CN102966914A

CN102966914A - 非对称型透镜及包括其的路灯

Info

Publication number: CN102966914A
Application number: CN2012103169065A
Authority: CN
Inventors: 李昌模; 李起彦; 尹相皓; 石大镒; 郑承均; 朴政昱; 洪珍杓; 周载永; 金纪勋; 宋相彬; 赵甫玹
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2013-03-13
Also published as: EP2565526A1; KR101531390B1; KR20130024058A; US8820979B2; US20130051030A1

Abstract

透镜设置成非对称形状，包括具有不同光分布角度的至少两个弯曲表面。因此，照度均匀度比和利用系数（CU）会增大，同时减小目眩。当包括该透镜的照明装置用作路灯时，直接入射到驾驶者的光被最小化，由此减小对于驾驶者的目眩。在夜间驾驶期间，在驾驶者远处的前进位置的亮度会增大。另外，朝向街道发射的光会增大，同时减小朝向人行道发射的光。结果，照度均匀度比和利用系数（CU）会增大。同样，光污染会减小。

Description

非对称型透镜及包括其的路灯

技术领域

本发明涉及非对称透镜及包括该非对称透镜的路灯，更具体地，涉及在增大照度均匀度比和利用系数（CU）的同时减小目眩的非对称透镜以及包括该非对称透镜的路灯。

背景技术

通常，诸如路灯的照明装置沿着街道的任一侧被竖直安装以在晚上将光提供到街道或周围区域。常规地，钠（Na）灯、汞（Hg）灯和金属卤化物灯已经广泛用于照明装置。然而，那些常规的灯消耗大量电，具有短的使用寿命，导致用于维护和修理的高成本，也引起环境污染。

因此，在照明装置中的发光二极管（LED）在照明领域中是划时代的。LED指当电流流动时发出光的半导体器件。LED由于长寿命、低功耗、高响应速度和优秀的自驱动性能等而被广泛应用于各种领域，包括照明设备、电光标志、显示装置的背光单元等。而且，LED的应用领域数量正在不断增加。

LED在从LED光源发出光的光谱的方面具有优秀的光质量，并具有高发射效率和高节能效率。因此，目前，LED被广泛用于街道的照明。诸如路灯的使用LED的户外照明装置通常通过透镜来收集光，该透镜安装到照明装置的盖。然而，常规圆透镜具有圆形光场，在该圆形光场中中心与周边之间的亮度差异很大。

此外，在LED照明装置的实际使用中，光的范围需要在特定方向上增大并且在另一方向上减小。

例如，在街道照明的情况下，在街道的延伸方向上需要大的光的范围和照明效率。同样，需要大的照明角度。然而，在垂直于街道延伸方向的方向上，需要小的光的范围，使得电的消耗和光污染减小。

当使用应用常规圆形透镜的LED路灯时，大量的灯安装在街道延伸方向上，从而获得期望的照明效果。

在此情况下，相邻灯之间的光场交叠，由此增大亮度。然而，由于光强的分布不均匀，所以街道上示出的光场会交替重复亮部分和暗部分，即，成为肋的形式。即，仅在灯正下方处亮度高，而在其他位置处亮度低，由此导致街道上低的平均亮度和不均匀的亮度。这会使街道上的驾驶者迷惑并甚至会导致交通事故。即，路灯的不均匀和低亮度会严重影响驾驶安全并导致交通事故。

此外，在除了主道路之外的各种户外和户内环境中，散射光会引起对环境的污染和目眩问题。

发明内容

本发明的方面提供了一种减小目眩同时增大照度均匀度比和利用系数（CU）的非对称透镜，以及一种包括该非对称透镜的路灯。

根据本发明的方面，提供了一种透镜，其包括至少两个弯曲表面以透射由发光二极管（LED）产生的光，其中穿过该至少两个弯曲表面的光的光分布角度不同。

至少两个弯曲表面可以是非对称的。

至少两个弯曲表面可以由边界线定义并且关于该边界线具有不同的曲率。

边界线可以包括：第一边界线，在透镜的宽度方向上延伸；和第二边界线，在透镜的长度方向上延伸。

至少两个弯曲表面可以关于第一边界线被分为第一区和第二区，穿过第一区的光可以前进到关于第一边界线的一侧，和穿过第二区的光可以前进到关于第一边界线的另一侧。

至少两个弯曲表面可以关于第二边界线被分为第三区和第四区，穿过所述第三区的光可以前进到关于第二边界线的一侧，和穿过第四区的光可以前进到关于第二边界线的另一侧。

第一区可以包括第一弯曲表面和第二弯曲表面，第二区可以包括第三弯曲表面和第四弯曲表面。

第三区可以包括第二弯曲表面和第四弯曲表面，第四区可以包括第一弯曲表面和第三弯曲表面。

根据本发明的另一方面，提供了一种路灯，其包括：支撑杆，安装在地面上；照明装置，安装到支撑杆并配置为包括透镜，该透镜包括配置为透射由LED产生的光的至少两个弯曲表面，其中穿过该至少两个弯曲表面的光的光分布角度不同。

至少两个弯曲表面可以是非对称的。

至少两个弯曲表面可以由边界线定义并且关于边界线具有不同的曲率。

边界线可以包括在透镜的宽度方向上延伸的第一边界线和在透镜的长度方向上延伸的第二边界线，至少两个弯曲表面可以被分为第一区和第二区。穿过第一区的光可以前进到关于第一边界线的一侧，穿过第二区的光可以前进到关于第一边界线的另一侧。

边界线可以包括在透镜的宽度方向上延伸的第一边界线和在透镜的长度方向上延伸的第二边界线，至少两个弯曲表面可以关于第二边界线被分为第三区和第四区。穿过第三区的光可以前进到关于第二边界线的一侧，和穿过第四区的光可以前进到关于第二边界线的另一侧。

附图说明

通过下面结合附图对示范实施方式的描述，本发明的这些和/或其他方面、特征及优点将变得明显且更易于理解，附图中：

图1为透视图，示出根据本发明实施方式的包括非对称透镜的照明装置；

图2A和2B分别为图1示出的非对称透镜在从图1的边界线B-B’和A-A’观看时的截面图；

图3为示出路灯的使用的图形，该路灯应用图1示出的非对称透镜；以及

图4为示出根据本发明实施方式的非对称透镜的光分布图案的图形。

具体实施方式

在实施方式的描述中，将理解，当区域、表面或部分被称为“在”另一区域、表面或部分“上”或“下”时，术语“在…上”和“在…下”包括“直接”和“间接”两种含义。此外，将基于附图解释在每层“上”和“下”的含义。

另外，为了进一步理解本发明，元件的尺寸和元件之间的相对尺寸可以被夸大，而不限于实际尺寸。

在下文，将参考本发明示范实施方式详细描述非对称透镜和包括非对称透镜的路灯，其实例将在附图中示出。

图1为透视图，示出根据本发明实施方式的包括非对称透镜140的照明装置。图2A和图2B分别为图1示出的非对称透镜在从图1的边界线B-B’和A-A’观看时的截面图。图3为示出路灯的使用的图形，该路灯应用图1示出的非对称透镜。

参考图1、图2A和图2B，非对称透镜140可以包括至少两个弯曲表面以透射由发光二极管（LED）120产生的光。虽然根据本实施方式，非对称透镜140将被描述为包括四个弯曲表面151、152、153和154作为该至少两个弯曲表面，但本发明不限于此。

该至少两个弯曲表面151、152、153和154可以关于彼此不对称。穿过该至少两个弯曲表面151、152、153和154的光的光分布角度可以分别不同。

也就是说，由于该至少两个弯曲表面151、152、153和154是不对称的，所以发出的光的光分布角度可根据包括非对称透镜140的照明装置被安装的环境而改变。

包括在非对称透镜140中的至少两个弯曲表面151、152、153和154可以由边界线定义并关于边界线具有彼此不同的曲率。这里，曲率表示曲率半径。

边界线可以包括沿非对称透镜140的宽度方向延伸的第一边界线A-A’和沿非对称透镜140的长度方向延伸的第二边界线B-B’。在下文，特定的边界线将被描述为横截面的基准（reference），其意味着关于特定边界线具有相同的横截面的弯曲表面属于相同的区域。即，关于特定边界线，具有相同的梯度和相同的切线的倾斜度的弯曲表面可以属于相同的区域。

当第一边界线A-A’是横截面的基准时，至少两个弯曲表面151、152、153和154可以被分为第一区和第二区。第一区可以包括弯曲表面151和152，同时第二区包括弯曲表面153和154。

即，当第一边界线A-A’是横截面的基准时，属于第一区的弯曲表面151和152以及属于第二区的弯曲表面153和154具有相同的梯度和相同的切线的倾斜度，由此沿相同的方向发射光。在此情况下，弯曲表面151和152具有相对缓和的弯曲，使得穿过第一区的光以宽的光分布角度朝向一侧前进。弯曲表面153和154具有相对陡峭的弯曲，使得穿过第二区的光以窄的光分布角度朝向另一侧前进。

参考图2A，当第一边界线A-A’是横截面的基准时，第一弯曲表面151可以是相对缓和的，而第三弯曲表面153是相对陡峭的。即，第一弯曲表面151可以具有比第三弯曲表面153更小的切线的倾斜度。同样，第二弯曲表面152可以是相对缓和的，类似于第一弯曲表面151，而第四弯曲表面154是相对陡峭的，类似于第三弯曲表面153。因此，如图3所示，发射穿过第一弯曲表面151和第二弯曲表面152的光可以聚焦到在汽车500的行驶方向上的远位置P1，由此提供适当量的照明到街上。发射穿过第三弯曲表面153和第四弯曲表面154的光可以聚焦到在汽车500的行驶方向的相反方向上的近位置P2，由此减少使驾驶者目眩。

另外，至少两个弯曲表面151、152、153和154可以被分为第三区和第四区。第三区可以包括弯曲表面152和154，同时第四区可以包括弯曲表面151和153。

即，当第二边界线B-B’是横截面的基准时，属于第三区的弯曲表面152和154以及属于第四区的弯曲表面151和153具有相同的梯度和相同的切线的倾斜度，由此沿相同方向发射光。在此情况下，弯曲表面152和154具有相对缓和的弯曲，使得穿过第三区的光以宽的光分布角度朝向一侧前进。弯曲表面151和153具有相对陡峭的弯曲，使得穿过第四区的光以窄的光分布角度朝向另一侧前进。

参考图2B，当第二边界线B-B’是横截面的基准时，第二弯曲表面152可以相对缓和，同时第一弯曲表面151相对陡峭。即，第二弯曲表面152可以具有比第一弯曲表面151更小的切线的倾斜度。同样，第四弯曲表面154可以是相对缓和的，类似于第二弯曲表面152，同时第三弯曲表面153是相对陡峭的，类似于第一弯曲表面151。因此，发射穿过第二弯曲表面152和第四弯曲表面154的光可以聚焦到在朝向街道的方向上的远位置P4，由此提供适当量的照明到街上。发射穿过第一弯曲表面151和第三弯曲表面153的光可以聚焦到在朝向人行道的方向上的近位置P3，由此减少光污染。

因此，当第一边界线A-A’是横截面的基准时，第一弯曲表面151的切线的倾斜度相对缓和，当第二边界线B-B’是横截面的基准时，第一弯曲表面151的切线的倾斜度相对陡峭。在第二弯曲表面152的情况下，当第一边界线A-A’是横截面的基准时，切线的倾斜度相对缓和，当第二边界线B-B’是横截面的基准时，切线的倾斜度也相对缓和。在第三弯曲表面153的情况下，当第一边界线A-A’是横截面的基准时，切线的倾斜度相对陡峭，当第二边界线B-B’是横截面的基准时，切线的倾斜度也相对陡峭。在第四弯曲表面154的情况下，当第一边界线A-A’是横截面的基准时，切线的倾斜度相对陡峭，当第二边界线B-B’是横截面的基准时，切线的倾斜度相对缓和。

非对称透镜140可以由从玻璃、石英、环氧树脂、硅树脂、聚碳酸酯（PC）和聚甲基丙烯酸甲酯组成的组中选出的材料制成。

参考图3，将详细描述应用了根据本发明实施方式的非对称透镜140的路灯。

参考图1至图3，路灯包括支撑杆200和照明装置100。支撑杆200包括主杆210和从主杆210延伸的臂220。

照明装置100连接到臂220的一端并配置为朝向街道300和人行道400发射光。照明装置100可以包括LED 120、安装LED 120的基板130和非对称透镜140，从LED 120发射的光穿过该非对称透镜140且向前行进。

如图3所示，非对称透镜140可以包括四个弯曲表面，该四个弯曲表面配置为通过全反射和折射分别沿不同方向发射由路灯的光源发射的入射光。因此，来自以均匀间距安装在沿街道300的一侧延伸的人行道400上的多个路灯的光可以形成预定的分布图案。

四个弯曲表面可以包括在弯曲表面140的宽度方向上形成的第一区和第二区以及在弯曲表面140的长度方向上形成的第三区和第四区。这里，第一区可以包括第一弯曲表面151和第二弯曲表面152，同时第二区包括第三弯曲表面153和第四弯曲表面154。第三区可以包括第二弯曲表面152和第四弯曲表面154，同时第四区包括第一弯曲表面151和第三弯曲表面153。

在下文的描述中，街道300的纵向方向对应于非对称透镜140的长度方向。街道300的横向方向对应于非对称透镜140的宽度方向。另外，街道300的纵向方向可对应于汽车500的行驶方向，而街道300的横向方向对应于垂直于汽车500的行驶方向的方向。

首先，将关于汽车500的行驶方向来描述非对称透镜140的弯曲表面。即，将描述包括在关于第一边界线A-A’作为横截面的基准的第一区和第二区中的弯曲表面。

如图3所示，第一弯曲表面151和第二弯曲表面152可以以这种方式配置：沿汽车500的行驶方向发射的光在垂直于地面的方向上形成宽的光分布角度。因此，第一弯曲表面151和第二弯曲表面152可以将沿着汽车500的行驶方向前进穿过第一弯曲表面151和第二弯曲表面152的光聚焦到沿街道300的纵向方向行驶的汽车500的行驶方向上的远位置P1，具有关于垂直地面的方向的光的宽的光分布角度。

即，当来自被安装到基板130的LED 120的入射光通过在非对称透镜140中的全反射和折射而前进穿过第一弯曲表面151和第二弯曲表面152时，第一弯曲表面151和第二弯曲表面152的光分布角度可以形成为使得来自光源的光聚焦到在汽车500的行驶方向上的远位置P1。这能够从图4所示的光分布图案来理解。

如图3所示，第三弯曲表面153和第四弯曲表面154可以在与前进通过第一弯曲表面151和第二弯曲表面152的光的方向相反的方向上、以小于第一弯曲表面151和第二弯曲表面152形成的光分布角度的角度聚焦光。即，第三弯曲表面153和第四弯曲表面154的光分布角度可以形成为使得前进通过第三弯曲表面153和第四弯曲表面154的光聚焦到在与汽车500的行驶方向相反的方向上的中间距离的位置或近位置P1。这能够从图4所示的光分布图案来理解

第一弯曲表面151和第二弯曲表面152可以通过沿着与汽车500的行驶方向相同的方向发送光到远位置而将适当量的照明供应到街道300。

相反，第三弯曲表面153和第四弯曲表面154可以沿着与汽车500的行驶方向相反的方向发送光到中间距离的位置或近位置，由此使直接入射到驾驶者的光量最小化，且也最小化对于驾驶者的目眩。

在下文，将关于街道300和人行道400来描述非对称透镜140的弯曲表面。即，将描述包括在关于第二边界线B-B’作为横截面的基准的第三区和第四区中的弯曲表面。

如图3所示，第二弯曲表面152和第四弯曲表面154可以以这种方式配置：光聚焦到在街道300的横向方向上的远位置P4，具有相对于垂直于地面的方向的宽的光分布角度。即，第二弯曲表面152和第四弯曲表面154可以形成光分布角度使得光大部分聚焦到街道300。

如图3所示，第一弯曲表面151和第三弯曲表面153可以形成比由第二弯曲表面152和第四弯曲表面154形成的光分布角度小的角度。即，光分布角度可以形成为使得光向着在朝向人行道400的方向上的近位置P3前进，该朝向人行道400的方向即为与光前进穿过关于非对称透镜140的长度方向的第二弯曲表面152和第四弯曲表面154的方向相反的方向。即，第一弯曲表面151和第三弯曲表面153可以形成光分布角度，使得光朝向人行道400前进短距离，即，在街道300的表面内。

如上所述，第一弯曲表面151至第四弯曲表面154是关于第一边界线A-A’和第二边界线B-B’具有不同曲率的非对称形状。因此，直接入射到驾驶者的眼睛的光可以通过与近位置P2相应的分布图案而被减少。同样，在驾驶者的远的前进位置处的亮度可以通过与远位置P1相应的分布图案而被增大。

此外，发射到在朝向街道300的方向上的远位置P4的光可以增大，同时发射到在朝向人行道400的方向上的近位置P3的光减少。结果，照度均匀度比和利用系数（CU）可增大。同样，可防止由不必要的光带来的光污染。

虽然已经显示和描述了本发明的一些示范实施方式，但是本发明不限于所描述的示范实施方式。替代地，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离由权利要求及其等价物界定其范围的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些示范实施方式作出修改。

Claims

1.一种透镜，包括至少两个弯曲表面以透射由发光二极管产生的光，其中穿过所述至少两个弯曲表面的光的光分布角度不同。

2.如权利要求1所述的透镜，其中所述至少两个弯曲表面是非对称的。

3.如权利要求1所述的透镜，其中所述至少两个弯曲表面由边界线定义并且关于所述边界线具有不同的曲率。

4.如权利要求3所述的透镜，其中所述边界线包括：

第一边界线，在所述透镜的宽度方向上延伸；和

第二边界线，在所述透镜的长度方向上延伸。

5.如权利要求4所述的透镜，其中

所述至少两个弯曲表面关于所述第一边界线被分为第一区和第二区，

穿过所述第一区的光前进到关于所述第一边界线的一侧，和

穿过所述第二区的光前进到关于所述第一边界线的另一侧。

6.如权利要求4所述的透镜，其中

所述至少两个弯曲表面关于所述第二边界线被分为第三区和第四区，

穿过所述第三区的光前进到关于所述第二边界线的一侧，和

穿过所述第四区的光前进到关于所述第二边界线的另一侧。

7.如权利要求5所述的透镜，其中

所述第一区包括第一弯曲表面和第二弯曲表面，和

所述第二区包括第三弯曲表面和第四弯曲表面。

8.如权利要求6所述的透镜，其中

所述第三区包括第二弯曲表面和第四弯曲表面，和

所述第四区包括第一弯曲表面和第三弯曲表面。

9.一种路灯，包括：

支撑杆，安装在地面上；

照明装置，安装到所述支撑杆并配置为包括透镜，该透镜包括至少两个弯曲表面，所述至少两个弯曲表面配置为透射由发光二极管产生的光，其中穿过所述至少两个弯曲表面的光的光分布角度不同。

10.如权利要求9所述的路灯，其中所述至少两个弯曲表面是非对称的。

11.如权利要求9所述的路灯，其中所述至少两个弯曲表面由边界线定义并且关于所述边界线具有不同的曲率。

12.如权利要求9所述的路灯，其中

所述边界线包括在所述透镜的宽度方向上延伸的第一边界线和在所述透镜的长度方向上延伸的第二边界线，

穿过所述第一区的光前进到关于所述第一边界线的一侧，穿过所述第二区的光前进到关于所述第一边界线的另一侧。

13.如权利要求12所述的路灯，其中

所述第一区包括第一弯曲表面和第二弯曲表面，和

所述第二区包括第三弯曲表面和第四弯曲表面。

14.如权利要求9所述的路灯，其中

穿过所述第三区的光前进到关于所述第二边界线的一侧，穿过所述第四区的光前进到关于所述第二边界线的另一侧。

15.如权利要求14所述的透镜，其中

所述第三区包括第二弯曲表面和第四弯曲表面，和

所述第四区包括第一弯曲表面和第三弯曲表面。