CN212080892U - 一种led配光出射结构及带有该结构的发光道钉 - Google Patents

Abstract

LED配光出射结构及带有该结构的发光道钉，LED配光出射结构包括为透明壳体（1）、LED发光体（2）、分隔体（3）、空气层（4），LED发光体（2）通过分隔体（3）封装在透明壳体（1）内，经过LED发光匹配及光路传输及光学结构参数相互匹配并结合成型结构形成特定的光学结构，使主光束产生设计所需目标值的向上位移（ΔH），并且所在的法线方向主光束的出射点落在出光面（1a）中位高度的位置形成发光中心并沿水平方向出射，以达到出射光水平方向出射为主、向上方向出射为辅、出射光总体出射效率高的空间光场优化分布的目的，并达到结构强度和防水功能等物理指标，利于壳体的成型工艺，可以更合理地分配水平和向上方向的光强比例。

Description

一种LED配光出射结构及带有该结构的发光道钉

技术领域

本实用新型涉及发光器材领域，具体涉及一种LED配光出射结构及带有该结构的发光道钉。

技术背景

具有发光诱导或辅助照明作用的发光器材包括地埋灯、发光道钉、太阳能地灯、轮廓标等，以机动车驾驶员或行人为主要服务对象。作为公共场合应用为主的发光器材，相比普通发光器材，不仅要考虑其发光性能，还要满足抗压和耐冲击等结构强度要求和防水要求，还应满足一些安全规范，因此对这些发光器材的综合性能要求更苛刻。其中以应用最广泛的发光道钉为代表。

其中，发光道钉又叫发光突起路标，主要安装在道路路面，具有发光功能，主要对机动车驾驶员和行人起视觉诱导或提示作用，也可以充当路面辅助照明器材。

现有的发光道钉大多以凸起式发光道钉为主，主要安装在路面上，道钉最高处不得高出路面25mm；也有地埋式发光道钉，使用时其主体埋入路面，其顶部与路面平齐或略微凸出路面，一般不超过10mm，最好控制在8mm以下，凸出路面部分越低越好，否则车辆颠簸过大，有安全隐患。而且发光道钉必须要达到足够的结构强度，如耐车轮碾压抗压10吨以上，否则易破损。

现有道钉的主要发光结构主要归纳有两大类：

其中一类发光道钉的发光结构多采用在道钉保护壳体侧部穿孔平射，穿孔灯珠大致按原方向直接透出水平发光，发光在水平方向的光强占比较大，远程发光好，对行车有好处，但由于LED发光光强分布接近180°的朗伯体，其LED发光的径向发光光被穿孔部的壳体遮挡，因而光能利用率低，发光面积变小，对近程行人的发光效果差，不能很好地做到人车兼顾。绝大多数凸起道钉都采用这类结构，而地埋道钉由于隆起高度限制，上述穿孔平射光出射结构不适用于地埋道钉。

为了保证凸起式道钉发光的可见距离和远距离发光效果，同时保证道钉的抗压抗冲击性能，需要一定的顶壳厚度并使道钉突出路面较高，这样不仅会因为车轮冲击造成车辆颠簸，而且容易造成行人或非机动车驾驶员的磕碰，诱发交通事故，且不防铲雪、工艺繁琐、容易进水。

其中另一类发光道钉的发光结构多采用倒V型LED配光出射结构，即其出光槽的顶部呈倒V型，草帽灯珠竖直向上或斜向上设置在出光槽内，发出的光通过折射、反射和透射向上和侧向发光。绝大多数地埋道钉都采用这类结构。其主要存在以下主要缺陷：

1、灯珠竖直向上或斜向上，其光强分布不合理，很大一部分光能透过出光槽的顶尖部位向上出射，发光在向上方向的光强占比较大，水平方向光能利用率低，导致远程发光的可视距离短，辨识度低，而且近程发光在一定角度内容易对行人和非机动车驾驶员造成光干扰和眩光，易诱发交通事故。由于修订后的道路照明规范规定，高等级道路、城市主干道上照度条件提高到20—30Lux之间。而且照明技术的发展，车灯的亮度也在提高，因此，现有发光道钉水平方向发光亮度低，辨识度差的局限性，已不能满足新的道路发展现状。

2、倒V型出光槽的顶尖部位壁厚较薄，结构强度较小，抗压和抗冲击能力不够，容易造成壳体损坏；

3、倒V型出光槽不利于注塑工艺，倒V型出光槽应力大，容易开裂，且为了达到较好的远程发光效果，需要调试草帽灯珠的安装角度和定位要求高，给装配带来不便，导致产品一致性差。

综上所述，现有的以发光道钉为代表的发光器材都存在LED配光出射结构不合理，导致道钉的发光导光部分的光场分布不合理，且不利于光强占比的合理分配，水平光能利用率低，远程发光效果差，近程发光易造成光干扰，不能很好地做到人车兼顾，在现有交通规范的尺寸限制范围内，不利于器材扁平化和集约化，结构强度差，不抗压和抗冲击，制造和安装繁琐等主要缺点，满足不了新的发展需求，成为业内亟待解决的难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种经过发光匹配及光路传输及光学结构参数相互匹配并结合成型结构形成特定的光学结构以达到主光束产生设计所需目标值的向上位移（ΔH），并且所在的法线方向主光束的出射点落在出光面（1a）中位高度的位置形成发光中心，并沿水平方向出射，以达到出射光水平方向出射为主、向上方向出射为辅、出射光总体出射效率高的空间光场优化分布的目的，并达到结构强度和防水功能等物理指标的LED配光出射结构及带有该结构的发光道钉，可以在有限的高度差范围内【即出光面的高度（H2）】光出射结构侧向（水平方向）出射光占比高、远程视距更远、近程对人眩光少、出射光场分布更优化、总体光能利用率更高、能够满足环境照度更高的场所使用，特别在30LUX照度条件下依然有高辨识度，还可以提高设计余量使结构更优化（可以降低透明壳体的隆起高度且外带有斜面，以减少车辆的颠簸和人员的磕碰且壳体不易磨损，也可以增加透明壳体的面层的厚度，以增加结构强度）、抗压抗冲击性能强、结构强度高、利于壳体的成型工艺，特别适用于发光道钉为代表的发光器材，可以更合理地分配水平方向和向上方向发光光强比例以更适合车辆和行人不同需求的侧重点，可以很好地做到人车兼顾，更好地满足交通发展新需求。

本实用新型从光学、LED器件特征、结构力学、成型工艺（特别是注塑成型）、交通设计规范和道路照明规范等出发，借助光学理论计算和软件仿真设计及实验验证，创造性地提出了一种更适合发光道钉的LED配光出射结构和基于该光出射结构的优点及其所能提供的设计余量制造的性能更优越的发光道钉，其主要核心创造性在于：

1、利用LED器件的发光特性，经过发光匹配、光路的光学设计和光学结构参数相互匹配，并与特定的物理结构相结合，创新设计了LED配光出射结构，特别在入光面、出光面及其角度、高度、宽度、两者间的侧壁厚度等光学参数和物理结构匹配，通过特定的参数匹配，来达到出射光空间光场（强）的优化分布的目的，以达到所需设计的预期目的，并且使之利于工艺成型和生产实施，LED发光体发出的光先经过聚光透镜聚光，以达到LED水平方向光强占比高，再根据折射定理n1sinα1=n2sinα2，经过内、外壁的二次折射发生偏转或向上位移ΔH后水平出射（θ1＞θ2，且θ3＞0时，LED的主出射光经透明壳体折射后发生偏转并发生向上位移ΔH，并沿水平方向出射；θ1=θ2，且θ3=0时，LED的主出射光经透明壳体折射后发生向上位移ΔH，并沿水平方向出射），从而能够提高道钉结构的设计余量（ΔH）可以使道钉的壳体结构更紧凑，即可以降低道钉安装时露出路面的高度，减少对车辆的颠簸感和对行人及非机动车驾驶员的磕碰，也可以在保证道钉可视距离的前提下，在满足交通规范的尺寸限制范围内，可以通过增大顶壳的厚度，进一步增加道钉的结构强度和抗压抗冲击性能。

2、根据折射定理n1sinα1=n2sinα2，透明壳体透明材料的光折射率n、入光面（1b）的倾角一（θ1）、出光面（1a）的倾角二（θ2）、LED发光体（2）经聚光透镜聚光后的法线方向主光束的仰角（θ3）、容置槽（1c）顶部最高点到透明壳体（1）顶面的厚度（H1）、出光面（1a）的高度（H2）、入光面（1b）的高度（H3）、入光面（1b）和出光面（1a）之间的平均宽度（W）满足LED发光体的大部分光能沿水平出射的条件（在20LUX到30LUX的照度条件下，LED发光体发光时人沿水平方向依然可以看到LED配光出射结构内的、光斑直径大于或等于灯珠直径并小于或等于H2的、长径比较小的或接近于1的、饱满的、较大面积的、发光光斑，因此辨识度很高，而不满足本实用新型光出射条件的常规光出射结构只能看见缺损、面积较小的发光光斑），使得道钉水平方向光出射效率高（即道钉发出的光能主要集中在水平方向），从而尽量增大发光的可视距离，有利于对机动车驾驶员提供发光诱导和指示；可以通过聚光透镜来分配水平和向上出射的比例，使两者的光能利用率更高，针对性更强。

3、出光槽顶部呈拱形（横截面类似倒U形），不仅利于透明壳体的注塑成型工艺，而且使发光道钉的LED配光出射结构的结构强度更高，抗压抗冲击能力更强，也使得LED发光体的安装更加简单，产品的一致性更好。

本实用新型发光道钉进一步了优化结构，给设计提供了设计余量。

本实用新型的技术方案为：如图1—4所示，一种LED配光出射结构，所述的LED配光出射结构包括为透明壳体（1）、带有聚光透镜（如聚光透镜或聚光反射杯或反射筒等）的LED发光体（2）、分隔体（3）、空气层（4），

所述的透明壳体（1）为带有局部高度差的、顶部具有一定厚度且顶部的主体呈平面或接近平面的、设有向下开口的容置腔体的透明壳体，透明壳体（1）顶部的内底面（内壁）上带有内陷的容置槽（1c）充当出光槽，所述的容置槽（1c）的内壁至少在其一端设有一个可供光入射的、有一定高度(H3)（对应一定的斜面宽度，其高度大于或等于LED发光体的径向尺寸）和倾角一(θ1)【本文中的倾角是包括平面或非平面（弧面、自由曲面等）的广义概念上的整体倾斜程度，例如弧面的倾角是上下沿或左右沿所在的平面的倾角或弧面与相交线所在平面的倾角，其余面的倾角也与此类同】的入光面（1b）（也叫入射面），入光面（1b）所对应部位的壳体外表面为带有局部高度差的、可供光出射的、有一定高度(H2)和倾角二(θ2)（对应一定的斜面宽度，其高度大于或等于LED发光体的径向尺寸）的出光面（1a）（也叫出射面），入光面（1b）和出光面（1a）之间有足够的平均宽度W【一般为中位宽度，W等于或约等于（W1+W2）/2】即所在部位的壳体有足够的厚度，以达到光束向上偏移的预期值；

所述的LED发光体（2）设在容置槽（1c）内，LED发光体（2）通过聚光透镜聚光后沿法线方向的主光束呈仰角(θ3)，以一定入射角在入光面（1b）入射；LED发光体（2）的周围设有分隔体（3）（优选隔板层，可带有封装胶），并至少在LED发光体（2）与入光面（1b）之间形成空气层（4），充当出光槽；LED发光体（2）通过分隔体（3）封装在透明壳体（1）内，形成LED发光参数、光路传输及光学结构参数相互匹配并结合成形结构以完成配光设计的特定的光学结构；

所述的光学结构为LED发光体（2）发出的光主要依次经过聚光透镜聚光后的法线方向（即发光轴向）主光束以水平方向或与水平方向呈小角度仰角（θ3）从透明壳体（1）上的倾角一(θ1)的入光面（1b）发生第一次折射入射、再经一定宽度W的透明壳体（1）侧壁传播后从透明壳体（1）上的倾角二(θ2)的出光面（1a）发生第二次折射出射；以达到主光束产生设计所需目标值的向上位移（ΔH），并且其法线方向主光束的出射点落在出光面（1a）中位高度的位置形成发光中心（光斑中心），并沿水平方向出射，以达到出射光水平方向出射为主（水平方向出射光强占比高）、向上（LED径向）方向出射为辅（斜向上发光理论上可以分解为水平出射光和向上出射光）、出射光总体出射效率高的空间光场优化分布，并达到结构强度（抗压抗冲击）、结构高度差限制（凸起高度规范限制）和防水功能等所需物理指标的LED配光出射结构。

进一步，从结构角度看，入光面（1b）为斜面型入光面（1ba）或为弧面或球面或自由曲面型入光面（1bb），所述的出光面（1a）为弧面或球面或自由曲面型出光面（1ab），两者形成的弧面结构（类似于拱形结构）可以使结构强度更好或者容置空间更大，更加利于壳体抗压或内部结构更紧凑，且更耐车轮碾压和耐冲击，长期磨损对光出射结构影响小，产品的耐用度更高。

进一步，从侧向（水平）发光效果角度看，入光面（1b）为斜面型入光面（1ba）或弧面或球面或自由曲面型入光面（1bb），所述的出光面（1a）为弧面或球面或自由曲面型出光面（1ab），所述的入光面（1b）的曲率小于出光面（1a）的曲率，两者形成兼具聚光功能的形状，从而两者可以形成有聚光功能的形状，如内平外凸的凸透镜等，还可以兼具进一步聚光作用，便于进一步提高光的水平方向出射效率或增大发光视距，且上述弧面结构（类似于拱形结构）可以使结构强度更好或者容置空间更大，更加利于壳体抗压或内部结构更紧凑，更耐车轮碾压和耐冲击，长期磨损对光出射结构影响小，产品的耐用度更高。

优选的，LED发光体（2）发光时法向方向的主光束与出光面（1a）相交在出光面（1a）的中心点附近形成发光中心并沿水平方向出射，LED发光体（2）发光沿水平方向在出光面（1a）上形成直径大于或等于LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）并小于或等于出光面（1a）高度（H2）的、长径比接近于1的、较大面积的完整的发光光斑。要不然，水平方向观察时光斑会上偏或下偏，水平方向光出射效率低，造成水平方向观察时光斑缺损。

优选的，入光面（1b）的倾角（θ1）、出光面（1a）的倾角（θ2）、LED发光体（2）经聚光透镜聚光后的法线方向主光束的仰角（θ3）与出光面（1a）中位处的侧壁水平宽度(W)使LED发光体（2）的主光束产生向上位移（ΔH），向上位移（ΔH）、LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）、出光面（1a）的高度（H2）、LED发光体（2）与其容置槽（1c）顶壁的间距（H4）满足：H1+H4+Φ/2-Φ/2≥ΔH≥H1+H4+Φ/2-H2+Φ/2，即H1+H4≥ΔH≥H1+H4+Φ-H2，优选ΔH≈H1+H4+Φ/2-H2/2，或者H2-Φ/2≥ΔH≥Φ/2；在控制结构高度差即【出光面的高度（H2）】的前提下，可以保证光的水平方向出射率高，以增大视距，并能形成较大面积（较为完整）的强光斑，以提高辨识度。

优选的，透明壳体（1）的透明材料为折射率n约等于1.6的PC材质。

优选的，透明壳体（1）的入光面（1b）的倾角【入光面（1b）为斜面时即与基准面（也叫参考面，为水平面或平行于水平面的基准面，可以平行于道钉顶面或底面、路面）的夹角】呈锐角θ1、出光面（1a）的倾角呈锐角θ2满足：85°≥θ1≥θ2≥18°且30°≥θ1—θ2≥0°（即发光部的侧壁呈上下等厚或上窄下宽的结构），入光面（1b）与出光面（1a）的夹角θ（=θ1—θ2）满足：30°≥θ≥0°，优选75°≥θ1≥30°，60°≥θ2≥30°；经折射定理n1sinα1=n2sinα2推算及光学仿真设计和实验验证，上述参数条件较佳，保证出射光在水平方向的光强占比；

LED发光体（2）经聚光透镜聚光后的法线方向主光束的仰角（θ3）满足30°≥θ3≥0°，LED发光体（2）经过聚光透镜聚光后的光强半值角θ_1/2满足30°≥θ_1/2≥5°，保证出射光在水平方向的光强占比。

优选的，LED发光体（2）经聚光透镜聚光后的法线方向主光束的仰角（θ3）、LED发光体（2）的经过聚光透镜后的光强半值角θ_1/2满足：θ_1/2≥θ3≥0°。

优选的，出光面（1a）最位点的侧壁水平宽度W1、出光面（1a）最位点的侧壁水平宽度W2、容置槽（1c）顶部最高点到透明壳体（1）顶面的厚度H1满足：15mm≥W2≥W1≥2H1≥6mm；容置槽顶部是透明壳体最薄处，为结构弱项所在处，保证容置槽顶部的厚度大于等于3mm，以保证该处的结构强度；所述的LED发光体（2）与其容置槽（1c）顶壁的间距为LED发光体（2）的灯珠直径（Φ）的1/5；

或者LED发光体（2）的灯珠直径Φ、出光面（1a）的高度H2、入光面（1b）的高度（H3），满足：10mm≥H2≥Φ，12mm≥H3≥Φ，10mm≥Φ≥3mm；优选Φ5～Φ8草帽灯珠。

进一步，LED发光体（2）发光时沿水平方向在出光面（1a）形成直径大于或等于LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）并小于或等于出光面（1a）高度（H2）的、长径比接近于1的、较大面积的发光光斑。

优选的，透明壳体（1）的出光面（1a）为斜面或弧面；

LED发光体（2）出射光法线方向主光束以小角度仰角（θ3）入射，30°≥θ3≥0°，入光面（1b）的倾角（θ1），出光面（1a）的倾角（θ2）满足θ1≥θ2，且（θ1）、（θ2）与出光面（1a）中位处的侧壁水平宽度，三者匹配使之满足：LED发光体（2）法线方向主光束经入光面或/和出光面折射后，产生向上位移并沿水平方向出射,对应参考图3，LED发光体（2）出射光法线方向主光束在出光面（1a）上的出射点优选落在粗线区域；

或者入光面（1b）的倾角（θ1）、出光面（1a）的倾角（θ2）、LED发光体（2）出射光法线方向主光束的仰角（θ3）、透明壳体（1）的折射率n满足：

sin(90°-θ1-θ3)=n·sinγ

n·sin(γ+θ1-θ2)=sin（90°-θ2），其中γ为入光面上的折射角；

解方程可得：

n²·sin²(θ1-θ2)=cos²(θ1+θ3)+cos²θ2-2·cosθ2·cos(θ1+θ3)·cos(

θ1-θ2)，

即θ2=arc tan{[n·sin（arc sin(cos（θ1+θ3）/n)+θ1）-1]/[n·cos(arc sin(cos(θ1+θ3）/n)+θ1)]}，使LED发光经折射后产生向上位移并沿水平方向出射；

该技术方案既可以保证水平方向出射效率高，还利于兼顾到向上的发光效果，可以通过LED出射光法线方向主光束的仰角（θ3）来精准分配水平和向上光强的比例。

进一步，出光面（1a）也可以通过倾角（θ2）的弧面，来进一步提高出射光的聚光度。

优选的，透明壳体（1）的出光面（1a）为斜面或弧面；

LED发光体（2）出射光法线方向主光束沿入光面（1b）垂直入射，经出光面（1a）折射偏转后产生向上位移并沿水平方向出射的,对应参考图4，LED发光体（2）出射光法线方向主光束在出光面（1a）上的出射点优选落在粗线区域：

或者入光面（1b）的倾角（θ1）、出光面（1a）的倾角（θ2）、LED发光体（2）出射光法线方向主光束的仰角（θ3）、透明壳体（1）的折射率n满足：

30°≥θ3＞7.5°，θ1=90°—θ3（即LED发光体垂直入射入光面），

cosθ2·(n·cosθ3-1)=n·sinθ2·sinθ3，即：

θ2=arc tan[(cosθ3-1/n)/sinθ3],使入射光垂直入射入光面后，经出光面折射偏转后产生向上位移并沿水平方向出射；

该技术方案既可以保证水平方向出射效率高，还利于兼顾到向上的发光效果，可以通过LED出射光法线方向主光束的仰角（θ3）来精准分配水平和向上光强的比例；

进一步，出光面也可以为倾角θ2的弧面，与入光面之间形成平凸透镜的效果，来进一步提高出射光的聚光度。

本方案以直射方式进入入光面，可以保证光出射占比高，LED法线方向主光束斜向上出射并发生向上偏移，经折射后在出射面向下偏转，尽量往水平方向出射。

优选的，透明壳体（1）的出光面（1a）为斜面或弧面；

LED法线方向主光束沿水平方向入射，经相同倾角的入光面和出光面折射后产生向上位移（ΔH）并沿水平方向出射的,对应参考图5，LED发光体（2）出射光法线方向主光束在出光面（1a）上的出射点优选落在粗线区域：

或者入光面（1b）的倾角（θ1）、出光面（1a）的倾角（θ2）、LED发光体（2）出射光法线方向主光束的仰角（θ3）满足：

θ3=0°（即LED发光体平射），60°≥θ1=θ2≥30°（即入光面与出光面平行），使入射光水平入射入光面后，经出光面折射偏转后产生向上位移（ΔH）并沿水平方向出射；

光束向上位移量ΔH=W1·sinθ1·cosθ1·[1-sinθ1/(n²-cos²θ1)^1/2]，其中， n为透明壳体（1）透明材料的折射率，W1为入光面与出光面之间侧壁的水平宽度,且向上位移（ΔH）、LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）、出光面（1a）的高度（H2）、LED发光体（2）与其容置槽（1c）顶壁的间距（H4）满足：H2-Φ/2≥ΔH≥Φ/2，或者ΔH≈H1+H4+Φ/2-H2/2。

可以通过调节入光面与出光面所在侧壁的水平宽度来控制光束向上位移量；出光面（1a）也可以通过倾角（θ2）的弧面来进一步提高出射光的聚光度；本方案最易于实施，操作更为便捷。

优选的，出光面（1a）为弧面，可以使出射光扩散角更小，往水平方向集中度更高，视距更远，其弧形高度（可叫矢高）、弧形（拱形）跨度之比（矢跨比）在1:12和1:4之间。

进一步，LED发光体（2）从透明壳体（1）外表面出射光在水平方向和向上方向的光强之比在3:1至12:1之间。最有利于不同照明条件下的路面对机动车驾驶员和行人的发光诱导，更适应现在道路多样化要求。不同道路如一级公路、二级公路、三级公路、高速公路、城市道路的照明条件和车速设计是不同的，高速公路上车速快，水平发光光强宜占比较大、视距远，城市道路杂散光多，车速较慢，水平发光光强占比宜相对较小。

进一步，透明壳体（1）为注塑成型壳体，优选为易于下拔模成型的注塑壳体；优选的，其体壁最薄处控制在大于等于3mm，最厚处控制在小于等于15mm；从而既保证整体结构强度，并利于注塑成型。

进一步，入光面（1b）和出光面（1a）之间较厚部位设有缺口（1d），缺口（1d）内设有与壳体材质折射率相近的透明导光胶。由于注塑壳体过厚时，注塑过程可能会引起局部变形或起泡，入光面和出光面之间较厚部位可以开有缺口（1d），缺口（1d）内设有与壳体材质折射率相近的透明导光胶，固化后与透明壳体结合为一体，固化后的导光胶起到缺口补料作用，相应地起与整体透明壳体同等或接近的光传导效果。

进一步，容置槽（1c）为沿光出射方向的横截面呈倒U形（顶部呈拱形）或下敞口梯形的开口容置槽，或为沿光出射方向的纵截面呈下敞口梯形的容置槽，或为由多个沿光出射方向的横截面呈倒U形或下敞口梯形的容置槽单元排列成阵列式容置槽，或为由多个沿光出射方向的纵截面呈下敞口梯形的容置槽单元排列成阵列式容置槽。

进一步，较窄（2Φ＞容置槽宽度≥Φ）的容置槽（1c）内设有单个LED发光体，或者较宽（容置槽宽度≥2Φ）的容置槽（1c）内设有两个或两个以上LED发光单元排列成阵列的LED发光体，其中，（Φ）为LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）或灯珠直径。

进一步，较宽（容置槽宽度≥2Φ）的容置槽内还设有透明分隔体，起结构加强、分区作用，其中，（Φ）为LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）或灯珠直径。

进一步，LED发光体（2）所带的聚光透镜为与LED一体封装的一次聚光透镜或二次组装的二次聚光透镜。

进一步，LED发光体（2）为引脚式直立封装的、顶部带有一次聚光透镜的LED柱形灯珠或带有聚光透镜的贴片LED。以自带有聚光功能的一次透镜的草帽灯珠为优选。

进一步，LED发光体（2）的下方还设有向上反射的反射层（6），所述的反射层（6）为线路板上的白色印刷层或镀膜反射片（LED径向朝下的发光反射向上，以利于从透明顶壳光出射，增加向上的出射光效）；或者LED发光体（2）的上方还设有光扩散层（向上发光相对不刺眼，以利于行人的视觉舒适度）；或者LED发光体（2）的上方还设有长余辉发光层，从而具有余辉发光功能，也可以充当光扩散层的效果。

进一步，透明壳体（1）的内壁上设有能受LED光激发的长余辉发光体；或者透明壳体（1）的容置槽内设有能受LED光激发的长余辉发光体，或者LED发光体（2）上设有能受LED光激发的长余辉发光体；形成具有长余辉发光功能的LED配光出射结构。

进一步，LED发光体（2）和其他配件封装在透明壳体（1）内形成发光道钉，或者LED发光体（2）封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，发光内胆与保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的发光道钉；其中，LED配光出射结构分别对称地设在道钉顶部的前后两侧部位，所述的部位为具有出射光主发光方向分别沿正向和背向双向发光的结构，或设在道钉顶部的前侧部位，所述的部位为具有出射光主发光方向沿正向单向发光的结构；或者其中，LED配光出射结构分别对称地设在道钉顶部的左右两侧部位，所述的部位为具有出射光主发光方向分别沿正向和背向双向发光的结构，或设在道钉顶部的左右两侧部位，所述的部位为具有出射光主发光方向沿正向单向发光的结构。

进一步，透明壳体（1）的容置槽内还设有能受LED光激发的长余辉发光体，从而形成兼具有长余辉发光功能的发光道钉。

进一步，透明壳体（1）的前后LED配光出射结构之间的容置腔体内还设有太阳能光伏组件，所述的太阳能光伏组件与控制电路相连，所述的控制电路还分别通过线路与LED发光体（2）和储能元件相连；

所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成太阳能发光道钉；

或者所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，发光内胆与保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的太阳能发光道钉。

进一步，LED发光体（2）通过外接导线与外部电气相连；所述的LED发光体（2）和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成有源发光道钉；或者所述的LED发光体（2）和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，发光内胆与保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的有源发光道钉；

或者所述的透明壳体（1）的容置槽内还设有能受LED光激发的长余辉发光体，所述的LED发光体（2）通过外接导线与外部电气相连；所述的LED发光体（2）、长余辉发光体和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成兼具有长余辉发光功能的有源发光道钉；或者所述的LED发光体（2）、长余辉发光体和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的、兼具有长余辉发光功能的发光内胆，发光内胆与保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的兼具有长余辉发光功能的有源发光道钉。

进一步，LED配光出射结构的上方还设有金属保护压盖，或LED配光出射结构的周围设有保护体，起到进一步保护透明壳体（1）的效果，以增加LED配光出射结构和道钉整体的抗压和抗冲击性能。

进一步，透明壳体（1）或保护壳（5）上还设有逆反射体，形成发光反光道钉。

进一步，透明壳体（1）为带有正向和背向相对斜面的、前后和左右分别对称的、顶部总体呈长方形的透明壳体，太阳能光伏组件设在透明壳体（1）的顶壳中间部位的下方；太阳能光伏组件的左右两侧对称地设有横截面呈倒U形容置槽，LED发光体（2）设在横截面呈倒U形容置槽反射面（1a）的下方，形成出射光主发光方向沿道钉的正向发光、或沿道钉的正向和背向发光的LED配光出射结构；透明壳体（1）的正向和背向斜面上还设有逆反射体，透明壳体（1）的容置腔体内还设有控制电路和储能元件，太阳能光伏组件、LED发光体（2）和储能元件分别通过线路与控制电路相连；所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成凸起式太阳能发光反光道钉，或者所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，发光内胆与侧部带有斜坡的保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的凸起式太阳能发光反光道钉。

进一步，透明壳体（1）为顶部隆起的发光内胆壳体，隆起顶部的正向和背向的侧部设有正向和背向的相对斜面，太阳能光伏组件设在发光内胆壳体的顶壳中间部位的下方；太阳能光伏组件的前后两侧设有横截面呈倒U形容置槽并面对上述正向和背向的斜面，LED发光体（2）为多个LED排成线阵设在横截面呈倒U形容置槽反射面（1a）的下方，形成出射光主发光方向沿道钉的正向发光、或沿道钉的正向和背向发光的LED配光出射结构；透明壳体（1）的容置腔体内还设有控制电路和储能元件，太阳能光伏组件、LED发光体（2）和储能元件分别通过线路与控制电路相连；所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，保护壳（5）由带有向上开腔的金属底壳和中间部位带有开口的顶盖组合而成，发光内胆锁在保护壳（5）内并通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围地埋式太阳能发光道钉。

进一步，透明壳体（1）为顶部隆起的发光内胆壳体，隆起顶部的正向和背向的侧部设有正向和背向的相对斜面；发光内胆壳体的顶壳下方的前后两侧设有横截面呈倒U形容置槽并面对上述正向和背向的斜面，LED发光体（2）为多个LED排成线阵设在横截面呈倒U形容置槽反射面（1a）的下方，形成出射光主发光方向沿道钉的正向发光、或沿道钉的正向和背向发光的LED配光出射结构；LED发光体（2）通过外接导线与外部电气相连；所述的LED发光体（2）和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，保护壳（5）由带有向上开腔的金属底壳和中间部位带有开口的顶盖组合而成，发光内胆锁在保护壳（5）内并通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的地埋式有源发光道钉。

进一步，透明壳体（1）为顶部总体呈对称的宽体十字形的透明壳体，所述的LED发光体（2）和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成左右两侧带有LED配光出射结构的、其出射光主发光方向沿正向和背向发光的发光内胆，保护壳（5）由带有向上开腔的金属底壳和带有上凸保护体的、中间部位带有宽体十字形开口的对称的顶盖组合而成，发光内胆锁在保护壳（5）内并通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的太阳能发光道钉或有源发光道钉。

透明壳体（1）：

透明壳体（1）为至少顶壳透明的、设有向下开口的容置腔体的壳体，主要起容纳、支承、透光等作用，一般选用透明PC或透明亚克力或玻璃等；可以整体充当透明道钉壳体，也可以充当组合件与保护壳（5）结合成道钉的组合壳体。

LED发光体（2）：

LED发光体（2）为带有聚光透镜的单个或多个LED发光体，优选自带有聚光功能的一次透镜的草帽灯珠（如Φ5、Φ6草帽灯珠等）；也可以选用二次透镜聚光，完成水平方向的光强和向上方向的光强的占比分配；发光颜色按需可选择红色、黄色、绿色等发光颜色，或者两种或两种以上发光颜色的组合。

分隔体（3）：

分隔体（3）主要起防尘或防水的空气层分隔、支承、支撑、容置、固定、加固等作用，可以选用塑料或金属或复合材料板材或异形板材，优选注塑件，可以带有封装胶，最简单的可用线路板层充当。

分隔体（3）通过透明壳体（1）内的限位结构（例如内阶梯体卡位）与透明壳体（1）之间形成空气层（4）；其上可以设置LED发光体（2）或线路板等电气元件，灌胶时充当隔板，同时可以起结构加强作用，也可以带有支架、支柱、立筋，起加固作用。

空气层（4）：

分隔体（3）与透明壳体（1）内壁之间设有空气层（4），充当出光槽，以满足聚光效果和光出射条件。

保护壳（5）：

保护壳（5）主要起支撑、容纳、固定、安装、保护、透光等作用；保护壳（5）与透明壳体（1）可以通过结构胶或紧固件等结合成道钉壳体；保护壳（5）可以是单件，也可以是组合件（如由底壳和顶盖组合而成），顶盖可以遮盖透明壳体（1）的顶部，特别是LED配光出射结构的顶部，以提高抗压强度；由金属或陶瓷或塑料或玻璃或复合材料等材质制成，优选铸铝、锻铝、合金钢或铝合金）。

反射层（6）：

反射层（6）为线路板上的白色印刷层或镀膜反射片，LED径向朝下的发光反射向上，以利于从透明顶壳光出射，增加向上的出射光效。

本实用新型的主要优点在于：

1、本实用新型的经过光路设计和发光匹配的LED配光出射结构及其含有该结构的发光道钉，相比未经过光路设计和发光匹配的LED配光出射结构及其含有该结构的发光道钉，其侧向（水平方向）发光性能和整体光出射效率都有了大幅度的提高，达到了意想不到的配光出射效果。

2、本实用新型的经过光路设计和发光匹配的LED配光出射结构及其含有该结构的发光道钉，相比现有常用的道钉壳体侧部穿孔平射型发光道钉，远程发光效果好，而且部分向上或侧上的光能从壳体顶面透射，增加了发光面积，利于行人，总体光能利用率高，可以兼顾人车不同的需求侧重点，能够提高道钉结构的设计余量（ΔH）可以使道钉的壳体结构更紧凑，即可以降低道钉安装时露出路面的高度，以减少对车辆的颠簸感和对行人及非机动车驾驶员的磕碰，也可以在保证道钉可视距离的前提下，在满足交通规范的尺寸限制范围内，可以通过增大顶壳的厚度，进一步增加道钉的结构强度和抗压抗冲击性能。

3、本实用的经过光路设计和发光匹配的LED配光出射结构及其含有该结构的发光道钉，相比现有常用的倒V型出光槽结构的发光道钉，光能分配更合理，光能主要集中在水平方向，从而尽量增大发光的可视距离，有利于对机动车驾驶员提供发光诱导和指示，对行人或非机动车驾驶员的光干扰和眩光较少。水平方向的总体光能利用率高。

4、本实用新型的拱形出光槽结构的发光道钉，相比现有常用的倒V型出光槽结构的发光道钉，顶部（特别时出光槽顶壁最高处）的结构强度更高，抗压、抗冲击能力更强。

5、本实用新型的拱形出光槽结构的发光道钉，相比现有常用的穿孔平射型发光道钉，工艺更简单、发光部位结构强度更高、更不易进水，相比现有常用的倒V型出光槽结构的发光道钉，更利于透明壳体的注塑成型工艺。

6、本实用新型的经过光路设计和发光匹配的LED配光出射结构特别适用于以发光道钉为代表的发光器材，既可以用于凸起道钉，也可以用于地埋道钉，也可以用于发光轮廓标等，适用面更广，发光效果更好，相比现有技术，通过该技术能提质增效，综合性能有了大幅度的提高，可以提高交通安全效率和减少交通安全事故，具有非常高的应用价值和社会效益，对比现有的通过增大功率来弥补其缺陷的同类产品，具有更高的经济价值。

附图说明（为了便于说明，本实用新型的实施例主要以带有θ1=θ2即内外斜面相互平行并自带有一次聚光透镜的直立式封装LED的、θ3=0°即以水平出射方式的LED配光出射结构及其发光道钉典型情况作为举例）

图1为本实用新型沿光出射方向的纵截剖面结构示意图；

图2为本实用新型沿光出射方向的横截剖面结构示意图；

图3为本实用新型LED发光体（2）法线方向主光束经入光面和出光面折射后产生向上位移（ΔH）并沿水平方向出射的发光原理示意图及出光面弧面示意图；

图4为本实用新型LED法线方向主光束沿入光面（1b）垂直入射，经出光面（1a）折射后产生向上位移（ΔH）并向下偏转沿水平方向出射的的发光原理示意图及出光面弧面示意图；

图5为本实用新型LED法线方向主光束沿水平方向入射，经相同倾角的入光面和出光面折射后产生向上位移（ΔH）并沿水平出射的发光原理示意图及出光面弧面示意图；

图6为本实用新型LED发光体经聚光透镜后的光强分布示意图；

图7为本实用新型实施例一的太阳能发光反光凸起道钉沿光出射方向的纵截剖面结构示意图；

图8为本实用新型实施例一的太阳能发光反光凸起道钉的分体爆炸结构示意图；

图9为本实用新型实施例一的太阳能发光反光凸起道钉的立体结构示意图；

图10为本实用新型实施例一的太阳能发光反光凸起道钉的俯视透视结构示意图；

图11为本实用新型实施例一的太阳能发光反光凸起道钉的透明壳体的翻转立体示意图；

图12为本实用新型实施例一的太阳能发光反光凸起道钉的透明壳体的仰视示意图；

图13为本实用新型实施例二的太阳能发光反光凸起道钉的分体爆炸结构示意图；

图14为本实用新型实施例二的太阳能发光反光凸起道钉的俯视透视结构示意图；

图15为本实用新型实施例二的太阳能发光反光凸起道钉的立体结构示意图；

图16为本实用新型实施例二的太阳能发光反光凸起道钉的透明壳体的仰视示意图；

图17为本实用新型实施例三的地埋式太阳能发光道钉的分体爆炸结构示意图；

图18为本实用新型实施例三的地埋式太阳能发光道钉的立体结构示意图；

图19为本实用新型实施例三的地埋式太阳能发光道钉的俯视透视结构示意图；

图20为本实用新型实施例三的地埋式太阳能发光道钉的透明壳体的翻转立体图；

图21为本实用新型实施例四的地埋式有源发光道钉的立体结构示意图；

图22为本实用新型实施例四的地埋式有源发光道钉的俯视透视结构示意图；

图23为本实用新型实施例四的地埋式有源发光道钉的透明壳体的翻转立体图；

图24为本实用新型实施例五的地埋式有源发光道钉沿光出射方向的横截剖面结构图；

图25为本实用新型实施例五的地埋式有源发光道钉的分体爆炸结构示意图；

图26为本实用新型实施例五的地埋式有源发光道钉的立体结构示意图；

图27为本实用新型实施例五的地埋式有源发光道钉的俯视透视结构示意图；

图28为本实用新型实施例五的地埋式有源发光道钉的透明壳体的翻转立体示意图；

图29为本实用新型实施例六的地埋式有源发光道钉沿光出射方向的横截剖面立体结构图；

图30为本实用新型实施例六的地埋式有源发光道钉的分体爆炸结构示意图；

图31为本实用新型实施例六的地埋式有源发光道钉的立体结构示意图；

图32为本实用新型实施例六的地埋式有源发光道钉的俯视透视结构示意图。

具体实施方式

结合附图描述本实用新型的实施例。

实施例一

一种太阳能发光反光凸起道钉，包括透明壳体一（110）、LED草帽灯珠一（120）、分隔体一（130）、空气层一（140）、容置腔体一（150）、底壳一（160）、逆反射体一（170）、光伏组件一（180）、控制电路一（190）、储能元件一（1100），如图7—12所示。

透明壳体一（110）：

透明壳体一（110）为透明PC通过注塑工艺而成的、类似长方体的、带有向下开口腔体的注塑成型件。其顶部的四个角向下凹陷呈两组正向和背向的、高度差6mm、厚10mm的斜面，所述斜面的外斜面一（110a）、内斜面一（110b）相互平行并与顶面呈45°夹角，各组内斜面一（110b）之间设有顶部呈拱形（横截面类似倒U形）的、宽度（内径）6mm的容置槽一（110c），容置槽一（110c）的轴向朝向内斜面一（110b）方向。透明壳体一（110）的容置槽一（110c）顶部距离透明壳体一（110）的顶面3.2mm。也可以选用纵截面或横截面呈下敞口梯形的容置槽。

LED草帽灯珠一（120）：

LED草帽灯珠一（120）为Φ=5mm的F5型草帽灯珠，焊在线路板上，将金属引脚折弯90度，使其出光轴方向与线路板平行，将焊有LED草帽灯珠一（120）的线路板通过限位结构设置在容置槽一（110c）内，使F5型草帽灯珠与容置槽一（110c）的顶壁间距为0.5mm，草帽灯珠的发光主方向平行于道钉的底面且正对相应的内斜面一（110b）方向，其经过自带的一次透镜后的半值角为10°。

F5型草帽灯珠下方的线路板上涂有白色的涂层，以增加LED向上反射发光的效果，也可以在F5型草帽灯珠下方的线路板上设有镀铝反射膜，以增加向上的反射发光的效果。

也可以在F5型草帽灯珠上方的容置槽一（110c）内固化有掺有长余辉粉末的导光胶，既可以起到光扩散的效果，又可以起到长余辉发光的效果。

分隔体一（130）：

分隔体一（130）由上述带有穿线孔的线路板充当，通过限位结构和粘结固定在透明壳体一（110）的顶壳下方，并与容置槽一（110c）之间形成密封的空气层一（140），充当出光槽。

线路板上还焊有充当控制电路一（190）的单片机控制电路。

上述要素结合成的LED配光出射结构成为道钉的局部结构。

容置腔体一（150）：

透明壳体一（110）顶壳的内底面上设有内陷的方形容置腔体一（150）。

底壳一（160）：

底壳一（160）为带有向上开口的容置腔体的、高24.5mm的铸铝保护外壳，其形状类似台体，前、后两侧部分别设有与底面交呈30°夹角的、带有凸字形凹槽的相对斜面，斜面上部的左右两侧带有两个与透明壳体一（110）的斜面出光部相对应的向下6mm的凹陷，凹陷部位的底部离底面的高度为18.5mm。

逆反射体一（170）：

逆反射体一（170）为透明PMMA树脂通过注塑工艺制成的反光晶格板，通过结构胶粘结固定到壳底壳一（160）前、后两侧部的凸字形凹槽内。

光伏组件一（180）：

光伏组件一（180）为长方形单晶硅太阳能电池板，从透明壳体一（110）的底部开口处嵌入到透明壳体一（110）顶壳下方的方形容置腔体一（150）内并用导光胶固定。

先将反光晶格板透过结构胶固定到底壳一（160）前、后两侧部的凸字形凹槽内，再将透明壳体一（110）倒置，将光伏组件一（180）和电路板依次固定好后，从线路板的穿线孔连出导线和充当储能元件一（1100）的锂电池相连，接着在线路板和透明壳体（110）内壁之间用硅酮胶或热熔胶预封装，用环氧树脂倒灌入透明壳体一（110）的底部开口至与其底面平齐并固化得到发光内胆，将发光内胆按所需的公差范围的间隙配合嵌入到底壳一（160）的顶部开口处，此时，外斜面一（110a）正对底壳一（160）侧部的凹陷，最后用结构胶或紧固件固定封装形成发光内胆被金属底壳一（160）包围的、总高度为24.5mm的、结构强度高的抗压道钉整体，LED配光出射结构对称地位于道钉顶部的左右两侧。

本实用新型的太阳能发光反光凸起道钉，安装时通过螺丝和粘胶安装固定在路面上，道钉的前后两侧面对道路车辆行进主方向，F5型草帽灯珠发出的光先经过透镜聚光，再经过内、外壁的二次折射后向上位移ΔH≈3.6mm水平面对道路车辆行进主方向出射，可以一定周期和占空比频闪发光或常亮发光，具有水平出射光强占比高、视距更远、对机动车驾驶员的发光效果好【本实用新型的LED配光出射结构和现有的倒V型LED配光出射结构通过远方光电LFA—3000光源频闪测量仪做对比实验中的一组同等前置条件（误差允许范围内）下的对比实测数据，两者的通电时的水平光强（最大值）相差一个数量级；倒V型LED配光出射结构选用大角度半值角的LED，甚至LED朝外倾斜，两者的水平光强也有3倍以上的差距】，抗压抗冲击性能强（抗压强度可达20吨，大大高于国家标准所要求的10吨的标准）、能明显看到直径5mm左右的明亮光斑因此辨识度高、结构强度高、更易于控制发光角度等优点，其LED发光的总体出射利用率相比传统穿孔直射结构的总体出射利用率有了大幅度提高。而且可以选用不同聚光效果的带有一次聚光透镜的LED草帽灯珠，例如半值角5°到15°之内的LED灯珠，可用于高速公路，或选用半值角25°到45°之内的灯珠，可用于城市道路，满足不同需求。

实施例二

一种太阳能发光反光凸起道钉，包括透明壳体二（210）、LED草帽灯珠二（220）、分隔体二（230）、空气层二（240）、逆反射体二（270）、光伏组件二（280）、控制电路二（290）、储能元件二（2100），如图13—16所示。

透明壳体二（210）：

透明壳体二（210）为透明PC通过注塑工艺而成的、带有向下开口腔体的注塑成型件。其形状类似台体，前、后两侧部分别设有与底面交呈30°夹角的相对斜面并各带有一个凸字形凹槽，左右两侧部向外凸出呈弧形并分别带有一个安装圆孔，顶部的四个角向下凹陷呈两组正向和背向的、高度差6mm、厚9mm的相对斜面，所述斜面的外斜面二（210a）、内斜面二（210b）相互平行并与顶面呈45°夹角，各组内斜面二（210b）之间设有顶部呈拱形（横截面类似倒U形）的、宽度6mm的容置槽二（210c），容置槽二（210c）的轴向朝向内斜面二（210b）方向。透明壳体二（210）的容置槽二（210c）顶部距离透明壳体二（210）的顶面3mm。也可以选用纵截面或横截面呈下敞口梯形的容置槽。

LED草帽灯珠二（220）：

LED草帽灯珠二（220）为Φ=5mm的F5型草帽灯珠，焊在线路板上，将金属引脚折弯90度，使其出光轴方向与线路板平行，将焊有LED草帽灯珠二（220）的线路板通过限位结构设置在容置槽二（210c）内，使F5型草帽灯珠与容置槽二（210c）的顶壁间距为0.5mm，草帽灯珠的发光主方向平行于道钉的底面且正对相应的内斜面二（210b）方向，其经过自带的一次透镜后的半值角为15°。

分隔体二（230）：

分隔体二（230）由上述带有穿线孔的线路板充当，通过限位结构和粘结固定在透明壳体二（210）的顶壳下方，并与容置槽二（210c）之间形成密封的空气层二（240）。

线路板上还焊有充当控制电路二（290）的单片机控制电路。

上述要素结合成的LED配光出射结构成为道钉的局部结构。

逆反射体二（270）：

逆反射体二（270）为透明PMMA树脂通过注塑工艺制成的凸字形反光晶格板，通过超声热合固定到透明壳体二（210）前、后两侧部的凸字形凹槽内。

光伏组件二（280）：

光伏组件二（280）为长方形单晶硅太阳能电池板，从透明壳体二（210）的底部开口处嵌入并用导光胶固定到透明壳体二（210）顶壳中央的下方。

先将反光晶格板透过超声波热合固定到透明壳体二（210）前、后两侧部的凸字形凹槽内，再将透明壳体二（210）倒置，将光伏组件二（280）和电路板依次固定好后，从线路板的穿线孔连出导线和充当储能元件二（2100）的锂电池相连，接着在线路板和透明壳体二（210）内壁之间用硅酮胶或热熔胶预封装，用环氧树脂倒灌入透明壳体二（210）的底部开口至与其底面平齐并固化得到道钉整体，LED配光出射结构对称地位于道钉顶部的左右两侧。

本实用新型的太阳能发光反光凸起道钉，安装时通过螺丝和粘胶安装固定在路面上，道钉的前后两侧面对道路车辆行进主方向，F5型草帽灯珠发出的光先经过透镜聚光，再经过内、外壁的二次折射后向上位移ΔH≈3.2mm水平面对道路车辆行进主方向出射，可以一定周期和占空比频闪发光或常亮发光，具有水平出射光强占比高、视距更远、辨识度高、对机动车驾驶员的发光效果好、抗压抗冲击性能强、结构强度高、更易于控制发光角度等优点。

实施例三：

一种地埋式太阳能发光道钉，包括透明壳体三（310）、LED草帽灯珠三（320）、分隔体三（330）、空气层三（340）、顶盖三（361）、底壳三（362）、光伏组件三（380）、控制电路三（390）、储能元件三（3100）、外连防水导线三，如图17—20所示。

透明壳体三（310）：

透明壳体三（310）为透明PC外壳，形状类似倒扣的透明烟灰缸。其下部呈花瓣形柱体，其顶部设有与顶盖三（361）上的十字形开窗相对应的十字形上凸，四个相对下陷的凹陷部位设有两组正向和背向的、高度差6.5mm、厚10mm的相对斜面，所述斜面的外斜面三（310a）、内斜面三（310b）相互平行并与顶面呈48°夹角，各组相对的内斜面三（310b）之间设有带有顶部呈拱形的、宽度7mm的容置槽三（310c），透明壳体三（310）的顶部距离透明壳体三（310）的顶面3mm。

LED草帽灯珠三（320）：

LED草帽灯珠三（320）为Φ=6mm的F6型草帽灯珠，焊在线路板上，将金属引脚折弯90度，使其出光轴方向与线路板平行，将焊有LED草帽灯珠三（320）的线路板通过限位结构设置在容置槽三（310c）内，使F6型草帽灯珠与容置槽三（310c）的顶壁间距为0.5mm，草帽灯珠的发光主方向平行于道钉的底面且正对相应的内斜面三（310b）方向，其经过自带的一次透镜后的半值角为15°。

分隔体三（330）：

分隔体三（330）由上述焊有LED草帽灯珠三（320）的线路板充当，通过限位结构和粘胶固定在容置槽三（310c）的下方，并与容置槽三（310c）之间形成密封的空气层三（340）。线路板上还焊有单片机控制电路。

上述要素结合成的LED配光出射结构成为道钉的局部结构。

顶盖三（361）：

顶盖三（361）为中间部位设有类似宽体十字形的宽体开窗的圆环形铸铝顶圈，顶圈上对称地带有4个朝外侧面呈斜坡状的内凸的、高7.5mm的上凸体充当保护体，其高度大于等于透明壳体三（310）斜面出光部位的高度差，上凸体与顶圈的其余与外边沿平齐的平面部分之间形成四个缺口，4个外斜面三（310a）分别对应上述各缺口。

底壳三（362）：

底壳三（362）为带有容置腔体的、开口向上的、上大下小的铸铝腔型壳体。

光伏组件三（380）：

光伏组件三（380）为长方形单晶硅太阳能电池板，从透明壳体三（310）的底部长方形开口处用导光胶固定到透明壳体三（310）顶壳的内底面的中央部位。

将透明壳体三（310）倒置，将光伏组件三（380）和焊有LED草帽灯珠三（320）和控制电路的电路板依次固定好后，从线路板上连出导线和作为充当储能元件三（3100）的锂电池相连，接着在线路板和透明壳体（310）内壁之间用硅酮胶或热熔胶预封装，用环氧树脂倒灌入透明壳体三（310）的底部开口至与其底面平齐并固化得到发光内胆，在底壳三（362）的容置腔体内垫上垫圈，将发光内胆按所需的公差范围的间隙配合嵌入到底壳三（362）的顶部开口处，再盖上顶盖三（361），用结构胶或紧固件固定封装形成发光内胆被金属顶盖三（361）和底壳三（362）包围的道钉整体，LED配光出射结构对称地位于道钉顶部的左右两侧。

本实用新型的地埋式太阳能发光道钉，安装时主体埋入路面至底壳的边沿与路面平齐，道钉顶部凸出地面7.5mm左右，道钉的前后两侧面对道路车辆行进主方向，F6型草帽灯珠发出的光先经过透镜聚光，再经过内、外壁的二次折射后向上位移ΔH≈3.3mm水平面对道路车辆行进主方向出射，可以一定周期和占空比频闪发光或常亮发光，具有水平出射光强占比高、视距更远、在30LUX的照度条件下水平方向依然能看见直径6.5mm左右的明亮光斑因此辨识度非常高、对机动车驾驶员的发光效果好、抗压抗冲击性能强（抗压强度可达30吨，大大高于国家标准所要求的10吨的标准）、结构强度高、更易于控制发光角度等优点。

实施例四：

一种地埋式有源发光道钉，包括透明壳体四（410）、LED发光体四（421）（422）、分隔体四、空气层四（440）、容置腔体四（450）、顶盖四（461）、底壳四（462）、外连防水导线四，如图21—23所示。

透明壳体四（410）：

透明壳体四（410）为透明PC外壳，形状类似倒扣的透明烟灰缸。其下部呈花瓣形柱体，其顶部设有与顶盖四（461）上的十字形开窗相对应的十字形上凸，四个相对下陷的凹陷部位设有两组正向和背向的、高度差6.5mm、厚11mm的相对斜面，所述斜面的外斜面四（410a）、内斜面四（410b）相互平行并与顶面呈43°夹角，各组相对的内斜面四（410b）之间设有带有顶部呈拱形的、宽度6mm的容置槽四（410c），透明壳体四（410）的容置槽四（410c）顶部距离透明壳体四（410）的顶面3.3mm。

透明壳体四（410）的内顶壁中央由凸筋围成方形凹槽作为容置腔体四（450）。

LED草帽灯珠四（420）：

其中，LED草帽灯珠四（421）为Φ=5mm的F5型草帽灯珠，焊在线路板上，将金属引脚折弯90度，使其出光轴方向与线路板平行，将焊有LED草帽灯珠四（420）的线路板通过限位结构设置在容置槽四（410c）内，使F5型草帽灯珠与容置槽四（410c）的顶壁间距为0.5mm，草帽灯珠的发光主方向平行于道钉的底面且正对相应的内斜面四（410b）方向，其经过自带的一次透镜后的半值角为5°。

贴片式LED四（422）排成线阵焊接在方形线路板上，将长余辉发光体的预成形片材通过导光胶粘合固定到容置腔体四（450）内，再将焊有贴片式LED四（422）的线路板设置在长余辉发光体的下方。

分隔体四：

分隔体四由上述焊有LED草帽灯珠四（420）的线路板充当，通过限位结构和粘胶固定在容置槽四（410c）的下方，并与容置槽四（410c）之间形成密封的空气层四（440）。线路板上还可以焊有单片机控制电路。

上述要素结合成的LED配光出射结构成为道钉的局部结构。

顶盖四（461）：

顶盖四（461）为中间部位设有类似宽体十字形的宽体开窗的圆环形铸铝顶圈，顶圈上对称地带有2个朝外侧面呈斜坡状的、俯视呈弧形的、高7mm的上凸体充当保护体，其高度大于等于透明壳体四（410）光出射部位斜面的高度差，上凸体与顶圈的其余与外边沿平齐的平面部分之间形成2个缺口，4个外斜面四（410a）两两对应上述各缺口。

底壳四（462）：

底壳四（462）为带有容置腔体的、开口向上的、上大下小的铸铝腔型壳体。

将透明壳体四（410）倒置，嵌入长余辉发光体，将电路板固定好后，从线路板上连出防水导线，接着在线路板和透明壳体四（410）内壁之间用硅酮胶或热熔胶预封装，再用环氧树脂倒灌入透明壳体四（410）的底部开口至与其底面距离一定高度并固化得到底部带有线缆容置腔体的发光内胆，将外连防水导线穿过底壳四（462）的穿线孔在发光内胆下部的线缆容置槽内与发光内胆连出的防水导线通过防水活接相连，在底壳四（462）的容置腔体内垫上垫圈，将发光内胆按所需的公差范围的间隙配合嵌入到底壳四（462）的顶部开口处，再盖上顶盖四（461），用结构胶或紧固件固定封装形成发光内胆被金属顶盖四（461）和底壳四（462）包围的道钉整体，LED配光出射结构对称地位于道钉顶部的前后两侧。

本实用新型的地埋式有源发光道钉，安装时主体埋入路面至底壳的边沿与路面平齐，道钉顶部凸出地面7mm左右，道钉的前后两侧面对道路车辆行进主方向，F5型草帽灯珠发出的光先经过透镜聚光，再经过内、外壁的二次折射后向上位移ΔH≈3.8mm水平面对道路车辆行进主方向出射，可以一定周期和占空比频闪发光或常亮发光，具有水平出射光强占比高、视距更远、辨识度高、对机动车驾驶员的发光效果好、抗压抗冲击性能强、结构强度高、更易于控制发光角度等优点，还能通过顶部的长余辉发光体受LED以一定周期和占空比频闪受激发光或余辉发光，对行人和非机动车驾驶员提供弱光照明或诱导。

实施例五：

一种地埋式有源发光道钉，包括透明壳体五（510）、LED发光体五（521）（522）、长余辉发光体、分隔体五（530）、空气层五（540）、容置腔体五（550）、顶盖五（561）、底壳五（562）、外连防水导线五，如图24—28所示。

透明壳体五（510）：

透明壳体五（510）为透明PC外壳，形状类似倒扣的透明烟灰缸。其下部呈花瓣形柱体，其顶部设有与顶盖五（561）上的方形开窗相对应的方形上凸，顶壳的厚度为10mm，方形上凸正向和背向的侧部设有一对高度差7mm、厚10.5mm的相对斜面，所述斜面的外斜面五（510a）、内斜面五（510b）相互平行并与顶面呈45°夹角，相对的内斜面五（510b）之间设有带有5个连体的顶部呈拱形的、宽度7mm的容置槽五（510c），容置槽五（510c）顶部距离透明壳体五（510）的顶面3mm。

透明壳体五（510）的内顶壁中央由凸筋围成方形凹槽作为容置腔体五（550）。

LED发光体五（521）（522）：

其中，LED草帽灯珠五（521）为Φ=5mm的F5型草帽灯珠，5个排成阵列焊在条形线路板上，将金属引脚折弯90度，使其出光轴方向与线路板平行，再将焊有LED草帽灯珠五（521）的线路板通过限位结构设置在容置槽五（510c）内，使F5型草帽灯珠与容置槽五（510c）的顶壁间距为1mm，草帽灯珠的发光主方向平行于道钉的底面且正对相应的内斜面五（510b）方向，其经过自带的一次透镜后的半值角为10°。

贴片式LED五（522）排成点阵焊接在方形线路板上，将长余辉发光体的预成形片材通过导光胶粘合固化在容置腔体五（550）内，再将焊有贴片式LED五（522）的线路板设置在长余辉发光体的下方。

分隔体五（530）：

分隔体五（530）由上述焊有LED草帽灯珠五（521）的线路板充当，通过限位结构和粘胶固定在容置槽五（510c）的下方，并与容置槽五（510c）之间形成密封的空气层五（540）。线路板上还可以焊有单片机控制电路。

上述要素结合成的LED配光出射结构成为道钉的局部结构。

顶盖五（561）：

顶盖五（561）为中间部位设有类似方形的宽体开窗的圆环形铸铝顶圈，顶圈上对称地带有2个朝外侧面呈斜坡状的、俯视呈半月形的、高7.5mm的上凸体充当保护体，其高度大于等于透明壳体五（510）光出射部位斜面的高度差，上凸体与顶圈的其余与外边沿平齐的平面部分之间形成2个缺口，透明壳体五（510）正向和背向的相对斜面恰好对应上述各缺口。

底壳五（562）：

底壳五（562）为带有容置腔体的、开口向上的、上大下小的铸铝腔型壳体。

将透明壳体五（510）倒置，嵌入长余辉发光体，将电路板固定好后，从线路板上连出防水导线，接着在线路板和透明壳体五（510）内壁之间用硅酮胶或热熔胶预封装，再用环氧树脂倒灌入透明壳体五（510）的底部开口至与其底面距离一定高度并固化得到底部带有线缆容置腔体的发光内胆，将外连防水导线穿过底壳五（562）的穿线孔在发光内胆下部的线缆容置槽内与发光内胆连出的防水导线通过防水活接相连，在底壳五（562）的容置腔体内垫上垫圈，将发光内胆按所需的公差范围的间隙配合嵌入到底壳五（562）的顶部开口处，盖上顶盖五（561），用结构胶或紧固件固定封装形成发光内胆被金属顶盖五（561）和底壳五（562）包围的道钉整体，LED配光出射结构对称地位于道钉顶部的前后两侧，也可以仅在道钉顶部的前侧设有上述LED配光出射结构作为单向发光道钉使用。

本实用新型的地埋式有源发光道钉，安装时主体埋入路面至底壳的边沿与路面平齐，道钉顶部凸出地面7.5mm左右，道钉的前后两侧面对道路车辆行进主方向，F5型草帽灯珠发出的光先经过透镜聚光，再经过内、外壁的二次折射后向上位移ΔH≈3.8mm水平面对道路车辆行进主方向出射，可以一定周期和占空比频闪发光或常亮发光，具有水平出射光强占比高、视距更远、辨识度高、对机动车驾驶员的发光效果好、抗压抗冲击性能强、结构强度高、更易于控制发光角度等优点，还能通过顶部的长余辉发光体受LED以一定周期和占空比频闪受激发光或余辉发光，对行人和非机动车驾驶员提供弱光照明或诱导。

实施例六：

一种地埋式有源发光道钉，包括透明壳体六（610）、LED发光体六（621）（622）、长余辉发光体、分隔体六（630）、空气层六（640）、容置腔体六（650）、金属保护压盖六（661）、底壳六（662）、外连防水导线五，如图29—32所示。

透明壳体六（610）：

透明壳体六（610）为透明PC外壳，形状类似倒扣的透明烟灰缸。其下部呈花瓣形柱体，其顶部设有与金属保护压盖六（661）上的方形开窗相对应的两个方形上凸，方形上凸正向和背向的侧部设有一对高度差6mm、厚10mm的相对斜面，所述斜面的外斜面六（610a）、内斜面六（610b）相互平行并与顶面呈45°夹角，相对的内斜面六（610b）之间设有带有5个连体、呈阵列型排布的、顶部呈拱形的、宽度6mm的容置槽六（610c），容置槽六（610c）顶部距离透明壳体六（610）的顶面3mm。

透明壳体六（610）的内顶壁中央由凸筋围成方形凹槽作为容置腔体六（650）。

LED发光体六（621）（622）：

其中，LED草帽灯珠六（621）为Φ=5mm的F5型草帽灯珠，5个排成阵列焊在条形线路板上，将金属引脚折弯90度，使其出光轴方向与线路板平行，再将焊有LED草帽灯珠六（621）的线路板通过限位结构设置在容置槽六（610c）内，使F5型草帽灯珠与容置槽六（610c）的顶壁间距为0.6mm，草帽灯珠的发光主方向平行于道钉的底面且正对相应的内斜面六（610b）方向，其经过自带的一次透镜后的半值角为10°。

贴片式LED六（622）排成点阵焊接在方形线路板上，将长余辉发光体的预成形片材通过导光胶粘合固化在方形上凸内部的容置腔体六（650）内，再将焊有贴片式LED六（622）的线路板设置在长余辉发光体的下方。

分隔体六（630）：

分隔体六（630）由上述焊有LED草帽灯珠六（621）的线路板充当，通过限位结构和粘胶固定在容置槽六（610c）的下方，并与容置槽六（610c）之间形成密封的空气层六（640）。线路板上还可以焊有单片机控制电路。

上述要素结合成的LED配光出射结构成为道钉的局部结构。

金属保护压盖六（661）：

金属保护压盖六（661）为顶部隆起的圆形铸铝压盖，其前后两侧部设有长方形开口，中间设有两个方形开窗；安装时，金属保护压盖六（661）压合在透明壳体六（610）的顶部，透明壳体六（610）的两个方形上凸恰好嵌入其中间方形开窗内，透明壳体六（610）的正向和背向的那组相对斜面恰好对应其前后两侧的长方形开口，此时，上述LED配光出射结构的顶部被金属保护压盖六（661）的厚3mm的横梁所覆盖。

底壳六（662）：

底壳六（662）为带有容置腔体的、开口向上的、上大下小的铸铝腔型壳体。

将透明壳体六（610）倒置，嵌入长余辉发光体，将电路板固定好后，从线路板上连出防水导线，接着在线路板和透明壳体六（610）内壁之间用硅酮胶或热熔胶预封装，再用环氧树脂倒灌入透明壳体六（610）的底部开口至与其底面距离一定高度并固化得到底部带有线缆容置腔体的发光内胆，将外连防水导线穿过底壳六（662）左右两侧的穿线孔在发光内胆下部的线缆容置槽内与发光内胆连出的防水导线相连，在底壳六（662）的容置腔体内垫上垫圈，将发光内胆按所需的公差范围的间隙配合嵌入到底壳六（662）的顶部开口处，盖上金属保护压盖六（661），用结构胶或紧固件固定封装形成发光内胆被金属保护压盖六（661）和底壳六（662）包围的道钉整体。

本实用新型的地埋式有源发光道钉，安装时主体埋入路面至底壳的边沿与路面平齐，道钉顶部凸出地面9mm左右，道钉的前后两侧面对道路车辆行进主方向，F5型草帽灯珠发出的光先经过透镜聚光，再经过内、外壁的二次折射后向上位移ΔH≈3.6mm水平面对道路车辆行进主方向出射，可以一定周期和占空比频闪发光或常亮发光，具有水平出射光强占比高、辨识度高、视距更远、对机动车驾驶员的发光效果好、抗压抗冲击性能强、结构强度高、更易于控制发光角度等优点，还能通过顶部的长余辉发光体受LED以一定周期和占空比频闪受激发光或余辉发光，对行人和非机动车驾驶员提供弱光照明或诱导，LED配光出射结构对称地位于道钉顶部的前后两侧，也可以仅在道钉顶部的前侧设有上述LED配光出射结构作为单向发光道钉使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳方案而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的各种修改或变形、组合或叠加、等同替换等，或者将本技术应用于相关和类似技术领域，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (32)

1.一种LED配光出射结构，所述的LED配光出射结构包括为透明壳体（1）、带有聚光透镜的LED发光体（2）、分隔体（3）、空气层（4），其特征在于：

所述的透明壳体（1）为带有局部高度差结构的、其顶部具有一定厚度且顶部的主体呈平面或接近平面的、设有向下开口的容置腔体的、折射率n在1.45到2.1之间的透明壳体，透明壳体（1）顶部的内底面上带有内陷的容置槽（1c）充当出光槽，所述的容置槽（1c）的内壁至少在其一端设有一个可供光入射的、有一定高度(H3)和倾角一(θ1)的入光面（1b），入光面（1b）所对应部位的壳体外表面为可供光出射的、有一定高度(H2)和倾角二(θ2)的出光面（1a），入光面（1b）和出光面（1a）之间有足够的平均宽度(W)；

所述的LED发光体（2）设在容置槽（1c）内，LED发光体（2）通过聚光透镜聚光后沿法线方向的主光束呈仰角(θ3)，在入光面（1b）形成一定的入射角；LED发光体（2）的周围设有分隔体（3），并至少在LED发光体（2）与入光面（1b）之间形成空气层（4）；LED发光体（2）通过分隔体（3）封装在透明壳体（1）内，形成LED发光参数、光路传输及光学结构参数相互匹配并结合成形结构以完成配光设计的特定的光学结构；

所述的光学结构为LED发光体（2）发出的光主要经聚光透镜聚光后的法线方向主光束以水平方向或与水平方向呈小角度仰角（θ3）从透明壳体（1）上的倾角一(θ1)的入光面（1b）发生第一次折射入射、再经一定宽度W的透明壳体（1）侧壁传播后从透明壳体（1）上的倾角二(θ2)的出光面（1a）发生第二次折射，以达到主光束产生设计所需目标值的向上位移（ΔH），并且其法线方向主光束的出射点落在出光面（1a）中位高度的位置形成发光中心，并沿水平方向出射，以达到出射光水平方向出射为主、向上方向出射为辅、出射光总体出射效率高的空间光场优化分布，并达到结构强度、结构高度差限制和防水功能等所需物理指标的LED配光出射结构。

2.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的入光面（1b）为斜面型入光面（1ba）或为弧面或球面或自由曲面型入光面（1bb），所述的出光面（1a）为斜面型出光面（1aa）或为弧面或球面或自由曲面型出光面（1ab）。

3.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的入光面（1b）为斜面型入光面（1ba）或弧面或球面或自由曲面型入光面（1bb），所述的出光面（1a）为弧面或球面或自由曲面型出光面（1ab），入光面（1b）的曲率小于出光面（1a）的曲率，两者形成兼具聚光功能的形状。

4.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的入光面（1b）为斜面型入光面（1ba），出光面（1a）为斜面型出光面（1aa）或为弧面或球面或自由曲面型出光面（1ab）。

5.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的LED发光体（2）发光时法向方向的主光束与出光面（1a）相交在出光面（1a）的中心点附近形成发光中心并沿水平方向出射，LED发光体（2）发光沿水平方向在出光面（1a）上形成直径大于或等于LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）并小于或等于出光面（1a）高度（H2）的、长径比接近于1的、较大面积的完整的发光光斑。

6.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的入光面（1b）的倾角（θ1）、出光面（1a）的倾角（θ2）、LED发光体（2）经聚光透镜聚光后的法线方向主光束的仰角（θ3）与出光面（1a）中位处的侧壁水平宽度(W)使LED发光体（2）的主光束产生向上位移（ΔH），向上位移（ΔH）、LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）、出光面（1a）的高度（H2）、LED发光体（2）与其容置槽（1c）顶壁的间距（H4）满足：H1+H4≥ΔH≥H1+H4+Φ-H2，或者H2-Φ/2≥ΔH≥Φ/2。

7.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的透明壳体（1）的结构满足：

所述的入光面（1b）的倾角一（θ1）呈锐角，所述的出光面（1a）的倾角二（θ2）呈锐角，其中，85°≥θ1≥θ2≥18°且30°≥θ1—θ2≥0°；

LED发光体（2）经聚光透镜聚光后的法线方向主光束的仰角（θ3）满足30°≥θ3≥0°，LED发光体（2）经过聚光透镜聚光后的光强半值角θ_1/2满足30°≥θ_1/2≥5°；

或者所述的LED发光体（2）经聚光透镜聚光后的法线方向主光束的仰角（θ3）、LED发光体（2）的经过聚光透镜后的光强半值角θ_1/2满足：θ_1/2≥θ3≥0°。

8.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的出光面（1a）高位处的侧壁水平宽度（W1）、出光面（1a）低位处的侧壁水平宽度（W2）、容置槽（1c）顶部最高点到透明壳体（1）顶面的厚度（H1）满足：20mm≥W2≥W1≥2H1≥6mm；所述的LED发光体（2）与其容置槽（1c）顶壁的间距为LED发光体（2）的灯珠直径（Φ）的1/5；

所述的LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）、出光面（1a）的高度（H2）、入光面（1b）的高度（H3），满足：10mm≥H2≥Φ，12mm≥H3≥Φ，10mm≥Φ≥3mm。

9.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的透明壳体（1）的出光面（1a）为斜面或弧面；

LED发光体（2）出射光法线方向主光束以小角度仰角（θ3）入射中的仰角（θ3）满足：30°≥θ3≥0°，入光面（1b）的倾角（θ1），出光面（1a）的倾角（θ2）满足θ1≥θ2，且倾角一（θ1）、倾角二（θ2）与出光面（1a）中位处的侧壁水平宽度三者匹配，使之满足：LED发光体（2）法线方向主光束经入光面或/和出光面折射后产生向上位移并沿水平方向出射；

或者入光面（1b）的倾角（θ1）、出光面（1a）的倾角（θ2）、LED发光体（2）出射光法线方向主光束的仰角（θ3）、透明壳体（1）的折射率n满足：

n²·sin²(θ1-θ2)=cos²(θ1+θ3)+cos²θ2-2·cosθ2·cos(θ1+θ3)·cos(

θ1-θ2)，使LED发光经折射后产生向上位移并沿水平方向出射。

10.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的透明壳体（1）的出光面（1a）为斜面或弧面；

LED发光体（2）出射光法线方向主光束沿入光面垂直入射，经出光面折射偏转后产生向上位移并沿水平方向出射；

或者入光面（1b）的倾角（θ1）、出光面（1a）的倾角（θ2）、LED发光体（2）出射光法线方向主光束的仰角（θ3）、透明壳体（1）的折射率n满足：

30°≥θ3≥7.5°，θ1=90°—θ3，

cosθ2·(n·cosθ3-1)=n·sinθ2·sinθ3，

使入射光垂直入射入光面后，经出光面折射偏转后产生向上位移并沿水平方向出射。

11.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的透明壳体（1）的出光面（1a）为斜面或弧面；

LED发光体（2）出射光法线方向主光束沿水平方向入射，经相同倾角的入光面（1b）和出光面（1a）折射后产生向上位移（ΔH）并沿水平方向出射；

或者入光面（1b）的倾角（θ1）、出光面（1a）的倾角（θ2）、LED发光体（2）出射光法线方向主光束的仰角（θ3）满足：

θ3=0°，60°≥θ1=θ2≥30°，使入射光水平入射入光面后，经出光面折射偏转后产生向上位移并沿水平方向出射；

所述的光束向上位移量ΔH=W1·sinθ1·cosθ1·[1-sinθ1/(n²-cos²θ1)^1/2],且向上位移（ΔH）、LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）、出光面（1a）的高度（H2）、LED发光体（2）与其容置槽（1c）顶壁的间距（H4）满足：H2-Φ/2≥ΔH≥Φ/2。

12.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的出光面（1a）为弧面，其弧形高度、弧形跨度之比在1:12和1:4之间。

13.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的LED发光体（2）从透明壳体（1）外表面出射光在水平方向和向上方向的光强之比在3:1至12:1之间。

14.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的透明壳体（1）为注塑成型壳体，所述的透明壳体（1）内壁为利于注塑成型工艺的结构；所述的注塑成型壳的体壁厚度在3mm到15mm之间。

15.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的透明壳体（1）的入光面（1b）和出光面（1a）之间较厚部位设有利于注塑成型的缺口（1d），缺口（1d）内设有与壳体材质折射率相近的透明导光胶固化成型物。

16.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的容置槽（1c）为沿光出射方向的横截面呈倒U形或下敞口梯形的容置槽，或为沿光出射方向的纵截面呈下敞口梯形或倒V形的容置槽，或为由多个沿光出射方向的横截面呈倒U形或下敞口梯形的容置槽单元排列成阵列式容置槽，或为由多个沿光出射方向的纵截面呈下敞口梯形或倒V形的容置槽单元排列成阵列式容置槽。

17.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的容置槽宽度在2倍LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）和1倍LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）之间的容置槽（1c）内设有单个LED发光体，或者容置槽宽度大于等于2倍LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）的容置槽（1c）内设有两个或两个以上LED发光单元排列成阵列的LED发光体。

18.根据权利要求1所述的LED配光出射结构，其特征在于：所述的容置槽宽度大于等于2倍LED发光体（2）的聚光透镜的直径（Φ）的容置槽内还设有透明分隔体。

19.根据权利要求1所述LED配光出射结构，其特征在于：所述的LED发光体（2）所带的聚光透镜为与LED一体封装的一次聚光透镜或二次组装的二次聚光透镜。

20.根据权利要求1所述LED配光出射结构，其特征在于：所述的LED发光体（2）为引脚式直立封装的、顶部带有一次聚光透镜的LED柱形灯珠或带有聚光透镜的贴片LED。

21.根据权利要求1所述LED配光出射结构，其特征在于：所述的LED发光体（2）的下方还设有向上反射的反射层（6），所述的反射层（6）为线路板上的白色印刷层或镀膜反射片；或者LED发光体（2）的上方还设有光扩散层；或者LED发光体（2）的上方还设有长余辉发光层。

22.根据权利要求1所述的一种LED配光出射结构，其特征在于：所述的透明壳体（1）上设有能受LED光激发的长余辉发光体，或者透明壳体（1）的容置槽（1c）内还设有能受LED光激发的长余辉发光体，或者LED发光体（2）上设有能受LED光激发的长余辉发光体；从而形成具有长余辉发光功能的LED配光出射结构。

23.一种带有权利要求1所述的LED配光出射结构的发光道钉，其特征在于：所述的LED发光体（2）和其他配件封装在透明壳体（1）内形成发光道钉，或者LED发光体（2）封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，发光内胆与保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的发光道钉；其中，LED配光出射结构分别对称地设在道钉顶部的前后两侧部位，所述的部位为具有出射光主发光方向分别沿正向和背向双向发光的结构，或设在道钉顶部的前侧部位，所述的部位为具有出射光主发光方向沿正向单向发光的结构；或者其中，LED配光出射结构分别对称地设在道钉顶部的左右两侧部位，所述的部位为具有出射光主发光方向分别沿正向和背向双向发光的结构，或设在道钉顶部的左右两侧部位，所述的部位为具有出射光主发光方向沿正向单向发光的结构。

24.根据权利要求23所述的一种带有权利要求1的LED配光出射结构的发光道钉，其特征在于：所述的透明壳体（1）的容置槽内还设有能受LED光激发的长余辉发光体，从而形成兼具有长余辉发光功能的发光道钉。

25.根据权利要求23所述的一种带有权利要求1的LED配光出射结构的发光道钉，其特征在于：所述的透明壳体（1）的前后LED配光出射结构之间的容置腔体内还设有太阳能光伏组件，所述的太阳能光伏组件与控制电路相连，所述的控制电路还分别通过线路与LED发光体（2）和储能元件相连；

所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成太阳能发光道钉；

或者所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，发光内胆与保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的太阳能发光道钉。

26.根据权利要求23所述的一种带有权利要求1的LED配光出射结构的发光道钉，其特征在于：所述的LED发光体（2）通过外接导线与外部电气相连；所述的LED发光体（2）和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成有源发光道钉；或者所述的LED发光体（2）和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，发光内胆与保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的有源发光道钉；

或者所述的透明壳体（1）的容置槽内还设有能受LED光激发的长余辉发光体，所述的LED发光体（2）通过外接导线与外部电气相连；所述的LED发光体（2）、长余辉发光体和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成兼具有长余辉发光功能的有源发光道钉；或者所述的LED发光体（2）、长余辉发光体和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的、兼具有长余辉发光功能的发光内胆，发光内胆与保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的、兼具有长余辉发光功能的有源发光道钉。

27.根据权利要求23所述的一种带有权利要求1的LED配光出射结构的发光道钉，其特征在于：所述的LED配光出射结构的上方还设有金属保护压盖，或LED配光出射结构的周围设有保护体。

28.根据权利要求23所述的一种带有权利要求1的LED配光出射结构的发光道钉，其特征在于：所述的透明壳体（1）或保护壳（5）上还设有逆反射体，形成发光反光道钉。

29.根据权利要求25所述的太阳能发光道钉，其特征在于：所述的透明壳体（1）为带有正向和背向相对斜面的、前后和左右分别对称的、顶部总体呈长方形的透明壳体，太阳能光伏组件设在透明壳体（1）的顶壳中间部位；太阳能光伏组件的左右两侧对称地设有横截面呈倒U形容置槽，LED发光体（2）设在横截面呈倒U形容置槽反射面（1a）的下方，形成出射光主发光方向沿道钉的正向发光、或沿道钉的正向和背向发光的LED配光出射结构；透明壳体（1）的正向和背向斜面上还设有逆反射体，透明壳体（1）的容置腔体内还设有控制电路和储能元件，太阳能光伏组件、LED发光体（2）和储能元件分别通过线路与控制电路相连；所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成凸起式太阳能发光反光道钉，或者所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，发光内胆与侧部带有斜坡的保护壳（5）通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的凸起式太阳能发光反光道钉。

30.根据权利要求25所述的太阳能发光道钉，其特征在于：所述的透明壳体（1）为顶部隆起的发光内胆壳体，隆起顶部的正向和背向的侧部设有正向和背向的相对斜面，太阳能光伏组件设在发光内胆壳体的顶壳中间部位的下方；太阳能光伏组件的前后两侧设有横截面呈倒U形容置槽并面对上述正向和背向的斜面，LED发光体（2）为多个LED排成线阵设在横截面呈倒U形容置槽反射面（1a）的下方，形成出射光主发光方向沿道钉的正向发光、或沿道钉的正向和背向发光的LED配光出射结构；透明壳体（1）的容置腔体内还设有控制电路和储能元件，太阳能光伏组件、LED发光体（2）和储能元件分别通过线路与控制电路相连；所述的太阳能光伏组件、LED发光体（2）、控制电路和储能元件通过封装胶封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，保护壳（5）由带有向上开腔的金属底壳和中间部位带有开口的顶盖组合而成，发光内胆锁在保护壳（5）内并通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的地埋式太阳能发光道钉。

31.根据权利要求26所述的有源发光道钉，其特征在于：所述的透明壳体（1）为顶部隆起的发光内胆壳体，隆起顶部的正向和背向的侧部设有正向和背向的相对斜面；发光内胆壳体的顶壳下方的前后两侧设有横截面呈倒U形容置槽并面对上述正向和背向的斜面，LED发光体（2）为多个LED排成线阵设在横截面呈倒U形容置槽反射面（1a）的下方，形成出射光主发光方向沿道钉的正向发光、或沿道钉的正向和背向发光的LED配光出射结构；LED发光体（2）通过外接导线与外部电气相连；所述的LED发光体（2）和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成带有LED配光出射结构的发光内胆，保护壳（5）由带有向上开腔的金属底壳和中间部位带有开口的顶盖组合而成，发光内胆锁在保护壳（5）内并通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的地埋式有源发光道钉。

32.根据权利要求26所述的有源发光道钉，其特征在于：所述的透明壳体（1）为顶部总体呈对称的宽体十字形的透明壳体，所述的LED发光体（2）和其他配件通过封装胶或紧固件封装在透明壳体（1）内形成左右两侧带有LED配光出射结构的、其出射光主发光方向沿正向和背向发光的发光内胆，保护壳（5）由带有向上开腔的金属底壳和带有上凸保护体的、中间部位带有宽体十字形开口的对称的顶盖组合而成，发光内胆锁在保护壳（5）内并通过封装胶或紧固件结合成发光内胆被保护壳（5）部分包围的、透明壳体（1）顶部部分外露的太阳能发光道钉或有源发光道钉。

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