CN102042502A - 一种led防眩灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED防眩灯，包括具有一次透镜(102)的LED光源(100)、包覆所述LED光源(100)的一次透镜(102)的凹透镜(200)，其用于对LED光源(100)的出射光进行第一次泛光；以及包覆所述凹透镜(200)的具有圆环形锯齿的防眩透明件(300)，其用于对凹透镜(200)泛光后的光线进行第二次泛光。本发明的LED防眩灯能有效降低灯具表面的亮度，并实现相对均匀的照明，能够满足室内环境下人眼对亮度适应的要求。

Description

一种LED防眩灯

技术领域

本发明涉及LED照明灯具，更具体地说，涉及一种LED防眩灯。

背景技术

随着科技的进步，大功率贴片式发光二极管(light emitting diode，LED)已不仅仅应用于手电筒、头灯、投光灯等产品上，而且也越来越多的被应用于室内泛光照明灯具。

目前，普通日光灯管的表面亮度约为7000～8000cd/m2，该亮度在室内环境下能满足人眼对眩光要求，即人眼能适应这样范围的亮度。而LED灯由于光源尺寸较小(一般直径小于6mm)，光通量又较高(60lm/W以上)，造成LED表面亮度很高，一般最大亮度都有超过300000cd/m2。图1所示为现有LED光源如CREE XR-E 3WLED的配光曲线图，图2所示为其光斑效果图，图3所示为其照度曲线图。从图中可以看出，这种LED光源产生的配光曲线中心高周边低(如图1所示)。特定距离的光斑效果也是照度极高(如图2和图3所示)，表面亮度平均为316228cd/m2，光源对人眼的刺激比较严重。所以在很大程度上需要有效限制LED灯的眩光。

如图4所示，现有LED泛光灯具大多采用反射器作为配光光学元件。此种方法通过设置灯具保护角α的方式来限制眩光，但由于其不能降低灯具表面亮度，当人眼在保护角α之外看灯具，仍然会有光线直接射入人眼，会产生不舒适的感觉。

因此迫切需要一种通过降低LED点光源的表面亮度而使人眼直接注视灯具不会有刺激感的LED防眩灯。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有LED灯具的上述表面亮度过大的缺陷，提供一种LED防眩灯。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种由具有一次透镜的LED光源、一次泛光的凹透镜以及二次泛光的防眩透明件组成的LED防眩灯。

一种LED防眩灯，包括具有一次透镜的LED光源、包覆所述LED光源的一次透镜的凹透镜，其用于对LED光源的出射光进行第一次泛光；以及包覆所述凹透镜的具有圆环形锯齿的防眩透明件，其用于对凹透镜泛光后的光线进行第二次泛光。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述凹透镜具有入射曲面和出射曲面，所述凹透镜向出射曲面方向弯曲，且所述出射曲面曲率小于入射曲面曲率。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述入射曲面为球面，所述入射曲面的曲率半径等于所述一次透镜的曲率半径，所述入射曲面的曲率中心与LED光源的中心重合。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述入射曲面曲率半径为1.5-3.5mm。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述出射曲面上从其中心到边缘的各点到LED光源的中心的距离逐渐增大。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述防眩透明件为圆盘状，且具有入射面和出射面，所述入射面为平面，且垂直于所述LED光源的中轴线，所述出射面具有从其中心向边缘依次排布的圆环形锯齿，所述圆环形锯齿的圆心与所述防眩透明件的中心重合。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述防眩透明件出射面中心的圆环形锯齿的高度低于边缘圆环形锯齿的高度，且中心圆环形锯齿向边缘方向倾斜。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述出射面的中心圆环形锯齿的高度低于其边缘圆环形锯齿的高度，且所述中心圆环形锯齿向所述出射面的边缘方向倾斜。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述防眩透明件的圆环形锯齿的宽度为1-6mm。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述防眩透明件与凹透镜之间的间距为20-40mm。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述防眩透明件由聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯制成，且透过率大于92％。

实施本发明的LED防眩灯，具有以下有益效果：本发明的LED防眩灯能有效降低灯具表面的亮度，并实现相对均匀的照明，能够满足室内环境下人眼对亮度适应的要求。

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LED光源的配光曲线图；

图2是现有LED光源的光斑效果图；

图3是现有LED光源的照度曲线图；

图4是现有LED反光灯具的结构示意图；

图5是本发明LED防眩灯实施例的光路图；

图6是本发明LED防眩灯实施例中采用的LED光源的结构示意图；

图7是本发明LED防眩灯实施例中采用的凹透镜的立体图；

图8是本发明LED防眩灯实施例中采用的凹透镜与LED光源的结构示意图；

图9是本发明LED防眩灯实施例中采用的凹透镜的配光曲线图；

图10是本发明LED防眩灯实施例中采用的凹透镜的光斑效果图；

图11是本发明LED防眩灯实施例中采用的凹透镜的照度曲线图；

图12是本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件的立体图；

图13是本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件出射面的结构示意图；

图14是本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件的配光曲线图；

图15是本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件的光斑效果图；

图16是本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件的照度曲线图。

具体实施方式

如图5所示，是本发明LED防眩灯实施例的光路图。本发明的LED防眩灯包括：LED光源100、凹透镜200以及防眩透明件300；其中，所述LED光源100位于LED防眩灯的中心，所述凹透镜200包覆LED光源100，用于对LED光源100发出的光线进行第一次泛光，所述防眩透明件300包覆所述凹透镜200，用于对凹透镜200泛光后的光线进行第二次泛光，从而将点光源转化为面光源。

如图6所示，为LED光源100的结构示意图。本发明实施例中采用的LED光源100为CREE XR-E 3W LED。该LED光源100具有一个发出光线的LED光源100的中心101，以及一次透镜102。其中，所述一次透镜102为球面透镜。图1、图2和图3分别示出了其配光曲线图、光斑效果图和照度曲线图。从图可以看出，其特定距离的光斑的照度极高，表面亮度平均为316228cd/m2，光源对人眼的刺激比较严重。

如图7所示，为本发明LED防眩灯所采用的凹透镜200的立体图；如图8所示，为本发明LED防眩灯所采用的凹透镜200与LED光源的结构示意图。结合图7和图8可以看到，本发明实施例中采用的凹透镜200为中心凹陷的蘑菇状，其具有入射曲面201和出射曲面202，所述凹透镜200向出射曲面202方向弯曲，且所述出射曲面202的曲率小于入射曲面201的曲率。所述入射曲面201为球面，其曲率半径等于所述一次透镜102的曲率半径，且所述入射曲面201的曲率中心与LED光源100的中心101重合，即该凹透镜200的入射曲面201与LED光源100的一次透镜202可胶合或密接，从而最大程度提高透镜的光通利用率。入射曲面201的曲率半径为1.5-3.5mm。优选2.5mm。请参阅图8，所述凹透镜200的出射曲面202上各点到LED光源的中心101的距离L，从出射曲面202的中心向其边缘逐渐增大。

图9、图10和图11分别示出了经过凹透镜200后的配光曲线图、光斑效果图和照度曲线图。可以看到，光源通过凹透镜200之后，光线重新进行了分配，降低了光源的亮度，在凹透镜200表面的亮度已降至31600cd/m2，为LED光源表面亮度的1/10，且能够实现27mm处的均匀光斑效果。

如图12所示，为本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件300的立体图。如图13所示，是本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件300的出射面302的结构示意图。防眩透明件300为圆盘状，具有入射面301和出射面302。入射面301为平面，且垂直于LED光源100的中轴线。所述出射面302具有从中心向边缘依次排布的圆环形锯齿，所述圆环形锯齿的圆心与所述防眩透明件300的中心重合。从图13中可以看到，出射面301的中心圆环形锯齿的高度低于其边缘圆环形锯齿的高度，且所述中心圆环形锯齿向出射面301的边缘方向倾斜。所述防眩透明件300的圆环形锯齿的宽度d优选为1-6mm。且所述防眩透明件300与凹透镜200之间的间距M(如图5所示)与凹透镜200对光线的发散角度成反比。即如果光线经凹透镜200后较为发散，则防眩透明件300距离凹透镜200可较近，即减小间距M；而如果光线经凹透镜200后发散角度小，则需适当增加间距M。本发明的间距M为20-40mm，优选30mm。防眩透明件300可采用聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)或聚碳酸酯材料(Polycarbonate，PC)制成，透过率大于92％，折射率为1.4923。

需要注意的是，当间距M较小时，照射到防眩透明件300上单位面积的光强增加，则相应的圆环形锯齿的宽度d需要适当减小，以便于增大单位面积内圆环形锯齿的数量，从而有效地对出射光线进行泛光，保障防眩效果。反之，所设计的圆环形锯齿的宽度d需要适当增大。

请参阅图13，在本实施例中，通过角度计算，防眩透明件300的半径R为70mm，其能将平均分配到其入射面301的光线经过两次折射后以大约10度的发散角出射。图14、图15和图16分别示出了采用防眩透明件300的配光曲线图、光斑效果图和照度曲线图。从图中可以看到，点光源通过防眩透明件300的二次泛光被转化为面光源。在LED防眩灯的表面的亮度已降至1000cd/m2，已满足在室内环境下人眼对亮度适应的要求。

由此可见，相比于现有技术，本发明的LED防眩灯采用凹透镜200及防眩透明件300对LED光源进行两次泛光，有效地降低了灯具表面的亮度，实现了相对均匀的照明。

需要说明地是，本发明所提供的LED防眩灯也可以作为一个特征单元，可以根据实际照明需要将该特征单元阵列成n×n形式，或者其它排列形式，从而实现更大功率的照明。

虽然本发明已参照当前的实施方式进行了描述，但本技术领域的普通技术人员应当认识到，上述实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED防眩灯，包括具有一次透镜(102)的LED光源(100)，其特征在于，还包括包覆所述LED光源(100)的一次透镜(102)的凹透镜(200)，其用于对LED光源(100)的出射光进行第一次泛光；以及包覆所述凹透镜(200)的具有圆环形锯齿的防眩透明件(300)，其用于对凹透镜(200)泛光后的光线进行第二次泛光。

2.根据权利要求1所述的LED防眩灯，其特征在于，所述凹透镜(200)具有入射曲面(201)和出射曲面(202)，所述凹透镜(200)向出射曲面(202)方向弯曲，且所述出射曲面(202)曲率小于入射曲面(201)曲率。

3.根据权利要求2所述的LED防眩灯，其特征在于，所述入射曲面(201)为球面，所述入射曲面(201)的曲率半径等于所述一次透镜(102)的曲率半径，所述入射曲面(201)的曲率中心与LED光源(100)的中心(101)重合。

4.根据权利要求3所述的LED防眩灯，其特征在于，所述入射曲面(201)曲率半径为1.5-3.5mm。

5.根据权利要求2所述的LED防眩灯，其特征在于，所述出射曲面(202)上从其中心到边缘的各点到LED光源(100)的中心(101)的距离(L)逐渐增大。

6.根据权利要求2所述的LED防眩灯，其特征在于，所述防眩透明件(300)为圆盘状，且具有入射面(301)和出射面(302)，所述入射面(301)为平面，且垂直于所述LED光源(100)的中轴线，所述出射面(302)具有从其中心向边缘依次排布的圆环形锯齿，所述圆环形锯齿的圆心与所述防眩透明件(300)的中心重合。

7.根据权利要求6所述的LED防眩灯，其特征在于，所述出射面(301)的中心圆环形锯齿的高度低于其边缘圆环形锯齿的高度，且所述中心圆环形锯齿向所述出射面(301)的边缘方向倾斜。

8.根据权利要求7所述的LED防眩灯，其特征在于，所述防眩透明件(300)的圆环形锯齿的宽度(d)为1-6mm。

9.根据权利要求1所述的LED防眩灯，其特征在于，所述防眩透明件(300)与凹透镜(200)之间的间距(M)为20-40mm。

10.根据权利要求1所述的LED防眩灯，其特征在于，所述防眩透明件(300)由聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯制成，且透过率大于92％。

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