CN101609173A - 非球形曲面透镜 - Google Patents

Abstract

本发明为一种非球形曲面透镜，包括一上表面和一下表面，所述上表面由顶部的外凸的非球形曲面和四周的过渡面组成，所述下表面中部具有内凹的长条形曲面，所述透镜的底边具有与下表面平行的连接部。本发明满足相关道路照明标准对光照度和均匀性要求，同时提高系统性能和能量的利用率。

Description

非球形曲面透镜

技术领域

本发明涉及照明光源用透镜，具体的说是一种非球形曲面透镜。

背景技术

随着能源危机的加剧，人们对节能、环保的重要性越来越深有体会，于是，各项节能措施与产品应运而生，与之相关的技术也有了飞速的提升，迅速从实验室转向应用市场。正是在此背景下，大功率LED以其节能性好，响应速度高，环保无污染等诸多优良特性，迅速在照明行业，特别是路灯中得到了大范围应用。

LED作为朗伯型光源难以在路灯中直接应用，需要运用非成像光学设计方法，实现在特定的区域形成特定尺寸的均匀光斑，最大限度地把有限的光均匀照射在我们想要的区域，把朗伯型变成矩形。

目前，在采用由多颗1W的LED串并联组成路灯光源的方案中，给每一个LED配置一个透镜或是将多个透镜连接起来组成透镜模组。对于集成化LED路灯则大多数用反光杯进行配光。前一种方案，存在光损失大，防水处理复杂，组装不便，高温环境下易老化、变黄等缺点；后一种方案，反光杯约有50％的光线是直射出去的，还有约50％的光线是经反射后射出的，对于能量的均匀分布较难控制，配光效果难以满足应用要求。

发明内容

本发明的目的为提供一种满足相关道路照明标准对光照度和均匀性要求，提高系统性能和能量的利用率的非球形曲面透镜。

实现上述发明目的的技术方案如下：

非球形曲面透镜，包括一上表面和一下表面，所述上表面由顶部的外凸的非球形曲面和四周的过渡面组成，所述下表面中部具有内凹的长条形曲面，所述透镜的底边具有与下表面平行的连接部。

所述透镜采用光学耐温玻璃压制而成。

所述的长条形曲面为纵剖的半胶囊形。

所述所述过渡面为曲面和平面，过渡面之间及过渡面与顶部的非球形曲面之间的连接部为圆角。

所述的连接部为沿底边一周的平面外展缘。

本发明的非球形曲面透镜在使用时为了增加路灯的功率，采用少数几个透镜直线排列的方式进行安装，光线向两边的照射没有任何阻挡，没有透镜之间相互干扰而产生的光损失问题。同时，由于数量少，组装、维护方便，有利于大规模的生产与应用。

附图说明

图1为本发明的结构俯视图

图2为图1的正面结构视图

图3为图1的左侧结构视图

图4为图1的右侧结构视图

图5为图1的底面结构视图

图6为图1的后部结构视图

图7为本发明透镜的立体结构示意图

图8为使用本发明的透镜的照射效果图，即LED路灯蝙蝠翼式矩形配光照射效果。

图9为传统朗伯型光源照射效果图

图10为本发明透镜的安装示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图7所示，非球形曲面透镜，包括一上表面和一下表面，所述上表面由顶部的外凸的非球形曲面1和四周的过渡面2组成，所述下表面中部具有内凹的长条形曲面3，所述透镜的底边具有与下表面平行的连接部4。

所述透镜，采用透射率大于99％，折射率为(1.5-1.9)的光学耐温玻璃压制而成，相比其它材料更耐用，更能提高光能量的传输效率。

如图5所示，所述的长条形曲面3为纵剖的半胶囊形。

所述所述过渡面为曲面和平面，过渡面之间及过渡面与顶部的非球形曲面之间的连接部为圆角。

所述的连接部为沿底边一周的平面外展缘。用于安装透镜时的固定。参见图10，实际安装时，此外展缘底部放置耐高温、抗老化硅橡胶密封圈，通过一个金属或塑胶固定盖23(和透镜边缘轮廓相同)，将透镜24固定于散热器21的安装面上。既固定了透镜，又对光源起防水的作用，而不需另外装设玻璃罩，也不会对光源的出光率有大的影响。

由于LED(包括集成式大功率LED)是一种朗伯型光源，而道路照明要求灯具配光最好为蝙蝠翼式矩形配光，使道路上灯与灯之间少阴影或无阴影。显然，朗伯型光源是不利于道路照明的，必须对其进行符合使用要求的配光设计。光线在经过两种不同介质的分界面时会发生折射与反射，利用这一原理，使朗伯型光源在进入本发明技术方案所提供的光学系统(非球形曲面透镜)时，光线经过特定的折射面，把光线照射在需要的照射面上，同时，透镜底部加有凹槽，改变其中一个光线入射面的折射角度。通过上述方法，“有序”控制了光线，使光线于路面的照射区域符合配光要求，满足道路照明需要。

如附图10所示，本发明技术方案的非球形曲面透镜，其配套光源为集成式大功率LED光源22，一颗光源与一颗透镜24便组成一个光源模组，由于其功率较大，一盏路灯只需一个或少数几个光源模组，便能满足光通量的要求。几个模组呈直线排列，光线向两边的照射没有任何阻挡，没有透镜之间相互干扰的而产生的光损失问题。同时，由于数量少，组装、维护方便，有利于大规模生产与应用。

图8为使用本发明透镜的照射效果图，图9为传统的朗伯型光源照射效果图，通过对比，可以得到本发明与其它配光方式的区别及在道路照明中的益处。

综上所述，本发明的非球面曲面透镜，组装与维护方便，提高了系统的光效，更合理地分配LED发出的光能，发挥LED的潜力，在满足相关道路照明标准对光照度和均匀性要求的前提下，提高系统性能和能量的利用率。

Claims (5)

1.非球形曲面透镜，包括一上表面和一下表面，其特征为：所述上表面由顶部的外凸的非球形曲面和四周的过渡面组成，所述下表面中部具有内凹的长条形曲面，所述透镜的底边具有与下表面平行的连接部。

2.根据权利要求1所述的非球形曲面透镜，其特征为：所述透镜采用光学耐温玻璃压制而成。

3.根据权利要求1所述的非球形曲面透镜，其特征为：所述的长条形曲面为纵剖的半胶囊形。

4.根据权利要求1所述的非球形曲面透镜，其特征为：所述所述过渡面为曲面和平面，过渡面之间及过渡面与顶部的非球形曲面之间的连接部为圆角。

5.根据权利要求1所述的非球形曲面透镜，其特征为：所述的连接部为沿底边一周的平面外展缘。

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