透鏡結(jié)構(gòu)及其led燈具的制作方法
【專利摘要】一種透鏡結(jié)構(gòu)，其為槽狀自由曲面透鏡，并采用一體成型設(shè)計(jì)制成，該透鏡結(jié)構(gòu)包括內(nèi)表面及外表面，該內(nèi)表面與該外表面均為曲面，射入所述透鏡結(jié)構(gòu)的光線在所述內(nèi)表面及外表面處發(fā)生折射以進(jìn)行二次配光。本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述透鏡結(jié)構(gòu)的LED燈具。所述透鏡結(jié)構(gòu)通過對(duì)所述光源發(fā)出的光線進(jìn)行二次配光，從而在所述擴(kuò)散板上形成均勻的光斑，所述透鏡結(jié)構(gòu)射出的光線經(jīng)由該擴(kuò)散板折射、反射、散射處理之后，將光線均勻的分散，使得點(diǎn)光源變成面光源，消除了暗區(qū)的存在，從而增加光線的柔和度并降低眩光的產(chǎn)生，增加了觀看時(shí)視覺上的舒適感。
【專利說明】透鏡結(jié)構(gòu)及其LED燈具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，尤其涉及一種透鏡結(jié)構(gòu)及應(yīng)用該透鏡結(jié)構(gòu)的LED (lightemitting d1de，發(fā)光二級(jí)管)燈具。

【背景技術(shù)】
[0002]LED作為能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件，以其效率高、能耗低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于各種照明燈具中，如LED面板燈、液晶面板照明，這些燈具已經(jīng)成為人們生活、工作中不可或缺的照明用器具。例如，LED面板燈可將LED點(diǎn)光源發(fā)光轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€(gè)出光面發(fā)光，并降低了 LED本身的炫目感，使得LED較佳地應(yīng)用于照明系統(tǒng)。然而，在市場上現(xiàn)有的LED面板燈中，LED的放置位置靠近燈具兩側(cè)，使得其發(fā)出的光線不能完全利用而導(dǎo)致其出光效率低；再者，由于LED光源本身的發(fā)光形式為中間高四周低，若不使用合適的透鏡對(duì)光源能量重新分配，往往會(huì)形成相互間隔的光帶和暗區(qū)，給使用者的視覺造成不舒適感。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種透鏡結(jié)構(gòu)，其能夠?qū)崿F(xiàn)光源出光均勻、且無暗區(qū)的配光設(shè)計(jì)。
[0004]本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述透明結(jié)構(gòu)的LED燈具。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種透鏡結(jié)構(gòu)，其為槽狀自由曲面透鏡，并采用一體成型設(shè)計(jì)制成，該透鏡結(jié)構(gòu)包括內(nèi)表面及外表面，該內(nèi)表面與該外表面均為曲面，射入所述透鏡結(jié)構(gòu)的光線在所述內(nèi)表面及外表面處發(fā)生折射以進(jìn)行二次配光。
[0006]其中,所述透鏡結(jié)構(gòu)由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料和玻璃中的任意一種材料制成。
[0007]其中，所述內(nèi)表面上沿著所述透鏡結(jié)構(gòu)的軸向方向開設(shè)有凹槽，該凹槽容納光源于其內(nèi)，該光源發(fā)出的光線依次穿過所述內(nèi)表面及外表面，并在所述內(nèi)表面及外表面處發(fā)生反射或折射。
[0008]其中，所述透鏡結(jié)構(gòu)4的長度為575毫米，寬度為22.5毫米，高度為10毫米。
[0009]其中，所述內(nèi)表面和外表面分別為球面和自由曲面組合、自由曲面和球面組合、均為自由曲面組合中的任意一種組合方式。
[0010]本發(fā)明還提供了一種LED燈具，包括若干光源、至少一個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)及擴(kuò)散板，所述透鏡結(jié)構(gòu)為槽狀自由曲面透鏡，并采用一體成型設(shè)計(jì)制成，所述透鏡結(jié)構(gòu)包括內(nèi)表面及外表面，該內(nèi)表面與該外表面均為曲面，所述光源發(fā)出的光線依次經(jīng)過所述內(nèi)表面及外表面，并分別在該內(nèi)表面和外表面處發(fā)生折射以進(jìn)行二次配光，來自所述外表面的光線經(jīng)由所述擴(kuò)散板光學(xué)處理后射出。
[0011]其中，所述透鏡結(jié)構(gòu)由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料或玻璃制成，所述擴(kuò)散板由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料、PS塑料、聚乙烯或聚氯乙烯加入光干涉的擴(kuò)散粒子而制成。
[0012]其中，所述內(nèi)表面上沿著所述透鏡結(jié)構(gòu)的軸向方向開設(shè)有凹槽，所述光源容置于該透鏡結(jié)構(gòu)的凹槽內(nèi)，并被所述凹槽完全包裹，該光源發(fā)出的光線依次穿過所述透明結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面和外表面，并在所述內(nèi)表面及外表面處發(fā)生反射或折射。
[0013]其中，所述透鏡結(jié)構(gòu)4的長度為575毫米，寬度為22.5毫米，高度為10毫米，該透鏡結(jié)構(gòu)到所述擴(kuò)散板的距離為40毫米，所述光源的中心到所述擴(kuò)散板對(duì)應(yīng)的邊緣的距離為80毫米。
[0014]其中，所述內(nèi)表面和外表面分別為球面和自由曲面組合、自由曲面和球面組合、均為自由曲面組合中的任意一種組合方式。
[0015]本發(fā)明所提供的LED燈具中，所述透鏡結(jié)構(gòu)罩設(shè)于所述光源上，該光源發(fā)射出相應(yīng)顏色、亮度的光線，該光線并傳輸至所述透鏡結(jié)構(gòu)處，并在該透鏡結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面和外表面處發(fā)生反射、折射和/或散射，從而形成中間低四周高型的配光形式。該透鏡結(jié)構(gòu)通過對(duì)所述光源發(fā)出的光線進(jìn)行二次配光，從而在所述擴(kuò)散板上形成均勻的光斑，所述透鏡結(jié)構(gòu)射出的光線經(jīng)由該擴(kuò)散板折射、反射、散射處理之后，將光線均勻的分散，使得點(diǎn)光源變成面光源，消除了暗區(qū)的存在，從而增加光線的柔和度并降低眩光的產(chǎn)生，增加了觀看時(shí)視覺上的舒適感。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED燈具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是圖1所示的透鏡結(jié)構(gòu)的俯視平面示意圖。
[0019]圖3是圖2所示的透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0020]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED燈具的出射面照度圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施方式提供一種LED燈具100，其可為LED面板燈，更具體地，該LED燈具100可為直下式LED面板燈。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述LED燈具100包括若干光源20、至少一個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)40及擴(kuò)散板50，該若干光源20可根據(jù)照明需要發(fā)射相應(yīng)顏色、亮度的光線，所述至少一個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)40用于折射、反射所述光源20發(fā)出的光線，所述擴(kuò)散板50用于折射、散射、反射處理來自所述透鏡結(jié)構(gòu)40的光線，從而將光線均勻地分散，從而降低眩光。
[0023]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述燈具結(jié)構(gòu)100還包括燈具殼體、散熱板、驅(qū)動(dòng)組件、整流電路、燈罩等組件，所述燈具殼體作為該燈具結(jié)構(gòu)100的主體，其用于容納所述光源20、至少一個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)40、擴(kuò)散板50、散熱板、驅(qū)動(dòng)組件、整流電路等組件于其內(nèi)，所述燈罩可拆卸地罩設(shè)于該燈具殼體上，進(jìn)而將所述光源20、透鏡結(jié)構(gòu)40、擴(kuò)散板50、散熱板、驅(qū)動(dòng)組件、整流電路等組件封裝于所述燈具殼體內(nèi)。
[0024]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述光源20為LED，其可通過表面貼裝、焊接等方式安裝于所述散熱板(如鋁基板)上，該散熱板可將該光源20工作時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)散出去。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述光源20的數(shù)量為300顆，其平均分為兩排分布安裝于所述散熱板上，并一一對(duì)應(yīng)，也即是說，所述光源20平均分為兩組，每組150顆，且每組中的150顆LED光源呈直線排列在所述散熱板上，其中一組中的LED光源與另外一組中的LED光源一一對(duì)應(yīng)。具體為，所述光源20排列的一種方式可為:所述直線排列的兩組光源20之間的中心距離大約為140毫米，每一個(gè)LED光源的中心到所述擴(kuò)散板50對(duì)應(yīng)的邊緣的距離大約為80毫米。
[0025]可以理解的是，所述光源20的數(shù)量、分組數(shù)量、排列方式、相鄰兩組光源20之間的中心間距以及LED光源的中心到所述擴(kuò)散板50邊緣的距離等設(shè)計(jì)參數(shù)僅為該LED燈具100的其中一個(gè)具體實(shí)施例，本申請(qǐng)并不限于上述設(shè)計(jì)參數(shù)，如所述光源20的數(shù)量可為100、200,320,400或其他數(shù)量個(gè)，也可以平均分為3組、4組、5組或其他數(shù)量，該LED燈具100的尺寸是根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)出來的，只要滿足這種光學(xué)性能及配光要求的設(shè)計(jì)參數(shù)均在保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0026]請(qǐng)一并參閱圖2及圖3，所述透鏡結(jié)構(gòu)40整體可為槽狀自由曲面透鏡，其可由PC(polycarbonate,聚碳酸酯)塑料、PMMA (polymethylmethacrylate,聚甲基丙烯酸甲酯)塑料等光學(xué)級(jí)塑料或玻璃通過一體成型設(shè)計(jì)而制成。所述透鏡結(jié)構(gòu)40包括外表面42及內(nèi)表面44，該透鏡結(jié)構(gòu)40在所述內(nèi)表面44上、且沿著該透鏡結(jié)構(gòu)40的軸向方向開設(shè)有凹槽45。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述燈具結(jié)構(gòu)100包括兩個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)40，該透鏡結(jié)構(gòu)40位于所述光源20與擴(kuò)散板50之間，且每一透鏡結(jié)構(gòu)40對(duì)應(yīng)罩設(shè)于一個(gè)包括有若干直線排列的光源20的光源組上。所述光源20容置于該透鏡結(jié)構(gòu)40的凹槽45內(nèi)，并被所述凹槽45完全包裹，該光源20發(fā)出的光線依次穿過所述透明結(jié)構(gòu)45的內(nèi)表面42和外表面44?？梢岳斫猓诒景l(fā)明其他實(shí)施例中，所述透鏡結(jié)構(gòu)40的數(shù)量對(duì)應(yīng)于所述光源20形成的光源組的數(shù)量，其可為3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)或其他數(shù)量個(gè)。
[0027]所述擴(kuò)散板50整體大致呈長方形平板狀，其可由PC塑料、PMMA塑料、PS塑料、聚乙烯或聚氯乙烯等透光性聚合材料或合成材料加入光干涉的擴(kuò)散粒子(如散光粉)而制成。該擴(kuò)散板50對(duì)準(zhǔn)所述光源20，且安裝于所述透鏡結(jié)構(gòu)40前方，并與該透鏡結(jié)構(gòu)40相距一定的距離。所述擴(kuò)散板50將來自所述透鏡結(jié)構(gòu)40的光線進(jìn)行折射、反射、散射處理，將光線均勻的分散，并可調(diào)整光傳播的方向，使得點(diǎn)光源變成面光源，從而增加光線的柔和度并降低眩光的產(chǎn)生。
[0028]請(qǐng)一并參閱圖4，作為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例，所述透鏡結(jié)構(gòu)40為槽狀自由曲面透鏡，其長度大約為575毫米，寬度大約為22.5毫米，高度大約為10毫米，該透鏡結(jié)構(gòu)40到所述擴(kuò)散板50的距離大約為40毫米。具體為，所述透鏡結(jié)構(gòu)40的內(nèi)表面42作為光學(xué)表面，其可為半徑為5毫米的球面，所述光源20位于該內(nèi)表面42的球心位置處，該光源20發(fā)出的光線通過所述球面狀的內(nèi)表面42直線進(jìn)入所述透鏡結(jié)構(gòu)40，而且該光線的傳輸方向保持不變；所述透鏡結(jié)構(gòu)40的外表面44作為光學(xué)表面，其可為自由曲面，進(jìn)入所述透鏡結(jié)構(gòu)40的光線在該外表面44處發(fā)生折射，并發(fā)射出該透鏡結(jié)構(gòu)40，從而形成中間低四周高型的配光形式(也即為蝙蝠翼型配光)，并在所述擴(kuò)散板50上形成均勻的光斑，且無明顯暗區(qū)(如圖4所示)，所述透鏡結(jié)構(gòu)40射出的光線經(jīng)由該擴(kuò)散板50折射、反射、散射處理之后，將光線均勻的分散，使得點(diǎn)光源變成面光源，從而增加光線的柔和度并降低眩光的產(chǎn)生，增加了觀看時(shí)視覺上的舒適感。
[0029]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述透鏡結(jié)構(gòu)40為槽狀自由曲面透鏡，其有內(nèi)外兩個(gè)反射表面，即，該透鏡結(jié)構(gòu)40由形狀為球面的內(nèi)表面42與形狀為自由曲面的外表面44組成?？梢岳斫獾氖?，所述透鏡結(jié)構(gòu)40并不限于上述光學(xué)結(jié)構(gòu)曲面的組合，在其他實(shí)施例中，所述透鏡結(jié)構(gòu)40的內(nèi)表面42可采用自由曲面，該透鏡結(jié)構(gòu)40的外表面44可采用為球面狀的設(shè)計(jì)組合，或者，所述透鏡結(jié)構(gòu)40的內(nèi)表面42與外表面44均可采用自由曲面的設(shè)計(jì)組合，采用上述三種組合方式中的任意一種組合設(shè)計(jì)組合，都可以使得所述LED燈具100實(shí)現(xiàn)出光面出光均勻，且無暗區(qū)的配光設(shè)計(jì)(如圖4所示)。
[0030]請(qǐng)一并參閱圖1至圖4，使用時(shí)，以所述光源20的數(shù)量為300顆為例加以說明，所述光源20平均分為兩組，每組中的150顆光源20呈直線排列于所述散熱板(例如，鋁基板)上，該光源20通電后根據(jù)照明需要發(fā)出相應(yīng)顏色、亮度的光線。所述透鏡結(jié)構(gòu)40位于所述光源20與擴(kuò)散板50之間，且每一透鏡結(jié)構(gòu)40對(duì)應(yīng)罩設(shè)于一個(gè)包括有若干直線排列的光源20的光源組上，所述光源20容置于該透鏡結(jié)構(gòu)40的凹槽45內(nèi)，并被所述凹槽45完全包裹。所述光源20位于該內(nèi)表面42的球心位置處，該光源20發(fā)出的光線通過所述球面狀的內(nèi)表面42直線進(jìn)入所述透鏡結(jié)構(gòu)40，而且該光線的傳輸方向保持不變，并傳輸至所述透鏡結(jié)構(gòu)40的外表面44。傳輸至所述外表面44光線處發(fā)生折射，并射出該透鏡結(jié)構(gòu)40，從而形成中間低四周高型的配光形式(也即為蝙蝠翼型配光)，并在所述擴(kuò)散板50上形成均勻的光斑，且無明顯暗區(qū)(如圖4所示)，所述透鏡結(jié)構(gòu)40射出的光線經(jīng)由該擴(kuò)散板50折射、反射、散射處理之后，將光線均勻的分散，使得點(diǎn)光源變成面光源，從而增加光線的柔和度并降低眩光的產(chǎn)生，增加了觀看時(shí)視覺上的舒適感。
[0031]綜上所述，本發(fā)明所提供的LED燈具100中，所述透鏡結(jié)構(gòu)40罩設(shè)于所述光源20上，該光源20發(fā)射出相應(yīng)顏色、亮度的光線，該光線并傳輸至所述透鏡結(jié)構(gòu)40處，并在該透鏡結(jié)構(gòu)40的內(nèi)表面42和外表面44處發(fā)生反射、折射和/或散射，從而形成中間低四周高型的配光形式。該透鏡結(jié)構(gòu)40通過對(duì)所述光源20發(fā)出的光線進(jìn)行二次配光，從而在所述擴(kuò)散板50上形成均勻的光斑，所述透鏡結(jié)構(gòu)40射出的光線經(jīng)由該擴(kuò)散板50折射、反射、散射處理之后，將光線均勻的分散，使得點(diǎn)光源變成面光源，消除了暗區(qū)的存在，從而增加光線的柔和度并降低眩光的產(chǎn)生，增加了觀看時(shí)視覺上的舒適感。
[0032]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種透鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透鏡結(jié)構(gòu)為槽狀自由曲面透鏡，并采用一體成型設(shè)計(jì)制成，該透鏡結(jié)構(gòu)包括內(nèi)表面及外表面，該內(nèi)表面與該外表面均為曲面，射入所述透鏡結(jié)構(gòu)的光線在所述內(nèi)表面及外表面處發(fā)生折射以進(jìn)行二次配光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透鏡結(jié)構(gòu)由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料和玻璃中的任意一種材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)表面上沿著所述透鏡結(jié)構(gòu)的軸向方向開設(shè)有凹槽，該凹槽容納光源于其內(nèi)，該光源發(fā)出的光線依次穿過所述內(nèi)表面及外表面，并在所述內(nèi)表面及外表面處發(fā)生反射或折射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透鏡結(jié)構(gòu)4的長度為575毫米，寬度為22.5毫米，高度為10毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)表面和外表面分別為球面和自由曲面組合、自由曲面和球面組合、均為自由曲面組合中的任意一種組合方式。
6.一種LED燈具，包括若干光源，其特征在于，所述LED燈具還包括至少一個(gè)透鏡結(jié)構(gòu)及擴(kuò)散板，所述透鏡結(jié)構(gòu)為槽狀自由曲面透鏡，并采用一體成型設(shè)計(jì)制成，所述透鏡結(jié)構(gòu)包括內(nèi)表面及外表面，該內(nèi)表面與該外表面均為曲面，所述光源發(fā)出的光線依次經(jīng)過所述內(nèi)表面及外表面，并分別在該內(nèi)表面和外表面處發(fā)生折射以進(jìn)行二次配光，來自所述外表面的光線經(jīng)由所述擴(kuò)散板光學(xué)處理后射出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED燈具，其特征在于，所述透鏡結(jié)構(gòu)由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料或玻璃制成，所述擴(kuò)散板由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料、PS塑料、聚乙烯或聚氯乙烯加入光干涉的擴(kuò)散粒子而制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED燈具，其特征在于，所述內(nèi)表面上沿著所述透鏡結(jié)構(gòu)的軸向方向開設(shè)有凹槽，所述光源容置于該透鏡結(jié)構(gòu)的凹槽內(nèi)，并被所述凹槽完全包裹，該光源發(fā)出的光線依次穿過所述透明結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面和外表面，并在所述內(nèi)表面及外表面處發(fā)生反射或折射。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED燈具，其特征在于，所述透鏡結(jié)構(gòu)4的長度為575毫米，寬度為22.5毫米，高度為10毫米，該透鏡結(jié)構(gòu)到所述擴(kuò)散板的距離為40毫米，所述光源的中心到所述擴(kuò)散板對(duì)應(yīng)的邊緣的距離為80毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED燈具，其特征在于，所述內(nèi)表面和外表面分別為球面和自由曲面組合、自由曲面和球面組合、均為自由曲面組合中的任意一種組合方式。
【文檔編號(hào)】F21V5/04GK104076418SQ201310109642
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】周明杰, 杜金 申請(qǐng)人:海洋王（東莞）照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司