專利名稱：Led路燈反光器及其配光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，具體而言涉及一種LED路燈的反光器及其配光方法。
背景技術(shù)：
LED是一種高效節(jié)能的光源并且具有工作壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。按照全壽命周期來(lái)考察， 其使用成本和能耗都顯著優(yōu)于各種傳統(tǒng)光源。目前工藝成熟的批量LED器件的單顆功率都 在3W以下，這樣在工藝成熟的路燈上應(yīng)用時(shí)就要由若干數(shù)量的單顆LED組合成多點(diǎn)光源才 能滿足道路的照明需要。道路越寬、越長(zhǎng)或需要照明的面積越大，需要的LED數(shù)量就越多。 由于LED的發(fā)出的光方向性較強(qiáng)，這樣使LED路燈與傳統(tǒng)路燈在光學(xué)設(shè)計(jì)上有著很大的差 異。傳統(tǒng)路燈只需要完成對(duì)單個(gè)光源(點(diǎn)光源或線光源)的配光設(shè)計(jì)，而LED路燈需要完 成對(duì)多個(gè)點(diǎn)光源的聯(lián)合配光設(shè)計(jì)，來(lái)達(dá)到路燈配光的要求。目前，LED路燈配光設(shè)計(jì)一般有 兩種考慮方向。首先一種就是在每個(gè)LED光源上完成完整的配光分布(用透鏡或反光曲 面)，然后多個(gè)同樣配光分布的單體疊加在一起增強(qiáng)亮度。這種配光設(shè)計(jì)的難度小，在透鏡 和反射曲面的設(shè)計(jì)上可以全面借用傳統(tǒng)點(diǎn)光源配光的已有成果。但這種配光設(shè)計(jì)的不足使 單個(gè)LED單獨(dú)加透鏡或反射曲面會(huì)造成成本上升，同時(shí)帶有光學(xué)裝置的LED在焊接和加工 上對(duì)設(shè)備和工藝都有較高要求，這些都會(huì)減弱產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。另一種配光思路就是不在單 顆LED上做任何變化，從多顆LED的聯(lián)合配光入手。本發(fā)明就是從這個(gè)角度出發(fā)沒計(jì)了一 種平面反射配光方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)已有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種從多顆LED的聯(lián)合配光入手設(shè)計(jì)的 LED路燈。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種LED路燈反光器，包括左，中，右三塊底板，四塊側(cè)板，四塊平面反射板。其中 在左側(cè)底板的左邊連有一塊LED側(cè)板，右邊連有一塊平面反射板，LED側(cè)板的左邊固定一塊 平面反射板；中側(cè)底板的兩邊分別連有LED側(cè)板；右側(cè)底板的左邊連有平面反射板，右邊連 有LED側(cè)板，LED側(cè)板右邊連有平面反射板。沿左側(cè)底板，右側(cè)底板，側(cè)板縱向方向上固定 有平行LED光源列。所述的平面反射板用于反射側(cè)板上的LED光源列的出光光線。作為優(yōu)選實(shí)施方式，從左至右六列LED光源組的出光總光通量之比為 7:2:7:7:2: 7;設(shè)反射板的長(zhǎng)度為1，兩個(gè)側(cè)列LED光源組與同側(cè)反射板之間的 直線距離為h，則1 h<= 14;整個(gè)路燈反射器關(guān)于中側(cè)底板縱剖面為對(duì)稱面呈鏡面對(duì)稱 結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在本專利權(quán)人原有的專利平面反射式配光方法的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步優(yōu)化，其 方法如下設(shè)H為燈桿高度，光源從左到右依次為A列光源、B列光源、C列光源、D列光源、E 列光源、F列光源，ω為L(zhǎng)ED出光角，(發(fā)光方向與LED側(cè)板垂線的夾角)，W為光線和豎直方向的夾角，列LED基面與左側(cè)底板中部縱剖面的夾角，按照公式F(W) =FAi(w)+Fa 反(w) +Fb 直(w) +Fc 直(w) +Fc 反(w) +Fd 直(w) +Fd 反(w) +Fe 直(w) +Ff 直(w) +Ff 反(w)計(jì)算在各個(gè)角度 w下投射到路面各點(diǎn)處的總光通量，將計(jì)算得到的個(gè)點(diǎn)的總光通量與路燈配光設(shè)計(jì)要求相 比較，若不滿足配光設(shè)計(jì)要求，調(diào)整反射板和/或LED側(cè)板的角度之后，按照上述方法重新 計(jì)算，若還不滿足配光設(shè)計(jì)要求，繼續(xù)調(diào)整和計(jì)算，直至將反射面和/或LED基面調(diào)整到能 夠滿足配光設(shè)計(jì)要求為止。式中，F(xiàn)Ai (w)為A列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)a 直(w) = Ea (ω) / (H/cosw)2 ；Fa& (w)為A列LED通過(guò)反射板反射到角度w上的反射光通量，F(xiàn)a反(w) = REa (ω A反)/ (H/cosw)2 ；Fb直(w)為B列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)b直(w) = Eb (ω)/(H/cosw)2 ；Fci (W)Fci (w)為C列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)ci (w) = Ec(co)/(H/cosw)2 ；Fcfi (w)為C列LED通過(guò)反射平面反射到角度w上的反射光通量，F(xiàn)cfi (w) = REc (ω c反)/ (H/cosw)2 ；Fd直(w)為D列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)d直(w) = Ed (ω)/(H/cosw)2 ；Fd& (w)為D列LED通過(guò)反射平面反射到角度w上的反射光通量，F(xiàn)d 反(w) = REd (ω D 反)/ (H/cosw)2 ；Fe直(w)為E列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)e直(w) = Ee (ω)/(H/cosw)2 ；Ff直(w)為F列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)f直(w) = Ef (ω) / (H/cosw)2 ；Ff& (w)為F列LED通過(guò)反射平面反射到角度w上的反射光通量，F(xiàn)f反(w) = REf (ω F反)/ (H/cosw)2。其中，ωΑ反=2αΑι-(90_βΑ)(| ωΑ反 I < 90° 有效)，GJcfi= 2ac-w-(90_i3c) (I (Ocfi I < 90° 有效)，ωΒ&= 2aD-w-(90_3D)，(I I < 90° 有效)，2aF-w-(90_3F) (I ωρ反 I < 90° 有效)。Ea為A列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Eb為B列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Ec為C列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Ed為D列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；
Ee為E列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Ef為F列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度。ωΑ&為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角；ω。&為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角；ωD&為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角；為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角。R為反射板的反射系數(shù)。本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明的LED路燈，取消了單體LED上的光學(xué)裝置，同時(shí)多個(gè)LED的共用反射 面直接用平面，最大限度的降低了 LED反射器的設(shè)計(jì)、制造成本和設(shè)備、工藝的難度。
(2)本發(fā)明所采用的計(jì)算公式和平面反射式配光方法，為本發(fā)明的LED路燈結(jié)構(gòu) 所專用，通過(guò)計(jì)算和繪圖后，能夠精確地反映配光效果，為結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化提供精確 依據(jù)。 (3)本發(fā)明的路燈反射器和平面反射式配光方法，將LED發(fā)出的光線全部利用，唯 一產(chǎn)生光損失的地方就是發(fā)射面上會(huì)有反射吸收，通過(guò)計(jì)算在反射系數(shù)為0.8時(shí)(鍍鋁表 面)整體出光效率可以達(dá)到91%。


圖1是本發(fā)明的路燈主體的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的路燈配光光路圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的配光曲線。附圖標(biāo)記說(shuō)明1左底板2中底板3右底板4A列平面反射板5C列平面反射板6D列平面反射 板7F列平面反射板8A列LED光源組9B列LED光源組IOC列LED光源組IlD列LED光源 組12E列LED光源組13F列LED光源組8ILED側(cè)板alOlLED側(cè)板blIlLED側(cè)板c 131LED 側(cè)板d 14沿道路方向的光線分布15與道路方向垂直的光線分布
具體實(shí)施例本發(fā)明的LED路燈的路燈主體整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，路燈主體包括六列LED光 源組、左底板1，中底板2，右底板3，A列平面反射板4，C列平面反射板5，D列平面反射板 6，F(xiàn)列平面反射板7。在左底板1的中間位置縱向固定有B列LED光源組9，在左底板1的 左側(cè)LED側(cè)板a 81上固定有A列LED光源組8，LED側(cè)板81的左側(cè)連有A列平面反射板4， 用于反射A列LED光源組8的出光光線沖底板2的兩側(cè)分別固定有LED側(cè)板101和LED 側(cè)板111，LED側(cè)板b 101上有C列LED光源組10，LED側(cè)板101左側(cè)連有C列平面反射板 5，用于反射C列LED光源組10的出光光線；LED側(cè)板c 111上有D列LED光源組11，LED 側(cè)板111右側(cè)連有平面反射板6，用于反射D列LED光源組11的出光光線；右底板3的中 間位置縱向固定有E列LED光源組12，與其相連的LED側(cè)板d 131上固定有F列LED光源 組13，LED側(cè)板131連有平面反射板7，用于反射F列LED光源組13的出光光線。各列LED 光源組是相互平行的，各列LED光源組的發(fā)光面都分布在底板和側(cè)板的外表面。每一列LED 光源組按照與道路的縱向方向垂直的方向排列。作為優(yōu)選方案，六列LED光源組的總光通量比例為A列LED光源組B列LED 光源組C列LED光源組D列LED光源組E列LED光源組F列LED光源組= 7:2:7:7:2:7。結(jié)合圖2對(duì)本發(fā)明的平面反射式配光方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。發(fā)光強(qiáng)度與角度的可以用下式表示Ε(ω) =Κ(ω)，其中E為發(fā)光強(qiáng)度，ω為L(zhǎng)ED的出光角度；K為出光角度與光強(qiáng)的 關(guān)系函數(shù)，為查表函數(shù)或分段函數(shù)，可以從LED燈具設(shè)計(jì)工具書中查得。照射到地面某點(diǎn)的 光是由下面幾部分合成的(實(shí)際情況下，由于幾何角度的限制，在某些角度上可能只要下 面10個(gè)分量的某幾個(gè)，如地面某點(diǎn)0的光由部分光線合成)
設(shè)H為燈桿高度，光源從左到右依次為A列光源、B列光源、C列光源、D列光源、E 列光源、F列光源，w為光線和豎直方向的夾角，按照公式F (w) = Fa 直(w) +Fa 反(w) +Fb 直(w) +Fc 直(w) +Fc 反(w) +Fd 直(w) +Fd 反(w) +Fe 直(w) +Ff 直
(w)+Ff& (w)計(jì)算在各個(gè)角度w下投射到路面各點(diǎn)處的總光通量，將計(jì)算得到的個(gè)點(diǎn)的總光 通量與路燈配光設(shè)計(jì)要求相比較，若不滿足配光設(shè)計(jì)要求，調(diào)整反射面和/或LED基面的角 度之后，按照上述方法重新計(jì)算，若還不滿足配光設(shè)計(jì)要求，繼續(xù)調(diào)整和計(jì)算，直至將反射 面和/或LED基面調(diào)整到能夠滿足配光設(shè)計(jì)要求為止。式中，F(xiàn)Ai (w)為A列LED在角度w 上的直射光通量，F(xiàn)a直(w) = Ea(ω) / (H/cosw)2 ；Fa& (w)為A列LED通過(guò)反射板反射到角度w上的反射光通量，F(xiàn)a反(w) = REa (ω A反)/ (H/cosw)2 ；Fb直(w)為B列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)b直(w) = Eb (ω) /Fci (w)為C列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)c直(w) = Ec (ω) / (H/cosw)2 ；Fcfi (w)為C列LED通過(guò)反射平面反射到角度w上的反射光通量，F(xiàn)cfi (w) = REc (ω c反)/ (H/cosw)2 ；Fd直(w)為D列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)d直(w) = Ed (ω) /Fd& (w)為D列LED通過(guò)反射平面反射到角度w上的反射光通量，F(xiàn)d & (w) = REd (ω D 反)/ (H/cosw)2 ；Fe直(w)為E列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)e直(w) = Ee (ω) /Ff直(w)為F列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)f直(w) = Ef (ω) /Ff& (w)為F列LED通過(guò)反射平面反射到角度w上的反射光通量，F(xiàn)f反(w) = REf (ω F反)/ (H/cosw)2。其中，ωΑ反=2αΑι-(90_βΑ)(| ωΑ反 I < 90° 有效)，COcfi= 2ac-w-(90_3c) (I (0。反 I < 90° 有效)，ωΒ&= 2aD-w-(90_3D)，(I I < 90° 有效)，2aF-w-(90_i3F) (| ωρ反 I < 90° 有效)。Ea為A列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Eb為B列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Ee為C列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Ed為D列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Ee為E列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Ef為F列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度。ωΑ&為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角；ω。&為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角；ωD&為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角；ω F&為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角。R為反射板的反射系數(shù)。將實(shí)際參數(shù)帶入以上公式即可得到在該角度上的實(shí)際光通量數(shù)值。再通過(guò)這種方 法把所有的角度光通量值計(jì)算出來(lái)并連成曲線，就可以直觀的觀察到光通量在路面上的分布狀況。通過(guò)調(diào)整反射面(即調(diào)整平面反射板)和LED的照射角度(即調(diào)整LED側(cè)板)可 以按照既定的設(shè)計(jì)需求優(yōu)化配光結(jié)果，在投射角度即反射面角度確定的情況下可以通過(guò)這 種直觀的方法找到最優(yōu)的LED照射角度。 下面是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例=I1表示A列平面反射板的長(zhǎng)度，I2表示C列平面反射 板的長(zhǎng)度；其中I1為74. 68mm, I2為65mm，h為6mm，A列平面反射板與左底板1中部縱剖面 的夾角是70°，LED側(cè)板81與垂面的夾角是35° ；C列平面反射板與中底板2中部縱剖面 的夾角是65°，LED側(cè)板101與垂面的夾角是40°。LED光源組8 LED光源組9 LED 光源組10 LED光源組11 LED光源組12 LED光源組13 = 7 2 7 7 2 7。 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的配光曲線。
權(quán)利要求
一種LED路燈反光器，包括左，中，右三塊底板，四塊側(cè)板，四塊平面反射板。其中在左側(cè)底板的左邊連有一塊LED側(cè)板，右邊連有一塊平面反射板，LED側(cè)板的左邊固定一塊平面反射板；中側(cè)底板的兩邊分別連有LED側(cè)板；右側(cè)底板的左邊連有平面反射板，右邊連有LED側(cè)板，LED側(cè)板右邊連有平面反射板。沿左側(cè)底板，右側(cè)底板，側(cè)板縱向方向上固定有平行LED光源列。所述的平面反射板用于反射側(cè)板上的LED光源列的出光光線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈反光器，其特征在于，六列LED光源組的出光總光通 量之比為7:2:7:7:2:7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED路燈反光器，其特征在于，路燈反射器以中側(cè)底板中間縱 剖面為對(duì)稱面呈鏡面對(duì)稱。
4.一種權(quán)利要求1所述的LED路燈反光器的配光方法，其特征在于，設(shè)H為燈桿高度， 光源從左到右依次為A列光源、B列光源、C列光源、D列光源、E列光源、F列光源，ω為L(zhǎng)ED 出光角，(發(fā)光方向與LED側(cè)板垂線的夾角)，W為光線和豎直方向的夾角，按照公式F (w)=Fa 直(w) +Fa 反(w) +Fb 直(w) +Fc 直(w) +Fc 反(w) +Fd 直(w) +Fd 反(w) +Fe 直(w) +Ff 直(w) +Ff 反(w)計(jì)算在各個(gè)角度w下投射到路面各點(diǎn)處的總光通量，將計(jì)算得到的個(gè)點(diǎn)的總光通量與路燈配 光設(shè)計(jì)要求相比較，若不滿足配光設(shè)計(jì)要求，調(diào)整反射板和/或LED側(cè)板的角度之后，按照 上述方法重新計(jì)算，若還不滿足配光設(shè)計(jì)要求，繼續(xù)調(diào)整和計(jì)算，直至將反射面和/或LED 基面調(diào)整到能夠滿足配光設(shè)計(jì)要求為止，式中，F(xiàn)Ai(w)為A列LED在角度w上的直射光通 量，F(xiàn)a直(w) = Ea(Q)/(H/cosw)2 ；Fa& (w)為A列LED通過(guò)反射板反射到角度w上的反射光通量， Fa& (w) = REa(coa&)/(H/cosw)2 ；Fb直(w)為B列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)b直(w) = Eb (ω) / (H/cosw)2 ； Fc直⑷為C列LED在角度w上的直射光通量， Fci(W) = Ec(o)/(H/cosw)2 ；Fcfi (w)為C列LED通過(guò)反射平面反射到角度w上的反射光通量， Fcfi (w) = REc(ωc&)/(H/cosw)2 ；Fd直(w)為D列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)d直(w) = Ed (ω)/(H/cosw)2 ； Fd& (w)為D列LED通過(guò)反射平面反射到角度w上的反射光通量， Fd反(w) = REd(ωΒ&)/(H/cosw)2 ；Fe直(w)為E列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)e直(w) = Ee(q)/(H/COSW)2 ；Ff直(w)為F列LED在角度w上的直射光通量，F(xiàn)f直(w) = Ef(q)/(H/cosw)2 ；Ff& (w)為F列LED通過(guò)反射平面反射到角度w上的反射光通量，F(xiàn)f反(w) = REf(Qfs)/(H/cosw)20其中，ωΑ反=2αΑι-(90_βΑ) ( ωΑ反 | < 90° 有效)，ωε&= 2ac-w-(90-^c) (| ωε& <90° 有效)，ωΒ&= 2 a D-w-(90-β D)，( ωΒ& | < 90° 有效)，ωΡ反=2aF-w-(90_i3F) (I ωΡ反 I <90° 有效)。Ea為A列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Eb為B列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度；Ec為C列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度； Ed為D列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度； Ee為E列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度； Ef為F列LED在角ω上的發(fā)光強(qiáng)度。ωΑ反為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角； 為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角； ωΒ&為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角； ωΡ&為當(dāng)反射后角度為w時(shí)對(duì)應(yīng)的A列LED反射前的實(shí)際出光角； R為反射板的反射系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明屬于照明燈飾技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種LED路燈反光器及其配光方法，包括左，中，右三塊底板，四塊側(cè)板，四塊平面反射板。其中在左側(cè)底板的左邊連有一塊LED側(cè)板，右邊連有一塊平面反射板，LED側(cè)板的左邊固定一塊平面反射板；中側(cè)底板的兩邊分別連有LED側(cè)板；右側(cè)底板的左邊連有平面反射板，右邊連有LED側(cè)板，LED側(cè)板右邊連有平面反射板。沿左側(cè)底板，右側(cè)底板，側(cè)板縱向方向上固定有平行LED光源列。所述的平面反射板用于反射側(cè)板上的LED光源列的出光光線。本發(fā)明取消了單體LED上的光學(xué)裝置，同時(shí)多個(gè)LED的共用反射面直接用平面，最大限度的降低了LED反射器的設(shè)計(jì)、制造成本和設(shè)備、工藝的難度。
文檔編號(hào)F21V19/00GK101994992SQ200910070279
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者崔顏軍, 牛萍娟, 閻春光, 高志剛 申請(qǐng)人:高志剛