[实用新型]LED路灯的矩形光斑形成装置

说明书

技术领域

本实用新型属于照明设备技术领域，尤其涉及一种LED路灯。

背景技术

由于LED技术的不断发展，因此LED芯片被大量运用于路灯照明。在现有的道路照明技术中，有的道路照明设计采用广角圆周正态分布，有的道路照明设计采用单侧照明，这两种设计都是常规光源的配光曲线，不具有合理的配光带，都会造成局部光源的浪费，或者会造成路面的局部黑暗地带，这不仅造成能源浪费，也给夜间车辆行驶带来不便，产生安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种LED路灯的光斑形成装置，它能够使LED路灯产生合理的配光带。

本实用新型借助“二次光学系统”的原理进行设计，这种光学系统可对光源的发光方向作出改变。光线在经过不同的传播介质时，会在不同折射率的介面上发生传播方向的偏移，偏移的方向同入射角度及所经过的传播介质的折射率有关。

本实用新型的技术方案为：一种LED路灯的矩形光斑形成装置，用于至少一个LED芯片的LED路灯上，在LED芯片的前方依次设置光栅状非球面透镜阵列和非球面透镜，光栅状非球面透镜阵列垂直于LED芯片的光轴。

作为本实用新型的改进，光栅状非球面透镜阵列为光栅状半圆柱体条状透镜阵列，光栅状半圆柱体条状透镜阵列具有半圆柱弧面的一侧朝向非球面透镜。调整非球面透镜和光栅状半圆柱体条状透镜阵列的间距及LED灯的仰角，可使LED灯的光线按一定的角度出射，最终在目标照明面形成一个照度均匀的矩形亮斑。

在本实用新型中，当光线从光栅状非球面透镜阵列一侧射入，从非球面透镜一侧射出时，可形成矩形的光斑。本实用新型的使用方法是，将其封装在大功率LED芯片上，由LED芯片发出的光经过一次光学透镜会聚后，将会使发散的光斑会聚在90度左右的光锥内，此时发出的光斑为圆形光斑，经光栅状非球面透镜阵列收敛，可在X轴方向上将光斑扩宽，而在Y轴方向上将光斑收敛，得到矩形光斑。入射光再通过非球面透镜时，可以通过非球面透镜修正光路的象差，去除不必要的杂光，再经轴向距离的调节便可得到均匀的矩形集光的出射光斑。

本实用新型的有益效果是，当其应用在路灯灯具上，可以使灯具的发光角度发生偏移，得到矩形均匀光斑，并可以根据路面要求设计，使矩形光斑的长宽比为1∶2到1∶3，同时合理设计灯距与灯高，使相邻光斑之间不会出现阴影，这样在路面上可形成一条明亮的照度均匀的矩形光带，不会造成路面的局部黑暗地带，提升了路边的照明利用率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型LED路灯的矩形光斑形成装置，用于至少一个LED芯片1的LED路灯上，选用定型的LED芯片1后，在每一颗定位的LED芯片1的一侧，依次设置光栅状非球面透镜阵列2和非球面透镜3，光栅状非球面透镜阵列2垂直于LED芯片1的光轴4。光栅状非球面透镜阵列2可以采用光栅状半圆柱体条状透镜阵列，光栅状半圆柱体条状透镜阵列具有半圆柱弧面的一侧朝向非球面透镜。每一非球面透镜的垂直方向可调，定位后加以紧固，就可达到道路照明需要的长宽比光斑要求。

本实用新型LED路灯的矩形光斑形成装置的应用效果实例：

例1：在36W的LED路灯中作过如下试验：

LED路灯采用日本亚明公司的3W芯片12颗，正向输入电压为直流1000mA，未装任何二次光学系统的情况下，在距离3.5m处，其输出的光斑中心照度为601x，光斑呈120°不均匀散开，在未作任何功率调整的情况下，仅在LED芯片的上面加装“矩形光斑形成装置”，光斑的中心光照度立即提高到160.21x，亮度提高2.67倍，而且1：2的矩形光斑清晰均匀。

例2：在72W的LED路灯中试验结果：

LED路灯采用美国旭明公司的3W芯片24颗，正向输入电压为直流1000mA，未装任何二次光学系统的情况下，在距离3.5m处，其输出的光斑中心照度为1121x，光斑呈120°不均匀散开，在未作任何功率调整的情况下，仅在LED芯片的上面加装“矩形光斑形成装置”，光斑的中心照度立即提高到3001x，亮度提高2.68倍，而且1：2的矩形光斑清晰均匀。

经一系列的计算与试验总结为：

(1)矩形光斑形成装置能将发散的光能集中，在同等条件下比一般系统的光能集中度提高2.6倍；

(2)矩形光斑形成装置可将散射的圆光斑集结为矩形的光斑，满足道路照明要求；