大功率LED路灯一次配光的光学透镜

摘要

本发明公开一种以一次配光的光学模式实现大功率LED矩形光斑投光效应的光学透镜。它选用含有抗紫外线高分子耐老化的透明塑胶制作，采用非成像光学的变分积分优化几何近似的方法与自由三维表面剪裁方法，设计出一种呈矩形照度分布的透镜结构，直接作用于LED发光界面，使之实现城市道路照明所要求的给光照度分布。省略了LED封装传统沿用的一次配光罩，不仅减少了一次配光罩所造成的光损，而且规避了一次配光罩与二次配光光学透镜双层折射而容易形成的光紊乱，使LED所发出的光能沿着一个反射表面的给定照度分布进行传递，从而提高其光能利用效率和光照均匀度。

主权项

本发明公开一种适用于大功率LED路灯一次配光的光学透镜，其特征是：它由园顶形上球面(1)和复合曲率构成的下球面(2)所组成，采用含有抗紫外线高分子耐老化的透明塑胶制作；该光学透镜的上球面(1)和下球面(2)之间，采用非成像光学的变分积分优化几何近似的方法与自由三维表面剪裁方法，构建折射表面呈矩形给定照度分布的光学结构；其下球面的中心为一高光球面体(3)，它与LED发光界面(6)的中心相对应，而高光球面体之外的下球面呈磨砂球面体(4)；改变非成像的变分积分优化几何近似及自由三维表面剪裁的数学模型，可以得出折射表面纵向、横向不同比率的照度分布，如2∶1、2.5∶1、3∶1…等，以此设计出城市道路照明所需求的多种光学透镜；LED发光界面(6)所发出的光束(5)，通过一次配光光学透镜中心的高光球面体(3)沿着透镜给定的呈矩形反射表面的光学结构进行光传递，而高光球面体之外的磨砂球面体(4)则起到辅助聚光的作用，有利于提高光束的投射精度和光能效率。