CN101832506B - 可实现均匀配光的灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可实现均匀配光的灯具，包括点光源、以及设置在所述点光源前方的配光透镜，所述配光透镜为非球面透镜。所述非球面透镜的度数范围为20-60度，且包括至少一个高次非球面面型。这种灯具的配光非常均匀。

Description

可实现均匀配光的灯具

技术领域

本发明涉及一种灯具，更具体地说，涉及一种可实现均匀配光的灯具。

背景技术

目前大功率的发光二极管(light emitting diode，简称LED)广泛应用于各种灯具。如图1所示，该灯具通常包括LED 1、以及设置在LED前方的球面配光透镜2。LED 1发出的光线通过球面配光透镜2，从而实现泛光、投光或者聚光。这种球面面型的公式为：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-c^2{r}^2}}.$

图2、图3、图4、图5分别示出了现有技术中这种灯具的配光曲线图、光斑效果图、照度曲线图、以及能量分布图。从图可以看出，这种球面透镜产生的配光曲线中心高周边低(如图2所示)。特定距离的光斑效果也是中心照度高、并向周边快速衰减(如图3、图4及图5所示)，被照射面的均匀度很低。

因此，这种灯具的特点是，由于采用了球面配光透镜2，被照射面的光斑照度会从中心开始向四周衰减，即中心亮四周暗，这种不均匀的照明会使人视觉疲劳，给灯具的应用带来局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述灯具配光不均匀的缺陷，提供一种可均匀配光的灯具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可实现均匀配光的灯具，包括点光源、以及设置在所述点光源前方的配光透镜，所述配光透镜为非球面透镜。

根据本发明所述的可实现均匀配光的灯具，所述非球面透镜的度数范围为20-60度。

根据本发明所述的可实现均匀配光的灯具，所述非球面透镜包括至少一个高次非球面面型。

根据本发明所述的可实现均匀配光的灯具，所述非球面透镜的度数为20度，且两面均为非球面。

根据本发明所述的可实现均匀配光的灯具，所述非球面透镜靠近所述点光源的非球面、以及远离所述点光源的非球面的参数分别如下：

c	K	α1	α2	α3
					0.025	0	0	0	-2e-007
-0.083	-1	0	0	0

。

根据本发明所述的可实现均匀配光的灯具，所述非球面透镜的度数为60度，且靠近所述点光源的面为平面，远离所述点光源的面为非球面。

根据本发明所述的可实现均匀配光的灯具，其特征在于，所述非球面的参数如下：

c	K	α1	α2	α3
					-0.05	-1.2	1e-006	-0.001	-1e-008

实施本发明的可实现均匀配光的灯具，具有以下有益效果：灯具的光斑和照度并没有出现从中心开始向四周快速衰减的情况，可以实现均匀的照明。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中灯具的结构示意图；

图2是现有技术中灯具的配光曲线图；

图3是现有技术中灯具的光斑效果图；

图4是现有技术中灯具的照度曲线图；

图5是现有技术中灯具的球面透镜的光能量分布图；

图6是根据本发明的第一实施例、灯具的结构示意图；

图7是根据本发明的第一实施例、灯具的配光曲线图；

图8是根据本发明的第一实施例、灯具的光斑效果图；

图9是根据本发明的第一实施例、灯具的照度曲线图；

图10是根据本发明的第一实施例、灯具的照度的平面分布图；

图11是根据本发明的第二实施例、灯具的结构示意图；

图12是根据本发明的第二实施例、灯具的配光曲线图；

图13是根据本发明的第二实施例、灯具的光斑效果图；

图14是根据本发明的第二实施例、灯具的照度曲线图；

图15是根据本发明的第二实施例、灯具的照度的平面分布图；

图16是本发明灯具的非球面透镜的光能量分布图；

图17示出了非球面透镜为40度时的配光曲线；

图18示出了非球面透镜为10度时的配光曲线；

图19示出了非球面透镜为70度时的配光曲线。

具体实施方式

本发明中的灯具中，配光透镜为非球面透镜，且度数范围为20度-60度，从而实现均匀配光。以下将参照两个实施例进行说明。如图6所示，在本发明的第一实施例中，灯具100包括点光源101、以及设置在点光源101前方的非球面透镜102。点光源101可以是LED，其发出的光线经过非球面透镜102后出射。

该非球面透镜102的面型为高次非球面面型，可实现对光线的精确控制，以达到被照射面的照度均匀的效果。该非球面透镜102的面型公式为：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+K)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+...$

其中Z为镜面的凹陷度，K为曲面的圆锥系数，r为镜面的孔径半径，c为曲率半径的倒数，α₁、α₂、α₃、α₄分别是各阶系数。

与球面透镜的面型公式相比，非球面透镜102采用了多曲率系数K及高次项，随着r值的变化，该非球面透镜102可灵活改变面型，从而改变光线的出射角度。参照图16所示，与现有技术相比，非球面透镜102可保证光线能量的均匀分配。

回到图6，在本发明的第一实施例中，非球面透镜102为60度配光透镜，靠近点光源101的一面为平面，而远离点光源101的一面为非球面。

其参数如下：

c	K	α1	α2	α3
					-0.05	-1.2	1e-006	-0.001	-1e-008

其中点光源101的发光部分到非球面透镜102的顶点之间的距离为9.8mm，非球面透镜102的厚度为6.8mm，且非球面透镜102的直径为24mm。

图7、图8、图9、图10分别示出了根据本发明的第一实施例、灯具的配光曲线图、光斑效果图、照度曲线图、以及照度的平面分布图。由图可以看出，该实施例的灯具的光斑和照度并没有出现从中心开始向四周快速衰减的情况，可以实现均匀的照明。在3M处，被照射面的均匀度可达到80％。

如图11所示，在本发明的第二实施例中，灯具200包括点光源201、以及设置在点光源201前方的非球面透镜202。与第一实施例类似的部分不再赘述。

与第一实施例不同的是，在该第二实施例中，非球面透镜202为20度配光透镜，两面203、204均为非球面。

靠近点光源201的第一非球面203、以及远离点光源201的第二非球面204的参数分别如下：

c	K	α1	α2	α3
					0.025	0	0	0	-2e-007
-0.083	-1	0	0	0

其中点光源201的发光部分到远离点光源201的第二非球面204的顶点之间的距离为14.22mm，非球面透镜202的厚度为8.20mm，且非球面透镜202的直径为25mm。

图12、图13、图14、图15分别示出了根据本发明的第二实施例、灯具的配光曲线图、光斑效果图、照度曲线图、以及照度的平面分布图。由图可以看出，该实施例的灯具的光斑和照度并没有出现从中心开始向四周快速衰减的情况，可以实现均匀的照明。

图16是本发明灯具的非球面透镜的光能量分布图。对比图16和图5，可以看出，相比现有技术，本发明的灯具可以改善光能量向四周快速衰减的状况。

图17示出了非球面透镜为40度时的配光曲线，由图可以看出，在40度时，灯具的光斑和照度并没有出现从中心开始向四周快速衰减的情况，也可以实现较均匀的照明。

经实验证明，非球面透镜为其它度数的配光镜时，其配光效果均不如本发明的以上实施例。图18、19分别示出了非球面透镜为10度、70度时的配光曲线。由图可以看出，在10度和70度时，灯具的配光曲线从中心开始向四周快速衰减，因此不能够实现均匀的照明。

Claims (1)

1.一种可实现均匀配光的灯具，包括点光源、以及设置在所述点光源前方的配光透镜，其特征在于，所述配光透镜为非球面透镜，所述非球面透镜的度数为20度，且两面均为非球面，该非球面的面型公式为：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+K)c^2{r}^2}}+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+...;$

其中Z为镜面的凹陷度，K为曲面的圆锥系数，r为镜面的孔径半径，c为曲率半径的倒数，α₁、α₂、α₃、α₄分别是各阶系数；

所述非球面透镜靠近所述点光源的非球面、以及远离所述点光源的非球面的参数分别如下：

  c   K   α₁   α₂   α₃   0.025   0   0   0   -2e-007   -0.083   -1   0   0   0 。

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