[发明专利]一种模块化LED路灯的光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化LED路灯的光学系统，更具体的说，涉及LED光源的矩形配光设计改进。

背景技术

目前LED路灯的光学透镜一般都是针对单颗光源的矩形配光设计，因为路灯的功率要求比较大，这样的透镜在进行路灯设计时需要将很多可光学系统进行组合，这样就会容易导致路灯尺寸较大，容易造成资源浪费。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够为LED路灯提供一种模块化的光学系统，该系统能够将9颗光源放在其中进行矩形蝙蝠翼配光设计，这样不仅可以减少制造透镜的材料，还能根据路灯实际需要来自由确定路灯中模块透镜的个数。

为了达到上述目的，本发明一种模块化LED路灯的光学系统，包括阵列式排布LED灯的基板。所述LED灯以“3×3”或“4×4”中心对称方式排列于基板上，所述LED灯外部以中心对称方式在所述基板上罩设有外轮廓为“M”形凸起的透镜本体，所述透镜本体内侧为半圆柱的凹形内侧面。其中，所述透镜本体外侧“M”形下部为竖直线，上部的自由曲线由如下方式确定:

设Pi(x_i,y_i,z_i)为所述自由曲线上的点坐标,θ_i为入射光线与竖直线夹角，α_i为出射光线与竖直线夹角，β_i为切线与水平线夹角；根据光通量守恒原理、近似算法和折射定律，可得：

tanβi=dzidxi---(II)]]>

sin(α_i-β_i)=n·sin(θ_i-β_i)                （III）

式中P_i+1、θ_i为自由曲线上的第i+1个点坐标以及入射光线与竖直线的夹角，n是透镜的折射率；

联立式（I）-（III）通过迭代计算可得到透镜母线。

优选方式下，所述透镜本体采用PMMA材料，透光率为90%-92%，折射率为1.49。

此外，最优方式下，所述LED光源阵列的排列方式为3*3，相邻两排光源在Y轴方向的距离为5.5mm,相邻两列光源在X轴方向的距离为10mm；所述半圆柱的凹形内侧面半径设为20mm、宽度设为34.6mm，长度设为40mm。

最优方式下，通过外形位置的计算，可将出射光配置成如下方式：将LED光源阵列发出的光配成在Y轴方向上与Z轴的夹角为63°，在X轴方向上与Z轴的夹角为38°的光线射出，在路面(X-Y面)上形成矩形的照度均匀的光斑，满足道路的照明要求。

本发明一种模块化LED路灯用的光学系统，系统包括二次光学透镜和LED光源阵列，透镜能够对包含9颗LED的光源阵列实现矩形的蝙蝠翼形配光。此透镜的包括一透镜本体、该透镜本体具有基面、入射面以及出射面；所述透镜本体沿基面呈“M”形凸起，透镜本体的外围弧面形成透镜的出射面：所述基面中间的内凹形成由半圆柱面和圆弧面组成的入射面。LED光源阵列的排列方式为3*3。本发明可将LED光源阵列发出的光配成与光轴纵向夹角为63°，横向夹角为38°的光线射出，在路面上形成矩形的照度均匀的光斑，满足道路的照明要求。本发明不仅可以减少制造透镜的材料、减小路灯的体积，而且模块化的特点使其便于安装，可根据实际照明需求灵活改变使用的数量。

附图说明

图1是本光学系统的等侧图；

图2是透镜的等侧图；

图3是透镜的前视图；

图4是透镜的右视图；

图5是透镜的俯视图；

图6示出透镜在Z-Y面上的母线；

图7示出透镜在Z-X面上的母线；

图8示出透镜的凹槽；

图9示出透镜的尺寸；