CN105402689B

CN105402689B - 基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及led路灯

Info

Publication number: CN105402689B
Application number: CN201510924671.1A
Authority: CN
Inventors: 张德峰; 李江海; 林洺锋
Original assignee: Guangdong Zhouming Energy Conservation Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Zhouming Energy Conservation Technology Co Ltd
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2018-05-25
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: CN105402689A

Abstract

本发明涉及一种基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及LED路灯，上述设计方法包括如下步骤：提供基础透镜，其具入射面和出射面，其开口位置所在的平面定义为基准面α；建立三维坐标系，选取基础透镜在0度～180度的横截面定义为XX’方向横截面，选取基础透镜在90度～270度的横截面定义为YY’方向横截面。分别选取XX’方向横截面和YY’方向横截面作为方向横截面，对任一方向横截面执行菲涅耳环结构设计后，得到具有菲涅耳环结构的入射面和出射面的路灯透镜。上述设计方法通过在传统的基础透镜的基础上设计得到路灯透镜，可在制造时更节省材料，透光率更高，光能利用率也更高，此外，光学效果还可以与基础透镜持平。

Description

基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及LED路灯

技术领域

本发明涉及照明技术领域，特别是涉及一种基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及LED路灯。

背景技术

路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯通常采用高压钠灯作为光源，但是，高压钠灯整体上光效较低的缺点造成了能源的巨大浪费，因此，开发新型、高效、节能寿命长、显色指数高和环保的路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。

近年来，随着LED光源在照明领域的高速发展，并以其长寿命、低能耗、绿色环保等优点，已经被越来越多的人所接受，并被广泛应用在道路照明领域中，目前，LED路灯已经普遍替代了传统的高压钠灯。

其中，光学系统作为LED路灯中最重要的组成部分，不仅要满足道路的照明需求，而且为了更加节能，还需要其具有更高的透光率和材料成本等优势。

目前，LED路灯的光学系统通常采用二次光学透镜来对LED灯发出的光线进行配光优化，以实现光线在照射至路面时，能够达到照射均匀度较高和照射分布区域较广的效果。

然而，由于现有的路灯透镜存在结构上的缺陷，依然存在透光率较低和浪费制造材料的问题。例如，公开号为CN101105272的中国专利公开的LED路灯透镜，其结构是包含具有对称的凹坑和枕型出射面和全发射面。又如，公开号为CN203880605U的中国专利公开的LED路灯透镜，是由多个自由曲面组成的出射面和入射面。又如，公开号为CN101691915的中国专利公开的LED路灯透镜，也是由弧形突出的类似花生米形状的曲面组成的出射面和全反射面。上述公开的专利依然存在透镜厚度较大、透光率较低和浪费制造材料的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种厚度较薄、透光率较高、以及制造时较节省材料的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及LED路灯。

一种基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S110：提供基础透镜，所述基础透镜具有弧形结构的入射面和出射面，所述基础透镜的开口位置所在的平面定义为基准面α；

建立三维坐标系，选取所述基础透镜在0度～180度的横截面定义为XX'方向横截面，选取所述基础透镜在90度～270度的横截面定义为YY'方向横截面；

S120：分别选取所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面作为方向横截面，对任一方向横截面执行以下步骤：

S121：在所述方向横截面上，将所述入射面与所述方向横截面的交线定义为入射母线L1，将所述入射母线L1与所述基准面α相交的两点所连成的有向线段定义为AB，选取光源出射点O点，以所述光源出射点O点为原点对所述入射母线L1进行缩小，得到曲线L2，所述曲线L2与所述基准面α相交的两点所连成的有向线段定义为CD，D点与B点连成的有向线段定义为DB，A与C连成的有向线段定义为AC，其中，所述有向线段AB、所述有向线段CD、所述有向线段AC与所述有向线段DB的方向相同；

S122：分别将所述有向线段AC和所述有向线段DB进行n等分，得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型在该方向横截面的参数；其中，n定义为所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环数，其中，n＝(1、2、3……)；

S130：对所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面分别执行步骤S121、S122后，得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型；

S140：根据所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型，形成具有菲涅耳环结构的所述路灯透镜的入射面；

S150：分别选取所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面作为方向横截面，对任一方向横截面执行以下步骤：

S151：在所述方向横截面上，在所述基础透镜上选取与所述基准面α平行的基准线L3，所述基准线L3与所述基准面α之间的垂直距离定义为所述路灯透镜的厚度d；

S152：根据所述路灯透镜的入射面的多个菲涅耳环的内侧齿边，顺序选取其中一条从所述光源出射点O点射出的入射光线定义为OE，其中，E点为所述入射光线OE与所述路灯透镜的入射面中内侧的一个菲涅耳环的内侧齿边L4重合，并与所述内侧齿边L4交于E点，所述入射光线OE经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第一个菲涅耳环折射后形成折射光线EF，其中，F点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点，选取其中一条从所述光源出射点O点射出的并与所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环的内侧齿边L5重合的入射光线定义为OG，其中，G点为所述入射光线OG与所述内侧齿边L5交于G点，所述入射光线OG经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环折射后形成折射光线GH，其中，H点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点，选取线段FH为所述路灯透镜的出射面的内侧的一个菲涅耳环的齿距；

S153：分别得到所述路灯透镜的出射面的全部菲涅耳环的齿距；

S160：对所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面分别执行步骤S151、S152、S153后，得到的路灯透镜的出射面的菲涅耳环模型；

S170：根据所述路灯透镜的出射面的菲涅耳环模型，形成具有菲涅耳环结构的所述路灯透镜的出射面。

在其中一个实施例中，所述入射光线OE与所述折射光线EF选取符合如下函数关系：

sinθ1/sinθ2＝n(1,2)

θ2＝sin^-1(sinθ1/n(1,2))

其中，θ1为所述入射光线OE的入射角度，θ2为所述折射光线EF的折射角度，n1,2为所述基础透镜材料的折射率。

在其中一个实施例中，所述入射光线OG与所述折射光线GH选取符合如下函数关系：

sinθ3/sinθ4＝n(1,2)

θ4＝sin^-1(sinθ3/n(1,2))

在其中一个实施例中，n1,2为所述基础透镜材料的折射率。

在其中一个实施例中，所述XX'方向横截面与所述YY'方向横截面非重合设置。

在其中一个实施例中，所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面均垂直于所述基准面α。

一种路灯透镜，采用任一所述的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法制备得到，所述路灯透镜具有菲涅耳环结构的入射面和出射面。

一种LED路灯，包括所述路灯透镜，还包括LED光源，所述LED光源发出的光线朝向所述路灯透镜具有菲涅耳环结构的入射面。

上述基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法通过在传统的基础透镜的基础上，重新优化基础透镜并设计得到具有双菲涅耳环结构入射面和出射面的路灯透镜，且路灯透镜在制造时更节省材料，透光率更高，光能利用率也更高，此外，光学效果还可以与基础透镜持平。

附图说明

图1为本发明一实施方式的基础透镜的结构示意图；

图2为本发明一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图；

图3为本发明另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图；

图4为本发明另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图；

图5为本发明另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图；

图6为本发明另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图；

图7为本发明另一实施方式的基础透镜在XX'方向横截面的结构示意图；

图8为本发明一实施方式的路灯透镜的入射面的结构示意图；

图9为本发明另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图；

图10为本发明另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图；

图11为本发明另一实施方式的基础透镜在XX'方向横截面的结构示意图；

图12为本发明一实施方式的路灯透镜的模型示意图；

图13为本发明一实施方式的路灯透镜的出射面的结构示意图；

图14为本发明一实施方式的路灯透镜的结构示意图；

图15为本发明一实施方式的采用路灯透镜的路灯的光线路径示意图；

图16为本发明一实施方式的采用路灯透镜的路灯的光斑示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法，包括如下步骤：

请参阅图1，S110：提供基础透镜10，所述基础透镜10具有弧形结构的入射面11和出射面12，所述基础透镜10的开口13位置所在的平面定义为基准面α；建立三维坐标系，选取所述基础透镜在0度～180度的横截面定义为XX'方向横截面，选取所述基础透镜在90度～270度的横截面定义为YY'方向横截面。

一实施方式中，所述XX'方向横截面与所述YY'方向横截面非重合设置；又如，所述XX'方向横截面与所述YY'方向横截面垂直设置；又如，所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面均垂直于所述基准面α。

一实施方式中，采用公开号为CN101105272的中国专利公开的LED路灯透镜作为所述基础透镜；又如，采用公开号为CN203880605U的中国专利公开的LED路灯透镜作为所述基础透镜；又如，公开号为CN101691915的中国专利公开的LED路灯透镜作为所述基础透镜；又如，采用类似花生米形状结构的透镜作为所述基础透镜，当然，所述基础透镜不局限于上述实施方式，例如，还可以为其他形状的基础透镜，只需确保该基础透镜具有弧形结构的入射面和弧形结构的出射面，以及开口即可。

一实施方式中，外部的LED光源发出的光线朝向所述基础透镜的开口13位置处设置，以确保外部的LED光源发出的光线可以由入射面11进入至基础透镜100内部，再通过基础透镜100后由出射面12射出至外部环境，如，射出至路面。

一实施方式中，基础透镜10设置有开口13，并形成空腔结构，所述空腔结构的内侧壁由弧形结构的入射面11形成，如，入射面11具有自由曲面结构。

请参阅图1，S120：分别选取所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面作为方向横截面，对任一方向横截面执行以下步骤：

S121：在所述方向横截面上，将所述入射面与所述方向横截面的交线定义为入射母线L1，将所述入射母线L1与所述基准面α相交的两点所连成的有向线段定义为AB，选取光源出射点O点，以所述光源出射点O点为原点对所述入射母线L1进行缩小，得到曲线L2，所述曲线L2与所述基准面α相交的两点所连成的有向线段定义为CD，D点与B点连成的有向线段定义为DB，A与C连成的有向线段定义为AC，其中，所述有向线段AB、所述有向线段CD、所述有向线段AC与所述有向线段DB的方向相同。

S122：分别将所述有向线段AC和所述有向线段DB进行n等分，得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型在该方向横截面的参数；其中，n定义为所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环数，其中，n＝(1、2、3……)。

为了更好地对上述步骤进行说明，例如，预先选取所述YY'方向横截面作为方向横截面，对所述YY'方向横截面执行如下操作：

请参阅图2，在所述YY'方向横截面上，将所述入射面与所述YY'方向横截面的交线定义为入射母线L1，将所述入射母线L1与所述基准面α相交的两点所连成的有向线段定义为AB，选取光源出射点O点。如图2所示，入射母线L1为曲线。

一实施方式中，光源出射点O点到所述基准面α之间的距离定义为k1，所述距离k1根据所述基础透镜与其适配光源的真实位置和距离来确定，如，所述光源出射点O点为LED光源的安装位置，当然，所述距离k1还可以根据实际需要继续调整。

请参阅图3，以所述光源出射点O点为原点对所述入射母线L1进行缩小，得到曲线L2，所述曲线L2与所述基准面α相交的两点所连成的有向线段定义为CD，D点与B点连成的有向线段定义为DB，A与C连成的有向线段定义为AC，其中，所述有向线段AB、所述有向线段CD、所述有向线段AC与所述有向线段DB的方向相同。

请一并参阅图4和图5，分别将所述有向线段AC和所述有向线段DB进行n等分，得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型在该方向横截面的参数；其中，n定义为所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环数，其中，n＝(1、2、3……)。

请参阅图6，通过上述步骤，可以在所述YY'方向横截面上，完成所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环结构的设计。

同理，请参阅图7，再选取所述XX'方向横截面作为方向横截面，对所述XX'方向横截面执行上述操作，例如，执行图2至图5中的操作后，即执行步骤S121、S122后，可以在所述XX'方向横截面上，完成所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环结构的设计。

例如，在所述XX'方向横截面上，分别选取有向线段A'C'和有向线段D'B'进行n等分，得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型在该方向横截面的参数；其中，n定义为所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环数，其中，n＝(1、2、3……)，用于在所述XX'方向横截面上，完成所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环结构的设计。又如，在所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面上的菲涅耳环结构的菲涅耳环数相同设置。

S130：对所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面分别执行步骤S121、S122后，得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型。也就是说，分别选取所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面作为方向横截面，并对所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面分别执行步骤S121、S122后，可以得到所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型。例如，根据所述参数建立所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型。

例如，根据在所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面上得到的菲涅耳环结构，例如，根据每一环所述菲涅耳环的间距，即齿距，用于确定所述基础透镜侧边进行缩小的倍数，以对应得到一环所述菲涅耳环；又如，根据所述菲涅耳环数，用于确定所述基础透镜侧边进行缩小的次数，以分别对应得到多环的所述菲涅耳环；又如，根据每一环所述菲涅耳环的间距和/或所述菲涅耳环数，用于得到所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型。

S140：根据所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型，形成具有菲涅耳环结构的所述路灯透镜的入射面。

一实施方式中，所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型用于作为进行切割操作时所依据的切割轨迹；又如，根据所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型用于作为进行打磨操作时所依据的打磨轨迹；又如，根据所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型经过切割和/或打磨后，形成如图8所示的路灯透镜20的入射面21。当然，所述路灯透镜的制作方法不限于此，优选的，所述路灯透镜通过模具注塑、或者热压成型得到。

S152：根据所述路灯透镜的入射面的多个菲涅耳环的内侧齿边，顺序选取其中一条从所述光源出射点O点射出的入射光线定义为OE，其中，E点为所述入射光线OE与所述路灯透镜的入射面中内侧的一个菲涅耳环的内侧齿边L4重合，并与所述内侧齿边L4交于E点，所述入射光线OE经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第一个菲涅耳环折射后形成折射光线EF，其中，F点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点，选取其中一条从所述光源出射点O点射出的并与所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环的内侧齿边L5重合的入射光线定义为OG，其中，G点为所述入射光线OG与所述内侧齿边L5交于G点，所述入射光线OG经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环折射后形成折射光线GH，其中，H点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点，选取线段FH为所述路灯透镜的出射面的内侧的一个菲涅耳环的齿距。

一实施方式中，所述入射光线OE与所述折射光线EF选取符合如下函数关系：

sinθ1/sinθ2＝n(1,2)

θ2＝sin^-1(sinθ1/n(1,2))

其中，θ1为从空气中入射的所述入射光线OE的入射角度，θ2为所述折射光线EF的折射角度，所述入射光线OE从空气中入射，n(1,2)为所述基础透镜材料的折射率。

需要说明的是，所述入射光线OE从空气中入射，空气折射率为1.0。

一实施方式中，所述入射光线OG与所述折射光线GH选取符合如下函数关系：

sinθ3/sinθ4＝n(1,2)

θ4＝sin^-1(sinθ3/n(1,2))

其中，θ3为从空气中入射的所述入射光线OG的入射角度，θ4为所述折射光线GH的折射角度，所述入射光线OG从空气中入射，n(1,2)为所述基础透镜材料的折射率。

需要说明的是，所述入射光线OG从空气中入射，空气折射率为1.0。

请参阅图9，在所述YY'方向横截面上，在所述基础透镜上选取与所述基准面α平行的基准线L3，所述基准线L3与所述基准面α之间的垂直距离定义为所述路灯透镜的厚度d。

需要说明的是，基准线L3与所述基准面α之间的垂直距离即为所述路灯透镜的厚度，所述路灯透镜的厚度d小于所述基础透镜的厚度，这样，有利于降低厚度，从而可以在制造所述路灯透镜时，节省材料，达到增加透光率的效果。

请参阅图9，根据所述路灯透镜的出射面的多个菲涅耳环的内侧齿边，顺序选取其中一条从所述光源出射点O点射出的入射光线定义为OE，其中，E点为所述入射光线OE与所述路灯透镜的入射面中内侧的一个菲涅耳环的内侧齿边L4重合，并与所述内侧齿边L4交于E点，所述入射光线OE经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第一个菲涅耳环折射后形成折射光线EF，其中，F点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点。

一实施方式中，所述从空气中入射的光线OE与所述折射光线EF选取符合如下函数关系：

sinθ1/sinθ2＝n(1,2)

θ2＝sin^-1(sinθ1/n(1,2))

其中，θ1为所述入射光线OE的入射角度，θ2为所述折射光线EF的折射角度，n(1,2)为所述基础透镜材料的折射率，N1为法线。

请参阅图9，选取其中一条从所述光源出射点O点射出的并与所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环的内侧齿边L5重合的入射光线定义为OG，其中，G点为所述入射光线OG与所述内侧齿边L5交于G点，所述入射光线OG经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环折射后形成折射光线GH，其中，H点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点，选取线段FH为所述路灯透镜的出射面的内侧的一个菲涅耳环的齿距。

sinθ3/sinθ4＝n(1,2)

θ4＝sin^-1(sinθ3/n(1,2))

其中，θ3为所述入射光线OG的入射角度，θ4为所述折射光线GH的折射角度，光线OG从空气中入射，n(1,2)为所述基础透镜材料的折射率，N2为法线。

请参阅图10，多次执行图10所示的步骤，即多次执行步骤S151、S152、S153后可以在所述YY'方向横截面上，完成所述路灯透镜的出射面的菲涅耳环结构的设计，包括但不局限于齿距、多个菲涅耳环中的起始点和终点的设计。

同理，请参阅图11，再选取所述XX'方向横截面作为方向横截面，对所述XX'方向横截面执行上述操作，例如，执行图10所示的步骤后，即执行步骤S151、S152、S153后，可以在所述XX'方向横截面上，完成所述路灯透镜的出射面的菲涅耳环结构的设计，包括但不局限于齿距、多个菲涅耳环中的起始点和终点的设计。

需要说明的是，与所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环的模型不同，所述路灯透镜的出射面的多个菲涅耳环的齿距相异设置，也就是说，所述齿距依靠上述步骤得出。

S160：请参阅图12，对所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面分别执行步骤S151、S152、S153后，得到的路灯透镜的出射面的菲涅耳环模型。

S170：请参阅图13，根据所述路灯透镜的出射面的菲涅耳环模型，形成具有菲涅耳环结构的所述路灯透镜20的出射面22。

请参阅图13，通过执行步骤S110～S170，以所述基础透镜为基础，可以得出所述路灯透镜的形状和结构设计，即利用现有的基础透镜并采用基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法，可以得到上述路灯透镜。

需要说明的是，由于采用了菲涅耳环设计，可能会在所述路灯透镜上增加非有效光学面，这会加剧所述路灯透镜的散射效果，并且不同的光源发出的光在空间的分布也有不同，为了把这部分影响降到最低，例如，上述设计方法还包括如下步骤：S180：在分割后的各部分自由曲线上进行微调操作。优选的，利用结构和光学仿真软件优化与迭代处理，以减小上述影响，提高光学照射效果。

一实施方式中，请参阅图14，预先提供基础透镜，并根据上述基础透镜得出所述路灯透镜的设计模型，之后，选取待切割或研磨材料，如，光学级的PMMA、PC、硅胶或高硼硅玻璃等材料，之后，再根据上述路灯透镜的设计模型对所述待切割或研磨材料进行切割或研磨等工艺，用于加工制造得到所述路灯透镜20。所述路灯透镜的制作方法不限于此，优选的，所述路灯透镜通过模具注塑、或者热压成型得到。

为了更好地说明上述路灯透镜与基础透镜的区别，现提供一实施方式的路灯透镜与基础透镜的对比表格，详见表1。

表1

从表1可以看出，在厚度方面，基础透镜的厚度为5.1mm，而采用上述基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法设计得到的路灯透镜的厚度仅为1.15mm，厚度的差异比率减少了77.5％，这样，可以极大地节省制造上述路灯透镜的材料。

在体积方面，基础透镜的体积为397.6mm³，而采用上述基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法设计得到的路灯透镜的体积仅为64.26mm³这样，可以极大地节省制造上述路灯透镜的材料。

在透镜透光率方面，基础透镜的透镜透光率为92％，而采用上述基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法设计得到的路灯透镜的透镜透光率却能达到97％，远远大于基础透镜的透镜透光率，这样，更有利于提高光能的利用率。

在其他光学效果方面，请一并参阅图15和图16，采用上述基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法设计得到的路灯透镜在光线的传播路径和光斑的效果上，可以达到基础透镜的光学效果，这样，可以节省制造材料和提高透光率的基础上具有良好的光学效果。

又一个例子是，一种路灯透镜，采用上述任一实施例所述的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法制备得到，所述路灯透镜具有菲涅耳环结构的入射面和出射面。

又一个例子是，一种LED路灯，其包括上述任一实施例所述的的路灯透镜，还包括LED光源，所述LED光源发出的光线朝向所述路灯透镜具有菲涅耳环结构的入射面。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立三维坐标系，选取所述基础透镜在0度～180度的横截面定义为XX’方向横截面，选取所述基础透镜在90度～270度的横截面定义为YY’方向横截面；

S120：分别选取所述XX’方向横截面和所述YY’方向横截面作为方向横截面，对任一方向横截面执行以下步骤：

S130：对所述XX’方向横截面和所述YY’方向横截面分别执行步骤S121、S122后，得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型；

S150：分别选取所述XX’方向横截面和所述YY’方向横截面作为方向横截面，对任一方向横截面执行以下步骤：

S160：对所述XX’方向横截面和所述YY’方向横截面分别执行步骤S151、S152、S153后，得到的路灯透镜的出射面的菲涅耳环模型；

2.根据权利要求1所述的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法，其特征在于，所述入射光线OE与所述折射光线EF选取符合如下函数关系：

sinθ1/sinθ2＝n(1,2)

θ2＝sin^-1(sinθ1/n(1,2))

其中，θ1为所述入射光线OE的入射角度，θ2为所述折射光线EF的折射角度，n(1,2)为所述基础透镜材料的折射率。

3.根据权利要求1所述的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法，其特征在于，所述入射光线OG与所述折射光线GH选取符合如下函数关系：

sinθ3/sinθ4＝n(1,2)

θ4＝sin^-1(sinθ3/n(1,2))

其中，θ3为所述入射光线OG的入射角度，θ4为所述折射光线GH的折射角度，n(1,2)为所述基础透镜材料的折射率。

4.根据权利要求1所述的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法，其特征在于，所述XX’方向横截面与所述YY’方向横截面非重合设置。

5.根据权利要求1所述的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法，其特征在于，所述XX’方向横截面和所述YY’方向横截面均垂直于所述基准面α。

6.一种路灯透镜，其特征在于，采用如权利要求1至5中任一所述的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法制备得到，所述路灯透镜具有菲涅耳环结构的入射面和出射面。

7.一种LED路灯，其特征在于，包括权利要求6所述的路灯透镜，还包括LED光源，所述LED光源发出的光线朝向所述路灯透镜具有菲涅耳环结构的入射面。