CN202469873U

CN202469873U - Led双蝙蝠翼光学透镜及led灯

Info

Publication number: CN202469873U
Application number: CN2011205252405U
Authority: CN
Inventors: 黄婉
Original assignee: 黄婉
Current assignee: PANZHIHUA DINGHAO SOLAR TECHNOLOGY DEVELOPMENT ENGINEERING CO., LTD.
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2021-12-15

Abstract

本实用新型双蝙蝠翼光学透镜及一种LED路灯，所述LED双蝙蝠翼光学透镜，包括一透明本体，该透明本体包括底面和两端呈卵圆形的长方形结构的外凸的出射面，该底面设有凹陷的入射面，透明本体上还设有安装用的至少二个护耳；LED灯，包括所述LED双蝙蝠翼光学透镜和安装于其底面的LED光源装置；该LED光源装置的LED芯片设于所述入射面形成的所述凹坑内；入射面和LED光源装置之间形成的空间填充有硅胶。本实用新型所述透镜采用以上结构，与单颗LED光源配合，配光曲线呈蝙蝠翼的形状，提高了光线均匀度，使LED光源均匀、呈辐射状照射，提高了光线均匀度，能有效地降低光损、提高出光效率和照射面积，简化了结构，便于应用，LED灯效率在90％以上。

Description

LED双蝙蝠翼光学透镜及LED灯

技术领域

本实用新型涉及了LED照明领域，尤其涉及了LED双蝙蝠翼光学透镜及LED灯。

背景技术

路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯整体上光效低的缺点造成了能源的巨大浪费。现今，LED光源作为路灯的应用已越来越广泛。LED光源是光线分布较发散的光源，为配合道路照明，需要在充分提高光能利用率的基础上重新配光。

目前市场上LED路灯主要采用两种配光形式，一种为将LED发光模块拱起或凹进，这种配光形式能将光在路面平行方向分布较广，但光能利用率低，均匀性达不到要求。另一种为采用透镜配光，但透镜结构设计的不合理和材料本身的损耗，光能利用率低。

现有的LED透镜大部分都是呈郎伯型分布(Lambertian distribution)，采用此结构出射光范围为0°-90°，中心光强比较强，而且是对称的圆形光斑分布，会给远处的车辆或行人造成眩光，不能直接用于道路照明。为了满足城市道路照明设计标准，LED路灯需要配合二次光学透镜使用，以产生一个长方形、均匀分布的光斑，但现有的二次透镜，有些光在透镜里面多次反射后损耗掉了或者是不能配到有效的区域，有些二次透镜虽然光斑形状和均匀度都可以，但出光效率却降低了将近一半，同时无法消除眩光现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于公开了一种可与单颗LED光源配合，提高了光线均匀度，使LED光源均匀、呈辐射状照射的LED双蝙蝠翼光学透镜及应用了其的LED灯。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

LED双蝙蝠翼光学透镜，包括一透明本体，该透明本体包括底面和两端呈卵圆形的长方形结构的外凸的出射面，该底面设有凹陷的入射面，透明本体上还设有安装用的至少二个护耳。

所述入射面形成横截面呈半圆形的长条形凹坑，该凹坑两侧设有两个相对的弧形凸起，该弧形凸起、凹坑和所述底面形成用于安装LED光源装置的安装槽。

所述透明本体为PC、PMMA或玻璃透明体。

进一步，一种应用了所述双蝙蝠翼光学透镜的LED灯，包括所述LED双蝙蝠翼光学透镜和安装于其底面的LED光源装置；该LED光源装置的LED芯片设于所述入射面形成的所述凹坑内；入射面和LED光源装置之间形成的空间填充有硅胶。

所述LED光源装置包括所述LED芯片和安放该LED芯片的底座。

若干个所述LED灯阵列安装在路灯的灯板上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型LED双蝙蝠翼光学透镜的出射面的独特设计，可以把光能在照射面上很好的分配，光线均匀度较高。

2、使用本实用新型的透镜，LED光源装置所发出的光能都能经过透镜曲面的折射输出，利用率较高。

本实用新型采用以上结构，与单颗LED光源配合，配光曲线呈蝙蝠翼的形状，提高了光线均匀度，使LED光源均匀、呈辐射状照射，提高了光线均匀度，能有效地降低光损、提高出光效率和照射面积，简化了结构，便于应用，LED灯效率在90％以上。

附图说明

图1是本实用新型LED灯实施例的正视剖面示意图。

图2是图1所示LED灯实施例的俯视示意图。

图3是图1所示LED灯实施例的左视剖面示意图。

图4是图1所示实施例中本实用新型LED双蝙蝠翼光学透镜的正视示意图。

图5是图4所示LED双蝙蝠翼光学透镜的俯视示意图。

图6是图5所示LED双蝙蝠翼光学透镜的左视示意图。

图7是若干个图1所示LED灯陈列安装于路灯灯板的示意图。

图8是图1所示LED灯的光线轨迹示意图，此时其垂直于道路方向。

图9是图1所示LED灯的光线轨迹示意图，此时其沿道路方向。

图中，1-透镜；11-入射面；12-出射面；13-底面；14-弧形凸起；15-护耳；151-安装孔；2-LED光源装置；21-LED芯片；22-底座；3-硅胶；4-路灯灯板。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

本实用新型所述LED双蝙蝠翼光学透镜，包括一透明本体，该透明本体包括底面和两端呈卵圆形的长方形结构的外凸的出射面，该底面设有凹陷的入射面，透明本体上还设有安装用的至少二个护耳。一种应用了所述双蝙蝠翼光学透镜的LED灯，包括该LED双蝙蝠翼光学透镜和安装于其底面的LED光源装置；该LED光源装置的LED芯片设于所述入射面形成的所述凹坑内；入射面和LED光源装置之间形成的空间填充有硅胶。

如图1至图9实施例所示LED灯应用于一般的LED路灯光学系统中，其包括所述LED双蝙蝠翼光学透镜1和安装于其底面13的LED光源装置2；LED光源装置2包括LED芯片21和用于安装LED芯片21的底座22；该LED芯片21设于透镜底面13的入射面11表面形成的空间内；入射面11和所述LED芯片21之间形成的封闭空间填充硅胶3，用以将透镜1和LED芯片21直接封装在一起。作为对本实施例的进一步说明，硅胶3尽量选折射率接近透镜1的，以便LED光源2发出的光透过硅胶3进入透镜1后其传播方向保持不变。

透镜1将LED芯片21所发出的光线经过重新整形，在一定距离的垂直平面内形成蝙蝠翼形的光斑。现详述透镜1的结构：

如图4至图6所示，本实施例LED双蝙蝠翼光学透镜1包括用透明材质制成的递明本体，该透明本体上表面为两端呈卵圆形的长方形结构的外凸的出射面12，透明本体底面13设有凹陷的入射面11，入射面11形成横截面呈半圆形的长条形凹坑，凹坑两侧设有两个相对的弧形凸起14，弧形凸起14、入射面11和底面13形成与LED光源装置2配合的安装槽。底面13上还设有安装用的两个护耳15，护耳15设有安装孔1151，可用于安装在路灯灯板上。作为对本实施例的进一步说明，透镜1为PMMA、PC或玻璃制成的透明体。

LED光源装置2包括底座22和安装于底座22上的单个LED芯片21，LED芯片21封装于入射面11形成的凹坑中。

如图7所示，作为对本实施例的进一步说明，可将若干个以上实施例所述的LED灯陈列形成模块安装在路灯灯板4上，透镜模块由10X10个透镜1组成。透镜1与LED芯片21通过硅胶3封装在一起，本身就是一个防水防尘的灯罩，可以大大减小路灯灯头的尺寸。

由于本实施例中的LED双蝙蝠翼光学透镜为一次透镜，直接在此上完成了配光设计，单个LED灯的尺寸大大减小，并且减少了二次光学透镜所带来的光效上的损耗，从而可大大简化LED路灯的装配结构。

作为对本实施例的进一步说明，现说明本实施例所述LED灯的设计原理：

如图8和图9所示，透镜1在垂直于道路方向的光束角为±32°，沿道路方向的光束角为±64°。在垂直于道路方向，其出射的光束是汇聚的，其边缘光线与光轴的夹角为32°，所有出射光线的反向延长线交于虚焦点；而沿着道路的方向，其出射光束是发散的，其边缘光线与光轴的夹角也为64°。

作为对本实施例的进一步说明，现说明本实施例所述LED双蝙蝠翼透镜的设计方法：

LED双蝙蝠翼透镜曲面的设计结合了边缘光线原理和曲面控制网格的节点法线矢量的匹配法，设计出来的透镜均匀度较好，配光曲线呈蝙蝠翼分布，解决道路照射面积光均匀度问题。

定义透镜中心轴为Z轴，与LED光源装置的主光轴方向重合，穿过透镜中心轴的横向截面为X-Z平面，其出射面12的轮廓圆弧凸出，穿过透镜中心轴的纵向截面为Y-Z平面，其出射面轮廓也圆弧凸出。透镜1的配光角度在X方向为128°，Y方向为64°。作为LED路灯使用时，X方向为沿道路方向，Y方向为垂直于道路的方向。

出射面12上的P点的法线向量

为曲面上X和Y方向轮廓线函数的叉乘的导数。如下公式所示：

\overset{&RightArrow;}{N} = \frac{&PartialD; P_{(x, y)}}{&PartialD; x} \times \frac{&PartialD; P_{(x, y)}}{&PartialD; y} = \frac{(P_{x} \times P_{y})}{| P_{x} \times P_{y} |}

透镜1的出射面12是通过以上求得的纵横曲线网格化而成的曲面，入射面11为根据LED芯片21实际配光所做调整的圆弧线或自由线。

由以上的光路传输原理可以看出，LED芯片所发出的光都能经过透镜面的折射传输出，另外通过透镜出射曲面的设计可以把光能在照射面上很好的分配，在有效照明范围内，光照度的均匀性能达到道路照明标准。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的备种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims

1.LED双蝙蝠翼光学透镜，包括一透明本体，其特征在于：该透明本体包括底面和两端呈卵圆形的长方形结构的外凸的出射面，该底面设有凹陷的入射面，透明本体上还设有安装用的至少二个护耳。

2.根据权利要求1所述光学透镜，其特征在于：所述入射面形成横截面呈半圆形的长条形凹坑，该凹坑两侧设有两个相对的弧形凸起，该弧形凸起、凹坑和所述底面形成用于安装LED光源装置的安装槽。

3.根据权利要求1或2所述光学透镜，其特征在于：所述透明本体为PC、PMMA或玻璃透明体。

4.一种应用了权利要求1所述双蝙蝠翼光学透镜的LED灯，其特征在于：包括所述LED双蝙蝠翼光学透镜和安装于其底面的LED光源装置；该LED光源装置的LED芯片设于所述入射面形成的所述凹坑内；入射面和LED光源装置之间形成的空间填充有硅胶。

5.根据权利要求4所述LED灯，其特征在于：所述LED光源装置包括所述LED芯片和安放该LED芯片的底座。

6.根据权利要求4所述LED灯，其特征在于：若干个所述LED灯阵列安装在路灯的灯板上。