專利名稱：路燈用led光源的透鏡以及使用該透鏡的路燈的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及路燈照明領域，尤其涉及一種路燈用LED光源的透鏡以及使用 該透鏡的路燈。
背景技術(shù)：
目前路燈普遍是汞燈或鈉燈，汞燈或鈉燈消耗電能較大，屬氣體放電光源 使用壽命較短，容易損壞，維護成本高。LED光源屬半導體光電器件，具有壽 命長、功耗低、牢固可靠等特點，將在照明領域中特別是路燈方面得到廣泛的 應用。但是，早先的LED路燈常采用半峰光束角較小LED光源，其方向性很強， 采用這些類型LED的路燈，照射到道路上的光束過于集中，光照范圍小，在路 面上只能形成面積較小的圓型光斑，遠不能滿足道路照明設計要求。目前的LED 路燈大部分采用功率型LED，其光強分布的半峰光束角大多為110°至120° 。 用這些類型LED的路燈，如未經(jīng)特殊的配光設計，照在路面上的光形將為面積 較大的圓型光斑，而不能形成道路照明所要求的矩形的光斑；也不能滿足道路 照明設計的"環(huán)境比"要求；在路面上所形成的光斑的照度也不夠均勻，往往 中間照度值高，四周低；而且其中相當一部分光遠遠照射到道路之外無需照明 的區(qū)域，不僅降低了光能的利用效率，而且還會對遠處的車輛或行人造成眩光。
為了解決上述的問題，中國發(fā)明專利(申請?zhí)枮?00710157085.4)公開了 一種大光照范圍的LED路燈，燈體腔內(nèi)配合設置凸面發(fā)光板，凸面發(fā)光板內(nèi)表 面設置散熱片，凸面發(fā)光板外表面上設置的燈座底部連接LED燈，燈座沿口配 合設置光學透鏡，燈體沿口表面連接設置透光燈罩。該專利采用凸面發(fā)光板有 效地擴大地面的受光面積，解決了目前LED路燈照明系統(tǒng)中存在的光照范圍小、 光束過于集中的技術(shù)難題。但是上述的LED路燈并沒有解決射到道路上形成的光形為矩形光班的問題，而且凸面上安裝LED容易產(chǎn)生眩光，引起光污染。
LED路燈的配光曲線設計中，道路的縱向和橫向的蝙蝠翼形光強分布有傳統(tǒng) 光源路燈設計做借鑒，比較容易實現(xiàn)，但斜方向蝙蝠翼形光形設計就困難得多， 即使在LED路燈的配光設計中采用透鏡并將透鏡設計成六面體，其四個側(cè)面對 LED發(fā)射的光線進行全反射，在路面上所形成的光斑往往也是橢圓形的或準矩 形，其四角的光強弱，光照度低。
中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)枮?00710118965.0)公開了一種用于LED光源 的透鏡包括一個上表面，四個側(cè)面和一個下表面；上表面為光線出射面；底面 為LED光源光線入射面；四個側(cè)面由兩對對稱曲面構(gòu)成，入射其上的光線全部 產(chǎn)生全內(nèi)反射；每對側(cè)表面的橫截面上的曲線滿足條件使投射在該側(cè)表面上 的光線都發(fā)生全內(nèi)反射并且該反射使光線出射后在相應側(cè)表面的橫截面上的投 影相對上表面法向的夾角小于ec;入射到側(cè)表面的光線經(jīng)側(cè)表面反射后再入射 到透鏡上表面，與不經(jīng)全內(nèi)反射直接出射的光線一起經(jīng)過折射射出透鏡；這樣 從LED光源發(fā)出的光經(jīng)過透鏡后將在遠場形成一個矩形、正方形或條狀的光照 范圍。但是上述的LED路燈透鏡所形成的矩形光斑的四個角上的光線仍然較弱， 只能形成準矩形光班。
另外，上述的LED路燈的透鏡設計將光強過于集中在矩形光斑內(nèi)，忽視了道路 照明設計對環(huán)境比的要求。按道路照明的設計要求，有一個"環(huán)境比"的指標， 即車行道外邊5m寬的帶狀區(qū)域內(nèi)的平均水平照度與相鄰的5m寬車行道上平 均水平照度之比應大于0. 5。而現(xiàn)有的LED路燈透鏡設計往往只注意道路主要路 面(車行道)上照度要求，在路面兩邊的照度很弱，不能滿足環(huán)境比的要求。 同時，道路縱向的光強設計也過于集中在矩形光斑之內(nèi)，這樣的設計容易形成 兩燈之間交接處光強不均勻，當光斑有重疊時重疊部分光強過高，當光斑不重 疊時拼接處往往容易產(chǎn)生照度過低的間隙，形成所謂"斑馬效應"本發(fā)明的目的是提供一種路燈用LED光源的透鏡，該透鏡可以有效地分散 LED光源光束，控制光線分布使光斑呈矩形，光線在照射區(qū)域內(nèi)照度均勻。進 一步，本發(fā)明滿足了道路照明設計環(huán)境比需要。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案
路燈用LED光源的透鏡，該透鏡包括透鏡本體，透鏡本體的側(cè)面部分或全 部為全內(nèi)反射面，透鏡本體的底面為光線出射面，光線出射面的中部設有凹坑， 凹坑沿光線射出的方向呈擴散型開口，在凹坑的上表面為射出面，入射在射出 面上的光線直接射出透鏡，在凹坑的側(cè)面為反射面，入射在反射面上的光線產(chǎn) 生全內(nèi)反射。
作為優(yōu)選，上述的透鏡本體的四個側(cè)面為s形，入射在四個側(cè)面中部的光線 直接射出透鏡。上述的技術(shù)方案將LED出射光線的一部分直接射到路面主要矩 形光斑以外，在矩形光斑四周形成照度相對低一些的矩形光斑，滿足道路照明 設計環(huán)境比需要，同時也在道路縱向兩光斑交接處形成過渡區(qū)域，改進該區(qū)域 照度的均勻性。
作為優(yōu)選，上述的射出面與反射面處于不同的曲面上?；蛘撸鲜龅纳涑?面與反射面處于相同的曲面上，所述的曲面為弧面。
作為優(yōu)選，上述的凹坑為四棱臺形，上表面為凹面，四個側(cè)面與透鏡本體 的四個側(cè)面呈交叉放置；四個棱角朝向透鏡本體的四個側(cè)面。LED所發(fā)出的光線 通過四棱臺形凹坑的四個側(cè)面斜方向反射到路面矩形光斑的四角，加強四個角 落的照度，形成沒有暗角的矩形光斑；同時，將四棱臺的上表面設計成向上凹 的曲面，將LED中央的部分出射的光線分散到四周，補充由于棱臺的四個側(cè)面 將光線反射到四角而引起路面上相應部分光強的不足。
作為優(yōu)選，上述凹坑的反射面為凹形弧面或平面。
6作為優(yōu)選，上述透鏡的光線出射面為凹形弧面。光線出射面釆用凹形弧面 可以進一步擴散光線射出的范圍，擴大光照的區(qū)域。
作為優(yōu)選，上述凹坑的射出面為凹形弧面。將LED中央的部分出射的光線 分散到四周，補充由于棱臺的四個側(cè)面將光線反射到四角而引起路面上相應部 分光強的不足。
作為優(yōu)選，上述的透鏡所采用的材料的折射率為1.3 3.5之間。
本發(fā)明另外一個目的還提供了采用上述的路燈用LED光源的透鏡的LED路 燈，采用的技術(shù)方案如下
一種LED路燈，該路燈包括LED芯片和上述任意 一個技術(shù)方案所述的的路 燈用LED光源的透鏡，所述的LED芯片設置在透鏡本體的LED芯片安裝口內(nèi)。
本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使用該透鏡可以有效地分散LED光源 光束，控制光線分布使光斑呈矩形，光線在照射區(qū)域內(nèi)照度均勻。
圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明實施例2四個側(cè)面的光線射出的光路示意圖。 圖4為本發(fā)明實施例2凹坑內(nèi)的光線射出的光路示意圖。 圖5為現(xiàn)有透鏡形成的矩形光斑示意圖。 圖6為本發(fā)明實施例2形成的矩形光斑示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做一個詳細的說明。 實施例l
如圖1所示的路燈用LED光源的透鏡，該透鏡包括透鏡本體l，透鏡本體 1所采用的材料的折射率為1.3 3.5之間。透鏡本體1的上部設有LED芯片安裝口6，透鏡本體l的下部為光線出射面2，光線出射面2為凹形弧面，透鏡本 體l的四個側(cè)面分別為全內(nèi)反射面。光線出射面2的中部設有凹坑5，凹坑5為 四棱臺形，凹坑5沿光線射出的方向呈擴散型開口，上表面的射出面4為凹面， 入射在射出面4上的光線直接射出透鏡；凹坑5的四個側(cè)面為反射面3，反射面 3也為凹形弧面，入射在反射面3上的光線產(chǎn)生全內(nèi)發(fā)射。四個反射面3與透鏡 本體1的四個側(cè)面7呈交叉放置；四個棱角朝向透鏡本體1的四個側(cè)面7。 實施例2
如圖2所示的路燈用LED光源的透鏡，該透鏡包括透鏡本體1，透鏡本體 1所采用的材料的折射率為1.3 3.5之間。透鏡本體1的上部設有LED芯片安 裝口6，透鏡本體l的下部為光線出射面2，光線出射面2為凹形弧面，透鏡本 體1的四個側(cè)面7分別為s形面。如圖3所示，入射在四個側(cè)面中部的光線直接 射出透鏡，入射在四個側(cè)面7上部和下部的光線形成全內(nèi)反射。如圖4所示， 光線出射面2的中部設有凹坑5，凹坑5為四棱臺形，凹坑5沿光線射出的方向 呈擴散型開口，上表面的射出面4為凹面，入射在射出面4上的光線直接射出 透鏡；凹坑5的四個側(cè)面為反射面3，反射面3也為凹形弧面，入射在反射面3 上的光線產(chǎn)生全內(nèi)發(fā)射。四個反射面3與透鏡本體1的四個側(cè)面7呈交叉放置； 四個棱角朝向透鏡本體1的四個側(cè)面7。本實施例照射路面形成的光斑示意圖如 圖6所示。 實施例3
一種LED路燈，該路燈包括LED芯片和實施例1或?qū)嵤├?所述的路燈用 LED光源的透鏡，透鏡為多個，并排設置在路燈的燈罩內(nèi)。透鏡本體l上設有 安裝口 6，所述的LED芯片設置在安裝口 6內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 路燈用LED光源的透鏡，其特征在于該透鏡包括透鏡本體(1)，透鏡本體(1)的側(cè)面(7)部分或全部為全內(nèi)反射面，透鏡本體(1)的底面為光線出射面(2)，光線出射面(2)的中部設有凹坑(5)，凹坑(5)沿光線射出的方向呈擴散型開口，在凹坑(5)的上表面為射出面(4)，入射在射出面(4)上的光線直接射出透鏡，在凹坑(5)的側(cè)面為反射面(3)，入射在反射面(3)上的光線產(chǎn)生全內(nèi)反射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的路燈用LED光源的透鏡，其特征在于透鏡本體(l) 的四個側(cè)面(7)為S形，入射在四個側(cè)面(7)中部的光線直接射出透鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的路燈用LED光源的透鏡，其特征在于射出面(4)與反射面(3)處于不同的曲面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的路燈用LED光源的透鏡，其特征在于凹坑為四棱 臺形，上表面為凹面，四個側(cè)面與透鏡本體(1)的四個側(cè)面(7)呈交叉放 置；四個棱角朝向透鏡本體(1)的四個側(cè)面(7)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的路燈用LED光源的透鏡，其特征在于反射面(3) 為凹形弧面或平面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的路燈用LED光源的透鏡，其特征在于射出面(4) 與反射面(3)處于相同的曲面上，所述的曲面為弧面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的路燈用LED光源的透鏡，其特征在于光線出 射面(2)為凹形弧面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的路燈用LED光源的透鏡，其特征在于射出面(4)為凹形弧面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的路燈用LED光源的透鏡，其特征在于透鏡所 采用的材料的折射率為1.3 3.5之間。
10. —種LED路燈，其特征在于該路燈包括LED芯片和權(quán)利要求1或2所述 的路燈用LED光源的透鏡，所述的LED芯片設置在透鏡本體O )的LED 芯片安裝口 (6)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及路燈照明領域，尤其涉及一種路燈用LED光源的透鏡以及使用該透鏡的路燈。路燈用LED光源的透鏡，該透鏡包括透鏡本體，透鏡本體的側(cè)面部分或全部為全內(nèi)反射面，透鏡本體的底面為光線出射面，光線出射面的中部設有凹坑，凹坑沿光線射出的方向呈擴散型開口，在凹坑的上表面為射出面，入射在射出面上的光線直接射出透鏡，在凹坑的側(cè)面為反射面，入射在反射面上的光線產(chǎn)生全內(nèi)發(fā)射。本發(fā)明還公開了使用上述的透鏡路燈。本發(fā)明的透鏡可以有效地分散LED光源光束，控制光線分布使光斑呈矩形，光線在照射區(qū)域內(nèi)照度均勻。
文檔編號F21V5/04GK101476695SQ20091009574
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者陳哲艮 申請人:陳哲艮