Led路灯透镜单元、模组及具有该led路灯透镜模组的路灯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明领域，尤其涉及一种LED路灯透镜单元、LED路灯透镜模组及具有该LED路灯透镜模组的路灯。
【背景技术】
[0002]为了满足城市道路照明设计标准，传统的道路照明灯具往往采用耗电200瓦以上含水银的灯泡。相比之下，到2009年，市场上发光二极管(LED)的光学效率已经超过了1001m/W，这意味着采用LED作光源的路灯，其耗电量将会大大的减少。由于LED的超长寿命、不含汞和节能的特性，采用LED作光源的路灯来取代传统的LPS (低压钠灯)或MH(金属卤化物灯)是很好的选择。目前，LED路灯在世界上各个国家都进行了测试。为了解决能源紧缺和温室气体的排放问题，LED路灯在一些地方已经实用化，其中中国、北美以及欧洲的一些地区和都市的政府进行了积极的推广。
[0003]目前市场上路灯透镜基本为花生米形状，具有内外两个光学表面且为自由曲面，路灯透镜设计时，一般固定内表面设计外表面或者内外表面同步设计，设计复杂且灯具表面不平整影响美观。
【发明内容】
[0004]为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种LED路灯透镜单元、LED路灯透镜模组及具有该LED路灯透镜模组的路灯。
[0005]本发明公开了一种LED路灯透镜单元，设于一 LED光源的出光口，包括形状为平面的出射面和形状为自由曲面的入射面，以平行于所述出射面且经过所述LED光源的平面为XY平面、以所述LED光源为O点建立一个直角坐标系0ΧΥΖ，在所述直角坐标系OXYZ中，所述入射面的正Y方向部分大于或等于负Y方向部分，且所述入射面的Z方向高度随着所述LED光源的出射光与Y轴的夹角变化而变化。
[0006]优选地，所述入射面关于Y轴对称。
[0007]优选地，在ZOY剖面内，在所述出射光与Y轴夹角在O至30度以及70至130度范围内，所述入射面的Z方向高度随着Y坐标减小而增大，在所述出射光与Y轴夹角在30至70度以及130至180度范围内，所述入射面的Z方向高度随着Y坐标减小而减小。
[0008]优选地，所述入射面关于X轴对称，同时关于Y轴对称。
[0009]优选地，在ZOY剖面内，所述入射面为弧面。
[0010]优选地，所述入射面是旋转对称图形。
[0011]优选地，在ZOY剖面内，所述入射面的Z方向高度随着Y坐标的绝对值增大而减小。
[0012]优选地，在所述出射光与Y轴夹角在O至30度范围内，所述入射面的切线与正Z轴的夹角从90度增加至110度；在所述出射光与Y轴夹角在30至70度范围内，所述入射面的切线与正Z轴的夹角从110度减小至105度；在所述出射光与Y轴夹角在70至90度范围内，所述入射面的切线与正Z轴的夹角从105度增加至140度。
[0013]优选地，在ZOX剖面内，所述入射面的Z方向高度随着X坐标的绝对值增大而减小。
[0014]优选地，在所述出射光与X轴夹角在O至30度范围内，所述入射面的切线与正Z轴的夹角从90度增加至110度；在所述出射光与X轴夹角在30至70度范围内，所述入射面的切线与正Z轴的夹角从110度减小至105度；在所述出射光与X轴夹角在70至90度范围内，所述入射面的切线与正Z轴的夹角从105度增加至140度。
[0015]优选地，所述LED路灯透镜单元为全反射透镜。
[0016]本发明还公开了一种LED路灯透镜模组，包括壳体，以及固定在所述壳体中的多个如前文所述的LED路灯透镜单元。
[0017]优选地，所述LED路灯透镜单元排布成透镜阵列，且每一所述LED路灯透镜单元的入射面朝同一方向偏配光。
[0018]本发明还公开了一种路灯，包括设于壳体内的驱动模组和上述的LED路灯透镜模组，所述驱动模组驱动所述LED路灯透镜模组发光。
[0019]采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0020]1.本发明使用外表面为平面的LED路灯透镜，能够满足道路照明需求且方便透镜表面的加工、清洗，灯具外观平整性好。
[0021]2.本发明使用的LED路灯透镜单元中，入射面在Z方向上的高度所接收到的LED光源出射光与Y轴的夹角有关，实现一种较为均匀、辐照距离较宽的道路照明。
【附图说明】
[0022]图1为符合本发明优选实施例的LED路灯透镜单元的透视图；
[0023]图2为符合本发明第一优选实施例的LED路灯透镜单元的俯视图；
[0024]图3为符合本发明第一优选实施例的LED路灯透镜单元ZOX剖面图；
[0025]图4为符合本发明第一优选实施例的LED路灯透镜单元ZOY剖面图；
[0026]图5为符合本发明第一优选实施例的LED路灯透镜单元ZOX剖面的光路图；
[0027]图6为符合本发明第一优选实施例的LED路灯透镜单元ZOY剖面的光路图；
[0028]图7为符合本发明第二优选实施例的LED路灯透镜单元的俯视图；
[0029]图8为符合本发明第二优选实施例的LED路灯透镜单元ZOX剖面图；
[0030]图9为符合本发明第二优选实施例的LED路灯透镜单元ZOY剖面图；
[0031]图10为符合本发明第二优选实施例的LED路灯透镜单元ZOX剖面的光路图；
[0032]图11为符合本发明第二优选实施例的LED路灯透镜单元ZOY剖面的光路图；
[0033]图12为符合本发明第三优选实施例的LED路灯透镜单元的俯视图；
[0034]图13为符合本发明第三优选实施例的LED路灯透镜单元的ZOX剖面图；
[0035]图14为符合本发明第三优选实施例的LED路灯透镜单元ZOX剖面的光路图；
[0036]图15为符合本发明优选实施例的LED路灯透镜单元的配光曲线图；
[0037]图16为符合本发明优选实施例的LED路灯透镜模组。
[0038]附图标记:
[0039]1-LED 光源；
[0040]2-出射面；
[0041 ]3-入射面；
[0042]4-壳体；
[0043]5-LED路灯透镜单元。
【具体实施方式】
[0044]以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
[0045]如图1所示的是符合本发明优选实施例的一种LED路灯透镜单元5，其设于一 LED光源I的出光口，其整体形状可以根据实际配光需要设计成长方体、正方体、圆柱体等形状，但必须得保证内腔结构的完整、不被破坏。该LED路灯透镜单元5包括形状为平面的出射面2和形状为自由曲面的入射面3，具体来说，以该LED路灯透镜单元5的一个平整表面作为出射面2，在与该出射面2相对的位置向内凹设形状为自由曲面的内凹表面作为入射面3，由于入射面3的内凹设置，可以形成一个容纳LED光源I的容纳部，使入射面3能够尽可能多地接收来自LED光源I的出射光。
[0046]以平行于出射面2且经过LED光源I的平面为XY平面、以LED光源I为O点建立一个直角坐标系0ΧΥΖ，在直角坐标系OXYZ中，入射面3的正Y方向部分大于或等于负Y方向部分，且入射面3的Z方向高度随着LED光源I的出射光与Y轴的夹角变化而变化。如上述设置的LED路灯透镜单元5，在该OXYZ直角坐标系中，朝Y轴方向偏离O点放置，使得在实际应用过程中，能够更多地照射到道路上更加远的地方。
[0047]本发明的入射面3的面型具有三种优选实施例的结构，分别是入射面3关于Y轴对称、入射面3同时关于X轴、Y轴对称以及入射面3关于O点旋转对称。这三种实施例结构有一个共同的特征就是，在ZOX剖面内，入射面3的三种面型结构是一样的。具体地，入射面3的Z方向高度随着X坐标的绝对值增大而减小，形成一个大致为凸面的曲面面型，使得LED光源I的出射光经过LED路灯透镜单元5后呈发散形式照射到道路上，如图3、图8和图13所示，在LED光源I的出射光与X轴夹角在O至30度范围内，入射面3的切线与正Z轴的夹角从90度增加至110度，在LED光源I的出射光与X轴夹角在30至70度范围内，入射面3的切线与正Z轴的夹角从110度减小至105度，在LED光源I的出射光与X轴夹角在70至90度范围内，入射面3的切线与正Z轴的夹角从105度增加至140度，其光路图如图5、图10和图14所示，LED光源I的出射光中的大部分光线11首先经过入射面3的折射发生一次扩散，再经过出射面2的折射发生二次扩散，从而将一个点光源或者近似点光源扩散成一个辐照距离较远、亮度分布均匀的光斑，同时在出射光中的小部分光线12在接触到入射面3和出