CN105042406B - 一种led灯聚光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED灯聚光装置，包括LED光源板、反光杯、用于聚集光源的聚光组件、用于吸收散射光源的遮光组件以及固定块；所述LED光源板位于反光杯的杯底；所述聚光组件位于反光杯杯体内，且位于LED光源板中心位置的延长线上；所述遮光组件套设于反光杯的杯口上。其能提升光源投射使用率，进而提升整体灯具效率；使反射的光线角度精准，没有色差。减小光源散射出来的余光和散光数量；增强光线对比度，有效吸引顾客眼球的有益效果。

Description

一种LED灯聚光装置
技术领域
本发明涉及一种聚光装置，尤其涉及一种LED灯聚光装置。
背景技术
LED灯光线聚焦问题是现今舞台灯光、首饰投射灯、摄影聚光灯等对灯光光线聚焦的要求较高，光源发射出的光线通常呈散射型，而散射出来的余光和散光数量、光线对比度强弱、光源投射使用率是实现一个优质光线聚焦效果的重要指标。
现有照明装置普遍使用反光杯或者透镜来当作聚光组件，但不管使用哪种组件，以目前成本考量及技术限制下，光源发射出的光型均会有严重的余光及散光的问题，而此效果往往会造成商品对比度不够或是无法分辨投射重点的具体位置等问题。例如，参照图1，目前应用于发光二极管照明，为了达到聚光的效果，通常会将发光源至于聚光杯的焦点，即杯底中心，来达到聚光的目的，此方法最大的问题在于，由于反光杯2杯体具有一定的弧度，从LED光源板1发射出来的光线，有很大一部分会直接越过反光杯2杯口边缘穿透出去，并没有经过聚光杯而改变角度。参照图2，为消除部分光线直接越过反光杯2杯口边缘穿透出去，采用透镜30将这部分散射光线通过反射原理聚焦成平行光线，但是透镜30反射出的光线会产生色差问题，使得最终光线存在色调均匀度不一的问题。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种LED灯聚光装置，其能提升光源投射使用率，进而提升整体灯具效率；使反射的光线角度精准，没有色差。减小光源散射出来的余光和散光数量；增强光线对比度，有效吸引顾客眼球。
为实现上述目的，本发明的一种LED灯聚光装置采用如下技术方案：
包括LED光源板、反光杯、用于聚集光源的聚光组件、用于吸收散射光源的遮光组件以及用于固定遮光组件的固定块； LED光源板位于反光杯的杯底；聚光组件位于反光杯杯体内，且位于LED光源板中心位置的延长线上；遮光组件套设于反光杯的杯口上。优选的，聚光组件包括上端开口的第一聚光结构和下端开口的第二聚光结构，第一聚光结构的下端与第二聚光结构上端连接从而形成沿反光杯杯底上中心轴方向的截面为X字形的结构，且第一聚光结构的开口与第二聚光结构的开口相连通；第一聚光结构的开口朝反光杯杯口方向，第二聚光结构的开口朝LED光源板方向；遮光组件与第一聚光结构的开口相接触。
进一步优选的，遮光组件包括第一遮光环、第二遮光环以及第三遮光环；第一遮光环的内径与所述第一聚光结构开口的内径匹配；第三遮光环的内径与反光杯的杯口内径匹配，且第三遮光环的底缘与反光杯的杯口相接触；第二遮光环位于第一遮光环与第三遮光环之间。
优选的，反光杯沿其杯底上中心轴方向的截面形状为U字型。
优选的，还包括导轨灯座，反光杯的杯底与导轨灯座固定连接。
优选的，还包括明装筒灯座，反光杯与明装筒灯座相匹配，且反光杯套设于明装筒灯座上。
优选的，还包括天花板嵌入式灯座，反光杯与天花板嵌入式灯座相匹配，且反光杯套设于天花板嵌入式灯座上。
优选的，还包括LED筒灯座，反光杯与LED筒灯座相匹配，且反光杯套设于LED筒灯座上。
本发明的有益效果在于：采用反光杯以及上端开口的第一聚光结构和下端开口的第二聚光结构反射光源，以提升光源投射使用率，进而提升整体灯具效率，使得整个LED灯聚光装置的反射的光线角度精准，没有色差；采用第一遮光环、第二遮光环以及第三遮光环的组合，减小光源散射出来的余光和散光数量；采用反光杯、聚光组件、遮光组件之间的组合，其能实现增强光线对比度，有效吸引顾客眼球。
附图说明
图1为本发明背景技术中发光二极管照明反光杯反射光线的示意图；
图2为本发明背景技术中光线通过透镜反射光线的示意图；
图3为本发明沿反光杯杯底上中心轴方向的剖视图；
图4为本发明的结构示意图；
图5为本发明反光杯与导轨灯座连接示意图；
图6为本发明反光杯与明装筒灯座连接示意图；
图7为本发明反光杯与天花板嵌入式灯座连接示意图；
图8为本发明反光杯与LED筒灯座连接示意图；
图9为本发明聚光组件的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
参照图3、图4，本实施例提供的一种LED灯聚光装置；
其具体结构包括LED光源板1、反光杯2、用于聚集光源的聚光组件3、用于吸收散射光源的遮光组件4以及用于固定遮光组件的固定块5； LED光源板1位于反光杯2的杯底；聚光组件3位于反光杯2杯体内，且位于LED光源板1中心位置的延长线上；遮光组件4套设于反光杯2的杯口上。
LED光源板1发射出来的光线呈散射型，光线通过反光杯2的反射呈平行线光型，光线只通过反光杯2的反射，还会残余大量的余光以及散光，大量的余光跟散光对光源的投射效果影响很大，故加设聚光组件3，聚光组件3用于聚集LED光源板1中心位置发射出的部分光线，由于LED光源板1中心位置的特殊性，其中心位置发射出的部分光线投射角度没有通过反光杯2反射而直接往外投射，造成该部分光源散射不能聚焦的问题。LED光源板1发射出来的光线呈散射型，且其光线散射角度不一，只通过反光杯2和聚光组件3并不能完全解决余光和散光的问题，故本发明还设有遮光组件4，遮光组件4用于吸收剩余不能被反光杯2和聚光组件3反射的散射光线，使得余光跟散光数量进一步减少，增加投射效率，增强光线对比度。固定件5用于固定遮光组件4，使遮光组件4更加有效的吸收剩余不能被反光杯2和聚光组件3反射的散射光线。聚光组件3包括上端开口的第一聚光结构31和下端开口的第二聚光结构32，其中，第一聚光结构31的下端与第二聚光结构32上端连接，从而可以形成沿反光杯2杯底上中心轴方向的截面为X字形的结构，且第一聚光结构31的开口与第二聚光结构32的开口相连通；此处需要说明的是，第一聚光结构31和第二聚光结构32的连接并不只形成X字形，其还可以是其他形状。
根据聚光组件光学面的横截面公式：y2=2R0x-(1-e2)x2；
其中， 0<e2<1時，第二聚光结构32光学面的横截面为半椭圆；
根据椭圆的数学表达式x2/a2+y2/b2=1, c2=a2-b2a=R0/(1-e2) ,
c=eR0(1-e2)，
在几何意义上, a 为 椭圆的长轴，b 为椭圆的短轴 ，（a-c） 为 椭圆的第一焦点，（a+c ）为 椭圆的第二焦点；
将LED光源板的位置置于第二聚光结构31的第一焦点F1，而F1=a-c ，由F1发射出来的光线，将聚焦到第二聚光结构32的第二焦点F2，而F2=a+c , 考量整个光学系统在应用上的实用性，其中，
长轴a : 15～75mm ，最佳值为 26 mm；
短轴 b : 7～55mm ，最佳值为 14 mm；
焦点与原点的距离c :13～51mm，最佳值为 21.8 mm；其是第一聚光结构31的最具实用性的一个实施方式，但不是唯一的一个实施方式。
根据聚光组件光学面的横截面公式：y2=2R0x-(1-e2)x2；
其中，e2 =1時，第一聚光结构31光学面的横截面为抛物面，其是第一聚光结构31的最具实用性的一个实施方式，但不是唯一的一个实施方式；其数学式可表示为：
y2=2px ，p=R0，p为拋物面的焦距，
本发明将第二聚光结构的焦點与第一聚光结构的第一焦點关于第一聚光结构和第二聚光结构的重合面相对称，使本发明的LED聚光装置具有最佳的聚光效果。
第一聚光结构31的开口朝反光杯2杯口方向，第二聚光结构32的开口朝LED光源板1方向；遮光组件4与第一聚光结构31的开口相接触。
第一聚光结构31的下端与第二聚光结构32上端连接从而形成沿反光杯2杯底上中心轴方向的截面为X字形的结构，且第一聚光结构31的开口与第二聚光结构32的开口相连通的目的是：下端开口的第二聚光结构32将LED光源板1中心位置发射出的部分光线反射至上端开口的第一聚光结构31，第一聚光结构31再将来自第二聚光结构32反射的光线聚集成平行光线再往外投射。第一聚光结构31以及第二聚光结构32主要处理背景技术中所述的LED光源板1光源中心位置发射的部分光线直接越过杯口边缘穿透出去的问题，第二聚光结构32是由椭球面构成，其主要是将LED光源板1中心位置所发射出来，且不能被反光杯2反射的光线聚焦至第一聚光结构31的下端焦点处，该焦点位于第一聚光结构31以及第二聚光结构32所连接的平面上，且位于该平面的中心位置。第一聚光结构31是由抛物线面构成，主要是将第二聚光结构32聚焦在焦点处的光，通过抛物线面反射后，变成平行光投射出去，而使得整个LED灯聚光装置的反射的光线角度精准，没有色差。
遮光组件4包括第一遮光环41、第二遮光环42以及第三遮光环43；第一遮光环41的内径与所述第一聚光结构31开口的内径匹配；第三遮光环43的内径与反光杯2的杯口内径匹配，且第三遮光环43的底缘与反光杯2的杯口相接触；第二遮光环42位于第一遮光环41与第三遮光环43之间。
为消除一些余散光，提高装置的光学质量，本实施例中的遮光组件4设置了第一遮光环41、第二遮光环42以及第三遮光环43；第一遮光环41主要用于吸收从第一聚光结构31中发射出来的余散光，第三遮光环43主要用于吸收从发光杯2中发射出来的余散光，第二遮光环42主要用于吸收第一聚光结构31与发光杯2之间发射出来的余散光；三个遮光环的配合，更有效的实现剩余散光的吸收，使投射的光线使用率提高，进而提升整体灯具效率；进一步减小了光源散射出来的余光和散光数量；增强了光线对比度，有效吸引顾客眼球。
反光杯2沿其杯底上中心轴方向的截面形状为U字型。
其目的是更加有效地反射光线，使LED光源板1发射出的光线呈平行光线。
作为实施例的一种，参照图5至图8，LED灯聚光装置还包括导轨灯座51、明装筒灯座52、天花板嵌入式灯座53以及LED筒灯座54中的任意一种或多种，反光杯2可以安装在导轨灯座51、明装筒灯座52、天花板嵌入式灯座53以及LED筒灯座54中，但不限于安装在导轨灯座51、明装筒灯座52、天花板嵌入式灯座53以及LED筒灯座54中。反光杯2的杯底可以与导轨灯座51固定连接；反光杯2与明装筒灯座52相匹配，且反光杯2可以套设于明装筒灯座52上；反光杯2与天花板嵌入式灯座53相匹配，且反光杯2可以套设于天花板嵌入式灯座53上；反光杯2与LED筒灯座54相匹配，且反光杯2可以套设于LED筒灯座54上。
聚光组件可以是反光面反射光线但不限于反光面，聚光组件的结构还可以如图9所示。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED灯聚光装置，其特征在于：包括LED光源板、反光杯、用于聚集光源的聚光组件、用于吸收散射光源的遮光组件以及用于固定遮光组件的固定块；所述LED光源板位于反光杯的杯底；所述聚光组件位于反光杯杯体内，且位于LED光源板中心位置的延长线上；所述遮光组件套设于反光杯的杯口上，
聚光组件包括上端开口的第一聚光结构和下端开口的第二聚光结构，其中，第一聚光结构的下端与第二聚光结构上端连接，且第一聚光结构设有的开口与第二聚光结构设有的开口相连通，第一聚光结构的上端开口朝反光杯杯口方向，第二聚光结构的下端开口朝LED光源板方向，下端开口的第二聚光结构将LED光源板中心位置发射出的部分光线反射至上端开口的第一聚光结构，第一聚光结构再将来自第二聚光结构反射的光线聚集成平行光线再往外投射，第一聚光结构以及第二聚光结构主要处理所述的LED光源板光源中心位置发射的部分光线直接越过杯口边缘穿透出去的问题；
所述遮光组件包括第一遮光环、第二遮光环以及第三遮光环；所述第一遮光环的内径与所述第一聚光结构开口的内径匹配；所述第三遮光环的内径与反光杯的杯口内径匹配，且第三遮光环的底缘与反光杯的杯口相接触；所述第二遮光环位于第一遮光环与第三遮光环之间；第一遮光环主要用于吸收从第一聚光结构中发射出来的余散光，第三遮光环主要用于吸收从反光杯中发射出来的余散光，第二遮光环主要用于吸收第一聚光结构与反光杯之间发射出来的余散光；三个遮光环的配合实现剩余散光的吸收，进一步减小光源散射出来的余光和散光数量，增强光线对比度。
2.如权利要求1所述的一种LED灯聚光装置，其特征在于：所述第一聚光结构光学面是由抛物线面构成，主要是将第二聚光结构聚焦在焦点处的光，通过抛物线面反射后，变成平行光投射出去，而使得整个LED灯聚光装置的反射的光线角度精准，没有色差；第二聚光结构光学面是由椭球面构成，其主要是将LED光源板中心位置所发射出来，且不能被反光杯反射的光线聚焦至第一聚光结构的下端焦点处，该焦点位于第一聚光结构以及第二聚光结构所连接的平面上，且位于该平面的中心位置。
3.如权利要求2所述的一种LED灯聚光装置，其特征在于：所述第二聚光结构的焦点与第一聚光结构的第一焦点关于第一聚光结构和第二聚光结构的重合面相对称。
4.如权利要求2所述的一种LED灯聚光装置，其特征在于：所述第一聚光结构和第二聚光结构的连接后形成沿反光杯杯底上中心轴方向的截面为X字形的结构。
5.如权利要求2所述的一种LED灯聚光装置，其特征在于：所述第二聚光结构光学面截面为半椭圆，椭圆的数学表达式x2/a2+y2/b2＝1,c2＝a2-b2a＝R0/(1-e2),c＝eR0(1-e2)，a为椭圆的长轴，b 为椭圆的短轴，(a-c)为椭圆的第一焦点，(a+c)为椭圆的第二焦点，其中长轴a：15～75mm，短轴b：7～55mm；焦点与原点的距离c：13～51mm；
第一聚光结构光学面截面为抛物面的数学式表示为：y2＝2px，p＝R0，p为拋物面的焦距；第二聚光结构的焦点与第一聚光结构的第一焦点关于第一聚光结构和第二聚光结构的重合面相对称。
6.如权利要求1所述的一种LED灯聚光装置，其特征在于：所述反光杯沿其杯底上中心轴方向的截面形状为U字型。
7.如权利要求1所述的一种LED灯聚光装置，其特征在于：所述LED灯聚光装置还包括导轨灯座，所述反光杯的杯底与导轨灯座固定连接。
8.如权利要求1所述的一种LED灯聚光装置，其特征在于：所述LED灯聚光装置还包括明装筒灯座，所述反光杯与明装筒灯座相匹配，且反光杯套设于明装筒灯座上。
9.如权利要求1所述的一种LED灯聚光装置，其特征在于：所述LED灯聚光装置还包括天花板嵌入式灯座，所述反光杯与天花板嵌入式灯座相匹配，且反光杯套设于天花板嵌入式灯座上。
10.如权利要求1所述的一种LED灯聚光装置，其特征在于：所述LED灯聚光装置还包括LED筒灯座，所述反光杯与LED筒灯座相匹配，且反光杯套设于LED筒灯座上。
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