CN102042503B - 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)的设有透镜小单元(301)阵列的防眩透明件(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

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)具有光效率高、光线质量好、能耗小、寿命长、体积小等优点，已广泛应用于照明行业。

在室内照明中，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。而人眼能适应的亮度范围为普通日光灯管的表面亮度范围，约为7000～8000cd/m2，即该亮度在室内环境下能满足人眼对眩光要求。图1所示为现有LED光源如CREE XR-E 3W LED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。

本发明提供了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设有透镜小单元阵列的防眩透明件，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，且所述凹透镜从其中心到边缘的厚度逐渐增大。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述入射曲面为非球面，所述入射曲面上从其中心到边缘的各点到LED光源的距离逐渐增大。

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

在本发明所述的LED防眩灯中，所述透镜小单元为方形的双凸球面镜。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述防眩透明件垂直于LED光源中轴线。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述防眩透明件的透镜小单元的边长小于或等于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。

在本发明所述的LED防眩灯中，所述防眩透明件的透过率大于92％，折射率为1.4923。

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防眩透明件的立体示意图；

图11是本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件的结构示意图；

图12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13是本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件的表面光亮度曲线图。

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光源中心101以及一次透镜102。其中，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。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；图8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。请一并参阅图7及图8，所述凹透镜200为非球面凹透镜，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。且所述凹透镜200从其中心到边缘的厚度AB逐渐增大。在本实施例中，所述入射曲面201为中心曲率大，边缘曲率渐小的非球面，即所述入射曲面201上从其中心至边缘的各点到LED光源中心101的距离逐渐增大，即图8中线段OA。这种结构有利于将光线很好的发散。出射曲面202与入射曲面201的形状类似，同样为中心曲率大，边缘曲率渐小的非球面。且所述出射曲面202上从其中心至边缘的各点到LED光源中心101的距离逐渐增大，即图8中线段OB。这样使得从LED光源中心101发出并经过入射曲面201边缘折射的光能够再次通过出射曲面202的边缘折射。凹透镜200的尺寸应尽量小，从而提高透镜的光通利用率。在本实施例中，该凹透镜200的最大直径为16mm，高度为4.5mm。

图9示出了经过凹透镜200后的配光曲线图。可以看到，光源通过二次光学透镜，即凹透镜200之后，光线重新进行了分配，降低了LED光源的亮度，使得在正负60度角内发光强度一致。

如图10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11所示，是本发明LED防眩灯实施例中采用的防眩透明件300的结构示意图。所述防眩透明件300为由多个透镜小单元301构成的阵列，所述透镜小单元301为方形的双凸球面镜。所述防眩透明件300垂直于LED光源101中轴线。

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，则透镜小单元301的边长d需要适当减小，曲率适当增大，从而有效地对出射光线进行泛光，保障防眩效果。反之，所设计的透镜小单元301的边长d需要适当增大，曲率适当减小。

请参阅图11，所述防眩透明件300的透镜小单元301的边长d小于或等于6mm，在本实施例中边长d为6mm，通过防眩透明件300的透镜小单元301的曲率计算，能将分配到防眩透明件300上的光线以正负50度的角度近似朗伯型的光线出射。且将光源发光半径放大了5倍，即面积放大了25倍。图12和图13分别示出了采用防眩透明件300的配光曲线图和表面光亮度曲线图。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由316228cd/m²降至6398cd/m²，已满足在室内环境下人眼对亮度适应的要求。

由此可见，相对于现有技术，本发明采用凹透镜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 (7)

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；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，且所述入射曲面(201)和出射曲面(202)为形状类似的中心曲率大、边缘曲率渐小的非球面；

以及包覆所述凹透镜(200)的设有透镜小单元(301)阵列的防眩透明件(300)，其用于对凹透镜(200)泛光后的光线进行第二次泛光；且所述透镜小单元(301)为方形的双凸球面镜。

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)从其中心到边缘的厚度(AB)逐渐增大。

3.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)垂直于LED光源(100)中轴线。

4.根据权利要求3所述的LED防眩灯，其特征在于，所述防眩透明件(300)的透镜小单元(301)的边长(d)小于或等于6mm。

5.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。

6.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。

7.根据权利要求6所述的LED防眩灯，其特征在于，所述防眩透明件(300)的透过率大于92％，折射率为1.4923。

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