CN101963321A - 路面照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具防眩光功能的路面照明装置。该路面照明装置包括一个固态光源及一个光学元件。该固态光源用于发射光线的固态光源，其具有一个垂直于路面的中心对称轴，该中心对称轴沿路面延伸的方向将路面划分为行车靠近侧及行车远离侧。该光学元件与该固态光源相对设置，该固态光源射出的光线经由该光学元件射向路面，该光学元件用于将该固态光源发出的部分或全部光线向行车远离侧偏折，以使由该光学元件出射至行车靠近侧的光线的最大强度小于或等于由该光学元件出射至行车远离侧的光线的最大强度的百分之六十。当车辆由行车靠近侧驶向行车远离侧时，其不会直接对车辆驾驶员产生直接眩光的影响，从而有效保障了驾驶员的行车安全。

Description

路面照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种具有防眩光功能的路面照明装置。
背景技术
眩光(glare)作为一种光害，一般包括直接眩光和间接眩光。直接眩光是指来自视场中高亮度或没有充分遮蔽的眩光源/发光物发射的光线直接对眼睛造成的刺激，眩光源发光物处于被观察物的同一方向或邻近方向。间接眩光是指眩光源处于非观察方向产生的眩光，通常由高度光滑的表面的反射光引起。如图1所示，当光源101位于人眼102上方时，自人眼102所在垂直面103偏转45度至85度之间的范围内，光源101会对人眼102造成直接眩光。
如图2所示，路灯201发射的光线以其自身为中心向路面进行投射，现有技术中可以实现路灯201在车辆行驶的X方向上的辐射范围大于与X方向垂直的Y方向的辐射范围，以有效地提高路灯201的光利用率。然而，路灯201在X方向上形成的辐射范围是以路灯201为中心对称分布的，即路灯201在X方向上向其两侧的辐射角θ1与θ2相等，通常θ1＝θ2＝70度，这会对人眼产生直接眩光，在此，辐射角也可称为半峰边角(half-peak side angle)，是指以垂直路面为中心向左右两侧量测最大光强度的一半所得的角度，也就是光源所发出的发光强度为平面上最大发光强度的50％的光线与垂直线的夹角。在此，可参见图3所示路灯201的配光曲线，图中A点对应光线的光强度为该路灯201在0度到90度中最大光强度的50％，B点对应光线的光强度为该路灯201在0度到90度中的最大光强度，路灯201的辐射角约等于70度。由此可见，现有的路灯照明装置还是会对驾驶者的眼睛造成直接眩光。
所以，有必要提供一种具有防眩光功能的路面照明装置。
发明内容
下面将以实施例说明一种具有防眩光功能的路面照明装置。
一种路面照明装置，其包括一个固态光源及一个光学元件。该固态光源用于发射光线的固态光源，其具有一个垂直于路面的中心对称轴，该中心对称轴沿路面延伸的方向将路面划分为行车靠近侧及行车远离侧。该光学元件与该固态光源相对设置，该固态光源射出的光线经由该光学元件射向路面，该光学元件用于将该固态光源发出的部分或全部光线向行车远离侧偏折，以使由该光学元件出射至行车靠近侧的光线的最大强度小于或等于由该光学元件出射至行车远离侧的光线的最大强度的百分之六十。
相对于现有技术，所述路面照明装置发射的光线中，出射至行车靠近侧的光线的最大强度小于或等于由该光学元件出射至行车远离侧的光线的最大强度的百分之六十，当车辆由行车靠近侧驶向行车远离侧时，其不会直接对车辆驾驶员产生直接眩光的影响，从而有效保障了驾驶员的行车安全。
附图说明
图1是现有技术中产生眩光的原理示意图。
图2是一种现有路灯对路面进行照射的状态示意图。
图3是一种现有路灯的配光曲线图。
图4是本发明第一实施例提供的路面照明装置的使用状态示意图。
图5是本发明第一实施例提供的路面照明装置的结构示意图。
图6是本发明第一实施例提供的路面照明装置的工作原理示意图。
图7是图6所示路面照明装置的配光曲线图。
图8是图6所示路面照明装置另一变更实施方式的配光曲线图。
图9是本发明第二实施例提供的路面照明装置的工作原理示意图。
图10是本发明第二实施例提供的路面照明装置的结构示意图。
图11是本发明第三实施例提供的路面照明装置的工作原理示意图。
图12是本发明第三实施例提供的路面照明装置的结构示意图。
图13是本发明第四实施例提供的路面照明装置的工作原理示意图。
图14是本发明第四实施例提供的路面照明装置的结构示意图。
图15是本发明第五实施例提供的路面照明装置的工作原理示意图。
图16是本发明第五实施例提供的路面照明装置的结构示意图。
图17是本发明第六实施例提供的路面照明装置的工作原理示意图。
图18是本发明第六实施例提供的路面照明装置的结构示意图。
图19是本发明第七实施例提供的路面照明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，以对本发明实施例作进一步的详细说明。
参见图4，本发明第一实施例提供的一种路面照明装置10，其用于对路面11进行照明，该照明装置10包括一个固态光源121及一个光学元件122。
固态光源121可为发光二极管(Light Emitting diode，LED)。发光二极管可为白光发光二极管或高功率固态光源，当然也可以为红光、蓝光等其它可发出不同色光的发光二极管。固态光源121也可为发光二极管芯片。
光学元件122与固态光源121光学耦合，即固态光源121发射的光线直接进入光学元件122，并经由光学元件122的光学作用后射出。在本实施例中，固态光源121由一个灯杆15所固持，其具有一垂直于路面11的中心对称轴M。可以理解的是，该路面照明装置10也可包括一个用于安装该固态光源121的灯座(图未示)，当将该灯座安装在该灯杆15上时，该灯杆可通过该灯座固持住该固态光源121。
请一起参见图5，该光学元件122具体为四棱锥形，包括一个底面1221，一个相对于底面1221的出光面1222，以及一个连接在该底面1221与该出光面1222之间的侧面1223。该底面1221为一个长方形，该光学元件122具有一穿过该长方形几何中心的中心轴N。该出光面1222为一个与该底面1221成一预定夹角的斜面。该侧面1223包括四个与底面1221相接成一预定夹角的平面，具体为左右两个平面(由图10所示的视角观测)成一个张角，前后两个平面(由图10所示的视角观测)分别垂直于底面1221。固态光源121设置在光学元件122的底面1221上，其具有一个中心对称轴M，该中心对称轴M与该光学元件122的中心轴N相重合。该光学元件122通过其底面1221与该固态光源121相接合，使得其两者之间形成一个与该底面1221相重合的接合平面1221。
请进一步参阅图6，该路面照明装置10设置于路面11，该固态光源121的中心对称轴M沿路面11延伸的方向将该路面11划分为行车靠近侧(car coming side)110及行车远离侧(carleaving side)112，在路面11上行驶的车辆18由行车靠近侧110驶向行车远离侧112。
当该固态光源121发光时，光线由该接合平面1221入射至该光学元件122中，进而由该光学元件122的出光面1222出射至外界。由于该出光面1222为斜面，当光线由出光面1222出射时，其部分或全部在该出光面1222发生折射，使得其向行车远离侧112偏折，因此，位于行车远离侧112受照较强，而位于行车靠近侧110受照较弱。当由该光学元件122出射至行车靠近侧110的光线的最大强度小于或等于由该光学元件122出射至行车远离侧112的光线的最大强度的百分之六十时，位于行车靠近侧110的车辆中的驾驶员不会受到直接眩光的影响。例如，图7为光学元件122其中一种实施方式所对应的配光曲线图，C点示出行车远离侧112的光线的最大强度约为950坎德拉(cd)，D点示出行车靠近侧110的光线的最大强度约为550坎德拉。当驾驶员位于行车靠近侧110时，其眼睛受到的光线刺激没有超出正常范围，因此不会受到直接眩光的影响，而当汽车由行车靠近侧110驶向行车远离侧112时，驾驶员背向光线照射方向，其也不会受到直接眩光的影响。
该出光面1222相对该接合平面1221的倾斜程度可根据需要进行调整，图8示出光学元件122的出光面1222的倾斜程度经变更后，照明装置10所对应的配光曲线图，其中，E点示出行车远离侧112的光线的最大强度约为700坎德拉(cd)，D点示出行车靠近侧110的光线的最大强度约为135坎德拉。由于由该光学元件122出射至行车靠近侧110，且与该固态光源121的中心对称轴M的夹角在45～85度之间的光线的最大强度小于(也可等于)由该光学元件122出射至行车远离侧112的光线的最大强度的百分之二十，所以其实施效果更佳。
可以理解的是，光学元件122的侧面1223上还可以设置一反射层以进一步提高光利用效率。
光学元件122可采用透光材料如塑料，玻璃等制成。当该固态光源121为发光二极管芯片时，光学元件122可相应为包覆该发光二极管芯片121的封装体，其制作材料可为硅胶(Silicone)、压克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(Epoxy)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)等。
第一实施例中路面照明装置10所包含的光学元件的结构并不限于此，其还可以采用其它设计以具有防眩光功能，以下将举例说明几种具有不同光学元件的路面照明装置。
参见图9及图10，本发明第二实施例提供的一种路面照明装置20，其包括一固态光源221，及一个与固态光源221光学耦合的光学元件222。光学元件222具有一个底面2221，一个出光面2222，以及一个侧面2223。该光学元件222与第一实施例所述的光学元件122相类似，不同之处在于：光学元件222的出光面2222为一个沿路面11所在的方向延伸的曲面，该出光面2222相对接合平面2221的斜率由行车靠近侧210向行车远离侧212逐渐变大。
参见图11及图12，本发明第三实施例提供的一种路面照明装置30，其包括一个固态光源321，一个与固态光源321光学耦合的光学元件322。光学元件322具有一个底面3221，一个出光面3222，以及一个侧面3223。该照明装置30与第一实施例所提供的路面照明装置10相类似，不同之处在于：光学元件322的出光面3222由一个第一面3110及一个第二面3112相连接所形成，该第一面3110为一个与该底面3221成一预定夹角的斜面，该第二面3112为与底面3221相平行的平面，该第一面3110与该第二面3112分处中心轴N的两侧，其中，该第一面3110位于该光学元件322对应于行车靠近侧310的一侧，该第二面3112位于该光学元件322对应于行车远离侧312的另一侧。
该光学元件的出光面也可为平面与曲面的结合，如图13及图14所示，本发明第四实施例提供的一种路面照明装置40，其包括一固态光源421，一个与固态光源421光学耦合的光学元件422。光学元件422具有一个底面4221，一个出光面4222，以及一个侧面4223，其中，出光面4222由一个第一面4110及一个第二面4112相连接所形成。该照明装置40与上述第三实施例所提供的路面照明装置30相类似，不同之处在于：该第二面4112为一个向外凸出的曲面。
参见图15及图16所示，本发明第五实施例提供的一种路面照明装置50，其包括一固态光源521，一个与固态光源521光学耦合的光学元件522。光学元件522具有一个底面5221，一个出光面5222，以及一个侧面5223，其中，出光面5222由一个第一面5110及一个第二面5112相连接所形成。该照明装置50与上述第三实施例所提供的路面照明装置30相类似，不同之处在于：该第一面5110为一个向内凹陷的曲面，且该第一面5110相对该底面5221的斜率由行车靠近侧510向行车远离侧512逐渐变大。
参见图17及图18所示，本发明第六实施例提供的一种路面照明装置60，其包括一固态光源621，一个与固态光源621光学耦合的光学元件622。光学元件622具有一个底面6221，一个出光面6222，以及一个侧面6223，其中，出光面6222由一个第一面6110及一个第二面6112相连接所形成。该照明装置60与上述第三实施例所提供的路面照明装置30相类似，不同之处在于：该第一面6110为一个与该底面6221成一预定夹角的斜面，该第二面6112为一个向内凹陷的曲面。
参见图19，本发明第七实施例进一步提供了一种路面照明装置70，其用于对路面71进行照明。该照明装置70包括多个固态光源721及一个光学元件阵列72。
该光学元件阵列72由多个光学元件722依序排列所组成。每个光学元件722具有一个底面7221，一个出光面7222，以及一个侧面7223。该光学元件722与第一实施例所提供的光学元件122相类似，差别在于：侧面7223所包含的四个平面分别垂直于底面7221。
该多个光学元件722的多个底面7221位于同一个平面内，该多个固态光源721对应于该多个光学元件722，每个固态光源721设置在与其对应的光学元件722的底面7221上。
该光学元件阵列72可将多个固态光源721所发出的光向行车远离侧712偏折，使得驾驶员不会受到直接眩光影响。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种对应的改变与变形，例如：将第二至第六实施例中的光学元件进行适当变更，并利用多个光学元件相互结合形成与第七实施例所述光学元件阵列72相类似的光学元件阵列，从而可与多个固态光源一起组成其它路面照明装置，以对路面进行照明并达到防眩光的目的，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种路面照明装置，其包括：
一个用于发射光线的固态光源，其具有一个垂直于路面的中心对称轴，该中心对称轴沿路面延伸的方向将路面划分为行车靠近侧及行车远离侧；
一个光学元件，其与该固态光源相对设置，该固态光源射出的光线经由该光学元件射向路面，其特征在于：该光学元件用于将该固态光源发出的部分或全部光线向行车远离侧偏折，以使由该光学元件出射至行车靠近侧的光线的最大强度小于或等于由该光学元件出射至行车远离侧的光线的最大强度的百分之六十。
2.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，由该光学元件出射至行车靠近侧且与该固态光源的中心对称轴的夹角在45～85度之间的光线的最大强度小于或等于由该光学元件出射至行车远离侧的光线的最大强度的百分之二十。
3.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，该固态光源与该光学元件之间具有一个接合平面，该光学元件具有一个与该接合平面相对的出光面，该固态光源发射的光线由该接合平面入射至该光学元件，进而由该光学元件的出光面出射至外界。
4.如权利要求3所述的路面照明装置，其特征在于，该出光面为一个与该接合平面成一预定夹角的斜面。
5.如权利要求3所述的路面照明装置，其特征在于，该出光面为一个沿路面所在方向延伸的曲面，且该出光面相对该接合平面的斜率由行车靠近侧向行车远离侧逐渐变大。
6.如权利要求3所述的路面照明装置，其特征在于，该光学元件具有一与固态光源的中心对称轴相重合的中心轴，光学元件的出光面由一个第一面及一个第二面相连接所形成，该第一面位于光学元件对应于行车靠近侧的一侧，该第二面位于光学元件对应于行车远离侧的另一侧，该第一面为一个与该接合平面成一预定夹角的斜面或为一个斜率由行车靠近侧向行车远离侧逐渐变大的曲面。
7.如权利要求6所述的路面照明装置，其特征在于，该第二面为一个平面或一个曲面。
8.如权利要求1所述的路面照明装置，其特征在于，该固态光源为一个发光二极管或一个发光二极管芯片。
9.一种路面照明装置，其包括：
多个固态光源，其发出光线，且具有一个垂直于路面的中心对称轴，该中心对称轴沿路面延伸的方向将路面划分为行车靠近侧及行车远离侧，且车辆由行车靠近侧驶向行车远离侧；
一个光学元件阵列，其包括多个与该多个固态光源形成一一对应的光学元件，每个光学元件与其对应的固态光源相对并与该固态光源光学耦合，该光学元件阵列用于将该多个固态光源发出的部分或全部光线向行车远离侧偏折，以使由该光学元件阵列出射至行车靠近侧的光线的最大强度小于或等于由该光学元件阵列出射至行车远离侧的光线的最大强度的百分之六十。
10.如权利要求9所述的路面照明装置，其特征在于，该多个固态光源与该多个光学元件相接合形成一个接合平面，每个光学元件具有一个与该接合平面相对的出光面，每个固态光源发射的光线由该接合平面入射至与其相对应的光学元件，进而由该光学元件的出光面出射至外界，且该出光面为一个相对该接合平面的斜面。
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