一种六边形微棱镜及六边形微棱镜led交通信号灯光学面罩的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通信号照明领域，具体涉及一种六边形微棱镜及采用其支撑的LED交通信号灯光学面罩。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light Emitting D1de,LED)是一种能发光的半导体二极管，它是一种直接把电能转化为光和辐射能的发光器件。发光二极管有许多的优点:工作电压低，耗电量少，发光效率尚:性能稳定，寿命长:抗冲击，耐振动性强:重量轻，体积小，成本低。在2000年己解决所有LED颜色的信号显示问题，因而LED己经具备了应用于交通信号灯领域的所有条件。LED交通信号灯光色纯度好，特别鲜明，易于信号识别。目前，LED已经广泛地应用于交通信号灯领域，并正在逐步替代传统信号灯。
[0003]随着半导体照明的蓬勃发展，LED光源的功率、光效持续提高，而LED芯片的尺寸却日益向小型化方向发展，这也造成了LED光源的峰值亮度持续增强，目前市场上高功率白光LED(功率大于1W)光源处的峰值亮度基本上都在100万Cd/m2，当人眼直接看LED光源时会产生不舒适感，存在严重的眩光问题，严重时会对人眼造成伤害。
[0004]为了达到国标GB14887-2011中对光学分配的要求，各厂家纷纷采用二次光学设计对LED所发出的光再进行二次光学分配。在二次光学设计中，可以采用的方式是:采用光学面罩、透镜、LED三者的组合来实现信号灯所需要的特定的光学效果。
[0005]现有的LED交通信号灯光学面罩采用的棱镜为四边形，四边形棱镜在对光进行折射时，非常不均匀，折射后光的亮度非常弱，并且四边形棱镜在对光进行折射时，四边形棱镜四个端点容易存在死角，影响折射均匀度。
【发明内容】
[0006]本发明为了解决上述问题，从而提供一种六边形微棱镜及采用其支撑的LED交通信号灯光学面罩。
[0007]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
[0008]—种六边形微棱镜，所述六边形微棱镜为正六边形柱体，所述六边形微棱镜的入射面为弧形面，所述六边形微棱镜的出射面为正六边形，所述六边形微棱镜的侧面由六个相同矩形面组成，每个矩形面与入射面的接触端面为与入射面对应配合的弧形面。
[0009]在本发明的一个优选实施例中，所述六边形微棱镜的厚度为3.2mm。
[0010]在本发明的一个优选实施例中，所述入射面的半径为1.2mm?1.8mm。
[0011]—种六边形微棱镜LED交通信号灯光学面罩，所述LED交通信号灯光学面罩包括一罩体，所述罩体上匀距设有若干个六边形微棱镜。
[0012]在本发明的一个优选实施例中，所述罩体与六边形微棱镜一体成型。
[0013]在本发明的一个优选实施例中，所述罩体为圆形或椭圆形或方形。
[0014]在本发明的一个优选实施例中，所述罩体中心位置设置一个六边形微棱镜，在位于中心位置的六边形微棱镜的各个侧边依次连接一个六边形微棱镜，以此类推，直至将罩体铺满。
[0015]本发明的有益效果是:
[0016]本发明大大提高了棱镜的折射亮度和均匀度。
[0017]本发明将菲涅尔透镜出射平行光线，通过菲涅耳折射原理将平行光在空间上重新分配，从而达到交通信号灯光学性能要求，并且根据光通量守恒，利用Cartesian Oval方程将平行光汇聚特点，得到光源与被照面的拓扑结构，以保证自由曲面微棱镜曲面的连续性。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为六边形微棱镜的结构示意图；
[0020]图2为六边形微棱镜的侧视图；
[0021 ]图3为六边形微棱镜的仰视图；
[0022]图4为六边形微棱镜LED交通信号灯光学面罩的结构示意图；
[0023]图5为图4的A-A剖视图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0025]参见图1至图3，本发明提供的六边形微棱镜100，其为正六边形柱体。
[0026]六边形微棱镜100的入射面110为外凸状的弧形面，这样，当光照射到入射面110时，由于入射面110为弧形面，且为六边状，这样折射非常均匀。
[0027]六边形微棱镜100的出射面120为正六边形平面，这样便于折射后的光线，均匀的从出射面120射出，不影响亮度。
[0028]六边形微棱镜100的侧面由六个相同矩形面130组成，每个矩形面130与入射面110的接触端面131为与入射面110对应配合的弧形面，这样使得入射面110整体都弧形状，无端角，大大提高了光线的折射均匀度。
[0029]另外，经过本领域技术人员的无数次实验，将六边形微棱镜100的厚度设置为3.2mm，将入射面的半径设置为1.2mm?1.8mm，是使得光线的折射均勾度最高。
[0030]参见图4和图5，本发明提供的六边形微棱镜LED交通信号灯光学面罩，其是用于安装在LED交通信号灯上，其包括一罩体200，罩体200上匀距设有若干个六边形微棱镜100。
[0031]罩体200是用于将多个六边形微棱镜100固定为一体，并且罩体200与六边形微棱镜100—体成型。
[0032]罩体200具体为圆形或椭圆形或方形。
[0033]为了进一步提高放光亮度，罩体200上的六边形微棱镜100排列方式为:
[0034]在罩体200中心位置设置一个六边形微棱镜100，在位于中心位置的六边形微棱镜100的各个侧边依次连接一个六边形微棱镜100，然后再在各个侧边上的六边形微棱镜100各个侧边再连接一个六边形微棱镜100，以此类推，直至将罩体铺满，这样使得罩体200上的各个六边形微棱镜100发光非常均匀。
[0035]本发明的主要光学作用为:六边形微棱镜100根据光通量守恒，利用CartesianOval方程将平行光汇聚特点，得到光源与被照面的拓扑结构，以保证自由曲面微棱镜曲面的连续性，在此基础上根据菲涅尔折射原理将拓扑结构中入射光线与出射光线折射法线确定，利用偏微分方程生成六边形微棱镜100。
[0036]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种六边形微棱镜，其特征在于，所述六边形微棱镜为正六边形柱体，所述六边形微棱镜的入射面为弧形面，所述六边形微棱镜的出射面为正六边形，所述六边形微棱镜的侧面由六个相同矩形面组成，每个矩形面与入射面的接触端面为与入射面对应配合的弧形面。2.根据权利要求1所述的一种六边形微棱镜，其特征在于，所述六边形微棱镜的厚度为3.2mm ο3.根据权利要求1所述的一种六边形微棱镜，其特征在于，所述入射面的半径为1.2mm?1.8mmο4.一种六边形微棱镜LED交通信号灯光学面罩，其特征在于，所述LED交通信号灯光学面罩包括一罩体，所述罩体上匀距设有若干个六边形微棱镜。5.根据权利要求4所述的一种六边形微棱镜LED交通信号灯光学面罩，其特征在于，所述罩体与六边形微棱镜一体成型。6.根据权利要求4所述的一种六边形微棱镜LED交通信号灯光学面罩，其特征在于，所述罩体为圆形或椭圆形或方形。7.根据权利要求4所述的一种六边形微棱镜LED交通信号灯光学面罩，其特征在于，所述罩体中心位置设置一个六边形微棱镜，在位于中心位置的六边形微棱镜的各个侧边依次连接一个六边形微棱镜，以此类推，直至将罩体铺满。
【专利摘要】本发明公开了一种六边形微棱镜及六边形微棱镜LED交通信号灯光学面罩，六边形微棱镜为正六边形柱体，六边形微棱镜的入射面为弧形面，六边形微棱镜的出射面为正六边形，六边形微棱镜的侧面由六个相同矩形面组成，每个矩形面与入射面的接触端面为与入射面对应配合的弧形面，LED交通信号灯光学面罩包括一罩体，罩体上匀距设有若干个六边形微棱镜。本发明大大提高了棱镜的折射亮度和均匀度。本发明将菲涅尔透镜出射平行光线，通过菲涅耳折射原理将平行光在空间上重新分配,从而达到交通信号灯光学性能要求，并且根据光通量守恒，利用Cartesian？Oval方程将平行光汇聚特点，得到光源与被照面的拓扑结构，以保证自由曲面微棱镜曲面的连续性。
【IPC分类】F21V5/02, F21V3/00, G08G1/095, F21Y115/10
【公开号】CN105444117
【申请号】CN201511031660
【发明人】周俊, 李福生, 曹金韡, 陈俊宏, 江盼
【申请人】上海澳星照明电器制造有限公司, 复旦大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月31日