一種led為光源的臺(tái)燈用配光透鏡的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡。本實(shí)用新型的以LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡由于采用包括有配光曲面及底面，LED光源安裝在配光透鏡的底面，所述配光曲面包括關(guān)于光軸對(duì)稱的第一配光曲面及第二配光曲面的結(jié)構(gòu)，第一配光曲面及第二配光曲面分別位于光軸的兩側(cè)，所述第一配光曲面用于將對(duì)應(yīng)的LED光源發(fā)出的朗伯分布的光配成分布相對(duì)均勻的光線；所述第二配光曲面用于將對(duì)應(yīng)于的第一配光曲面所得的分布均勻的光線進(jìn)行二次配光，形成沿地表呈圓形分布的均勻光場(chǎng)，本實(shí)用新型提高了LED燈的光線利用率，使接收面的光照度均勻。本實(shí)用新型配光透鏡實(shí)現(xiàn)了將平面LED光源或單株筒狀LED發(fā)出的具有朗伯分布特點(diǎn)的光配成沿接收面呈圓形的均勻光強(qiáng)分布，光源試用范圍寬，組合方便，多可組合照明提高光線利用率，以滿足室內(nèi)臺(tái)燈用LED需求。
【專利說明】—種LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及LED照明的非成像光學(xué)技術(shù)，更具體的說，涉及一種LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡，用于室內(nèi)臺(tái)燈用照明。

【背景技術(shù)】
[0002]LED (Light Emitting D1de,發(fā)光二級(jí)管)技術(shù)的發(fā)展開辟了照明技術(shù)的新時(shí)代。由于LED具有體積小，壽命長(zhǎng)，光電效率高，環(huán)保節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)，使得LED照明技術(shù)在近幾年來得到了飛速發(fā)展。由于大部分LED光源的輻射角分布為110度至120度的朗伯分布(Lambertian distribut1n),但如果沒有經(jīng)過配光,照在地面上雖然范圍比較寬闊,但邊緣的光照度與中心的光照度差距過大，分布非常不均勻，許多光能被集中于照明區(qū)域的中心，容易形成眩光；良好的室內(nèi)照明要求光照均勻，并且在指定區(qū)域光照度能達(dá)到可供人使用的程度。
[0003]室內(nèi)臺(tái)燈等照明設(shè)施在安裝時(shí)，都有一定的允許照明范圍，倘若沒有經(jīng)過一定的配光矯正，很難合理及充分地使用LED照明的效果；如果要實(shí)現(xiàn)合理的照明，使照亮區(qū)域能夠擁有較大面積的充分均勻照明，則需要采用LED配光透鏡。何種曲面能實(shí)現(xiàn)光照度在可使用面積內(nèi)的均勻分布，這是本領(lǐng)域目前需要解決的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種提高LED燈的光線利用率，使接收面的光照度均勻的LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的方案是:
[0006]本實(shí)用新型LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡，所述配光透鏡包括有配光曲面及底面，LED光源安裝在配光透鏡的底面，所述配光曲面包括關(guān)于光軸對(duì)稱的第一配光曲面及第二配光曲面，第一配光曲面及第二配光曲面分別位于光軸的兩側(cè)，所述第一配光曲面用于將對(duì)應(yīng)的LED光源發(fā)出的朗伯分布的光配成分布相對(duì)均勻的光線；所述第二配光曲面用于將對(duì)應(yīng)于的第一配光曲面所得的分布均勻的光線進(jìn)行二次配光，形成沿地表呈圓形分布的均勻光場(chǎng)。
[0007]本實(shí)用新型的以LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡由于采用包括有配光曲面及底面，LED光源安裝在配光透鏡的底面，所述配光曲面包括關(guān)于光軸對(duì)稱的第一配光曲面及第二配光曲面的結(jié)構(gòu)，第一配光曲面及第二配光曲面分別位于光軸的兩側(cè)，所述第一配光曲面用于將對(duì)應(yīng)的LED光源發(fā)出的朗伯分布的光配成分布相對(duì)均勻的光線；所述第二配光曲面用于將對(duì)應(yīng)于的第一配光曲面所得的分布均勻的光線進(jìn)行二次配光，形成沿地表呈圓形分布的均勻光場(chǎng)，本實(shí)用新型提高了 LED燈的光線利用率，使接收面的光照度均勻，實(shí)現(xiàn)了將平面LED光源或單株筒狀LED發(fā)出的具有朗伯分布特點(diǎn)的光配成沿接收面呈圓形的均勻光強(qiáng)分布，光源試用范圍寬，組合方便，多可組合照明提高光線利用率，以滿足室內(nèi)臺(tái)燈用LED需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型透鏡的主視圖；
[0009]圖2為本實(shí)用新型透鏡的俯視圖；
[0010]圖3為圖2中為通過光軸的截面A-A的側(cè)視圖；
[0011]圖4為由圖2中A-A截面所得光線追跡圖；
[0012]圖5為本實(shí)用新型用于臺(tái)燈LED基底組合的主視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]本實(shí)用新型的以LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，所述配光透鏡包括有配光曲面及底面，LED光源3安裝在配光透鏡的底面，所述配光曲面包括關(guān)于光軸對(duì)稱的第一配光曲面2及第二配光曲面I，第一配光曲面2及第二配光曲面I分別位于光軸的兩側(cè)，所述第一配光曲面2用于將對(duì)應(yīng)的LED光源3發(fā)出的朗伯分布的光配成分布相對(duì)均勻的光線；所述第二配光曲面I用于將對(duì)應(yīng)于的第一配光曲面2所得的分布均勻的光線進(jìn)行二次配光，控制光線出射方向在某一確定區(qū)域內(nèi)，且形成沿地表呈圓形分布的均勻光場(chǎng)。本實(shí)施例中，LED光源3安裝在配光曲面的底面，該底面為平面。
[0014]本實(shí)施例中，所述第二配光曲面I包圍第一配光曲面2，第一配光曲面2與第二配光曲面I之間存在間隙。第一配光曲面2與第二配光曲面I的間隙范圍為1.17mm?3.97mm。
[0015]本實(shí)施例中，所述第一配光曲面2是一個(gè)對(duì)稱回轉(zhuǎn)體的橢球形配光曲面。所述第一配光曲面2的出射光線與光軸的夾角為光線出射角，光線出射角最大為85°。
[0016]本實(shí)施例中，所述第二配光曲面I的截面邊緣為配光曲線旋轉(zhuǎn)而成的配光曲面。
[0017]如圖3所示，圖中曲線I’為第二配光曲面I在圖2的A-A位置截面所得曲線，圖3中曲線2’為第一配光曲面2在圖2的A-A位置截面所得曲線。其中曲線2’關(guān)于光軸成中心對(duì)稱所得曲面即為第一配光曲面2，其為橢球形配光曲面。
[0018]第一配光曲面2將LED光源3發(fā)出朗伯分布的光線分配成為分散的相對(duì)均勻光線，第二配光曲面I的截面形狀如圖3所示的曲線I’。
[0019]如圖4所示，為曲線2’數(shù)值分布，其曲線矯正表達(dá)式為:=2,3;SX [?^ζ。
[0020]LED光源3所發(fā)出光線要達(dá)到接收面米范圍，，光線出射角度最大為81.46°。
[0021]LED光源3所發(fā)出射光到第一配光曲面2的法線夾角，即入射角最小為0°，最大為10°。本實(shí)施例中，第一配光曲面2為橢球形曲面。
[0022]根據(jù)Snell定律。
[0023]本實(shí)用新型燈罩取材折射率為H2 = 1.52 ’空氣。
[0024]LED光源3滿足朗伯分布。
[0025]LED光源3出射光經(jīng)配光曲線至指定平面區(qū)域張角為170°，此區(qū)域內(nèi)，到達(dá)指定平面區(qū)域的發(fā)光強(qiáng)度占總發(fā)光強(qiáng)度的I = J085 Ia ■ COSQdB = 0.99?。
[0026]在第一配光曲面2所得相對(duì)均勻光強(qiáng)分布，發(fā)光強(qiáng)度被指定區(qū)域理論接收占總發(fā)光強(qiáng)度的99%，由此可見，由邊緣LED燈發(fā)射的出射光，在指定區(qū)域面內(nèi)光能能夠被比較好的利用。
[0027]經(jīng)過光線追跡運(yùn)算后，所得實(shí)際接收光通量占總出射通量的86%，降低的光通量原因是因?yàn)樵诖蠼嵌惹闆r下的全反射，導(dǎo)致再次出射的光線不再按照原定路線，導(dǎo)致降低了部分光通量。
[0028]經(jīng)第一配光曲面2所得光強(qiáng)分布，經(jīng)折射達(dá)到第二配光曲面I。
[0029]第二配光曲面I的微分方程的表達(dá)式為
[0030]
dznD - B
Tx=f(^a)=jz^
[0031]
H-1



A =.......(H-Z)2
[0032]
p = m




^(HmmmwwwwwnKmnnnnnnnHHmnnmmmmnnmnmwwwwwwwwwwipppppww*
H + (H-Z):
[0033]
I

L ---------
Vx' +Z2
[0034]
X
D = _==
Vjt2 + Z=
[0035]




I’

k? = R.————

rr^ ;，，’



\'x~ t Z-
[0036]其中，H= 1000mm , R = 3000mm , n = 1.52 ；
[0037]經(jīng)第一配光曲面2所得光強(qiáng)分布，經(jīng)折射達(dá)到第二配光曲面I的截面。
[0038]由光的直線傳播定律可知，經(jīng)過該微小環(huán)狀結(jié)構(gòu)的出射光在均勻空氣中傳播，其出射光線分布也必滿足該出射面(即此微小環(huán)狀結(jié)構(gòu))的特點(diǎn)。即，通過此截面的出射光線可獲得近似矩形光照面。
[0039]圖5為本實(shí)用新型在實(shí)際LED臺(tái)燈中使用的基底配用形態(tài)實(shí)物圖；在本實(shí)施例中，由第二配光曲面I組成的LED臺(tái)燈高設(shè)置為0.75米，光線追跡到米區(qū)域的光照度，形成在3米的直徑圓形區(qū)域內(nèi)，形成高的均勻度的光照,其最小光照度為123Lux,最大光照度為139Lux，照度均勻度為88.5%，在室內(nèi)臺(tái)燈照明要求中平均光照度需要基本達(dá)到10Lux以上，由此可見，本實(shí)用新型已經(jīng)滿足了工作臺(tái)的照明需求，達(dá)到了所指進(jìn)行在3米直徑圓形區(qū)域的均勻光照。
【權(quán)利要求】
1.一種LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡，其特征在于所述配光透鏡包括有配光曲面及底面，LED光源(3)安裝在配光透鏡的底面，所述配光曲面包括關(guān)于光軸對(duì)稱的第一配光曲面(2)及第二配光曲面(1)，第一配光曲面(2)及第二配光曲面(I)分別位于光軸的兩側(cè)，所述第一配光曲面(2)用于將對(duì)應(yīng)的LED光源(3)發(fā)出的朗伯分布的光配成分布相對(duì)均勻的光線；所述第二配光曲面(I)用于將對(duì)應(yīng)于的第一配光曲面(2)所得的分布均勻的光線進(jìn)行二次配光，形成沿地表呈圓形分布的均勻光場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡，其特征在于所述第一配光曲面(2)與第二配光曲面(I)的間隙范圍為1.17mm?3.97mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡，其特征在于所述第一配光曲面(2)是一個(gè)對(duì)稱回轉(zhuǎn)體的橢球形配光曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡，其特征在于所述第一配光曲面(2)的出射光線與光軸的夾角為光線出射角，光線出射角最大為85°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED為光源的臺(tái)燈用配光透鏡，其特征在于所述第二配光曲面(I)的截面邊緣為配光曲線旋轉(zhuǎn)而成的配光曲面。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK203963809SQ201420222908
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】魏威, 胡正發(fā), 夏智鋒, 陳燕娜, 鄧振豪 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)