CN201255364Y - Led灯道路照明用透镜 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种LED灯道路照明配用透镜。它包括肩台、透镜体，和二个面组成前置透镜，第二面为复合曲面，垂直和水平方向分别光轴对称，其特征在于透镜第一面为槽形复合凹面，其与光轴垂直截面上的交线为圆弧线，与光轴水平截面上：中间的交线为长直线，两端的为对称圆弧线，两边交于端面；第二面为复合凸面，与光轴垂直截面上：近轴区交线为凸弧线，边缘区的交线也为凸弧线，中间过渡区的交线为连续过渡线；与光轴水平截面上的交线为高凸的圆弧线，两边交于肩台；界面间按面形自然连续过渡。经该透镜出射面的光线连续改变出射光线分布方向，被照射的范围均匀度好。它主要配用于长方形照明场合，尤其是道路和隧道照明的LED照明灯。

Description

LED灯道路照明用透镜
技术领域
本实用新型涉及复曲面透镜或多焦透镜。具体地说是一种与LED灯配用的前置透镜。
背景技术
目前LED灯因发光效率高、无眩光、重量轻、使用寿命长，维护费用低，优点明显，已成人们的共识。已开始在路灯、隧道灯、高杆灯、泛光灯、防爆行、射灯、景观灯、特种灯方面已得到普遍应用。
LED发光元件的芯片体积小，结构紧凑，其发光面积相对来说更小。发光角120～145°，其光强与发光角的余弦成正比，因此被照表面上所形成的照度随出射角的增大而迅速衰减，发散角度也过大，多不能直接应用。有的LED发光元件的前方预置球面会聚透镜，照射的物体表面光斑形状为圆形，光线相对集中一些。如直接用作路灯或隧道灯照明，一块亮，一块暗，照明效果仍然不好。汽车开在这样的路段驾驶员容易头昏，容易发生车祸。增设前置透镜势在必然。此前，第一面为平面或凹面，第二面的凸面为复合曲面的聚光透镜开始了应用，随着LED发光元件照明系统的二次光学设计的深入开展，进一步促进了结构的变化和细分，并被不断开发出来。
一般来说，球面透镜的孔径角较小，在40度以下。非球面透镜孔径角可达130度以上，与LED光源较为匹配，更加为人们所关注。增设前置透镜可以实现透镜中不同区域光束角度的重新分布，而要使出射光线以设定的角度定向照明，并且使边界比较清晰，还与光源的形状、尺寸、功率和安装高度一起综合起来考虑，经过周密的匹配设计才能最终满足不同应用场合的需求。
发明内容
本实用新型的目的是要提供一种LED灯用透镜的具体结构方案，使该透镜保持整体上会聚特征的同时充分利用局部面形的变化，来满足出射光束密度重新分布之目的和应用条件的多样化要求。具体地说是一种照明区为长方形的形状的用于道路照明的LED灯用透镜。
LED灯道路照明用透镜基于透镜复合面形的设计应用。
本实用新型的LED灯道路照明用透镜，包括肩台、透镜体，由第一面和第二面组成聚光透镜，第二面为复合曲面，垂直和水平方向分别光轴对称，复合面界面为面连续过渡，其特征在于所说的透镜的第一、二面均为复合曲面；第一面为槽形复合凹面，其与光轴垂直截面上的交线为圆弧线，与光轴水平截面上：中间的交线为长直线，两端的为对称圆弧线，两边交于端面；第二面为复合凸面，其与光轴垂直截面上：近轴区交线为凸弧线，边缘区的交线也为凸弧线，中间过渡区的交线为连续过渡线，与光轴水平截面上的交线为高凸的圆弧线，两边交于肩台；界面间按面形自然连续过渡。
本实用新型的效果：
由于LED灯道路照明用透镜第一面上设有槽形复合面凹区，可以与圆形、方形或长圆形、长方形的面光源配用，並通过凹区的深度设置保证有足够的散热流通空间。也兼顾到了边缘光线的掠射效果。
通过透镜第二面复合曲面的设置，所构成的厚透镜可以使照射到透镜上的光线按设定要求传向被照明处，实现照明长方形的椭圆分布。由于经该透镜出射面的光线连续改变出射光线分布方向，光线均衡分布，被照射的范围均匀度好，有良好的定向选择效果。
本实用新型的LED灯道路照明用透镜，适用于与平面型和凸面型的LED发光芯片元件配用。由于具有长方形照明效果，特别便于道路灯具的经济排列安装和连续接照明，路面无照明暗区。适用于道路和隧道照明。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的A向视图/是图1的A-A剖视图。
其中标号所示：1、端面；2、第一面；3、凹区；4、肩台；5、第二面；6、透镜体。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图作进一步说明。
参见附图1、2。
图1给出了本实用新型的LED灯用透镜实施例。
本实用新型的LED灯道路照明用透镜，包括肩台4、透镜体6，由第一面2和第二面5组成聚光透镜，第二面5为复合曲面，垂直和水平方向分别光轴对称，复合面界面为面连续过渡，其特征在于所说的透镜的第一、二面均为复合曲面；第一面2为槽形复合凹面，其与光轴垂直截面上的交线为圆弧线，与光轴水平截面上：中间的交线为长直线，两端的为对称圆弧线，两边交于端面；第二面5为复合凸面，与光轴垂直截面上：近轴区交线为凸弧线，边缘区的交线也为凸弧线，中间过渡区的交线为连续过渡线；与光轴水平截面上的交线为高凸的圆弧线，两边交于肩台；界面间按面形自然连续过渡。
端面1上设置槽形的凹区3后形成第一面，第一面2的为一般的槽形复合凹面，其垂直截面(指图1之纸面)和水平(指图2所示之A-A方向)截面的孤线所示面形各异，与第二面5一起构成LED光源用的前置透镜。光源光线通过前置透镜后光源的光强分布发生变化，最终在被照射面上得到纵横方向光照宽度长短不同的区域照明，其照度分布均匀度好(包括边界)，行车时对被照明路面的观察和判断无不良影响。如图直观可见，透镜体6在图2上所示截面光线的会聚效果要比图1所示的截面更明显。
端面1上槽形的凹区3的尺寸与LED光源直径相适应。其间为光源的散热留有足够的空间。同时考虑到了极限情况的边缘面形，边缘光线掠射时，石英玻璃的掠射角为48°40’许。
图2所示为图1的A-A剖视图。端面和肩台一起用于安装和固定。此方向上凹区3为长槽形。第一面2和第二面5为透镜体的两个工作面。
透镜体由石英玻璃热压成型后加工而成。
以150瓦LED灯配用的透镜为例：
在XX市中立交路灯改造中，共有路灯60杆，使用150W的LED灯为光源。此路灯采用本实用新型的前置透镜，路灯杆高10.4米，杆与杆间距为28米，灯具仰角15度，照射路面宽14米，双侧交错布置。
路面最大照度为45勒克斯，均匀度(最小照度/平均照度)0.8以上，超过了城市道路照明标准(CJJ45-2006)I级的照度要求。经计算：150W的LED灯，年耗电为42000度，比改造前使用的普通400W钠灯，年耗电为118260度，每年可节省118260-42000＝76260度电。节能效果明显。

Claims (1)

1、一种LED灯道路照明用透镜，包括肩台(4)、透镜体(6)，由第一面(2)和第二面(5)组成聚光透镜，第二面为复合曲面，垂直和水平方向分别光轴对称，复合面界面为面连续过渡，其特征在于所说的透镜的第一、二面均为复合曲面；第一面(2)为槽形复合凹面，其与光轴垂直截面上的交线为圆弧线，与光轴水平截面上：中间的交线为长直线，两端的为对称圆弧线，两边交于端面；第二面(5)为复合凸面，与光轴垂直截面上：近轴区交线为凸弧线，边缘区的交线也为凸弧线，中间过渡区的交线为连续过渡线；与光轴水平截面上的交线为高凸的圆弧线，两边交于肩台(4)；界面间按面形自然连续过渡。
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