一種用于筒燈配光的凸透鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及照明技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于LED筒燈配光的透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的LED筒燈一般應(yīng)用于基礎(chǔ)照明，所以其照射的范圍比較大，所以配光角度也比較大，所以大部分的筒燈都采用在燈具的出光口加一塊擴(kuò)散板，以達(dá)到大范圍均勻照明的目的，且筒燈一般采用多顆中小功率的LED作為光源，如果對(duì)每一顆LED光源都配一個(gè)透鏡進(jìn)行配光，將需要多顆小透鏡組成透鏡模組，這樣無(wú)疑會(huì)增加成本。所以，目前的LED筒燈采用擴(kuò)散板對(duì)光源進(jìn)行二次配光似乎成為最優(yōu)方案。但是，采用擴(kuò)散板進(jìn)行配光卻有下面幾點(diǎn)缺陷:
[0003]一為了達(dá)到均勻照明和降低光源亮度的目的，擴(kuò)散板的霧度一般都比較大，但這使得擴(kuò)散板的透光率都非常低，所以造成整燈的燈具效率偏低，為了彌補(bǔ)這一缺陷，有的筒燈會(huì)采用反光紙，以提高燈具效率，但這樣會(huì)增加整個(gè)燈具的成本。
[0004]二因擴(kuò)散板內(nèi)加了擴(kuò)散劑的原因，光線經(jīng)過擴(kuò)散板后，會(huì)往各個(gè)方向進(jìn)行擴(kuò)散，形成漫透射，光線出射的方向往各個(gè)方向都有，所以在大角度方向，從擴(kuò)散板漫透射出來(lái)的光也會(huì)比較大，所以在實(shí)際的照明應(yīng)用中，在大角度的方向會(huì)造成眩光。如圖1所示，為一般采用擴(kuò)散板的筒燈的配光曲線，可以看出大角度方向的光強(qiáng)比較強(qiáng)。部分筒燈為了消除眩光，而增加一個(gè)遮光的結(jié)構(gòu)，雖然可以達(dá)到防眩光的目的，卻降低了光通量。
[0005]三雖然采用擴(kuò)散板后，用一塊擴(kuò)散板就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多顆LED光源進(jìn)行配光的目的，避免了采用多顆小透鏡組成的透鏡模組的高成本方案。雖然在小口徑的筒燈中，一塊擴(kuò)散板的價(jià)格不高。但隨著筒燈尺寸的加大，出光口的半徑也增大，所需要的擴(kuò)散板的尺寸也增大，擴(kuò)散板的成本也隨之提高。
[0006]四采用擴(kuò)散板，雖然可以達(dá)到均勻照明的目的，但擴(kuò)散板無(wú)法對(duì)光線進(jìn)行精確控制，所形成的配光卻不一定是效率最高，最優(yōu)化的配光方式。，
[0007]從以上分析可以看出，目前LED筒燈采用擴(kuò)散板進(jìn)行配光雖然應(yīng)用的非常廣泛，但仍然有不少的缺陷和有待提高的地方。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，針對(duì)目前LED筒燈采用擴(kuò)散板進(jìn)行配光，而造成燈具效率偏低，在大角度方向無(wú)法消除眩光的，對(duì)配光無(wú)法精確控制等缺陷，提供一種效率高、成本低、具有筒燈配光方式的凸透鏡。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種用于筒燈配光的凸透鏡，包括入射折射曲面、出射折射曲面，其特征在于:所述入射折射曲面為內(nèi)凹型，入射折射曲面為橢圓面的一部分，其位于所述凸透鏡的底部；所述出射折射曲面為外凸型，出射折射面為拋物面的一部分，其位于所述凸透鏡的頂部；入射折射曲面與出射折射面之間形成一中間厚邊緣薄的凸透鏡體。
[0011]以凸透鏡縱向截面為平面，以凸透鏡底部中心為原點(diǎn)建立橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)y的直角坐標(biāo)；
[0012]所述入射折射曲面縱截形成的入射曲線滿足如下方程式:
[0013]x2/a2+(y+m) 2/b2=l, a, b, m 滿足如下三個(gè)不等式:
[0014]不等式1:0〈m〈b,
[0015]不等式2:b-m>h,
[0016]不等式3:a2-a2m2/b2>R2
[0017]其中:h為凸透鏡所配LED光源的高度，R為凸透鏡所配光源的半徑；
[0018]所述出射折射曲面縱截形成的出射曲線滿足如下方程式:
[0019]x2=-4p (y-g), p和g滿足以下兩不等式:
[0020]不等式4:g>h,
[0021]不等式5: 4pg> a2_a2m2/b2，
[0022]其中，p為該拋物線焦點(diǎn)到準(zhǔn)線距離的一半，g為整個(gè)凸透鏡的高度。
[0023]其中，p、g在滿足如上不等式的情況下，可以根據(jù)透鏡的所需尺寸和配光曲線進(jìn)行選擇。
[0024]進(jìn)一步地，凸透鏡底部側(cè)面有一體結(jié)構(gòu)的固定環(huán)。
[0025]進(jìn)一步地，凸透鏡為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體。
[0026]進(jìn)一步地，凸透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料注塑而成的一體結(jié)構(gòu)。
[0027]進(jìn)一步地，入射折射曲面為磨砂面。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果有以下幾點(diǎn):
[0029]1、凸透鏡為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，而入射折射曲面為橢圓面的一部分，出射折射面為拋物面的一部分，漸變的凹凸雙透鏡入射、出射表面配合，使得本實(shí)用新型可以在實(shí)現(xiàn)一個(gè)透鏡對(duì)多個(gè)小功率LED光源的配光，且可以適用于COB光源，具有比較強(qiáng)的通用性，方便產(chǎn)品更新?lián)Q代；且在配和多顆LED光源使用時(shí)，可將多個(gè)光源集中焊接并容納在內(nèi)凹的底部位置，相對(duì)于單個(gè)光源單獨(dú)配制透鏡而言可以盡量的減少材料使用量，降低燈具成本。
[0030]2、凸透鏡為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，而入射折射曲面為橢圓面的一部分，出射折射面為拋物面的一部分，漸變的凹凸雙透鏡表面配合，使得本實(shí)用新型相對(duì)于擴(kuò)散板可以比較精確的控制配光曲線，不但可以實(shí)現(xiàn)采用擴(kuò)散板時(shí)的均勻照明，同時(shí)降低大角度方向的眩光；且其透光率比較高，可以提高整燈的燈具效率。
[0031]3、凸透鏡為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，凸透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯材料注塑而成的一體結(jié)構(gòu)，制作方便，成本低。
【附圖說明】
[0032]圖1是一般LED筒燈采用擴(kuò)散板的筒燈的配光曲線；
[0033]圖2是本實(shí)用新型的側(cè)視圖；
[0034]圖3是本實(shí)用新型的正視圖；
[0035]圖4是本實(shí)用新型的凸透鏡的剖視圖；
[0036]圖5是采用本實(shí)用新型的筒燈的配光曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但并非是對(duì)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的限定。
[0038]請(qǐng)參閱圖4，其為本實(shí)用新型的凸透鏡的剖視圖。本實(shí)用新型所述的凸透鏡1，包括位于凸透鏡I底部的內(nèi)凹型入射折射曲面12和位于凸透鏡I頂部的外凸型出射折射曲面11，入射折射曲面12與出射折射面11之間形成一中間厚邊緣薄的凸透鏡體。
[0039]凸透鏡I為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，其旋轉(zhuǎn)軸為Z軸，固定環(huán)13位于凸透鏡I的底部側(cè)面。入射折射曲面12為橢圓面的一部分，如圖4所示，以凸透鏡縱向截面為平面，以凸透鏡底部中心O為原點(diǎn)，建立橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)y的直角坐標(biāo)；
[0040]入射折射曲面縱截形成的入射曲線滿足如下方程式:x2/a2+(y+m)2/b2=l，其中，a, b, m滿足如下三個(gè)不等式:
[0041]不等式1:0〈m〈b,
[0042]不等式2:b-m>h,
[0043]不等式3:a2-a2m2/b2>R2。
[0044]其中:h為凸透鏡所配LED光源的高度，R為凸透鏡所配光源的半徑，
[0045]其中a，b，m在滿足如上不等式的情況下，可以根據(jù)透鏡的所需尺寸和配光曲線進(jìn)行選擇。
[0046]所述出射折射面11為拋物面的一部分，出射折射曲面11縱截形成的出射曲線滿足如下方程式:x2=-4p (y-g),
[0047]其中，P和g滿足以下兩不等式:
[0048]不等式4:g>h,
[0049]不等式5: 4pg> a2-a2m2/b2,
[0050]其中，p為該拋物線焦點(diǎn)到準(zhǔn)線距離的一半，g為整個(gè)凸透鏡的高度。
[0051]其中，p、g在滿足如上不等式的情況下，可以根據(jù)透鏡的所需尺寸和配光曲線進(jìn)行選擇。
[0052]請(qǐng)參閱圖2和圖3，入射折射曲面12和出射折射曲面11為分布為其母線繞中心軸Z軸旋轉(zhuǎn)而成。
[0053]請(qǐng)參閱圖5，為采用本實(shí)用新型后的配光曲線，對(duì)比采用擴(kuò)散板配光的LED筒燈的配光(參閱圖1)，可以看出，采用凹凸的非球面入射、出射曲面，其同樣實(shí)現(xiàn)了大范圍的均勻照明，同時(shí)大角度方向的光強(qiáng)要降低，降低了該方向的眩光，同時(shí)控制大角度方向的配光往下面照射，以提高地面的照度值，同時(shí)在保證大角度方向低眩光值的情況下，同時(shí)保證大角度方向一定的光強(qiáng)值，以保證垂直面的照度。
[0054]本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本實(shí)用新型的各種改動(dòng)或變形不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型的意圖也包含這些改動(dòng)和變形。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于筒燈配光的凸透鏡，包括入射折射曲面、出射折射曲面，其特征在于:所述入射折射曲面為內(nèi)凹型，入射折射曲面為橢圓面的一部分，其位于所述凸透鏡的底部；所述出射折射曲面為外凸型，出射折射面為拋物面的一部分，其位于所述凸透鏡的頂部；入射折射曲面與出射折射面之間形成一中間厚邊緣薄的凸透鏡體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸透鏡，其特征在于:以凸透鏡縱向截面為平面，以凸透鏡底部中心為原點(diǎn)建立橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)y的直角坐標(biāo)； 所述入射折射曲面縱截形成的入射曲線滿足如下方程式: x2/a2+ (y+m) 2/b2=l, a, b, m滿足如下三個(gè)不等式: 不等式1:0〈m〈b, 不等式2:b-m>h,不等式 3:a2-a2m2/b2>R2 其中:h為凸透鏡所配LED光源的高度，R為凸透鏡所配光源的半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凸透鏡，其特征在于:以凸透鏡縱向截面為平面，以凸透鏡底部中心為原點(diǎn)建立橫坐標(biāo)X和縱坐標(biāo)y的直角坐標(biāo)； 所述出射折射曲面縱截形成的出射曲線滿足如下方程式: x2=-4p (y-g), p和g滿足以下兩不等式: 不等式4:g>h,不等式 5: 4pg> a2-a2m2/b2, 其中，P為該拋物線焦點(diǎn)到準(zhǔn)線距離的一半，g為整個(gè)凸透鏡的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸透鏡，其特征在于:所述凸透鏡底部側(cè)面有一體結(jié)構(gòu)的固定環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述一種用于筒燈配光的凸透鏡，其特征在于:所述凸透鏡為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凸透鏡，其特征在于:所述凸透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯材料注塑而成的一體結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸透鏡，其特征在于:所述入射折射曲面為磨砂面。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及的一種用于筒燈配光的凸透鏡，包括入射折射曲面和出射折射曲，入射折射曲面為內(nèi)凹型，入射折射曲面為橢圓面的一部分，其位于凸透鏡的底部；出射折射曲面為外凸型，出射折射面為拋物面的一部分，其位于凸透鏡的頂部；在凸透鏡的底部外圈有一固定環(huán)。本實(shí)用新型目的在于提供一種效率高、成本低、具有筒燈配光方式的凸透鏡，其可以在實(shí)現(xiàn)一個(gè)透鏡對(duì)多個(gè)小功率LED光源的配光，且可以適用于COB光源，具有比較強(qiáng)的通用性，方便產(chǎn)品更新?lián)Q代；其在配和多顆LED光源使用時(shí)，在光源集中焊接的情況下，該凸透鏡可以盡量的減少材料使用量，降低燈具成本；其相對(duì)于擴(kuò)散板可以比較精確的控制配光曲線，可以提高整燈的燈具效率。
【IPC分類】F21Y101-02, F21V5-04
【公開號(hào)】CN204285313
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420795843
【發(fā)明人】孫勇
【申請(qǐng)人】江門市天加力照明有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日