CN217763098U - 一种多光源可变角度均匀照明光学*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学照明技术领域，且公开了一种多光源可变角度均匀照明光学***，包括反光杯，所述反光杯的反光面固定连接有LED灯组，所述LED灯组的发光面位于反光杯反光面的聚焦面上；通过采用LED灯组排成“一”或“品”或“田”或“T”字形方式，并将LED灯组进行阵列排布，使其和LED灯组组成小角度照明光学***，同时LED灯组发光面位于反光面的焦平面上并朝向反光面，通过LED灯组发出的光经过反光杯的反光面发生反射射出到被照面，使的该光学***可以得到小角度的配光分布的设置，实现了截光性好，配光曲线陡峭的效果，同时还可以缩小光线出射角度，提高光学效率，从而避免了驾驶员很长一段距离里面都会受该补光设备的照射，降低安全隐患。

Description

一种多光源可变角度均匀照明光学***

技术领域

本实用新型涉及光学照明技术领域，具体为一种多光源可变角度均匀照明光学***。

背景技术

随着LED技术的发展，LED光源的应用越来越广泛，其中应用于智能交通行业以及智慧城市安防监控补光的LED补光灯，LED监控补光灯，但是普遍存在光污染问题，影响道路行车安全，尤其是城市主干道和高速道路的监控补光照明中，光污染问题尤其突出，存在安全隐患。之所以该类LED监控补光灯光污染严重，是因为LED监控补光灯的发光角度过大，导致驾驶员很长一段距离里面都会受该补光设备的照射，影响视觉，存在安全隐患，现有LED监控补光灯的光学***，大多采用透镜阵列模式或反光杯阵列模式，每一颗LED光源配一个透镜或反光杯，LED光源发出的光朝正方向，经过透镜发生折射或者经过反光杯发生反射，离开透镜或反光杯沿着正方向发出，到达被照面，多颗阵列排布起来，达到需要的补光亮度，LED光源数量多一些，功率大一些，就亮一些比如16颗，24颗，36颗或48颗甚至60颗，数量少一些，功率就小一些，比如8颗或12颗等；整体出射角度，由透镜或反光杯决定，通常15度到60度，使的角度大且固定，导致只有部分经过反光杯发生反射，另一部分不经过反光杯直接投射到被照面；配光截光性不好，杂散光多，光污染大，眩光严重，并且每一个反光杯或透镜对应1颗LED光源，光源利用效率不高，为了针对性解决目前该行业存在的问题，我们提出了一种多光源可变角度均匀照明光学***。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多光源可变角度均匀照明光学***，具备光学效率高、截光性好、配光曲线陡峭和缩小光线出射角度的优点，解决了上述所提到驾驶员很长一段距离里面都会受该补光设备照射的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多光源可变角度均匀照明光学***，所述反光杯的反光面固定连接有LED灯组，所述LED灯组的发光面位于反光杯反光面的聚焦面上，所述反光杯的反光面面形采用旋转抛物面或旋转椭圆面，所述LED灯组的发光方向朝向反光杯的反光面，所述LED灯组排列形状为“一”字形、“品”字形、“田”字形。

优选的，所述反光杯采用注塑塑料镀铝膜，塑料材料为ABS， PMMA，PC等，或者采用金属铝旋压而成，内表面镀铝膜。

优选的，所述反光杯可采用2*4的阵列方式进行加强光源，增大功率。

优选的，所述LED灯组的水平和垂直方向为对称式。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过采用LED灯组排成“一”字与“品”字形、“田”字形方式，并将LED灯组进行阵列排布，使其和LED灯组组成小角度照明光学***，同时LED灯组发光面位于反光面的焦平面上并朝向反光面，通过LED灯组发出的光经过反光杯的反光面发生反射射出到被照面，使的该光学***可以得到小角度的配光分布的设置，实现了截光性好，配光曲线陡峭的效果，同时还可以缩小光线出射角度，提高光学效率，从而避免了驾驶员很长一段距离里面都会受该补光设备的照射，降低安全隐患。

附图说明

图1a和图1b所示为现有LED监控补光灯的光学***；

图2为本实用新型结构“一”字排列方案示意图；

图3为本实用新型结构“一”字排列方案2*4组合阵列示意图；

图4为本实用新型结构“一”字排列方案20M距离光照分布图；

图5为本实用新型结构“品”字排列方案示意图；

图6为本实用新型结构“品”字排列方案2*4组合阵列示意图；

图7本实用新型结构“品”字排列方案20M距离光照分布图；

图8为本实用新型结构“田”字排列方案示意图；

图9为本实用新型结构“田”字排列方案2*4组合阵列示意图；

图10为本实用新型结构“田”字排列方案20M距离光照分布图；

图11为实施例2中“T”字和反光杯组成小角度照明光学***；

图12为采用“T”字2*4阵列排布，得到32颗LED光源和8个反光杯的阵列光学***；

图13为“T”字形20米远处的光斑照度分布图；

图14为采用4颗LED光源排成“一”字和反光杯组成小角度照明光学***；

图15为采用图14的2*4阵列排布，得到32颗LED光源和8个反光杯的阵列光学***示意图；

图16为图14的为20米远处的光斑照度分布图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在现有技术中，参照图1a-图1b所示，现有LED监控补光灯的光学***，大多采用图1a透镜阵列模式或图1b反光杯阵列模式，每一颗LED光源配一个透镜或反光杯，LED光源发出的光朝Z轴正方向，经过透镜发生折射或者经过反光杯发生反射，离开透镜或反光杯沿着Z轴正方向发出，到达被照面，多颗阵列排布起来，达到需要的补光亮度，LED光源数量多一些，功率大一些，就亮一些比如16颗，24 颗，36颗或48颗甚至60颗，数量少一些，功率就小一些，比如8 颗或12颗等；整体出射角度，由透镜或反光杯决定，通常15度到60 度，根据需求选定原有技术的特点：

在现有技术中，使用多颗LED光源阵列；使用亚克力透镜阵列或塑料反光杯阵列镀铝膜，或者金属铝反光杯阵列镀铝膜；每一颗LED 光源配一个透镜或反光杯；光源发光方向朝Z轴正方向，经过透镜折射或反光杯反射调整角度；透镜或反光杯多采用抛物面，椭球面，或自由曲面等；

具有以下缺点:出光角度一般15-60度，角度大且固定；每一个反光杯或透镜对应1颗LED光源；LED光源发出的光只有部分经过反光杯发生反射，另一部分不经过反光杯直接投射到被照面；配光截光性不好，杂散光多，光污染大，眩光严重；光源利用效率不高；

本实用新型采用LED灯组2排成“一”字与“品”字形和“田”字形方式，并将LED灯组进行阵列排布，使其和LED灯组组成小角度照明光学***，同时LED灯组发光面位于反光面的焦平面上并朝向反光面，通过LED灯组发出的光经过反光杯的反光面发生反射射出到被照面，使的该光学***可以得到小角度的配光分布的设置，实现了截光性好，配光曲线陡峭的效果，同时还可以缩小光线出射角度，提高光学效率，从而避免了驾驶员很长一段距离里面都会受该补光设备的照射，降低安全隐患。

一种多光源可变角度均匀照明光学***，包括反光杯1，反光杯 1的反光面固定连接有LED灯组2，LED灯组2的发光面位于反光杯1 反光面3的聚焦面上，反光杯1的反光面面形采用旋转抛物面或旋转椭圆面，LED灯组2的发光方向朝向反光杯1的反光面，反光杯1排列形状为“一”字形、“品”字形、“田”字形。

进一步的，反光杯1采用注塑塑料镀铝膜，塑料材料为ABS， PMMA，PC等，或者采用金属铝旋压而成，内表面镀铝膜。

进一步的，反光杯1可采用2*4的阵列方式进行加强光源，增大功率。

进一步的，LED灯组2的水平和垂直方向为对称式。

工作原理：通过采用反光杯1排成“一”字、“品”、“田”字形方式，并将LED灯组2进行2*4的阵列排布，从而得到8个LED灯组2和8个反光杯1组成的阵列光学***，使其和LED灯组2组成小角度照明光学***，同时LED灯组2发光面位于反光面的焦平面上并朝向反光面，通过LED灯组2发出的光经过反光杯1的反光面发生反射射出到被照面，使的该光学***可以得到小角度的配光分布，垂直方向“一”字和“品”字形均为3-6度出射角度行车方向，水平方向“一”字形为9-18度出射路宽方向、“品”字形为6-12度出射路宽方向，而“田”字形垂直方向和水平方向均为5-12度出射角度行车方向，“一”字和“品”字形在水平和垂直是对称的，光源在水平和垂直上不对称，所以水平和垂直角度不一样，而“田”字形在水平和垂直是对称的，所以水平和垂直角度一样，同时“一”字形排列方式，使的垂直方向角度约5度和水平方向角度约15度，可以满足高速抓拍应用，并且20米远处的光斑照度分布图，也可以看出光斑形状为长方形，刚好是反光杯1的拼起来长方形的图像，光斑水平尺寸约是垂直尺寸的3倍，91拼起来的水平尺寸也刚好是垂直尺寸的3 倍，侧面也印证了被照面处的光斑刚好是光源经过反光杯1所成的像，光斑分布均匀，出射角度小，水平约5度，垂直约15度，而“品”字形排列方式，20米远处的光斑照度分布图，也可以看出光斑形状为“品”字形，也刚好是反光杯1的拼起来的图像，侧面也印证了被照面处的光斑刚好是光源经过反光杯1所成的像，光斑分布成均匀，上方出射角度小，利于远处照明，下方角度大利于近处照明，而“田”字形垂直方向角度和水平方向角度约6度，都非常小，满足高速抓拍应用，20米远处的光斑照度分布图，也可以看出光斑形状为正方形，刚好是4颗光源的拼起来的“田”字正方形的像，光斑水平尺寸和垂直尺寸一样，被照面处的光斑刚好是光源经过反光杯所成的像，光斑分布均匀，出射角度小。

以下提供具体的实施方式：

实施例1

一种多光源可变角度均匀照明光学***，采用3颗LED光源排成 1字和反光杯组成小角度照明光学***，反光杯1的反光面3面形采用旋转抛物面，LED光源发光面位于反光面3的焦平面上，LED光源发光方向为沿负Z轴方向，朝向反光面，LED光源发出的光经过反光杯1的反光面发生反射，反射后沿Z轴正方向射出到被照面。该光学***，可以得到小角度的配光分布，垂直方向3-6度出射角度(Y方向或行车方向)，水平方向9-18度(X方向或路宽方向)。由于反光杯在水平和垂直是对称的，光源在水平和垂直上不对称，所以水平和垂直角度不一样。

由于图2只有3颗LED光源和1个反光杯1组成的小角度照明光学***功率较小，不能满足需求，所以本实施例实际采用的小角度照明光学***如图3所示，将图2所示的3颗组合阵列排布，本实例采用2*4阵列排布，得到24颗LED光源和8个反光杯的阵列光学***，增大功率，满足实际照明需求。该阵列光学***的工作原理和图2完全相同，只是简单的强度叠加，得到小角度的配光分布和图2一样，也是垂直方向3-6度出射角度(Y方向或行车方向)，水平方向9-18 度(X方向或路宽方向)，很好的满足高速监控抓拍补光应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患。

如图4所示，为20米远处的光斑照度分布图，也可以看出光斑形状为长方形，刚好是3颗光源的拼起来的长方形的像，光斑水平尺寸约是垂直尺寸的3倍，3颗光源拼起来的水平尺寸也刚好是垂直尺寸的3倍，侧面也印证了被照面处的光斑刚好是光源经过反光杯所成的像，光斑分布均匀，出射角度小，水平约5度，垂直约15度。

本实用新型通过二次光学采用反光杯1，反光杯1采用注塑塑料镀铝膜，塑料材料为ABS，PMMA，PC等；或者采用金属铝旋压而成，内表面镀铝膜；3颗LED光源紧密并排放在反光杯的焦平面上；反光杯的面形为旋转抛物面，或旋转椭圆面，主要采用旋转抛物面；LED光源向后发光(Z轴负方向)，经过反光杯的反光面3发生反射后沿Z 轴正方向射出；垂直角度与水平角度一样都很小，约5度，可以通过调整反光杯反光面的面形和反光杯的尺寸调整出射角度，使得角度在 3-10度以内；光学效率高；截光性好，配光曲线陡峭。

进一步优选，如图5所示，本实用新型工作原理是采用3颗LED 光源排成“品”字和反光杯组成小角度照明光学***，反光杯的反光面面形采用旋转抛物面，LED光源发光面位于反光面的焦平面上，LED 光源发光方向为沿负Z轴方向，朝向反光面，LED光源发出的光经过反光杯的反光面发生反射，反射后沿Z轴正方向射出到被照面。该光学***，可以得到小角度的配光分布，垂直方向3-6度出射角度(Y 方向或行车方向)，水平方向6-12度(X方向或路宽方向)。由于反光杯在水平和垂直是对称的，光源在水平和垂直上不对称，所以水平和垂直角度不一样。

由于图5只有3颗LED光源和1个反光杯组成的小角度照明光学***功率较小，不能满足需求，所以本实用新型实际采用的小角度照明光学***如图6所示，将图5所示的3颗组合阵列排布，本实例采用2*4阵列排布，得到24颗LED光源和8个反光杯的阵列光学***，增大功率，满足实际照明需求。该阵列光学***的工作原理和图2完全相同，只是简单的强度叠加，得到小角度的配光分布和图2一样，也是垂直方向3-6度出射角度(Y方向或行车方向)，水平方向6-12 度(X方向或路宽方向)，很好的满足高速监控抓拍补光应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患。

如图7所示，为20米远处的光斑照度分布图，也可以看出光斑形状为“品”字形，刚好是3颗光源的拼起来的像，侧面也印证了被照面处的光斑刚好是光源经过反光杯所成的像，光斑分布成均匀，上方出射角度小，利于远处照明，下方角度大利于近处照明。

在本实施例中，二次光学采用反光杯，反光杯采用注塑塑料镀铝膜，塑料材料为ABS，PMMA，PC等；或者采用金属铝旋压而成，内表面镀铝膜；反光杯的面形为旋转抛物面，或旋转椭圆面，主要采用旋转抛物面；3颗LED光源放在反光杯的焦平面上；LED光源向后发光(Z轴负方向)，经过反光杯的反光面发生反射后沿Z轴正方向射出；垂直角度与水平角度一样都很小，约5度，可以通过调整反光杯反光面的面形和反光杯的尺寸调整出射角度，使得角度在3-10度以内；光学效率高，截光性好，配光曲线陡峭。本实施例中，反光杯的面形为旋转抛物面，或旋转椭圆面，主要采用旋转抛物面；3颗LED光源紧密排放在反光杯的焦平面上，成“一”字排或成“品”字排布，LED 光源发光方向向负Z轴方向；LED光源发光方向向负Z轴方向，通过反光杯反射投射到被照面；该照明光学***采用阵列2*4，可以采用其他阵列形式，比如2*2，2*3，2*5，2*6，3*3-6，4*4-8，5*5-10， 6*6-10等多种阵列模式。

实施例2

一种四光源均匀照明光学***，本实施例采用4颗LED光源排成“田”字和反光杯组成小角度均匀照明光学***，反光杯1的反光面 3面形采用旋转抛物面，LED光源发光面位于反光面的焦平面上，LED 光源发光方向为沿负Z轴方向，朝向反光面，LED光源发出的光经过反光杯的反光面发生反射，反射后沿Z轴正方向射出到被照面。该光学***，可以得到小角度的配光分布，垂直方向(Y方向或行车方向) 和水平方向(X方向或路宽方向)均为5-12度出射角度。由于反光杯和光源在水平和垂直是对称的，所以水平和垂直角度一样。

本实施例中，由于图8只有4颗LED光源和1个反光杯组成的小角度照明光学***功率较小，不能满足需求，所以本实用新型实际采用的小角度照明光学***如图9所示，将图8所示的4颗组合阵列排布，本实例采用2*4阵列排布，得到32颗LED光源和8个反光杯1 的阵列光学***，增大功率，满足实际照明需求。

如图10所示，为20米远处的光斑照度分布图，也可以看出光斑形状为正方形，刚好是4颗光源的拼起来的“田”字正方形的像，光斑水平尺寸和垂直尺寸一样，被照面处的光斑刚好是光源经过反光杯所成的像，光斑分布均匀，出射角度小，水平约6度，垂直约6度。

其中，二次光学采用反光杯1，反光杯1采用注塑塑料镀铝膜，塑料材料为ABS，PMMA，PC等；或者采用金属铝旋压而成，内表面镀铝膜；4颗LED光源紧密按“田”字排布放在反光杯的焦平面上；反光杯的面形为旋转抛物面，或旋转椭圆面，主要采用旋转抛物面；LED光源向后发光(Z轴负方向)，经过反光杯的反光面发生反射后沿Z 轴正方向射出；垂直角度与水平角度一样都很小，约6度，可以通过调整反光杯反光面的面形和反光杯的尺寸调整出射角度，使得角度在 5-12度以内；光学效率高；截光性好，配光曲线陡峭。

如图11所示，本实用新型工作原理是采用4颗LED光源排成倒“T”字和反光杯组成小角度照明光学***，反光杯1的反光面面形采用旋转抛物面，LED光源发光面位于反光面3的焦平面上，LED光源发光方向为沿负Z轴方向，朝向反光面，LED光源发出的光经过反光杯的反光面发生反射，反射后沿Z轴正方向射出到被照面。该光学***，可以得到小角度的配光分布和倒“T”字的光斑照度分布，总体角度也在5-12度以内。由于光源是非对称排布的，所以光斑照度分布也是非对称的，光斑照度分布按照成像原理完全是光源的倒“T”字排布。

图12所示本实例采用2*4阵列排布，得到32颗LED光源和8个反光杯的阵列光学***，增大功率，满足实际照明需求。光斑照度分布为倒“T”字分布，垂直方向角度小，有利于远处照明，水平角度约12度有利于近处监控补光，很好的满足监控抓拍补光应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患。

如图13所示，为20米远处的光斑照度分布图，也可以看出光斑形状为倒“T”字形，刚好是4颗光源的拼起来的像，光斑分布成均匀，上方出射角度小，利于远处照明，下方角度大利于近处照明。

二次光学采用反光杯，反光杯采用注塑塑料镀铝膜，塑料材料为 ABS，PMMA，PC等；或者采用金属铝旋压而成，内表面镀铝膜；反光杯的面形为旋转抛物面，或旋转椭圆面，主要采用旋转抛物面；4颗 LED光源倒“T”字排布放在反光杯的焦平面上；LED光源向后发光(Z轴负方向)，经过反光杯的反光面发生反射后沿Z轴正方向射出；垂直角度与水平角度一样都很小，约5度，可以通过调整反光杯反光面的面形和反光杯的尺寸调整出射角度，使得角度在3-10度以内；光学效率高，截光性好，配光曲线陡峭。

如图14所示，本实用新型工作原理是采用4颗LED光源排成“一”字和反光杯组成小角度照明光学***，反光杯的反光面面形采用旋转抛物面，LED光源发光面位于反光面的焦平面上，LED光源发光方向为沿负Z轴方向，朝向反光面，LED光源发出的光经过反光杯的反光面发生反射，反射后沿Z轴正方向射出到被照面。该光学***，可以得到小角度的配光分布和“一”字的光斑照度分布，垂直角度比较小，在3-6度以内，水平角度约为垂直角度的4倍，约12-24度。由于光源是非对称排布的，所以光斑照度分布也是非对称的，光斑照度分布按照成像原理完全是光源的“一”字排布。

图15所示，采用2*4阵列排布，得到32颗LED光源和8个反光杯的阵列光学***，增大功率，满足实际照明需求。光斑照度分布为“一”字分布，垂直方向角度小约5度，有利于远处照明，水平角度约20度有利于近处监控补光，很好的满足监控抓拍补光应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患。

如图16所示，为20米远处的光斑照度分布图，也可以看出光斑形状为“一”字形，刚好是4颗光源的拼起来的像，光斑分布成均匀，垂直出射角度小，利于纵向照明，水平角度大，利于横向多车道监控补光照明。

本实施例中，二次光学采用反光杯，反光杯采用注塑塑料镀铝膜，塑料材料为ABS，PMMA，PC等；或者采用金属铝旋压而成，内表面镀铝膜；反光杯的面形为旋转抛物面，或旋转椭圆面，主要采用旋转抛物面；4颗LED光源“一”字排布放在反光杯的焦平面上；LED光源向后发光(Z轴负方向)，经过反光杯的反光面发生反射后沿Z轴正方向射出；垂直角度很小，约5度，水平角度约为垂直角度的4倍，可以通过调整反光杯反光面的面形和反光杯的尺寸调整出射角度，使得垂直角度在3-10度以内；光学效率高，截光性好，配光曲线陡峭；反光杯的面形为旋转抛物面，或旋转椭圆面，主要采用旋转抛物面； 4颗LED光源紧密排放在反光杯的焦平面上，成“田”字排布或成倒“T”字排布或“一”字排布，LED光源发光方向向负Z轴方向；LED 光源发光方向向负Z轴方向，通过反光杯反射投射到被照面；该照明光学***采用阵列2*4，可以采用其他阵列形式，比如2*2，2*3， 2*5，2*6，3*3-6，4*4-8，5*5-10，6*6-10等多种阵列模式。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种多光源可变角度均匀照明光学***，包括反光杯(1)，其特征在于：所述反光杯(1)的反光面固定连接有LED灯组(2)，所述LED灯组(2)的发光面位于反光杯(1)反光面的聚焦面上，所述反光杯(1)的反光面面形采用旋转抛物面或旋转椭圆面，所述LED灯组(2)的发光方向朝向反光杯(1)的反光面。

2.根据权利要求1所述的一种多光源可变角度均匀照明光学***，其特征在于：所述LED灯组(2)采用3颗LED光源排列形状为“一”字形或“品”字形结构。

3.根据权利要求1所述的一种多光源可变角度均匀照明光学***，其特征在于：所述LED灯组(2)采用4颗LED光源排列形状为“田”字形或“T”字形或“一”字形结构。

4.根据权利要求1所述的一种多光源可变角度均匀照明光学***，其特征在于：所述反光杯(1)采用注塑塑料镀铝膜，其中塑料材料为ABS或PMMA或PC；或者采用金属铝旋压而成，内表面镀铝膜。

5.根据权利要求2所述的一种多光源可变角度均匀照明光学***，其特征在于：采用2*4的组合阵列排布得到24颗LED光源和8个反光杯(1)的阵列光学***，其中每个组合阵列为采用3颗LED光源排列形状为“一”字形或“品”字形结构。

6.根据权利要求3所述的一种多光源可变角度均匀照明光学***，其特征在于：采用2*4的组合阵列排布得到得到32颗LED光源和8个反光杯(1)的阵列光学***，其中每个组合阵列为采用4颗LED光源排列形状为“田”字形或“T”字形或“一”字形结构。

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