本發(fā)明屬于led燈具領(lǐng)域，具體地說，屬于用于道路低位照明的led燈具領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、2011年6月29日公布的專利cn102109132a，公開了一種應(yīng)用于低位照明的led燈具，包括安裝于同一led基板上的陣列式排布的led光源單元，led光源單元由光源和罩設(shè)在光源上的透鏡構(gòu)成，通過透鏡實現(xiàn)雙向偏光，使得燈源光線向著順行車方向和地面方向會聚，一定程度降低了低位光源眩目的影響，但led光源并非點光源，使得透鏡本身成為一個強光源，司機駕駛時直視透鏡，依然存在眩目現(xiàn)象，眩目問題沒有從根本上得到解決。

2、2019年8月13日公布的專利cn110118327a，公開了一種隱蔽式護欄燈的安裝方法及隱蔽式護欄燈，該安裝方法是護欄燈安裝在護欄管的后側(cè)，該護欄燈的出光面位于護欄燈的下方，使得駕駛員眼睛看不到護欄燈的透鏡；該隱蔽式護欄燈包括安裝在護欄管后側(cè)的鋁型材燈殼，鋁型材燈殼內(nèi)設(shè)置有光源，鋁型材燈殼的底部開口，鋁型材燈殼的底部開口處設(shè)置有透光罩，將護欄燈安裝在護欄管后側(cè)并使得護欄燈的透鏡方向位于護欄燈下方，使得駕駛員在1.2米高以上視點，距護欄燈10米遠(yuǎn)范圍內(nèi)(一至三車道)駕駛狀態(tài)下避免直視透鏡(即強光點)，有效控制眩光，將光線分配到水平線以下的路面上。該護欄燈發(fā)光面與地面夾角無法調(diào)整，對應(yīng)不同寬幅的路面適應(yīng)性不強，對于寬幅路面，要達到均勻照明的要求，對透鏡折射能力提出過高的要求，技術(shù)實現(xiàn)難度大，價格高。

3、《道路護欄式照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(2022年9月1日起施行)9.2.2條規(guī)定，燈具上射光通量比應(yīng)不大于3％，該標(biāo)準(zhǔn)允許燈具上射光通量比應(yīng)不大于3％，是標(biāo)準(zhǔn)制定時沒有在保證道路照明效果的情況下進一步降低上射光通量比的可靠技術(shù)方案情況下的權(quán)宜之計，此3％的上射光通量同樣會導(dǎo)致炫目現(xiàn)象，只是控制了炫目程度在一定指標(biāo)之下，同樣沒有根本解決炫目問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種用于低位道路照明的led燈具101，使得駕駛員眼睛看不到燈具101的透鏡3，嚴(yán)格防止炫目現(xiàn)象，同時選用市場上公開發(fā)售的通常的偏光透鏡3，適應(yīng)不同寬幅路面的應(yīng)用場景，實現(xiàn)成本較低。包括基板1上的led光源2，逐一覆蓋在led光源2上的偏光透鏡3，透明燈罩12，金屬散熱器10，led光源中心成一列直線排列，基板1置于一個腔體內(nèi)，腔體外側(cè)在偏光方向一側(cè)下緣是和光源中心排列直線平行的腔體直邊，led光源中心排列直線和腔體直邊構(gòu)成平面和基板平面1’的夾角小于最大光強方向4(無遮擋時；下文若無特別說明，最大光強方向均指無遮擋情況下的最大光強方向，被燈體遮擋后的最大光強方向下文稱為實際最大光強方向)和基板平面1’的夾角，安裝使用時腔體開口向下，腔體直邊的最低點不高于透鏡3的最低點，使得經(jīng)透鏡3折射的光線不會以水平向上的方向從led燈具101內(nèi)直接向道路一側(cè)射出。

2、以上基板可以是鋁基板、銅基板或者其他材質(zhì)的基板，下文以鋁基板為例進行闡述。

3、需要說明的是，此處提到的腔體可以退化為部分遮擋面，起到遮擋led燈具101發(fā)出的射向腔體直邊上方指向道路一側(cè)光線的作用，甚至和其他周邊元素(比如嵌入護欄安裝時的護欄)結(jié)合起到遮擋led燈具101發(fā)出的射向腔體直邊上方指向道路一側(cè)光線的作用，為表述方便考慮，我們依然稱之為“腔體”，下文提到的腔體如無特別說明，均指此擴展意義下的腔體。

4、led燈具101有一個重要設(shè)計參數(shù)：最大安裝傾角β，它是如下確定的：根據(jù)燈具101預(yù)設(shè)的使用場景，確定每一個使用場景的最低安裝高度h和最大有效照明寬度l，存在一個角的余切值等于h/l，該角是該使用場景下光源2的光線經(jīng)透鏡3折射后的最大光強方向4和路面的夾角(如無特別說明，本文所有提到的路面都是水平的)，所有使用場景的上述夾角的最小值，即使用時最大光強方向4和水平面夾角的最小值如圖一所示記為γ，此時led燈具101的鋁基板平面1’的傾角即為最大安裝傾角β，確定透鏡3和光源2的led燈具101的最大光強方向4和鋁基板平面1’的夾角是確定的，如圖1所示記為α，β＝α-γ。

5、當(dāng)led燈具101以最大安裝傾角β安裝使用時(此時腔體開口向下)，腔體直邊和透鏡3的最低點在同一水平面上，即圖1所示的水平面6。該led燈具101安裝使用時，傾斜角度不能超過最大安裝傾角β，否則透鏡3最低點就會比腔體直邊更低，此處折射的光線就會水平向上直接射出，不能起到嚴(yán)格防炫目的作用。

6、補充說明最大有效照亮寬度l定義的原理：光束傾斜射向路面，距離越遠(yuǎn)，傾角越小(此傾角指光線方向和路面夾角)，在最大光強方向4指向的路面位置更遠(yuǎn)的位置，透鏡3發(fā)出光線照射到該處的傾角比最大光強方向4指向有效最大寬度路面位置的傾角更小，在該出射方向的光強本身也在減小，雙重作用下，光束對路面的照亮作用快速遞減，因此，為了保證燈具101對路面的照亮滿足國家道路照明規(guī)范均勻度的要求，將燈具101最大有效照亮寬度設(shè)定為：h*ctgγ。

7、需要說明的是，以上安裝高度h是led光源中心o到路面的垂直距離，有效最大照明寬度l是以led光源中心o為起點，經(jīng)透鏡3偏折后的最強光強方向4指向的路面位置的射線段在路面的投影的長度，指向路面的位置還和燈具101布設(shè)的間距及透鏡3折射后最大光強方向4平面內(nèi)的光強密度相關(guān)，因此l是一個在原理指導(dǎo)下反復(fù)實驗驗證確定的數(shù)值。

8、特別地，對于相對于水平面傾斜的路面，最大有效照明寬度l和安裝高度h需要將路面上最大有效寬度處相對燈具101的實際水平距離和垂直距離作為最大有效照明寬度l和安裝高度h來考慮，其他并無不同。

9、還需要特別說明的是，由于透鏡3不能視同嚴(yán)格點光源，因此所謂最大光強方向4本身是一個近似概念，它主要受所選擇透鏡3的影響，因為led光源2也不是嚴(yán)格點光源，led光源2的選擇也會對最大光強方向4有輕微影響，再加上最大有效照亮寬度對最大安裝角β的數(shù)值特別敏感，因此所有從原理分析得出的設(shè)計結(jié)論均只是實際燈具101的一種近似，具體設(shè)計時，需要以原理結(jié)論為出發(fā)點，將設(shè)計原型在預(yù)定使用場景反復(fù)驗證，才能給出確切的設(shè)計參數(shù)，此方法貫穿整個設(shè)計過程，不再一一闡述。

10、為了將led燈具101設(shè)計得小一些，需要腔體直邊離光源2近一些，但腔體直邊也不能離光源2過近，否則會將遮擋射向最大光強方向4的光線，使得照明效率大幅降低，這是不可接受的。

11、如圖1所示，從透鏡3上傾側(cè)邊緣p起始，指向和最大光強方向4平行方向的射線7和水平線6存在交點b，將腔體直邊設(shè)置在b處，所有經(jīng)透鏡3折射后直接射向最大光強方向4的光線均不會被腔體所遮擋，這是不損失有效照明光強情況下腔體直邊離光源2最近的位置。

12、此處需要進一步說明的是，理論上以射線7的起點畫連接至需照明路面最大寬度處的直線(同一垂直截面內(nèi))，該直線和直線6的交點假設(shè)為b’，b’的位置和b相比稍微向內(nèi)偏移，如果將腔體直邊設(shè)置在b至b’之間的任一位置，從光路圖上看，從透鏡折射發(fā)出的直接照亮路面最大寬度處的光線也不會被遮擋，因而也不會導(dǎo)致有效照明光通量的損失，從而b’才是真正的最佳選擇，但是考慮到b’和b的位置極為靠近，通常情況下，bb’的長度小于設(shè)計精度，因此設(shè)計時可以對b’和b不加以區(qū)分，b點可以指代bb’之間的任意一點，因為b、b‘之間的距離在設(shè)計精度范圍內(nèi)，認(rèn)為它們的位置實質(zhì)相同，為兼顧有效光通量不受遮擋損失和最小led燈具101尺寸滿足遮擋要求的最佳選擇。

13、在需要將led燈具101嵌入護欄102的特定使用場景下，上述最佳選擇腔體直邊位置的最小led燈具101尺寸可能還是太大了。需要追求嚴(yán)格防炫目條件下低位照明led燈具101的極致小尺寸，當(dāng)然這是以犧牲部分有效照明光通量的情況下得以實現(xiàn)的。

14、在選定偏光透鏡3和led光源2的前提下，最大光強方向4是確定的(主要由偏光透鏡3確定，led光源2因為不是嚴(yán)格點光源，對最大光強方向4也會有輕微影響)，之前腔體直邊最佳選擇情況下的遮擋角度因為沒有遮擋任何從透鏡3發(fā)出的指向最大光強方向4的光線，從而不會降低原最大光強4的方向指向路面的照亮狀態(tài)?，F(xiàn)在為了使得燈具更小，需要縮小腔體直邊和光源的距離，比如說，需要將腔體直邊改為設(shè)定在圖1的c處。此時，部分從透鏡3發(fā)出的指向最大光強方向4的光線被遮擋了，遮擋后光通量的空間分布發(fā)生了改變，此改變會導(dǎo)致遮擋后的實際最大光強方向隨之改變，事實上遮擋后實際最大光強方向會下移，從而僅僅簡單地將腔體直邊改為設(shè)定在圖1的c處的方案是不能滿足最大有效照明寬度要求的，因為這樣設(shè)計的led燈具101的有效照明寬度變小了，達不到預(yù)定的最大有效照明寬度的要求。因此需要將c處的腔體直邊進一步向下延伸，加大遮擋角度，同時相應(yīng)擴大最大安裝角β，使得實際最大光強方向在以最大安裝角β安裝時指向最大照明道路寬度的位置。

15、在做小型化設(shè)計時，還需要考慮一個因素，即遮擋夾角是不能任意擴大的，首先，確定的遮擋夾角不能遮擋最大光強方向4，否則將導(dǎo)致光通量的嚴(yán)重?fù)p失，不能滿足道路照明光照效率的要求。因此，將led燈具101做小是有限度的，在預(yù)設(shè)的尺寸不能滿足光效要求時，即如果將腔體直邊設(shè)定在c處垂直截面的方案最終驗證不可行，只能選擇bc間的另外一個點位重新驗證，逐步逼近可能將led燈具101做到更小的腔體直邊位置。

16、另外，需將led燈具101做得更小的使用場景，應(yīng)當(dāng)設(shè)計最大安裝傾角β正好滿足該使用場景的要求，否則如設(shè)計更大的最大安裝傾角β，使得燈具101適用的使用場景越廣泛，但從原理圖1不難發(fā)現(xiàn)，其他因素不變的情況下，隨著最大安裝傾角β的增加，燈具101尺寸也會增加，這與需將led燈具101做得更小的使用場景的需求相悖，當(dāng)然如果能夠接受燈具的尺寸略大，可以將最大安裝傾角β設(shè)計的略大一些，以增強燈具101對更多使用場景的適應(yīng)性。

17、確定腔體直邊位置后，led燈具101的其他設(shè)計可以采取慣常手段，特別地，燈具101外形可以根據(jù)使用環(huán)境，特別是嵌入護欄102場景下做不對稱設(shè)計，使得燈具101和外部環(huán)境更好地契合，led光源2放置在遠(yuǎn)離腔體直邊的另外一側(cè)，當(dāng)然這種不對稱設(shè)計也可以運用于其他場景。

18、采用本發(fā)明的led燈具101構(gòu)建的低位道路照明系統(tǒng)，經(jīng)led燈具101腔體將經(jīng)透鏡3折射后的光線水平向上的部分遮擋掉，上射光通量均由漫反射導(dǎo)致的雜光構(gòu)成，上射光通量比接近0％，從根本上解決了炫目問題。led燈具101的腔體直邊應(yīng)當(dāng)平直且和光源中心排列直線平行，使得防炫目狀態(tài)下有效光通量不受阻擋。如果故意劣化設(shè)計，將腔體直邊設(shè)計得不那么平直，安裝時甚至輕微傾斜，在需照明道路寬度有限、無需以最大安裝傾角安裝或?qū)庹招室鬀]那么高的使用場景下，也能達到防眩目照明效果，這種故意的劣化設(shè)計和本發(fā)明實質(zhì)相同，也在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。