一種用于離散led光源的多階二次配光透鏡及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED光源照明領(lǐng)域，特別涉及一種用于離散LED光源的多階二次配光透鏡及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種節(jié)能照明技術(shù)，LED照明全方位地進(jìn)入了人們的生活。在實(shí)際生產(chǎn)及使用中，LED燈具的性價比成為日益突出的矛盾。在相同功率下，集成封裝COB光源的價格是多顆獨(dú)立封裝光源的數(shù)倍，例如現(xiàn)在廣泛使用的采用3030EMC支架封裝的光源。還有在相同功率下的COB集成封裝光源，芯片排布間距大的光源出光效率大于排布間距小的光源。因此現(xiàn)在不少燈具廠商試圖采用多顆獨(dú)立封裝光源或芯片間距大的COB光源來降低光源成本。這兩種方式的共性就是離散開發(fā)光光源，如果配以常規(guī)配光透鏡，會在照明光場呈現(xiàn)出與光源排布相類似的光斑分布，產(chǎn)生較大的光斑缺陷，特別是在小角度高K值要求的情況下，光源的排布會很明顯地分布在照明光場，極大地影響了照明效果。在現(xiàn)有應(yīng)用中，有采用入射孔端面附著小透鏡陣列的方法，這樣的方式雖然可以使一部分頻率段的光場分布得到勻化，但不能在出射光場的各個頻段對照明光場的分布均勻性進(jìn)行改善，這樣的光場分布不均勻的缺陷極大的限制了離散光源的照明使用效果，為了提高中心光場的照明強(qiáng)度，同時實(shí)現(xiàn)各個頻段均勻分布的光斑效果，人們不得不采用高成本的集成封裝光源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種用于離散LED光源的多階二次配光透鏡及設(shè)備，通過凸起主入射端面的基礎(chǔ)分配作用使得子光源的出射光斑向出射光場的中心位置匯聚，使得出射光斑在低頻得到有效調(diào)節(jié)；同時通過子入射端面的主體調(diào)節(jié)作用，將子光源所發(fā)出的軸外光調(diào)制成與透鏡本體中心軸平行或者有小量夾角(通常<10° )的對應(yīng)子入射端面對稱軸線上的軸上光或近軸光，進(jìn)一步提高了中心光強(qiáng)，改變了在照明光場呈現(xiàn)出與光源排布相類似的光斑分布情況，在空間頻率的中頻階段改善了出射光場的勻光性；并且在透鏡主入射端面的中心位置設(shè)置有中心子入射端面，進(jìn)一步改善出光效果，使用離散光源具有和集成芯片光源一樣的光源效果，顯著降低了光源的成本。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:一種用于離散LED光源的多階二次配光透鏡，包括透鏡本體，所述透鏡本體包括入射面和出射面，所述透鏡本體包括入射孔，所述入射孔位于透鏡本體的底部中心，向透鏡本體頂部方向凹陷(本發(fā)明中以透鏡的入射面方向?yàn)轫敳?，以光源安裝面方向?yàn)橥哥R底部，同時本發(fā)明所指的凹陷與凸起均是相對實(shí)體而言)所述入射孔的側(cè)面為入射側(cè)面；所述入射端面位于入射孔的頂部端面上;
[0005]所述主入射端面為曲面；所述子入射端面設(shè)置于主入射端面上；所述子入射端面為向透鏡底部方向凸起的曲面；
[0006]所述子入射端面包括離軸子入射端面和中心子入射端面；
[0007]所述離軸子入射端面設(shè)置于偏離主入射端面中心的位置；所述離軸子入射端面的設(shè)置位置與透鏡匹配的離軸子光源的位置相對應(yīng)；所述離軸子入射端面將其對應(yīng)的離軸子光源所發(fā)出的部分光線調(diào)制為與所述透鏡本體中心軸平行的對應(yīng)子光源對稱軸線的軸上光或者近軸光；
[0008]所述中心子入射端面設(shè)置于所述主入射端面的中心位置；使用時所述中心子入射端面與中心子光源相對應(yīng)；所述中心子光源是指其中心軸與透鏡本體中心軸同軸的位于與透鏡光源模塊中心位置的子光源。
[0009]其中所述子入射端面在與透鏡本體中心軸垂直的面上的投影面積多對應(yīng)子光源在與透鏡本體中心軸垂直的面上的投影面積的0.8倍；
[0010]所述子入射端面的頂點(diǎn)在與透鏡本體中心軸垂直的平面上形成第一投影點(diǎn)，對應(yīng)子光源中心點(diǎn)在與透鏡本體中心軸垂直的平面上形成第二投影點(diǎn)，所述第一投影點(diǎn)和第二投影點(diǎn)之間的距離<對應(yīng)子光源邊緣處到中心點(diǎn)最大距離的I倍。(子光源邊緣處到中心點(diǎn)最大距離是指:子光源中熒光粉涂布的邊緣處到中心點(diǎn)之間的最大距離)。
[0011 ] 進(jìn)一步的，所述子光源，可以為一個單個的LED光源(單顆的LED光源或者單個芯片封裝的LED光源)，也可以為由至少2個的相對獨(dú)立的次級子LED光源(次級子光源為單顆的LED光源或者單個芯片封裝的LED光源)所構(gòu)成子光源模塊。
[0012]當(dāng)子光源為單個的LED光源構(gòu)成時，通過離軸子入射端面與該子光源相對應(yīng)，并且該子光源所發(fā)出部分的光線通過該子入射端面的調(diào)節(jié)后成為與所述透鏡本體中心軸平行的子入射端面軸線的軸上光線或者近軸光線。
[0013]當(dāng)子光源為至少2個的相對獨(dú)立的次級子LED光源構(gòu)成子光源模塊時(某些情況下子光源并非是獨(dú)立的LED光源，而是由2個以上相對集中分布的LED光源構(gòu)成的，比如說三三兩兩或者三五成群的分布在一個相對集中的區(qū)域內(nèi)(此處的相對集中分布是相比于其他子光源或子光源模塊而言)，這種情況下，用一個子入射端面與子光源模塊相對應(yīng)(子光源模塊的中心點(diǎn)即是該子光源的中心點(diǎn))，該子入射端面將所對應(yīng)的子光源模塊所發(fā)出部分的光線調(diào)節(jié)成為與該子入射端面同軸的軸上光線或者近軸光。
[0014]本發(fā)明透鏡的主入射端面為向透鏡本體底部凸起的曲面，對所有子光源的成像起到匯聚和調(diào)制作用，影響離散光源經(jīng)透鏡成像的光斑的主要輪廓和大致分布，起到基礎(chǔ)的分配作用；從出射光場光信號分布的角度來說，主要影響低頻分量的分布。
[0015]本透鏡的子入射端面包括離軸子入射端面和中心子入射端面，所述子入射端面與子光源向?qū)?yīng)，其中所述離軸子入射端面將對應(yīng)離軸子光源所發(fā)出的部分光線，調(diào)整成與透鏡本體中心軸平行的對應(yīng)子入射端面對稱軸上的軸上光線，提高了照明光場的中心光強(qiáng)；改變了出射光場的呈現(xiàn)光源分布的情況，改善了出光效果，實(shí)現(xiàn)使用低成本的離散LED光源，達(dá)到和整體為芯片COB集成封裝的LED光源相同的出光效果，降低了相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
[0016]當(dāng)透鏡使用時，其入射端面的中心位置往往也具有相應(yīng)子光源(中心子光源)，本發(fā)明透鏡中心具有相應(yīng)的子曲面(中心子入射端面)將中心子光源所發(fā)出的部分光線匯聚到出射光場的中心，以達(dá)到更好的光學(xué)效果，特別是當(dāng)透鏡中心軸上的子光源為子光源模塊時，為提高光源的利用效率同時減少離軸子入射端面的加工成本，可以在透鏡中心位置的子光源模塊中盡量多排布一些LED光源或者芯片COB集成封裝的LED光源，以提高中心子光源模塊的發(fā)光強(qiáng)度，此時中心子入射端面的設(shè)置顯得由為重要，因?yàn)楫?dāng)中心光源為子光源模塊時，其面積相對于單個LED光源或者單個芯片封裝的LED光源的面積要大許多，而且也具有相對離散的特性；此時各個中心次子光源所述發(fā)出的光線若不經(jīng)過中心子入射端面的匯聚的調(diào)整作用，難以在出光面形成與透鏡本體中心軸同軸的均勻和柔和過渡的像斑。
[0017]總之，所述子入射端面對對應(yīng)的子光源成像光斑的光強(qiáng)分布起到主體調(diào)制作用，調(diào)節(jié)頻段為中低頻段；同時其他沒有與該子光源對應(yīng)的子入射曲面也都會對對該子光源較大角度的光成像，這樣就能在光場不同區(qū)域形成多個該子光源像。每個主曲面與子曲面