專利名稱：適用于led路燈的透鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明領(lǐng)域的LED燈具的透鏡，特別是涉及一種適于定 向照明范圍的LED路燈的透鏡系統(tǒng)。其是利用透鏡靠近LED發(fā)光體的光線 入射面為非球面凹面的復(fù)合曲面，出光面為非球面凸面的復(fù)合曲面，入射 面和出射面形狀由LED發(fā)光體發(fā)光特性和出射光線要求來確定，使其適用 于公路、隧道具有長方形照明范圍要求的LED燈具，而成為一種相當(dāng)具有 實用性及進(jìn)步性的新設(shè)計，適于產(chǎn)業(yè)界廣泛推廣應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前，用于現(xiàn)有的LED燈具的透鏡基本是聚光型透鏡，出射光線所形 成的光斑為小范圍的圓形或是橢圓形。例如中國發(fā)明專利20071006722.X 公開了一種大功率LED燈用聚光透鏡，這種透鏡能形成一個橢圓形或圓形 光斑，但并未對光斑中心光強(qiáng)和光束角大小提出具體的要求，而橢圓形或 圓形的光分布用于道路照明時，對于均勻照明并不是最佳的，因為在發(fā)出 同樣光通量的條件下，同樣數(shù)量的橢圓形或圓形光斑與呈長方形的光斑 做比較，在照亮同一面積且具有長方形狀的道路面的時候，呈長方形狀的 光斑所覆蓋的路面照明均勻度要比橢圓形或圓形的好。另一方面，透鏡聚 光度越高，光的損失也越大，上述已公開的專利只考慮了出射光的分 布形狀，并沒有把光分布和光線最大限度的利用一同考慮在內(nèi)。由于目前 現(xiàn)有的LED芯片發(fā)光效率還處在較低階段，這樣一種光效的損失對實際照 明效果影響很大，將這種透鏡用于照射面積tb4支大，光源本身與照射目標(biāo)方 向和距離變化多樣，光線需要沿著一定的方向拉伸分布的道路、隧道的照 明不具備優(yōu)越性。
由此可見，上述現(xiàn)有的LED路燈的透鏡在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在 有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決現(xiàn)有的LED路燈的透鏡 存在的問題，相關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未 見適用的設(shè)計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問 題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種把光分布和 光線最大限度的利用一同考慮在內(nèi)，使其光效損失最小，照射面積比較 大，能均勻分布在長方形道路路面的新型結(jié)構(gòu)的適用于LED路燈的透鏡系 統(tǒng)，實屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的LED路燈的透鏡存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此 類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積
4極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè) 一 種新型結(jié)構(gòu)的適用于LED路燈的透鏡系
統(tǒng)，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的LED路燈的透鏡，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷
的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的 本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的LED路燈的透鏡存在的缺陷，而提供一 種新型結(jié)構(gòu)的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，所要解決的技術(shù)問題是使其適 用定向照射面積大、光的平面等照度分布類似長方形且照度均勻，從而更 加適于實用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，所要 解決的技術(shù)問題是有效的利用LED發(fā)光體發(fā)出的光線，使光損失率減 小，從而更加適于實用。
本發(fā)明的再一目的在于，提供一種適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，所要 解決的技術(shù)問題是使其在使用同一種LED發(fā)光體時，只需更換透鏡就可以 得到具有相似光斑，但光強(qiáng)度相差值較大的光束，從而更加適于實用。
本發(fā)明的構(gòu)思是道路照明的特點是照射面積大，沿縱向拉伸長，因 此光線既需要沿著一定的方向拉伸分布又需要一定的寬度，為此，需要光 分布圖形似長方形均勻分布。道路照明需要的是沿著道路縱向拉伸的均勻 的照明帶。只有把類似長方形的光分布又具備多種光強(qiáng)和角度的透鏡組合 在 一起，才能實現(xiàn)用 一 個小面積的光源均勻覆蓋 一 個較大的長條狀的區(qū)域 如道路、隧道等，同時把總的光的損失率盡可能降低。但LED光源面 積小，要實現(xiàn)小面積的光源均勻覆蓋一個較大的長方形狀的的照明帶，需 要將此較大的長方形狀的照明帶分成若干個小長方形照明帶，這使得光源 本身與照射目標(biāo)方向和距離變化多樣，為實現(xiàn)小面積的光源均勻覆蓋若干 個小長方形照明帶則需要光源本身與照射目標(biāo)的方向和距離進(jìn)行多角度和 多光強(qiáng)的變化(調(diào)整)，實現(xiàn)照射面積大，光線沿著一定的方向拉伸均勻 分布，并實現(xiàn)盡可能降低總的光的損失率。本發(fā)明從透鏡的入射面和出光 面(即透鏡的光線入射面為復(fù)合凹曲面和出光面為復(fù)合凸曲面)，透鏡間的 連接方式，透鏡與發(fā)光體的連接方式(即拆分固定方式， 一體式)，透鏡與 發(fā)光體適用方式(即透鏡可交替適用同一個發(fā)光體)，模塊組合方式(即至 少兩個透鏡和兩個對應(yīng)的發(fā)光體組成一個模塊；發(fā)光的芯片形式即多種芯 片)以及三種光束做了改進(jìn)。本發(fā)明根據(jù)道路照明的特點把透鏡設(shè)計成 幾類，組成一個系列來配合使用，光束角小而光強(qiáng)值大的透鏡適用于把光 線投向道路遠(yuǎn)處，中等光束角和光強(qiáng)的透鏡適用于把光線投向中間過渡 區(qū)域，寬光束角而光強(qiáng)小的透鏡適合于把光線投向路燈的正下方附近的路面區(qū)域，這樣的搭配既提高了均勻度，也降低了光的損失。
為此，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案是使LED發(fā)光體的 光軸方向與透鏡中心軸方向基本一致，透鏡入射面焦點在發(fā)光中心 附近，發(fā)光體所發(fā)出的絕大多數(shù)光線打到了透鏡入射面上，入射面是一個 凹狀的非球面復(fù)合曲面，此非球面由所需入射角來控制，光線經(jīng)過透鏡折 射后，再透過非球面凸面的復(fù)合曲面，在出射點按指定的方向射出，在照 射面上形成一個長方形光斑。改變透鏡，其光斑形狀相似，中心光強(qiáng)和光 束角(半峰值光強(qiáng)的包角范圍)會明顯變化。
本發(fā)明根據(jù)LED發(fā)光體本身的光束角設(shè)定好入射面的包角范圍，使得 入射面可以覆蓋整個LED發(fā)光體的出射光，這樣可以把LED發(fā)光體發(fā)出的 光線最大限度的利用，入射面不同的曲率和包角決定了 LED發(fā)光體相對于 透鏡入射面的入射角度，因為光線在透鏡同 一介質(zhì)中傳播方向是不會發(fā)生 變化的，所以這個入射角也就決定了光線離開透鏡時界面上的入射角 度，透鏡的出光面曲率和包角由光分布形狀和前述的入射角來確定。由于 要求類似長方形光斑的光分布，所以透鏡的出光面的包角范圍在垂直于LED 發(fā)光體軸線且沿長方形長邊方向上較大，而沿長方形短邊方向上包角范圍 相對較小，同時出光面上的曲率與相對應(yīng)的出射點在照明面上所要達(dá)到的 光強(qiáng)度有關(guān)，照射范圍和光強(qiáng)大小要求不同的光分布對應(yīng)了具有不同入射 面和出射面的透4竟。
本發(fā)明的透鏡，在Led發(fā)光體作封裝加工時，把控制LED芯片出光角 度的透明層制作成前述的各種透鏡來代替目前通用的LED發(fā)光體透明保護(hù) 層。
本發(fā)明的透鏡，根據(jù)使用的LED發(fā)光體的數(shù)量和相互位置關(guān)系，確定 好每一個發(fā)光體的中心點和軸線方向，按照前述的控制出射光線分布的方 法，把幾個透鏡結(jié)合在一起，形成一個模塊化的透鏡組，直接應(yīng)用到相對 應(yīng)的LED發(fā)光體模塊上。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù) 本發(fā)明提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，它由至少一個LED發(fā)光體和一 個透鏡組成，其中所述的透鏡的光線入射面為非球面曲面復(fù)合成的凹 面，出光面為至少兩個形狀一致的相對于透鏡光軸對稱的非球面凸面合成 的曲面，LED光線通過透鏡后在照射面上形成對稱的光斑，透鏡光軸方向與 LED發(fā)光體的軸線方向保持一致，光線入射面的焦點位置在發(fā)光體中心附近 0_3歸。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。 前述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其中所述的光線入射面是由四個 互相對稱于LED發(fā)光體軸線的非球面曲面平滑連接而成，每一個非球面曲
6面由兩條母線按照不同指定入射角度復(fù)合形成，其中 一條母線是從垂直于
LED發(fā)光體的軸線開始且另 一條母線是從垂直于該條母線開始并兩條母線 同時從通過發(fā)光體幾何中心且垂直于發(fā)光體軸線的平面開始，按照不同指 定的入射角度向LED發(fā)光體的軸線方向同時轉(zhuǎn)動，兩條母線最終與LED發(fā) 光體的軸線重合，復(fù)合形成非球面曲面。
前述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其中所述的出光面由相對于LED 發(fā)光體的軸線方向?qū)ΨQ的四個非^求面曲面和過渡曲面相復(fù)合，并和透4竟邊 緣外面連接，其中每一個非球面曲面由兩條母線按照不同指定出射角度復(fù) 合形成非球面曲面，其中一條母線是從垂直于LED發(fā)光體的軸線開始且另 一條母線是從垂直于該條母線開始并兩條母線同時從通過發(fā)光體幾何中心 且垂直于發(fā)光體軸線的平面開始，按照不同指定的出射角度向LED發(fā)光體 的軸線方向同時轉(zhuǎn)動，兩條母線最終與LED發(fā)光體的軸線重合，復(fù)合形成 非球面曲面。
前述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其中所述的LED發(fā)光體可以是多 芯片形式的封裝結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本 發(fā)明提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，所述的透鏡通過透鏡邊緣用固定 裝置固定在LED發(fā)光體的安裝板上。
前述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，至少有兩個透鏡通過透鏡邊緣連
成一體o
前述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其中所述的不同的透鏡可交替適 用于同一個LED發(fā)光體
前述的適用于LED3各燈的透鏡系統(tǒng)，至少由兩個透鏡和兩個對應(yīng)的LED 發(fā)光體共同組成一個模塊。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。 前述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其中所述的透鏡直接與LED發(fā)光體成 一體。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依 據(jù)本發(fā)明提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其中所述的任意兩種不同透 鏡形成的光束的最大光強(qiáng)值互相比值在2倍以上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方 案，本發(fā)明適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)可達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步性及實用 性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價值，其至少具有下列優(yōu)點
1、本發(fā)明提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，采用控制出射光線在同 一照射面上兩個互相垂直的方向光束角度的范圍和每一點光強(qiáng)度來確定透 鏡的入射面和出射面，由于LED發(fā)光體發(fā)出的光線分布是相對于LED發(fā)光體軸線旋轉(zhuǎn)對稱的并且是中心點光強(qiáng)度最大，這樣對要求中心光強(qiáng)值相對 較小、光束角大的透鏡來說主要目的在于改變光線的方向，對于光線的匯 聚要求較低，所以入射面和出射面所張開的包角大，出光面積大且曲率相
對平坦，距離LED燈具近的照射區(qū)由于距離光源近，所要求的光強(qiáng)比較 低，但要求覆蓋一個較大的范圍，中心光強(qiáng)值小、大光束角的透鏡能用在 距離LED燈具較近的照射區(qū)。
2、 本發(fā)明提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，采用控制出射光線在同 一照射面上兩個互相垂直的方向光束角度的范圍來確定透鏡的入射面和出 射面，由于LED發(fā)光體發(fā)出的光線分布是相對于LED發(fā)光體軸線旋轉(zhuǎn)對稱 的，中心光強(qiáng)值大、窄光束角的透鏡主要目的在匯聚光線，并保持一定形 狀的光束寬度。所以入射面和出射面所張開的包角很小，光線集中在了一 個小區(qū)域內(nèi)。距離LED燈具遠(yuǎn)的照射區(qū)由于距離光源遠(yuǎn)，所要求的光強(qiáng) 高，同時由于照射面積的關(guān)系，需要若干個窄光束透鏡配合使用，光 強(qiáng)大、光束角小的透鏡用于遠(yuǎn)的照射區(qū)。
3、 本發(fā)明提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其透鏡邊緣采用固定透 鏡的裝置，通過這個固定裝置可以把所有的透鏡入射面的焦點和透鏡軸線 保持在同一位置上，不同的透鏡可以應(yīng)用到同一種LED發(fā)光體上達(dá)到不同 的照射面積，使在同一種發(fā)光體的情況下，更換透鏡可以實現(xiàn)不同區(qū)域范 圍的照射。
4、 本發(fā)明提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，采用幾種透鏡搭配一起 使用的方式來實現(xiàn)提高所需照射面內(nèi)的照明均勻度和光線利用率，寬光束 透鏡適用于近距離照射，窄光束透鏡適用于遠(yuǎn)距離照射，由于各透鏡對光 的損失率的不同，對光強(qiáng)要求高時，使用窄光束，對照射面積要求大時使 用寬光束，過渡區(qū)域用中等光束的透鏡，這樣既可以提高照明均勻度，又 可以降低光線的損失率，同時還能符合定向照明的要求。
5、 本發(fā)明確實可以達(dá)到實用上的功效，只需更換透鏡就可以得到具有 相似光斑，但光強(qiáng)度相差值較大的光束，不僅使用方便，不需煩雜的手 續(xù)，而且結(jié)構(gòu)成形的加工更是簡便，符合成本效益，而確實具有產(chǎn)業(yè)上的 利用價值，適于產(chǎn)業(yè)界廣泛推廣使用。
6、 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)確比現(xiàn)有的LED路燈的透鏡更具技術(shù)進(jìn)步性，且其獨 特的結(jié)構(gòu)特征及功能亦遠(yuǎn)非現(xiàn)有的LED路燈的透鏡所可比擬，較現(xiàn)有的LED 路燈的透鏡具有增進(jìn)的多項功效，而具有技術(shù)上的進(jìn)步。
7、 本發(fā)明提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，在使用上更適于實 用，更能符合使用者對于LED路燈的透鏡系統(tǒng)產(chǎn)品的需求，能夠給予消費 者更佳的選擇，而能夠大幅提升其整體效益性，從而更為適于實用。
綜上所述，本發(fā)明新穎的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，適用定向照射面積大、光的平面等照度分布類似長方形且照度均勻的場合，有效的利用
LED發(fā)光體發(fā)出的光線，使光損失率減小。本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點及實用
價值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)
步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，且較現(xiàn)有的LED路燈的透鏡具有增進(jìn)的 突出多項功效，從而更加適于實用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一 新穎、進(jìn)步、實用的新設(shè)計。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附 圖，詳細(xì)i兌明如下。


圖la-lc是寬光束透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2a-2c是窄光束透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3a-3c是中光束透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是寬光束透鏡的等照度曲線圖。 圖5是窄光束透鏡的等照度曲線圖。 圖6是中光束透鏡的等照度曲線圖。
圖7是三種透鏡和LED發(fā)光單元組成的LED發(fā)光模塊的示意圖。 圖8是圖7模塊照向路面的示意圖。
圖9a-9c是三個LED發(fā)光芯片排列在一起的寬光束透鏡結(jié)構(gòu)圖。 圖1 Oa-l Ob是四個窄光束透鏡組成的透鏡模塊結(jié)構(gòu)圖示意圖。
10:寬光束透鏡系統(tǒng)
11:LED發(fā)光體12:透鏡
12a出光面12b:透鏡邊緣外面
12c過>度曲面12d:入射面
12e透鏡邊緣內(nèi)面13:安裝板
20:窄光束透鏡系統(tǒng)
21:LED發(fā)光體22:透鏡；
22a出光面22b:透鏡邊緣外面
22c過渡曲面22d:入射面
22e透鏡邊緣內(nèi)面23:安裝板
30:中光束透#:系統(tǒng)
31:LED發(fā)光體32:透鏡
32a出光面32b:透鏡邊緣外面
32c過渡曲面32d:入射面
932e:透鏡邊緣內(nèi)面 33:安裝板
50:三種透鏡和LED發(fā)光單元組成的LED發(fā)光模塊
51:寬光束透鏡系統(tǒng)
52b::窄光束透鏡系統(tǒng)
53b:中光束透鏡系統(tǒng)
60:三種透鏡發(fā)光模塊照向路面
61:寬光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域
62a:窄光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域
62b:窄光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域
63a:中光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域
63b:中光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域
70透鏡系統(tǒng)
72:透鏡
72a:出光面
72c:過渡曲面
72e:透鏡邊鄉(xiāng)彖內(nèi)面
80透鏡系統(tǒng)
82:透鏡
82a:出光面
72c:過渡曲面
82e:透鏡邊緣內(nèi)面
52a: 53a:
72b 72d 73:
82b: 82d: 83:
窄光束透4竟系統(tǒng) 中光束透鏡系統(tǒng)
透鏡邊緣外面 入射面 安裝板
透鏡邊緣外面 入射面 安裝板
具體實施例方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的適用于LED路燈的透 鏡系統(tǒng)其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖 式的較佳實施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，當(dāng)
:了解，'然而所附圖式僅是提:參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以 限制。
第一實施例
請參閱圖la-lc所示，本發(fā)明第一較佳實施例的適用于LED路燈的透 鏡系統(tǒng)，其為寬光束透鏡系統(tǒng)IO,主要由至少一個LED發(fā)光體ll和一個透 鏡12所組成，透鏡邊緣用固定裝置固定在LED發(fā)光體ll的安裝板13 上，其中透鏡12由入射面12d、出光面12a、透鏡邊緣外面12b、透鏡邊》彖內(nèi)面12e和過渡曲面12c組成。
透鏡12的入射面12d的焦點在LED發(fā)光體11中心附近，LED發(fā)光體 11的1/10峰值光強(qiáng)的包角為170°, LED發(fā)光體11的光軸線方向為透鏡12 的中心軸，為使LED發(fā)光體11所發(fā)出的光線都打到入射面上，同時由于光 線透過介質(zhì)的損失跟光線入射角度有關(guān)，采用內(nèi)凹面作為入射面，可以縮 小光線的入射角以減少光損失，把內(nèi)凹面包角設(shè)置成175°,入射面12d是 由四個互相對稱于LED發(fā)光體11軸線的非球面曲面平滑連接而成，每一個 非球面曲面由兩條母線按照不同指定入射角度復(fù)合形成非球面曲面，其中 一條母線是從垂直于LED發(fā)光體的軸線開始且另一條母線是從垂直于該條 母線開始并兩條母線同時從通過發(fā)光體幾何中心且垂直于發(fā)光體軸線的平 面開始，按照不同指定的入射角度向LED發(fā)光體的軸線方向同時轉(zhuǎn)動，兩 條母線最終與LED發(fā)光體的軸線重合，復(fù)合形成內(nèi)凹面。光線通過透鏡后 為了達(dá)到一定的聚光效果，出光面必須是凸面才能匯集光線，凸面形狀由 出光角度和光強(qiáng)度來確定，出光面12a由相對于LED發(fā)光體的軸線方向?qū)?稱的四個非球面曲面和過渡曲面12c相復(fù)合，并和透鏡邊緣外面12b 連接，其中每一個非球面曲面由兩條母線按照不同指定出射角度復(fù)合形成 非球面曲面，其中一條母線是從垂直于LED發(fā)光體的軸線開始且另一條母 線是從垂直于該條母線開始并兩條母線同時從通過發(fā)光體幾何中心且垂直 于發(fā)光體軸線的平面開始，按照不同指定的出射角度向LED發(fā)光體的軸線 方向同時轉(zhuǎn)動，兩條母線最終與LED發(fā)光體的軸線重合，復(fù)合形成非球面 曲面。確定好透鏡的入射面和出射面后，把透鏡通過透鏡邊緣外面12b部 分固定在LED發(fā)光體11的安裝板13上，焦點正好位于發(fā)光體中心 附近，這樣光線通過透鏡由出光面12a折射后形成一個X軸方向為80°-100 ° , Y軸方向為30°-50°的接近于長方形的光斑，光效的損失約為10%,這 樣的一個寬光束透鏡，最終光線在距離透鏡l畫處，形成的等照度曲線如 圖4所示，光線分布和光效損失控制得很合理。
第二實施例
如圖2a-2c所示，本發(fā)明第二較佳實施例的適用于LED路燈的 透鏡系統(tǒng)，其為窄光束透鏡系統(tǒng)20,主要由至少一個LED發(fā)光體21和一個 透鏡22所組成，透鏡邊緣用固定裝置固定在LED發(fā)光體11的安裝板 23上，其中透《竟22由入射面22d、出光面22a、透4竟邊緣外面22b、透 4竟邊》彖內(nèi)面22e和過渡曲面22c組成。透《竟入射面的凹曲面22d包角適當(dāng) 縮小，出光面22a的包角也相應(yīng)調(diào)整，同時凸面的曲率適當(dāng)增大，光線通 過透鏡由出光面22a折射后形成一個X軸方向為50°-60"，Y軸方向為20°-30 。的接近于長方形的光斑，這樣的一個中光束透鏡，最終在距離透鏡10M 處，形成的等照度曲線如圖6所示，光線分布和光效損失控制得很合理。
ii其他結(jié)構(gòu)同時實施例1。 第三實施例
如圖3a-3c所示，本發(fā)明第三較佳實施例的適用于LED路燈的透鏡系 統(tǒng)，其為中光束透鏡系統(tǒng)30,主要由至少一個LED發(fā)光體31和一個透鏡 32所組成，透鏡邊緣用固定裝置固定在LED發(fā)光體11的安裝板33上，其 中透鏡32由入射面32d、出光面32a、透鏡邊緣外面32b、透鏡邊緣內(nèi)面 32e和過渡曲面32c組成。透鏡入射面凹面32d包角接近LED發(fā)光體的半峰 值光強(qiáng)包角120°，出光面32a的包角在30°以內(nèi)，曲率很大，光線集中在 一個較小的范圍內(nèi)，形成聚光束，X軸方向為25°-30°， Y軸方向為10°-15 °的接近于長方形的光斑，通過透鏡后的中心光強(qiáng)相比發(fā)光體11的光強(qiáng)高出 十倍以上，這樣的一個窄光束透鏡，最終在距離透鏡10M處，形成的等照 度曲線如圖5所示，光效損失在25%左右，能滿足照射到遠(yuǎn)距離的配光 要求。
應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是上述實施例例1-3中的LED發(fā)光體都可互換使用。 第四實施例
如圖9a-9c所示，本發(fā)明第四較佳實施例的適用于LED路燈的透鏡系 統(tǒng)，其為透鏡系統(tǒng)70，主要由一個LED發(fā)光體71和一個透鏡72所組成寬 光束透鏡系統(tǒng)，其中透鏡72由入射面72d、出光面72a、透鏡邊緣外 面72b、透鏡邊緣內(nèi)面72e和過渡曲面72c組成。3個LED發(fā)光芯片排列在 一起組成一個發(fā)光體71,根據(jù)發(fā)光體71的幾何中心位置和軸線方向，把l 個對應(yīng)的寬光束透鏡通過透鏡邊緣外面72b，固定在安裝板73上，實現(xiàn)多 發(fā)光芯片的一個LED發(fā)光體適用一個透鏡。其他結(jié)構(gòu)同實施例1。
第五實施例
如圖10a-10b所示，本發(fā)明第五較佳實施例的適用于LED路燈的透鏡 系統(tǒng)，其為透鏡系統(tǒng)80，主要由4個LED發(fā)光體81排列在一起，根據(jù)4個 LED發(fā)光體的各自的光中心位置和光軸線方向，把4個對應(yīng)的窄光束透鏡通 過各自的透鏡邊緣82b,固定在安裝板83上，組成一個照明模塊。
第六實施例
本發(fā)明第六較佳實施例的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，在LED發(fā)光體 11封裝時把原來的透明環(huán)氧樹脂保護(hù)層直接制成上述透鏡的結(jié)構(gòu)，這樣可 以降低因二次光學(xué)設(shè)計所帶來的光損失。所述的透鏡直接與LED發(fā)光體11 成一體，其他結(jié)構(gòu)同實施例l,或同實施例2，或同實施例3，或同實施例 4,或同實施例5。
實施例7
如圖7所示，本發(fā)明第七較佳實施例的適用于LED路燈的透鏡系 統(tǒng)，三種透鏡和LED發(fā)光單元組成的LED發(fā)光模塊50中，寬光束透鏡系統(tǒng)51居中，中光束透鏡系統(tǒng)53a和53b分列寬光束透鏡系統(tǒng)51兩側(cè)，窄光束 透鏡系統(tǒng)52a和52b位于在中光束透鏡系統(tǒng)53a和53b的兩側(cè)。圖8中顯 示了本實施例的照到路面的情況三種透鏡發(fā)光模塊照向路面60中，寬光 束透鏡系統(tǒng)51照射到位于路面中間部分的寬光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域 61,中光束透鏡系統(tǒng)53a照射到鄰近并部分被寬光束透鏡系統(tǒng)51覆蓋的區(qū) 域61疊加的中光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域6 3a ，位于寬光束透鏡系統(tǒng)51另一 側(cè)的中光束透鏡系統(tǒng)53b照射到鄰近并部分被寬光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域 61疊加的中光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域63b,窄光束透鏡系統(tǒng)52a照射到鄰 近于中光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域63a的窄光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域62a，另 一側(cè)的窄光束透鏡系統(tǒng)52b照射到鄰近于中光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域63b 的窄光束透鏡系統(tǒng)覆蓋的區(qū)域62b。這樣組成的LED發(fā)光模塊50，可以用較 少的LED發(fā)光體均勻地照明一個長方形的區(qū)域。
上述如此結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本發(fā)明適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng) 新，對于現(xiàn)今同行業(yè)的技術(shù)人員來說均具有許多可取之處，而確實具有技 術(shù)進(jìn)步性。
如上所述，本發(fā)明的基本構(gòu)思為利用透鏡靠近LED發(fā)光體的光線入射 面為非球面凹面的復(fù)合曲面，出光面為非3求面凸面的復(fù)合曲面，入射面和 出射面形狀由LED發(fā)光體發(fā)光特性和出射光線要求來確定，使其適用于公 路、隧道具有長方形照明范圍要求的LED燈具。但是在本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域 內(nèi)，只要具備最基本的知識，可以對本發(fā)明的其他可操作的實施例進(jìn)行改 進(jìn)。在本發(fā)明中對實質(zhì)性技術(shù)方案提出了專利保護(hù)請求，其保護(hù)范圍應(yīng)包 括具有上述技術(shù)特點的一切變化方式。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例 所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，它由至少一個LED發(fā)光體(11)和一個透鏡(12)組成，其特征在于透鏡(12)的光線入射面(12d)為非球面曲面復(fù)合成的凹面，出光面(12a)為至少兩個形狀一致的相對于透鏡光軸對稱的非球面凸面合成的曲面，LED發(fā)光體(11)的光線通過透鏡后在照射面上形成對稱的光斑，透鏡(12)光軸方向與LED發(fā)光體(11)的軸線方向保持一致，光線入射面(12d)的焦點位置在發(fā)光體(11)中心附近0-3mm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于所 述的光線入射面(12d)是由四個互相對稱于LED發(fā)光體(11)軸線的非球 面曲面平滑連接而成，每一個非球面曲面由兩條母線按照不同指定入射角 度復(fù)合形成，其中一條母線是從垂直于LED發(fā)光體(11)的軸線開始且另 一條母線是從垂直于該條母線開始并兩條母線同時從通過發(fā)光體幾何中心 且垂直于發(fā)光體軸線的平面開始，按照不同指定的入射角度向LED發(fā)光體 (11)的軸線方向同時轉(zhuǎn)動，兩條母線最終與LED發(fā)光體(11)的軸線重 合，復(fù)合形成非球面曲面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于所和過渡曲面(12c)相復(fù)合，并和透鏡邊緣外面、(口i2b)'、連接，其中每一個 非球面曲面由兩條母線按照不同指定出射角度復(fù)合形成非球面曲面，其中 一條母線是從垂直于LED發(fā)光體(11)的軸線開始且另一條母線是從垂直線的平面開始，按照不同指定的出射角度向LED發(fā)光體的軸線方向同時轉(zhuǎn) 動，兩條母線最終與LED發(fā)光體(ll)的軸線重合，復(fù)合形成非球面曲面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于LED 發(fā)光體(11)可以是多芯片形式的封裝結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其 特征在于所述的透鏡(12 )通過透鏡邊緣用固定裝置固定在LED發(fā)光體(11 ) 的安裝板(13)上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其 特征在于所述的透鏡(12 )直接與LED發(fā)光體(11 )成一體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5中任意一項所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其 特征在于不同的透鏡(12)可交替適用于同一個LED發(fā)光體(11)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于不同的透鏡(12)可交替適用于同一個LED發(fā)光體(11)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5中任意一項所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其 特征在于至少有兩個透鏡(12)通過透鏡邊緣連成一體。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于 至少有兩個透鏡(12 )通過透鏡邊緣連成一體。
11、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于至 少由兩個透鏡(12)和兩個對應(yīng)的LED發(fā)光體(11)共同組成一個模塊。
12、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在 于至少由兩個透鏡(12 )和兩個對應(yīng)的LED發(fā)光體(11 ), 一起組成一 個模塊。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于 所述的任意兩種不同透鏡(12)形成的光束的最大光強(qiáng)值互相比值在2倍 以上。
14、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于 所述的任意兩種不同透鏡(12)形成的光束的最大光強(qiáng)值互相比值在2倍以上。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于 所述的任意兩種不同透鏡(12)形成的光束的最大光強(qiáng)值互相比值在2倍 以上。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，其特征在于 所述的任意兩種不同透鏡(12)形成的光束的最大光強(qiáng)值互相比值在2倍 以上。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，它與LED發(fā)光體配用，形成多種光束角度、光強(qiáng)度的配光。該系統(tǒng)中的透鏡靠近LED發(fā)光體的光線入射面為非球面凹面的復(fù)合曲面，出光面為非球面凸面的復(fù)合曲面，入射面和出射面形狀由LED發(fā)光體的發(fā)光特性和出射光線要求來確定，LED發(fā)光體發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后，在一定距離內(nèi)的照射面上形成的光斑具有在垂直于LED發(fā)光體軸線的一個方向上，光斑覆蓋距離相對較長、而垂直于此向的另一方向上相對縮短，光斑形狀相對于LED發(fā)光體軸線對稱，呈現(xiàn)出類似于長方形的分布的特性。同一個LED發(fā)光體通過不同透鏡得到的平面等照度分布曲線形狀相似，但光束的最大光強(qiáng)值，半峰值光強(qiáng)光束包角完全不同，其特別適用于具有長方形照明范圍要求的LED燈具。
文檔編號F21V5/04GK101487579SQ20081000187
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者孫建江, 朱伯明, 陳海軍 申請人:寧波燎原燈具股份有限公司