CN104180297B

CN104180297B - 狭长型巷道透镜及具有该狭长型巷道透镜的led灯

Info

Publication number: CN104180297B
Application number: CN201310196632.5A
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 乃业利
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Oceans King Dongguan Lighting Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Oceans King Dongguan Lighting Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: CN104180297A

Abstract

一种狭长型巷道透镜，用于供LED光源发射的光线出射，该狭长型巷道透镜包括若干矩阵排布的配光镜及连接所述配光镜的平面透镜，每一透光镜均包括内凹面和外凹面；该内凹面为部分球形面，用于供LED光源发射的光线射入该狭长型巷道透镜；该外凹面位于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出本发明还提供一种应用上述狭长型巷道透镜的LED灯。上述具有狭长型巷道透镜的LED灯不仅节能而且光照效率高。

Description

狭长型巷道透镜及具有该狭长型巷道透镜的LED灯

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种便于随意放置的狭长型巷道透镜及具有该狭长型巷道透镜的LED灯。

背景技术

现有的用于在狭长巷道区域实现配光的LED灯，一般是通过增大投射角，或者让光源突出灯具边界，以达到更大角度的投射角并提高光源的功率。然而，这样的配光往往需要浪费大部分的功率来实现充足的照明，而且对不需要光照的区域会造成光污染，进而造成光流量的浪费。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种节能且高效的狭长型巷道透镜。

此外，本发明的目的还在于提供一种应用上述狭长型巷道透镜的LED灯。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种狭长型巷道透镜，用于供LED光源发射的光线出射，该狭长型巷道透镜包括若干矩阵排布的配光镜及连接所述配光镜的平面透镜，每一透光镜均包括内凹面和外凹面；该内凹面为部分球形面，用于供LED光源发射的光线射入该狭长型巷道透镜；该外凹面位于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出；该外凹面的形状通过如下方法设计：

将该外凹面和预设目标光斑在预设的立体空间内分成等量的网格，该外凹面控制网格节点的法线矢量根据以下公式计算出：

\{\begin{matrix} N_{x} = \frac{A_{x} - B_{x}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{y} = \frac{A_{y} - B_{y}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{z} = \frac{A_{z} - B_{z}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \end{matrix}

N＝N_xi+N_yj+N_zk；

A＝A_xi+A_yj+A_zk；A′＝B_xi+B_yj+B_zk；

其中，N为法线矢量，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量；

且所述预设目标光斑均匀分布在以该内凹面的球心为辐射点的一辐射角度为140°的辐射面和一辐射角度为80°的辐射面上，且所述二辐射面正交设置；

根据入射光线和出射光线斯涅耳（snell）定律，将网格的节点一一对应，整个外凹面的网格节点坐标由迭代计算求出，最后将控制网格蒙皮形成曲面，再填充后形成实体，得到外凹面的形状。

其中，每一所述配光镜还包括连接该内凹面与该外凹面的阶梯面，所述阶梯面通过咬花雾化处理的方式形成。

其中，所述狭长型巷道透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

本发明还提供一种LED灯，包括狭长型巷道透镜及LED光源，该狭长型巷道透镜用于供LED光源发射的光线出射，该狭长型巷道透镜包括若干矩阵排布的配光镜及连接所述配光镜的平面透镜，每一透光镜均包括内凹面和外凹面；该内凹面为部分球形面，用于供LED光源发射的光线射入该狭长型巷道透镜；该外凹面位于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出；该外凹面的形状通过如下方法设计：

\{\begin{matrix} N_{x} = \frac{A_{x} - B_{x}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{y} = \frac{A_{y} - B_{y}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{z} = \frac{A_{z} - B_{z}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \end{matrix}

N＝N_xi+N_yj+N_zk；

A＝A_xi+A_yj+A_zk；A′＝B_xi+B_yj+B_zk；

其中，所述LED光源包括基板及若干矩阵排布于该基板上的LED灯，每一所述发光部均容置于其中一所述内凹面内。

其中，所述LED发光部通过焊接的方式固定于该基板上。

其中，所述基板的材质为铝。

其中，所述LED灯还包括用于保护该LED光源和该狭长型巷道透镜的透明保护罩，该透明保护罩罩设于该该狭长型巷道透镜上。

具有狭长型巷道透镜的LED灯的长边照射角度和宽边照射角度分别为140°和80°，且在无效照射角度内的照度非常小，几乎为零。因此上述具有狭长型巷道透镜的LED灯能将光线集中在需要照明的范围内，且对不需要照明的区域不造成光污染，进而提高了LED灯的照明效率。

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是本发明实施方式提供的LED灯的立体图。

图2是图1所示LED灯的平面图。

图3是图2所示LED灯沿A-A线的剖视图。

图4是图3所示狭长型巷道透镜的LED灯的分解图。

图5是图2所示LED灯沿B-B线的剖视图。

图6是本发明实施方式提供的狭长型巷道透镜的控制网格的法线及入射出射光线关系图。

图7是图1所示LED灯的光强分布图。

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1-5，本发明实施方式提供一种LED灯100，包括LED光源10、狭长型巷道透镜20和透明保护罩30，狭长型巷道透镜20覆盖于LED光源10上，透明保护罩30罩设于狭长型巷道透镜20上。透明保护罩用于保护LED光源10和狭长型巷道透镜20免遭损坏，同时可以起到隔离和防爆作用。

LED光源10包括一基板12及若干设于基板10上的LED发光部14，且所述LED发光部矩阵排列设置。本实施例中，基板12的材质为铝，且所述LED反光部14通过焊接的方式固定于所述铝质的基板12上。

狭长型巷道透镜20的材质为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），其用于分配LED光源10发射的光透过出射。

狭长型巷道透镜20包括若干矩阵排列的配光镜22及连接所述配光镜22的平面透镜24。所述配光镜22的排列规则与所述LED发光部14的排列规则一直。每一配光镜22均包括一内凹面221、一位于内凹面221外侧的外凹面223和一连接内凹面221与外凹面223的阶梯面225。内凹面221为的形状为部分球形面，用于供LED发光部14发射的光线射入狭长型巷道透镜20。外凹面223用于供上述光线折射射出狭长型巷道透镜20。外凹面223的形状可通过如下方法设计：

请一并参阅图6，将该外凹面和预设目标光斑在预设的立体空间内分成等量的网格，该外凹面控制网格节点的法线矢量根据以下公式计算出：

\{\begin{matrix} N_{x} = \frac{A_{x} - B_{x}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{y} = \frac{A_{y} - B_{y}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{z} = \frac{A_{z} - B_{z}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \end{matrix}

N＝N_xi+N_yj+N_zk；

A＝A_xi+A_yj+Azk；A′＝B_xi+B_yj+B_zk；

阶梯面225为一通过咬花雾化方式处理后形成咬花面。咬花面主要起漫反射作用，以增加光的利用率及防止杂散光影响。

组装LED灯时，可参照如下步骤进行：

将LED光源10的LED发光部14容置于狭长型巷道透镜20的内凹面22围成的空间内。将狭长型巷道透镜20通过螺丝固定于LED光源10上，最后将透明保护罩30罩设于狭长型巷道透镜20上，LED灯100便组装完毕。

在使用上述LED灯100时，LED发光部14产生的光线由内凹面22射入狭长型巷道透镜20的配光镜22，由于内凹面22为规则的部分半球状面，因此射入狭长型巷道透镜20的光线将不会折射而偏移。所述光线再由外凹面24经折射后射出狭长型巷道透镜20，射出的光线将照射外凹面24的外侧。

当发光部14的型号为OSRAM LUW W5AM3W（光效：60lm/w），且将LED灯具100挂在2m高度时，地面上长边半径5m处的照度为12lux，宽比半径2m处的照度为15lux。此时，灯具100的配光曲线如图7所示。

从狭长型巷道透镜20的配光曲线图可知，具有狭长型巷道透镜20的LED灯100的长边照射角度和宽边照射角度分别为140°和80°，且在无效照射角度内的照度非常小，几乎为零。因此上述具有狭长型巷道透镜20的LED灯能将光线集中在需要照明的范围内，且对不需要照明的区域不造成光污染，进而提高了LED灯100的照明效率。

可以理解，基板10的材质不局限于铝，只要能实现LED发光部14焊接于基板10上，基板10还可以需要其他的材质制成，如铜等。

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

1.一种狭长型巷道透镜，用于供LED光源发射的光线出射，该狭长型巷道透镜包括若干矩阵排布的配光镜及连接所述配光镜的平面透镜，每一透光镜均包括内凹面和外凹面；该内凹面为部分球形面，用于供LED光源发射的光线射入该狭长型巷道透镜；该外凹面位于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出；其特征在于，该外凹面的形状通过如下方法设计：

\{\begin{matrix} N_{x} = \frac{A_{x} - B_{x}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{y} = \frac{A_{y} - B_{y}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{z} = \frac{A_{z} - B_{z}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \end{matrix}

N＝N_xi+N_yj+N_zk；

A＝A_xi+A_yj+A_zk；A′＝B_xi+B_yj+B_zk；

根据入射光线和出射光线斯涅耳(snell)定律，将网格的节点一一对应，整个外凹面的网格节点坐标由迭代计算求出，最后将控制网格蒙皮形成曲面，再填充后形成实体，得到该外凹面的形状。

2.根据权利要求1所述的狭长型巷道透镜，其特征在于，每一所述配光镜还包括连接该内凹面与该外凹面的阶梯面，所述阶梯面通过咬花雾化处理的方式形成。

3.根据权利要求1所述的狭长型巷道透镜，其特征在于，该狭长型巷道透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

4.一种LED灯，包括狭长型巷道透镜及LED光源，该狭长型巷道透镜用于供LED光源发射的光线出射，该狭长型巷道透镜包括若干矩阵排布的配光镜及连接所述配光镜的平面透镜，每一透光镜均包括内凹面和外凹面；该内凹面为部分球形面，用于供LED光源发射的光线射入该狭长型巷道透镜；该外凹面位于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出；其特征在于，该外凹面的形状通过如下方法设计：

\{\begin{matrix} N_{x} = \frac{A_{x} - B_{x}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{y} = \frac{A_{y} - B_{y}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \\ N_{z} = \frac{A_{z} - B_{z}}{\sqrt{2} \sqrt{| A | - A \cdot A^{'}}} \end{matrix}

N＝N_xi+N_yj+N_zk；

A＝A_xi+A_yj+A_zk；A′＝B_xi+B_yj+B_zk；

5.根据权利要求4所述的LED灯，其特征在于，每一所述配光镜还包括连接该内凹面与该外凹面的阶梯面，所述阶梯面通过咬花雾化处理的方式形成。

6.根据权利要求4所述的LED灯，其特征在于，该狭长型巷道透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

7.根据权利要求4所述的LED灯，其特征在于，该LED光源包括基板及若干矩阵排布于该基板上的LED灯，每一所述发光部均容置于其中一所述内凹面内。

8.根据权利要求7所述的LED灯，其特征在于，所述LED发光部通过焊接的方式固定于该基板上。

9.根据权利要求7所述的LED灯，其特征在于，该基板的材质为铝。

10.根据权利要求7所述的LED灯，其特征在于，该LED灯还包括用于保护该LED光源和该狭长型巷道透镜的透明保护罩，该透明保护罩罩设于该该狭长型巷道透镜上。