基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法、路灯透镜及LED路灯技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及照明
，特别是设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L邸路灯。
技术介绍
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钢灯作为光源，但是， 高压钢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L邸光源在照明领域的高速发展，并W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，L邸路灯已经 普遍替代了传统的高压钢灯。 其中，光学系统作为L邸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。 阳0化]目前，L邸路灯的光学系统通常采用二次光学透镜来对L邸灯发出的光线进行配 光优化，W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L邸路灯透镜，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CN20388060抓的中国专利公开 的L邸路灯透镜，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L邸路灯透镜，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。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种厚度较薄、透光率较高、W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L邸路灯。 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： Slio: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a; 建立S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W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LI,将所述入射母线Ll与所述基准面a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，W所述光源出射点O点为原点对所述入射母线LI进行缩小，得到曲线L2,所述曲线L2与所述基准面a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……）；S130 :对所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面分别执行步骤S12US122后， 得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型；S140:根据所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型，形成具有菲涅耳环结构的所 述路灯透镜的入射面；S150: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W下步骤：S151 :在所述方向横截面上，在所述基础透镜上选取与所述基准面a平行的基准 线L3,所述基准线L3与所述基准面a之间的垂直距离定义为所述路灯透镜的厚度d;[001引 S152:根据所述路灯透镜的出射面的多个菲涅耳环的内侧齿边，顺序选取其中一 条从所述光源出射点0点射出的入射光线定义为0E，其中，E点为所述入射光线OE与所述 路灯透镜的入射面中内侧的一个菲涅耳环的内侧齿边L4重合，并与所述内侧齿边L4交于 E点，所述入射光线OE经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第一个菲涅耳环折射后形成折 射光线EF，其中，F点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点，选取其中一条从所述光 源出射点0点射出的并与所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环的内侧齿边L5 重合的入射光线定义为0G，其中，G点为所述入射光线OG与所述内侧齿边L5交于G点，所 述入射光线OG经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环折射后形成折射光线 GH，其中，H点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点，选取线段FH为所述路灯透镜的 出射面的内侧的一个菲涅耳环的齿距；S153 :分别得到所述路灯透镜的出射面的全部菲涅耳环的齿距；S160 :对所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面分别执行步骤S151、S152、 S153后，得到的路灯透镜的出射面的菲涅耳环模型；S170 :根据所述路灯透镜的出射面的菲涅耳环模型，形成具有菲涅耳环结构的所 述路灯透镜的出射面。 在其中一个实施例中，所述入射光线OE与所述折射光线EF选取符合如下函数关 系：sin目 1/sin目 2 =n(1, 2) 0 2 =sin1(sin0 1/n(1,。）其中，0 1为所述入射光线OE的入射角度，0 2为所述折射光线EF的折射角度，nl，2为所述基础透镜材料的折射率。 在其中一个实施例中，所述入射光线OG与所述折射光线GH选取符合如下函数关 系：sin0 3/sin0 4 =n(l, 2) 0 4 =sinI(sin0 3/n(I,。） 在其中一个实施例中，nl，2为所述基础透镜材料的折射率。 在其中一个实施例中，所述XX'方向横截面与所述YY'方向横截面非重合设置。[003U 在其中一个实施例中，所述XX'方向横截面和所述YY'方向横截面均垂直于所述 基准面a。 一种路灯透镜，采用任一所述的基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法制备得 至IJ，所述路灯透镜具有菲涅耳环结构的入射面和出射面。 一种L邸路灯，包括所述路灯透镜，还包括L邸光源，所述L邸光源发出的光线朝 向所述路灯透镜具有菲涅耳环结构的入射面。 上述基于双菲涅耳环的路灯透镜的设计方法通过在传统的基础透镜的基础上，重 新优化基础透镜并设计得到具有双菲涅耳环结构入射面和出射面的路灯透镜，且路灯透镜 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W与基础透镜 持平。【附图说明】 图1为本专利技术一实施方式的基础透镜的结构示意图； 图2为本专利技术一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图； 图3为本专利技术另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图；[003引图4为本专利技术另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图；图5为本专利技术另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图； W40] 图6为本专利技术另一实施方式的基础透镜在YY'方向横截面的结构示意图； 图7为本专利技术另一实施方式的基础透镜在XX'方向横截面的结构示意图； 图8为本专利技术一实施方式的路灯透镜的入射面的结构示意图； 图9为当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
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……)；S130：对所述XX’方向横截面和所述YY’方向横截面分别执行步骤S121、S122后，得到路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型；S140：根据所述路灯透镜的入射面的菲涅耳环模型，形成具有菲涅耳环结构的所述路灯透镜的入射面；S150：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：S151：在所述方向横截面上，在所述基础透镜上选取与所述基准面α平行的基准线L3，所述基准线L3与所述基准面α之间的垂直距离定义为所述路灯透镜的厚度d；S152：根据所述路灯透镜的出射面的多个菲涅耳环的内侧齿边，顺序选取其中一条从所述光源出射点O点射出的入射光线定义为OE，其中，E点为所述入射光线OE与所述路灯透镜的入射面中内侧的一个菲涅耳环的内侧齿边L4重合，并与所述内侧齿边L4交于E点，所述入射光线OE经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第一个菲涅耳环折射后形成折射光线EF，其中，F点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点，选取其中一条从所述光源出射点O点射出的并与所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环的内侧齿边L5重合的入射光线定义为OG，其中，G点为所述入射光线OG与所述内侧齿边L5交于G点，所述入射光线OG经由所述路灯透镜的入射面中内侧的第二个菲涅耳环折射后形成折射光线GH，其中，H点为所述折射光线EF与所述基准线L3的交点，选取线段FH为所述路灯透镜的出射面的内侧的一个菲涅耳环的齿距；S153：分别得到所述路灯透镜的出射面的全部菲涅耳环的齿距；S160：对所述XX’方向横截面和所述YY’方向横截面分别执行步骤S151、S152、S153后，得到的路灯透镜的出射面的菲涅耳环模型；S170：根据所述路灯透镜的出射面的菲涅耳环模型，形成具有菲涅耳环结构的所述路灯透镜的出射面。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张德峰，李江海，林洺锋，
申请(专利权)人：广东洲明节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44