偏光透镜与双向聚光对称型透镜的纵向投光效果对比示意图；1、偏光透镜纵向对称双向聚光的上球面2、偏光透镜横向非对称的复合曲率上球面3、偏光透镜横向非对称的复合曲率下球面4、LED发光二极管5、偏光透镜形成的纵向投光光束中心下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。具体实施例方式如附图1、图2、图3、图4所示，本专利技术由纵向对称双向聚光的上球面(1)、横向非 对称的复合曲率上球面(2)、横向非对称的复合曲率下球面(3)所组成；它选用含有抗紫 外线高分子耐老化的透明塑胶制作，其特征是该光学透镜的纵向对称双向聚光的上球面 (1)、横向非对称复合曲率的偏光上球面(2)与横向非对称复合曲率的下球面(3)之间，采 用非成像光学的变分积分优化几何近似的方法与自由三维表面剪裁方法，构建折射表面呈 矩形光斑，且纵向投光光束中心(5)偏移的给定照度分布的光学结构，从而形成透镜的偏 光效应；改变非成像的变分积化几何近似及自由三维表面剪裁的数学模型，可以得出折射 表面纵向投光光束中心不同偏移比率的多种偏光透镜；如图2、图3、图4所示，LED发光二 极管(4)所发出的光束，通过偏光透镜的纵向对称双向聚光的上球面(1)，使得光束朝纵向 两端伸展，形成矩形光斑；光束通过横向非对称复合曲率的上球面(2)和下球面(3)的折 射，使LED发光二极管(4)的纵向投光光束中心(5)向球面较大的方向偏移，从而形成透镜 的偏光效应。如图5所示，偏光透镜与传统使用的双向聚光对称型透镜相比较，其纵向投光 光束中心向路面中心偏移，克服了传统双向聚光对称型透镜的纵向投光偏出路面外侧的光 能浪费。权利要求1. 一种适用于功率型LED路灯的偏光透镜，其特征是它由纵向对称双向聚光的上球 面(1)、横向非对称的复合曲率上球面(2)、横向非对称的复合曲率下球面(3)所组成；采 用含有抗紫外线高分子耐老化的透明塑胶制作；该光学透镜的纵向对称双向聚光的上球面 (1)及横向非对称复合曲率的上球面(2)，与横向非对称复合曲率的下球面(3)之间，采用 非成像光学的变分积分优化几何近似的方法与自由三维表面剪裁方法，构建折射表面呈矩 形光斑、且纵向投光光束中心(5)偏移的给定照度分布的光学结构，改变非成像的变分积 分几何近似及自由三维表面剪裁的数学模型，可以得出折射表面纵向投光光束中心(5)不 同偏移比率的多种偏光透镜；LED发光二极管(4)所发出的光束通过偏光透镜的纵向对称、 双向聚光的上球面(1)，使得光束朝纵向两端伸展形成矩形光斑，光束通过横向非对称复合 曲率的上球面(1)和下球面(3)的折射，使LED发光二极管(4)的纵向投光光束中心(5) 向球面较大的方向偏移，形成透镜的偏光效应。全文摘要本专利技术公开一种适用于功率型LED路灯的偏光透镜，它由纵向对称双向聚光的上球面及横向非对称的复合曲率上球面与横向非对称的复合曲率下球面所组成；上下球面之间，采用非成像光学的变分积分优化几何近似的方法与自由三维表面剪裁方法，构建折射表面呈矩形光斑、且纵向投光光束中心偏移的给定照度分布的光学结构，从而形成透镜的偏光效应，采用这种偏光透镜可以使得LED的纵向投光光束中心向路面偏移，减少路面以外投光的损失，以提高路灯的光照效能。文档编号F21V5/04GK102102851SQ201110071268公开日2011年6月22日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日专利技术者安建峰, 张宝凯, 李效志 申请人:山东旭光太阳能光电有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种适用于功率型ＬＥＤ路灯的偏光透镜，其特征是：它由纵向对称双向聚光的上球面（１）、横向非对称的复合曲率上球面（２）、横向非对称的复合曲率下球面（３）所组成；采用含有抗紫外线高分子耐老化的透明塑胶制作；该光学透镜的纵向对称双向聚光的上球面（１）及横向非对称复合曲率的上球面（２），与横向非对称复合曲率的下球面（３）之间，采用非成像光学的变分积分优化几何近似的方法与自由三维表面剪裁方法，构建折射表面呈矩形光斑、且纵向投光光束中心（５）偏移的给定照度分布的光学结构，改变非成像的变分积分几何近似及自由三维表面剪裁的数学模型，可以得出折射表面纵向投光光束中心（５）不同偏移比率的多种偏光透镜；ＬＥＤ发光二极管（４）所发出的光束通过偏光透镜的纵向对称、双向聚光的上球面（１），使得光束朝纵向两端伸展形成矩形光斑，光束通过横向非对称复合曲率的上球面（１）和下球面（３）的折射，使ＬＥＤ发光二极管（４）的纵向投光光束中心（５）向球面较大的方向偏移，形成透镜的偏光效应。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李效志，张宝凯，安建峰，
申请(专利权)人：山东旭光太阳能光电有限公司，
类型：发明
国别省市：37
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