CN102102851A - 适用于功率型led路灯的偏光透镜 - Google Patents

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CN102102851A CN2011100712680A CN201110071268A CN102102851A CN 102102851 A CN102102851 A CN 102102851A CN 2011100712680 A CN2011100712680 A CN 2011100712680A CN 201110071268 A CN201110071268 A CN 201110071268A CN 102102851 A CN102102851 A CN 102102851A
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李效志
张宝凯
安建峰
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Shandong Xuguang Solar PV Co Ltd
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Abstract

本发明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。

Description

适用于功率型LED路灯的偏光透镜
技术领域：
本发明公开一种适用于功率型LED路灯的偏光透镜。
背景技术：
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一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。
发明内容：
本发明针对这种技术背景，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。
本发明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、本发明偏光透镜的上球面、下球面的复合曲率示意图；
附图2、本发明偏光透镜结构关系的俯视图；
附图3、本发明偏光透镜的A-A横向剖面图；
附图4、本发明偏光透镜的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发明进一步说明。
具体实施方式：
如附图1、图2、图3、图4所示，本发明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。

Claims (1)

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。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104763975A (zh) * 2014-01-07 2015-07-08 Lg伊诺特有限公司 透镜以及包括该透镜的照明设备
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