本發(fā)明屬于礦燈照明技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED反光杯礦燈及其設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

隨著LED的發(fā)展，LED燈具在采礦業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越多。LED礦燈輕便小巧，照明效果好，壽命長(zhǎng)，且免維護(hù)，與傳統(tǒng)礦燈相比有明顯的優(yōu)勢(shì)，大有取代傳統(tǒng)礦燈的趨勢(shì)；目前的LED礦燈聚光效果差，在較遠(yuǎn)的照射區(qū)域難以形成明亮清晰的光斑，所以急需開發(fā)一種克服現(xiàn)有問題的礦燈。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種LED反光杯礦燈及其設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，通過全反光角為165～175°的LED光源、二次曲面反光杯以及弧形前端透鏡解決了現(xiàn)有技術(shù)聚光效果差的問題,能在1000mm處形成直徑為80～120mm的光斑。

本發(fā)明為一種LED反光杯礦燈,包括LED光源、LED反光杯、礦燈前透鏡,其特征在于：所述LED反光杯為二次曲面, LED反光杯的曲率半徑為15～15.05mm，所述LED光源全發(fā)光角為165～175°，光通量為95～105lm ，LED光源設(shè)置在LED反光杯的反光杯內(nèi)壁的尾部,所述礦燈前透鏡設(shè)置在LED反光杯前端開口處，所述礦燈前透鏡的曲率半徑為86.5～87mm，礦燈前透鏡的內(nèi)表面為凹形，外表面為凸形。

進(jìn)一步，所述LED反光杯內(nèi)直徑為78mm。

進(jìn)一步，所述礦燈前透鏡直徑為78mm。

一種LED反光杯礦燈的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，首先，將現(xiàn)有市場(chǎng)礦燈的一般設(shè)計(jì)參數(shù),包括形狀、半徑、曲率、光源位置等,作為本礦燈的LED反光杯和礦燈前透鏡的初始參數(shù)，并將初始參數(shù)輸入光學(xué)設(shè)計(jì)軟件LightTools中進(jìn)行初始成像；其次，由于初始成像投射出來(lái)的光線很少且雜亂無(wú)序，投射出來(lái)的光斑形狀也極不規(guī)則，需要通過光學(xué)設(shè)計(jì)軟件LightTools中的系統(tǒng)綜合優(yōu)化功能進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，將礦燈的LED反光杯和礦燈前透鏡的形狀、半徑、曲率及光源位置參數(shù)設(shè)置為可變量，待系統(tǒng)優(yōu)化完成之后，將優(yōu)化后的形狀、半徑、曲率和光源位置參數(shù)作為系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)；再次，由于系統(tǒng)優(yōu)化后的礦燈成像光斑的直徑和照度仍未達(dá)到預(yù)期效果，需要進(jìn)行手動(dòng)優(yōu)化，即在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)之上，基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)調(diào)整，不斷地修改LED反光杯和礦燈前透鏡的形狀、半徑、曲率及光源位置的系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)，最終確定出參數(shù)指標(biāo)，使得本礦燈能在1000mm處形成一個(gè)直徑為80～120mm的明顯光斑。

由于采用了上述技術(shù)方案，和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)聚光效果差的問題,能在1000mm處形成直徑為80～120mm的光斑，還具有環(huán)保、高效、節(jié)能、安全、壽命長(zhǎng)、耐振動(dòng)、易于維護(hù)、體積很小、響應(yīng)度快等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是LED反光杯礦燈結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是LED反光杯礦燈光照模擬的示意圖；

圖3是礦燈前透鏡結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4 LED反光杯礦燈的光柵測(cè)試結(jié)果圖，X/毫米， Y/毫米；

圖5是LED反光杯礦燈的表面照度測(cè)試結(jié)果圖，X/毫米， Y/毫米，W/毫米；

圖6是LED反光杯礦燈的照度測(cè)試結(jié)果圖，X/毫米，Y/毫米，W/毫米^2。

附圖標(biāo)記說明：1－LED光源，2－LED反光杯， 3－礦燈前透鏡，4－反光杯內(nèi)壁, 5－內(nèi)表面, 6－外表面, 7－光。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限制。

一種LED反光杯礦燈,包括LED光源1、LED反光杯 2、礦燈前透鏡3,：所述LED反光杯2為拋物線形, LED反光杯2的曲率半徑為15～15.05mm，所述LED光源1全發(fā)光角a為165～175°，光通量為95～105lm ，LED光源1設(shè)置在LED反光杯 2的反光杯內(nèi)壁4的尾部,所述礦燈前透鏡3設(shè)置在LED反光杯 2前端開口處，所述礦燈前透鏡3的曲率半徑為86.5～87mm，礦燈前透鏡3的內(nèi)表面5為凹形，外表面6為凸形。

所述LED反光杯系統(tǒng)2內(nèi)直徑為78mm。

所述礦燈前透鏡3直徑為78mm。

一種LED反光杯礦燈的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，首先，通過市場(chǎng)調(diào)研，將現(xiàn)有市場(chǎng)礦燈的一般設(shè)計(jì)參數(shù),包括形狀、半徑、曲率、光源位置等,作為本礦燈的LED反光杯和礦燈前透鏡的初始參數(shù)，并將初始參數(shù)輸入光學(xué)設(shè)計(jì)軟件LightTools中進(jìn)行初始成像；其次，由于初始成像投射出來(lái)的光線很少且雜亂無(wú)序，投射出來(lái)的光斑形狀也極不規(guī)則，需要通過光學(xué)設(shè)計(jì)軟件LightTools中的系統(tǒng)綜合優(yōu)化功能進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，將礦燈的LED反光杯和礦燈前透鏡的形狀、半徑、曲率及光源位置參數(shù)設(shè)置為可變量，待系統(tǒng)優(yōu)化完成之后，將優(yōu)化后的形狀、半徑、曲率和光源位置參數(shù)作為系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)；再次，由于系統(tǒng)優(yōu)化后的礦燈成像光斑的直徑和照度仍未達(dá)到預(yù)期效果，需要進(jìn)行手動(dòng)優(yōu)化，即在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)之上，基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)調(diào)整，不斷地修改LED反光杯和礦燈前透鏡的形狀、半徑、曲率及光源位置的系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)，最終確定出參數(shù)指標(biāo)，使得本礦燈能在1000mm處形成一個(gè)直徑為80～120mm的明顯光斑。

實(shí)施例1：本發(fā)明涉及一種LED反光杯礦燈,包括LED光源1、LED反光杯2、礦燈前透鏡3, 所述LED反光杯2為鋁合金做成的拋物線形結(jié)構(gòu)，LED反光杯2的內(nèi)直徑為78mm，曲率半徑為15mm，厚度為0.1mm；所述LED光源1光源安置在LED反光杯2內(nèi)壁尾部，LED光源1全發(fā)光角為165°，擴(kuò)大了照射范圍，光通量為95lm；所述礦燈前透鏡3與LED反光杯2前端開口內(nèi)直徑配合連接，礦燈前透鏡3直徑為78mm，厚度為0.1mm，曲率半徑為86mm，礦燈前透鏡的內(nèi)表面5為凹形，外表面6為凸形,材質(zhì)可以為PMMA，腐蝕性，耐振動(dòng)更好;接通電源后，如圖2所示，LED光源1發(fā)出的光7通過反光杯內(nèi)壁4和礦燈前透鏡3后形成一束近似平行的光7，能在1000mm處形成直徑為80～120mm的光斑。

實(shí)施例2: 一種LED反光杯礦燈,包括LED光源1、LED反光杯2、礦燈前透鏡3, 所述LED反光杯2為鋁合金做成的拋物線形結(jié)構(gòu)，LED反光杯2的內(nèi)直徑為78mm，曲率半徑為15.5mm，厚度為0.1mm；所述LED光源1光源安置在LED反光杯2內(nèi)壁尾部，LED光源1全發(fā)光角為175°，擴(kuò)大了照射范圍，光通量為105lm；所述礦燈前透鏡3與LED反光杯2前端開口內(nèi)直徑配合連接，礦燈前透鏡3直徑為78mm，厚度為0.1mm，曲率半徑為87mm，礦燈前透鏡的內(nèi)表面5為凹形，外表面6為凸形,材質(zhì)可以為PMMA，腐蝕性，耐振動(dòng)更好;接通電源后，如圖2所示，LED光源1發(fā)出的光7通過反光杯內(nèi)壁4和礦燈前透鏡3后形成一束近似平行的光7，能在1000mm處形成直徑為80～120mm的光斑。

實(shí)施例3: 一種LED反光杯礦燈,包括LED光源1、LED反光杯2、礦燈前透鏡3, 所述LED反光杯2為鋁合金做成的拋物線形結(jié)構(gòu)，LED反光杯2的內(nèi)直徑為78mm，曲率半徑為15.0376mm，厚度為0.1mm；所述LED光源1光源安置在LED反光杯2內(nèi)壁尾部，LED光源1全發(fā)光角為170°，擴(kuò)大了照射范圍，光通量為100lm；所述礦燈前透鏡3與LED反光杯2前端開口內(nèi)直徑配合連接，礦燈前透鏡3直徑為78mm，厚度為0.1mm，曲率半徑為86.6mm，礦燈前透鏡的內(nèi)表面5為凹形，外表面6為凸形,材質(zhì)可以為PMMA，腐蝕性，耐振動(dòng)更好;接通電源后，如圖2所示，LED光源1發(fā)出的光7通過反光杯內(nèi)壁4和礦燈前透鏡3后形成一束近似平行的光7，能在1000mm處形成直徑為80～120mm的光斑。

本發(fā)明具有環(huán)保、高效、節(jié)能、安全、壽命長(zhǎng)、耐振動(dòng)、易于維護(hù)、體積很小、響應(yīng)度快等優(yōu)點(diǎn)。

圖4的測(cè)試結(jié)果圖反映了本礦燈發(fā)射出的光投射在1000mm處的接收面上形成了一個(gè)直徑為80～120mm的光斑。與市場(chǎng)現(xiàn)有同類礦燈在1000mm處成像光斑的大小相比，本礦燈的成像光斑更大。所以，在同等照射需求下，本礦燈更加環(huán)保和節(jié)能。

圖5和圖6的測(cè)試結(jié)果圖反映了本礦燈發(fā)射出的光投射在1000mm處的接收面上形成光斑的輻照度分布。該光斑的輻照度最大達(dá)到了6×10-6W/mm2，光斑更明顯，空間利用系數(shù)也更高，即從礦燈光源放射出來(lái)的光束投射到1000mm處接收面的比例更高，所以更加高效節(jié)能。