一种新型小角度照明光学系统的制作方法

1.本实用新型涉及交通监控技术领域，尤其涉及一种新型小角度照明光学系统。

背景技术：

2.智能交通行业以及智慧城市安防监控安装有大量补光的led补光灯，led频闪灯，但是普遍存在光污染问题，影响道路行车安全，尤其是城市主干道和高速道路的监控补光照明中，光污染问题尤其突出，存在安全隐患。之所以该类led监控补光灯光污染严重，是因为led监控补光灯的出光角度过大，导致驾驶员很长一段距离里面都会受该补光设备的照射，影响视觉，存在安全隐患。
3.现有的led监控补光灯的照明光学系统，如图1、图2所示，包括若干透镜3或反光杯1，呈矩阵排列，彼此连接固定，所述透镜3或反光杯1内形成反光面11，所述透镜3、反光杯1、反光面11都呈抛物面状或椭球面状，所述透镜3或反光杯1横截面呈梯形，所述透镜3或反光杯1一端设有光源口13，光源口13呈圆形，所述光源口13处安装有led光源2，一颗led光源2对应一个透镜3或反光杯1。通过led光源2发光，从光源口13向透镜3或反光杯1内部发光，即沿着图中z轴正方向向前发光，一部分光线直接投射到被照面，另一部分光线经过透镜3或反光杯1内部的反光面11折射或反射后，离开透镜3或反光杯1，沿着z轴正方向发出，到达被照面。光线的整体出射角度，由透镜3或反光杯1决定，通常在15度到60度之间，根据需求选定。这种光学照明系统可以用于交通监控补光，但具有以下缺陷：
4.1、出光角度太大，出光角度一般为15-60度；
5.2、led光源2发出的光只有部分经过反光杯1发生反射，另一部分不经过反光杯1反射而直接投射到被照面，光源的利用效率低；
6.3、配光截光性不好，杂散光多，光污染大、眩光严重；
7.4、呈矩阵排列的透镜3或反光杯1之间存在空隙，使得光线投射到被照面后形成的光斑照度不均匀，无法形成一个整体。

技术实现要素：

8.鉴于目前存在的上述不足，本实用新型提供一种新型小角度照明光学系统，出光角度小，垂直方向和水平方向都在3-10度之间，能很好的满足监控补光照明应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患，光源的利用效率高，光斑照度均匀，为一个整体。
9.为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
10.一种新型小角度照明光学系统，包括若干反光杯，呈矩阵排列，彼此连接固定，所述反光杯内形成反光面，所述反光面为旋转抛物面或旋转椭圆面，所述反光杯呈内部凹陷的矩形板状，反光杯的水平两端和垂直两端分别弯曲至一定的弧度，所述反光杯四周包括弧形边，若干反光杯之间通过弧形边相连从而进行无缝连接，所述反光杯四周连有若干固定件，所述反光面一侧设有焦点，所述焦点处设有安装座，所述固定件与安装座固定，所述安装座上安装有led光源，所述led光源向反光面发射光线，光线通过反光面反射后，投射到
被照面。
11.依照本实用新型的一个方面，所述弧形边包括水平弧边和垂直弧边，二者相交，所述水平弧边平行设置在反光杯的水平两端，所述垂直弧边平行设置在反光杯的垂直两端。
12.依照本实用新型的一个方面，若干反光杯之间通过水平弧边相连从而进行水平无缝连接，若干反光杯之间通过垂直弧边相连从而进行垂直无缝连接。
13.依照本实用新型的一个方面，所述反光杯横截面呈抛物面形。
14.依照本实用新型的一个方面，一个反光杯对应的安装座上安装若干led光源。
15.依照本实用新型的一个方面，所述反光面上镀铝膜。
16.依照本实用新型的一个方面，所述反光杯采用塑料材料，注塑成型。
17.依照本实用新型的一个方面，所述反光杯采用金属材料，旋压成型。
18.依照本实用新型的一个方面，所述反光面四周呈弧形，所述反光面展开铺平呈矩形。
19.本实用新型实施的优点：通过反光杯和led光源都呈矩阵排列，能满足实际照明需求；若干反光杯之间通过弧形边相连，能保证反光杯之间无缝连接，使得光线投射到被照面后形成的光斑照度均匀，能形成一个整体；通过led光源向反光面发射光线，光线通过反光面反射后，投射到被照面，如此，几乎所有的led光源发出的光都能经过反光杯发生反射，光源的利用效率高；并且，由于led光源放在反光杯的反光面的焦点位置，经过反光面的反射后，几乎准直射出，可以得到小角度的配光曲线，出光角度小，垂直方向和水平方向都在3-10度之间，能很好的满足监控补光照明应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患；通过调整反光杯的反光面的面型和反光杯的尺寸，能调整光线出射角度。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为现有的采用透镜的照明光学系统的结构示意图；
22.图2为现有的采用反光杯的照明光学系统的结构示意图；
23.图3为本实用新型所述的一种新型小角度照明光学系统的实施例一的结构示意图；
24.图4为本实用新型所述的一种新型小角度照明光学系统的实施例一的配光曲线图；
25.图5为本实用新型所述的一种新型小角度照明光学系统的实施例一的20米远的光斑照度分布图；
26.图6为本实用新型所述的一种新型小角度照明光学系统的实施例二的结构示意图；
27.图7为本实用新型所述的一种新型小角度照明光学系统的实施例二的配光曲线图；
28.图8为本实用新型所述的一种新型小角度照明光学系统的实施例二的20米远的光
斑照度分布图。
29.图中序号所对应的名称如下：
30.1、反光杯；11、反光面；12、弧形边；121、水平弧边；122、垂直弧边；13、光源口；2、led光源；3、透镜。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.实施例一
33.如图3、图4、图5所示，一种新型小角度照明光学系统，包括16个反光杯1，呈4*4矩阵排列，彼此连接固定，所述反光杯1内形成反光面11，所述反光面11为旋转抛物面或旋转椭圆面，所述反光杯1呈内部凹陷的矩形板状，反光杯1的水平两端和垂直两端分别弯曲至一定的弧度，反光杯1横截面呈抛物面形，反光杯1在图中z轴方向的投影为矩形，所述反光杯1四周包括弧形边12，若干反光杯1之间通过弧形边12相连从而进行无缝连接，所述反光杯1四周连有若干固定件(图中未示出)，所述反光面11一侧设有焦点，焦点即旋转抛物面或旋转椭圆面的几何焦点，所述焦点处设有安装座(图中未示出)，所述固定件与安装座固定，所述安装座上安装有一颗led光源2，即一个反光杯1对应一颗led光源2，共有16颗led光源2随16个反光杯1对应呈4*4矩阵排列，所述led光源2向反光面11发射光线，即led光源2沿着图中z轴负方向发光，光线通过反光面11反射后，投射到被照面，即被反射的光线沿着图中z轴正方向射出，进而投射到被照面。本系统出光角度小，垂直方向和水平方向都在3-6度之间，能很好的满足监控补光照明应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患，光源的利用效率高，光斑照度均匀，为一个整体。
34.在实际应用中，此种照明光学系统如果只由1颗led光源2和1个反光杯1组成，或者只由2颗或2颗以上led光源2和1个反光杯1组成，无法满足实际照明需求，故本实施例中采用16颗led光源2和16个反光杯1组成的4*4阵列照明光学系统，增大功率，满足实际照明需求。
35.在本实施例中，弧形边12包括水平弧边121和垂直弧边122，二者相交，所述水平弧边121平行设置在反光杯1的水平两端(图中x轴方向)，所述垂直弧边122平行设置在反光杯1的垂直两端(图中y轴方向)。若干反光杯1之间通过水平弧边121相连从而保证水平无缝连接，若干反光杯1之间通过垂直弧边122相连从而保证垂直无缝连接。若干反光杯1可在水平弧边121处彼此焊接，可在垂直弧边122处彼此焊接；或者可设一固定板，当若干反光杯1在水平弧边121处和垂直弧边122处紧密接触后，再用固定板分别和相邻接触的反光杯1进行焊接或采用紧固件固定，从而保证结构稳固性，保证若干反光杯1在水平弧边121处和垂直弧边122处接触时的没有缝隙；固定板不限定结构形状，依据实际情况而定，依据反光杯1的结构形状、相邻反光杯1所形成的角度而定，可为矩形板状、弧形板状等等。
36.在本实施例中，反光杯1在水平两端弯曲的弧度，即水平弧边121的弧度，要保证水平方向即图中x轴方向的相邻反光杯1，在水平弧边121处接触时没有缝隙；反光杯1在垂直
两端弯曲的弧度，即垂直弧边122的弧度，要保证垂直方向即图中y轴方向的相邻反光杯1，在垂直弧边122处接触时没有缝隙。如此，可保证光线经过反光杯1的反光面11反射后投射到被照面后，形成的光斑照度均匀，能形成一个整体。
37.在本实施例中，水平弧边121的弧度，即水平弧边121对应的圆心角，和垂直弧边122的弧度，即垂直弧边122对应的圆心角，可相等，如此结构更简单、且易于制作加工。同样的，水平弧边121的弧长也可与垂直弧边122的弧长相等。此时反光杯1在图中z轴方向的投影为正方形。
38.在实际应用中，固定件和安装座都不限定具体结构形状，可依据实际情况进行设计。固定件可呈圆杆状，数量若干，用于固定支撑安装座；固定件一端与反光杯1焊接或由紧固件固定、另一端与安装座焊接或由紧固件固定；固定件可沿着反光杯1周围间隔均匀分布，或者也可仅仅设一根固定件固定在反光杯1周围的某个位置；固定件的具体结构大小，依据安装座的大小重量、led光源2的数量大小和重量、反光杯1内部空间的大小等因素而定。安装座可呈长方体盒子状或者矩形板状，用于固定安装led光源2；led光源2可放置在安装座内，此时安装座可采用透明材质如玻璃制作，目的是不妨碍led光源2发光，或者安装座上开设便于led光源2发光的孔洞；led光源2也可卡接或采用紧固件固定在安装座上；安装座的具体结构大小，依据led光源2的大小尺寸和数量及排列方式等因素而定。
39.在实际应用中，每个反光杯1上的固定件也可彼此连接，用于进一步加固结构，增强稳固性；每个反光杯1的反光面11的焦点处的安装座也可彼此连接，用于进一步加固结构，增强稳固性。
40.在本实施例中，反光面11上镀铝膜，便于反射光线。
41.在本实施例中，反光杯1可采用塑料材料，如abs、pmma、pc等材料，注塑成型。反光杯1也可采用金属材料，如铝材料，旋压成型。
42.在本实施例中，反光面11四周呈弧形，所述反光面11展开铺平呈矩形。反光面11的形状可由一组旋转抛物面或旋转椭圆面，被两组形状大小一致圆柱面分别沿着图中y方向和x方向贯穿所截，以此形成该形状。反光面11的形状的反光杯1的形状相适应。
43.在本实施例中，由于每个反光杯1的反光面11都在水平方向和垂直方向是对称的，led光源2位于反光面11的焦点处，位于几何对称中心轴线上，且led光源2自身在水平方向和垂直方向是对称的，所以被反光面11反射所发出的光线的水平角度和垂直角度是一样的。在使用时，可以通过调整反光杯1的反光面11的面型和反光杯1的尺寸调整被反射光线的出射角度。
44.在本实施例中，由于led光源2通过安装座，安装于反光面11的焦点位置处，能使led光源2发出的光线大部分都经过反光面11反射，且反射后的光线几乎准直射出，如此，光源的利用效率更高，并且可以使得出光的角度更小，得到垂直方向3-6度的出射角度(y方向或行车方向)，水平方向3-6度(x方向或路宽方向)的出射角度，能很好的满足监控补光照明应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患。
45.在本实施例中，led光源2发出的光投射到被照面后会形成光斑，由于若干反光杯1无缝连接且led光源2位于反光杯1的反光面11的焦点位置处，所述光斑几乎为led光源2排布的成像，照度均匀，为一个整体。
46.在本实施例中，如图4所示，为本系统实施例一的配光曲线图，为本实施例一中一
个反光杯1对应一颗led光源2，共有16颗led光源2随16个反光杯1对应呈4*4矩阵排列后，通过led光源2发光经过反光杯1反射得到的出射配光曲线图；图中能明显得出此时本系统反射的光线的出射角度非常小，垂直方向和水平方向角度一样非常小，只有5度，满足监控补光照明应用。并且图中更能表明本系统的配光曲线陡峭，截光性好。
47.在本实施例中，如图5所示，为本系统实施例一的20米远的光斑照度分布图，图中能明显得出此时本系统投射到被照面形成的光斑形状为正方形，刚好是led光源2的正方形的像，光斑的水平尺寸和垂直尺寸一样都是不到2米，侧面也印证了上述所说的出射角度小，约5度，同时印证了光斑的照度均匀，为一个整体。
48.实施例二
49.如图6、图7、图8所示，一种新型小角度照明光学系统，包括16个反光杯1，呈4*4矩阵排列，彼此连接固定，所述反光杯1内形成反光面11，所述反光面11为旋转抛物面或旋转椭圆面，所述反光杯1呈内部凹陷的矩形板状，反光杯1的水平两端和垂直两端分别弯曲至一定的弧度，反光杯1横截面呈抛物面形，反光杯1在图中z轴方向的投影为矩形，所述反光杯1四周包括弧形边12，若干反光杯1之间通过弧形边12相连从而进行无缝连接，所述反光杯1四周连有若干固定件(图中未示出)，所述反光面11一侧设有焦点，焦点即旋转抛物面或旋转椭圆面的几何焦点，所述焦点处设有安装座(图中未示出)，所述固定件与安装座固定，所述安装座上安装有两颗led光源2，即一个反光杯1对应两颗led光源2，共有32颗led光源2随16个反光杯1对应呈4*4矩阵排列，所述led光源2向反光面11发射光线，即led光源2沿着图中z轴负方向发光，光线通过反光面11反射后，投射到被照面，即被反射的光线沿着图中z轴正方向射出，进而投射到被照面。本系统出光角度小，垂直方向在3-6度之间(y方向或行车方向)，水平方向在6-12度之间(x方向或路宽方向)，能很好的满足监控补光照明应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患，光源的利用效率高，光斑照度均匀，为一个整体。
50.在本实施例中，本实施例和实施例一的区别在于一个反光杯1对应的安装座内安装有两颗led光源2，其余都一致。
51.在本实施例中，采用32颗led光源2和16个反光杯1组成的4*4阵列照明光学系统，增大功率，满足实际照明需求。
52.在本实施例中，由于每个反光杯1的反光面1113都在水平方向和垂直方向是对称的，led光源2位于反光面11的焦点处，位于几何对称中心轴线上，而led光源2由于自身排列在水平方向和垂直方向是不对称的，所以被反光面11反射所发出的光线在水平角度和垂直角度是不一样的。在使用时，可以通过调整反光杯1的反光面11的面型和反光杯1的尺寸调整被反射光线的出射角度。
53.在本实施例中，如图7所示，为本系统实施例二的配光曲线图，为本实施例二中一个反光杯1对应两颗led光源2，共有32颗led光源2随16个反光杯1对应呈4*4矩阵排列后，通过led光源2发光经过反光杯1反射得到的出射配光曲线图；图中能明显得出此时本系统反射的光线的出射角度非常小，垂直方向角度约5度，水平方向角度约10度，满足监控补光照明应用。并且图中更能表明本系统的配光曲线陡峭，截光性好。
54.在本实施例中，如图8所示，为本系统实施例二的20米远的光斑照度分布图，图中能明显得出此时本系统投射到被照面形成的光斑形状为长方形，刚好是2颗led光源2的拼起来的长方形的像，光斑水平尺寸约是垂直尺寸的2倍，2颗led光源2拼起来的水平尺寸也
刚好是垂直尺寸的2倍，侧面也印证了被照面处的光斑刚好是led光源2经过反光杯1反射所成的像，光斑分布均匀，出射角度小，水平约5度，垂直约10度，同时印证了光斑的照度均匀，为一个整体。
55.在实际应用中，反光杯1除了采用4*4的矩阵排列，也还可以采用其他的形式，如2*2、3*3、5*5、6*6等等；并通过调整反光杯1的反光面11的面型和反光杯1的尺寸，调整被反射光线的整体出射角度，使得整体出射角度在3-10度以内。
56.本实用新型实施的优点：通过反光杯1和led光源2都呈矩阵排列，能满足实际照明需求；若干反光杯1之间通过弧形边12相连，能保证反光杯1之间无缝连接，使得光线投射到被照面后形成的光斑照度均匀，能形成一个整体；通过led光源2向反光面11发射光线，光线通过反光面11反射后，投射到被照面，如此，几乎所有的led光源2发出的光都能经过反光杯1发生反射，光源的利用效率高；并且，由于led光源2放在反光杯1的反光面11的焦点位置，经过反光面11的反射后，几乎准直射出，可以得到小角度的配光曲线，出光角度小，垂直方向和水平方向都在3-10度之间，能很好的满足监控补光照明应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患；通过调整反光杯1的反光面11的面型和反光杯1的尺寸，能调整光线出射角度。
57.总而言之，本系统出光角度小，垂直方向和水平方向都在3-10度之间，能很好的满足监控补光照明应用，大大减少光污染，减小眩光，消除安全隐患，光源的利用效率高，光斑照度均匀，为一个整体。
58.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种新型小角度照明光学系统，包括若干反光杯(1)，呈矩阵排列，彼此连接固定，所述反光杯(1)内形成反光面(11)，所述反光面(11)为旋转抛物面或旋转椭圆面，其特征在于，所述反光杯(1)呈内部凹陷的矩形板状，反光杯(1)的水平两端和垂直两端分别弯曲至一定的弧度，所述反光杯(1)四周包括弧形边(12)，若干反光杯(1)之间通过弧形边(12)相连从而进行无缝连接，所述反光杯(1)四周连有若干固定件，所述反光面(11)一侧设有焦点，所述焦点处设有安装座，所述固定件与安装座固定，所述安装座上安装有led光源(2)，所述led光源(2)向反光面(11)发射光线，光线通过反光面(11)反射后，投射到被照面。2.根据权利要求1所述的一种新型小角度照明光学系统，其特征在于，所述弧形边(12)包括水平弧边(121)和垂直弧边(122)，二者相交，所述水平弧边(121)平行设置在反光杯(1)的水平两端，所述垂直弧边(122)平行设置在反光杯(1)的垂直两端。3.根据权利要求2所述的一种新型小角度照明光学系统，其特征在于，若干反光杯(1)之间通过水平弧边(121)相连从而进行水平无缝连接，若干反光杯(1)之间通过垂直弧边(122)相连从而进行垂直无缝连接。4.根据权利要求1所述的一种新型小角度照明光学系统，其特征在于，所述反光杯(1)横截面呈抛物面形。5.根据权利要求1所述的一种新型小角度照明光学系统，其特征在于，一个反光杯(1)对应的安装座上安装若干led光源(2)。6.根据权利要求1所述的一种新型小角度照明光学系统，其特征在于，所述反光面(11)上镀铝膜。7.根据权利要求6所述的一种新型小角度照明光学系统，其特征在于，所述反光杯(1)采用塑料材料，注塑成型。8.根据权利要求6所述的一种新型小角度照明光学系统，其特征在于，所述反光杯(1)采用金属材料，旋压成型。9.根据权利要求1所述的一种新型小角度照明光学系统，其特征在于，所述反光面(11)四周呈弧形，所述反光面(11)展开铺平呈矩形。

技术总结

本实用新型提供一种新型小角度照明光学系统，包括若干反光杯，呈矩阵排列，彼此连接，反光杯内形成反光面，反光面为旋转抛物面或旋转椭圆面，反光杯呈内部凹陷的矩形板状，反光杯的水平两端和垂直两端分别弯曲至一定的弧度，反光杯四周包括弧形边，若干反光杯之间通过弧形边相连从而进行无缝连接，反光杯四周连有若干固定件，反光面一侧设有焦点，焦点处设有安装座，固定件与安装座固定，安装座上安装有LED光源，LED光源向反光面发射光线，光线通过反光面反射后，投射到被照面。本系统出光角度小，垂直方向和水平方向都在3-10度之间，能很好满足监控补光照明应用，减少了光污染，更安全，光源的利用效率高，光斑照度均匀，为一个整体。整体。整体。