CN103712126A - 一种led交通信号灯光学组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED交通信号灯光学组件，包括光学面罩，信号灯后盖板，光学面罩和信号灯后盖板活动连接在一起，该光学组件还包括LED插件板，LED插件板固定在信号灯后盖板上，复数只LED交通信号灯安装在LED插件板上，LED交通信号灯中的每一只上均安装有一罩在LED交通信号灯外的LED透镜，光学面罩为一由复数个小微镜排列在一个支撑体上的面罩，光学面罩上有小微镜排列的一面朝向LED透镜，LED交通信号灯光学组件还包括一和光学面罩固定连接在一起改变光路的菲涅尔透镜。本发明采用光学面罩、菲涅尔透镜和LED透镜相结合的方式，综合中心光强效果和面观效果这两个参数，本发明的结合方式相比其他结合方式这两个参数都能达到比较好的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学组件，特别是涉及一种通过几种不同的光学器件相结合的方式，综合中心光强效果和面观效果这两个参数都达到最好的LED交通信号灯光学组件。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是一种能发光的半导体二极管，它是一种直接把电能转化为光和辐射能的发光器件。发光二极管有许多的优点:工作电压低，耗电量少，发光效率高：性能稳定，寿命长：抗冲击，耐振动性强：重量轻，体积小，成本低。在2000年己解决所有LED颜色的信号显示问题，因而LED己经具备了应用于交通信号灯领域的所有条件。LED交通信号灯光色纯度好，特别鲜明，易于信号识别。目前，LED已经广泛地应用于交通信号灯领域，并正在逐步替代传统信号灯。
随着半导体照明的蓬勃发展，LED光源的功率、光效持续提高，而LED芯片的尺寸却日益向小型化方向发展，这也造成了LED光源的峰值亮度持续增强，目前市场上高功率白光LED（功率大于1W）光源处的峰值亮度基本上都在100万Cd/m2，当人眼直接看LED光源时会产生不舒适感，存在严重的眩光问题，严重时会对人眼造成伤害。
为了达到国标GB14887-2011中对光学分配的要求，各厂家纷纷采用二次光学设计对LED所发出的光再进行二次光学分配。因此为了达到更好的效果，可以采用不同的光学器件的组合来实现信号灯所需要的特定的光学效果。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种通过几种不同的光学器件相结合的方式，综合中心光强效果和面观效果这两个参数都达到最好的LED交通信号灯光学组件。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种LED交通信号灯光学组件，所述LED交通信号灯光学组件包括光学面罩，信号灯后盖板，光学面罩和信号灯后盖板活动连接在一起，所述LED交通信号灯光学组件还包括LED插件板，LED插件板固定在信号灯后盖板上，复数只LED交通信号灯安装在LED插件板上，所述LED交通信号灯中的每一只上均安装有一罩在LED交通信号灯外的LED透镜，所述光学面罩为一由复数个小微镜排列在一个支撑体上的面罩，所述光学面罩上有小微镜排列的一面朝向LED透镜，所述LED交通信号灯光学组件还包括一和光学面罩固定连接在一起改变光路的菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜安装在光学面罩上有小微镜的一面和LED透镜之间。
在本发明的一个优选实施例子中：所述菲涅尔透镜靠近LED透镜和靠近小微镜的一面分别设置有空隙，靠近LED透镜的空隙大于靠近小微镜的一面的空隙。
在本发明的一个优选实施例子中：所述菲涅尔透镜靠近LED透镜的空隙的高度为靠近小微镜的一面的空隙的高度的5-20倍。
在本发明的一个优选实施例子中：所述菲涅尔透镜为一中间薄、两边厚的菲涅尔透镜，菲涅尔透镜上靠近光学面罩的小微镜的一面上设置有锯齿型的螺旋凹槽。
在本发明的一个优选实施例子中：所述LED交通信号灯的个数范围为2-10个。
在本发明的一个优选实施例子中：所述LED插件板和信号灯后盖板之间设置 有散热板。
在本发明的一个优选实施例子中：所述信号灯后盖板和散热板之间设置有散热空间。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的LED交通信号灯光学组件采用“光学面罩”+“菲涅尔透镜”+“LED透镜”相结合的方式，综合中心光强效果和面观效果这两个参数，本发明的结合方式相比其他结合方式这两个参数都能达到比较好的技术效果。
附图说明
图1为LED交通信号灯光学组件的结构示意图。
图2为LED交通信号灯光学组件的局部结构放大的示意图。
图3为光学面罩的结构示意图。
图4为几种不同光学组合的效果比较图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
图1为LED交通信号灯光学组件的结构示意图。图2为LED交通信号灯光学组件的局部结构放大的示意图。如图1-2所示：本发明包括光学面罩1，信号灯后盖板2，光学面罩1和信号灯后盖板2活动连接在一起，本发明还包括LED插件板3，LED插件板3固定在信号灯后盖板2上，复数只LED交通信号灯4安装在LED插件板3上，LED交通信号灯4中的每一只上均安装有一罩在LED交通信号灯4外的LED透镜6，光学面罩1为一由复数个小微镜101排列在一个支撑体102上的面罩，光学面罩1上有小微镜101排列的一面朝向LED透镜6，LED交通信号灯光学组件还包括一和光学面罩1固定连接在一起改变光路的菲涅尔透镜5，光学面罩1上有小微镜 101排列的一面面向菲涅尔透镜5。菲涅尔透镜5安装在光学面罩1上有小微镜101的一面和LED透镜6之间。
菲涅尔透镜靠近LED透镜和靠近小微镜的一面分别设置有空隙，靠近LED透镜的空隙大于靠近小微镜的一面的空隙。一般可以选用以下倍数关系：菲涅尔透镜靠近LED透镜的空隙的高度为靠近小微镜的一面的空隙的高度的5-20倍。
LED交通信号灯的个数范围为2-10个，LED插件板3和信号灯后盖板2之间设置有散热板8。为了保证更好的散热效果，信号灯后盖板2和散热板8之间设置有散热空间7。
本发明中使用的菲涅尔透镜（Fresnel lens），又称螺纹透镜，是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔（Augustin·Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。
菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。
图3为光学面罩的结构示意图。如图3所示：光学面罩1的支撑体102和小微镜101一次成型后，成为整体式的光学面罩。
菲涅尔透镜5为一中间薄、两边厚的菲涅尔透镜，菲涅尔透镜上靠近光学面 罩的小微镜101的一面上设置有锯齿型的螺旋凹槽501（参见图2）。
菲涅尔透镜主要作用为将LED交通信号灯4发射的光线转换成平行光，菲涅尔透镜与普通平凸透镜原理一样，将光源放在透镜的焦点上，光线经透镜折射后变成平行光。菲涅尔透镜假设透镜光折射仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度，产生的效果保持不变。
本发明采用“光学面罩1”+“菲涅尔透镜5”+“LED透镜6”相结合的方式，下面是几种不同光学组合的效果比较图（见图4）：从测试数据和配光曲线看，1和3组合均能满足信号灯的光学要求，但1组合的面观效果要远远好于3组合。因此综合上述的结合效果来看采用的1的方式能达到最佳的效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种LED交通信号灯光学组件，所述LED交通信号灯光学组件包括光学面罩，信号灯后盖板，光学面罩和信号灯后盖板活动连接在一起，所述LED交通信号灯光学组件还包括LED插件板，LED插件板固定在信号灯后盖板上，复数只LED交通信号灯安装在LED插件板上，其特征在于：所述LED交通信号灯中的每一只上均安装有一罩在LED交通信号灯外的LED透镜，所述光学面罩为一由复数个小微镜排列在一个支撑体上的面罩，所述光学面罩上有小微镜排列的一面朝向LED透镜，所述LED交通信号灯光学组件还包括一和光学面罩固定连接在一起改变光路的菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜安装在光学面罩上有小微镜的一面和LED透镜之间。
2.根据权利要求1所述的LED交通信号灯光学组件，其特征在于：所述菲涅尔透镜靠近LED透镜和靠近小微镜的一面分别设置有空隙，靠近LED透镜的空隙大于靠近小微镜的一面的空隙。
3.根据权利要求2所述的LED交通信号灯光学组件，其特征在于：所述菲涅尔透镜靠近LED透镜的空隙的高度为靠近小微镜的一面的空隙的高度的5-20倍。
4.根据权利要求1所述的LED交通信号灯光学组件，其特征在于：所述菲涅尔透镜为一中间薄、两边厚的菲涅尔透镜，菲涅尔透镜上靠近光学面罩的小微镜的一面上设置有锯齿型的螺旋凹槽。
5.根据权利要求1所述的LED交通信号灯光学组件，其特征在于：所述LED交通信号灯的个数范围为2-10个。
6.根据权利要求1所述的LED交通信号灯光学组件，其特征在于：所述LED插件板和信号灯后盖板之间设置有散热板。
7.根据权利要求6所述的LED交通信号灯光学组件，其特征在于：所述信号灯后盖板和散热板之间设置有散热空间。
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