專利名稱：一種均勻面發(fā)光的led透鏡模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，且更具體來說，涉及一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊。
背景技術(shù)：
隨著LED技術(shù)越來越多的普及應(yīng)用，LED燈具特別是LED燈具日益被大家接受和認(rèn)可。隨著生活水平的提高，人們對燈具和照明的需求不單單停留在簡單的照明環(huán)境上，照明的舒適度和燈具自己的外形和質(zhì)感也成了消費(fèi)者追求的目標(biāo)。在滿足照明需求的基礎(chǔ)上，燈具的表面亮度和對眩光的控制越發(fā)成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，整體而言，目前市場上平板燈較厚，效率不高，存在出光均勻性不好等問題。因此，如何提供ー種結(jié)構(gòu)簡單、出光效率高、均勻面發(fā)光的一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊，則成為照明技術(shù)發(fā)展的亟待解決的ー個較為突出的問題。針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本方案提出一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊是照明技術(shù)領(lǐng)域目前急待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種結(jié)構(gòu)簡單、出光效率高、均勻面發(fā)光的一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊。本發(fā)明實(shí)施例之透鏡頂端有ー個V形面，V形面可以是拋物面，也可以是幾段平面的組合面，或者自由曲面；經(jīng)過V形面反射后的光，打到類似于導(dǎo)光面結(jié)構(gòu)的底面上，具有結(jié)構(gòu)簡單、出光效率高、可實(shí)現(xiàn)均勻面發(fā)光的特點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊，所述包括一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊，包括LED光源(20)以及配置在LED光源(20)上方的透鏡(40)，其中透鏡(40)具有第一入射面(101)、第二入射面(102)、第一反射面(103)、第二反射面(104)、出光面(105)以及導(dǎo)光面(106)，LED光源(20)發(fā)出的光線，一部分經(jīng)由所述第一入射面(101)到達(dá)第二反射面(104)，另一部分經(jīng)由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后到達(dá)第二反射面(104);上述光線在到達(dá)第二反射面(104)后，再通過導(dǎo)光面(106)反射到出光面(105)進(jìn)行出射。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述第二反射面(104)為ー外形結(jié)構(gòu)為V形的反射面板，并且所述第二反射面(104)的構(gòu)成形式包括但不限于拋物線或者直線作為母線的旋轉(zhuǎn)面。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述導(dǎo)光面(106)底面有V形槽或者網(wǎng)點(diǎn)等微細(xì)結(jié)構(gòu)，通過對V形槽或者網(wǎng)點(diǎn)的形狀(包括但不限于高度、直徑、頂角等參數(shù))、排布間距等參數(shù)的調(diào)整，使光可以均勻出射。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述導(dǎo)光面(106)底面上的V形槽是通過金剛石、高速CNC銑床在模具上加工出來形狀，然后再注塑成型的。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述導(dǎo)光面(106)底面上的網(wǎng)點(diǎn)可通過激光、蝕刻的方法或者金剛石、高速CNC銑床石加工的方法在模具上進(jìn)行加工，然后注塑成型。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述導(dǎo)光面(106)底面上的V形槽高度從近端到遠(yuǎn)端，逐漸增カロ，V形槽的槽間距從近端到遠(yuǎn)端逐漸減小。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述第二反射面(104)的輪廓計算方法如下第一歩計算入射角對應(yīng)的導(dǎo)光面(106)上的位置坐標(biāo)，得到反射角大小；第二歩已知入射角3和反射角e，計算第二反射面(104)上對應(yīng)點(diǎn)的切線斜率tge ；第三歩設(shè)置導(dǎo)光面(106)的長度為S，將入射角分成n段，通過第n點(diǎn)的位置坐標(biāo)及切線斜率，得到第n+1點(diǎn)的位置坐標(biāo)。第四步連接各點(diǎn)，得到第二反射面(104)的外形輪廓。ー種燈具，包含上述任ー項的透鏡模塊。根據(jù)以下參考附圖對本發(fā)明的描述，本發(fā)明的其他目標(biāo)和效用將變得顯而易見，并且讀者可全面了解本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例光線圖示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例之透鏡第二反射面(104)輪廓計算方法示意圖；圖4-5是本發(fā)明·實(shí)施例示意圖。在上述附圖中，相同附圖標(biāo)記指示相同、相似或相應(yīng)的元件或功能。
具體實(shí)施例方式下文將參照圖式通過實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。圖1是本發(fā)明所述ー種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，作為本發(fā)明一種實(shí)施方式的一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊，包括LED光源(20)以及配置在LED光源(20)上方的透鏡(40)，其中透鏡(40)具有第一入射面(101)、第二入射面(102)、第一反射面(103)、第二反射面(104)、出光面(105)以及導(dǎo)光面(106)，在本方案中所述透鏡(40)是一體成型的。因此，在本發(fā)明實(shí)施例中，如圖2所示，LED光源(20)發(fā)出的光線，一部分(光線I)經(jīng)由所述第一入射面(101)到達(dá)第二反射面(104)，另一部分(光線2)經(jīng)由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后到達(dá)第二反射面(104);上述光線I和光線2在到達(dá)第ニ反射面(104)后，再通過導(dǎo)光面(106)反射到出光面(105)進(jìn)行出射。具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，從LED光源(20)發(fā)出的光線，經(jīng)過由第一入射面
(101)、第二入射面(102)和第一反射面(103)組成的類似TIR透鏡的結(jié)構(gòu)，形成平行光出射，平行光的出射方向和LED光源(20)光軸方向保持一致。這種由第一入射面(101)、第二入射面(102)和第一反射面(103)組成的類似TIR透鏡的結(jié)構(gòu)，其光學(xué)原理在于將入射光分成兩部分控制，一部分小角度的光通過第一入射面(101)后準(zhǔn)直，另一部分入光角度比較大的光就經(jīng)由所述第二入射面(102)投射到第一反射面(103)上發(fā)生全反射，其反射光也是沿著LED的光軸方向出射的平行光。進(jìn)ー步的，在本方案中，LED光源(20)發(fā)出的光線經(jīng)由所述第一入射面(101)到達(dá)第二反射面(104)進(jìn)行反射，而另一部分將經(jīng)由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后也到達(dá)第二反射面(104)進(jìn)行反射。在本發(fā)明實(shí)施例中，第二反射面(104)為一外形結(jié)構(gòu)為V形的反射面板，并且該第二反射面(104)的構(gòu)成形式包括但不限于拋物線或者直線作為母線的旋轉(zhuǎn)面。S卩，位于本發(fā)明實(shí)施例之LED透鏡頂端有ー個V形面的反射面板，V形面可以是拋物面，也可以是幾段平面的組合面，或者是自由曲面。并且，在本發(fā)明實(shí)施例中，LED光源(20)發(fā)出的光線經(jīng)由所述第一入射面(101)到達(dá)第二反射面(104)進(jìn)行反射，而另一部分將經(jīng)由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后也到達(dá)第二反射面(104)進(jìn)行反射后，將投射到位于所述第二反射面(104)下方的導(dǎo)光面(106)上。導(dǎo)光面(106)上分布著密度、形狀不同的微細(xì)結(jié)構(gòu)，上述的微細(xì)結(jié)構(gòu)形狀包括但不限于V形槽或者dot (網(wǎng)點(diǎn))形式。V形槽和dot (網(wǎng)點(diǎn))形式的高度或者V形槽間的間距可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。導(dǎo)光面(106)底面上的V形槽高度從近端到遠(yuǎn)端，逐漸增加；V形槽的槽間距從近端到遠(yuǎn)端逐漸減小。此外，V形槽的高度調(diào)整和間距調(diào)整可以結(jié)合使用，也可以單獨(dú)調(diào)整高度或間距。因此，在本方案中，通過第二反射面(104)V形反射面板可以使光能量均勻的分布在布滿dot(網(wǎng)點(diǎn))形狀的導(dǎo)光面(106)上，而導(dǎo)光面(106)上均勻分布著dot(網(wǎng)點(diǎn))形狀或者金子塔形狀，可以形成一種擴(kuò)散反射的效果，類似于放上了一張擴(kuò)散反射片，因?yàn)楣庖呀?jīng)將能量均勻的分布在導(dǎo)光面(106)上，因此，只要投射到導(dǎo)光面(106)上的光能夠出射，就可以得到均勻的發(fā)光面。S卩，經(jīng)過第二反射面(104) V形面反射面板反射后的光，投射到到類似于導(dǎo)光面(106)結(jié)構(gòu)的底面上，并且在導(dǎo)光面(106)底面有V形槽(31)或者dot (網(wǎng)點(diǎn))(32)等微細(xì)結(jié)構(gòu)，如圖4和圖5所示；并且通過對V形槽或者dot (網(wǎng)點(diǎn))的形狀(包括但不限用于高度、直徑、頂角等參數(shù))、排布 間距等參數(shù)的調(diào)整，使光可以均勻出射。此外，為避免打到導(dǎo)光面(106)底面V形槽或者dot(網(wǎng)點(diǎn))等微細(xì)結(jié)構(gòu)上的光，直接透射出去，將在導(dǎo)光面(106)上放置ー個內(nèi)表面是擴(kuò)散反射屬性的housing，使透射光又重新進(jìn)入到導(dǎo)光面(106)內(nèi)進(jìn)行光線傳播，從而提高了出光的效率。因此，本發(fā)明之一種均勻面發(fā)光的LED透鏡的結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于包括LED模塊在內(nèi)的照明燈具及照明系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)出光面均勻而且出光面較大的環(huán)形面光源，面光源為朗伯配光特性，可以做成壁燈或者餐吊燈等多種形式的照明燈具及照明系統(tǒng)。導(dǎo)光面(106)底面上的V形槽是通過金剛石、高速CNC銑床在模具上加工出來形狀，然后再注塑成型的。而，導(dǎo)光面(106)底面上的Dot(網(wǎng)點(diǎn))則是通過激光、蝕刻的方法或者金剛石、高速CNC銑床石加工的方法在模具上進(jìn)行加工，然后注塑成型。此外，需要說明的是，第二反射面(104)的輪廓計算方法如下所示第一歩計算入射角對應(yīng)的導(dǎo)光面(106)上的位置坐標(biāo)，得到反射角大??；第二歩已知入射角3和反射角P，計算第二反射面(104)上對應(yīng)點(diǎn)的切線斜率tg 0 ;第三歩設(shè)置導(dǎo)光面(106)的長度為S，將入射角分成n段，通過第n點(diǎn)的位置坐標(biāo)及切線斜率，得到第n+1點(diǎn)的位置坐標(biāo)；第四步連接各點(diǎn)，得到第二反射面(104)的外形輪廓。如圖3所示，因?yàn)榈诙瓷涿?104)是拉伸面，所以采用取截面形狀來進(jìn)行描述。設(shè)置導(dǎo)光面(106)的長度為S，將入射角分成n段，即入射角集合(0，へ，…へ，…へ)，對于光源非朗伯發(fā)光形式，可以采用類似的能量劃分方式，以確定入射角與出射角之間的關(guān)系jV。cos5sin5ゴ5 =五*Sr式⑴對入射角ai，利用能量守恒公式I*。’ Iq cos 5 sin ddd = 式⑵聯(lián)立式(I)、式(2)，得到' =-7^ ニ式(3)，可以求出入射角對應(yīng)的導(dǎo)光面
(106)上的位置坐標(biāo)。下一歩，進(jìn)行計算第二反射面(104)上入射光和反射光的關(guān)系，點(diǎn)Ai是第i根入射光線打到第二反射面(104)的交點(diǎn)，過點(diǎn)Ai的做切線，切線與X軸的夾角0 i，從式(3)可以得到反射光線與導(dǎo)光板的交點(diǎn)Ri的位置坐標(biāo)，反射光線AiRi與水平方向X軸的夾角3 i，可以求出0 i = 45- 3 Jl式(4)已知點(diǎn)Ai的坐標(biāo)(xi,yi),以及切線和X軸的夾角0 i,求第i+1根入射光線打到反射面板的交點(diǎn)Ai+1的坐標(biāo)(xi+1, yi+1),yi+1 = Yi+tg 0 i (Xw-Xi) 式(5)因?yàn)橥ㄟ^本發(fā)明實(shí)施例之透鏡的第一入射面(101)后的光是平行光，所以xi+1的位置已知，因此通過式(5)求出yi+1，依次計算，求出第二反射面(104)上的點(diǎn)坐標(biāo)。上述實(shí)施例只是例示性的，并且不希望它們限制本發(fā)明的技術(shù)方法。雖然已參照優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員將了解，可在不偏離本發(fā)明技術(shù)方法的精神和范疇的情況下修改或等同替換本發(fā)明的技術(shù)方法，這些修改和等同替換也屬于本發(fā)明權(quán)利要求書的保護(hù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊，包括LED光源(20)以及配置在LED光源(20)上方的透鏡(40)，其中透鏡(40)具有第一入射面(101)、第二入射面(102)、第一反射面(103)、第二反射面(104)、出光面(105)以及導(dǎo)光面(106)，LED光源(20)發(fā)出的光線，一部分經(jīng)由所述第一入射面(101)到達(dá)第二反射面(104)，另一部分經(jīng)由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后到達(dá)第二反射面(104);上述光線在到達(dá)第二反射面(104)后，再通過導(dǎo)光面(106)反射到出光面(105)進(jìn)行出射。
2.如權(quán)利要求1所述的透鏡模塊，其特征在于，所述第二反射面(104)為一外形結(jié)構(gòu)為V形的反射面板，并且所述第二反射面(104)的構(gòu)成形式包括但不限于拋物線或者直線作為母線的旋轉(zhuǎn)面。
3.如權(quán)利要求1所述的透鏡模塊，其特征在于，所述導(dǎo)光面(106)底面有V形槽或者網(wǎng)點(diǎn)等微細(xì)結(jié)構(gòu)，通過對V形槽或者網(wǎng)點(diǎn)的形狀(包括但不限于高度、直徑、頂角等參數(shù))、排布間距等參數(shù)的調(diào)整，使光可以均勻出射。
4.如權(quán)利要求3所述的透鏡模塊，其特征在于，所述導(dǎo)光面(106)底面上的V形槽是通過金剛石、高速CNC銑床在模具上加工出來形狀，然后再注塑成型的。
5.如權(quán)利要求3所述的透鏡模塊，其特征在于，所述導(dǎo)光面(106)底面上的網(wǎng)點(diǎn)可通過激光、蝕刻的方法或者金剛石、高速CNC銑床石加工的方法在模具上進(jìn)行加工，然后注塑成型。
6.如權(quán)利要求3所述的透鏡模塊，其特征在于，所述導(dǎo)光面(106)底面上的V形槽高度從近端到遠(yuǎn)端，逐漸增加，V形槽的槽間距從近端到遠(yuǎn)端逐漸減小。
7.如權(quán)利要求1所述的透鏡模塊，其特征在于，所述第二反射面(104)的輪廓計算方法如下 第一歩計算入射角對應(yīng)的導(dǎo)光面(106)上的位置坐標(biāo)，得到反射角大??； 第二歩已知入射角3和反射角P，計算第二反射面(104)上對應(yīng)點(diǎn)的切線斜率tg0 ； 第三歩設(shè)置導(dǎo)光面(106)的長度為S，將入射角分成n段，通過第n點(diǎn)的位置坐標(biāo)及切線斜率，得到第n+1點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
第四歩連接各點(diǎn)，得到第二反射面(104)的外形輪廓。
8.ー種燈具，其特征在于，包含如權(quán)利要求1-7任一項所述的透鏡模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種均勻面發(fā)光的LED透鏡模塊，包括LED光源(20)以及配置在LED光源(20)上方的透鏡(40)，其中透鏡(40)具有第一入射面(101)、第二入射面(102)、第一反射面(103)、第二反射面(104)、出光面(105)以及導(dǎo)光面(106)，LED光源(20)發(fā)出的光線，一部分經(jīng)由所述第一入射面(101)到達(dá)第二反射面(104)，另一部分經(jīng)由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后到達(dá)第二反射面(104)；上述光線在到達(dá)第二反射面(104)后，再通過導(dǎo)光面(106)反射到出光面(105)進(jìn)行出射，本方案具有結(jié)構(gòu)簡單、出光效率高、可實(shí)現(xiàn)均勻面發(fā)光的特點(diǎn)。
文檔編號F21V5/04GK103062706SQ20121058967
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者楊靜, 鄧詩濤 申請人:歐普照明股份有限公司