Led路灯反光器及其配光方法

专利名称：Led路灯反光器及其配光方法
技术领域：
本发明属于半导体照明领域，具体而言涉及一种LED路灯的反光器及其配光方法。
背景技术：
LED是一种高效节能的光源并且具有工作寿命长的优点。按照全寿命周期来考察， 其使用成本和能耗都显著优于各种传统光源。目前工艺成熟的批量LED器件的单颗功率都 在3W以下，这样在工艺成熟的路灯上应用时就要由若干数量的单颗LED组合成多点光源才 能满足道路的照明需要。道路越宽、越长或需要照明的面积越大，需要的LED数量就越多。 由于LED的发出的光方向性较强，这样使LED路灯与传统路灯在光学设计上有着很大的差 异。传统路灯只需要完成对单个光源(点光源或线光源)的配光设计，而LED路灯需要完 成对多个点光源的联合配光设计，来达到路灯配光的要求。目前，LED路灯配光设计一般有 两种考虑方向。首先一种就是在每个LED光源上完成完整的配光分布(用透镜或反光曲 面)，然后多个同样配光分布的单体叠加在一起增强亮度。这种配光设计的难度小，在透镜 和反射曲面的设计上可以全面借用传统点光源配光的已有成果。但这种配光设计的不足使 单个LED单独加透镜或反射曲面会造成成本上升，同时带有光学装置的LED在焊接和加工 上对设备和工艺都有较高要求，这些都会减弱产品的竞争力。另一种配光思路就是不在单 颗LED上做任何变化，从多颗LED的联合配光入手。本发明就是从这个角度出发没计了一 种平面反射配光方法。

发明内容
本发明针对已有技术中存在的缺陷，提供一种从多颗LED的联合配光入手设计的 LED路灯。本发明的技术方案如下一种LED路灯反光器，包括左，中，右三块底板，四块侧板，四块平面反射板。其中 在左侧底板的左边连有一块LED侧板，右边连有一块平面反射板，LED侧板的左边固定一块 平面反射板；中侧底板的两边分别连有LED侧板；右侧底板的左边连有平面反射板，右边连 有LED侧板，LED侧板右边连有平面反射板。沿左侧底板，右侧底板，侧板纵向方向上固定 有平行LED光源列。所述的平面反射板用于反射侧板上的LED光源列的出光光线。作为优选实施方式，从左至右六列LED光源组的出光总光通量之比为 7:2:7:7:2: 7;设反射板的长度为1，两个侧列LED光源组与同侧反射板之间的 直线距离为h，则1 h<= 14;整个路灯反射器关于中侧底板纵剖面为对称面呈镜面对称 结构。本发明在本专利权人原有的专利平面反射式配光方法的基础上做进一步优化，其 方法如下设H为灯杆高度，光源从左到右依次为A列光源、B列光源、C列光源、D列光源、E 列光源、F列光源，ω为LED出光角，(发光方向与LED侧板垂线的夹角)，W为光线和竖直方向的夹角，列LED基面与左侧底板中部纵剖面的夹角，按照公式F(W) =FAi(w)+Fa 反(w) +Fb 直(w) +Fc 直(w) +Fc 反(w) +Fd 直(w) +Fd 反(w) +Fe 直(w) +Ff 直(w) +Ff 反(w)计算在各个角度 w下投射到路面各点处的总光通量，将计算得到的个点的总光通量与路灯配光设计要求相 比较，若不满足配光设计要求，调整反射板和/或LED侧板的角度之后，按照上述方法重新 计算，若还不满足配光设计要求，继续调整和计算，直至将反射面和/或LED基面调整到能 够满足配光设计要求为止。式中，FAi (w)为A列LED在角度w上的直射光通量，Fa 直(w) = Ea (ω) / (H/cosw)2 ；Fa& (w)为A列LED通过反射板反射到角度w上的反射光通量，Fa反(w) = REa (ω A反)/ (H/cosw)2 ；Fb直(w)为B列LED在角度w上的直射光通量，Fb直(w) = Eb (ω)/(H/cosw)2 ；Fci (W)Fci (w)为C列LED在角度w上的直射光通量，Fci (w) = Ec(co)/(H/cosw)2 ；Fcfi (w)为C列LED通过反射平面反射到角度w上的反射光通量，Fcfi (w) = REc (ω c反)/ (H/cosw)2 ；Fd直(w)为D列LED在角度w上的直射光通量，Fd直(w) = Ed (ω)/(H/cosw)2 ；Fd& (w)为D列LED通过反射平面反射到角度w上的反射光通量，Fd 反(w) = REd (ω D 反)/ (H/cosw)2 ；Fe直(w)为E列LED在角度w上的直射光通量，Fe直(w) = Ee (ω)/(H/cosw)2 ；Ff直(w)为F列LED在角度w上的直射光通量，Ff直(w) = Ef (ω) / (H/cosw)2 ；Ff& (w)为F列LED通过反射平面反射到角度w上的反射光通量，Ff反(w) = REf (ω F反)/ (H/cosw)2。其中，ωΑ反=2αΑι-(90_βΑ)(| ωΑ反 I < 90° 有效)，GJcfi= 2ac-w-(90_i3c) (I (Ocfi I < 90° 有效)，ωΒ&= 2aD-w-(90_3D)，(I I < 90° 有效)，2aF-w-(90_3F) (I ωρ反 I < 90° 有效)。Ea为A列LED在角ω上的发光强度；Eb为B列LED在角ω上的发光强度；Ec为C列LED在角ω上的发光强度；Ed为D列LED在角ω上的发光强度；
Ee为E列LED在角ω上的发光强度；Ef为F列LED在角ω上的发光强度。ωΑ&为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角；ω。&为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角；ωD&为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角；为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角。R为反射板的反射系数。本发明的有益效果是(1)本发明的LED路灯，取消了单体LED上的光学装置，同时多个LED的共用反射 面直接用平面，最大限度的降低了 LED反射器的设计、制造成本和设备、工艺的难度。
(2)本发明所采用的计算公式和平面反射式配光方法，为本发明的LED路灯结构 所专用，通过计算和绘图后，能够精确地反映配光效果，为结构参数的调整和优化提供精确 依据。 (3)本发明的路灯反射器和平面反射式配光方法，将LED发出的光线全部利用，唯 一产生光损失的地方就是发射面上会有反射吸收，通过计算在反射系数为0.8时(镀铝表 面)整体出光效率可以达到91%。


图1是本发明的路灯主体的整体结构示意图。图2是本发明的路灯配光光路图。图3是本发明实施例的配光曲线。附图标记说明1左底板2中底板3右底板4A列平面反射板5C列平面反射板6D列平面反射 板7F列平面反射板8A列LED光源组9B列LED光源组IOC列LED光源组IlD列LED光源 组12E列LED光源组13F列LED光源组8ILED侧板alOlLED侧板blIlLED侧板c 131LED 侧板d 14沿道路方向的光线分布15与道路方向垂直的光线分布
具体实施例本发明的LED路灯的路灯主体整体结构图如图1所示，路灯主体包括六列LED光 源组、左底板1，中底板2，右底板3，A列平面反射板4，C列平面反射板5，D列平面反射板 6，F列平面反射板7。在左底板1的中间位置纵向固定有B列LED光源组9，在左底板1的 左侧LED侧板a 81上固定有A列LED光源组8，LED侧板81的左侧连有A列平面反射板4， 用于反射A列LED光源组8的出光光线冲底板2的两侧分别固定有LED侧板101和LED 侧板111，LED侧板b 101上有C列LED光源组10，LED侧板101左侧连有C列平面反射板 5，用于反射C列LED光源组10的出光光线；LED侧板c 111上有D列LED光源组11，LED 侧板111右侧连有平面反射板6，用于反射D列LED光源组11的出光光线；右底板3的中 间位置纵向固定有E列LED光源组12，与其相连的LED侧板d 131上固定有F列LED光源 组13，LED侧板131连有平面反射板7，用于反射F列LED光源组13的出光光线。各列LED 光源组是相互平行的，各列LED光源组的发光面都分布在底板和侧板的外表面。每一列LED 光源组按照与道路的纵向方向垂直的方向排列。作为优选方案，六列LED光源组的总光通量比例为A列LED光源组B列LED 光源组C列LED光源组D列LED光源组E列LED光源组F列LED光源组= 7:2:7:7:2:7。结合图2对本发明的平面反射式配光方法进行详细说明。发光强度与角度的可以用下式表示Ε(ω) =Κ(ω)，其中E为发光强度，ω为LED的出光角度；K为出光角度与光强的 关系函数，为查表函数或分段函数，可以从LED灯具设计工具书中查得。照射到地面某点的 光是由下面几部分合成的(实际情况下，由于几何角度的限制，在某些角度上可能只要下 面10个分量的某几个，如地面某点0的光由部分光线合成)
设H为灯杆高度，光源从左到右依次为A列光源、B列光源、C列光源、D列光源、E 列光源、F列光源，w为光线和竖直方向的夹角，按照公式F (w) = Fa 直(w) +Fa 反(w) +Fb 直(w) +Fc 直(w) +Fc 反(w) +Fd 直(w) +Fd 反(w) +Fe 直(w) +Ff 直
(w)+Ff& (w)计算在各个角度w下投射到路面各点处的总光通量，将计算得到的个点的总光 通量与路灯配光设计要求相比较，若不满足配光设计要求，调整反射面和/或LED基面的角 度之后，按照上述方法重新计算，若还不满足配光设计要求，继续调整和计算，直至将反射 面和/或LED基面调整到能够满足配光设计要求为止。式中，FAi (w)为A列LED在角度w 上的直射光通量，Fa直(w) = Ea(ω) / (H/cosw)2 ；Fa& (w)为A列LED通过反射板反射到角度w上的反射光通量，Fa反(w) = REa (ω A反)/ (H/cosw)2 ；Fb直(w)为B列LED在角度w上的直射光通量，Fb直(w) = Eb (ω) /Fci (w)为C列LED在角度w上的直射光通量，Fc直(w) = Ec (ω) / (H/cosw)2 ；Fcfi (w)为C列LED通过反射平面反射到角度w上的反射光通量，Fcfi (w) = REc (ω c反)/ (H/cosw)2 ；Fd直(w)为D列LED在角度w上的直射光通量，Fd直(w) = Ed (ω) /Fd& (w)为D列LED通过反射平面反射到角度w上的反射光通量，Fd & (w) = REd (ω D 反)/ (H/cosw)2 ；Fe直(w)为E列LED在角度w上的直射光通量，Fe直(w) = Ee (ω) /Ff直(w)为F列LED在角度w上的直射光通量，Ff直(w) = Ef (ω) /Ff& (w)为F列LED通过反射平面反射到角度w上的反射光通量，Ff反(w) = REf (ω F反)/ (H/cosw)2。其中，ωΑ反=2αΑι-(90_βΑ)(| ωΑ反 I < 90° 有效)，COcfi= 2ac-w-(90_3c) (I (0。反 I < 90° 有效)，ωΒ&= 2aD-w-(90_3D)，(I I < 90° 有效)，2aF-w-(90_i3F) (| ωρ反 I < 90° 有效)。Ea为A列LED在角ω上的发光强度；Eb为B列LED在角ω上的发光强度；Ee为C列LED在角ω上的发光强度；Ed为D列LED在角ω上的发光强度；Ee为E列LED在角ω上的发光强度；Ef为F列LED在角ω上的发光强度。ωΑ&为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角；ω。&为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角；ωD&为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角；ω F&为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角。R为反射板的反射系数。将实际参数带入以上公式即可得到在该角度上的实际光通量数值。再通过这种方 法把所有的角度光通量值计算出来并连成曲线，就可以直观的观察到光通量在路面上的分布状况。通过调整反射面(即调整平面反射板)和LED的照射角度(即调整LED侧板)可 以按照既定的设计需求优化配光结果，在投射角度即反射面角度确定的情况下可以通过这 种直观的方法找到最优的LED照射角度。 下面是本发明的一个实施例=I1表示A列平面反射板的长度，I2表示C列平面反射 板的长度；其中I1为74. 68mm, I2为65mm，h为6mm，A列平面反射板与左底板1中部纵剖面 的夹角是70°，LED侧板81与垂面的夹角是35° ；C列平面反射板与中底板2中部纵剖面 的夹角是65°，LED侧板101与垂面的夹角是40°。LED光源组8 LED光源组9 LED 光源组10 LED光源组11 LED光源组12 LED光源组13 = 7 2 7 7 2 7。 图3是本发明实施例的配光曲线。
权利要求
一种LED路灯反光器，包括左，中，右三块底板，四块侧板，四块平面反射板。其中在左侧底板的左边连有一块LED侧板，右边连有一块平面反射板，LED侧板的左边固定一块平面反射板；中侧底板的两边分别连有LED侧板；右侧底板的左边连有平面反射板，右边连有LED侧板，LED侧板右边连有平面反射板。沿左侧底板，右侧底板，侧板纵向方向上固定有平行LED光源列。所述的平面反射板用于反射侧板上的LED光源列的出光光线。
2.根据权利要求1所述的LED路灯反光器，其特征在于，六列LED光源组的出光总光通 量之比为7:2:7:7:2:7。
3.根据权利要求1所述的LED路灯反光器，其特征在于，路灯反射器以中侧底板中间纵 剖面为对称面呈镜面对称。
4.一种权利要求1所述的LED路灯反光器的配光方法，其特征在于，设H为灯杆高度， 光源从左到右依次为A列光源、B列光源、C列光源、D列光源、E列光源、F列光源，ω为LED 出光角，(发光方向与LED侧板垂线的夹角)，W为光线和竖直方向的夹角，按照公式F (w)=Fa 直(w) +Fa 反(w) +Fb 直(w) +Fc 直(w) +Fc 反(w) +Fd 直(w) +Fd 反(w) +Fe 直(w) +Ff 直(w) +Ff 反(w)计算在各个角度w下投射到路面各点处的总光通量，将计算得到的个点的总光通量与路灯配 光设计要求相比较，若不满足配光设计要求，调整反射板和/或LED侧板的角度之后，按照 上述方法重新计算，若还不满足配光设计要求，继续调整和计算，直至将反射面和/或LED 基面调整到能够满足配光设计要求为止，式中，FAi(w)为A列LED在角度w上的直射光通 量，Fa直(w) = Ea(Q)/(H/cosw)2 ；Fa& (w)为A列LED通过反射板反射到角度w上的反射光通量， Fa& (w) = REa(coa&)/(H/cosw)2 ；Fb直(w)为B列LED在角度w上的直射光通量，Fb直(w) = Eb (ω) / (H/cosw)2 ； Fc直⑷为C列LED在角度w上的直射光通量， Fci(W) = Ec(o)/(H/cosw)2 ；Fcfi (w)为C列LED通过反射平面反射到角度w上的反射光通量， Fcfi (w) = REc(ωc&)/(H/cosw)2 ；Fd直(w)为D列LED在角度w上的直射光通量，Fd直(w) = Ed (ω)/(H/cosw)2 ； Fd& (w)为D列LED通过反射平面反射到角度w上的反射光通量， Fd反(w) = REd(ωΒ&)/(H/cosw)2 ；Fe直(w)为E列LED在角度w上的直射光通量，Fe直(w) = Ee(q)/(H/COSW)2 ；Ff直(w)为F列LED在角度w上的直射光通量，Ff直(w) = Ef(q)/(H/cosw)2 ；Ff& (w)为F列LED通过反射平面反射到角度w上的反射光通量，Ff反(w) = REf(Qfs)/(H/cosw)20其中，ωΑ反=2αΑι-(90_βΑ) ( ωΑ反 | < 90° 有效)，ωε&= 2ac-w-(90-^c) (| ωε& <90° 有效)，ωΒ&= 2 a D-w-(90-β D)，( ωΒ& | < 90° 有效)，ωΡ反=2aF-w-(90_i3F) (I ωΡ反 I <90° 有效)。Ea为A列LED在角ω上的发光强度；Eb为B列LED在角ω上的发光强度；Ec为C列LED在角ω上的发光强度； Ed为D列LED在角ω上的发光强度； Ee为E列LED在角ω上的发光强度； Ef为F列LED在角ω上的发光强度。ωΑ反为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角； 为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角； ωΒ&为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角； ωΡ&为当反射后角度为w时对应的A列LED反射前的实际出光角； R为反射板的反射系数。
全文摘要
本发明属于照明灯饰技术领域，涉及一种LED路灯反光器及其配光方法，包括左，中，右三块底板，四块侧板，四块平面反射板。其中在左侧底板的左边连有一块LED侧板，右边连有一块平面反射板，LED侧板的左边固定一块平面反射板；中侧底板的两边分别连有LED侧板；右侧底板的左边连有平面反射板，右边连有LED侧板，LED侧板右边连有平面反射板。沿左侧底板，右侧底板，侧板纵向方向上固定有平行LED光源列。所述的平面反射板用于反射侧板上的LED光源列的出光光线。本发明取消了单体LED上的光学装置，同时多个LED的共用反射面直接用平面，最大限度的降低了LED反射器的设计、制造成本和设备、工艺的难度。
文档编号F21V19/00GK101994992SQ200910070279
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者崔颜军, 牛萍娟, 阎春光, 高志刚 申请人:高志刚