光束成形器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于赋予LED发射的光束细长形状的光学装置，且涉及包括这种光学装置的路灯。该光学装置包括透镜（2），该透镜具有入射屈光面（2）和出射屈光面（4），该出射屈光度屈光面包括第一会聚段、第二会聚段和桥接所述第一和第二会聚段的发散段。

【技术实现步骤摘要】
光束成形器
本专利技术涉及一种用于赋予光束所需形状的光学装置，该装置也被称为“光束成形器”。该光学装置尤其是关于照明相对于其宽度具有很大长度的表面，诸如道路、街道或高速公路。
技术介绍
图1示意了装配有三个路灯11a、11b、11c的路段1的示意性透视图。路灯或枝状大烛台包括灯柱111和灯头112。每个路灯照亮路段1的相应街区12a、12b、12c，每个街区具有长度L。这些被照亮的街区可以在交叠区域13a、13ab、13bc、13c中稍有交叠。通常如图1所示，路灯设置在路段1的边缘14再往后。例如，它们竖立在路段1的边缘14上的人行道上。实际上，由于交通原因，不可能在需要照亮的区域上直接安装路灯，因为这样太危险。已知提供横跨光路布置在灯头中的反射器，从而按适当角度将光束引导到街道。而且，优选地，增加两个连续路灯11a和11b或11b和11c之间的距离以减小安装和维护成本。各种反射器系统已经被提出以提供细长的光束。这种反射器系统是相当笨重的。对于街道照明，常见的光源是像钠蒸气灯的高强度放电灯、荧光灯泡或荧光灯管。然而，这些种类的光源十分笨重且它们需要频繁和耗时的维护。笨重的结果是灯头也笨重，这在刮风条件下可能是缺点。
技术实现思路
本专利技术实施例的一个目的是提供一种路灯，其允许纵向均匀地照亮街区而没有使街道用户感到眩目刺眼的风险。本专利技术实施例的另一目的是提供一种路灯，其尤其在发光均匀性、发光强度、眩目和天空污染方面满足路灯照明规范。本专利技术实施例的另一目的是提供一种具有减小的风敏感性的路灯。本专利技术实施例的又一目的是提供一种几乎不需要维护的路灯。本专利技术实施例的还一目的是提供具有低操作成本的路灯。为此，本专利技术实施例提出了一种用于赋予光束细长形状的也称为光束成形器的光学装置，所述光学装置包括透镜，该透镜具有（i）入射屈光面（diopter）和（ii）出射屈光面，该出射屈光面包括第一会聚段、第二会聚段和桥接所述第一和第二会聚段的发散段。这种光学装置可用于成形光源发射的光束。通常，这种光束基本是圆的：它们具有旋转几何形状，最大光强度位于光束轴附近。本专利技术的光学装置重新分布光通量。这种重新分布导致具有优选纵向对称光分布的细长光束。本专利技术的另一实施例提出一种尤其用于街道照明的灯头，其包括多个发光二极管（LED），每个LED布置在光束成形器的上游，所述光束成形器具有基本相同的方位。由于使用LED作为微型光源，这种灯头可以相当薄。因为光束成形器全部具有基本相同的方位，即它们朝向相同的方向，不必提供反射器来相对于道路成直角的引导光束。这简化了灯头的制作。本专利技术的这些和其他方面将从此后描述的实施例得以显现和得到阐述。附图说明现在参考附图，通过举例的方式更加详细地描述本专利技术，附图中：图1示出装配有路灯的路段的示意性透视图；图2示出根据本专利技术光学装置的第一实施例的不同示意性视图，即：直接剖面（图2A），纵向剖面（图2B），从上面看的透视图（图2C）以及从下面看的平面图（图2D）；图3示出从下面观看装配有本专利技术光学装置的路灯的细节的透视图；图4示出沿着平面IV-IV的图3的细节剖面；图5示出根据本专利技术光学装置的第二实施例的不同示意性视图，即：纵向剖面（图5A）和从下面看的平面图（图5B）；图6示意点状光源（punctuallightsource）发射的光线经过图2所示的光学装置沿着2D路径。具体实施方式本说明书中采用如下定义。用词“街道”、“道路”、“高速公路”等应被理解为具有类似的意义。屈光面是分开具有不同折射率的两种光传播媒质的光学表面。光传播媒质的示例例如是空气、玻璃、聚甲基丙烯酸酯或其他塑料。透镜是促使光会聚或发散的装置。透镜由诸如玻璃、聚甲基丙烯酸酯或其他塑料的一片成形材料制成。通常，透镜具有两个刻面或屈光面。刻面或刻面一部分可以是平整的（不弯曲）、凸面（从透镜向外凸起）或凹面（向透镜凹陷）。二次曲面是二阶表面。例如，球体具有二次曲面。元表面（metasurface）是元球（metaball）的表面。元球定义如下。元球的每个成分Ci可以通过三维数学函数fi(x,y,z)定义，其中x，y，z是空间内点的坐标。选择阈值T。对于每个点（x,y,z），元球的每个成分的贡献总和S(x,y,z)被计算且与阈值T进行比较：(等式1)该函数定义了标量场。如果S(x,y,z)小于阈值T，则点(x,y,z)位于元球的体积内；如果S(x,y,z)等于阈值T，则点(x,y,z)位于元球的表面上，即，位于元表面上。否则，点(x,y,z)位于元球外。换句话说，下面的不等式代表了成分Ci定义的元球中包括的体积：(等式2)球体可以通过下面的等式表达，其中（x0,y0,z0）是球心的坐标，r是球体的半径：(等式3)此外，z为轴的圆柱体可以由下面的等式表达，其中r是圆柱体的半径：(等式4)已知的是，S(x,y,z)可以使用多项式函数近似以加速元球和元表面的计算。与元球和元表面相关的其他进展可以在因特网上找到。如上所述，本专利技术的实施例涉及用于赋予光束细长形状的光学装置。所述光学装置包括具有入射屈光面和出射屈光面的透镜。出射屈光面包括第一会聚段、第二会聚段以及桥接所述第一和第二会聚段的发散段。在本专利技术的优选实施例中，所述发散段平滑地桥接出射屈光面的所述第一和第二会聚段。优选地，透镜被设计为使得其能够将圆形光束成形为纵向具有基本均匀光强度的细长光束。这允许使用诸如发光二极管（LED）之类通常发射圆形光束的光源。其他光源也可能是适当的。然而，LED的优点在于它们是微型光源。因而，可以建立包含多个LED的薄灯头，每个LED装配有本专利技术的光学装置，以将圆形光束成形为细长光束。例如，LED及其相关光学装置以多列多行布置。通过为光束赋予合适的方位，可以引导细长光束朝向道路且照亮道路，而不是仅仅照亮直接位于灯头下的区域。而且，如下所述，在成行的LED之间，可以在LED后面（即，对于LED来讲是相对的光学装置）放置辐射体，这对于灯头的薄度具有最小的影响。而且，由于功率的高成本，高效率的LED是有益的。图2示出本专利技术光学装置的第一实施例的不同视图。在该第一实施例中，透镜2具有凹面的入射屈光面3。入射屈光面3可以布置为用于光源的容纳布置31。入射屈光面的一般形状并不是透镜2的关键特征。然而，优选地，入射屈光面3的一般形状是球形或至少是二次曲面的。实际上，这种形状对于光线分布具有最小影响。这意味着，当经过这种入射屈光面，尤其是球形屈光面时，光线分布保持基本不受影响。如图2所示，底面（basesurface）5位于入射屈光面3和出射屈光面4之间的透镜2的基部。严格说来，底面5也应被认为是另一屈光面。然而，光源优选地应相对于入射屈光面3布置，例如布置在容纳布置31中，使得没有光从光源经过底面5。这并不表示绝对没有光经过底面5，而是仅表示光源发射的几乎所有光被导向入射屈光面3。优选地，底面5基本内接在基面内。这简化了本专利技术的光学装置的制作，且简化了所述光学装置在较大照明装置中的装配。然而，底面可以与平面IIA（图2B）形成角度。例如，底面可以包括形成角平面IIA的两个对称部分。优选地，如图2所示，本专利技术的光学装置具有两个垂直对称平面IIA、IIB，它们也垂直于底面5内接的基面（base本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学装置，用于赋予光束细长形状，所述光学装置包括：透镜；该透镜具有凹面的入射屈光面和出射屈光面；所述出射屈光面具有第一会聚段、第二会聚段和桥接所述第一会聚段和第二会聚段的发散段，使得最初朝发散段集中的入射的光束被发散到会聚段出射，以赋予所述光束细长形状。

【技术特征摘要】
2007.04.05 EP 07300925.01.一种光学装置，用于赋予光束细长形状，所述光学装置包括：透镜；该透镜具有出射屈光面和凹面的入射屈光面；所述出射屈光面具有第一会聚段、第二会聚段和桥接所述第一会聚段和第二会聚段的发散段，使得最初朝发散段集中的入射的光束被发散到会聚段出射，以赋予所述光束细长形状，其中所述出射屈光面的表面保持连续而没有斜面中断。2.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述透镜具有中心线；所述出射屈光面具有旋转对称连续表面，该旋转对称连续表面关于垂直于所述中心线的旋转轴构成。3.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述出射屈光面的所述会聚段彼此对...

【专利技术属性】
技术研发人员：L蒙塔恩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：