CN102147088A - 无眩光道路照明灯具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无眩光道路照明灯具，属于道路照明技术领域。无眩光道路照明灯具的灯杯骨架是半径为R的弧形面，在此弧形面背后设置有多行多列带有反射灯杯的LED光源，多行多列LED光源形成弧形的照射灯面，弧形的照射灯面在灯具总成长度方向形成可覆盖路面宽度L1的照射角A；照明部件中的透明灯罩也是半径为R的弧形面，在此弧形面背后沿长度方向设置多条凹-凸棱镜，多条凹-凸棱镜将宽度方向的弧形照射灯面的光折射和透射为角度B的光射向路面长度L2；灯具总成与路灯杆结合时，灯具总成的宽度面与路灯竖杆之间的夹角D为50-80°。无眩光、无光污染和显色性好是无眩光路灯最主要的优势，是具有显著节能减排效果的绿色环保产品。

Description

无眩光道路照明灯具

技术领域

本发明属于道路照明技术领域，具体涉及一种无眩光道路照明灯具。

背景技术

目前世界上所用的路灯的光源均为高压水银灯、高压钠光灯和即将推广的LED灯，这些灯在使用的过程中会产生眩光，其大大的降低了路灯的实际照明效果。所谓眩光是指视野中由于不适宜亮度分布，在空间或时间上存在极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件，它会引起人的厌恶和不舒服感甚至会丧失明视度，它是导致视觉疲劳而引起交通事故的重要原因之一。司机夜间在道路上行驶，如对面没有车时，其无论是开近光灯还是开远光灯，都能得到良好的感官视觉，能轻松地驾驶；如对面有车对向行驶，其开近光灯或者是开远光灯时，双方驾驶员都无法得到良好的感官视觉，只能靠经验相互错车。产生这个现象就是双方汽车大灯点亮时的眩光所致。人的视觉神经有两种：一种是在光亮环境里起作用的椎体细胞，称为明视觉；一种是在黑暗环境里起作用的杆体细胞，称为暗视觉。当对方没有车时人的杆体细胞起作用的，暗视觉好能轻松驾车；当对方车灯的眩光耀入人眼时，人的大脑瞬间关断杆体细胞而开启椎体细胞，这是人体大脑对视觉神经自动保护的本能反映，使人的视觉只看到对方的车灯而看不见周边较暗的环境。

由于过去设计和制造路灯技术的革沿和社会技术水平的局限性，水银灯、钠光灯和LED灯在道路照明时，灯光向路长方向呈90°的俯射照明；灯光呈半球体积的漫射形式照亮地面，光斑呈圆形。它有如下缺陷：

1、由于灯光呈半球体积的漫射形式照亮地面，灯光照射的方向太广太泛，因而光的投射强度较弱致使路灯的亮度较弱，要达到路灯的照明标准，这些灯的光源功率必须配置较大(一般为200-600瓦)，其实质是用电能消耗为代价换取产品的亮度达标。

2、由于灯光向路长方向呈90°的俯射照明和光斑呈圆形，灯光会投向不需要照明的地方造成光的浪费和光的污染，光的利用率较低。

3、灯光呈半球体积的漫射形式照明，同时灯的安装高度均在6-14米，不论是驾驶车辆的司机还是行人，只要眼睛看得到路灯灯头时就会产生眩光效应，就会使人关闭部分杆体细胞神经而削弱人们在夜间的视觉识别能力，在这样的照明条件下，人们对道路上物体的视觉反映和判断能力会降低，人们行走和行车的安全性也会降低。同样的这条道路，我们如站在高楼房上向下看去，因路灯壳遮蔽了路灯漫射出的眩光而会呈现出车水马龙的亮丽景观。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种无眩光道路照明灯具，它在保证路面照明强度的前提下，不产生危害道路安全的眩光，能使路面形成均匀的近似矩形的照射光斑。

本发明的技术方案是：无眩光道路照明灯具由照明部件、壳体部件、安装部件构成灯具总成，所述的照明部件中的灯杯骨架是半径为R的弧形面，在此弧形面背后有多行多列的反射灯杯安装孔位，孔位内安装反射灯杯后形成多行多列照射点的弧形发光凹面，弧形发光凹面在长度方向形成可覆盖路面宽度L1的照射角A；照明部件中的透明灯罩也是半径为R的弧形面，在此弧形面背后沿长度方向设置多条凹或凸棱镜，多条凹或凸棱镜将宽度方向的弧形发光凹面的光折射和透射为角度B的光射向路面长度L2；灯具总成与路灯杆结合时，灯具总成的宽度面与路灯竖杆之间的仰角D为100-130°。反射灯杯安装孔位内侧设置有可将反射灯杯固定在其内的带弹性的卡扣。在安装部件中的安装盒盖板上设置有方便安装的角度量度器。上述“在此弧形面背后沿长度方向设置多条凹或凸棱镜”一句是指凹或凸棱镜的长度与弧形面的长度一致，多条凹或凸棱镜沿宽度方向顺序排列。

本发明的设计合理，结构简单，容易实施，对道路的照明效果好，无眩光不产生光污染，能提高道路交通的安全性。

本发明的显著特点是：

1、光照方向性强、光的利用率高。无眩光路灯将LED光源发出的光收集并聚光起来，通过多次光学配光与分配，将光投向需要照明的路面上去，光的有效利用率高。

2、无眩光无光污染。无眩光路灯发出的光是按道路照明的需要而定向投射的，其照明时，车辆司乘人员及行人看不见路灯杆上灯头的发光面而只见道路上灯光形成的无缝连接光带，没有其它路灯使用中形成的明显暗亮交错和光污染现象，驾驶车辆有良好的视觉舒适度，有力地增强了行车的安全性，其抛弃了传统路灯靠漫射光进行照明的形式，其无眩光、无光污染和显色性好是无眩光路灯最主要的优势，具有路灯史上的划时代意义。

3、节能效果显著、照明效果可调控。无眩光路灯较目前所使用的高压钠光灯相比约节能70％，它能在正常照明至凌晨后自动节能50％，此时的照明亮度可供行人行走和车辆驾驶的需要，它不需因此时人们活动稀少而为节能关灯以致引起的社会治安安全问题，到清晨人们开始出行时其又自动恢复正常照明至天亮，有效地节省路灯用电支出。无眩光路灯技术如用作隧道灯，将能节能90％，而且感官视觉极好。同时无眩光路灯在不增加电能消耗的前提下，只要改变LED芯片的品质(50-120Lm/w)就能得到不同的照明照度效果(类似高压钠光灯150-400W的照明效果)；在调整其电流值时(增加路灯功率)也能得到不同的照明照度效果。

4、重量轻、绿色环保。无眩光路灯采用特殊的结构设计对LED光源和灯体总成进行散热处理，抛弃了目前市面上LED光源路灯需要用大量的铝合金材料作散热体的形式，每只灯能节约铝合金约10公斤，能减少约50公斤的二氧化碳排放(按中国能耗标准折算)，产品重量是目前正在普及推广应用中的LED路灯的60％，是具有显著节能减排效果的绿色环保产品。

附图说明

附图1是本发明的一实施例灯具总成的照射面结构示意图；

附图2是附图1的A-A剖视结构示意图；

附图3是附图1的B-B剖视结构示意图；

附图4是附图2中圆C部分灯杯骨架结构放大示意图；

附图5是附图3中圆D部分∠B结构放大示意图；

附图6是无眩光路灯在公路上安装使用的示意图；

附图7是无眩光路灯投射到道路上的光斑示意图。

附图中标记分述如下：1-灯杯骨架；2-电路板；3-反射灯杯；4-LED光源；5-透明灯罩；6-壳体；7-连接骨架；8-安装骨架；9-连接片；10-电源控制器；11-垫片；12-路灯杆；13-路灯杆固定压块；14-安装盒盖板；15-装饰框；R-弧形面半径；∠A-灯光照在路宽上的角度；∠B-灯光照在路长上的角度；C-灯杯骨架结构放大图；D-∠B结构放大图；L1-路灯光斑照在道路上的宽度；L2-路灯光斑照在道路上的长度；H-路灯杆高度；∠C-路灯灯面长度与路灯竖杆构成的角度；∠D-路灯灯面宽度与路灯竖杆构成的角度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。如附图1所示本实施例中，灯具总成的照射面上安装有60支LED光源4，如附图2所示，灯杯骨架1是半径为R的弧形面，此弧形面背后有多行多列的反射灯杯3安装孔位，反射灯杯3由安装孔内侧的两个带弹性的塑料卡扣固定，灯杯安装后，灯杯骨架1就成了有多行多列光源点照射的弧形发光凹面，凹面使路灯光在∠A的范围内具有较强、较远、较均匀的投射能力，∠A确定了路灯对道路宽度的照射角度(可结合附图6、7所示)。透明灯罩5也是半径为R的弧形面灯罩，从附图3的B-B剖视结构图和附图5上圆D部分的放大结构看出，灯罩背后有数十条凹(也可以是凸棱镜，以下同)棱镜，棱镜具有对光进行折射和透射的二次配光功能，数十条凹棱镜将多行多列反射灯杯投来的光进行叠加重合，使路灯在∠B范围内具有较强、较远、较均匀的投射能力，∠B确定了路灯对道路长度的照射角度；上述∠A与∠B使路灯照出的光斑呈投射方向性较强的L1×L2长方形(见附图6、7)，本路灯取代现有的漫射光照明的形式，采用设定光照明的形式，为避免路灯眩光的产生奠定了技术基础。

由附图3所示，路灯照明部件由灯杯骨架1、电路板2、反射灯杯3、LED光源4、透明灯罩5等组成。灯杯骨架1与透明灯罩5由螺钉连接为一体。每块电路板2上固定和焊装有多个反射灯杯3及LED光源4，数块电路板2由电缆焊装成总光源部件待用(将由电源控制器10为其供电)。每个反射灯杯3安装在灯杯骨架的安装孔位上，由设置在灯杯骨架1背面的两个带弹性的塑料卡扣卡紧，当反射灯杯3推入相对应的灯杯骨架1内时，塑料卡扣将灯杯固定于其上。上述组装完成了路灯照明部件的结构实施。

附图2还显示了壳体部件由壳体6、连接骨架7、安装骨架8、连接片9、电源控制器10等组成。连接骨架7与安装骨架8由螺钉连接成壳体内的大骨架。壳体6与连接片9由不锈钢制成，数个连接片9按设计要求焊装在壳体6围边上形成壳体整体。壳体6整体与大骨架由螺钉连接成一体，此时壳体6部件总成内形成两个区室：左室为安装电源控制器10和安装路灯照明部件的空间区；右室为路灯杆12安装部件的空间区。电源控制器10由螺钉通过连接片9固定在壳体6上，两者紧密接触能将电源控制器10工作时产生的热量散至壳体6外。安装部件由垫片11、路灯杆12、路灯杆固定压块13、安装盒盖板14组成。路灯杆12穿入右室空间区后由数个螺栓通过路灯杆固定压块13将路灯总成固定在其上，在安装盒盖板14上设有角度量度器，路灯总成可按设定的∠D固定而消除眩光。垫片11是由数片叠加而成，可根据路灯杆12的直径确定垫片11的数量，从而使路灯杆12相对居于右室穿孔的中心，以保证路灯安装的稳定性和美观性。路灯的电源线通过路灯杆12的管腔引入右室，再由右室内的接线端子与左室内的电源控制器10连接而形成完整的用电电路。路灯照明部件由螺钉与路灯壳体6部件装配成路灯总成，再将装饰框15装入透明灯罩5的卡槽内固定，起到保护外露螺帽和美观路灯的作用。本路灯在整个生产装配中运用了密封胶和密封条，使路灯达到较高的防护等级和安全等级。

本发明的无眩光道路照明灯具具有以下功能：

1、灯杯骨架1是以R为半径形成的弧形体，从而产生弧形面灯面，弧形面灯面背后有多行多列的反射灯杯安装孔位，每个安装孔位内侧一对带弹性的塑料卡扣，当反射灯杯3推入相对应的安装孔位时，塑料卡扣将反射灯杯3固定于其上，从而使数十个反射灯杯3有规律地安装在灯杯骨架1的弧面上，形成多行多列照射点的弧形发光凹面，弧形发光凹面在长度方向形成可覆盖路面宽度L1的照射角A，使整灯的灯光呈∠A的照射角度向道路的宽度照明，灯光在此角度内具有较强、较远、较均匀的投射能力，从而实现路灯向道路的宽度L1布光。不同的R半径形成不同的对应的∠A，能调节路灯照明道路时的光照宽度L1。

2、透明灯罩5也是以R为半径形成的弧形体，其产生的弧形面灯罩背后有数十条凹(或凸)棱镜，每条棱镜具有将光源和灯杯投射来的光向∠B范围内折射和透射的功能，数十条凹(或凸)棱镜将数十只光源和灯杯反射的光进行叠加重合，使整个路灯灯面在∠B范围内具有较强、较远、较均匀的投射能力，从而实现路灯向道路的长度L2布光。不同的数值的∠B，能调节路灯照明道路时的光照长度L2。

3、反射灯杯3具有对大功率LED快速导热散热功能(这是本申请人的另一专利，专利号：ZL200720086726.7)，它由优质纯铝制成并在反射抛物面上电镀，具有两个功能：一是将LED光源4发出的漫射光通过其抛物面聚焦后转化成平行光进行强投射；二是快速导热散热，它将LED光源4发光时产生的热量快速的导在灯杯上，灯杯上的热量瞬间转化成红外光热的形式，大部分的红外光热通过灯杯的抛物面随同可见的平行光辐射出去而起到快速散热的作用。灯杯背面的红外光热也会辐射至不锈钢制成的壳体上再经其散热到壳体外，因此路灯总成不需要LED光源散热器(片)也能保障路灯的正常工作。

无眩光路灯照明的应用及使用效果：

无眩光路灯总成实现了对光源的收集、聚焦、定向强投射功能，确定了对道路的宽度方向和长度方向的照射角度等光学技术问题，但要实现无眩光照明效果必须要将其安装在路灯杆上。

附图6所示，∠C是路灯灯面长度方向与路灯竖杆构成的角度，它在路灯总成∠A的角度已定的情况下，不同的∠C能在一定范围内再次调整路灯光照在道路上的宽度，它一般在90-150°的区间内由道路照明的设计部门确定，在∠C值问题上无眩光路灯与其它路灯一样。∠D是路灯灯面宽度与路灯竖杆构成的角度，无眩光路灯的∠D是根据要照亮道路的长度来确定，不同的∠D能在一定范围内再次调整路灯光照在道路上的长度，角度范围在100-130°的区间内由道路照明的设计部门确定。现有技术中，市面上在使用的其它路灯的∠D均为90°的固定值，这是无眩光路灯在安装使用中与其它路灯明显不同的地方，也是本路灯实现无眩光的关键主措之一。

安装路灯的步骤为：路灯杆(12)穿入右室空间区后由数个螺栓通过路灯杆固定压块(13)将路灯总成固定在其上；安装盒盖板(14)是由绞链和螺钉固定在安装骨架上，其内面设有角度量度器，路灯总成通过它的量度而确定∠D角度，从而固定在路灯杆上；垫片(11)是由数片叠加而成，可根据路灯杆的直径确定垫片的数量，从而使路灯杆相对居于右室穿孔的中心，以保证路灯安装的稳定性和美观性；路灯的电源线通过路灯杆的管腔引入右室，再由右室内的接线端子与左室内的电源控制器连接而形成完整的用电电路。

路灯产生眩光现象必须具备从光源点发出的光芒能直射到人眼睛的条件，由于无眩光路灯光照的方向性强，其光只在∠A×∠B的范围内照射而不是漫射光照明，同时是从电灯杆的高度有方向性的向下、向前方俯射照明，其光斑为图7所示长方形L1×L2的光照范围，同时路灯LED光源的发光点都被其灯壳体所罩住。因此本无眩光路灯要产生眩光，只能在被路灯光芒所照亮的范围内，同时还要具备人的眼睛能被路灯光芒直射的条件才能产生，只有在道路上逆行的司机和在该灯光芒直射下的行人刻意抬头看光源时才会产生眩光，这在实际的运用中是少见的。无眩光路灯的∠D和路灯总成的多次配光使人的眼睛避开了直视光源，只能看到前方被路灯光芒照映出的车辆和行人等路况从而实现无眩光照明。现用的其它路灯采用漫射光的形式照明，其不管人与灯的距离有多远，只要你看到路灯灯头，你的眼睛就会被灯的光芒直射，就会产生眩光，也就会形成公路上无尽的眩光带，这与本申请是有本质区别的。

总之，无眩光路灯是从人的生理视觉机理与夜间道路照明的效用出发，用创新的思维模式而设计制造的新型路灯，它节能减排、节约社会开支、促进公共安全，它的推广与运用将会产生巨大的经济效益和社会效益，它也将揭开人类使用路灯产品的新篇章。

Claims (3)

1.一种无眩光道路照明灯具，由照明部件、壳体部件、安装部件构成灯具总成，其特征在于：所述的照明部件中的灯杯骨架(1)是半径为R的弧形面，在此弧形面背后有多行多列的反射灯杯安装孔位，孔位内安装反射灯杯后形成多行多列照射点的弧形发光凹面，弧形发光凹面在长度方向形成可覆盖路面宽度L1的照射角A；照明部件中的透明灯罩(5)也是半径为R的弧形面，在此弧形面背后沿长度方向设置多条凹或凸棱镜，多条凹或凸棱镜将宽度方向的弧形发光凹面的光折射和透射为角度B的光射向路面长度L2；灯具总成与路灯杆结合时，灯具总成的宽度面与路灯竖杆之间的仰角D为100-130°。

2.根据权利要求1所述的无眩光道路照明灯具，其特征在于：反射灯杯安装孔位内侧设置有可将反射灯杯(3)固定在其内的带弹性的塑料卡扣。

3.根据权利要求1所述的无眩光道路照明灯具，其特征在于：在安装部件中的安装盒盖板(14)上设置有方便安装的角度量度器。

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