專利名稱：一種用于led路燈的光學(xué)透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種改進了的用于LED路燈的光學(xué)透鏡。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的路燈(例如鈉燈)功耗較高、發(fā)光亮度不夠，導(dǎo)致用電成本很高而不利于環(huán) 保，而且對路面的照明亮度也不夠，因此，LED路燈以其體積小、壽命長、電光效率高、環(huán)保節(jié) 能等優(yōu)勢已經(jīng)成為技術(shù)發(fā)展的趨勢，逐步開始取代傳統(tǒng)的路燈。目前，市場上的單顆LED光 源的亮度已經(jīng)超過了每瓦100流明，采用傳統(tǒng)250瓦鈉燈作光源的路燈，用LED光源代替之 后，只需要大約60多顆LED就可以產(chǎn)生相同的亮度，從而極大地節(jié)省了能源的消耗。然而， 由于大部分LED光源的輻射角分布為110度至120度的郎伯(Lambertian distribution) 分布，如果沒有經(jīng)過配光，照在地面上的光型將會成為面積較大的圓型的光斑，約50%的光 散落到馬路之外沒有被利用起來，而且會對遠處的車輛或行人產(chǎn)生眩光，與路面照明的要 求不符。而《城市道路照明設(shè)計標準》要求路燈的配光為長方形的光斑，將幾乎所有的光都 分布在路面上。對于主干道還需要采用截光型或半截光型的配光設(shè)計，一方面可以提高光 的利用效率，另一方面還可以避免產(chǎn)生眩光，降低光污染。因此，LED路燈的二次光學(xué)元件 設(shè)計對LED路燈的配光及光學(xué)輸出效率至關(guān)重要。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種用于LED路燈的光學(xué)透鏡，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存 在的LED路燈光分布不均勻、容易產(chǎn)生眩光的缺陷。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型提供的用于LED路燈的光學(xué)透鏡包括用于配光 的復(fù)合曲面，位于透鏡底部的內(nèi)凹的半球面、底部平面和卡腳，以及設(shè)置于透鏡的兩端的連 接柱和支撐腳。進一步的，所述LED路燈包括一 LED芯片，所述位于透鏡底部的內(nèi)凹的半球面的球 心位置與LED芯片中心的位置重合。進--步的，所述位于透鏡底部的底部平面為非光學(xué)表面。[0007]進--步的，所述位于透鏡底部的卡腳呈弧形。[0008]進--步的，所述位于透鏡底部的卡腳呈括弧形。[0009]進--步的，所述支撐腳呈方形，其將所述透鏡裝配到路燈基板上。[0010]進--步的，所述連接柱連接于支撐腳以及復(fù)合曲面之間。[0011]本實用新型提供的用于LED路燈的光學(xué)透鏡采用非對稱復(fù)合曲面
可以使LED路燈的長方形配光直接在單個LED模組上實現(xiàn)，整體路燈只需要將這些LED模 組陣列按照相同方向排列即可，從而可以簡化路燈機構(gòu)、散熱及控制電源的設(shè)計，將郎伯型 LED發(fā)出的光百分之百地配成140° X72°的長方形光斑，實現(xiàn)比較均勻的光分布，又可以 實現(xiàn)很好的截光的作用，有效地遏制眩光。
圖1是本實用新型用于LED路燈的光學(xué)透鏡的立體示意圖；圖2是本實用新型用于LED路燈的光學(xué)透鏡的正視圖；圖3是本實用新型用于LED路燈的光學(xué)透鏡的仰視圖；圖4是本實用新型用于LED路燈的光學(xué)透鏡的俯視圖；圖5是本實用新型用于LED路燈的光學(xué)透鏡在Y剖面上的配光原理圖；圖6是本實用新型用于LED路燈的光學(xué)透鏡的復(fù)合曲面在Y剖面上對單根入射光 線的配光示意圖；圖7是本實用新型用于LED路燈的光學(xué)透鏡在X剖面上的配光原理圖；圖8是本實用新型用于LED路燈的光學(xué)透鏡的復(fù)合曲面在X剖面上對單根入射光 線的配光示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。結(jié)合參見圖1、圖2、圖3所示，本實用新型較佳實施例提供的用于LED路燈的光學(xué) 透鏡的較佳實施例為二次光學(xué)透鏡，其包括用于配光的復(fù)合曲面1，位于透鏡底部的內(nèi)凹的 半球面2、底部平面3、卡腳6，以及設(shè)置于透鏡的兩端的連接柱4和支撐腳5。復(fù)合曲面1形成透鏡的上表面，其配光特征為將從郎伯型LED發(fā)出的180°的 光配成在X方向(即路燈裝配后沿著道路的方向)140°內(nèi)均勻分布，其配光曲線呈圓滑的 蝙蝠翼分布；而將從型LED發(fā)出的180°光配成在Y方向(即路燈裝配后垂直于道路的方 向)72°內(nèi)均勻分布。透鏡底部內(nèi)凹的半球面2的球心位置與LED芯片中心的位置重合，透鏡的底部平 面3為非光學(xué)表面。透鏡底部的括弧形的卡腳6可以保證裝配時透鏡與LED之間的同心度 在設(shè)定范圍之內(nèi)(例如0. Imm之內(nèi))，避免由于裝配偏心所引起的光斑左右的不均勻，還可 以避免配光曲線的左右光強不一樣。支撐腳5呈方形，便于將透鏡準確地裝配到路燈的PCB鋁基板上；連接柱4用于連接支撐腳5以及復(fù)合曲面1，而且連接柱4可以起到截光的作用， 透鏡加此連接柱4后，模具中只需要上下兩個模芯即可，方便脫模，增加生產(chǎn)效率。結(jié)合參照圖4、圖5、圖6中所示，圖5是實用新型較佳實施例所述的透鏡在Y剖面 上的配光原理圖，圖中0為郎伯型LED的芯片發(fā)光面中心，OZ為透鏡的光軸(所謂的光軸 是指沿光的傳輸方向，經(jīng)過LED的芯片發(fā)光面中心的，并且垂直于LED的芯片發(fā)光面的中心 軸)。從0點發(fā)出的光，經(jīng)過半球面2后入射到復(fù)合曲面1上，由于球面2的球心位置也位 于0點，所以0點發(fā)出的光線經(jīng)球面2后，其方向不變。光線經(jīng)過復(fù)合曲面1折射后，往光 軸中間匯聚，所有出射光線的反向延長線交于點F’，點F’與點0相對于曲面1為共軛的物 像關(guān)系。出射光線的邊緣光線F’B與光軸OZ所形成的夾角為36°，參見圖6中所示，假設(shè) 從0點發(fā)出的光，其與光軸OZ的夾角為θ，經(jīng)復(fù)合曲面1折射后，其與光軸OZ的夾角變?yōu)?θ ‘。那么θ與θ ‘滿足下表1中的配光關(guān)系[0027] 表1復(fù)合曲面1在Y剖面的入射光線與出射光線的配光關(guān)系
Y剖面上入射光線與光軸Y剖面上出射光線與光軸的夾角θ的夾角Θ'0°0°2°1.2406419°6°3.717859°10°6.1828196°14°8.627162°18°11.0422376°22°13.4189952°26°15.7478642°30°18.0186414°34°20.220381°38°22.3412978°42°24.3686896°46°26.2888923°50°28.0872869°54°29.7483775°58°31.255971°62°32.5934822°66°33.7443956°70°34.692884°74°35.4246305°78°36°80°36°84°36°88°36°90°36°上表1中，當(dāng)入射光線與光軸的夾角θ超過78°后，針對虛焦點F'，曲面1上的 折射光線達到全反射條件，其出射角都按36°來計算。結(jié)合參見圖4、圖7、圖8中所示，圖7是本實用新型用于LED路燈的光學(xué)透鏡的較 佳實施例在X剖面上的配光原理圖。由于半球面2的球心位置也位于0點，所以從LED芯 片發(fā)光面中心0點發(fā)出的光線經(jīng)球面2后，其方向不變，0點發(fā)出的光，經(jīng)過球面2后入射 到復(fù)合曲面1上，由復(fù)合曲面1來進行配光。與光軸OZ成士90°的出射光線經(jīng)過復(fù)合曲面 1折射后，出射光線按照正切條件均勻的分布在與光軸OZ成0 士70°的范圍。其出射的 邊緣光線角度為士70°。由于裝在燈桿上之后，燈頭與燈桿之間在80° 90°的范圍沒有 光強分布，所以其達到了完全截光的條件。如圖8所示，假設(shè)從0點發(fā)出的光，其在X剖面上與光軸OZ的夾角為β，經(jīng)復(fù)合曲
5面ι折射后，其與光軸OZ的夾角變?yōu)棣?‘，那么β與β ‘滿足下表2的配光關(guān)系 表2復(fù)合曲面1在X剖面的入射光線與出射光線的配光關(guān)系
權(quán)利要求一種用于LED路燈的光學(xué)透鏡，其包括用于配光的復(fù)合曲面，其特征在于進一步包括位于透鏡底部的內(nèi)凹的半球面、底部平面和卡腳，以及設(shè)置于透鏡的兩端的連接柱和支撐腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED路燈的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述LED路燈包括一 LED芯片，所述位于透鏡底部的內(nèi)凹的半球面的球心位置與LED芯片中心的位置重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED路燈的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述位于透鏡底部的 底部平面為非光學(xué)表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED路燈的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述位于透鏡底部的 卡腳呈弧形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于LED路燈的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述位于透鏡底部的 卡腳呈括弧形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED路燈的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述支撐腳呈方形， 其將所述透鏡裝配到路燈基板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED路燈的光學(xué)透鏡，其特征在于，所述連接柱連接于支 撐腳以及復(fù)合曲面之間。
專利摘要本實用新型提供一種用于LED路燈的光學(xué)透鏡，其包括用于配光的復(fù)合曲面，位于透鏡底部的內(nèi)凹的半球面、底部平面和卡腳，以及設(shè)置于透鏡的兩端的連接柱和支撐腳。本實用新型提供的用于LED路燈的光學(xué)透鏡采用非對稱復(fù)合曲面二次光學(xué)元件，可以使LED路燈的長方形配光直接在單個LED模組上實現(xiàn)，整體路燈只需要將這些LED模組陣列按照相同方向排列即可，從而可以簡化路燈機構(gòu)、散熱及控制電源的設(shè)計，將郎伯型LED發(fā)出的光百分之百地配成140°×72°的長方形光斑，實現(xiàn)比較均勻的光分布，又可以實現(xiàn)很好的截光的作用，有效地遏制眩光。
文檔編號F21Y101/02GK201715446SQ20102026161
公開日2011年1月19日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者曾斌, 杜雪, 蔣金波 申請人:深圳市證通佳明光電有限公司;香港理工大學(xué)先進光學(xué)制造中心