CN103925528A - Led投光灯制作方法及该方法制作的led投光灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED投光灯制作方法，涉及LED灯具领域，包括以下步骤：将实验光源按照LED投光灯与待照射面的垂直距离，LED投光灯的投射角度对待照射面进行照射，根据将照射出来的梯形每条边的尺寸和待照射面的进行比对计算畸变比例，利用畸变比例对灯板相应的边的尺寸进行修正；将制作的灯板安装在LED投光灯内，组装LED投光灯。本发明的有益效果是，提供一种LED投光灯的制作方法和该方法制作的LED投光灯，根据照射区域的形状，计算并制作灯板，使LED投光灯能够照射出所需的形状，满足不同市场需求，需求量大，同时不会照射多余的地方，节省了LED投光灯的耗电量，节约了使用成本，提高了照明品质，减少电力资源的浪费。

Description

LED投光灯制作方法及该方法制作的LED投光灯

技术领域

本发明涉及LED灯具领域，具体而言，涉及一种LED投光灯制作方法。

背景技术

目前市场上常见的LED投光灯通常由光源、反光面、防护玻璃、电气组件、壳体等五部分构成。采用的光源有金卤灯、LED集成灯板等。其特点是：投射出的光线在被照明物体表面，形成一个扇形照射面，投射出的扇形的照射区域与呈矩形(或近似矩形)照明对象不一致，导致较多的光线浪费以及对相邻非照明区域的光线污染，致使光能被浪费，相应的对电力资源也造成浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED投光灯制作方法，以解决现有LED投光灯不能定尺寸精确地照射出矩形待照射区域的问题。

本发明的提供的技术方案是一种LED投光灯制作方法，包括以下步骤：

测定矩形的待照射面的长宽尺寸和面积、LED投光灯将使用的透镜的焦距和直径、LED投光灯与待照射面的垂直距离、LED投光灯的投射角度；

根据矩形的待照射面的尺寸和面积、LED投光灯将使用的透镜的焦距和直径、LED投光灯与待照射面的垂直距离，利用透镜成像原理，计算出理想照射状下(即投射角度为90°时)灯板的外形尺寸；

根据理想状态下的灯板，LED投光灯将使用的透镜的焦距和直径，来制作实验光源；

将实验光源按照LED投光灯与待照射面的垂直距离、LED投光灯的投射角度，对待照射面进行照射，形成一个梯形照射面；

测定梯形照射面的尺寸，梯形照射面的尺寸同实验光源的灯板相对应的边的尺寸进行比较，按比例对应修正，重新制作灯板；

将制作的灯板安装在LED投光灯内，组装LED投光灯，包括组装电源盒、灯板、LED和灯罩。

进一步地，在所述测定梯形照射面的尺寸，将梯形照射面的尺寸同实验光源的灯板相对应的边的尺寸进行比较，按比例对应修正，重新制作灯板之后，在将制作的灯板安装在LED投光灯内，组装LED投光灯，包括组装电源盒、灯板、LED和灯罩前，还包括灯板逆增亮，所述灯板逆增亮包括：

测定待照射区域的亮度值；

制作漏光板，所述漏光板上设有依次排列的矩形条，所述矩形条组成最终制作的灯板的形状和尺寸；

将漏光板设置在所述实验光源内光源的位置，并将灯板用高光强背光源照射，按照LED投光灯与待照射面的垂直距离，LED投光灯的投射角度对待照射面进行照射；

测量待照射面上每道亮条和相邻的暗条长度和宽度，计算出照射面上每道亮条和相邻的暗条共同的投影面积；

将待照射区域所需的亮度值除以每道亮条和相邻的暗条的投影面积，计算出灯板上对应区域LED的亮度输出密度；

根据LED的亮度输出密度的不同确定灯板上的LED亮度输出密度分布，；

根据灯板的亮度输出密度分布安装LED。

这样，根据灯板逆增亮技术能够实现对灯板的亮度区域的分布进行控制，灯板照射出来的亮度值能够符合照射区域对亮度的要求。

进一步地，所述根据灯板的亮度值分布安装LED为根据灯板的亮度值分布选用不同额定发光功率的LED芯片进行安装。选用不同的发光芯片来满足不同的亮度值要求，简单易行而且更换方便。

进一步地，所述根据灯板的亮度值分布安装LED为根据灯板的亮度值分布调节单位面积内LED芯片的数量。这样制作成本低，能够节省部分LED的数量。

进一步地，所述根据灯板的亮度值分布安装LED为根据灯板的亮度值分布将灯板上的LED分为若干区域，每个区域配置独立的LED芯片的驱动，通过调整驱动的电压或电流来调节该区域LED的亮度值。这样设置能够实现不同亮度值的调节，不需要对其进行更换便能够实现多电流的适应。

进一步地，对灯板的边缘为圆弧。将灯板的边缘设计成圆弧，能够有效的弥补实际制作中LED投光灯边缘产生的误差。实际工程应用中，由于透镜往往并非理想透镜，投射出的光影在边缘不会使直线，而是出现内弧形或外弧形。这时基于光路可逆原理，对灯板也将做对应变型逆处理。

进一步地，灯板到透镜的距离小于所述透镜的焦距。灯板到透镜的距离小于透镜的焦距，根据透镜成像原理，如果透镜与灯板的距离u使得投出的光影刚好在被照明区域表面形成一个清晰的像，那么投出的光影将出现灯板上各个LED芯片本身的像。这时，应该调整u至u’,使得u’＜u，并使得投出的灯板上各个LED芯片本身的影像深度散焦扩散而互相融合。根据成像原理，成的是模糊的倒向，虚化了单个LED，整体照明效果更好。

一种该方法制作的LED投光灯，所述LED投光灯采用权利要求1-7所述任意一项制作而成，包括电源盒、灯板、LED和灯罩，所述电源盒、灯板、LED依次相连，所述灯罩罩扣在所述LED上，所述灯罩上装有透镜。采用该方法制作的LED投光灯能够实现对矩形待照射区域的精确照明。

本发明的有益效果是，提供一种LED投光灯的制作方法和该方法制作的LED投光灯，根据矩形待照射区域的尺寸，利用光学原理，进行灯板的制作，使LED投光灯能够照射精确的矩形区域的大小，满足不同市场需求，需求量大，同时不会照射多余的地方，节省了LED投光灯的耗电量，节约了使用成本，提高了照明品质，减少电力资源的浪费。

附图说明

图1是本发明实施例1中的LED投光灯的示意图；

图2是本发明实施例1中灯板的示意图；

图3是本发明实施例2中漏光板的示意图；

图4是本发明实施例2中灯板的示意图；

图5是本发明实施例3中的照射区域比例的示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1

本发明实施例1提供的LED投光灯制作方法，包括以下步骤：

测定矩形的待照射面的长宽尺寸和面积、LED投光灯将使用的透镜4的焦距和直径、LED投光灯与待照射面的垂直距离、LED投光灯的投射角度；

根据矩形的待照射面的尺寸和面积、LED投光灯将使用的透镜4的焦距和直径、LED投光灯与待照射面的垂直距离，利用透镜4成像原理，计算出理想照射状下(即投射角度为90°时)灯板1的外形尺寸；

根据理想状态下的灯板1和LED投光灯将使用的透镜4的焦距和直径，来制作实验光源；

将实验光源按照LED投光灯与待照射面的垂直距离、LED投光灯的投射角度，对待照射面进行照射，形成一个梯形照射面；

测定梯形照射面的尺寸，梯形照射面的尺寸同实验光源的灯板1相对应的边的尺寸进行比较，按比例对应修正，重新制作灯板1；

将制作的灯板1安装在LED投光灯内，组装LED投光灯的电源盒、灯板1、LED3和灯罩。

在具体实验中：

利用测量工具测定投光灯需要照亮的照射面的照射区域的矩形的尺寸，利用常规测量工具对需要照亮的照射面的矩形的尺寸进行测定，这些矩形的尺寸数据也可以由使用者直接提供；

利用测量工具测定投光灯与被照明物体的照射面的垂直距离，这个垂直距离通常是一个工程安装的习惯距离、或者采用国家或行业标准、也可以由根据使用者自行提出；

利用测量工具测定投光灯将要使用的透镜4的焦距和直径；

利用测量工具测定投光灯的投射角度，这个投射角度就是投光灯出光法线和照射平面之间的顺时针夹角；

根据矩形的待照射面的尺寸和面积，LED投光灯将使用的透镜4的焦距和直径，LED投光灯与待照射面的垂直距离，利用透镜4成像原理，计算出理想照射状下(即投射角度为90°时)灯板1的外形尺寸。即假设LED投光灯在与待照射面的垂直距离不便的情况下，采用相同焦距和直径的透镜4，已投射角度为90°时对带照射面进行照射，根据透镜4成像原理，利用光源和透镜4的距离，透镜4和待照射面的距离，待照射面的尺寸，代入到透镜4成像放大率计算公式中，其中K为透镜4成像放大率，p'为透镜4和待照射面的距离，p为光源和透镜4的距离，得到透镜4成像放大率，待照射区域的矩形尺寸除以这个透镜4成像放大率，得到理想实验光源的灯板1的尺寸，根据这个尺寸制作灯板1；将灯板1安装在实验光源中，制作实验光源时，实验光源的透镜4中心与光源对角线在同一法线上；

将实验光源按照数据采集步骤的透镜4的焦距和直径、垂直距离和投射角度，对待照射面进行相同条件下的模拟照射；

测定梯形照射面的尺寸，梯形照射面的尺寸同实验光源的灯板1相对应的边的尺寸进行比较，按比例对应修正，重新制作灯板1；

利用测量工具测定实验光源在照射面上照射出来的梯形的尺寸，根据几何光学原理可知，该梯形是实验光源经透镜4投射在待照射区的一个倒像，当投射角度不为90°时，该倒像畸变为一个梯形。如果实验光源设计合理，此梯形的尺寸应略大于预定的矩形被照射面的尺寸，将梯形照射面的每条边的尺寸同实验光源的矩形的灯板1相对应的边的尺寸进行比较计算，计算出灯板1每条边对应的畸变比例，根据畸变比例，对矩形的灯板1的每条边进行相应比例的缩放，主要对矩形的灯板1的顶边和底边进行缩放，直至灯板1照射出的矩形尺寸和待照射区域完全相同，符合要求为止

将制作的灯板1安装在LED投光灯内，组装LED投光灯，包括组装电源盒、灯板1、LED3和灯罩。

实施例2

本发明实施例2提供的LED投光灯制作方法，包括以下步骤：

测定矩形的待照射面的长宽尺寸和面积、LED投光灯将使用的透镜4的焦距和直径、LED投光灯与待照射面的垂直距离、LED投光灯的投射角度；

根据矩形的待照射面的尺寸和面积、LED投光灯将使用的透镜4的焦距和直径，LED投光灯与待照射面的垂直距离，利用透镜4成像原理，计算出理想照射状下(即投射角度为90°时)灯板1的外形尺寸；

根据理想状态下的灯板1和LED投光灯将使用的透镜4的焦距和直径，来制作实验光源；

将实验光源按照LED投光灯与待照射面的垂直距离、LED投光灯的投射角度，对待照射面进行照射，形成一个梯形照射面；

测定梯形照射面的尺寸，梯形照射面的尺寸同实验光源的灯板1相对应的边的尺寸进行比较，按比例对应修正，重新制作灯板1；

对灯板1上的LED3进行逆增量；

将制作的灯板1安装在LED投光灯内，组装LED投光灯的电源盒、灯板1、LED3和灯罩。

在具体实验中，灯板1逆增亮步骤包括：

测定待照射区域的亮度值，该亮度值可以取一个平均亮度值；

制作漏光板，所述漏光板上设有依次排列的矩形条，所述矩形条组成最终制作的灯板1的形状和尺寸；

将漏光板设置在所述实验光源内光源的位置，并将灯板1用高光强背光源照射，按照LED投光灯与待照射面的垂直距离，LED投光灯的投射角度对待照射面进行照射；

测量待照射面上每道亮条和相邻的暗条长度和宽度，计算出照射面上每道亮条和相邻的暗条共同的投影面积；

将待照射区域所需的亮度值除以每道亮条和相邻的暗条的投影面积，计算出灯板1上对应区域LED3的亮度输出密度；

根据LED3的亮度输出密度的不同确定灯板1上的LED3亮度输出密度分布，；

根据灯板1的亮度输出密度分布安装LED3。

具体步骤如下，制作一漏光板2，漏光板2的中间部分是一个与制作好的灯板1相同形状的由若干镂空矩形条组成的镂空图案。其中部为若干镂空矩形条，每个矩形条的镂空宽度一致，结合一般LED3的芯片规格参数，镂空矩形条的宽度应该选择在1-2毫米。镂空矩形条之间的间距有等距设计、等差设计和等比例设计三种方式，本图为等差设计。镂空矩形条的行数越多，最终通过逆增亮设计出的产品投出的光线亮度分布控制效果越好。

将漏光板2插入实验光源中，采用高光强背光源，使光源靠近漏光板2向外透射；漏光板2投射出的每一个镂空矩形条和相邻隔条投射出的亮条和暗条不同程度的被拉长、拉宽，且越是远离灯具的光影部分，其拉长拉宽的比例越大。

对每一行镂空条和相邻隔条投射出的亮影和暗影的宽度和长度进行测量，得出这部分的面积，利用亮度值除以这个面积，得到乘对应区域LED3的亮度输出密度，我们就得到每一个不同位置的镂空矩形条和相邻区域的亮度输出密度。

根据这个亮度输出密度在除以每个LED3的亮度，便可以计算出一行所需的LED3数目。每一个镂空矩形条和相邻的间隔区域对应一组LED3，该组LED3的总亮度输出应大于等于上述计算出的亮度输出密度。最后得出灯板1设计图如图2所示。

制作符合上面所得的亮度值分布的灯板1，可以采用以下三种途径或者三种途径的组合：

1、选用不同额定发光功率的LED3芯片；

2、调节单位面积内LED3芯片的数量；

3、将灯板1上的LED3分为若干区域，每个区域配置独立的LED3驱动，通过调整驱动电压或电流来调节该区域LED3的亮度密度。

LED投光灯制作步骤，所述LED投光灯制作步骤包括：

将LED3按照计算好的亮度分布安装在制作好的灯板1上；

将灯板1的边缘做成相应的圆弧；

将灯板1安装在投光灯内；

组装LED投光灯的电源盒、灯板1、LED3和灯罩，制作完整的LED投光灯。

这样制作的LED投光灯能对矩形照明区域进行空间范围和亮度大小上的精确照明，以解决常规投光灯能源浪费大、亮度不均匀的问题。

实施例3

实施例3是投射区域为矩形的LED投光灯的制作方法：

现假设对6米×18米规格的单立柱矩形广告牌设计照明用的LED投光灯为例：

按3米间距，将广告牌垂直划分为6个a×b的矩形照明区域，a为3米，b为6米。每个设计的投光灯只需符合这个3米×6米的照明区域要求即可；

灯支架垂直安装于广告牌的底部和顶部(安装于底部，则灯光向上投射；安装于顶部，则灯光向下投射)，本例以安装与于底部为范。灯支架的有效长度设定为v，即投光灯的透镜4平面与广告牌平面的垂直距离；

已知采用透镜4的镜片的焦距为f；投光灯的投射角度为预设角度，角度为∠α；

由于照射区域面积较大，制作同尺寸的灯板1浪费材料，故实验光源的灯板1根据光学中透镜4成像的计算公式：1/u+1/v＝1/f，其中灯板1到透镜4的距离为u，放大倍数关系公式：Z＝u/v，根据这个放大倍数，等比进行缩小，计算出实验光源的灯板1的形状和尺寸，实验光源的灯板1的形状和照射区域的形状相同；

根据计算出的尺寸进行灯板1的制作，制作实验光源；

在投射角度为∠α、支架有效长度为u的条件下，实验光源模拟实际安装方式和环境进行光线投射；

利用测量工具测定实验光源在照射面上照射出来的梯形的各个边长；

利用测量工具测定灯板1照射出来图形的尺寸；

计算所需照亮梯形区域的边长同相对应的待照射区域的边长的畸变比例，即用梯形区域的边长除以对应灯板1的边长；

根据这个畸变比例，实行对灯板1的尺寸进行按相应畸变比例的对应边进行放大和缩小并重制灯板1，即若照射出来的图形的边的尺寸比待照射区域的尺寸大几倍，则对对应的灯板1的边的边长应进行相应的缩小几倍，再次制作灯板1，制作后灯板1应该呈梯形；

灯板1逆增亮步骤，所述灯板1逆增亮步骤包括：

确定待照射区域的亮度值；

制作漏光板2，所述漏光板2上设有依次排列的矩形条，所述矩形条组成灯板1的梯形，尺寸和梯形的灯板1的尺寸相同；

将漏光板2设置在实验光源内，并将实验光源按照LED投光灯与待照射面的垂直距离，LED投光灯的投射角度对待照射面进行照射；

测量待照射面上每道亮条和相邻的暗条长度和宽度，计算出照射面上每道亮条和相邻的暗条共同的投影面积；

将待照射区域所需的亮度值除以每道亮条和相邻的暗条的投影面积，计算出灯板1上对应区域LED3的亮度输出密度；

根据LED3的亮度输出密度的不同确定灯板1上的LED3亮度输出密度分布；

根据灯板1的亮度输出密度分布在灯板1上安装LED3；

将灯板1安装在投光灯内；

组装LED投光灯的电源盒、灯板1、LED3和灯罩。制作完整的LED投光灯。

在本发明中透镜采用凸透镜。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LED投光灯制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

测定矩形的待照射面的长宽尺寸和面积、LED投光灯将使用的透镜的焦距和直径、LED投光灯与待照射面的垂直距离、LED投光灯的投射角度；

根据矩形的待照射面的尺寸和面积、LED投光灯将使用的透镜的焦距和直径、LED投光灯与待照射面的垂直距离，利用透镜成像原理，计算出理想照射状下(即投射角度为90°时)灯板的外形尺寸；

根据理想状态下的灯板和LED投光灯将使用的透镜的焦距和直径，来制作实验光源；

将实验光源按照LED投光灯与待照射面的垂直距离、LED投光灯的投射角度，对待照射面进行照射，形成一个梯形照射面；

测定梯形照射面的尺寸，将梯形照射面的尺寸同实验光源的灯板相对应的边的尺寸进行比较，按比例对应修正，重新制作灯板；

将制作的灯板安装在LED投光灯内，组装LED投光灯，包括组装电源盒、灯板、LED和灯罩。

2.根据权利要求1所述的LED投光灯制作方法，其特征在于，在所述测定梯形照射面的尺寸，将梯形照射面的尺寸同实验光源的灯板相对应的边的尺寸进行比较，按比例对应修正，重新制作灯板之后，在将制作的灯板安装在LED投光灯内，组装LED投光灯，包括组装电源盒、灯板、LED和灯罩前，还包括灯板逆增量，所述灯板逆增亮包括：

测定待照射区域的亮度值；

制作漏光板，所述漏光板上设有依次排列的矩形条，所述矩形条组成最终制作的灯板的形状和尺寸；

将漏光板设置在所述实验光源内光源的位置，并将灯板用高光强背光源照射，按照LED投光灯与待照射面的垂直距离，LED投光灯的投射角度对待照射面进行照射；

测量待照射面上每道亮条和相邻的暗条长度和宽度，计算出照射面上每道亮条和相邻的暗条共同的投影面积；

将待照射区域所需的亮度值除以每道亮条和相邻的暗条的投影面积，计算出灯板上对应区域LED的亮度输出密度；

根据LED的亮度输出密度的不同确定灯板上的LED亮度输出密度分布；

根据灯板的亮度输出密度分布安装LED。

3.根据权利要求2所述的LED投光灯制作方法，其特征在于，所述根据灯板的亮度输出密度分布安装LED为根据灯板的亮度值分布选用不同额定发光功率的LED芯片进行安装。

4.根据权利要求2所述的LED投光灯制作方法，其特征在于，所述根据灯板的亮度输出密度分布安装LED为根据灯板的亮度值分布调节单位面积内LED芯片的数量。

5.根据权利要求2所述的LED投光灯制作方法，其特征在于，所述根据灯板的亮度输出密度分布安装LED为根据灯板的亮度值分布将灯板上的LED分为若干区域，每个区域配置独立的LED芯片的驱动，通过调整驱动的电压或电流来调节该区域LED的亮度值。

6.根据权利要求1所述的LED投光灯制作方法，其特征在于，对灯板的边缘为圆弧。

7.根据权利要求1所述的LED投光灯制作方法，其特征在于，灯板到透镜的距离小于所述透镜的焦距。

8.一种该方法制作的LED投光灯，其特征在于，所述LED投光灯采用权利要求1-7所述任意一项制作而成，包括电源盒、灯板、LED和灯罩，所述电源盒、灯板、LED依次相连，所述灯罩罩扣在所述LED上，所述灯罩上装有透镜。