一種用于筒燈配光的凸透鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明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)。本發(fā)明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，其可以在實現(xiàn)一個透鏡對多個小功率LED光源的配光，且可以適用于COB光源，具有比較強的通用性，方便產(chǎn)品更新?lián)Q代；其在配和多顆LED光源使用時，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；其相對于擴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。
【專利說明】—種用于筒燈配光的凸透鏡
[0001]

【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及照明【技術領域】，特別是一種用于LED筒燈配光的透鏡。
[0003]

【背景技術】
[0004]目前的LED筒燈一般應用于基礎照明，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散板，以達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，如果對每一顆LED光源都配一個透鏡進行配光，將需要多顆小透鏡組成透鏡模組，這樣無疑會增加成本。所以，目前的LED筒燈采用擴散板對光源進行二次配光似乎成為最優(yōu)方案。但是，采用擴散板進行配光卻有下面幾點缺陷:
一為了達到均勻照明和降低光源亮度的目的，擴散板的霧度一般都比較大，但這使得擴散板的透光率都非常低，所以造成整燈的燈具效率偏低，為了彌補這一缺陷，有的筒燈會采用反光紙，以提高燈具效率，但這樣會增加整個燈具的成本。
[0005]二因擴散板內加了擴散劑的原因，光線經(jīng)過擴散板后，會往各個方向進行擴散，形成漫透射，光線出射的方向往各個方向都有，所以在大角度方向，從擴散板漫透射出來的光也會比較大，所以在實際的照明應用中，在大角度的方向會造成眩光。如圖1所示，為一般采用擴散板的筒燈的配光曲線，可以看出大角度方向的光強比較強。部分筒燈為了消除眩光，而增加一個遮光的結構，雖然可以達到防眩光的目的，卻降低了光通量。
[0006]三雖然采用擴散板后，用一塊擴散板就可以實現(xiàn)對多顆LED光源進行配光的目的，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，一塊擴散板的價格不高。但隨著筒燈尺寸的加大，出光口的半徑也增大，所需要的擴散板的尺寸也增大，擴散板的成本也隨之提高。
[0007]四采用擴散板，雖然可以達到均勻照明的目的，但擴散板無法對光線進行精確控制，所形成的配光卻不一定是效率最高，最優(yōu)化的配光方式。，
從以上分析可以看出，目前LED筒燈采用擴散板進行配光雖然應用的非常廣泛，但仍然有不少的缺陷和有待提聞的地方。
[0008]


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術所存在的不足，針對目前LED筒燈采用擴散板進行配光，而造成燈具效率偏低，在大角度方向無法消除眩光的，對配光無法精確控制等缺陷，提供一種效率高、成本低、具有筒燈配光方式的凸透鏡。
[0010]為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的: 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建立橫坐標X和縱坐標y的直角坐標；
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；
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為該拋物線焦點到準線距離的一半，g為整個凸透鏡的高度。
[0012]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行選擇。
[0013]進一步地，凸透鏡底部側面有一體結構的固定環(huán)。
[0014]進一步地，凸透鏡為旋轉對稱體。
[0015]進一步地，凸透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料注塑而成的一體結構。
[0016]進一步地，入射折射曲面為磨砂面。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果有以下幾點:
1、凸透鏡為旋轉對稱體，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，使得本發(fā)明可以在實現(xiàn)一個透鏡對多個小功率LED光源的配光，且可以適用于COB光源，具有比較強的通用性，方便產(chǎn)品更新?lián)Q代；且在配和多顆LED光源使用時，可將多個光源集中焊接并容納在內凹的底部位置，相對于單個光源單獨配制透鏡而言可以盡量的減少材料使用量，降低燈具成本。
[0018]2、凸透鏡為旋轉對稱體，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，使得本發(fā)明相對于擴散板可以比較精確的控制配光曲線，不但可以實現(xiàn)采用擴散板時的均勻照明，同時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。
[0019]3、凸透鏡為旋轉對稱體，凸透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯材料注塑而成的一體結構，制作方便，成本低。
[0020]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是一般LED筒燈采用擴散板的筒燈的配光曲線； 圖2是本發(fā)明的側視圖；
圖3是本發(fā)明的正視圖；
圖4是本發(fā)明的凸透鏡的剖視圖；
圖5是采用本發(fā)明的筒燈的配光曲線。
[0022]

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明，但并非是對本發(fā)明結構的限定。
[0024]請參閱圖4，其為本發(fā)明的凸透鏡的剖視圖。本發(fā)明所述的凸透鏡1，包括位于凸透鏡I底部的內凹型入射折射曲面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。
[0025]凸透鏡I為旋轉對稱體，其旋轉軸為Z軸，固定環(huán)13位于凸透鏡I的底部側面。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，建立橫坐標X和縱坐標y的直角坐標；
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。
[0026]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，
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行選擇。
[0027]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),
其中，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為該拋物線焦點到準線距離的一半，g為整個凸透鏡的高度。
[0028]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行選擇。
[0029]請參閱圖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軸旋轉而成。
[0030]請參閱圖5，為采用本發(fā)明后的配光曲線，對比采用擴散板配光的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，其同樣實現(xiàn)了大范圍的均勻照明，同時大角度方向的光強要降低，降低了該方向的眩光，同時控制大角度方向的配光往下面照射，以提高地面的照度值，同時在保證大角度方向低眩光值的情況下，同時保證大角度方向一定的光強值，以保證垂直面的照度。
[0031]本發(fā)明并不局限于上述實施方式，如果對本發(fā)明的各種改動或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本發(fā)明的權利要求和等同技術范圍之內，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動和變形。
【權利要求】
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建立橫坐標X和縱坐標y的直角坐標； 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建立橫坐標X和縱坐標y的直角坐標； 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為該拋物線焦點到準線距離的一半，g為整個凸透鏡的高度。
4.根據(jù)權利要求1所述的凸透鏡，其特征在于:所述凸透鏡底部側面有一體結構的固定環(huán)。
5.根據(jù)權利要求1或4所述一種用于筒燈配光的凸透鏡，其特征在于:所述凸透鏡為旋轉對稱體。
6.根據(jù)權利要求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構。
7.根據(jù)權利要求1所述的凸透鏡，其特征在于:所述入射折射曲面為磨砂面。
【文檔編號】F21Y101/02GK104456420SQ201410777030
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權日:2014年12月17日
【發(fā)明者】孫勇 申請人:江門市天加力照明有限公司