專利名稱：Led路燈多曲面反射器的制作方法
技術領域：
本發明涉及燈具的反射器，具體涉及一種應用于LED路燈的反射器。本發 明的反射器由多個曲面連接構成，主要是針對集成封裝大功率LED芯片進行配 光設計。
背景技術：
大功率LED芯片的研發成功，將LED照明的應用由小區域照明推向了大面 積(車頭燈、路燈、隧道燈、廣場照明、公園燈等等)的照明領域。特別是與 傳統使用的路燈光源如水銀燈、高壓鈉燈或鹵化金屬燈等比較，采用LED光源 的路燈具有使用壽命長、不需要維修的優勢，而且LED光源沒有傳統光源向四 面發光的缺點，其高方向性的單面發光特性可以提升燈具的出光效率。
現有LED路燈的配光曲線(如圖3所示)與常規光源一樣，呈廣角圓周正 態分布，且光斑的照度由中央區域向外衰減較快，在配光設計方面存在著照射 面積小，遠端照度低，難以滿足道路路面照射要求的問題。依照現在的交通照 明管理設計標準，道路方向燈的間距一般是3倍于燈高。這樣就會造成路燈間 的不匹配現象，光的能量沒有完全照射到路面的有效區域內。 一方面，光源沿 道路方向上的照射距離短，在相鄰路燈光斑之間的路面上形成無法照明的黑暗 地帶，另一方面，又有一部分光不能照射在路面上，而是縱向照射，浪費在了 路邊照明上。同時，LED路燈的照度均勻度也不夠理想。這不僅造成了能源的浪 費，也給夜間行駛帶來了很大的不便，產生了安全隱患。
為解決上述問題，現在慣用的做法是設計一種光學透鏡為LED光源做配光 設計，并將其封裝在大功率LED光源上。通過該透鏡對LED光源的發光方向作 出改變，使其傳播方向發生偏移，以消除相鄰光斑之間的陰影，在路面上形成 一條長方形的光帶，達到提高燈具照明利用率，保證夜間行車安全的目的。
但是使用光學透鏡為LED光源做配光設計還存在許多缺點1、 不同特性的LED芯片需要配用不同曲光度的光學透鏡，透鏡與LED芯片 之間的互換性不好。
2、 如果釆用玻璃材料制作透鏡，加工復雜，造價較高，而釆用PC樹脂制
作透鏡又存在壽命問題， 一般使用期不超過一年。如果直接使用傳統燈罩，還 會與集成封裝式LED光源不匹配，產生很多缺點。
3、 光源的能量沒有完全照射到路面的有效區域內，沿道路方向上的照射距 離較短，照度的均勻度不夠理想。
發明內容
本發明的目的是提供一種LED路燈多曲面反射器，以解決目前大功率LED 路燈在配光設計方面面臨的照射面積小，遠端照度低，難以滿足道路路面照射 要求的缺點，提高LED路燈的照明效率和道路路面的照射均勻度。
本發明的多曲面反射器主要是針對單顆集成封裝大功率LED路燈光源可以 近似看作為朗伯發光體以及發光面較大的兩個發光特點而進行配光設計，其設 計是基于以下原則進行的
1、 采用反光擋板的方式，在靠近光源處對朗伯發光體發出的光進行有效東 縛，使其分布在道路上的有效區域里。
2、 將其中的一塊擋板制成以光源的發光面中心為焦點，并且焦距比較短的 拋物曲面，利用拋物曲面對面光源非完全聚光的特點，進行道路的遠端照明。
3、 將另一塊擋板制成曲面，以合理地調整光源的中心照度，并且提高光源 的照度均勻度。
基于以上原則，本發明的LED路燈多曲面反射器包括有一個圓錐曲面和兩 個呈鏡像對稱的連續拋物曲面，圓錐曲面與兩個拋物曲面之間通過連接部連接 為一體，構成一個閉合的多曲面反射體環，固定安裝在LED芯片底座上，用于
光的反射。
其中，所述的兩個鏡像對稱的拋物曲面主要是用于解決沿道路方向遠端照明的問題。本發明中兩個拋物曲面的焦點重合，并設置在LED芯片底座上方安 裝的LED芯片發光面的中心點處。這樣就可以利用拋物反射面的聚光原理，將 LED芯片發出的后向光利用起來，對遠端進行光能的重新分配，使遠端的路面照 度有較大的提高。
一般地，兩個拋物曲面的軸線間的夾角設置為50 - 100° ,拋物曲面的軸線 與LED芯片中心軸線的夾角設置為30 - 60° 。
所述的圓錐曲面的主要作用是收集前向光，使光能能夠較為合理地分布在 所需的路面帶，特別是使路燈下方中心區域的照度提高。本發明中圓錐曲面的 軸線從LED芯片的中心點處穿過，并且圓錐曲面的軸線與LED芯片中心軸線的 夾角為0~20。。
進一步地，可以設置使圓錐曲面的軸線與LED芯片中心軸線重合，即圓錐 曲面的軸線與LED芯片中心軸線的夾角為0° 。 所述圓錐曲面的圓錐角一般設置為20~60° 。
本發明通過對LED路燈反射器的形狀進行特殊的合理設計，可以使LED路 燈的發光角度發生偏移，有效地利用了光源發出的能量，合理地分布在路面的 有效區域內，在路面上形成一條明亮的照度均勻的光帶，相鄰的光斑之間不會 出現陰影，更符合現在交通道路的照明設計要求。
本發明的設計提高了 LED路燈的照明效率，提升了路邊照明利用率，降低 了道路的照明功率密度，無論在照射距離還是在均勻度上都比傳統路燈有較大 的提升。
圖l是本發明LED路燈多曲面反射器的結構示意圖2是本發明LED路燈多曲面反射器的曲面位置布置示意圖3是釆用傳統燈罩的LED路燈的路面照度模擬圖片；
圖4是應用本發明多曲面反射器的LED路燈的路面照度模擬圖片；圖5是應用本發明多曲面反射器的LED路燈的配光曲線圖。
具體實施例方式
本發明的LED路燈多曲面反射器結構如圖1所示。設置有兩個連續的拋物 曲面4,且兩個拋物曲面4呈鏡像對稱。在與兩個拋物曲面4正對的位置上設置 有一個圓錐曲面1。將圓錐曲面1與兩個拋物曲面4之間用兩個較窄的連接部3 連接在一起，使其構成一個連續的閉合多曲面反射體環。在多曲面反射器的下 部為一個水平截面，多曲面反射器可以通過該水平截面固定安裝在LED芯片底 座5上，并使底座5上安裝的LED芯片2置于多曲面反射器的環內。
上述各曲面間及各曲面與LED芯片間的位置關系如圖2所示，以LED芯片 的中心點o為軸心，引出一條垂直于LED芯片平面(xoy)的中心軸線aa',并 將兩個拋物曲面的焦點均設置在o點處。由o點引出兩個拋物曲面的軸線ob和 oc，并設計ob和oc之間的夾角P (Zboc) =80° ,且由拋物曲面的軸線與中 心軸線aa'形成的夾角y (Zaob、 Zaoc) =45° 。設計將圓錐曲面的軸線與 中心軸線aa'重合，其圓錐頂點位于中心軸線向下的延長線oa'上，且圓錐曲 面的圓錐角a = 35。。
在一盞90W的LED路燈上安裝上述結構的多曲面反射器后，將路燈固定在 一根10m的燈桿上進行試驗，得到圖4所示的路面照度模擬圖片。圖中的照度 平均值=91肌，照度均勻度X-0.4。
同樣將一盞沒有安裝多曲面反射器的90W LED路燈固定在lOra燈桿上進行 試驗，得到圖3所示的路面照度模擬圖片。
將兩張路面照射效果圖進行對比可以看出，安裝了多曲面反射器的LED路 燈燈光照射范圍沿路面呈長條形分布，減少了路面暗斑，照明效果有了很大的 提高，說明針對集成封裝LED光源設計的多曲面反射器對道路的整體照明效果 還是比較理想的，能夠滿足道路照明的要求。
圖5是上述安裝有多曲面反射器的90W LED路燈在10m燈桿上進行試驗時發光強度在空間極坐標系的分布曲線圖。圖中4條曲線分別代表發光強度沿道 路方向上的分布，與道路方向垂直方向的發光強度分布，以及與道路方向夾角 為45°和13"的發光強度分布曲線。其中可以看出，在沿道路方向上的配光 曲線為"蝙蝠狀"曲線，達到了路燈設計的要求。
權利要求
1、LED路燈多曲面反射器，固定安裝在LED芯片底座(5)上，用于光的反射，其包括有一個圓錐曲面(1)和兩個拋物曲面(4)；且所述的兩個拋物曲面(4)呈鏡像對稱，圓錐曲面(1)與兩個拋物曲面(4)之間通過連接部(3)連接為一體，構成一個閉合的多曲面反射體環。
2、 根據權利要求1所述的LED路燈多曲面反射器，其特征是所述的兩個拋 物曲面(4)的焦點重合，位于LED芯片底座(5)上方安裝的LED芯片(2)的 中心點處。
3、 根據權利要求1所述的LED路燈多曲面反射器，其特征是所述的兩個拋 物曲面(4)的軸線與LED芯片(2)中心軸線的夾角為30~60° 。
4、 根據權利要求1所述的LED路燈多曲面反射器，其特征是所述的兩個拋 物曲面(4)的軸線間的夾角為50 ~ 100° 。
5、 根據權利要求1所述的LED路燈多曲面反射器，其特征是所述的圓錐曲 面(1)的軸線通過LED芯片(2)的中心點，與LED芯片(2)中心軸線的夾角 為0~ 20。。
6、 根據權利要求5所述的LED路燈多曲面反射器，其特征是所述的圓錐曲 面(1)的軸線與LED芯片(2)中心軸線重合。
7、 根據權利要求1所述的LED路燈多曲面反射器，其特征是所述的圓錐曲 面(1)的圓錐角為20 - 60° 。
全文摘要
LED路燈多曲面反射器，包括一個圓錐曲面和兩個呈鏡像對稱的連續拋物曲面，圓錐曲面與兩個拋物曲面之間通過連接部連接為一體，構成一個閉合的多曲面反射體環，固定安裝在LED芯片底座上，用于光的反射。本發明的LED路燈多曲面反射器可以使LED路燈的發光角度發生偏移，合理地分布在路面的有效區域內，形成一條照度均勻的光帶，相鄰光斑之間不會出現陰影，更符合交通道路照明設計要求，無論在照射距離還是在均勻度上都比傳統路燈有較大的提升。
文檔編號F21V7/10GK101545609SQ20081005469
公開日2009年9月30日 申請日期2008年3月25日 優先權日2008年3月25日
發明者乾 喬, 亢銳英, 敏 許 申請人:山西光宇電源有限公司