本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種嵌入式LED燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在的LED嵌入式燈具為了滿足眩光要求，要求較大遮光角，以滿足需求。對于燈具產(chǎn)品，如何滿足眩光要求，又達(dá)到最大發(fā)光效率，光學(xué)設(shè)計(jì)方案起了決定性的因素。同時，大遮光角的需求，在傳統(tǒng)光學(xué)方案下往往會造成較多的光線被阻礙吸收，發(fā)光效率低。

目前市面上的LED嵌入式燈具，在出光結(jié)構(gòu)上可以分為多顆陣列透鏡、單顆凸透鏡、反射器等。這些方案逐一分析如下：

a.多顆陣列透鏡，其出光圖如圖1所示:每顆透鏡配光相同，光線在發(fā)光面相對發(fā)散出射，無法有效穿過天花板開孔，容易被天花板遮擋吸收，出光效率低；

b.單顆凸透鏡，其出光圖如圖2所示:光源需密集堆放，熱量集中，不利于散熱，影響壽命；單顆大透鏡局部料厚較大，注塑成型容易縮水，制造成本高；單個凸透鏡光學(xué)系統(tǒng)尺寸要求較高，造成嵌入式燈具高度偏高，所需的吊頂層安裝高度偏高；LED光源多為朗伯體，凸透鏡方案無法有效利用LED的側(cè)面光線，出光效率低。

c.反射器，其出光圖如圖3所示:光源需密集堆放，熱量集中，不利于散熱，影響壽命；反射器需要較大的高度尺寸，造成嵌入式燈具高度偏高，所需的吊頂層安裝高度偏高；反射器開口的正面的光線直接出射，無法有效穿過天花板開孔，容易被天花板遮擋吸收，出光效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的主要技術(shù)問題是提供一種低眩光高光效的嵌入式LED燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，在較大遮光角的情況下可以實(shí)現(xiàn)高光效的需求。

為了解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種低眩光高光效的嵌入式LED燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括：LED光源板和透鏡；

所述LED光源板的上表面分布有多個LED光源，所述透鏡置于所述LED光源板的上方，并且所述透鏡具有與所述LED光源一一對應(yīng)的透鏡單元；

所述透鏡單元的底部為全內(nèi)反射面、頂面為偏光光學(xué)面；所述偏光光學(xué)面偏向發(fā)光面的軸心，并且所述透鏡單元的偏光光學(xué)面的偏光角度，沿著遠(yuǎn)離發(fā)光面軸心的方向逐漸增加；

所述LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過全內(nèi)反射面匯聚形成平行光，再經(jīng)過所述偏光光學(xué)面形成偏光光束。

在一較佳實(shí)施例中：所述LED光源呈圈圈相套的同心圓設(shè)置；所述同心圓的軸心為發(fā)光面的軸心。

在一較佳實(shí)施例中：所述LED光源中位于由內(nèi)至外第i圈的出光軸向偏光角度Bi滿足：arctan[(N1+N2+N3……Ni)^0.5/(N1+N2+N3……Nn)^0.5*tanA]*90％≤Bi≤arctan[(N1+N2+N3……Ni)^0.5/(N1+N2+N3……Nn)^0.5*tanA]*110％；

徑向發(fā)散角度Ci滿足：2π/Ni*90％≤Ci≤2π/Ni*110％；

其中N1、N2……Ni表示由內(nèi)至外第i圈中LED光源的數(shù)量，Nn表示由內(nèi)至外最外圈中LED光源的數(shù)量，A表示出光光束角的設(shè)計(jì)要求值。

在一較佳實(shí)施例中：所述透鏡單元由遠(yuǎn)離所述LED光源的一端至靠近所述LED光源的一端具有直徑逐漸縮小的結(jié)構(gòu)。

在一較佳實(shí)施例中：所述透鏡單元的底面對應(yīng)所述LED光源的部分設(shè)置有開口，所述開口的頂面為圓弧面。

在一較佳實(shí)施例中：每一個透鏡單元頂部的偏光光學(xué)面，分為多個呈鋸齒狀傾斜排列的偏光單元；所述偏光單元朝向所述軸心傾斜。

在一較佳實(shí)施例中：每一個所述偏光光學(xué)面中，包括三個所述偏光單元。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具備以下有益效果：

本實(shí)用新型提供的一種低眩光高光效的嵌入式LED燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，LED光源可以分散分布，避免局部溫度過高，LED光源的工作溫度越低其出光效率越高，保證LED光源的壽命；

本實(shí)用新型提供的一種低眩光高光效的嵌入式LED燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，每個LED光源匹配一個透鏡，整個光學(xué)系統(tǒng)高度尺寸需求低，有利用整燈輕薄化；

本實(shí)用新型提供的一種低眩光高光效的嵌入式LED燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，通過改變偏光光學(xué)面的傾斜角度可以精準(zhǔn)控制發(fā)光面上局部光線的出射角度，可以有效透過天花板開孔，出光效率高，實(shí)現(xiàn)超低眩光。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中LED嵌入燈采用多顆陣列透鏡的出光光路圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中LED嵌入燈采用單顆凸透鏡的出光光路圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中LED嵌入燈采用反射鏡的出光光路圖；

圖4為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中的出光示意圖；

圖5為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中透鏡單元的示意圖；

圖6為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中LED光源的分布圖；

圖7為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的模擬出光效率圖。

具體實(shí)施方式

參考圖4-6，一種低眩光高光效的嵌入式LED燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括：LED光源板和透鏡；

所述LED光源板的上表面分布有多個LED光源，所述LED光源呈圈圈相套的同心圓設(shè)置；所述同心圓的軸心為發(fā)光面的軸心。所述透鏡置于所述LED光源板的上方，并且所述透鏡具有與所述LED光源一一對應(yīng)的透鏡單元；

所述透鏡單元的底部為全內(nèi)反射面、頂面為偏光光學(xué)面；所述偏光光學(xué)面偏向發(fā)光面的軸心，并且所述透鏡單元的偏光光學(xué)面的偏光角度，沿著遠(yuǎn)離發(fā)光面軸心的方向逐漸增加；

更進(jìn)一步的，所述透鏡單元由遠(yuǎn)離所述LED光源的一端至靠近所述LED光源的一端具有直徑逐漸縮小的結(jié)構(gòu)。所述透鏡單元的底面對應(yīng)所述LED光源的部分設(shè)置有開口，所述開口的頂面為圓弧面。

每一個透鏡單元頂部的偏光光學(xué)面，分為三個呈鋸齒狀傾斜排列的偏光單元；所述偏光單元朝向所述軸心傾斜。

所述LED光源發(fā)出的光線經(jīng)過全內(nèi)反射面匯聚形成平行光，再經(jīng)過所述偏光光學(xué)面形成偏光光束。

所述LED光源中位于由內(nèi)至外第i圈的出光軸向偏光角度Bi滿足：arctan[(N1+N2+N3……Ni)^0.5/(N1+N2+N3……Nn)^0.5*tanA]*90％≤Bi≤arctan[(N1+N2+N3……Ni)^0.5/(N1+N2+N3……Nn)^0.5*tanA]*110％；

徑向發(fā)散角度Ci滿足：2π/Ni*90％≤Ci≤2π/Ni*110％；

其中N1、N2……Ni表示由內(nèi)至外第i圈中LED光源的數(shù)量，Nn表示由內(nèi)至外最外圈中LED光源的數(shù)量，A表示出光光束角的設(shè)計(jì)要求值。

下文通過一個具體例子來說明：設(shè)計(jì)一個90W出光光束角度為30°的嵌入式燈具，發(fā)光面直徑160mm，天花板開孔180mm，發(fā)光面距離天花板300mm，即遮光角為60°。光源使用30pcs單顆3WLED光源，采用3圈排列。

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，將LED光源設(shè)置為3圈，從內(nèi)到外，第1圈光源排列數(shù)量4；第二圈光源排列數(shù)量10；第3圈光源排列數(shù)量16。獲得的模擬出光效果如圖7所示，LED光源發(fā)出的光線，透過天花板比例>90％，而在同等天花板開孔尺寸、燈具發(fā)光面、遮光角的限制下，普通方案光學(xué)效率<70％。

上述的一種低眩光高光效的嵌入式LED燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)，LED光源可以分散分布，避免局部溫度過高，LED光源的工作溫度越低其出光效率越高，保證LED光源的壽命；

每個LED光源匹配一個透鏡，整個光學(xué)系統(tǒng)高度尺寸需求低，有利用整燈輕薄化；

通過改變偏光光學(xué)面的傾斜角度可以精準(zhǔn)控制發(fā)光面上局部光線的出射角度，可以有效透過天花板開孔，出光效率高，實(shí)現(xiàn)超低眩光。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，利用此構(gòu)思對本實(shí)用新型進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動，均屬于侵犯本實(shí)用新型保護(hù)范圍的行為。