一種配光杯及採用該配光杯的路燈的製作方法

2023-08-05 10:51:51

專利名稱：：一種配光杯及採用該配光杯的路燈的製作方法
技術領域：
：本發明還涉及一種實現所述方法的照明燈具配件，特別涉及一種配光杯；本發明還涉及一種燈具，一種使用上述配光杯的路燈。
背景技術：
：路燈一般包括燈杆，安裝在燈杆頂端的燈頭，燈頭內安裝有配光杯，配光杯內設置有光源。點光源發出的光線向立體空間呈朗伯體輻射，對於道路照明來說，我們僅僅需要向下一個方向的照明就夠了，所以，配光杯的作用就在於將點光源向上和水平方向發散的光線向下反射，以提高照明效率。現有的配光杯一般是喇叭狀的，光線經配光杯作用後，形成一個圓形的光斑，這種結構的配光杯，其反射壁設計不夠科學，部分光線需要經過二次或多次反射後才能射出配光杯外，甚至有部分光無法反射出去，在一定程度上造成光能的浪費；再者，由於這種配光杯照射到路面形成圓形光斑，這樣，該配光杯反射的光線就會有部分照射到路外面，又會有部分與路另一側的路燈發生重疊，造成的光能的浪費；同時，由於路燈在道路的長度方向分布較短，所以還需要在單位長度內安裝較多的路燈才能保持道路亮度的連續性。
發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種可以發出長方形光斑，出光率高，亮度高，照明均勻的配光杯。本發明通過下述技術方案來解決上述的技術問題-一種配光杯，包括杯底和杯壁，杯底和杯壁內表面設置有反光層，杯底中央用於安裝光源，其特徵是杯底為長方形，所述杯壁內表面為內凹弧面，杯壁繞杯體邊緣圍置，構成長方形的杯口。本發明的有益效果是由於杯口為長方形，可以產生長方形的光斑，使得本發明可以在狹長空間使用，這樣一方面保證了光線射出杯口的形狀為長方形；又由於杯壁內表面為內凹弧面，杯壁繞杯體邊緣圍置，構成長方形的杯口，使得反射光線可以產生與主光斑相似的長方形光斑，兩者疊加，照明亮度更高，光斑更均勻，照明效率更高。上述技術方案還可以通過以下附加技術特徵進一步改進一種配光杯，包括杯底和杯壁，杯底和杯壁內表面設置有反光層，杯底中央用於安裝光源，其特徵是杯底為長方形，所述杯壁內表面為內凹弧面，杯壁繞杯體邊緣圍置，構成長方形的杯口。其主出光角度為一預定值，所述杯壁的內凹弧面為根據斯涅爾定律用積分迭代法計算的自由曲面，該自由曲面上杯口的反射光線的出光角度與主出光角度相同，由杯口至杯底的反射光線的出光角度在預定的角度範圍內漸變。所述杯口至杯底內壁的反射光線的出光角度均勻變化。在配光杯長度方向上，其主出光角度為30°;照射到配光杯杯口內壁的反射光線的出光角度由杯口至杯底依次以3(T0°漸變。在配光杯寬度方向上，其主出光角度為62°;照射到配光杯杯口內壁的反射光線的出光角度由杯口至杯底依次以62。30°漸變。所述杯底中央設置有一光源安裝孔。所述反光層為鋁電鍍層。本發明要解決的另一個技術問題是提供一種可以在地面上形成長方形光斑，出光亮度高，照明更均勻的路燈。本發明通過下述技術方案來解決上述的技術問題一種路燈，包括燈杆，安裝在燈杆頂部的配光杯，配光杯內設置有光源，所述配光杯為上述的配光杯，杯口的長邊與馬路方向同向。本發明的有益效果是由於所述配光杯能產生長方形，亮度高，照明均勻的光斑，與圓形的光斑相比，在相同的照明強度下，兩燈杆間的距離可以相隔更遠，這樣在單位長度的馬路上安裝路燈的數量可以更少，達到節省路燈數量和節能的效果。所述燈杆頂部安裝有多個配光杯，每一配光杯內各設置有一光源。所述的多個配光杯整齊排列或交錯排列。所述光源為大功率LED。以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明，圖1是本發明配光杯的結構示意圖2是本發明配光杯內壁截面的結構示意圖3a是本發明配光杯寬度方向配光方案示意圖3b是本發明配光杯長度方向配光方案示意圖4是本發明路杯壁曲面截面曲線的數學模型；圖5是本發明路燈的第一實施例的結構示意圖6是本發明路燈的第二實施例的結構示意圖之一；圖7是本發明路燈的第二實施例的燈頭的結構示意圖之二；圖8是本發明路燈的第二實施例的燈頭的結構示意圖之三。具體實施方式參看圖1和圖2，首先介紹本發明配光杯1的結構及其製造方法經而說明本發明的配光方法原理和採用該配光杯1的路燈的結構。所述的配光杯1為一長方殼體，杯底11為長方形，中央設置有光源安裝孔，於本發明中，所述光源應該採用點光源14，只要其發出的光線呈朗伯體輻射即可，就現有技術而言，該光源可以選用大功率LED、鉤絲燈或螢光燈等。四面杯壁12、13圍置成長方形的杯口，杯底11及杯壁12、13內表面皆設置有反光層，該反光層可以是介質膜如Ti02，Si02或MgF2，也可以是金屬膜如鍍鋁、鍍銀，還可以直接在杯底11及杯壁12、13打磨光滑而成，只要其能達到相當的反光效果即可。杯壁12、13的設計應該能將杯底11中央的點光源14發出的光線一次性反射到配光杯1夕卜，減少光線在配光杯1多次反射造成的光能量損失，根據斯涅爾定律通過合理的設計杯壁12、13與杯底11的夾角就能做到這一點，當然為了控制反射光線的角度在一個小範圍內變化，最終控制配光杯1投射出去的光斑的形狀與光斑各區域的亮度，最好是將杯壁12、13設計成內凹弧面。下面以配光杯1的長度方向的杯壁13設計為例說明本發明配光杯1的結構及設計原理，參考圖3b和圖4，以杯底11中央即光源14處為原點建立二維坐標，豎直方向為Y軸，水平方向為X軸。首先說明主光斑的出光角度的確定，所謂主光斑的出光角度即是直接射出配光杯的光線與配光杯軸線(即是圖4中的Y軸)的最大夾角，也可以說是恰好越過配光杯邊緣直接射出的那支光線與配光杯軸線的夾角。該主光斑的出射角對光斑的形狀、亮度有很大的影響，在光源14與目標照明物之間距離不變的情況下，出射角越大，光斑的面積也就越大，亮度越低，反之亦然，設計人員可以根據實際需要運用勾股定理來確定，例如若將本發明運用於路燈上，則可參考出射角為30°，安裝高度為12M，得到寬度為13.8M的光斑。再次說明反射光線出光角度的確定，所謂的反射光線的出光角度，指的是照射到配光杯1內壁13上每一點的反射光線與配光杯1軸線的夾角，本發明中，反射光線由於經過四面杯壁13的反射，其組成的疊加光斑也必然是與主光斑相似的長方形，再通過設計杯壁13的曲率控制杯壁13上每一點的反射光線的出光角度，從而控制疊加光斑的形狀和亮度，讓該疊加光斑疊加到主光斑的外圍光線較弱的區域，最終使得經本佩光杯配光l得到的光斑亮度比較均勻。首先確定最大出射角，即是照射到杯壁13最上沿的反射光線與配光杯1軸線的夾角，本發明的目的是讓疊加光斑疊加到主光斑的外圍光線較弱的區域，這時，該最大出射角應該與主光斑的出射角相等，這樣，照射到左邊杯口邊緣的光線就可被反射到主光斑最右側的邊緣；然後，設計照射到杯口邊緣以下的杯壁的反射光線的出射角等比縮小，反射光線朝主光斑內部移動，這樣，就可以形成為主光斑由外至內補強的疊加光斑，使得最終光斑整體亮度均勻。實現上述反光功能的杯壁曲面其實是根據斯涅爾定律用積分迭代法計算的自由曲面，參考圖4，該曲面橫截面的曲線滿足以下方程組Tan(a)=Ayn+l=yn+x+1=x+Ax本發明以杯壁13高度(即杯口的Y軸坐標)為IOMM，杯底寬度為6麗,主光斑的出光角度為30°,照射到配光杯內壁13的反射光線的出光角度由杯口至杯底依次以30。0°等比漸變為例確定曲線上點的坐標，將杯壁高度等分成一千個點積分於是有A少=0.01△P=0.03o上式中n為數值計算的當前點，n+1為數值計算的下一點，Ax，Ay，為曲線在x及y方向變化的微量。由初始條件x0=3y。=o由上述的方程組可以用積分迭代的數值計算方法從下往上一直算出曲線上每個點的坐標，如第一點的坐標為(3.00577，0.01)，第二點的坐標為(3.01152，0.02)，第三點的坐標為(3.01726，0.03)……最後一點的坐標為(5.77350，10)，本例中是將Y方向分成IOOO點來積分，根據實際精確度的需要，可以相應擴大或縮小積分點。同理，可以設計出配光杯寬度方向的杯壁的自由區面。以主光斑在配光杯寬度方向上的出光角度為62。，照射到配光杯杯口內壁13的反射光線的出光角度由杯口至杯底依次以62。30°等比漸變為例，最後得到的配光杯l安裝高度在12M時，得到照明均勻的40MX13.8M的長方形光斑。以上取點計算可以通過計算機軟體來輔助完成，然後將各點連接成光滑曲線，再通過計算機繪圖軟體生成模型，最後即可通過數控工具機生產製造。參照圖5,—種採用上述配光杯1的路燈，該路燈有兩種實施方式，一是在燈杆2頂部安裝一如上述的配光杯1，配光杯1內設置有光源14，該光源可以高壓鈉燈或大功率LED，所述配光杯l的長方形杯口沿馬路方向。這樣長方形光斑的長度方向沿馬路方向延伸，與圓形的光斑相比，避免了光斑在馬路中央重疊和光斑的部分投射到馬路外，在相同的照明強度下，兩燈杆間的距離可以相隔更遠，這樣在單位長度的馬路上安裝路燈的數量可以更少，達到節省路燈數量和節能的效果。此外，還可以在所用的反射式配光杯的前面加上具有散光結構的配光板15，這樣能夠起到防炫目的功能。參考圖6、7和8，路燈的另一種實施方式還可以在所述燈杆頂部設置有一燈頭3，燈頭3內設置有多個如上所述的配光杯1，每一配光杯1內各設置有一光源14，所有杯口的長邊與馬路方向平行，所述的多個配光杯1的排列方式可以是如圖7所視的交錯排列，也可以是如圖8所視的整齊排列。光斑的大小，亮度，與路燈的高度和LED的數量有關，一下是本發明的各種高度，和LED數量的地路燈的測試數據，用戶在實施設計中可以根據實際需要選擇。tableseeoriginaldocumentpage12說明以上燈具光通量為一個燈具測試得出的數據。選用的LED為1WLED。光通量為7080LM/顆。權利要求1、一種配光杯，包括杯底和杯壁，杯底和杯壁內表面設置有反光層，杯中央用於安裝光源，其特徵是杯底為長方形，所述杯壁內表面為內凹弧面，杯壁繞杯體邊緣圍置，構成長方形的杯口。2、根據權利要求1所述的一種配光杯，其特徵在於其主出光角度為一預定值，所述杯壁的內凹弧面為根據斯涅爾定律用積分迭代法計算的自由曲面，該自由曲面具有杯口的反射光線的出光角度與主出光角度相同，由杯口至杯底的反射光線的出光角度在預定的角度範圍內漸變的結構。3、根據權利要求2所述的一種配光杯，其特徵在於所述杯口至杯底內壁的反射光線的出光角度均勻變化。4、根據權利要求3所述的一種配光杯，其特徵在於在配光杯長度方向上，其主出光角度為30。；照射到配光杯杯口內壁的反射光線的出光角度由杯口至杯底依次以30。0°漸變。5、根據權利要求3所述的一種配光杯，其特徵在於在配光杯寬度方向上，其主出光角度為62。；照射到配光杯杯口內壁的反射光線的出光角度由杯口至杯底依次以62。30°漸變。6、根據權利要求1所述的一種配光杯，其特徵在於所述杯底中央設置有一光源安裝孔。7、根據權利要求1所述的一種配光杯，其特徵在於:所述的反光層為介質膜或者金屬膜。8、根據權利要求7所述的一種配光杯，其特徵在於所述反光層為鋁電鍍層。9、一種路燈，包括燈杆，安裝在燈杆頂部的配光杯，配光杯內設置有光源，其特徵在於所述配光杯杯底為長方形，其杯壁內表面為內凹弧面，杯壁繞杯體邊緣圍置，構成長方形的杯口，杯口的長邊與馬路方向同向。10、根據權利要求9所述的一種路燈，其特徵在於其主出光角度為一預定值，所述杯壁的內凹弧面為根據斯涅爾定律用積分迭代法計算的自由曲面，該自由曲面上杯口的反射光線的出光角度與主出光角度相同，由杯口至杯底的反射光線的出光角度在預定的角度範圍內漸變。11、根據權利要求10所述的一種路燈，其特徵在於所述杯口至杯底內壁的反射光線的出光角度均勻變化。12、根據權利要求11所述的一種路燈，其特徵在於在配光杯長度方向上，其主出光角度為30。；照射到配光杯杯口內壁的反射光線的出光角度由杯口至杯底依次以30。0°漸變。13、根據權利要求11所述的一種路燈，其特徵在於在配光杯寬度方向上，其主出光角度為62。；照射到配光杯杯口內壁的反射光線的出光角度由杯口至杯底依次以62。30°漸變。14、根據權利要求9所述的一種路燈，其特徵在於:所述燈杆頂部安裝有多個配光杯，每一配光杯內各設置有一光源。15、根據權利要求14所述的一種路燈，其特徵在於:所述的多個配光杯整齊排列或交錯排列。16、根據權利要求9所述的一種路燈，其特徵在於:所述光源為大功率LED。17、據權利要求9所述的一種路燈，其特徵在於:所述配光杯的前面還設置有配光板。專利摘要本發明公開了一種配光杯及採用該配光杯的路燈，配光杯包括杯體，杯底中央用於安裝光源，杯底為長方形，所述杯壁內表面為內凹弧面，杯壁繞杯體邊緣圍置，構成長方形的杯口；採用該配光杯的路燈包括燈杆，安裝在燈杆頂部的配光杯，配光杯內設置有光源，配光杯的杯口長邊與馬路方向同向，本發明具有光斑均勻，節省路燈數量等優點，適用於路燈即相關燈具的設計中。文檔編號F21V7/22GK201137873SQ200720059789公開日2008年10月22日申請日期2007年11月20日優先權日2007年11月20日發明者張志輝,李榮彬,雪杜,樊邦弘,蔣金波申請人:鶴山麗得電子實業有限公司;蔣金波;杜雪