專(zhuān)利名稱(chēng)：一種均勻配光透鏡及其led燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明燈具，尤其涉及一種均勻配光透鏡及其LED燈具。
背景技術(shù)：
當(dāng)前大功率LED光源的應(yīng)用愈加廣泛，相應(yīng)的LED 二次光學(xué)配光透鏡也顯得越來(lái) 越重要。 目前市場(chǎng)上應(yīng)用較多的LED配光透鏡均由普通的球面鏡實(shí)現(xiàn)，被照面的光斑照度 會(huì)從中心開(kāi)始向四周衰減，即中心亮四周暗，照度不均勻，而不均勻的照明會(huì)給人以疲勞的 視覺(jué)感受。此類(lèi)透鏡的配光曲線(xiàn)中心高周邊低，特定距離的光斑效果也是中心照度高，并向 周邊衰減很快，照明均勻度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種均勻配光透 鏡，能夠提高LED燈具在特定的被照面的照度均勻性。 本發(fā)明的另一目的在于，提供一種使用以上均勻配光透鏡的LED燈具。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 構(gòu)造一種均勻配光透鏡，用于對(duì)LED光源發(fā)出的光線(xiàn)進(jìn)行均勻配光，包括呈半球 狀的透鏡本體，其中，所述透鏡本體靠近所述LED光源的近側(cè)面為球面，遠(yuǎn)離所述LED光源 的遠(yuǎn)側(cè)面為高次非球面。 本發(fā)明所述的均勻配光透鏡，其中，所述高次非球面上各點(diǎn)坐標(biāo)Z的計(jì)算公式為
er2 Z =-, + +""2+"31"3 其中所述C為高次非球面的頂點(diǎn)曲率，C的絕對(duì)值取值范圍為0. 0666 0. 105， C 取負(fù)值； 所述、值為零，所述02取值范圍為0. 003 0.007; 所述a 3的絕對(duì)值取值范圍為0. 00005 0. 00035，其中a 3取負(fù)值。 本發(fā)明所述的均勻配光透鏡，其中，所述透鏡本體中間厚度值為5 7mm。 本發(fā)明所述的均勻配光透鏡，其中，所述近側(cè)面為半徑為無(wú)窮大的球面。本發(fā)明還提供了一種LED燈具，包括LED光源，還包括用于給所述LED光源配光
的均勻配光透鏡，所述均勻配光透鏡包括呈半球狀的透鏡本體，所述透鏡本體靠近所述LED
光源的近側(cè)面為球面，遠(yuǎn)離所述LED光源的遠(yuǎn)側(cè)面為高次非球面；所述LED光源和所述均勻
配光透鏡之間的距離可調(diào)節(jié)。 本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述高次非球面上各點(diǎn)坐標(biāo)Z的計(jì)算公式為
Z =-, + c^r + a2r + "3r
i+Vi-cV ; 其中所述C為高次非球面的頂點(diǎn)曲率，C的絕對(duì)值取值范圍為0. 0666 0. 105， C 取負(fù)值； 所述a工值為零，所述a 2取值范圍為0. 003 0. 007 ; 所述a 3的絕對(duì)值取值范圍為0. 00005 0. 00035，其中a 3取負(fù)值。 本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述LED燈具還包括鏡筒，所述均勻配光透鏡安裝
在鏡筒的一端，所述LED光源通過(guò)螺紋連接在所述鏡筒內(nèi)，以調(diào)節(jié)所述LED光源和所述均勻
配光透鏡之間的距離。 本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述LED光源距離所述均勻配光透鏡的距離在 4. 5±1. 5mm范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。 本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述透鏡本體中間厚度值為5 7mm。 本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述近側(cè)面為半徑為無(wú)窮大的球面。 本發(fā)明充分利用高次非球面面型對(duì)光線(xiàn)的折射原理，及光源位置不同其角放大率
不同的調(diào)焦原理，使LED燈具采用一片均勻配光透鏡，即可實(shí)現(xiàn)LED光源在50 68度范圍、
或更大范圍內(nèi)的照度均勻性達(dá)80%的配光效果。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的均勻配光透鏡結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的均勻配光透鏡的光路原理示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的具有均勻配光透鏡的LED的燈具結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的均勻配光透鏡50度配光曲線(xiàn)示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的均勻配光透鏡60度配光曲線(xiàn)示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的均勻配光透鏡68度配光曲線(xiàn)示意圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例的均勻配光透鏡調(diào)焦原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖示，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)介紹。 本發(fā)明較佳實(shí)施例的均勻配光透鏡結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，同時(shí)參閱圖3，所述均勻 配光透鏡1用于對(duì)LED光源發(fā)出的光線(xiàn)進(jìn)行均勻配光，其包括呈半球狀的透鏡本體10，透鏡 本體10靠近LED光源2的近側(cè)面11為球面，遠(yuǎn)離LED光源的遠(yuǎn)側(cè)面12為高次非球面。
—般高次非球面面型的計(jì)算公式如下式(1)所示
" ci" 2 3 4 20
Z =-, + +"2r +"3r +"4r +... + "20r
1 + 0-(1 + K)cV 高次非球面面型與球面面型公式相比，多了二次曲率系數(shù)K及高次項(xiàng)，隨r值的
變化高次非球面高次項(xiàng)可靈活改變面型以改變光線(xiàn)的出射角度，以保證光線(xiàn)能量的任意分配，非球面透鏡光能量分配示意圖如圖1所示。 本實(shí)施例中，均勻配光透鏡1的高次非球面上各點(diǎn)坐標(biāo)Z的計(jì)算公式如下式(2) 所示 式(2)中，C為高次非球面的頂點(diǎn)曲率，C的絕對(duì)值取值范圍為0. 0666 0. 105， C取負(fù)值；a工值為零；a 2取值范圍為0. 003 0. 007 ; a 3的絕對(duì)值取值范圍為0. 00005 0. 00035，其中a3取負(fù)值。 其中，C的優(yōu)選絕對(duì)值取值范圍為0. 07264 0. 09264， C取負(fù)值；a 2取值范圍為 0. 005 0. 007 ; a 3的絕對(duì)值取值范圍為0. 00017 0. 0003，其中a 3取負(fù)值，以達(dá)到最好 的配光效果，使LED光源2照度均勻性。 本實(shí)施例中，c^采用正數(shù)值，c^采用負(fù)數(shù)值；如果02、03的正負(fù)號(hào)取反，則配光 效果截然相反，無(wú)法實(shí)現(xiàn)均勻配光。 本實(shí)施例中，如圖1所示，透鏡本體10靠近LED光源2的近側(cè)面11設(shè)計(jì)為半徑為
95mm的球面；如圖2所示，也可以設(shè)計(jì)為半徑無(wú)窮大的球面，即為平面。 本實(shí)施例中，為達(dá)到更好的均勻配光效果，透鏡本體10中間厚度值優(yōu)選取為5 本發(fā)明還提供了 一種LED燈具，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，其包括LED光源2，還 包括以上實(shí)施例中所描述的均勻配光透鏡l，均勻配光透鏡1采用壓圈3固定在鏡筒4的 一端，LED光源2采用螺紋連接可旋轉(zhuǎn)的連接在鏡筒4內(nèi)，通過(guò)移動(dòng)LED光源2的位置來(lái)調(diào) 節(jié)LED光源2與均勻配光透鏡1之間的距離，可實(shí)現(xiàn)LED光源在50 68度之間任一角度 均勻配光，也可用于50 68度連續(xù)可調(diào)均勻配光。 本實(shí)施例中，LED光源2距離均勻配光透鏡1中心的距離為4. 5±1. 5mm，通過(guò)調(diào)節(jié) LED光源2與均勻配光透鏡1中心之間的距離，可以實(shí)現(xiàn)50 68度的不同角度均勻配光， 其焦距調(diào)節(jié)原理示意圖如圖7所示。 本實(shí)施例的LED燈具中，均勻配光透鏡1的高次非球面上各點(diǎn)坐標(biāo)Z的計(jì)算公式 (2)中，C為高次非球面的頂點(diǎn)曲率，C的絕對(duì)值取值范圍為0. 0666 0. 105， C取負(fù)值；a工 值為零；a 2取值范圍為0. 003 0. 007 ; a 3的絕對(duì)值取值范圍為0. 00005 0. 00035，其
中^取負(fù)值。 其中，C的優(yōu)選絕對(duì)值取值范圍為0. 07264 0. 09264， C取負(fù)值；a 2取值范圍為 0. 005 0. 007 ; a 3的絕對(duì)值取值范圍為0. 00017 0. 0003，其中a 3取負(fù)值，以達(dá)到最好 的配光效果，使LED光源2照度均勻性。 圖7中LED光源2在位置A時(shí)，距離均勻配光透鏡1中心較遠(yuǎn)，LED光源2發(fā)出的 光線(xiàn)經(jīng)均勻配光透鏡1配光后，出射光線(xiàn)的半光束角a為30度，實(shí)現(xiàn)60度均勻配光，配光 曲線(xiàn)如圖5所示。 圖7中LED光源2在位置B時(shí)，距離均勻配光透鏡1中心較近，距離約為3mm，LED 光源2發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)均勻配光透鏡1配光后，出射光線(xiàn)的半光束角b為33. 9度，實(shí)現(xiàn)68度 均勻配光，配光曲線(xiàn)如圖6所示。 Z 二
(2);
5
本實(shí)施例的LED燈具采用以上實(shí)施例中的均勻配光透鏡1進(jìn)行50度均勻配光曲 線(xiàn)如圖4所示。 本發(fā)明充分利用高次非球面面型對(duì)光線(xiàn)的折射原理，及光源位置不同其角放大率 不同的調(diào)焦原理，使LED燈具采用一片均勻配光透鏡，即可使LED光源在50 68度范圍、 或更大范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)照度均勻性達(dá)80%的配光效果。 應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種均勻配光透鏡，用于對(duì)LED光源(2)發(fā)出的光線(xiàn)進(jìn)行均勻配光，包括呈半球狀的透鏡本體(10)，其特征在于，所述透鏡本體(10)靠近所述LED光源的近側(cè)面(11)為球面，遠(yuǎn)離所述LED光源的遠(yuǎn)側(cè)面(12)為高次非球面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻配光透鏡，其特征在于，所述高次非球面上各點(diǎn)坐標(biāo)Z的 計(jì)算公式為忭 cr 2 3其中所述C為高次非球面的頂點(diǎn)曲率，C的絕對(duì)值取值范圍為0. 0666 0. 105， C取負(fù)值；所述a工值為零，所述a 2取值范圍為0. 003 0. 007 ;所述a 3的絕對(duì)值取值范圍為0. 00005 0. 00035，其中a 3取負(fù)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的均勻配光透鏡，其特征在于，所述透鏡本體(10)中間厚度值 為5 7mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的均勻配光透鏡，其特征在于，所述近側(cè)面(11)為半徑為無(wú)窮 大的球面。
5. —種LED燈具，包括LED光源(2)，其特征在于，還包括用于給所述LED光源(2)配 光的均勻配光透鏡(l)，所述均勻配光透鏡(1)包括呈半球狀的透鏡本體(IO)，所述透鏡本 體(10)靠近所述LED光源的近側(cè)面(11)為球面，遠(yuǎn)離所述LED光源的遠(yuǎn)側(cè)面(12)為高次 非球面；所述LED光源(2)和所述均勻配光透鏡(1)之間的距離可調(diào)節(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED燈具，其特征在于，所述高次非球面上各點(diǎn)坐標(biāo)Z的計(jì)算公式為<formula>formula see original document page 2</formula>其中所述C為高次非球面的頂點(diǎn)曲率，C的絕對(duì)值取值范圍為0. 0666 0. 105， C取負(fù)值；所述a工值為零，所述a 2取值范圍為0. 003 0. 007 ;所述a 3的絕對(duì)值取值范圍為0. 00005 0. 00035，其中a 3取負(fù)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED燈具，其特征在于，所述LED燈具還包括鏡筒(4)，所述 均勻配光透鏡(1)安裝在所述鏡筒(4)的一端，所述LED光源(2)通過(guò)螺紋可旋轉(zhuǎn)的連接 在所述鏡筒(4)內(nèi)，以調(diào)節(jié)所述LED光源(2)和所述均勻配光透鏡(1)之間的距離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED燈具，其特征在于，所述LED光源(2)與所述均勻配光透 鏡(1)之間的距離在4.5士1.5mm范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED燈具，其特征在于，所述透鏡本體(10)中間厚度值為5 7mm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED燈具，其特征在于，所述近側(cè)面(11)為半徑為無(wú)窮大的 球面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種均勻配光透鏡及其LED燈具，其中均勻配光透鏡用于對(duì)LED光源發(fā)出的光線(xiàn)進(jìn)行均勻配光，包括呈半球狀的透鏡本體，透鏡本體靠近LED光源的近側(cè)面為球面，遠(yuǎn)離所述LED光源的遠(yuǎn)側(cè)面為高次非球面；其中，高次非球面上各點(diǎn)坐標(biāo)Z的計(jì)算公式為其中C為高次非球面的頂點(diǎn)曲率，C的絕對(duì)值取值范圍為0.0666～0.105，C取負(fù)值；α1值為零，α2取值范圍為0.003～0.007；α3的絕對(duì)值取值范圍為0.00005～0.00035，其中α3取負(fù)值。本發(fā)明的LED燈具采用一片均勻配光透鏡，即可實(shí)現(xiàn)LED光源在一定范圍內(nèi)的照度均勻性達(dá)80％的配光效果。
文檔編號(hào)F21V5/04GK101761869SQ20101010405
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者周明杰, 李?lèi)?ài)愛(ài) 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司