CN104421837A - 一种通用led透镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED路灯透镜，在透镜底部设有LED灯珠安装凹槽，其光源入射面为半球面；透镜外表面由不规则凸形曲面和不规则凹形曲面构成。其特点是：透镜两端为对称的不规则凸形曲面，且曲率从两端到中央逐渐减小，透镜中央为对称的不规则凹形曲面，其曲率从中央到两端逐渐减小，并且安装LED凹槽的项部与所述凹形曲面的底部距离为5-8mm，通过变化的曲率曲面，可将LED光源发出的光形成近似矩形的照射范围，并且避免了中央照度过于集中、光斑不均匀的缺陷，使其在有效照射范围内的光照均匀度满足相关道路照明标准对均匀度的要求，并且在提高照射范围内光照均匀度的同时还可以获得较高的透镜获取效率。

Description

一种通用LED透镜

技术领域

本发明属于光学透镜技术领域，涉及LED透镜

背景技术

众所周知，LED具有发光强度高，耗能少的特点，所以目前越来越多的将LED应用到路灯领域，以达到节能的目的。单个LED发出的光为锥形光柱，照射范围随灯悬挂高度的变化而变化，其在路面形成的光斑为圆形，不符合道路矩形方块的照射要求，灯悬挂太高容易造成光源浪费；灯悬挂过低，光照区域有限，只能照射道路的一小部分路面。目前的LED路灯绝大多数都存在有效光源照射范围小，照射幅度窄，且光斑不均匀容易出现眩光的问题。

由于路面两个路灯之间的距离一般要比路面的宽度更长，所以比较适合的路灯应该是发出扁长的矩形光斑，尽可能准确、均匀地覆盖路面特别是两个路灯之间的道路范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种照射范围近似矩形、满足相关道路照明标准对光照度和均匀度要求的LED路灯专用透镜，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种LED路灯专用透镜，包括有透镜本体。其结构特征为：该透镜底部设有LED灯珠安装凹槽，其光源入射面为半球面；透镜外表面由不规则凸形曲面和不规则凹形曲面构成。

所述的LED路灯专用透镜，透镜外表面两端为对称的不规则凸形曲面，通过曲面折射可减小LED灯珠靠外围的光线出射角，将光线汇聚在一个近似矩形的范围内；

所述的LED路灯专用透镜，透镜外表面中央为对称的不规则凹形曲面，凹形曲面嵌于两端的凸形曲面之间，与两端的凸形曲面无圆角过度。通过曲面折射可增大LED灯珠中心部位的光线出射角，提高照射范围内光照均匀度，并且安装LED凹槽的顶部与凹形曲面的底部距离为5-8mm，这样在提高照射范围内光照均匀度的同时，还能获得较高的光源光通量，提高透镜系统效率。

进一步地，所述的LED路灯专用透镜，透镜外表曲面在横向方向(即道路长方向)上，透镜边缘光线与透镜中轴线夹角为θ1，60°≤θ1≤70°；在纵向方向(即道路宽方向)上，透镜出射角最大的光线与透镜中轴线夹角为θ2，30°≤θ2≤35°。

再进一步地，所述的LED路灯专用透镜θ1=67°，θ2=33°。

所述的LED路灯专用透镜，透镜外表面中央为对称的不规则凹形曲面，凹形曲面嵌于两端的凸形曲面之间，与两端的凸形曲面无圆角过度。通过曲率变化的曲面折射可增大LED灯珠中心部位的光线出射角，提高照射范围内光照均匀度。

采用本发明技术方案，通过不规则凸形曲面和不规则凹形曲面组合配光，可形成蝙蝠翼式的配光曲线，将LED光源发出的光形成近似矩形的照射范围，避免了现有的路灯透镜有效光源照射范围小、照射幅度窄、中央照度过于集中、且光斑不均匀的缺陷，使其在有效照射范围内的光照均匀度满足相关道路照明标准对均匀度的要求。

且优选地，透镜材料为聚甲基丙烯酸甲酯。

同时，在使用该LED路灯专用透镜时，为了增加路灯的功率、照度，可采用多个单独透镜以平面矩阵排列的方式进行安装，也可用多个透镜组合成一个平面矩阵排列的透镜组，多个透镜组平面排列安装。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本LED路灯专用透镜与LED灯珠的装配示意图；

图2是本LED路灯专用透镜底部示意图；

图3是本LED路灯专用透镜上部示意图；

图4是本LED路灯专用透镜正视图；

图5是本LED路灯专用透镜左视图；

图6是本LED路灯专用透镜沿着图5中A-A的截面图；

图7是本LED路灯专用透镜沿着图4中B-B的截面图；

图8是LED灯珠透过本LED路灯专用透镜的A-A截面光折射示意图；

图9是LED灯珠透过本LED路灯专用透镜的B-B截面光折射示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1～图9，LED路灯专用透镜包括透镜主体(1)，安装于已封装好的LED灯珠(2)的正上方，两者的轴线在同一直线上。

透镜底面(4)是一个水平面，底部中间设有LED灯珠安装凹槽，其光线入射面(3)为半球面。透镜上表面左侧的不规则凸形曲面(5)与右侧的不规则凸形曲面(7)左右对称，透镜上表面中央为左右对称的不规则凹形曲面(6)。不规则凹形曲面(6)嵌于左侧的不规则凸形曲面(5)与右侧的不规则凸形曲面(7)中间，之间无圆角过度。

整个透镜主体(1)沿中轴线方向中心对称。

透镜主体(1)横向截面如图6所示，在此光线出射面的截面曲线中：透镜上表面左侧不规则凸形曲面(5)的截面曲线(8)，其曲线曲率从左端到中间逐渐减小；透镜上表面右侧不规则凸形曲面(7)的截面曲线(10)，其曲线曲率从右端到中间逐渐减小；透镜上表面中央不规则凹形曲面(6)的截面曲线(9)，其曲线曲率从两端到中间逐渐增大。

透镜主体(1)纵向截面如图7所示，在此光线出射面的截面曲线中：透镜上表面左侧的截面曲线(11)，其曲线曲率从左端到中间逐渐减小；透镜上表面右侧的截面曲线(13)，其曲线曲率从右端到中间逐渐减小；透镜上表面中央不规则凹形曲面(6)的截面曲线(12)，其曲线曲率从两端到中间逐渐增大。

透镜主体(1)横向截面上的光折射示意图如图8所示。在此截面上：因透镜上表面左侧的截面曲线(8)曲率从左端到中间逐渐减小，所以在该面上的光折射率从左端到中间也是逐渐减小，可以将LED灯珠最左侧方向上射出的光线向中央聚拢。同理，LED灯珠最右侧方向上射出的光线也是向中央聚拢的。而上表面中央不规则凹形曲面(6)的截面曲线(9)，其曲线曲率从两端到中间逐渐增大，所以在该面上的光折射率从两端到中间也是逐渐增大，可以将LED灯珠中央部分射出的光线向两端扩散。

透镜主体(1)纵向截面上的光折射示意图如图9所示。在此截面上：因透镜上表面左侧的截面曲线(11)曲率从左端到中间逐渐减小，所以在该面上的光折射率从左端到中间也是逐渐减小，可以将LED灯珠最左侧方向上射出的光线向中央聚拢。同理，LED灯珠最右侧方向上射出的光线也是向中央聚拢的。而上表面中央不规则凹形曲面(6)的截面曲线(12)，其曲线曲率从两端到中间逐渐增大，所以在该面上的光折射率从两端到中间也是逐渐增大，可以将LED灯珠中央部分射出的光线向两端扩散。

综上所述，LED灯珠射出的光线，透过该透镜主体(1)，可将向四周发射的光线向中央聚拢，而因其四周曲面的光折射率不同，可将向四周射出的光线聚拢在一个近似矩形的照射范围内。例如此实施例，在横向方向(即道路长方向)上，透镜边缘光线与透镜中轴线夹角θ1=67°；在纵向方向(即道路宽方向)上，透镜边缘光线与透镜中轴线夹角θ2=33°。LED灯珠射出的光线，透过该透镜主体(1)上表面中央不规则凹形曲面(6)，通过曲面折射可增大LED灯珠中心部位的光线出射角，将透镜中央部分射出的光线向四周扩散，从而提高照射范围内的光照均匀度，并且安装LED凹槽的顶部与凹形曲面的底部距离为5-8mm。因为光源离透镜越远，透镜收集到的光源光通量越少，因而透镜系统的效率越低，而距离太近，又不能形成对光线向四周扩散的效果，试验证实发现当凹槽顶部，也即LED发光面与凹形曲面底部距离为5-8mm左右时能获得最佳效果。

通过上述方法，该LED路灯专用透镜使得LED灯珠发出的光线形成蝙蝠翼式的配光曲线，得到比较宽的近似矩形照射面积以及较高的光照均匀度，符合道路照明的配光需求，尤其适合用于路灯、巷道灯、隧道灯等道路照明灯具。

Claims (5)

1.一种用于LED路灯的透镜，包括有透镜本体，该透镜底部为平面，且平面中央设有LED灯珠安装凹槽，其光源入射面为半球面，其特征在于：

所述透镜外表面由不规则凸形曲面和不规则凹形曲面构成，其中所述透镜的外表面两端为对称的不规则凸形曲面，且曲率从两端到中央逐渐减小，从而使得所述透镜曲面在横向方向上，透镜边缘光线与透镜中轴线夹角为θ1，60°≤θ1≤70°；在纵向方向上，透镜出射角最大的光线与透镜中轴线夹角为θ2，30°≤θ2≤35°；所述透镜的外表面中央部分为绕中轴线对称的不规则凹形曲面，凹形曲面嵌于两端的凸形曲面之间，与两端的凸形曲面无圆角过度，其曲率从中央到两端逐渐减小，并且安装LED凹槽的顶部与所述凹形曲面的底部距离为5-8mm。

2.根据权利要求1所述的LED的透镜，其特征在于：通过所述变化的凸形曲面折射可减小LED灯珠靠外围的光线出射角，将光线汇聚在一个近似矩形的范围内。

3.根据权利要求1所述的LED的透镜，其特征在于：通过曲率变化的中央凹形曲面折射，可增大LED灯珠中心部位的光线出射角，提高照射范围内光照均匀度。

4.根据权利要求1所述的LED的透镜，其特征在于：θ1=67°，θ2=33°。

5.根据权利要求1所述的LED的透镜，其特征在于：所述透镜材料为聚甲基丙烯酸甲酯。