透鏡單元、透鏡組件和路燈燈頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種配光透鏡領(lǐng)域，尤其涉及一種透鏡單元、安裝有多個透鏡單 元的透鏡組件和安裝有透鏡單元的路燈燈頭。
【背景技術(shù)】
[0002] LED燈具有壽命長、省電等特點，近年來得到廣泛應(yīng)用。隨著大功率LED研制的成 功，現(xiàn)已逐漸應(yīng)用到城市道路照明中。同時也隨著國家半導(dǎo)體照明工程、國家發(fā)改委LED道 路照明招投標(biāo)項目以及LED路燈十城萬盞項目的不斷實施，LED路燈等道路照明燈具憑借 著高效、節(jié)能、高顯色等優(yōu)點，己經(jīng)逐漸普及應(yīng)用到城市普通道路照明中。
[0003] 現(xiàn)有用于LED路燈通常配備有二次光學(xué)透鏡單元，通過透鏡單元可以實現(xiàn)長方形 的比較均勻的光斑分布且光強(qiáng)分布也較為均勻地分布，然而LED路燈設(shè)置在路旁時，LED路 燈的底座將會阻擋部分光線的輸出，只有一部分的光線能照射到道路上，繼而造成光效率 低下和配光角度較窄等問題的出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的第一目的是提供一種配光角度合理且配光角度寬的透鏡單元。
[0005] 本實用新型的第二目的是提供一種配光角度合理且配光角度寬的透鏡組件。
[0006] 本實用新型的第三目的是提供一種具有光效率高、配光角度合理且配光角度寬的 路燈燈頭。
[0007] 為了實現(xiàn)本實用新型的第一目的，本實用新型提供一種透鏡單元，透鏡單元包括 設(shè)置在內(nèi)側(cè)的入射面和設(shè)置在外側(cè)的出射面，入射面為內(nèi)凹的自由曲面，出射面為外凸的 自由曲面，其中，光束沿水平X方向呈±60°的第一入射角入射至入射面后呈-47.3965° 至47. 90336°的第一折射角折射，光束沿水平X方向呈-46. 9°至41. 72°的第一出射角從 出射面出射，入射面的自由曲面和出射面的自由曲面于水平X-X方向的剖面輪廓線符合入 射光及出射光配光條件：
[0008]
[0009]
[0010] 光束沿水平Y(jié)方向呈±60°的第二入射角入射至入射面后呈±51.67799°的第 二折射角折射，光束沿水平Y(jié)方向呈±63. 29°的第二出射角從出射面出射，X方向垂直于 Y方向，入射面的自由曲面在水平X-X方向的剖面輪廓線沿光軸對稱地設(shè)置，出射面的自由 曲面在水平x-x方向的剖面輪廓線沿光軸對稱地設(shè)置，入射面的自由曲面和出射面的自由 曲面于水平Y(jié)-Y方向的剖面輪廓線符合入射光及出射光配光條件：
[0011]
[0012]
o
[0013] 由上述方案可見，通過透鏡單元將入射角度為±60°入射至透鏡單元，經(jīng)過入射 面和出射面的兩次折射后輸出到外，最后在X-X方向呈-46. 9°至41. 72°角度出射和在 Y-Y方向呈±63. 29°角度出射，使得光線經(jīng)過配光后避開底座的格擋，使得光線有效地投 射到路面上，其通過合理的配光角度有效地提高光照效率。
[0014] 更進(jìn)一步的方案是，透鏡單元在入射面的端部上設(shè)置有燈珠安裝槽，燈珠安裝槽 的外周設(shè)置臺階。
[0015] 更進(jìn)一步的方案是，燈珠安裝槽的兩側(cè)上設(shè)置有定位槽，定位槽呈對稱地設(shè)置。
[0016] 由上可見，通過透鏡單元的安裝槽和定位槽是燈珠的安裝更為方便和牢固。
[0017] 為了實現(xiàn)本實用新型的第二目的，本實用新型提供一種透鏡組件，透鏡組件包括 多個透鏡單元，透鏡單元包括設(shè)置在內(nèi)側(cè)的入射面和設(shè)置在外側(cè)的出射面，入射面為內(nèi) 凹的自由曲面，出射面為外凸的自由曲面，其中，光束沿水平X方向呈±60°的第一入射 角入射至入射面后呈-47. 3965°至47. 90336°的第一折射角折射，光束沿水平X方向 呈-46.9°至41.72°的第一出射角從出射面出射，入射面的自由曲面和出射面的自由曲 面于水平X-X方向的剖面輪廓線符合入射光及出射光配光條件：
[0018]
[0019]
[0020]
i：
[0021] 光束沿水平Y(jié)方向呈±60°的第二入射角入射至入射面后呈±51.67799°的第 二折射角折射，光束沿水平Y(jié)方向呈±63. 29°的第二出射角從出射面出射，X方向垂直于 Y方向，入射面的自由曲面在水平X-X方向的剖面輪廓線沿光軸對稱地設(shè)置，出射面的自由 曲面在水平X-X方向的剖面輪廓線沿光軸對稱地設(shè)置，入射面的自由曲面和出射面的自由 曲面于水平Y(jié)-Y方向的剖面輪廓線符合入射光及出射光配光條件：
[0022]
9
[0023] 多個透鏡單元的出射光線朝同一方向地設(shè)置。
[0024] 由上述方案可見，通過在透鏡組件上設(shè)置朝同一方向設(shè)置的透鏡單元，使透鏡組 件能夠大大提高光效，繼而使更多的光線能夠透射到道路上。
[0025] 更進(jìn)一步的方案是，透鏡組件還包括基板，多個透鏡單元設(shè)置在基板上，多個透鏡 單元沿圓周均勻地分布。
[0026] 由上可見，通過圓周設(shè)置的透鏡單元，使光線能夠在朝同一方向投射時同時能夠 擴(kuò)大照射范圍。
[0027] 更進(jìn)一步的方案是，透鏡組件還包括基板，多個透鏡單元設(shè)置在基板上，多個透鏡 單元沿徑向依次排列地分布。
[0028] 由上可見，通過沿徑向分布的透鏡單元，使得透鏡組件在提供光效地同時，也能夠 更進(jìn)一步的提高照射范圍和照射均勻度。
[0029] 為了實現(xiàn)本實用新型的第三目的，本實用新型提供一種路燈燈頭，包括頂蓋、燈罩 和透鏡單元，頂蓋朝外的第一端面上設(shè)置有散熱器，頂蓋朝內(nèi)的第二端面上設(shè)置有多個LED 芯片，LED芯片上設(shè)置有燈珠，頂蓋安裝在燈罩上，透鏡單元套在燈珠外，透鏡單元包括設(shè) 置在內(nèi)側(cè)的入射面和設(shè)置在外側(cè)的出射面，入射面為內(nèi)凹的自由曲面，出射面為外凸的自 由曲面，其中，光束沿水平X方向呈±60°的第一入射角入射至入射面后呈-47.3965°至 47.90336°的第一折射角折射，光束沿水平X方向呈-46. 9°至41. 72°的第一出射角從出 射面出射，入射面的自由曲面和出射面的自由曲面于水平X-X方向的剖面輪廓線符合入射 光及出射光配光條件：
[0030]
[0031]
[0032]

[0033] 光束沿水平Y(jié)方向呈±60°的第二入射角入射至入射面后呈±51.67799°的第 二折射角折射，光束沿水平Y(jié)方向呈±63. 29°的第二出射角從出射面出射，X方向垂直于 Y方向；
[0034] 入射面的自由曲面在水平X-X方向的剖面輪廓線沿光軸對稱地設(shè)置，出射面的自 由曲面在水平X-X方向的剖面輪廓線沿光軸對稱地設(shè)置，入射面的自由曲面和出射面的自 由曲面于水平Y(jié)-Y方向的剖面輪廓線符合入射光及出射光配光條件：
[0035]
[0036]

[0037]由上述方案可見，通過透鏡單元將入射角度為±60°入射至透鏡單元，經(jīng)過入射 面和出射面的兩次折射后輸出到外，最后在X-X方向呈-46. 9°至41. 72°角度出射和在 Y-Y方向呈±63. 29°角度出射，使得光線經(jīng)過配光后避開底座的格擋，使得光線有效地投 射到路面上，其通過合理的配光角度有效地提高路燈燈頭光照效率。
[0038]更進(jìn)一步的方案是，燈罩由透光材料制作而成，燈罩圍成容納腔，燈罩的內(nèi)壁還設(shè) 置有多條第一配光筋條，第一配光筋條沿經(jīng)線方向延伸設(shè)置，多條第一配光筋條沿?zé)樉€方 向均勻分布。
[0039] 更進(jìn)一步的方案是，容納腔沿軸向在兩端部分別設(shè)置有第一開口和第二開口，第 一配光筋條從第一開口延伸至第二開口。
[0040] 由上可見，通過在燈罩的內(nèi)壁上沿經(jīng)線方向設(shè)置有第一配光筋條，以及在第一配 光筋條上設(shè)置有多個配光凹槽，和在相鄰第一配光筋條之間的位置上設(shè)置有多條第二配光 筋條，使得光線在配光筋條和配管凹槽的配光作用下，提高燈罩和路燈的配光性能和光效 性能，同時也能夠提高路燈的美觀度。
【附圖說明】
[0041] 圖1是本實用新型透鏡單元實施例的在第一視角下結(jié)構(gòu)圖。
[0042] 圖2是本實用新型透鏡單元實施例的在第二視角下結(jié)構(gòu)圖。
[0043] 圖3是本實用新型透鏡單元實施例的在第三視角下結(jié)構(gòu)圖。
[0044] 圖4是本實用新型透鏡單元實施例安裝燈珠后的結(jié)構(gòu)圖。
[0045] 圖5是圖4中X-X處的剖視圖。
[0046] 圖6是圖4中X-X處的光路原理圖。
[0047] 圖7是圖4中Y-Y處的剖視圖。
[0048] 圖8是圖4中Y-Y處的光路原理圖。
[0049] 圖9是本實用新型透鏡組件第一實施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0050] 圖10是本實用新型透鏡組件第二實施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0051] 圖11是本實用新型路燈燈頭實施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0052] 圖12是本實用新型路燈燈頭實施例在剖視視角下的結(jié)構(gòu)分解圖。
[0053] 圖13是本實用新型路燈燈頭實施例中頂蓋和透鏡組件的結(jié)構(gòu)圖。
[0054] 以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
【具體實施方式】
[0055] 透鏡單元實施例：
[0056] 參照圖1、圖2和圖3,圖1、圖2和圖3是透鏡單元在不同視角下的結(jié)構(gòu)圖。透鏡 單元1為透明材料制作而成配光透鏡，透鏡單元1包括設(shè)置在內(nèi)側(cè)的入射面12和設(shè)置在外 偵_出射面11，出射面11為外凸的連續(xù)自由曲面，出射面11包括第一出射面111和第二出 射面112,第一出射面111和第二出射面112呈沿水平Y(jié)方向鏡像對稱地設(shè)置，第一出射面 111和第二出射面112的自由曲面形成的凸起朝向Y方向的第一側(cè)傾斜地設(shè)置。
[0057] 入射面12為內(nèi)凹的連續(xù)自由曲面，入射面12包括第一入射面121和第二入射面 122,第一入射面121和第二入射面122呈沿水平Y(jié)方向鏡像對稱地設(shè)置，第一入射面121 和第二入射面122的自由曲面形成的凸起朝向Y方向的第二側(cè)傾斜地設(shè)置。透鏡單元1在 入射面12的端部上設(shè)置有燈珠安裝槽13,燈珠安裝槽13呈圓槽地設(shè)置，在燈珠安裝槽13 的外周設(shè)置臺階131。燈珠安裝槽13的兩側(cè)上設(shè)置有定位槽132,定位槽132呈對稱地設(shè) 置。
[0058]參照圖4、圖5和圖6,圖5是圖4中A-A處的剖視圖，即透視單元1沿水平X方向 在中線A-A處的剖視圖，圖6是圖5在A-A處光路原理圖。在燈珠安裝槽13上安裝有燈珠 14〇
[0059] 燈珠14內(nèi)安裝有LED發(fā)光芯片，LED發(fā)光芯片朝向入射面12和出射面11朝 向光軸Z輸出光束，光束沿水平X方向呈±60°的第一入射角a入射至入射面12,隨后 呈-47. 3965°至47. 90336°的第一折射角b折射，光束沿水平X方向呈-46. 9°至41. 72°