一种用于LED光源道路照明的配光透镜.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102980135A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102980135A(43)申请公布日2013.03.20(21)申请号201210431176.3(22)申请日2012.11.01(71)申请人中国科学院光电技术研究所地址610209四川省成都市双流350信箱(72)发明人王仲勋吴钦章尹韶云孙秀辉杜春雷邓启凌(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人杨学明顾炜(51)Int.Cl.F21V5/04(2006.01)F21W131/103(2006.01)F21Y101/02(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图33页(54)发明名称一种用于LED光源道路照明的配光透镜(57)摘要本发明提供一种用于LED光源道路照明的配光透镜，该透镜包括一个自由曲面外表面，一个自由曲面内表面，一个底面和两个支柱。其中，支柱主要起到对整个透镜的固定与定位作用，外表面是光线的出射面，实现对光线的最终调制，其应该使得光线能够在照明面即路面上形成一个轮廓较为明显的矩形区域，尽量减少光线照射到目标区域以外，提高能量利用率。内表面是光线的入射面，对光线进行初始调制；通过内表面的初始调制，弥补外表面自由曲面对大角度光线偏折的不足，与外表面联合调制配光，提高光能利用率，同时实现高均匀度的道路照明。本发明应用于路灯倾斜15°照明灯具之中，此种透镜外形美观，配光效果理想，能够实现均高达70%的照明均匀度。CN1029835ACN102980135A权利要求书1/1页1.一种用于LED光源道路照明的配光透镜，其特征在于，该透镜包括一个自由曲面外表面，一个自由曲面内表面，和一个底面以及在底面上的两个支柱，其中，该两个支柱用于对整个透镜的固定与定位作用；所述的外表面是光线的出射面，对光线进行偏折，实现对光线的最终调制，其应该使得光线能够在照明面即路面上形成一个轮廓较为明显的矩形区域，尽量减少光线照射到目标区域以外，提高能量利用率；所述的内表面是光线的入射面，对LED光源发出的光线进行初始角度调制；通过内表面的初始调制，弥补外表面自由曲面对大角度光线偏折的不足，与外表面联合调制配光，实现高均匀度的道路照明。2.根据权利要求1所述的一种用于LED光源道路照明的配光透镜，其特征在于，所述透镜应用于道路倾斜灯具照明之中，根据国家对路灯倾斜照明灯具的角度要求，此透镜应用于15°倾斜灯具照明之中。3.根据权利要求1所述的一种用于LED光源道路照明的配光透镜，其特征在于，所述透镜由PMMA为材料加工制成，成本低廉的同时加工工艺比较成熟。4.根据权利要求1所述的一种用于LED光源道路照明的配光透镜，其特征在于，所述的透镜底部有一空间，用来放置LED芯片。2CN102980135A说明书1/3页一种用于LED光源道路照明的配光透镜技术领域[0001]本发明属于半导体照明技术和应用技术领域，涉及一种用于LED光源道路照明的配光透镜，其目的是将LED光源发出的光线能够限制在一定角度出射，并在路面上形成高均匀度的矩形照明范围。背景技术[0002]近年来，随着半导体芯片及封装技术的发展，单颗LED光效得到不断提高，LED在照明领域的应用越来越广泛。与传统光源相比，LED由于具有能耗低，体积小，亮度高，寿命长等优点，从而被广泛的应用于照明领域。但是，由于LED光源的光强分布通常为朗伯型分布，如果直接将其应用于照明，在目标面上将呈现为中心强边缘弱的圆形光斑，所以需要对LED光源进行配光设计。目前针对LED所进行的透镜设计逐渐成为研究的重点。[0003]针对LED光源道路照明的配光透镜，一般包括传统的光学透镜和自由曲面透镜两种。传统的光学透镜采用诸如柱面镜和球面镜等来改变光线的照明范围，在目标面上实现一个矩形照明区域，但是由于传统的柱面镜和球面镜的自由度有限，不能对光线实现较好的偏折，最终照明效果并不理想。近年来发展起来了自由曲面配光透镜。由于自由曲面本身具有相当高的自由度，这就使得设计者能够通过自由曲面实现复杂的系统设计。另外，相对于传统的光学系统，自由曲面可以使用更少的元件，实现更为优化的结果。因此，自由曲面得到了广泛的利用，并且代表了未来的发展方向。但是目前的LED自由曲面配光透镜一般采用一个自由曲面进行配光。由于自由曲面在计算过程中存在的不能避免的误差以及自由曲面对大角度光线偏折能力的有限，使得单一自由曲面配光透镜也遇到了瓶颈，难以实现高均匀度倾斜照明设计。[0004]鉴于目前自由曲面配光透镜存在的问题和缺陷，本发明吸取了自由曲面配光透镜的特有优势，同时引入内表面非球面，实现内表面和外表面联合调制配光设计，弥补了单一自由曲面对大角度光线偏折能力的不足，同时缓解了外表面自由曲面