LED路灯的二次光学透镜设计

2012-09-25陈加琦,邹念育,张云翠,贺晓阳,李德胜

大连工业大学学报 2012年3期

关键词：设计

陈加琦, 邹念育, 张云翠, 贺晓阳, 李德胜

( 大连工业大学光子学研究所, 辽宁大连 116034 )

0 引言

随着“十城万盏”工程的启动和逐步推进,国家和社会对LED路灯的要求也从理论研究越来越走向实用化。1974年Schruben提出实现均匀圆形照明的自由曲面反光器[1]。2002年Harald Ries提出可投射出OEC字样的自由曲面透镜[2]。2002年,OEC公司的H.Ries和J.Muschaweck指出可以用数值求解偏微分方程的方法来构造自由曲面的面型[3]。他们用一个折射面将均匀强度的小光源发出的光在矩形均匀光斑范围内形成OEC公司的公司名称而且这三个字符的亮度是背景亮度的3倍。

香港理工大学工业及系统工程学系先进光学制造中心采用了边缘光线扩展度(Etendue)守恒的原理创建了一套自由曲面控制网格的节点矢量的精确计算方法,设计出在道路横向(X方向)产生±60°内均匀分布的配光,在纵向(Y方向)产生±30°内均匀分布的配光的方形光斑的自由曲面透镜[4],从而满足道路照明的配光要求。

针对不同的道路应用环境,LED路灯的配光需求也各不相同[5]。总体来说,限于光源的影响,未经配光的LED的配光呈现郎伯型,直接在道路上形成的光斑为圆形,容易形成斑马纹和造成眩光[6]。为了解决上述问题,需要对LED郎伯型的配光进行改进,也就是进行二次配光设计[7],将郎伯型的配光改变为蝙蝠翼型。本文针对道路照明要求,在给定光源的情况下,设计了一种简单有效的二次光学透镜,可以实现较好的照明效果。