[实用新型]一种二次光学特殊曲面透镜及其星形排列透镜式路灯

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种透镜及应用该透镜式路灯，尤其是涉及一种二次光学特殊曲面透镜及该光学透镜按一种星形排列方式形成整版光学透镜进而组成路灯。

背景技术

随着半导体芯片与封装技术的发展，LED的发光效率得到迅速的提升。LED具有体积小、寿命长、电光效率高、环保节能等诸多优点，被广泛应用于LED路灯照明并成为研究热点。现有的LED室外灯具，特别是用于路灯或隧道照明的LED道路照明灯具，大部分厂家虽对其进行二次光学设计，但经过透镜出射的光束光线利用率低，特别是单位面积上光线数量很有限，直接影响灯具产品结构形状，特别不利于LED模块与灯具一体化设计，LED灯具的光线照射范围较小，路灯道路适应性较差，照射效果也较差，照度均匀度较差，产品散热器件不能有效利用，产品成本无法进一步降低。目前市面上的LED路灯光源大都采用单颗1.5W以上矩阵排列或集成LED光源，单颗1W及以下LED光源一般使用在室内灯具或光源中，室外产品特别是路灯上未使用过。

现有的技术中，四川长虹照明技术有限公司对LED道路照明灯具虽进行了二次光学设计，其实现方法如图1所示：二次光学非对称透镜，包括入射面及出光面，入射面为自由曲面，出光面为自由曲面，入射面及出光面为非对称分布。非对称透镜式路灯，包括至少九个二次光学非对称透镜，二次光学非对称透镜以A×B矩阵方式排列形成整版透镜路灯，其中，A为大于等于3的整数，B为大于等于3的整数。显而易见，以上现有技术在单位面积上的光线数量有限，LED灯具模组结构大小及整灯光学面大小不能做到更小，不利于现有路灯结构兼容，单位面积功率密度不能满足某些区域客户要求。而且目前上述类似二次光学设计对光源功率及光效要求较高，单颗光源芯片至少1.5W及以上，这样极大的限制了LED模组进一步降低成本，而且目前大功率光源显色指数较低。成本无法进一步降低，产品显色指数较低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是拓展了中、低功率LED光源芯片（0.5W～1W）的使用范围，将只能应用于室内产品的LED光源应用到道路照明中，大幅度降低产品成本，并极大提升产品显色指数，有效解决行业难题LED路灯显色指数较低（由当前的不足70，大幅度提升到80以上）。创新性的将室内大批量应用的中低功率光源通过一种特殊的二次光学设计，大批量应用的中低功率LED芯片拓展使用在室外路灯照明上，有效解决路灯显色指数低，成本无法进一步降低，照明效果无法满足1:4及更高的杆高比的问题。

该二次光学特殊内曲面透镜设计是提供一种二次光学设计的特殊曲面透镜，并经过该透镜出射的光束光线利用率高，光线照射范围更广。

该特殊曲面透镜式路灯，将上述二次光学特殊曲面透镜按一定星形矩阵方式排列在一个模组上形成六棱星形透镜式路灯，该路灯满足道路照明需求，成本低廉，显色指数高，节约能源，采用中低功率LED光源，使光照的利用率得到有效提升。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：二次光学透镜，包括入射面及出光面，入射面为自由曲面，出光面为自由曲面，入射面及出光面为特殊曲面。

具体的，所述入射面为弧面，出光面为弧面。

进一步的，入射面的曲面方程为，其中，第一折射率k₁为光线从空气到透镜之间的折射率，其取值范围为：k1=1.02～1.3；入射面曲面半径R的取值范围为：R=2～2.5毫米。

进一步的，出光面的曲面方程为，其中，半径，半径r=3.8～4.0毫米，第二折射率k₂为光线从透镜到空气之间的折射率，其取值范围为：k2=1.02～1.3；c为透镜折射率与空气折射率之间的修正系数，其值为c=0.8。

二次光学透镜式路灯，包括至少四十八个如上所述的二次光学透镜，二次光学透镜以A×B矩阵方式排列形成整版透镜路灯，其中，A为大于等于4的整数，B为大于等于12的整数。A、B按上述排列后每6个透镜凸包形成一个类似星形的图形

进一步的，该透镜式路灯还包括防水硅胶条安装槽，防水硅胶条安装槽安装于星形排列透镜式路灯的四周，以及12个塑料卡勾，该透镜定位安装无须使用螺钉及工具。