[发明专利]自由曲面透镜配光的大功率LED灯头

说明书

技术领域

本发明涉及一种自由曲面透镜配光的大功率LED路灯灯头。

背景技术

随着发光二极管(简称LED)技术的快速发展，LED在照明领域的 应用日益受到半导体界和照明界的关注。国外LED应用产品近年来发展 迅速，主要应用领域包括手机背光源、显示屏幕、汽车照明、建筑装饰照 明、信号照明等。大功率LED已被大量用于汽车照明中，汽车照明约占 LED市场的18％左右。信号照明是LED单色光应用比较广也比较早的一 个领域，约占LED应用市场的4％左右。LED照明有耗电量低、寿命长的 特点，彩色LED产品已覆盖了整个可见光谱范围，且单色性好，色彩纯 度高，LED的光效远高于白炽灯。上世纪90年代末期，LED的高并行化、 超高亮度和全色化使其应用领域也日趋广泛，逐步走向室内外照明领域。

由于LED特殊的发光原理，使其在达到同等亮度情况下所需消耗的 能量远远低于普通白炽灯，随着关键技术的进一步突破，白光LED的光 效有可能达到150-200lm/W，大大超越现在所有照明光源的光效，在照明 方面有着诱人的前景。相对于传统的电光源产品。LED的能耗较低，是一 种节能光源，LED技术在照明应用领域的突破给高效照明家族又增添了新 的力量。采用LED有很多优点，可靠性高、减少维护、无污染、所需电 源简单、容易控制、寿命长，而且节省能源。

普通LED外形尺寸只有5mm，由于单个LED功率小，发光强度不够， 若将若干个LED灵活地组合，并采用聚光的方法可以提高发光强度。现 在世界各国的科研人员正在努力突破高亮度需求与相对低的光通量、低成 本的矛盾等技术难关，特别是如何提高LED在普通照明领域的应用时的 光通量，使LED为照明节电提供更广阔的拓展空间。

目前所采用的路灯大多采用高低压钠灯或卤素灯作为各种灯例如路 灯的光源，但是，其存在能耗比较大、使用寿命较短以及在低温情况下不 容易启动等不足之处，在LED技术广泛应用的情况下，老式路灯有被LED 路灯替代的趋势。

由于LED路灯的使用，促使了本领域相关技术人员对与LED路灯配 套使用的路灯灯头的改进。图1是目前常规LED路灯的侧视图，从图可 见，该路灯灯头上的LED简单排列，这种灯受LED照射角度θ的限制， 灯头的照射角度仅为β，常常难以满足路灯照明设计要求。CN2842182Y 公开了一种LED路灯，如图2所示，其包括LED、安放板和灯头，安放 板和灯头固定在一起，LED是密集安装在安放板上，安放板中部为平面板， 周边向LED的安装面反方向翘起形成夹角，使LED的安装面呈凸起状， 这种设计可以适度地增加照射角度β。以上图1和图2两种方案仅简单从 机械设计的角度来提高照射角，在设计、安装以及使用场合适应性上具有 明显局限性。CN2896006Y公开了一种高亮度LED路灯的灯头，如图3 所示，其包括灯壳、LED光源、拱形支架、散热条，LED光源上分别设 置有透镜支架，各透镜支架内放置有透镜，且透镜的底部透过透镜支架套 住高亮度LED光源的发光头。这种路灯灯头通过机械的拱形支架设计和 光学的透镜设计可以更好地适应各种道路照明。但是，上述现有LED路 灯主要是通过简单的LED阵列式排列、或采用改变LED安装基板的轮廓 来改善LED的利用效果、或采用透镜进行简单的光学配光来满足国家标 准，在光学效率方面的考虑都仅限于一般的改善，而且很多都难以满足路 灯的国家标准，这些LED路灯灯头难以满足根据不同适用场合灵活、高 效地进行配光的基本要求，事实上，在配光方面，透镜的折射面及全反射 面的面型对光学效率的影响很大，如果不进行光学配光来优化出最佳的自 由曲面，光学效率是不会很高的。

因此，提供一种可以灵活、高效地进行配光的LED路灯灯头，特别 是路灯灯头，以满足不同适用场合，仍是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有的LED路灯灯头在不同使 用场合配光不灵活、效率不高的缺点。为了解决上述问题，本发明提供了 采用具有自由曲面的透镜制作的LED路灯灯头。