CN104214667B - 一种led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种LED灯具，包括LED光源与透镜，所述透镜设置有空腔，所述空腔对准所述LED光源，所述透镜外表面包括弯曲弧度不同且光滑连接的第一曲面和第二曲面，所述LED光源的光线经过所述第一曲面和所述第二曲面折射后产生非对称形状的光斑。采用本发明，LED灯具采用的透镜包括弯曲弧度不同的第一曲面和第二曲面，LED光源的光线经过两个曲面的折射，分别产生不同照射范围和光强分布的光斑，可满足非对称照明空间的照明要求，避免全方位投射产生的光能浪费，提高光线的利用率。

Description

一种LED灯具

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种LED灯具。

背景技术

LED（Light Emitting Diode，发光二极管）以其全固态、高光效、色度纯、能耗低、寿命长、无污染等优点成为21世纪最具竞争力的新型光源。随着LED光通量及光效的不断提高，LED在照明领域的应用也越来越广泛，然而，由于LED芯片本身属于半空间朗伯型发光，其发光强度两边低，中心区域高，无法直接应用于照明领域。因此，对LED光源的二次光学配光设计显得尤为重要。

LED光源的二次光学配光设计主要通过二次配光透镜实现，通过非成像光学设计透镜外形，利用折射、反射等光学特性改变LED光源光线角度，对LED光源发出的光线进行重新分配，从而得到预期的照度分布。目前，市场上对LED光源的二次配光设计主要以在被照面上形成圆形光斑的透镜为主，此类配光透镜能够满足普通的对称型立体空间的配光要求；然而，如果将这种圆形的对称配光用于地下通道或者巷道边缘等非完全对称的立体空间中，不仅会造成照度分布严重不均匀，更重要的是会造成LED光能的极大浪费，从而造成电能的浪费。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种LED灯具，可用于非对称的空间照明，集中光能投射在特定区域。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种LED灯具，包括LED光源与透镜，所述透镜设置有空腔，所述空腔对准所述LED光源，所述透镜外表面包括弯曲弧度不同且光滑连接的第一曲面和第二曲面，所述LED光源的光线经过所述第一曲面和所述第二曲面折射后产生非对称形状的光斑。

其中，所述第一曲面包括半球形曲面。

其中，所述第二曲面包括半椭圆形曲面。

其中，所述透镜外表面还包括底平面，所述底平面边缘分别与所述半球形曲面和所述半椭圆形曲面连接。

其中，所述透镜外表面还包括半环形曲面，内径与所述半球形曲面内径相同，所述半球形曲面设置于所述所述半球形曲面和所述底平面之间。

其中，所述空腔为半球形空腔。

其中，所述LED光源设置于所述半球形空腔的球心处。

其中，所述半球形空腔的球心设置于所述半球形曲面和所述椭圆形曲面的相交平面上。

其中，所述透镜采用光学塑料或光学玻璃。

其中，所述LED光源采用大功率LED光源。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：LED灯具采用的透镜包括弯曲弧度不同的第一曲面和第二曲面，LED光源的光线经过两个曲面的折射，分别产生不同照射范围和光强分布的光斑，可满足非对称照明空间的照明要求，避免全方位投射产生的光能浪费，提高光线的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，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LED灯具的一种实施例的纵剖示意图；

图2是本发明LED灯具的透镜的结构示意图；

图3是本发明LED灯具的透镜的俯视图；

图4是本发明LED灯具的照度示意图；

图5是图3的透镜沿I-I线的截面的光强分布曲线图；

图6是图3的透镜沿II-II线的截面的光强分布曲线图。

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。

请一并参考图1至图3，本发明实施例的LED灯具包括LED光源1和透镜2，透镜2包括外表面21和内表面22，透镜设置有空腔23，空腔23对准LED光源，LED光源的光线射入空腔23内到达内表面22，外表面21包括弯曲弧度不同且光滑连接的第一曲面211和第二曲面212，LED光源的光线经过第一曲面211和第二曲面212折射后产生非对称形状的光斑。第一曲面211和第二曲面212的弯曲弧度不同，光线分别通过这两个曲面产生的折射角度也不同，进而产生非对称形状的光斑。第一曲面211和第二曲面212的弯曲弧度可根据实际需要进行设计调整，应用于某些非完全对称的立体空间中或者非对称的照明空间需求，如煤矿井底采区巷道等不规则道路或车灯照明，可使得光照范围集中在特定区域而不是全方位地投射。

在本实施方式中，第一曲面211包括半球形曲面，第二曲面212包括半椭圆形曲面。除此之外，外表面21还包括底平面213，底平面213边缘分别与半球形曲面和半椭圆形曲面连接，空腔23的开口设置在底平面213上。外表面21还包括半环形曲面214，半环形曲面214的内径与半球形曲面的内径相同，半环形曲面214设置于第一曲面211和底平面213之间，使得半球形曲面与底平面213之间的连接能够更加平滑地过渡。请参考4至图6，分别为LED灯具在距其2米处的照度示意图、透镜沿I-I线的截面的光强分布曲线图以及沿II-II线的截面的光强分布曲线图，由图可看出，LED光源发出的光线分别经过半球形曲面和半椭圆形曲面后产生不同偏射角的折射，经半球形曲面折射后的光线将在目标面上形成一个半圆形的第一光斑，经半椭圆形曲面折射后的光线将在目标面上形成另一个近似半椭圆形的第二光斑，第一光斑的面积较大，而第二光斑的光照范围较小，但其投射的距离较远，光线较集中。因此当在矿井内使用头灯等矿灯时，采用本发明的透镜可将光照范围集中在特定区域，该特定区域具体是指矿工的前方或着其脚下需要照明的区域，透镜将矿灯的光线集中在这该区域，第一光斑的照射范围大，可用于投射于前方的地面，而第二光斑的投射距离较远，光照强度比较大，多用于正前方的投射，而不是像现有技术中的透镜进行全方位地投射，可避免光能的浪费，提高光线的利用率。

LED光源1采用大功率LED光源，其中，可选用XP-E系列大功率LED光源，当然，在其他实施方式中，也可根据投入成本或照明要求选择其他系列或种类的LED光源。在本实施方式中，LED灯具还包括基座3，LED光源设置于基座3上，透镜2的空腔23罩设于基座3上，LED光源1发出的光线自底平面213底部进入空腔23，并经过透镜2折射后向外出射。其中，基座3为铝基板，用于与LED光源1进行焊接。

在本实施方式中，空腔23为半球形空腔，即内表面22为半球面形状，LED光源1设置于半球形空腔的球心处，且半球形空腔的球心设置于半球形曲面和椭圆形曲面的相交平面上。内表面22设置为半球面的形状，半球形的空腔可起到更好地包容发光光源的作用，且半球面不会影响发光光源的光线出射角度和方向，若内表面采用其他形状，则使可能对光线的投射方向产生偏差，进而导致透镜无法满足实际应用的配光要求。

本发明的透镜可采用光学塑料或光学玻璃材料制成，其中，光学塑料可采用PMMA（聚丙烯酸酯）塑料，其透光率可达90%～92%，具有优良的耐气候性和电绝缘性；光学玻璃可采用BK7光学玻璃，当然也可根据实际需求和生产成本选用其他材质的光学玻璃，如BK4光学玻璃。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种LED灯具，其特征在于，包括LED光源与透镜，所述透镜设置有空腔，所述空腔对准所述LED光源，所述透镜外表面包括底平面，半环形曲面，及弯曲弧度不同且光滑连接的第一曲面和第二曲面，所述第一曲面包括半球形曲面，所述第二曲面包括半椭圆形曲面，所述底平面边缘分别与所述半球形曲面和所述半椭圆形曲面连接，所述半环形曲面的内径与所述半球形曲面的内径相同，所述半环形曲面设置于所述半球形曲面和所述底平面之间，所述LED光源的光线经过所述半球形曲面和所述半椭圆形曲面折射后产生非对称形状的光斑。

2.如权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，所述空腔为半球形空腔。

3.如权利要求2所述的LED灯具，其特征在于，所述LED光源设置于所述半球形空腔的球心处。

4.如权利要求3所述的LED灯具，其特征在于，所述半球形空腔的球心设置于所述半球形曲面和所述半椭圆形曲面的相交平面上。

5.如权利要求1至4中任一项所述的LED灯具，其特征在于，所述透镜采用光学塑料或光学玻璃。

6.如权利要求1至4中任一项所述的LED灯具，其特征在于，所述LED光源采用大功率LED光源。