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：
本實(shí)用新型涉及一種照明領(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LE D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(shí)用性及進(jìn)步性的新設(shè)計(jì)，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(gè)橢圓形或圓形光斑，但并未對(duì)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(shí)，對(duì)于均勻照明并不是最佳的，因?yàn)樵诎l(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(shí)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(duì)實(shí)際照明效果影響很大，將這種透鏡用于照射面積比較大，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(fèi)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(jì)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(shí)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(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(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(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，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(shí)用價(jià)值的本實(shí)用新型。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(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(shí)用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
本實(shí)用新型的另一目的在于，提供一種適用于LE D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(shí)用。
本實(shí)用新型的再一目的在于，提供一種適用于LE D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(shí)，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(shí)用。
本實(shí)用新型的構(gòu)思是道路照明的特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)用一個(gè)小面積的光源均勻覆蓋一個(gè)較大的長條狀的區(qū)域如道路、隧道等，同時(shí)把總的光的損失率盡可能降低。但LED光源面積小，要實(shí)現(xiàn)小面積的光源均勻覆蓋一個(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)小面積的光源均勻覆蓋若干個(gè)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(shí)現(xiàn)照射面積大，光線沿著一定的方向拉伸均勻分布，并實(shí)現(xiàn)盡可能降低總的光的損失率。本實(shí)用新型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(gè)發(fā)光體)，模塊組合方式(即至少兩個(gè)透鏡和兩個(gè)對(duì)應(yīng)的發(fā)光體組成一個(gè)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)。本實(shí)用新型根據(jù)道路照明的特點(diǎn)把透鏡設(shè)計(jì)成幾類，組成一個(gè)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，本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(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(diǎn)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(gè)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(diǎn)按指定的方向射出，在照射面上形成一個(gè)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(huì)明顯變化。
本實(shí)用新型根據(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(gè)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(duì)于透鏡入射面的入射角度，因?yàn)楣饩€在透鏡同一介質(zhì)中傳播方向是不會(huì)發(fā)生變化的，所以這個(gè)入射角也就決定了光線離開透鏡時(shí)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(duì)較小，同時(shí)出光面上的曲率與相對(duì)應(yīng)的出射點(diǎn)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(duì)應(yīng)了具有不同入射面和出射面的透鏡。
本實(shí)用新型的透鏡，在Led發(fā)光體作封裝加工時(shí)，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。
本實(shí)用新型的透鏡，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(gè)發(fā)光體的中心點(diǎn)和軸線方向，按照前述的控制出射光線分布的方法，把幾個(gè)透鏡結(jié)合在一起，形成一個(gè)模塊化的透鏡組，直接應(yīng)用到相對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光體模塊上。
本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
依據(jù) 本實(shí)用新型提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，它由至少一個(gè)LED發(fā)光體和一個(gè)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(gè)形狀一致的相對(duì)于透鏡光軸對(duì)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(duì)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(diǎn)位置在發(fā)光體中心附近0-3mm。
本實(shí)用新型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(shí)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(gè)互相對(duì)稱于LED發(fā)光體軸線的非球面曲面平滑連接而成，每一個(gè)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(shí)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(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(duì)于LED發(fā)光體的軸線方向?qū)ΨQ的四個(gè)非球面曲面和過渡曲面相復(fù)合，并和透鏡邊緣外面連接，其中每一個(gè)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(shí)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(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，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)。
本實(shí)用新型的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本實(shí)用新型提出的適用于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(gè)透鏡通過透鏡邊緣連成一體。
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(gè)LED發(fā)光體 前述的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)，至少由兩個(gè)透鏡和兩個(gè)對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光體共同組成一個(gè)模塊。
本實(shí)用新型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(shí)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。
本實(shí)用新型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(shí)現(xiàn)。依據(jù)本實(shí)用新型提出的適用于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。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型適用于LE D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(shí)用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價(jià)值，其至少具有下列優(yōu)點(diǎn) 1、本實(shí)用新型提出的適用于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(gè)互相垂直的方向光束角度的范圍和每一點(diǎn)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(duì)于LED發(fā)光體軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的并且是中心點(diǎn)光強(qiáng)度最大，這樣對(duì)要求中心光強(qiáng)值相對(duì)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(duì)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(duì)平坦，距離LE D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(gè)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、本實(shí)用新型提出的適用于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(gè)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(duì)于LED發(fā)光體軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)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(gè)小區(qū)域內(nèi)。距離LE D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(shí)由于照射面積的關(guān)系，需要若干個(gè)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、本實(shí)用新型提出的適用于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(gè)固定裝置可以把所有的透鏡入射面的焦點(diǎn)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(shí)現(xiàn)不同區(qū)域范圍的照射。
4、本實(shí)用新型提出的適用于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(shí)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(duì)光的損失率的不同，對(duì)光強(qiáng)要求高時(shí)，使用窄光束，對(duì)照射面積要求大時(shí)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(shí)還能符合定向照明的要求。
5、本實(shí)用新型確實(shí)可以達(dá)到實(shí)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(jiǎn)便，符合成本效益，而確實(shí)具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值，適于產(chǎn)業(yè)界廣泛推廣使用。
6、本實(shí)用新型的結(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(dú)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(xiàng)功效，而具有技術(shù)上的進(jìn)步。
7、本實(shí)用新型提出的適用于LE D路燈的透鏡系統(tǒng)，在使用上更適于實(shí)用，更能符合使用者對(duì)于LED路燈的透鏡系統(tǒng)產(chǎn)品的需求，能夠給予消費(fèi)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(shí)用。
綜上所述，本實(shí)用新型新穎的適用于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(chǎng)合，有效的利用LED發(fā)光體發(fā)出的光線，使光損失率減小。本實(shí)用新型具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)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(shí)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(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

圖1a-1c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(gè)LED發(fā)光芯片排列在一起的寬光束透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖10a-10b是四個(gè)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) 11LED發(fā)光體12透鏡 12a出光面 12b透鏡邊緣外面 12c過渡曲面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) 21LED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中光束透鏡系統(tǒng) 31LED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 32e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)52a窄光束透鏡系統(tǒng) 52b窄光束透鏡系統(tǒng) 53a中光束透鏡系統(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72b透鏡邊緣外面 72c過渡曲面 72d入射面 72e透鏡邊緣內(nèi)面 73安裝板 80透鏡系統(tǒng) 82透鏡 82a出光面82b透鏡邊緣外面 72c過渡曲面 82d入射面 82e透鏡邊緣內(nèi)面 83安裝板 具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段及功效，
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
有關(guān)本實(shí)用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)可對(duì)本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本實(shí)用新型加以限制。
第一實(shí)施例 請(qǐng)參閱圖1a-1c所示，本實(shí)用新型第一較佳實(shí)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)10，主要由至少一個(gè)LED發(fā)光體11和一個(gè)透鏡12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、透鏡邊緣內(nèi)面12e和過渡曲面12c組成。
透鏡12的入射面12d的焦點(diǎn)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?yàn)橥哥R12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(shí)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(gè)互相對(duì)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(gè)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(shí)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(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(duì)于LED發(fā)光體的軸線方向?qū)ΨQ的四個(gè)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(gè)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(shí)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(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，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(diǎn)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(gè)X軸方向?yàn)?0°-100°，Y軸方向?yàn)?0°-50°的接近于長方形的光斑，光效的損失約為10％，這樣的一個(gè)寬光束透鏡，最終光線在距離透鏡10M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(shí)施例 如圖2a-2c所示，本實(shí)用新型第二較佳實(shí)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(gè)LED發(fā)光體21和一個(gè)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，其中透鏡22由入射面22d、出光面22a、透鏡邊緣外面22b、透鏡邊緣內(nèi)面22e和過渡曲面22c組成。透鏡入射面的凹曲面22d包角適當(dāng)縮小，出光面22a的包角也相應(yīng)調(diào)整，同時(shí)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(gè)X軸方向?yàn)?0°-60°，Y軸方向?yàn)?0°-30°的接近于長方形的光斑，這樣的一個(gè)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。其他結(jié)構(gòu)同時(shí)實(shí)施例1。
第三實(shí)施例 如圖3a-3c所示，本實(shí)用新型第三較佳實(shí)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(gè)LED發(fā)光體31和一個(gè)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(gè)較小的范圍內(nèi)，形成聚光束，X軸方向?yàn)?5°-30°，Y軸方向?yàn)?0°-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(gè)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(shí)施例例1-3中的LED發(fā)光體都可互換使用。
第四實(shí)施例 如圖9a-9c所示，本實(shí)用新型第四較佳實(shí)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(gè)LED發(fā)光體71和一個(gè)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(gè)LED發(fā)光芯片排列在一起組成一個(gè)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1個(gè)對(duì)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(shí)現(xiàn)多發(fā)光芯片的一個(gè)LED發(fā)光體適用一個(gè)透鏡。其他結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。
第五實(shí)施例 如圖10a-10b所示，本實(shí)用新型第五較佳實(shí)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(gè)LED發(fā)光體81排列在一起，根據(jù)4個(gè)LED發(fā)光體的各自的光中心位置和光軸線方向，把4個(gè)對(duì)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(gè)照明模塊。
第六實(shí)施例 本實(shí)用新型第六較佳實(shí)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(shí)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(jì)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(shí)施例1，或同實(shí)施例2，或同實(shí)施例3，或同實(shí)施例4，或同實(shí)施例5。
實(shí)施例7 如圖7所示，本實(shí)用新型第七較佳實(shí)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(shí)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63a，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(gè)長方形的區(qū)域。
上述如此結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本實(shí)用新型適用于LED路燈的透鏡系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)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(shí)具有技術(shù)進(jìn)步性。
如上所述，本實(shí)用新型的基本構(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。但是在本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，只要具備最基本的知識(shí)，可以對(duì)本實(shí)用新型的其他可操作的實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn)。在本實(shí)用新型中對(duì)實(shí)質(zhì)性技術(shù)方案提出了專利保護(hù)請(qǐng)求，其保護(hù)范圍應(yīng)包括具有上述技術(shù)特點(diǎn)的一切變化方式。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(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(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(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(gè)LED發(fā)光體(11)和一個(gè)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(gè)形狀一致的相對(duì)于透鏡光軸對(duì)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(duì)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(diǎn)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(gè)互相對(duì)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(gè)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(shí)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(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，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)，其特征在于所述的出光面(12a)由相對(duì)于LED發(fā)光體的軸線方向?qū)ΨQ的四個(gè)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(gè)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于該條母線開始并兩條母線同時(shí)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(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，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。
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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(gè)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(gè)LED發(fā)光體(11)。
9、根據(jù)權(quán)利要求5中任意一項(xiàng)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(gè)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(gè)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(gè)透鏡(12)和兩個(gè)對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光體(11)共同組成一個(gè)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(gè)透鏡(12)和兩個(gè)對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光體(11)，一起組成一個(gè)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。
專利摘要本實(shí)用新型是關(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(gè)方向上，光斑覆蓋距離相對(duì)較長、而垂直于此向的另一方向上相對(duì)縮短，光斑形狀相對(duì)于LED發(fā)光體軸線對(duì)稱，呈現(xiàn)出類似于長方形的分布的特性。同一個(gè)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(hào)F21Y101/02GK201149204SQ200820001849
公開日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者朱伯明, 陳海軍, 孫建江 申請(qǐng)人:寧波燎原燈具股份有限公司