CN105698089B - 铁路机车室外照明用高聚光型反光镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜，包括两端开口的喇叭形反光杯，反光杯的两端开口分别为小口端和大口端，小口端的圆心位置设置有LED灯，反光杯的内壁设置有真空镀铝层。本发明的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜解决了现有的铁路机车的远光照明灯具普遍存在的能耗高、寿命短的问题。本发明的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜使用功率低、照明效果好的LED灯作为光源，将LED灯设置于反光杯横截面的圆心位置，使得LED灯发光中心刚好在反光杯的焦点上，从而使得光源中心光强大大增强，同时通过对反光杯的内表面进行真空镀铝处理，提高了光反射率、降低了光损失。

Description

铁路机车室外照明用高聚光型反光镜
技术领域
本发明属于照明灯具技术领域，具体涉及一种铁路机车室外照明用高聚光型反光镜。
背景技术
目前，常规铁路机车的室外远光照明普遍采用的是白炽、卤钨光源或氙气金卤灯光源，但是白炽灯、卤钨灯等光源普遍存在能耗高、寿命短等缺点；而氙气灯泡虽然光效较高(能达到80lm/w以上)，但也存在价格较贵、寿命短、含汞重金属等明显缺点和启动延迟、频闪等问题，而且镇流器瞬间启动时有27000V的高压，容易发生安全事故。同时，这些传统灯具都存在寿命太短的问题，号称长寿命的氙气灯寿命也不过2500h，与LED光源的寿命相差了一个数量级。为了克服这些缺陷，LED光源替代传统光源的方案应运而生。LED光源是一种新兴光源，具有节能环保、稳定安全、高寿命等优点，尤其寿命高达50000h，以LED为光源，可以大大减少灯具的维护费用。
然而，目前各厂家在设计LED光源前照灯过程中，由于光学设计水平不够，导致至今未能研发出合适的二次配光方法来实现满足铁标的LED灯具(功率P≤125W，中心光强I≥2000×103cd)。因此，现阶段的LED研发难点就在于二次配光技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁路机车室外照明用高聚光型反光镜，解决了现有的铁路机车的远光照明灯具普遍存在的能耗高、寿命短的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种铁路机车室外照明用高聚光型反光镜，包括喇叭形的反光杯，反光杯的两端根据直径分别为小口端和大口端，小口端的圆心位置焊接有LED灯，反光杯的内壁设置有真空镀铝层。
本发明的特点还在于，
反光杯的轴向剖面为抛物线形。
抛物线以所述反光杯的轴线为x轴，抛物线端点为原点，垂直于x轴的原点位置设置有y轴，抛物线满足y2＝4×8.1x。
LED灯的发光面中心位于抛物线的焦点位置。
反光杯的小口端直径为31.4mm，LED灯位于小口端的圆心位置，大口端的直径为108mm，反光杯的高度为82.4mm。
反光杯的内壁设置有真空镀铝层。
本发明的有益效果是：本发明的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜实现了LED为灯源的灯具设计，解决了现有的铁路机车的远光照明灯具普遍存在的能耗高、寿命短的问题。本发明的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜使用功率低、照明效果好的LED灯作为光源，将LED灯设置于反光杯横截面的圆心位置，使得LED灯发光中心刚好在反光杯的焦点上，从而使得光源中心光强大大增强，同时通过对反光杯的内表面进行真空镀铝处理，提高了光反射率、降低了光损失。
附图说明
图1是本发明的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜的结构示意图；
图2是本发明的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜的反光杯剖面的数学模型示意图。
图中，1.反光杯，2.LED灯，11.大口端，12.小口端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜的结构如图1所示，包括喇叭形的反光杯1，反光杯1的两端开口根据直径大小分别为小口端12和大口端11，小口端12的圆心位置焊接有LED灯2。
具体地，反光杯1的轴向剖面可以为如图2所示的抛物线形，以其轴线为x轴，抛物线端点为原点，垂直于x轴的原点设置有y轴，优选的，抛物线可以满足y2＝4×8.1x，LED灯2的发光面中心位于抛物线的焦点位置。反光杯1由该抛物线绕x轴旋转一周得到，其内表面为抛物面，即反光杯1的内表面采用抛物面设计，LED灯2的发光面中心位于该抛物面的焦点位置，反光杯1的内表面与发光面中心位于焦点位置的LED灯2匹配后可以形成接近平行光的光束，10W的LED灯2就可以使光源中心光强达到400×103cd。
上述反光杯1所用方程旋转成的曲面可以自由截取，任意两个横截面及横截面间的曲面都可以作为一个单独反光杯使用。
优选的，反光杯1的小口端12直径为31.4mm，抛物线焦距为8.1mm，LED灯2的发光面中心位于焦点位置，即在反光杯1抛物面的焦点位置，极大优化了反光灯的聚光效果；大口端11的直径为108.0mm，在单灯前照灯发光面尺寸为直径340mm的圆内刚好布置7颗，可以形成反光灯组合；反光杯1的高度为82.4mm，这为散热器留下了足够的空间。需要说明的是，由于该实施例的有些数值为无理数，因此该实施例的数据采用四舍五入方法取小数点后一位。
反光杯1的内壁经过真空镀铝处理后附着有真空镀铝层，其能使光反射率高达95％，大大降低了光的损失。经过真空镀铝处理后的真空镀铝层在使用前还需要进行以下检查：
a.耐热性能检查
将反光杯1放入高温箱中，温度由室温逐渐升至为200℃，保持24h，自然冷却后取出，用脱脂棉擦拭，反光杯1不应脱膜、不应破裂；
b.化学稳定性检查
在室温条件下，将反光杯1全部浸泡在3％盐水中保持48h，取出后用清水冲洗，然后用脱脂棉擦拭，反光杯1不应脱膜。
本发明的反光灯匹配10W功率的LED灯2，可以达到中心光强不低于400×103cd；如果7颗LED灯2匹配7个反光杯1形成的反光灯组合，则其中心光强不低于2800×103cd，满足铁标要求。
因此，本发明的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜使用光学软件模拟仿真和模拟计算，并结合实验测试，设计出光角度极小的高聚光反光镜，在功能上实现了LED灯具功率小(整灯输入功率不大于70W)，寿命长(25000h以上)的特点，又满足铁标TB/T2325.1-2013中关于产品中心光强(不小于2000×103cd)的要求，其优良的聚光性能使得LED前照灯能够满足铁标对灯具的高光强和小功率要求。

Claims (2)

1.铁路机车室外照明用高聚光型反光镜，其特征在于，包括喇叭形的反光杯(1)，所述反光杯(1)的两端根据直径分别为小口端(12)和大口端(11)，所述小口端(12)的圆心位置焊接有LED灯(2)，所述反光杯(1)的内壁设置有真空镀铝层，所述反光杯(1)的轴向剖面为抛物线形，所述抛物线以所述反光杯(1)的轴线为x轴，抛物线端点为原点，垂直于x轴的原点位置设置有y轴，所述抛物线满足y2＝4×8.1x，所述LED灯(2)的发光面中心位于抛物线的焦点位置。
2.如权利要求1所述的铁路机车室外照明用高聚光型反光镜，其特征在于，所述反光杯(1)的小口端(12)直径为31.4mm，所述LED灯(2)位于小口端(12)的圆心位置，所述大口端(11)的直径为108mm，所述反光杯(1)的高度为82.4mm。
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