CN104076418A - 透镜结构及其led灯具 - Google Patents

Abstract

一种透镜结构，其为槽状自由曲面透镜，并采用一体成型设计制成，该透镜结构包括内表面及外表面，该内表面与该外表面均为曲面，射入所述透镜结构的光线在所述内表面及外表面处发生折射以进行二次配光。本发明还提供一种应用上述透镜结构的LED灯具。所述透镜结构通过对所述光源发出的光线进行二次配光，从而在所述扩散板上形成均匀的光斑，所述透镜结构射出的光线经由该扩散板折射、反射、散射处理之后，将光线均匀的分散，使得点光源变成面光源，消除了暗区的存在，从而增加光线的柔和度并降低眩光的产生，增加了观看时视觉上的舒适感。

Description

透镜结构及其LED灯具

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种透镜结构及应用该透镜结构的LED（light emitting diode，发光二级管）灯具。

背景技术

LED作为能够将电能转化为光能的半导体器件，以其效率高、能耗低、寿命长等优点被广泛地应用于各种照明灯具中，如LED面板灯、液晶面板照明，这些灯具已经成为人们生活、工作中不可或缺的照明用器具。例如，LED面板灯可将LED点光源发光转变为整个出光面发光，并降低了LED本身的炫目感，使得LED较佳地应用于照明系统。然而，在市场上现有的LED面板灯中，LED的放置位置靠近灯具两侧，使得其发出的光线不能完全利用而导致其出光效率低；再者，由于LED光源本身的发光形式为中间高四周低，若不使用合适的透镜对光源能量重新分配，往往会形成相互间隔的光带和暗区，给使用者的视觉造成不舒适感。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种透镜结构，其能够实现光源出光均匀、且无暗区的配光设计。

本发明还提供一种应用上述透明结构的LED灯具。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种透镜结构，其为槽状自由曲面透镜，并采用一体成型设计制成，该透镜结构包括内表面及外表面，该内表面与该外表面均为曲面，射入所述透镜结构的光线在所述内表面及外表面处发生折射以进行二次配光。

其中，所述透镜结构由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料和玻璃中的任意一种材料制成。

其中，所述内表面上沿着所述透镜结构的轴向方向开设有凹槽，该凹槽容纳光源于其内，该光源发出的光线依次穿过所述内表面及外表面，并在所述内表面及外表面处发生反射或折射。

其中，所述透镜结构4的长度为575毫米，宽度为22.5毫米，高度为10毫米。

其中，所述内表面和外表面分别为球面和自由曲面组合、自由曲面和球面组合、均为自由曲面组合中的任意一种组合方式。

本发明还提供了一种LED灯具，包括若干光源、至少一个透镜结构及扩散板，所述透镜结构为槽状自由曲面透镜，并采用一体成型设计制成，所述透镜结构包括内表面及外表面，该内表面与该外表面均为曲面，所述光源发出的光线依次经过所述内表面及外表面，并分别在该内表面和外表面处发生折射以进行二次配光，来自所述外表面的光线经由所述扩散板光学处理后射出。

其中，所述透镜结构由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料或玻璃制成，所述扩散板由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料、PS塑料、聚乙烯或聚氯乙烯加入光干涉的扩散粒子而制成。

其中，所述内表面上沿着所述透镜结构的轴向方向开设有凹槽，所述光源容置于该透镜结构的凹槽内，并被所述凹槽完全包裹，该光源发出的光线依次穿过所述透明结构的内表面和外表面，并在所述内表面及外表面处发生反射或折射。

其中，所述透镜结构4的长度为575毫米，宽度为22.5毫米，高度为10毫米，该透镜结构到所述扩散板的距离为40毫米，所述光源的中心到所述扩散板对应的边缘的距离为80毫米。

其中，所述内表面和外表面分别为球面和自由曲面组合、自由曲面和球面组合、均为自由曲面组合中的任意一种组合方式。

本发明所提供的LED灯具中，所述透镜结构罩设于所述光源上，该光源发射出相应颜色、亮度的光线，该光线并传输至所述透镜结构处，并在该透镜结构的内表面和外表面处发生反射、折射和/或散射，从而形成中间低四周高型的配光形式。该透镜结构通过对所述光源发出的光线进行二次配光，从而在所述扩散板上形成均匀的光斑，所述透镜结构射出的光线经由该扩散板折射、反射、散射处理之后，将光线均匀的分散，使得点光源变成面光源，消除了暗区的存在，从而增加光线的柔和度并降低眩光的产生，增加了观看时视觉上的舒适感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的LED灯具的结构示意图。

图2是图1所示的透镜结构的俯视平面示意图。

图3是图2所示的透镜结构的剖视图。

图4是本发明实施例提供的LED灯具的出射面照度图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施方式提供一种LED灯具100，其可为LED面板灯，更具体地，该LED灯具100可为直下式LED面板灯。在本发明实施例中，所述LED灯具100包括若干光源20、至少一个透镜结构40及扩散板50，该若干光源20可根据照明需要发射相应颜色、亮度的光线，所述至少一个透镜结构40用于折射、反射所述光源20发出的光线，所述扩散板50用于折射、散射、反射处理来自所述透镜结构40的光线，从而将光线均匀地分散，从而降低眩光。

在本发明实施例中，所述灯具结构100还包括灯具壳体、散热板、驱动组件、整流电路、灯罩等组件，所述灯具壳体作为该灯具结构100的主体，其用于容纳所述光源20、至少一个透镜结构40、扩散板50、散热板、驱动组件、整流电路等组件于其内，所述灯罩可拆卸地罩设于该灯具壳体上，进而将所述光源20、透镜结构40、扩散板50、散热板、驱动组件、整流电路等组件封装于所述灯具壳体内。

在本发明实施例中，所述光源20为LED，其可通过表面贴装、焊接等方式安装于所述散热板（如铝基板）上，该散热板可将该光源20工作时产生的热量传导散出去。作为本发明的一个实施例，所述光源20的数量为300颗，其平均分为两排分布安装于所述散热板上，并一一对应，也即是说，所述光源20平均分为两组，每组150颗，且每组中的150颗LED光源呈直线排列在所述散热板上，其中一组中的LED光源与另外一组中的LED光源一一对应。具体为，所述光源20排列的一种方式可为：所述直线排列的两组光源20之间的中心距离大约为140毫米，每一个LED光源的中心到所述扩散板50对应的边缘的距离大约为80毫米。

可以理解的是，所述光源20的数量、分组数量、排列方式、相邻两组光源20之间的中心间距以及LED光源的中心到所述扩散板50边缘的距离等设计参数仅为该LED灯具100的其中一个具体实施例，本申请并不限于上述设计参数，如所述光源20的数量可为100、200、320、400或其他数量个，也可以平均分为3组、4组、5组或其他数量，该LED灯具100的尺寸是根据结构尺寸设计出来的，只要满足这种光学性能及配光要求的设计参数均在保护范围之内。

请一并参阅图2及图3，所述透镜结构40整体可为槽状自由曲面透镜，其可由PC（polycarbonate，聚碳酸酯）塑料、PMMA（polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯）塑料等光学级塑料或玻璃通过一体成型设计而制成。所述透镜结构40包括外表面42及内表面44，该透镜结构40在所述内表面44上、且沿着该透镜结构40的轴向方向开设有凹槽45。在本发明实施例中，所述灯具结构100包括两个透镜结构40，该透镜结构40位于所述光源20与扩散板50之间，且每一透镜结构40对应罩设于一个包括有若干直线排列的光源20的光源组上。所述光源20容置于该透镜结构40的凹槽45内，并被所述凹槽45完全包裹，该光源20发出的光线依次穿过所述透明结构45的内表面42和外表面44。可以理解，在本发明其他实施例中，所述透镜结构40的数量对应于所述光源20形成的光源组的数量，其可为3个、4个、5个或其他数量个。

所述扩散板50整体大致呈长方形平板状，其可由PC塑料、PMMA塑料、PS塑料、聚乙烯或聚氯乙烯等透光性聚合材料或合成材料加入光干涉的扩散粒子（如散光粉）而制成。该扩散板50对准所述光源20，且安装于所述透镜结构40前方，并与该透镜结构40相距一定的距离。所述扩散板50将来自所述透镜结构40的光线进行折射、反射、散射处理，将光线均匀的分散，并可调整光传播的方向，使得点光源变成面光源，从而增加光线的柔和度并降低眩光的产生。

请一并参阅图4，作为本发明的一个较佳实施例，所述透镜结构40为槽状自由曲面透镜，其长度大约为575毫米，宽度大约为22.5毫米，高度大约为10毫米，该透镜结构40到所述扩散板50的距离大约为40毫米。具体为，所述透镜结构40的内表面42作为光学表面，其可为半径为5毫米的球面，所述光源20位于该内表面42的球心位置处，该光源20发出的光线通过所述球面状的内表面42直线进入所述透镜结构40，而且该光线的传输方向保持不变；所述透镜结构40的外表面44作为光学表面，其可为自由曲面，进入所述透镜结构40的光线在该外表面44处发生折射，并发射出该透镜结构40，从而形成中间低四周高型的配光形式（也即为蝙蝠翼型配光），并在所述扩散板50上形成均匀的光斑，且无明显暗区（如图4所示），所述透镜结构40射出的光线经由该扩散板50折射、反射、散射处理之后，将光线均匀的分散，使得点光源变成面光源，从而增加光线的柔和度并降低眩光的产生，增加了观看时视觉上的舒适感。

在本发明实施例中，所述透镜结构40为槽状自由曲面透镜，其有内外两个反射表面，即，该透镜结构40由形状为球面的内表面42与形状为自由曲面的外表面44组成。可以理解的是，所述透镜结构40并不限于上述光学结构曲面的组合，在其他实施例中，所述透镜结构40的内表面42可采用自由曲面，该透镜结构40的外表面44可采用为球面状的设计组合，或者，所述透镜结构40的内表面42与外表面44均可采用自由曲面的设计组合，采用上述三种组合方式中的任意一种组合设计组合，都可以使得所述LED灯具100实现出光面出光均匀，且无暗区的配光设计（如图4所示）。

请一并参阅图1至图4，使用时，以所述光源20的数量为300颗为例加以说明，所述光源20平均分为两组，每组中的150颗光源20呈直线排列于所述散热板（例如，铝基板）上，该光源20通电后根据照明需要发出相应颜色、亮度的光线。所述透镜结构40位于所述光源20与扩散板50之间，且每一透镜结构40对应罩设于一个包括有若干直线排列的光源20的光源组上，所述光源20容置于该透镜结构40的凹槽45内，并被所述凹槽45完全包裹。所述光源20位于该内表面42的球心位置处，该光源20发出的光线通过所述球面状的内表面42直线进入所述透镜结构40，而且该光线的传输方向保持不变，并传输至所述透镜结构40的外表面44。传输至所述外表面44光线处发生折射，并射出该透镜结构40，从而形成中间低四周高型的配光形式（也即为蝙蝠翼型配光），并在所述扩散板50上形成均匀的光斑，且无明显暗区（如图4所示），所述透镜结构40射出的光线经由该扩散板50折射、反射、散射处理之后，将光线均匀的分散，使得点光源变成面光源，从而增加光线的柔和度并降低眩光的产生，增加了观看时视觉上的舒适感。

综上所述，本发明所提供的LED灯具100中，所述透镜结构40罩设于所述光源20上，该光源20发射出相应颜色、亮度的光线，该光线并传输至所述透镜结构40处，并在该透镜结构40的内表面42和外表面44处发生反射、折射和/或散射，从而形成中间低四周高型的配光形式。该透镜结构40通过对所述光源20发出的光线进行二次配光，从而在所述扩散板50上形成均匀的光斑，所述透镜结构40射出的光线经由该扩散板50折射、反射、散射处理之后，将光线均匀的分散，使得点光源变成面光源，消除了暗区的存在，从而增加光线的柔和度并降低眩光的产生，增加了观看时视觉上的舒适感。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种透镜结构，其特征在于，所述透镜结构为槽状自由曲面透镜，并采用一体成型设计制成，该透镜结构包括内表面及外表面，该内表面与该外表面均为曲面，射入所述透镜结构的光线在所述内表面及外表面处发生折射以进行二次配光。

2.根据权利要求1所述的透镜结构，其特征在于，所述透镜结构由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料和玻璃中的任意一种材料制成。

3.根据权利要求1所述的透镜结构，其特征在于，所述内表面上沿着所述透镜结构的轴向方向开设有凹槽，该凹槽容纳光源于其内，该光源发出的光线依次穿过所述内表面及外表面，并在所述内表面及外表面处发生反射或折射。

4.根据权利要求1所述的透镜结构，其特征在于，所述透镜结构4的长度为575毫米，宽度为22.5毫米，高度为10毫米。

5.根据权利要求1所述的透镜结构，其特征在于，所述内表面和外表面分别为球面和自由曲面组合、自由曲面和球面组合、均为自由曲面组合中的任意一种组合方式。

6.一种LED灯具，包括若干光源，其特征在于，所述LED灯具还包括至少一个透镜结构及扩散板，所述透镜结构为槽状自由曲面透镜，并采用一体成型设计制成，所述透镜结构包括内表面及外表面，该内表面与该外表面均为曲面，所述光源发出的光线依次经过所述内表面及外表面，并分别在该内表面和外表面处发生折射以进行二次配光，来自所述外表面的光线经由所述扩散板光学处理后射出。

7.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于，所述透镜结构由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料或玻璃制成，所述扩散板由聚碳酸酯塑料、PMMA塑料、PS塑料、聚乙烯或聚氯乙烯加入光干涉的扩散粒子而制成。

8.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于，所述内表面上沿着所述透镜结构的轴向方向开设有凹槽，所述光源容置于该透镜结构的凹槽内，并被所述凹槽完全包裹，该光源发出的光线依次穿过所述透明结构的内表面和外表面，并在所述内表面及外表面处发生反射或折射。

9.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于，所述透镜结构4的长度为575毫米，宽度为22.5毫米，高度为10毫米，该透镜结构到所述扩散板的距离为40毫米，所述光源的中心到所述扩散板对应的边缘的距离为80毫米。

10.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于，所述内表面和外表面分别为球面和自由曲面组合、自由曲面和球面组合、均为自由曲面组合中的任意一种组合方式。