LED glass lens /Glass lens street light/Floodlight
光学玻璃透镜与非球面透镜有何不同
光学玻璃透镜与非球面透镜有何不同?

光学玻璃透镜是一种常见的光学元件,具有球面曲率的透镜形状。而非球面透镜则是一种具有非球面曲率的透镜。

光学玻璃透镜与非球面透镜有何不同

光学玻璃透镜是制造透镜常用的材料,它由光学玻璃材料制成,可以具有凸透镜或凹透镜的形状。透镜的曲率通常是球面的,也就是说在透镜表面的任何点上,都具有相同的曲率。这使得光线能够经过透镜后在一个焦点上汇聚或发散。
与之相对的是非球面透镜,它具有非球面曲率。非球面透镜的曲率可以根据所需的光学特性进行设计和调整。相比于球面透镜,非球面透镜可以优化光线的收集和聚焦效果,以提高透镜的成像能力。非球面透镜的曲率可以是复杂的,可以根据需要设计成各种形状,例如双曲面、抛物面、双抛物面等。

非球面透镜的设计通常需要使用复杂的计算和建模工具,以满足特定的光学要求。相比之下,光学玻璃透镜的设计和制造相对较简单和成本较低。光学玻璃透镜在很多光学设备和仪器中得到广泛应用,如相机镜头、显微镜、望远镜等。而非球面透镜由于其更高的成像质量和更好的光学效果,逐渐在一些高精度的光学系统中得到应用,如激光光学系统、眼镜等。

非球面透镜相对于光学玻璃透镜有以下几个优势:

  1. 弥补球差:球差是透镜折射光线所引起的图像偏差,非球面透镜的曲率可以根据需要进行调整,从而减小或消除球差,提高图像的清晰度和质量。
  2. 减小畸变:畸变是透镜在成像过程中引起的图像失真,非球面透镜可以通过设计其曲率的非球面形状来减小畸变,使图像更加真实和准确。
  3. 增加透镜的光学效率:非球面透镜可以通过优化曲率和厚度分布,使光线更好地聚焦在焦点上,提高透镜的光学效率和成像能力。
  4. 扩大透镜的应用领域:非球面透镜的曲率形状可以根据需要进行设计和调整,因此可以适应更多的应用场景和光学要求,扩大了透镜的应用领域。

然而,非球面透镜也存在一些挑战和限制:

  1. 制造复杂性:非球面透镜的曲率形状比较复杂,制造过程更加困难。制造非球面透镜需要使用特殊的加工工艺和设备,需要更高的制造精度和技术要求。
  2. 成本高昂:相对于光学玻璃透镜,非球面透镜的制造工艺更加复杂,成本也更高。因此,非球面透镜的价格较高,不是所有应用场景都能够承受得起。
  3. 灵活度受限:非球面透镜的设计和制造相对复杂,需要使用特殊的计算和建模工具。这使得非球面透镜的设计灵活度受到一定的限制,不如光学玻璃透镜那样灵活和容易调整。

综上所述,光学玻璃透镜和非球面透镜在曲率形状、设计复杂性、成像质量和应用领域上存在一些不同。根据具体的应用需求和光学要求,选择适合的透镜类型可以提高光学系统的成像质量和性能。

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嘉腾LED玻璃透镜模组优势
1.散热快,产品更耐用
2.配光优,照明效果更佳
3.光衰少,延长使用寿命
4.外观美,产品设计独特
5.组件好,品质更优
6.品质更优,寿命10年以上
玻璃透镜优势
玻璃透镜连板设计,突破了传统的模组采用的PC连板透镜,带来一种全新的体验,有效地克服了PC透镜的不良问题:
1、抗腐蚀能力:高硼硅3.4玻璃属于硼硅酸盐玻璃中的硼硅玻璃,耐酸耐碱,抗腐蚀性能优越。
2、耐温性强:相比PC透镜,其热膨胀系数较低,拥有良好的热稳定性,光学表面温度的变化小,保留原有的光学照明效果。
3、透光率高:常规PC透镜透光率在85%左右,造成光照的浪费,玻璃透镜透光率为90-93%,镀加增透膜后可高达97%。
4、相比于PC透镜,玻璃透镜不会产生老化/黄化现象,从而影响透镜透光率。
5、相比于PC透镜,玻璃透镜不会吸附灰尘,并且方便清洗。
隧道照明配光
发光角度120°×80°、150°×80°(对称)等多种配光角度,合理的照度均匀度和防眩光等级等
设计有效的改善隧道内路面的墙壁照明状况,改善隧道内视觉享受,减轻驾驶员驾驶疲劳。

道路配光
有TYPE2-M、TYPE3-M等多种配光角度,其配光在路面形成照度均匀的类矩形光斑,
可以适用于双向八车道、六车道、四车道、二车道、一车道道路情况。
高杆灯配光
应用于大型广场、主干道交叉路口、码头、车站和体育场等场所中,悬挂高度较高,照明范围比较
广泛而且均匀,能够带来较好的照明效果,满足大面积场所的照明需求。
工矿灯配光
发光角度25°/45°/60°/90°/120°,主要应用于大楼外墙、桥梁、公园、广告招牌、球场广场、
工厂车间照明。

LED玻璃透镜模组
LED透镜在未来的发展

当华灯初上时我们可以看到城市中霓虹的繁荣景象,一个城市的夜景越美通常在侧面展示这座城市的经济实力,发展快速的城市采用更多的LED照明产品用来装饰城市。在LED相关产品的中欧科光学led透镜是不能缺少的配件,这种产品可以帮助提升LED灯具的性能,不仅可以让亮度提升而且还可以做到不眩光的效果,是现代照明的重要原件。

LED透镜是属于反射作用还是折射作用

  多数LED的公司都想要提升LED的亮度,但这并不是容易的事情,同时还需要对于LED的耗能率进行更好的评估,led透镜的出现快速的解决了这个问题。在降低能耗的同时可以大大的提升亮度,其实透镜安装在LED中起到的就是反射的作用,通过回收光线可以让产品亮度不断的趋于目标,让最底层可以透过更多的光源,减少目视的眩光效果,此种装置的独特作用受到了越来越多LED照明设计者的睛睐。

  通过led透镜改良的LED用于照明具有很好的效果,在未来LED的发展中LED透镜也是不能缺少的部分,通过透镜可以进一步优化光源光效,同时还能进一步的降低能耗,让透镜的效果得到本质方面的提升。生活中是不能缺少LED产品的,通过技术不断的进步,更多设计独特的LED透镜将得到广泛应用,让您的生活享受到更多的科技成果。

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2、耐温性强:相比PC透镜,其热膨胀系数较低,拥有良好的热稳定性,光学表面温度的变化小,保留原有的光学照明效果。
3、透光率高:常规PC透镜透光率在85%左右,造成光照的浪费,玻璃透镜透光率为90-93%,镀加增透膜后可高达97%。
4、相比于PC透镜,玻璃透镜不会产生老化/黄化现象,从而影响透镜透光率。
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光学透镜的优势介绍

随着照明行业向绿色、节能、环保方向的发展,LED照明得到了良好的发展机遇,从而进入了快速发展时期。LED透镜做为LED照明灯具的重要配件,因此也得到了蓬勃发展。

LED光学连板玻璃透镜
光玻璃材料透镜

  今天我们就来看一下透镜有哪些优势呢,单从透镜的用途来看,它不仅可以用于LED,也可用于安防、数码相机、医疗、光学仪器等领域,可谓是用途之广。其材质有塑胶和玻璃及硅胶等,一般常用是亚克力(PMMA)和PC为主。PC的耐热性较好,用于LED路灯等户多一些。亚克力的耐热性相对来说要低一点,对没有高耐热要求的客户做为首选。

  在LED中,透镜对LED光源的光强分布会进行二次光强分布,能发挥最大光的使用率,达到照度均匀性佳且节约能源。想要透镜有优质的光效,那么透镜厂拿到光源之后对其发光要求进行分析,根据客户光强分布要求量身打造,其中最重要的参数是发光角度,同时,透镜的亮度、光斑照度、均匀度等参数也是很主要的参数,需要设计时一并考虑进去。透镜大部分是依客户的用途和要求来定制化的。对于要求高,希望灯具的光效好,且大众多产品中能独树一帜,那么客户就会选择定制私模,但对于透镜的生产厂商来说,设计和开模的成本较高,且对工厂开发团队要求很高,所以一般的透镜厂商在开私模方面没有优势。东莞市隆霖光学科技拥有专业的光学设计团队、模具制作和注塑加工技术人才,不断对产品升级创新,从设计源头满足客户对LED透镜光效的要求,设计、制造工艺全程严格把控,打造高品质LED光学透镜。

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玻璃透镜优势
玻璃透镜连板设计,突破了传统的模组采用的PC连板透镜,带来一种全新的体验,有效地克服了PC透镜的不良问题:
1、抗腐蚀能力:高硼硅3.4玻璃属于硼硅酸盐玻璃中的硼硅玻璃,耐酸耐碱,抗腐蚀性能优越。
2、耐温性强:相比PC透镜,其热膨胀系数较低,拥有良好的热稳定性,光学表面温度的变化小,保留原有的光学照明效果。
3、透光率高:常规PC透镜透光率在85%左右,造成光照的浪费,玻璃透镜透光率为90-93%,镀加增透膜后可高达97%。
4、相比于PC透镜,玻璃透镜不会产生老化/黄化现象,从而影响透镜透光率。
5、相比于PC透镜,玻璃透镜不会吸附灰尘,并且方便清洗。
隧道照明配光
发光角度120°×80°、150°×80°(对称)等多种配光角度,合理的照度均匀度和防眩光等级等
设计有效的改善隧道内路面的墙壁照明状况,改善隧道内视觉享受,减轻驾驶员驾驶疲劳。

道路配光
有TYPE2-M、TYPE3-M等多种配光角度,其配光在路面形成照度均匀的类矩形光斑,
可以适用于双向八车道、六车道、四车道、二车道、一车道道路情况。
高杆灯配光
应用于大型广场、主干道交叉路口、码头、车站和体育场等场所中,悬挂高度较高,照明范围比较
广泛而且均匀,能够带来较好的照明效果,满足大面积场所的照明需求。
工矿灯配光
发光角度25°/45°/60°/90°/120°,主要应用于大楼外墙、桥梁、公园、广告招牌、球场广场、
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LED光学连板玻璃透镜
透镜和反光杯的光学效果与应用的区别

透镜大家一定听说过,这是我们在物理中经常会接触到的基本概念,透镜分为凸透镜和凹透镜,透镜应用在我们生活的很多方面,比如照相机的镜头、老花镜、LED手电筒等等,下面,要给大家介绍一下反光杯与透镜的区别

LED光学连板玻璃透镜

透镜和反光杯的光学效果与应用的区别:

  透镜出来的效果一般没有副光斑,光形比较漂亮,因为采用TIR设计,出光效率比较高。

  透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件,镜头是由几片透镜组成的,有塑胶透镜(plastic)和玻璃透镜(glass)两种,玻璃透镜比塑胶贵。通常摄像头用的镜头构造有:1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等,透镜越多,成本越高。因此一个品质好的摄像头应该是采用玻璃镜头的,其成像效果要比塑胶镜头好,在天文、军事、交通、医学、艺术等领域发挥着重要作用。

  主要的材料为 PMMA,他的可塑性好、透光率高(高达93%),缺点是耐温比较低,只有90度左右。二次透镜一般都是内全反射设计(简称TIR),透镜的设计在正前方用穿透式聚光,而锥形面又可以将侧光全部收集并反射出去,而这二种光线的重叠就可得到完美的光线利用和漂亮的光斑效果。TIR 透镜的效率可达到90%以上,主要应用于小角度灯具(光束角<60°),例如射灯、天花灯。

反光杯是指用点光源灯泡为光源,需远距离聚光照明的反射器,通常杯型,俗称反光杯。

  通常 LED 光源发光角度为120°左右,为了实现想要的光学效果,灯具有时会用反射器来控制光照距离、光照面积、光斑效果。

  金属反光杯:需冲压、抛光工艺完成,有形变记忆,优点是成本低,耐温,常用于低档照明要求的灯具。

  塑料反光杯:一次脱模完成,光学精度高,无形变记忆,成本适中,常用于温度不大高的中高档照明要求的灯具。

平板玻璃透镜led路灯模组

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玻璃透镜优势
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1、抗腐蚀能力:高硼硅3.4玻璃属于硼硅酸盐玻璃中的硼硅玻璃,耐酸耐碱,抗腐蚀性能优越。
2、耐温性强:相比PC透镜,其热膨胀系数较低,拥有良好的热稳定性,光学表面温度的变化小,保留原有的光学照明效果。
3、透光率高:常规PC透镜透光率在85%左右,造成光照的浪费,玻璃透镜透光率为90-93%,镀加增透膜后可高达97%。
4、相比于PC透镜,玻璃透镜不会产生老化/黄化现象,从而影响透镜透光率。
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广泛而且均匀,能够带来较好的照明效果,满足大面积场所的照明需求。
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玻璃透镜怎么生产岀来
led透镜产生裂缝的原因

led透镜可以提高光的使用效率和发光效率,可以根据不同的效果使用。规格为穿透式和折射式。那一般led透镜产生裂缝的原因都有哪些呢?

  一、led透镜的裂缝可能与胶水的质量有关,因为胶水固化后会产生微小的气泡,加热后会膨胀破裂。若胶水操作时间过长,环氧AB胶混合后放置时间越长,胶水的粘度就会越厚,当胶水变稠时,气泡就很难排出。

玻璃透镜怎么生产岀来

二、胶水的配胶量过大:环氧树脂胶在环境温度一定的情况下,一次配胶量越大,固化速度越快。如果胶水量过大,胶水的粘度会随着时间的延长而逐渐增加,胶水会变得更加粘稠,气泡相对难以排出。

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2、耐温性强:相比PC透镜,其热膨胀系数较低,拥有良好的热稳定性,光学表面温度的变化小,保留原有的光学照明效果。
3、透光率高:常规PC透镜透光率在85%左右,造成光照的浪费,玻璃透镜透光率为90-93%,镀加增透膜后可高达97%。
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5、相比于PC透镜,玻璃透镜不会吸附灰尘,并且方便清洗。
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透镜的生产加工过程有哪些
透镜的生产加工过程有哪些?

透镜是由透明材料制成的光学元件,表面是球面的一部分。一般用射灯、实验设备等产品,透镜一般由几个透镜片组成,包括塑料和玻璃两种材质。

透镜的生产加工过程有哪些

  一、打磨透镜的目的是抹去光学镜片外表面的一些粗糙物质,使透镜有一个初步的模型。

  二、初次打磨完成后,对透镜进行精细打磨,确定R值,去除表面杂质。

  三、完成两次打磨后,对透镜进行抛光操作,可使外观变得细腻光滑。

  四、抛光操作完成后,进行清洗,主要是去除抛光后外部的一些杂质。

五、清洗外部的粉末后,开始磨边,根据所需镜片的外径打磨光学镜片。

  六、磨边操作完成后,给透镜镀膜,膜的颜色有很多种,可根据需要进行镀膜操作,可镀一层或几层。

  七、完成镀膜操作后,给透镜进行涂墨操作,其作用是防止发生反光现象,只需将黑墨涂在透镜的外边即可。完成涂墨工作后,将透镜用专用胶粘在一起,两个R值需要相反,同时保持大小和外径相等。

玻璃透镜的制造及镀膜的基本知识

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玻璃透镜怎么生产岀来
光学玻璃晶体加工优点
玻璃透镜怎么生产岀来

光学玻璃是光电技能产业的根底和主要组成部分,光学玻璃透镜模压成型技能是一种高精度光学元件加工技能,它是把软化的玻璃放入高精度的模具中,在加温加压和无氧的条件下,一次性直接要求的光学零件。这个技术以及成了国际上最领先的光学零件制作技术之一。那光学玻璃制造光学零件的时候有哪些优点呢?

光学玻璃模压成型法制造光学零件有如下优点:

1、不需要传统的粗磨、精磨、抛光、磨边定基地等工序,就能使零件到达较高的尺度精度、面形精度和外表粗糙度;

2、光学零件和装置基准件能够制成一个全体;

3、能够模压小型非球面透镜阵列;

4、可很简单经济地实现精密非球面光学零件的批量生产;

5、只要精确地操控模压成型过程中的温度和压力等技术参数,就能确保模压成型光学零件的尺度精度和重复精度。

实际节能收益-合肥市采用EMC模式实施LED路灯节能改造方案

关于合肥市采用EMC模式实施

LED路灯改造方案

中国经济发展已进入一个新阶段,节能不仅是国际化的大趋势,也是源于我国国情的迫切需求,是确保我国未来能源安全、促进我国经济社会长期可持续发展的重大战略安排,已成为国家的一项基本国策。而节能技术的示范与推广,更是将节能技术转换成生产力、推动节能科技进步的重要环节,政府肩负着组织、协调和引导的作用。

因此,我国在对节能减排进行立法的基础上,又出台了众多相关政策,对节能减排的领域和要求进行了明确的规定,如在《“十二五”节能减排综合性工作方案》就提出了加强城市照明管理,严格防止和纠正过度装饰和亮化;在《“十二五”城市绿色照明规划纲要》中,我国政府明确提出了在“十二五”期间城市照明节电率要达到15%。同时,要大力提高城市照明设施建设和维护水平、城市道路照明质量和节能水平,而推广使用环保节能的照明产品显得尤为重要。由此可见,做好城市公共照明能源管理,对配合国家节能减排工作具有重大和深远的意义。城市公共照明能源管理是一项系统性的工作,在保证城市交通和生活安全舒适的前提下,利用创新的技术手段,科学、有序、节能地管理和运行城市的公共照明体系。

老化的LED路灯
路灯该用玻璃透镜还是PC透镜? 

透镜是一种用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件。一般常用的有PC透镜和玻璃透镜两种,这两种透镜各有特点,很多客户不明白应该选PC透镜还是玻璃透镜。嘉腾科技将就两种透镜的特点以及应用在路灯的特性上做简要说明。

一、玻璃透镜:
玻璃透镜一般采用高透光率玻璃,具有透明度高,纯洁、无色、质地均匀的特性,且有良好的折光能力,不但可以用在路灯上,更是各种高档相机镜头、显微镜镜头、高档车灯不可缺少的核心部件。玻璃透镜透光率高,可达92%以上,且光线散失小,光线射程更加可靠、合理。玻璃透镜使用寿命长,一般可在户外环境下使用10年以上不变色,不影响透光率。但玻璃透镜制作工艺较为复杂,材料要求高,价格相对较高。
二、PC透镜:
PC透镜因其价格低廉、生产方便,抢占了很大一部分透镜市场。但是,PC透镜由于其本身材质的局限性,在户外长期使用会有以下几个问题,如长时间使用后PC透镜发黄变色,静电吸附灰尘,遇恶劣天气变形等,都会影响到透镜的透光率,使路灯等整体性能下降。
所以,嘉腾科技认为,户外路灯照明应尽量选择玻璃材质透镜,以保证路灯的良好性能,造福广大人民群众。

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玻璃透镜优势
玻璃透镜连板设计,突破了传统的模组采用的PC连板透镜,带来一种全新的体验,有效地克服了PC透镜的不良问题:
1、抗腐蚀能力:高硼硅3.4玻璃属于硼硅酸盐玻璃中的硼硅玻璃,耐酸耐碱,抗腐蚀性能优越。
2、耐温性强:相比PC透镜,其热膨胀系数较低,拥有良好的热稳定性,光学表面温度的变化小,保留原有的光学照明效果。
3、透光率高:常规PC透镜透光率在85%左右,造成光照的浪费,玻璃透镜透光率为90-93%,镀加增透膜后可高达97%。
4、相比于PC透镜,玻璃透镜不会产生老化/黄化现象,从而影响透镜透光率。
5、相比于PC透镜,玻璃透镜不会吸附灰尘,并且方便清洗。
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发光角度25°/45°/60°/90°/120°,主要应用于大楼外墙、桥梁、公园、广告招牌、球场广场、
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LED路灯透镜设计

路灯透镜
一路灯透镜材料
玻璃透镜
A. 因为玻璃材料具有耐高温,穿透率高等特点,目前还是有比较大一部分LED路灯厂在使用它
B.但是玻璃因为质量重、易碎、成本高等不足,而使它的使用范围有一定的局限性;我公司开发的平板玻璃透镜把重量、价格和产能都攻刻了。
C.PC或PMMA材料此两种材料同属于光学塑胶类,可以通过注塑完成产品成型,容易实现非球面聚光,减少光斑的黄晕斑现象; 但是PC及PMMA的穿透率仅次与玻璃,耐温也不及玻璃材料的缺缺点; 但是PC及PMMA就物料及生产成本来讲是具有显著的优势;
二, 路灯透镜的规格
I角度规格
a. 因为不同道路有不同的光学需求,比如:路灯高度、路灯杆之间的距离、道路的种类(主干路、干路、支路、庭院小区等),因此路灯透镜的角度要求也不尽相同;
b. 一般来讲,路灯透镜的聚光角度规格为:60度、80度、100度、120度几种; 1(3( 一般主干路路灯杆高度为10-12M,路灯杆相距为30-35M,由此推算出路灯透镜角度需求为100-120度;
II光斑规格
a.圆形光斑,一般应用于庭院小区道路;照射范围及照度要求不是很高; 2(2( 椭圆形光斑(如仁达光电路灯透镜型号ST-V20H-LT2060)一般应用于机动车或非机动车道,有效克效了圆形光斑照射时,圆与圆相接的地方两侧会有一个暗区,整条道路上,光线没有很好的均匀分布或是圆形光斑的一部分光线超出了道路面而没有真正利用起来; 2(3( 矩形光斑,应用于机动车道,有效地利用LED的光线,聚光后的光线均匀分布在路面上,光斑均匀;
b.路灯透镜相对来说要求的是光线利率及聚光角度以及光斑的均匀度,对于路面上的照度值是否达标,此是路灯厂家需要设计考虑的问题(如功率大小、不同品牌LED的选用、不同LM值的LED选用等)
III透镜外型规格
a.单个透镜
b.以多个的单个路灯透镜组合使用(透镜与LED一对一),这种的优点在于它的使用灵活性;
c.比如:想选多少个LED就使用多小个LED透镜,想怎么排列(lay out)就怎么排列;
IIII路灯透镜模组(多头)
a.为了有效的利用灯具的空间,降低灯具的结构大小及重量,目前相当一部分厂家都首先路灯透镜模组,其中又以4*7的结构28头为多;
b.路灯透镜模组还可以配合实现灯具的防水结构;


LED道路照明系统的光学设计及发展趋势
1、LED道路照明系统的背景介绍
为了满足城市道路照明设计标准,传统的道路照明灯具往往采用耗电200瓦以上含水银的灯泡。相比之下,到2009年,市场上发光二极管(LED)的光学效率已经超过了100lm/W,这意味着采用LED作光源的路灯,其耗电量将会大大的减少。由于LED的超长寿命、不含汞和节能的特性,采用LED作光源的路灯来取代传统的LPS(低压钠灯)或MH(金属卤化物灯)是很好的选择。目前,LED路灯在世界上各个国家都进行了测试。为了解决能源紧缺和温室气体的排放问题,LED路灯在一些地方已经实用化,其中中国、北美以及欧洲的一些地区和都市的政府进行了积极的推广。
由于市场上出厂的LED大部分都是呈郎伯型(Lambertian distribution)分布,中心光强比较强,而且是对称的圆形光斑分布,不能直接用于道路照明。为了满足城市道路照明设计标准,LED路灯需要进行二次光学设计,以产生一个长方形、均匀分布的光斑,其配光曲线需要呈蝙蝠翼的形状。另外,光学设计的好坏直接决定了LED路灯的效率,有的LED路灯加上了设计不好的二次透镜之后,有些光在透镜里面多次反射后损耗掉了或者是不能配到有效的区域,有些二次透镜虽然光斑形状和均匀度都可以,但出光效率却降低了将近一半。还有,光学设计的好坏也均定了LED路灯有无眩光,有的设计得不好的透镜,虽然也可以产生一个长方形、均匀分布的光斑,配光曲线也可以呈蝙蝠翼,但由于没有采用截光设计,导致沿道路方向75~90范围的出射光还是很多,这样就会给远处的车辆或行人造成眩光。
好的光学设计应充分利用LED光源面积小这一优点,充分考虑光的利用率,将所有从LED芯片发出的光都分配到路面上,形成一个均匀度好、无眩光、配光曲线呈蝙蝠翼的光斑。本文将基于这些因素来探讨LED道路照明系统的光学系统设计及发展趋势。
2、 自由曲面二次光学的设计方法
由于道路照明要求路灯的光斑是长方形,在垂直于道路的方向,其出射的光束是会聚的,而沿着道路的方向,其出射光束是发散的,并且有一个很大的视角。对于这种一个方向是会聚而另一个方向是发散的配光,那么所对应的透镜,其在垂直于道路方向的剖面应该是个正透镜,而沿着道路的方向的剖面应该是个负透镜,所以透镜的整体可以用一个不规则的自由曲面来表述。
利用上述的(1)~(9)关系式,结合曲面控制网格的节点法线矢量的匹配法,可以计算出曲面上各个点的法线矢量,从而得出各点的轮廓线,进而构成完整的自由曲面。具体的曲面控制网格的节点法线矢量的匹配法如以下所述:
当曲面建模完成之后,将透镜的3维模型输入到光度分析软件例如LightTools[4]中进行光线追迹和光度分析,图 5为透镜的计算机模型及光线追迹,这里模拟采的LED模型为光通量
图8为整个LED灯头的计算机建模及光线追迹。因为长方形光斑及蝙蝠翼配光曲线的配光早已在单颗透镜上实现,灯头的结构只要把这些二次透镜模组按照相同的方向排列组装在PCB上即可,这样使得LED路灯的散热比较容易实现。只要这些透镜模组的方向一致,PCB板的形状可以是个种各样的,譬如椭圆形、长方形、星形、花形或动物形,不影响整体灯头的配光结果。
LED灯头在12米远处的光斑形状和照度分布如图9所示,图10为此灯头的光强的远场角度分布,由图中可见,整灯的光斑形状及配光曲线的形状同单颗透镜是一样的,不同的是整灯的照度值和辐射强度值根据LED数量多少乘一个比例。
3、 LED道路照明系统的光学技术的发展趋势
由于所谓的二次光学是在加在LED原有的一次光学透镜之上的用来配光的二次光学透镜,二次光学和一次光学之间或多或少的总存在一些耦合损耗的不利因素。随着封装技术和精密注塑成型技术的进步,用来配光的二次光学和LED芯片可以直接封装在一起,以消除这部分的耦合损耗,即直接在一次光学透镜上作配光。未来LED路灯的配光的趋势有以下两种: 3.1 直接在一次光学透镜上作配光
由于直接在LED的一次透镜上面完成了配光设计,单个LED光学模组的尺寸大大的减小,并且大大减少了二次光学透镜所带来的光效上的损耗,从而可以大大简化LED路灯的装配机构。
图13单颗LED模组的光线追迹
一次光学透镜的曲面计算采用同上述的二次光学透镜的曲面一样的计算方法,计算结合了边缘光学原理以及曲面控制网格的节点法线矢量相匹配的方法,曲面的各网格线的轮廓经计算之后,再利用3维造型软件蒙上蒙皮,填充后生成透镜实体。一次透镜的建模完成之后,再将LED光学模组的实体输入到LightTools软件中进行光线追迹如图13所示。
为整灯的建模及光线追迹,由于没有尺寸较大的二次光学,灯头的结构变得比较简单而且尺寸可以做得比较小(在散热允许的条件下)。灯头的组成只要把这些LED模组按照相同的方向排列组装在PCB上即可。
LED灯头在12米远处的光斑形状和照度分布如图17所示,图18为此灯头的光强的远场角度分布,由图中可见,整灯的光斑形状及配光曲线同单颗透镜是一样的,不同的是整灯的照度值和辐射强度值根据LED数量多少乘一个比例。
3.2一次光学配光透镜的模块化
除了采用分立的二次和一次光学透镜,透镜的配光可以采用模块化的设计,由于透镜采用了模块化的设计,不同数量的模块可以组成不同规格和不同输出功率的符合不同等级道路照明设计要求的路灯。另外透镜模块除了配光的作用之外,还兼顾了防水、防尘,可以直接裸露在外,从而可以省去了最外面的玻璃灯罩,避免了玻璃灯罩所附加的菲涅尔损耗。另外模块化设计的一次配光透镜,由于每个透镜单元的尺寸及透镜单元之间的间距比较小,每个透镜单元可以使用小功率的LED芯片,以解决散热所引起的光衰的问题。
4、结论
本文探讨了一种LED路灯的自由曲面透镜的设计方法,透镜曲面的设计结合了边缘光线原理及曲面控制网格的节点法线矢量的匹配法,设计出来的二次光学透镜的均匀度较好,配光曲线呈蝙蝠翼分布。
由于二次光学和一次光学之间或多或少的总存在一些耦合损耗的不利因素。随着封装技术和精密注塑成型技术的进步,用来配光的二次光学和LED芯片可以直接封装在一起,以消除这部分的耦合损耗,直接在一次光学透镜上作配光是一种趋势。另外透镜的模块化也将是配光技术的一种趋势,由于透镜采用了模块化的设计,采用不同的模块可以组成不同规格和不同输出功率的符合不同道路照明设计要求的路灯。另外透镜模块除了配光的作用之外,还兼顾了防水、防尘,可以直接裸露在外,从而可以省去了最外面的玻璃灯罩,避免了玻璃灯罩所附加的菲涅尔损耗。