[发明专利]基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及LED路灯

说明书

本发明涉及一种基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及LED路灯，上述设计方法包括如下步骤：提供基础透镜，其具入射面和出射面，其开口位置所在的平面定义为基准面α；建立三维坐标系，选取基础透镜在0度～180度的横截面定义为XX’方向横截面，选取基础透镜在90度～270度的横截面定义为YY’方向横截面。分别选取XX’方向横截面和YY’方向横截面作为方向横截面，对任一方向横截面执行菲涅耳环结构设计后，得到具有菲涅耳环结构的入射面和出射面的路灯透镜。上述设计方法通过在传统的基础透镜的基础上设计得到路灯透镜，可在制造时更节省材料，透光率更高，光能利用率也更高，此外，光学效果还可以与基础透镜持平。

技术领域

本发明涉及照明技术领域，特别是涉及一种基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及LED路灯。

背景技术

路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯通常采用高压钠灯作为光源，但是，高压钠灯整体上光效较低的缺点造成了能源的巨大浪费，因此，开发新型、高效、节能寿命长、显色指数高和环保的路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。

近年来，随着LED光源在照明领域的高速发展，并以其长寿命、低能耗、绿色环保等优点，已经被越来越多的人所接受，并被广泛应用在道路照明领域中，目前，LED路灯已经普遍替代了传统的高压钠灯。

其中，光学系统作为LED路灯中最重要的组成部分，不仅要满足道路的照明需求，而且为了更加节能，还需要其具有更高的透光率和材料成本等优势。

目前，LED路灯的光学系统通常采用二次光学透镜来对LED灯发出的光线进行配光优化，以实现光线在照射至路面时，能够达到照射均匀度较高和照射分布区域较广的效果。

然而，由于现有的路灯透镜存在结构上的缺陷，依然存在透光率较低和浪费制造材料的问题。例如，公开号为CN101105272的中国专利公开的LED路灯透镜，其结构是包含具有对称的凹坑和枕型出射面和全发射面。又如，公开号为CN203880605U的中国专利公开的LED路灯透镜，是由多个自由曲面组成的出射面和入射面。又如，公开号为CN101691915的中国专利公开的LED路灯透镜，也是由弧形突出的类似花生米形状的曲面组成的出射面和全反射面。上述公开的专利依然存在透镜厚度较大、透光率较低和浪费制造材料的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种厚度较薄、透光率较高、以及制造时较节省材料的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及LED路灯。

一种基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S110：提供基础透镜，所述基础透镜具有弧形结构的入射面和出射面，所述基础透镜的开口位置所在的平面定义为基准面α；

建立三维坐标系，选取所述基础透镜在0度～180度的横截面定义为XX'方向横截面，选取所述基础透镜在90度～270度的横截面定义为YY'方向横截面；

S120：分别选取所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面作为方向横截面，对任一方向横截面执行以下步骤：

S121：在所述方向横截面上，将所述入射面与所述方向横截面的交线定义为入射母线L1，将所述入射母线L1与所述基准面α相交的两点所连成的有向线段定义为AB，选取光源出射点O点，以所述光源出射点O点为原点对所述入射母线L1进行缩小，得到曲线L2，所述曲线L2与所述基准面α相交的两点所连成的有向线段定义为CD，D点与B点连成的有向线段定义为DB，A与C连成的有向线段定义为AC，其中，所述有向线段AB、所述有向线段CD、所述有向线段AC与所述有向线段DB的方向相同；

S122：分别将所述有向线段AC和所述有向线段DB进行n等分，得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型在该方向横截面的参数；其中，n定义为所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环数，其中，n＝(1、2、3……)；