CN101649992B - 固态照明路灯用的光学透镜 - Google Patents

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Abstract

一种固态照明路灯用光学透镜，包括有透镜本体1，透镜本体1底部设有槽体2，槽体2下方的水平面10为光源安装面，透镜本体1上部设有棱锥面副透镜3，光线通过左肩8、右肩9与槽体2内表面构成的凸面镜折射增加其出射的角度，光源发出的光线经过槽体2的折射更加集中到人行道和车道以内，棱锥面副透镜3将经过的光线部分折射或反射到副透镜左右两边，可降低透镜上方的光强值，提高两肩光强值，使蝙蝠翼的配光曲线中心处向内凹陷，提高了道路照明的均匀度，光线经过透镜本体1的前侧面4与后侧面5后通过全反射进入透镜上方，使光线投射到人行道和车道以内，具有降低直射点照度，增大路面方向投射距离、投射角度以及远点光强和提高均匀度的特点。

Description

固态照明路灯用的光学透镜
技术领域
本发明涉及一种光学透镜，特别涉及一种固态照明路灯用的光学透镜。
背景技术
目前，在对照明质量有较高要求的场合，如路灯应用中普遍存在适应配光要求的二次光学设计。对于气体放电灯的配光系统，通常采用反射式光杯结构，反射腔将上半部分的光反射并投射在道路行使的需求区域内。但固态照明尤其是大功率LED路灯照明，由于发光原理、安装方式以及光分布特性都不同于气体放电灯，采用光杯反射的原理解决配光要求，实现道路照明所要求的蝙蝠翼形配光曲线，并满足必要的均匀性要求，其实现的难度很大。
针对大于8W的固态照明LED单颗芯片，芯片最大发光角度是180度。常见的一次球面透镜通常并不是为道路照明所设计，不能满足国标《城市道路照明设计标准CJJ 45-2006》要求，特别是照明均匀度的要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种固态照明路灯用光学透镜，用来改变固态照明光源，尤其是针对类似郎泊分布的LED光源，能够实现具有蝙蝠翼型的配光，具有降低直射点照度，增大路面方向投射距离、投射角度以及远点光强和提高均匀度的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种固态照明路灯用光学透镜，包括有透镜本体1，透镜本体1底部设有槽体2，槽体2下方的水平面10为光源安装面，透镜本体1上部设有棱锥面副透镜3，透镜本体1的左肩8和右肩9与槽体2内表面构成凸面镜，槽体2为曲面结构，即由圆弧6围绕位于光源正下方的圆心旋转而成，旋转面7位于透镜本体1的前侧面4与后侧面5的中间，圆弧6的圆面与旋转面7垂直，其圆心在透镜本体1的正上方，所述的圆弧6的半径长度等于槽体2长度的±10％。
所述的透镜本体1的前侧面4或后侧面5的水平夹角为60度±10度。
所述的棱锥面副透镜3的数量至少为一个，其锥度范围是45～65度，
所述的棱锥面副透镜3的数量为三个，且每个棱锥面副透镜3的锥度为53度。
本发明由于设置有曲面结构底部2、前侧面4和后侧面5，所以具有将侧边光分布集中到路边的特点；由于透镜本体1的正前方叠加有棱锥面副透镜3，所以具有降低直射点照度的特点；由于透镜本体1两肩结合底部2的曲面结构，所以具有增大路面方向投射距离、投射角度以及远点光强，提高均匀度的特点；透镜和光源的功率不相关，可以适应不同功率光源，如30W、50W或100W。透镜对光源尺寸不敏感，对不同发光面积的光源都有效，由于安装点距离光源近，具有充分收集光源光，提高出光效率，减小安装尺寸，简化工艺的特点。
附图说明
图1是本发明的立体图。
图2是本发明的仰视图。
图3是本发明的俯视图。
图4是本发明的主剖视图。
图5是本发明的右剖视图。
图6是本发明实现的蝙蝠翼型配光曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1、2、3、4、5，一种固态照明路灯用光学透镜，包括有透镜本体1，透镜本体1底部设有槽体2，透镜本体1的左肩8、右肩9与槽体2内表面构成的结构为凸面镜，透过该凸面镜的光线通过折射增加出射的角度，使原有光源发出的部分光线的方向更远离中心垂线，角度可增加15～35度，最大光强与中心垂线的夹角可达到50度，目的是增加灯具在沿道路行进方向上光的投射距离和远光强度，从而保证照明的面积和均匀度，槽体2为曲面结构，即由圆弧6围绕位于光源正下方的圆心旋转而成，圆弧6半径长度等于槽体2长度的±10％，旋转面7位于透镜本体1前侧面4与后侧面5之间。圆弧6的圆面与上述旋转面7垂直，且圆心在透镜本体1的正上方。具有如此槽体的透镜本体1可以保证光源发出的达到该面的光线，通过折射更加集中到人行道和车道以内；槽体2下方的水平面10为光源安装面，透镜本体1上部设有棱锥面副透镜3，棱锥面副透镜3可以是一个或平行的一组，当采用锥度53度三个相邻时效果最佳，LED光源尤其是大多数符合朗泊分布的光源，在其正上方的光强值最大，而该点相对于路灯照明往往是灯下点附近，设置副透镜或透镜组的作用，就是将经过这一方向的光线部分折射或反射到副透镜左右两边，使原本光源的直射光线部分改变出射角到大于15度，这样可以有效的降低透镜上方的光强值，提高两肩光强值，使蝙蝠翼的配光曲线中心处向内凹陷，有利于适当减低灯下点照度，提高道路照明的均匀度；透镜本体1的前侧面4或后侧面5的水平夹角60度±10度。这一角度可以保证光源达到该面的光线通过全反射进入透镜上方，目的是收集原本会照射在人行道以外的那部分光线，投射到人行道和车道以内。
参见图6，该图是LED光源在使用本发明透镜后的配光曲线实际测试结果。结果采用极坐标表示，从圆心引出的射线代表不同的角度坐标；不同半径的同心园代表等光强坐标。图中蝙蝠翼型曲线为C0-C180平面的测试结果。可以看出曲线中心向上凹，两翼有明显的向外延伸，从而可以达到比较理想的照明效果。
本发明的工作原理是：
光线通过左肩8、右肩9与槽体2内表面构成的凸面镜折射增加其出射的角度，使原有光源发出的部分光线的方向更远离中心垂线，角度可增加15～35度，最大光强与中心垂线的夹角可达到50度，增加灯具在沿道路行进方向上光的投射距离和远光强度，从而保证照明的面积和均匀度；光源发出的光线经过槽体2的折射更加集中到人行道和车道以内，棱锥面副透镜3将经过这一方向的光线部分折射或反射到副透镜左右两边，使原本光源的直射光线部分改变出射角到大于15度，可以有效的降低透镜上方的光强值，提高两肩光强值，使蝙蝠翼的配光曲线中心处向内凹陷，有利于适当减低灯下点照度，提高道路照明的均匀度；光线经过透镜本体1的前侧面4与后侧面5后通过全反射进入透镜上方，使原本会照射在人行道以外的那部分光线，投射到人行道和车道以内。

Claims (4)

1.一种固态照明路灯用光学透镜，包括有透镜本体(1)，其特征在于，透镜本体(1)底部设有槽体(2)，槽体(2)下方的水平面(10)为光源安装面，透镜本体(1)上部设有棱锥面副透镜(3)，透镜本体(1)的左肩(8)和右肩(9)与槽体(2)内表面构成凸面镜，槽体(2)为曲面结构，即由圆弧(6)围绕位于光源正下方的圆心旋转而成，旋转面(7)位于透镜本体(1)的前侧面(4)与后侧面(5)的中间，圆弧(6)的圆面与旋转面(7)垂直，其圆心在透镜本体(1)的正上方，所述的圆弧(6)的半径长度等于槽体(2)长度的±10％。
2.根据权利要求1所述的一种固态照明路灯用光学透镜，其特征在于，所述的透镜本体(1)的前侧面(4)或后侧面(5)的水平夹角为60度±10度。
3.根据权利要求1所述的一种固态照明路灯用光学透镜，其特征在于，所述的棱锥面副透镜(3)的数量至少为一个，其锥度范围是45～65度。
4.根据权利要求1所述的一种固态照明路灯用光学透镜，其特征在于，所述的棱锥面副透镜(3)的数量为三个，且每个棱锥面副透镜(3)的锥度为53度。 
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