一種led透鏡及透鏡模組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種LED透鏡，包含偏光單元、反射單元、底座；所述的底座上設(shè)有LED光源安裝孔，所述的偏光單元位于底座上并覆蓋在所述的LED光源安裝孔上，所述的反射單元位于底座上并設(shè)置在偏光單元的一側(cè)，所述反射單元豎直方向的最高點(diǎn)高于偏光單元的最高點(diǎn)，反射單元水平方向最大長(zhǎng)度大于偏光單元的水平方向最大長(zhǎng)度，反射單元水平方向相對(duì)于C90-270左右對(duì)稱。實(shí)現(xiàn)LED光源經(jīng)透鏡反射實(shí)現(xiàn)二次配光后，可以使90％的有效發(fā)光光線定向射向目標(biāo)區(qū)域，照射效果好，相比較現(xiàn)有技術(shù)，可以在相同功耗下成倍提高照射效率。本實(shí)用新型還提供一種透鏡模組。
【專利說(shuō)明】—種LED透鏡及透鏡模組

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED光學(xué)配光照明【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種LED透鏡及其透鏡模組。

【背景技術(shù)】
[0002]LED易于實(shí)現(xiàn)各種形式的配光，一種常用的技術(shù)手段是通過二次光學(xué)透鏡來(lái)進(jìn)行配光設(shè)計(jì)，即在制作完好的LED單燈的基礎(chǔ)上安裝獨(dú)立的透鏡來(lái)進(jìn)行配光設(shè)計(jì)，所采用的透鏡一般為聚碳酸酯(PC)材質(zhì)的透鏡，該透鏡獨(dú)立于LED單燈之外，稱為二次透鏡，二次透鏡與LED單燈共同組成光學(xué)系統(tǒng)，得到目標(biāo)配光形式。
[0003]C-平面系統(tǒng)是一種常用的測(cè)量并描述光源或燈具空間光強(qiáng)分布的坐標(biāo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于LED光源或燈具的光度測(cè)試中。C-平面系統(tǒng)是一組平面，其交集線(極軸)是通過光度中心的鉛垂線。C-平面系統(tǒng)在空間內(nèi)嚴(yán)格地定位，并且不隨燈具傾斜。第一根軸通常通過光度中心，而且垂直于出光口面。第二根軸位于C = 00平面內(nèi)。在C-平面系統(tǒng)下測(cè)量并描述LED光源或燈具的空間光強(qiáng)分布，光強(qiáng)分布一般通過配光曲線來(lái)描述；配光曲線是在極坐標(biāo)系或直角坐標(biāo)系下，標(biāo)出的某個(gè)配光平面上的各個(gè)角度所對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)值，并描繪出光強(qiáng)值隨角度變化的曲線；人們一般重點(diǎn)關(guān)注和分析的是C0-C180和C90-C270這兩個(gè)配光平面上的配光曲線；從配光曲線圖上看，這兩個(gè)平面上的配光曲線可以是重合的，也可以是完全不同的；我們定義配光曲線圖中O度角度線的左側(cè)的角度為正角度(用“ + ”表示)、0度角度線的右側(cè)的角度為負(fù)角度(用表示)，那么每個(gè)平面上的配光曲線可以是對(duì)稱式的(相對(duì)于O度角度線左右對(duì)稱)，也可以是非對(duì)稱式的(相對(duì)于O度角度線左右非對(duì)稱)。從配光曲線上可以讀出光束角的值，我們定義某配光平面上配光曲線的光束角為:光束角=配光曲線上最大光強(qiáng)角度線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至50%最大光強(qiáng)的角度線時(shí)所轉(zhuǎn)過的角度值+最大光強(qiáng)角度線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至50%最大光強(qiáng)的角度線時(shí)所轉(zhuǎn)過的角度值。
[0004]在廣告牌的亮化照明中，過去傳統(tǒng)照明為實(shí)現(xiàn)戶外廣告牌的亮化，燈具通常采用上下兩行的安裝方式，十分的不利于安裝以及后續(xù)的維護(hù)?；蛘哂械臑榱税惭b的方便，采用單行安裝，即上邊沿安裝或下邊沿安裝，使得廣告牌的亮化效果十分的差。較常出現(xiàn)的現(xiàn)象是廣告牌中間位置太亮，上下左右四周很暗的現(xiàn)象，或者是在燈具安裝的一整塊區(qū)域較亮，但是其他區(qū)域的亮度又不足，出現(xiàn)由亮變暗漸變的現(xiàn)象，使得廣告牌上的內(nèi)容不易于客戶閱讀觀看，進(jìn)而使得廣告成本的投入由于亮化效果不佳，使得沒有達(dá)到應(yīng)有的宣傳效果以及其他的警示作用。
[0005]傳統(tǒng)的廣告牌一般使用投光燈進(jìn)行廣告牌的亮化。而這種燈具的配光曲線一般為對(duì)稱形配光曲線，而燈具的安裝由于采用單行安裝，就使得使用的時(shí)候，廣告牌的亮度出現(xiàn)兩極分化的現(xiàn)象，即靠近燈具的區(qū)域亮度過高，距離燈具較遠(yuǎn)的區(qū)域亮度又不足。
[0006]因而為了使使用投光燈的廣告牌區(qū)域亮度均勻，需要通過將不同角度的透鏡分別安裝到不同的燈具模組上，使每個(gè)模組分別照射廣告牌的不同區(qū)域，以此來(lái)提高照明效果的均勻性。這種方法的缺點(diǎn):1，在需要提高亮度時(shí)，需要同時(shí)增加各個(gè)不同角度的模組已保持均勻度；2，每個(gè)模組發(fā)光面與廣告牌所成的角度不同，這給安裝工程人員提供了技術(shù)難題，需要安裝的時(shí)候反復(fù)的調(diào)試角度；3，因?yàn)槭褂玫腖ED透鏡角度都不相同，需要開多套LED透鏡模具，增加了燈具的成本。
[0007]總結(jié)來(lái)說(shuō)，是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的燈具配光上沒有針對(duì)廣告牌做相應(yīng)的光學(xué)設(shè)計(jì)，由于二次光學(xué)的控制不好，使得廣告牌的亮化效果一直較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，針對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)上的類似產(chǎn)品的不足，本實(shí)用新型提供一種新的LED透鏡和透鏡模組，實(shí)現(xiàn)LED光源經(jīng)透鏡反射實(shí)現(xiàn)二次配光，可以使90 %的有效發(fā)光光線定向射向目標(biāo)區(qū)域，照射效果好，相比較現(xiàn)有技術(shù)，可以在相同功耗下成倍提高照射效率。
[0009]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn):
[0010]一種LED透鏡，包含偏光單元、反射單元、底座；所述的底座上設(shè)有LED光源安裝孔，所述的偏光單元位于底座上并覆蓋在所述的LED光源安裝孔上，所述的反射單元位于底座上并設(shè)置在偏光單元的一側(cè)，所述反射單元豎直方向的最高點(diǎn)高于偏光單元的最高點(diǎn)，反射單元水平方向最大長(zhǎng)度大于偏光單元的水平方向最大長(zhǎng)度，反射單元水平方向相對(duì)于C90-270左右對(duì)稱。
[0011]其中，所述偏光單元整體呈半球形，含有外表面和內(nèi)表面，所述的偏光單元的外表面和內(nèi)表面為非對(duì)稱非等量變化的自由曲面。
[0012]其中，所述偏光單元外表面近似球形，所述偏光單元內(nèi)表面為一頭尖一頭圓的近似水滴形，所述偏光單元內(nèi)表面較圓的一端靠近反射單元，所述的內(nèi)表面與外表面形成共同形成偏光單元中心較厚，邊緣較薄，且較厚中心位于C90端。
[0013]其中，所述偏光單元的內(nèi)表面與底座之間形成內(nèi)腔，所述內(nèi)腔在水平方向的截面為橢圓形。
[0014]其中，所述偏光單兀內(nèi)表面中心與外表面中心在同一垂直于底座水平面的直線上，所述的直線與LED燈的出光中線線重合，且所述偏光單元外表面中心所在的水平面經(jīng)過反射單元外表面中心點(diǎn)，所述反射單元外表面中心點(diǎn)為偏光單元C90-270截面與反射單元外表面的交接點(diǎn)。
[0015]其中，所述的LED透鏡的內(nèi)腔中放置LED光源，光源位于透鏡內(nèi)腔的中心位置。
[0016]其中，所述的反射單元包含反光后表面，所述的反光后表面呈弧形，并且所述弧形的凹面朝向偏光單元。
[0017]最后，所述的偏光單元、反射單元、底座一體制造。
[0018]一種LED透鏡模組，包括多個(gè)LED透鏡，多個(gè)所述的LED透鏡組成一體化結(jié)構(gòu)。
[0019]以上實(shí)現(xiàn)的一種LED透鏡及由多個(gè)LED透鏡組成LED透鏡模組產(chǎn)品，通過專業(yè)二次配光，使得配光形狀不再是簡(jiǎn)單的對(duì)稱，而是在同一參考面上左右的光線占比約為1:9，即將90%的光線都往廣告牌方向偏，而另一方向的光線做到幾乎沒有。在保證廣告牌的亮化均勻外，使得光線的利用率提高，減少光線的浪費(fèi)。同時(shí)該技術(shù)對(duì)不同的廣告牌亮度要求不同時(shí)，可以通過隨意增加減少模組的方式來(lái)達(dá)到不同的亮度要求，只需要一個(gè)一個(gè)的增減即可，無(wú)需成倍的增加減少模組，配光曲線以及均勻度不受燈具模組數(shù)量的影響。保證了客戶安裝使用的靈活性，整體的照射廣告牌的整體均勻度可達(dá)0.8以上，重點(diǎn)中心為位置可達(dá)0.87.的均勻度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為L(zhǎng)ED透鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為L(zhǎng)ED透鏡C平面坐標(biāo)示意圖；
[0022]圖3為L(zhǎng)ED透鏡C0-180方向剖面示意圖；
[0023]圖4為L(zhǎng)ED透鏡C90-270方向截面圖；
[0024]圖5為L(zhǎng)ED透鏡與LED光源組合后的CO-180截面圖；
[0025]圖6為L(zhǎng)ED透鏡與LED光源組合后的C90-270截面圖；
[0026]圖7為L(zhǎng)ED透鏡C0-180截面的光線反射示意圖；
[0027]圖8為L(zhǎng)ED透鏡C90-270截面的光線反射示意圖；
[0028]圖9為由多個(gè)LED透鏡所組成的透鏡模組示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0030]在本實(shí)用新型中為了表述方便，將C平面定義為與底座平行的水平面，將我們將LED透鏡結(jié)構(gòu)中與C0-C180配光平面重合的面稱為C0-C180截面，與C90-C270配光平面重合的面稱為C90-C270截面，C0-C180截面和C90-270截面作為L(zhǎng)ED透鏡結(jié)構(gòu)的剖視圖平面。
[0031]如圖1所示的LED透鏡I，包含偏光單元3、反射單元2、底座4 ;所述的底座4上設(shè)有LED光源安裝孔5 (在圖4中有示出)，所述的偏光單元3位于底座4上并覆蓋在所述的LED光源安裝孔5上，所述的反射單元2呈半球形、位于底座4上并設(shè)置在偏光單元3的一偵U。在豎直方向上，即垂直于底座所在水平面的方向上，所述反射單元2的最高點(diǎn)高于偏光單元3的最高點(diǎn),在底座所在的水平方向上,反射單元2的最大長(zhǎng)度大于偏光單元3的最大長(zhǎng)度，反射單元2水平方向上相對(duì)于C90-270左右對(duì)稱。
[0032]具體來(lái)說(shuō)，如圖2所示LED透鏡C平面坐標(biāo)示意圖，C0-180軸與C90-270軸互相垂直，兩軸分別穿過C0-180截面與90-270平面，其中兩軸交接的中點(diǎn)為L(zhǎng)ED光源的出光中心點(diǎn)。
[0033]如圖3和圖4所示的LED透鏡在C0-180和C90-270截面圖，所述偏光單元含有外表面7和內(nèi)表面8，如圖3所示，所述的偏光單元的外表面7和內(nèi)表面8為非對(duì)稱非等量變化的自由曲面。如圖4所示，所述偏光單元外表面7近似半球形、內(nèi)表面8為一頭尖一頭圓的近似水滴形，所述偏光單元內(nèi)表面8較圓的一端靠近反射單元2，所述的內(nèi)表面8與外表面7形成共同形成偏光單元中心較厚、邊緣較薄、且較厚中心位于C90端的形狀，及較厚的部分位于遠(yuǎn)離反射單元2的方向。如圖3所示，所述偏光單元3的內(nèi)表面8與底座4之間形成內(nèi)腔6，如圖2所示，所述內(nèi)腔在水平方向的截面為橢圓形。
[0034]如圖5所不,所述偏光單兀3的內(nèi)表面中心點(diǎn)C與外表面中心點(diǎn)B在同一直線上，所述的直線與LED光源9的出光中線線重合且垂直于底座水平面，O點(diǎn)為L(zhǎng)ED光源9的頂點(diǎn)。且如圖6所示，所述偏光單元3外表面中心點(diǎn)B所在的水平面經(jīng)過反射單元2外表面中心點(diǎn)A,所述反射單元2外表面中心點(diǎn)A為偏光單元3的C90-270截面與反射單元2外表面的交接點(diǎn)。所述的反射單元2包含反光后表面21，如圖8所示，所述的反光后表面呈弧形，并且所述弧形的凹面朝向偏光單元。
[0035]所述的LED透鏡的內(nèi)腔中放置LED光源，光源位于透鏡內(nèi)腔的中心位置。所述的LED光源9發(fā)光時(shí)，其光線分布如圖7和圖8所示，光線發(fā)出的初始狀態(tài)為以LED光源為中心四周均勻發(fā)散，經(jīng)過LED透鏡的偏光單元3時(shí)，經(jīng)偏光單元3的折射，光線的傳播方向發(fā)生如圖7和圖8的改變，既光想朝向偏光單元較厚區(qū)域，在較薄區(qū)域發(fā)射的光線經(jīng)過反射單元2的下表面的反射后也改變?cè)瓉?lái)的傳播方向，轉(zhuǎn)向偏光單元方向傳播，達(dá)到將LED光源發(fā)射的絕大部分光線朝向設(shè)定方向發(fā)射的目的。對(duì)于在廣告板上的應(yīng)用，即大部分光線都轉(zhuǎn)化為照亮廣告區(qū)域的有效照射光線，增強(qiáng)了廣告的辨識(shí)度，也節(jié)約了能源。
[0036]可以根據(jù)需要將多個(gè)LED透鏡單元組成如圖9所示的透鏡模組，所述的偏光單元、反射單元、底座一體制造，所述的透鏡模組也為一體制造。
[0037]對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行簡(jiǎn)單變化所得的方案也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，在此不--列舉。
【權(quán)利要求】
1.一種LED透鏡，包含偏光單元、反射單元、底座；所述的底座上設(shè)有LED光源安裝孔，所述的偏光單元位于底座上并覆蓋在所述的LED光源安裝孔上，所述的反射單元位于底座上并設(shè)置在偏光單元的一側(cè)，所述反射單元豎直方向的最高點(diǎn)高于偏光單元的最高點(diǎn)，反射單元水平方向最大長(zhǎng)度大于偏光單元的水平方向最大長(zhǎng)度，反射單元水平方向相對(duì)于C90-270左右對(duì)稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED透鏡，其特征在于:所述偏光單元整體呈半球形，含有外表面和內(nèi)表面，所述的偏光單元的外表面和內(nèi)表面為非對(duì)稱非等量變化的自由曲面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED透鏡，其特征在于:所述偏光單元外表面近似球形，所述偏光單元內(nèi)表面為一頭尖一頭圓的近似水滴形，所述偏光單元內(nèi)表面較圓的一端靠近反射單元，所述的內(nèi)表面與外表面形成共同形成偏光單元中心較厚、邊緣較薄、且較厚中心位于C90 端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3任一權(quán)利要求所述的LED透鏡，其特征在于:所述偏光單元的內(nèi)表面與底座之間形成內(nèi)腔，所述內(nèi)腔在水平方向的截面為橢圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED透鏡，其特征在于:所述偏光單元內(nèi)表面中心與外表面中心在同一垂直于底座水平面的直線上，所述的直線與LED光源的出光中線線重合，且所述偏光單元外表面中心所在的水平面經(jīng)過反射單元外表面中心點(diǎn)，所述反射單元外表面中心點(diǎn)為偏光單元C90-270截面與反射單元外表面的交接點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED透鏡，其特征在于:所述的LED透鏡的內(nèi)腔中放置LED光源，光源位于透鏡內(nèi)腔的中心位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED透鏡，其特征在于:所述的反射單元包含反光后表面，所述的反光后表面呈弧形，并且所述弧形的凹面朝向偏光單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED透鏡，其特征在于:所述的偏光單元、反射單元、底座一體制造。
9.一種LED透鏡模組，其特征在于:包括多個(gè)LED透鏡，多個(gè)所述的LED透鏡組成一體化結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】F21V5/04GK204100134SQ201420492607
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】鄺野, 趙宇軍, 梁凱 申請(qǐng)人:深圳市大族元亨光電股份有限公司