CN100487303C - Led路灯及其透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED路灯用的透镜，其第一侧面中部设有一供LED安装于其内的凹坑，凹坑的坑壁面构成入射面；透镜第二侧面中部弧形凸出形成呈枕头形的出射面；透镜第一侧面围绕凹坑设有全反射面。本发明还涉及一种LED路灯，包括框架、安装于框架上的照明模块，照明模块包括散热器、设有LED阵列的基板、设有通孔阵列的PCB板及设有透镜阵列的透镜罩。基板设于散热器下表面，PCB板设于基板外表面并与各LED电极连接，透镜罩设于PCB板外侧，各LED穿过PCB板的通孔而容置于对应透镜凹坑内，透镜阵列由多个前述透镜排列组合而成。本发明可控制光线分布使光斑呈矩形，在有效照射区域内照度非常均匀，区域外几乎无杂光。

Description

LED路灯及其透镜
技术领域
本发明涉及LED照明领域，特别涉及一种LED路灯及其采用的透镜。
背景技术
传统的市政照明灯具主要采用钠灯、汞灯或金卤灯，而这些灯的耗电量大，且寿命短，维护费用高，不利于环保。因此，采用LED灯具替代传统灯具已成为照明领域的一次革命。
LED路灯通常会在LED外部罩设一透镜以便于聚集光线，但现有的透镜投射的光斑为圆形，而且中心与周边之间的光强度相差较大；此外，对于一些在某个方向上需要大范围照明，而在另一方向上却需要小范围照明的场合，例如道路照明，在道路延伸方向上要求照射范围宽，照明效果好，角度需求大；而在垂直道路方向上并不需要宽范围的照明，否则，既浪费电能，还会对周围环境造成光污染。但对于现有这圆形透镜的LED来说，只能通过在道路延伸方向上多设灯具，通过相邻灯具的光斑叠加来达到光强度要求，即使这样，也难以避免“排骨路”的照明效果，灯具正下方的照度高，其它区域照度低，导致路面平均照度低且均匀度差，这种亮暗不均的照明，直接影响行车安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种LED路灯用的透镜，其聚光效果好，使LED路灯能符合道路照明的光分布与照度以及节能要求。
本发明另一个所要解决的技术问题是：提供一种LED路灯，其照度均匀性良好，照射范围准确，无眩光，无辐射，从而具有显著地节能效果。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种LED路灯用的透镜，包括入射面及出射面。所述透镜的第一侧面中部设有一供LED安装于其内的凹坑，凹坑的坑壁面构成所述入射面；透镜第二侧面中部弧形凸出呈枕头形的出射面，该枕头形的出射面呈两端为弧面的长条体形状，且长条体的两侧中部向内稍凹入，上表面弧面凸出；且透镜第一侧面围绕凹坑设有一圈将光线反射向出射面的全反射面。
优选地，所述凹坑为如下形状中的一种：半圆球形、圆柱形、顶面为凹圆弧面的圆柱形、顶面为凸圆弧面的圆柱形。
优选地，所述透镜由透明材料制成，透明材料为PC或PMMA。
本发明另外还提供如下技术方案：一种LED路灯，包括框架、至少一个安装于框架上的照明模块，所述照明模块包括散热器、设有LED阵列的基板、设有通孔阵列的PCB板及设有透镜阵列的透镜罩。所述基板借助于导热绝缘垫贴设于散热器下表面；PCB板装设于基板外表面并与基板上的各LED电极连接，透镜罩设于PCB板外侧，基板的各LED穿过PCB板上的通孔而容置于对应的透镜凹坑内；所述透镜阵列的每个透镜的第一侧面中部设有供LED安装于其内的凹坑，凹坑的孔壁面构成入射面，所述透镜第二侧面中部弧面凸出形成呈枕头形的出射面，该枕头形的出射面呈两端为弧面的长条体形状，且长条体的两侧中部向内稍凹入，上表面弧面凸出；且透镜第一侧面围绕凹坑设有一圈将光线反射向出射面的全反射面。
优选地，所述散热器设有若干散热鳍片，且散热器底面设有凹槽，装有若干LED的基板借助于导热绝缘垫安装于凹槽底部，PCB板装设于基板外表面，而透镜罩又安装于PCB板的外侧。
优选地，所述透镜罩外围设有一带有通孔的边框，借助于螺丝穿过所述通孔并锁固于散热器上而将透镜罩安装于散热器上。
优选地，所述透镜罩的边框与散热器之间还设有密封圈，透镜罩边框上还设若干定位柱，密封圈上对应设有供定位柱插入以定位固定密封圈的定位孔。
优选地，所述框架由若干纵横交错排列的框边区隔成至少一个安装孔，每一个安装孔内安装一个照明模块，所述照明模块的散热器的两侧设有具有螺丝孔的安装缘，而安装孔四周的框边上对应设有螺孔，照明模块的主体部分容置于安装孔内，而散热器的安装缘搭于框边上，借助于螺丝锁固于螺丝孔及螺孔内而将照明模块固定于框边上。
通过采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：采用这种透镜后，其配光曲线呈蝙蝠翼形，并且各个剖面因需而异不完全相同，而能合理控制光线分布使光斑呈矩形，并且在有效照射区域内出光效率大于75％，总透光率大于90％，最大程度地降低了光的损失，使光源发出的光得到充分的利用；此外，在有效照射区域内照度非常均匀。光斑边缘清晰，有效照射区域外几乎无杂光，没有不良眩光，不会造成光污染；可广泛应用于道路照明、广告投光等对照明区域有特殊要求的照明领域，是一种绿色、节能、环保的照明产品。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明LED路灯用的透镜立体图。
图2是本发明LED路灯用的透镜俯视图。
图3是沿图2中A-A线的剖视图。
图4是本发明LED路灯用的透镜的第二实施方式剖视图。
图5是本发明LED路灯用的透镜的第三实施方式剖视图。
图6是本发明LED路灯用的透镜的第四实施方式剖视图。
图7是采用本发明透镜的LED路灯的光斑图。
图8是采用本发明透镜的LED路灯的照度分布图。
图9是本发明LED路灯立体结构图。
图10是本发明LED路灯的一个照明模块的结构分解图。
图11是本发明LED路灯的透镜罩的立体图。
图12是本发明LED路灯的透镜罩的俯视图。
图13是沿图12中C-C线的剖视图。
图14是本发明LED路灯投射在路面上的光斑图。
图15是本发明LED路灯在路面上的照度分布图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明提供一种LED路灯用的透镜，所述透镜的第一侧面中部设有一凹坑10，可供一个LED安装于凹坑10的圆心处，凹坑10的坑壁面即构成透镜的入射面1；所述透镜第二侧面中部弧形凸出形成呈枕头形的出射面2；所谓枕头形即大体上呈两端为弧面的长条体形状，且长条体的两侧中部向内侧稍凹入，且上表面弧面凸出，而且，透镜的第一侧面上围绕凹孔10设有一圈将光线反射向出射面2的全反射面3。所述透镜优选采用透光性能非常好的透明材料制成，如PC或PMMA。
如图4所示，是本发明LED路灯用的透镜的第二实施方式剖视图，其与图3所示的透镜区别在于：所述凹坑为一圆柱形，LED灯可安装于坑口中央处，自圆柱形顶面的射出的光线经折射后直接经透镜出射面2射出，而自圆柱形侧面射出的光线经全反射面3全反射后再自透镜出射面2射出。此外，在图4所示透镜的圆柱形的凹坑10基础上，还可将凹坑10的顶面设计成一圆弧面，该圆弧面可以是下凹的圆弧面(如图5所示的第三实施方式)或者为上凸的圆弧面(如图6所示的第四实施方式)。这些不同形状的凹坑设计，可搭配不同光分布的LED，并不会对聚光效果产生影响。
如图7所示，是采用了这种透镜的LED灯具的光斑图，可以看出，形成的光斑基本上呈矩形，而可有效满足对于两垂直轴方向上照明要求存在不同的场合的照明需求，例如道路照明。图8所示，为采用了这种透镜的LED灯具的照度分布图，可以看出，其光斑的中央与四周的照度差异较小，即照度均匀度好。
如图9～图13所示，本发明还提供一种LED灯具，包括框架4、至少一个安装于框架4上的照明模块5，所述照明模块5包括散热器6、设有LED阵列的基板7、PCB板8及设有透镜阵列的透镜罩9。
所述基板7借助于导热绝缘垫71贴设于散热器6下表面；PCB板8装设于基板7设有LED阵列的一侧，且PCB板8上设有由若干个通孔80排列组成的通孔阵列，各通孔80与LED阵列的各LED一一对应，供LED阵列中的各LED70穿过。PCB板8上的线路与各LED电极连接；所述透镜罩9的透镜阵列中的单个透镜90的结构与前述图1至图4所示的透镜结构完全相同，在此不再重复描述。
所述散热器6设有若干散热鳍片60，且散热器6底面设有凹槽62，基板7借助于导热绝缘垫71安装于凹槽62底部，PCB板8装设于基板7外表面，而透镜罩9又安装于PCB板8的外侧，基板7上的每个LED 70对应穿过PCB板8上的通孔80并位于透镜罩9上对应一个透镜90的凹坑的圆心处。
所述透镜罩9外围设有一带有通孔920的边框92，借助于螺丝93穿过所述通孔920并锁固于散热器6上而将透镜罩9安装于散热器6上。所述透镜罩9的边框92与散热器6之间还设有密封圈94，从而可以起到很好的密封防水、防尘效果，以保护内部电路及LED。而且，所述透镜罩9边框92上还设若干定位柱96，密封圈94上对应设有供定位柱96插入以定位固定密封圈94的定位孔940。
所述框架4由若干纵横交错排列的框边40区隔成若干个安装孔42，每一个安装孔42内安装一个照明模块5。如图7所示的实施方式，框架4即被分隔成6个安装孔42，在每个安装孔42内安装有一个照明模块5，每个照明模块均独立工作。这种设计使得安装及后期的维护均变得更加便捷，而且当其中某一个照明模块5损坏时，只需更换这一个照明模块5，而不需要将整个灯具更换掉，使维护工作变得非常轻松，也节约了大量的维修成本，而且更换时，其他照明模块5照常工作进行照明，不影响道路照明功能。
所述照明模块5的散热器6的两侧设有安装缘64，其上设有螺丝孔640，而框架4的安装孔42四周的框边40上对应设有螺孔400。组装时，照明模块5的主体部分容置于安装孔42内，而散热器6的安装缘64搭于框边40上，借助于螺丝45锁固于散热器6的安装缘64上的螺丝孔640及框架4的框边40上的螺孔400内而将照明模块5固定于框边40上。
图14所示是本发明LED路灯投射在路面上的光斑图，由于路灯安装时会有一定的倾斜角度，通常为0～15度，此时，其投射在路面上的光斑受灯具倾斜安装的影响而略微成梯形。图15所示是本发明LED路灯在路面上的照度分布图，其光斑形状虽然受到灯具倾斜安装的影响，但其照度分布基本不受影响，在灯具正下方的区域与光斑其他区域照度分布仍较为均匀。另外，灯具正下方一侧照度略高于其它区域也符合道路照明中快车道照度高于慢车道的要求。

Claims (10)

1、一种LED路灯用的透镜，包括入射面及出射面，其特征在于：所述透镜的第一侧面中部设有一供LED安装于其内的凹坑，凹坑的坑壁面构成所述入射面；透镜第二侧面中部弧形凸出形成呈枕头形的出射面，该枕头形的出射面呈两端为弧面的长条体形状，且长条体的两侧中部向内稍凹入，上表面弧面凸出；且透镜第一侧面围绕凹坑设有一圈将光线反射向出射面的全反射面。
2、如权利要求1所述的LED路灯用的透镜，其特征在于：所述凹坑为如下形状中的一种：半圆球形、圆柱形、顶面为凹圆弧面的圆柱形、顶面为凸圆弧面的圆柱形。
3、如权利要求1所述的LED路灯用的透镜，其特征在于：所述透镜由透明材料制成，透明材料为PC或PMMA。
4、一种LED路灯，包括框架、至少一个安装于框架上的照明模块，所述照明模块包括散热器、设有LED阵列的基板、设有通孔阵列的PCB板及设有透镜阵列的透镜罩，所述基板借助于导热绝缘垫贴设于散热器下表面，PCB板装设于基板外表面并与基板上的各LED电极连接，透镜罩设于PCB板外侧，基板的各LED穿过PCB板上对应的通孔而容置于对应的透镜凹坑内，其特征在于：所述透镜阵列的每个透镜的第一侧面中部设有供LED安装于其内的凹坑，凹坑的孔壁面构成入射面，所述透镜第二侧面中部弧面凸出形成呈枕头形的出射面，该枕头形的出射面呈两端为弧面的长条体形状，且长条体的两侧中部向内稍凹入，上表面弧面凸出；且透镜第一侧面围绕凹坑设有一圈将光线反射向出射面的全反射面。
5、如权利要求4所述的LED路灯，其特征在于：所述散热器设有若干散热鳍片，且散热器底面设有凹槽，基板借助于导热绝缘垫安装于凹槽底部，PCB板装设于基板外表面，而透镜罩又安装于PCB板的外侧。
6、如权利要求4或5所述的LED路灯，其特征在于：所述透镜罩外围设有一带有通孔的边框，借助于螺丝穿过所述通孔并锁固于散热器上而将透镜罩安装于散热器上。
7、如权利要求6所述的LED路灯，其特征在于：所述透镜罩的边框与散热器之间还设有密封圈，透镜罩边框上还设若干定位柱，密封圈上对应设有供定位柱插入以定位固定密封圈的定位孔。
8、如权利要求4或5所述的LED路灯，其特征在于：所述框架由若干纵横交错排列的框边区隔成至少一个安装孔，每一个安装孔内安装一个照明模块，所述照明模块的散热器的两侧设有具有螺丝孔的安装缘，而安装孔四周的框边上对应设有螺孔，照明模块的主体部分容置于安装孔内，而散热器的安装缘搭于框边上，借助于螺丝锁固于螺丝孔及螺孔内而将照明模块固定于框边上。
9、如权利要求4所述的LED路灯，其特征在于：所述凹坑的形状为如下形状中的一种：半圆球形、圆柱形、顶面为凹圆弧面的圆柱形、顶面为凸圆弧面的圆柱形。
10、如权利要求4所述的LED路灯，其特征在于：所述透镜罩由透明材料制成，透明材料为PC或PMMA。
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WO2010133094A1 (zh) * 2009-05-22 2010-11-25 西安智海电力科技有限公司 Led照明光源的非成像光学定向配光方法

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