CN103453440A - 一种pc透镜、点矩阵pc透镜模组及led路灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种PC透镜，该PC透镜包括一外壳及设于所述外壳内的形为四分之一椭球面的空腔，所述外壳由凹陷的上曲面、向外凸起的左曲面、右曲面及前曲面和平直的后平面组成，所述左曲面和右曲面对称、所述前曲面和后平面的宽度不相同。由于本发明的PC透镜、点矩阵PC透镜模组及LED路灯均设置PC透镜外壳的外表面左右侧对称而上下不对称以及LED灯偏心设置，可提高路灯的光照利用率、均匀度并扩大照明的范围以提升杆距、减少杆数。

Description

一种PC透镜、点矩阵PC透镜模组及LED路灯
技术领域
本发明涉及一种点矩阵LED路灯PC透镜模组。
背景技术
目前市场上点矩阵LED路灯的PC透镜都是上下对称且左右对称的设计。由于灯杆多为设置在路旁边，不是在路中间，从而使得采用现有PC灯罩的路灯产生的光最大只有50%的光能照射于路面。
目前市场上所设计的路灯的PC透镜其所照射在道路上的光斑长度约为4倍杆高，也就是最大杆距只能是4倍的杆高，但是现行的许多国家的路灯的杆距却设置为4.5倍杆高，而现有的PC透镜不能适用于这种道路。
发明内容
由于现有技术存在上述的问题，本发明提出一种PC透镜，其主要目的在于提高路灯的光照利用率，增加路灯的光照范围。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种PC透镜，该PC透镜包括一外壳及设于所述外壳内的形为四分之一椭球面的空腔，所述外壳由凹陷的上曲面、向外凸起的左曲面、右曲面及前曲面和平直的后平面组成，且所述左曲面和右曲面对称、且所述左曲面和右曲面对称、所述前曲面和后平面的宽度不相同。
所述上曲面、左曲面、右曲面、前曲面均为自由曲面。
所述自由曲面的设计符合斯内尔定律和均匀光型（cosθ）-3参数的设定。
本发明还提出一种点矩阵PC透镜模组，其目的在于提高路灯的光照利用率，增加路灯的光照范围。
一种点矩阵PC透镜模组，包括至少一PC透镜，该PC透镜包括一外壳及设于所述外壳内的形为四分之一椭球面的空腔，所述外壳由凹陷的上曲面、向外凸起的左曲面、右曲面及前曲面和平直的后平面组成，且所述左曲面和右曲面对称、且所述左曲面和右曲面对称、所述前曲面和后平面的宽度不相同。
各所述PC透镜相互连接且一体成型。
各所述PC透镜矩阵排列。
所述上曲面、左曲面、右曲面、前曲面均为自由曲面。
所述自由曲面的设计符合斯内尔定律和均匀光型（cosθ）-3参数的设定。
本发明还提出一种LED路灯，包括若干LED，各所述LED一一对应的设于各所述PC透镜的空腔内，且所述LED朝所述外壳的上曲面偏心设置。
由于本发明的PC透镜、点矩阵PC透镜模组及LED路灯均设置PC透镜外壳的外表面左右侧对称而上下不对称以及LED灯偏心设置，可提高路灯的光照利用率、均匀度并扩大照明的范围以提升杆距、减少杆数。
附图说明
图1是本发明的PC透镜的剖面图；
图2是本发明的PC透镜立体示意图；
图3是本发明的矩阵排列的PC透镜示意图；
图4是本发明的矩阵排列的PC透镜的A-A方向的剖面图；
图5A是使用本发明后光强度的水平分布图；
图5B是使用本发明后光强度的垂直分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，详细描述本发明。
结合图1和图2所示，为本发明的PC透镜的剖面图及立体示意图。该PC透镜包括一外壳1及设于所述外壳1内的形为四分之一椭球面的空腔2，所述外壳1由凹陷的上曲面11、向外凸起的左曲面12、向外凸起的右曲面13及前曲面14和平直的后平面15组成，且所述左曲面12和右曲面13对称、所述前曲面14和后平面15的宽度不相同。在实施例中，后平面15的宽度大于前曲面14的宽度。
其中，所述上曲面11、左曲面12、右曲面13、前曲面14均为自由曲面。且所述自由曲面的设计符合斯内尔定律和均匀光型（cosθ）-3参数的设定。利用所要求的光型分布而计算出曲面的位置及切面斜率，即可建构出自由曲面，最后就可以建构自由曲面透镜，而自由曲面的设计在于由需要的光型分布计算出需要的透镜曲面，而非一般的光学设计，使用Try and error的方式来建构透镜。
由于路灯的安置位置多于路旁，所以光线必须集中在路面，同时屋面的光线需尽量减低，因此形成PC透镜非对称的光学需求，所以在PC光学元件的设计也要非对称的光学设计才可完成。
本发明还提出一种利用上述PC透镜制成的点矩阵PC透镜模组，其目的在于提高路灯的光照利用率，增加路灯的光照范围。
参见图3和图4所示，本发明的点矩阵PC透镜模组，包括至少一PC透镜3，该PC透镜3包括一外壳31及设于所述外壳内的形为四分之一椭球面的空腔32，所述外壳31由凹陷的上曲面、向外凸起的左曲面、右曲面及前曲面和平直的后平面组成，且所述左曲面和右曲面对称、且所述左曲面和右曲面对称、所述前曲面和后平面的宽度不相同。
其中，各所述PC透镜相互连接且一体成型，各所述PC透镜矩阵排列，可减少制作成本、时间以及安装于灯具的时间，如图4所示。PC透镜可以通过注塑模具一体成型。
PC透镜的所述上曲面、左曲面、右曲面、前曲面均为自由曲面。且所述自由曲面的设计符合斯内尔定律和均匀光型（cosθ）-3参数的设定。利用所要求的光型分布而计算出曲面的位置及切面斜率，即可建构出自由曲面，最后就可以建构自由曲面透镜，而自由曲面的设计在于由需要的光型分布计算出需要的透镜曲面，而非一般的光学设计，使用Try and error的方式来建构透镜。
同时，本发明还提出一种LED路灯，结合了上述的点矩阵PC透镜模组，还包括若干LED，各所述LED一一对应的设于各所述PC透镜的空腔内，且所述LED朝所述外壳的上曲面偏心设置。偏心放置LED且靠近上曲面，是为了配合整个PC透镜的非对称设计，这样才可以提升光线照射于路面的光通量，以达到更高的路面利用率。
本发明的材料为PC，在制造成型的过程中还需要加入抗UV材料，质量较现有的玻璃轻很多，可以减少点矩阵PC透镜模组整体的重量，并节约成本。
现有的路灯照射的光水平方向最大角度为60°且只有一半的光可以照射到路面上。本发明的点矩阵模组其光强度在水平方向和垂直方向上的分布角度更加大，如图5A和图5B所示。
应理解，这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种PC透镜，其特征在于：该PC透镜包括一外壳及设于所述外壳内的形为四分之一椭球面的空腔，所述外壳由凹陷的上曲面、向外凸起的左曲面、右曲面及前曲面和平直的后平面组成，且所述左曲面和右曲面对称、所述前曲面和后平面的宽度不相同。
2.根据权利要求1所述的PC透镜，其特征在于:所述上曲面、左曲面、右曲面、前曲面均为自由曲面。
3.根据权利要求2所述的PC透镜，其特征在于：所述自由曲面的设计符合斯内尔定律和均匀光型（cosθ）-3参数的设定。
4.一种点矩阵PC透镜模组，其特征在于：包括至少一PC透镜，该PC透镜包括一外壳及设于所述外壳内的形为四分之一椭球面的空腔，所述外壳由凹陷的上曲面、向外凸起的左曲面、右曲面及前曲面和平直的后平面组成，且所述左曲面和右曲面对称、且所述左曲面和右曲面对称、所述前曲面和后平面的宽度不相同。
5.根据权利要求4所述的点矩阵PC透镜模组，其特征在于:各所述PC透镜相互连接且一体成型。
6.根据权利要求5所述的点矩阵PC透镜模组，其特征在于：各所述PC透镜矩阵排列。
7.根据权利要求4所述的点矩阵PC透镜模组，其特征在于:且所述上曲面、左曲面、右曲面、前曲面均为自由曲面。
8.根据权利要求7所述的点矩阵PC透镜模组，其特征在于：所述自由曲面的设计符合斯内尔定律和均匀光型（cosθ）-3参数的设定。
9.一种具有权利要求4至8任一项所述点矩阵PC透镜模组的LED路灯，其特征在于：包括若干LED，各所述LED一一对应的设于各所述PC透镜的空腔内，且所述LED朝所述外壳的上曲面偏心设置。
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