CN211738961U - 一种用于高架桥的led光学透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高架桥的LED光学透镜，透镜本体内设置有第一反射面、第二反射面、凸透镜、自由曲面和点光源，第一反射面套设在凸透镜的外周侧，第二反射面套设在第一反射面的外周侧，第一反射面和第二反射面均为菲涅尔曲面，凸透镜为一侧具有外凸球面且另一侧为平面端的透镜结构，凸透镜的外凸球面的一侧设置有点光源，点光源位于凸透镜的焦点位置上，自由曲面位于凸透镜的平面端的外侧，自由曲面与凸透镜射出的平行光线的垂直面之间偏斜设置。效果为：透镜的出光面设计成自由曲面，对来自菲涅尔面的光线重新进行分配，使光能均匀分布在照明区域；消除了灯具近端的暗区，提高照明区域的亮度均匀度，提高光能利用率。

Description

一种用于高架桥的LED光学透镜

技术领域

本实用新型涉及光学透镜技术领域，具体涉及一种用于高架桥的LED光学透镜。

背景技术

现有技术中应用于高架桥的光学透镜常见的为TIR透镜，其结构如图5所示，侧面轮廓是全反射抛物线曲面结构，中间是凸透镜结构，光源位于抛物线曲面和凸透镜的焦点位置，如果把光源视为点，光线形成准直光出射；从其使用的光路图和光线追迹模拟图上可以看出，虽然该结构实现了光线投向远端的效果，但是近端没有光，而且光线落在照明区域的能量只有58％。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种用于高架桥的LED光学透镜，以解决现有技术中光学透镜近端无光且灯光投到照明区域效率低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

根据本实用新型的第一方面，一种用于高架桥的LED光学透镜，包括透镜本体，透镜本体内设置有第一反射面、第二反射面、凸透镜、自由曲面和点光源，第一反射面套设在凸透镜的外周侧，第二反射面套设在第一反射面的外周侧，第一反射面和第二反射面均为菲涅尔曲面，凸透镜为一侧具有外凸球面且另一侧为平面端的透镜结构，凸透镜的外凸球面的一侧设置有点光源，点光源位于凸透镜的焦点位置上，自由曲面位于凸透镜的平面端的外侧，自由曲面与凸透镜射出的平行光线的垂直面之间偏斜设置。

进一步地，第一反射面、第二反射面和凸透镜具有共同的轴线。

进一步地，自由曲面包括依次连接的第一阶梯面、第二阶梯面、第三阶梯面和第四阶梯面，第一阶梯面、第二阶梯面、第三阶梯面和第四阶梯面均分别与凸透镜射出的平行光线的垂直面之间偏斜设置。

进一步地，第四阶梯面高于第三阶梯面，第三阶梯面高于第二阶梯面，第二阶梯面高于第一阶梯面。

进一步地，第一反射面的剖面的边缘线高度与第二反射面的剖面的边缘线高度相等，或，第一反射面的剖面的边缘线长度与第二反射面的剖面的边缘线长度相等。

进一步地，还包括防水结构面，防水结构面套设在第二反射面的外周侧。

进一步地，防水结构面的周圈涂覆有密封胶。

进一步地，第一反射面的大端敞口端高于第二反射面的大端敞口端，自由曲面位于第一反射面的大端敞口端的上侧。

进一步地，第二反射面的大端敞口端的端面与凸透镜的平面端位于同一平面内。

进一步地，透镜本体为PMMA有机玻璃材质。

本实用新型具有如下优点：通过本实用新型的透镜结构，透镜的出光面设计成自由曲面，对来自菲涅尔面的光线重新进行分配，使光能均匀分布在照明区域；该透镜的光路图和使用模拟图可以看出，消除了灯具近端的暗区，照度均匀度得到很大改善，提高照明区域的亮度均匀度，提高光能利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型一些实施例提供的一种用于高架桥的LED光学透镜的剖面图。

图2为本实用新型一些实施例提供的一种用于高架桥的LED光学透镜的立体图。

图3为本实用新型一些实施例提供的一种用于高架桥的LED光学透镜的使用状态光路图。

图4为本实用新型一些实施例提供的一种用于高架桥的LED光学透镜的使用模拟图。

图5为现有技术的TIR透镜的光路图。

图中：1、第一反射面，2、第二反射面，3、凸透镜，4、自由曲面，5、防水结构面，6、第一阶梯面，7、第二阶梯面，8、第三阶梯面，9、第四阶梯面，10、点光源。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图4所示，本实施例中一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，包括透镜本体，透镜本体内设置有第一反射面1、第二反射面2、凸透镜3、自由曲面4和点光源10，第一反射面1套设在凸透镜3的外周侧，第二反射面2套设在第一反射面1的外周侧，第一反射面1和第二反射面2均为菲涅尔曲面，凸透镜3为一侧具有外凸球面且另一侧为平面端的透镜结构，凸透镜3的外凸球面的一侧设置有点光源10，点光源10位于凸透镜3的焦点位置上，自由曲面4位于凸透镜3的平面端的外侧，自由曲面4与凸透镜3射出的平行光线的垂直面之间偏斜设置。

本实施例采用自由曲面4，使经过准直的光线根据设计需要重新分配到需要的目标面，本实施例的点光源为LED灯。

本实施例的有益效果为：通过本实施例的透镜结构，透镜的出光面设计成自由曲面，对来自菲涅尔面构成的第一反射面1和第二反射面2的光线重新进行分配，使光能均匀分布在照明区域；该透镜的光路图和使用模拟图可以看出，消除了灯具近端的暗区，照度均匀度得到很大改善，提高照明区域的亮度均匀度，提高光能利用率，经测试，使用时灯光投到照明区域的效率提高到了78％；采用菲涅尔曲面，可以有效降低透镜的厚度，减少成型周期，降低成本。

在一些可选的实施例中的一种用于高架桥的LED光学透镜，第一反射面1、第二反射面2和凸透镜3具有共同的轴线；通过本实施例的设置，提高了光照的均匀性。

在一些可选的实施例中的一种用于高架桥的LED光学透镜，自由曲面4包括依次连接的第一阶梯面6、第二阶梯面7、第三阶梯面8和第四阶梯面9，第一阶梯面6、第二阶梯面7、第三阶梯面8和第四阶梯面9均分别与凸透镜3射出的平行光线的垂直面之间偏斜设置；除此之外，自由曲面4还可以是多个阶梯面的结构。

在一些可选的实施例中的一种用于高架桥的LED光学透镜，第四阶梯面9高于第三阶梯面8，第三阶梯面8高于第二阶梯面7，第二阶梯面7高于第一阶梯面6。

在一些可选的实施例中的一种用于高架桥的LED光学透镜，第一反射面1的剖面的边缘线高度与第二反射面2的剖面的边缘线高度相等，或，第一反射面1的剖面的边缘线长度与第二反射面2的剖面的边缘线长度相等；其中，第一反射面1的剖面的边缘指的是第一反射面1横截面的斜线部分，该斜线作为直角三角形的斜边时，对应的直角边分别为第一反射面1剖面的边缘的高度和长度，第二反射面2的高度和长度为相同含义。

在一些可选的实施例中的一种用于高架桥的LED光学透镜，还包括防水结构面5，防水结构面5套设在第二反射面2的外周侧；通过设置防水结构面5，实现了防止水汽进入LED，延长光源使用寿命。

在一些可选的实施例中的一种用于高架桥的LED光学透镜，防水结构面5的周圈涂覆有密封胶，通过设置密封胶，提高了防水性能。

在一些可选的实施例中的一种用于高架桥的LED光学透镜，第一反射面1的大端敞口端高于第二反射面2的大端敞口端，自由曲面4位于第一反射面1的大端敞口端的上侧。

在一些可选的实施例中的一种用于高架桥的LED光学透镜，第二反射面2的大端敞口端的端面与凸透镜3的平面端位于同一平面内。

在一些可选的实施例中的一种用于高架桥的LED光学透镜，透镜本体为PMMA有机玻璃材质，此外，透镜本体还可以为其他透明材质。

上述实施例在成都天府国际机场高架桥中得到应用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，包括透镜本体，所述透镜本体内设置有第一反射面(1)、第二反射面(2)、凸透镜(3)、自由曲面(4)和点光源(10)，所述第一反射面(1)套设在所述凸透镜(3)的外周侧，所述第二反射面(2)套设在所述第一反射面(1)的外周侧，所述第一反射面(1)和所述第二反射面(2)均为菲涅尔曲面，所述凸透镜(3)为一侧具有外凸球面且另一侧为平面端的透镜结构，所述凸透镜(3)的外凸球面的一侧设置有所述点光源(10)，所述点光源(10)位于所述凸透镜(3)的焦点位置上，所述自由曲面(4)位于所述凸透镜(3)的平面端的外侧，所述自由曲面(4)与所述凸透镜(3)射出的平行光线的垂直面之间偏斜设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，所述第一反射面(1)、所述第二反射面(2)和所述凸透镜(3)具有共同的轴线。

3.根据权利要求1所述的一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，所述自由曲面(4)包括依次连接的第一阶梯面(6)、第二阶梯面(7)、第三阶梯面(8)和第四阶梯面(9)，所述第一阶梯面(6)、所述第二阶梯面(7)、所述第三阶梯面(8)和所述第四阶梯面(9)均分别与所述凸透镜(3)射出的平行光线的垂直面之间偏斜设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，所述第四阶梯面(9)高于所述第三阶梯面(8)，所述第三阶梯面(8)高于所述第二阶梯面(7)，所述第二阶梯面(7)高于所述第一阶梯面(6)。

5.根据权利要求1所述的一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，所述第一反射面(1)的剖面的边缘线高度与所述第二反射面(2)的剖面的边缘线高度相等，或，所述第一反射面(1)的剖面的边缘线长度与所述第二反射面(2)的剖面的边缘线长度相等。

6.根据权利要求1所述的一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，还包括防水结构面(5)，所述防水结构面(5)套设在所述第二反射面(2)的外周侧。

7.根据权利要求6所述的一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，所述防水结构面(5)的周圈涂覆有密封胶。

8.根据权利要求1所述的一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，所述第一反射面(1)的大端敞口端高于所述第二反射面(2)的大端敞口端，所述自由曲面(4)位于所述第一反射面(1)的大端敞口端的上侧。

9.根据权利要求8所述的一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，所述第二反射面(2)的大端敞口端的端面与所述凸透镜(3)的平面端位于同一平面内。

10.根据权利要求1所述的一种用于高架桥的LED光学透镜，其特征在于，所述透镜本体为PMMA有机玻璃材质。

Images