CN105715997A - 一种led投光灯 - Google Patents

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CN105715997A CN201610067952.4A CN201610067952A CN105715997A CN 105715997 A CN105715997 A CN 105715997A CN 201610067952 A CN201610067952 A CN 201610067952A CN 105715997 A CN105715997 A CN 105715997A
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Abstract

本发明提供一种LED投光灯，其包括至少一光源及与其对应设置的透镜，所述透镜包括一上曲面与至少一侧面，所述上曲面包括一前上曲面与一后上曲面，所述前上曲面使光源射出的光线均匀发散并射出所述透镜，所述后上曲面与所述侧面配合，使所述光源射出的光线发生全反射。采用本发明所提供的LED投光灯，有利于获得均匀照度及较优的泛光效果，还可起到收集出光角度较大的光线，提高所述光源光利用率的作用。

Description

一种LED投光灯
【技术领域】
本发明涉及LED投光灯领域，尤其涉及一种LED投光灯。
【背景技术】
LED(发光二极管，Light-EmittingDiode)是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件，具有效率高、功耗小、寿命长、发光质量高、光色纯等优点。而为了使LED光源获得较为均匀的泛光配光效果，现有技术中一般采用凹透镜或泛光全反射透镜对LED光源进行配光，其中，采用凹透镜对LED光源进行配光会使LED光源的光通量的利用率比较低，而采用现有的泛光全反射透镜则会使LED光源的泛光效果不均匀。
现有技术中还公开了一种LED灯的配光结构，其包括置于工作面上且对光源件发出的光朝某一方向反射的二次光学元件，以及包括设于所述二次光学元件上方且将光源件的光线发射至工作面上的反光板。其中，反光板与二次光学元件共同作用，将LED光源件发出的光线照射在指定的工作面上并形成光斑图像。上述的配光结构由于无法实现光学元件与反光板的特点相配合，且反光板设置的缺陷，使LED光源的发光角较大的光线无法被利用，从而使灯具的光效利用率太低。
此外，LED投光灯一般用于广告牌照明、大面积作业场矿、建筑物轮廓、公园和花坛等，尤其对于用于广告照明中的LED投光灯，对投光灯的出射光束角度、照明亮度、光照均匀度等有较高的要求。现有的LED投光灯易出现光源不均匀导致局部的光强度过大、无法有效展现被照射物体、光利用率低等问题，无法满足市场的要求，因此，亟待对LED投光灯配光结构进行改进。
【发明内容】
为克服目前现有LED投光灯中配光效果不佳的问题，本发明提供一种具有较优出光效果的LED投光灯。
本发明为解决上述技术问题，提出如下的技术方案：一种LED投光灯，所述LED投光灯包括至少一光源及与其对应设置的透镜，所述透镜包括一上曲面与至少一侧面，所述上曲面包括一前上曲面与一后上曲面，所述前上曲面使光源射出的光线均匀发散并射出所述透镜，所述后上曲面与所述侧面配合，使所述光源射出的光线发生全反射。
优选地，所述透镜包括一下平面，所述透镜包括至少两个设置在所述上曲面与所述下平面之间的侧面；所述侧面包括一沿所述透镜宽度方向设置的第二侧面，所述第二侧面与所述下平面的夹角为0°-45°。
优选地，所述侧面包括两沿所述透镜长度方向对称设置的第一侧面，所述第二侧面设置在两个所述第一侧面之间，所述第一侧面与所述下平面的夹角为0°-40°。
优选地，所述透镜沿其长度方向由所述第二侧面的一端向另一端的厚度逐渐减少。
优选地，提供一XYZ坐标轴，并以所述光源中心作为XYZ坐标轴原点，所述上曲面包括前上曲面及后上曲面；
所述前上曲面的曲面方程式为：
Z＝H1-k1X4-k2(Y+L1)4-k3X2×2(Y+L1)2-k4X2-a(Y+L1)2；
其中，Z≥0，Y≤-L1；
所述后上曲面的曲面方程式为：
Z＝H1-k1X4-k2(Y+L1)4-k3X2×2(Y+L1)2-k4X2-b(Y+L1)2；
其中，Z≥0，Y≥-L1；
X、Y、Z分别对应所述上曲面在X轴、Y轴及Z轴所界定的宽度值、长度值及高度值；所述H1值表示为所述上曲面的最大高度；所述L1值为一常数，L1值的数值范围为5-20mm；所述k1值、k2值、k3值、k4值及a值均为常数，所述k1值、k2值、k3值、k4值及a值的数值范围为0-1。
优选地，所述透镜进一步包括一下曲面，所述下曲面由所述下平面中部内凹形成，所述上曲面与所述下曲面均为非对称结构。
优选地，提供一XYZ坐标轴，并以所述光源中心作为XYZ坐标轴原点，所述下曲面包括前下曲面及后下曲面；
所述前下曲面的曲面方程为：
Z＝H2-f1X2-f2(Y-L2)2；
其中，Z≥0，Y≤L2；
所述后下曲面的曲面方程式为：
Z＝H2-f1X2-f3(Y-L2)2；
其中，Z≥0，Y≥L2；
X、Y、Z分别对应所述下曲面在X轴、Y轴及Z轴所界定的宽度值、长度值及高度值，所述H2值进一步表示为所述下曲面的最大高度，所述L2值为一常数，L2值的数值范围为1-15mm，所述f1值、f2值及f3值为常数，所述f1值、f2值及f3值的数值范围为0-1。
优选地，所述下曲面与所述下平面相接处包括两对称设置的凹槽，两所述凹槽分别与所述下曲面联通。
优选地，所述LED投光灯包括一反光罩结构，所述透镜收容于所述反光罩内，所述透镜与所述反光罩结构构成一光学系统。
优选地，所述反光罩结构包括与所述透镜呈70°-100°设置的第一反光罩、第二反光罩及第三反光罩。
与现有技术相比，本发明所提供LED投光灯具有如下的优点：
1、本发明所提供的LED投光灯包括至少一透镜，所述透镜包括一上曲面与至少一侧面(如第一侧面与第二侧面)，所述前上曲面为偏光面，其可使由所述光源射出的光线均匀地发散并射出所述透镜。所述后上曲面为收光面，所述后上曲面与所述第一侧面配合使用，可使所述光源射出的光线发生全反射(还可为二次折射)，从而可起到收集出光角度较大的光线，提高所述光源光利用率的作用。
2、在本发明所提供的LED投光灯中，所述第一侧面与所述第二侧面与下平面具有一定的夹角，通过夹角角度的设定(如为，可获得最优的光发射效果。
3、本发明所提供的LED投光灯包括一反光罩结构，所述透镜与所述反光罩结构匹配组成一光学系统，所述透镜与所述反光罩结构共同作用，使由所述光源射出的光线经过透镜折射及所述反光罩结构反射后，朝向一定角度进行投射。此外，通过调整所述透镜与所述反光罩结构的夹角(如70°-100°)，可进一步对所述LED投光灯投射的高度、范围、照度等进行调整，如通过调整所述第一反光罩与所述透镜的夹角(如70°-100°)，可使所述LED投光灯光线投射角度抬高，而通过调整所述第二反光罩、第三反光罩与所述透镜的夹角，则可使所述LED投光灯光线投射范围变宽。
4、本发明所提供的LED投光灯进一步包括上曲面与下曲面，所述上曲面与所述下曲面为非对称结构且厚度不均一，以及对所述上曲面与所述下曲面曲率变化范围的限定，可以使经过所述透镜与所述反光罩结构整体配合为一完整的光学系统，以获得最优的光线投射效果，提高出光效率，并避免形成局部的光斑。
5、本发明LED投光灯的透镜与所述反光罩结构形成一光投射系统，采用所形成的光投射系统，可使由光源发出的光均匀分布在被照射物体的照明区域，避免出现局部光斑过大问题。
6、本发明所提供的透镜的第一侧面及第二侧面，可以使所述光源发出的光线发生全反射，从而可有效避免光线散射，提高光利用率，更加有利于光型分布。
7、所述透镜分为上曲面与下曲面，所述上曲面还可进一步细分为前上曲面及后上曲面，所述下曲面进一步包括前下曲面及后下曲面，本发明中还对所述前上曲面及所述后上曲面、所述前下曲面及所述后下曲面的曲面方程进行了进一步限定，以获得更优的出光角度，使所述透镜的上下曲面具有较大的偏光区域，并形成利于光线集中的收光区域。从而，有利于所述光源发出的光线均匀分散，避免出现局部光斑等问题，更加适用于户外广告牌的照明应用中。
8、在本发明中，与所述透镜对应设置的所述反光罩结构有利于所述光源射出的光线朝某一特定的方向进行投射，并使光线较为集中。所述反光罩结构中第一反光罩与所述透镜之间呈一定角度，从而可使光线获得最佳的反射角度，以使所述LED投光灯获得最佳的投射效果。
9、所述透镜还包括两个透镜通孔，所述透镜通孔可用于所述透镜与所述第一遮盖板之间的螺丝拧合，与现有技术中采用粘胶粘结的方式相比，当所述光源出现故障或损坏时，可只更换所述光源部分，而无需连同所述透镜一并废弃。此外，本发明中通过对所述透镜的其它参数的设置，可有效避免所述透明通孔的设置会对所述LED投光灯的出光效率。
【附图说明】
图1是本发明LED投光灯的立体结构示意图。
图2是本发明LED投光灯的配光结构的立体结构示意图。
图3A是图2中所示LED投光灯的透镜的主视图。
图3B是图3A中所示透镜的立体结构示意图。
图3C是图3A中所示透镜沿A-A方向的剖面结构示意图。
图3D是图3A中所示透镜沿B-B方向的剖面结构示意图。
图4A是图3B中所示透镜的上曲面与下曲面的光路示意图。
图4B是图3B中所示的透镜的第二侧面光路示意图。
图4C是图3A中所示透镜的第一侧面剖面部分光路示意图。
图4D-图4E是图3A中所示透镜的极坐标光强度分布曲线。
图5A是图2中所示的LED配光结构的反光罩结构与遮盖结构的爆炸结构示意图。
图5B是图5A中所示反光罩结构中的第一反光罩的立体结构示意图。
图5C是图5B中所示反光罩结构中的第一反光罩沿E-E方向的剖面示意图。
图5D是图5B中所示反光罩结构中的第一反光罩的主视图。
图5E是图5D中H处放大示意图。
图6A是图2中所示LED配光结构一个实施例的光路示意图。
图6B是图6A中所示LED配光结构另一角度的光路示意图。
图7A是图6A中所示LED配光结构的单灯效果图。
图7B是图6A中所示LED配光结构的等强度分布图。
图7C-图7D是图6A中所示LED配光结构的极坐标光强度分布曲线。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要特别说明的是，在本发明中，当元件被称为“设置于”或“设于”另一元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中元件。本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”及“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，不是旨在限制本发明。
请参阅图1，本发明第一实施例提供一种LED投光灯10，所述LED投光灯10包括自上而下设置的一第一层结构20、一第二层结构30及一配光结构80，其中，所述配光结构80设置在所述第一层结构20中。
请参阅图2，所述配光结构80包括三个透镜81、一反光罩结构82及一与所述透镜81对应设置的光源83，其中，所述透镜81设置在所述反光罩结构82中，所述光源83可嵌入设置在所述透镜81内。
在另外的实施例中，所述透镜81的数量可根据实际需要进行调整，所述透镜81及与其匹配的所述光源83的数量可为2个、3个、4个或5个，其排布方式也不受限制。
请参阅图3A-3D，所述透镜81包括一上曲面811、一下曲面812及一下平面816，所述上曲面811与所述下平面816相接，所述下曲面812由所述下平面816中部内凹形成。所述上曲面811与所述下曲面812为平滑连续曲面。
所述上曲面811与所述下平面816的相接处还设有对称设置的两第一侧面801，所述透镜81进一步包括一设置在两所述第一侧面801之间的第二侧面802，所述第一侧面801、所述第二侧面802与所述下平面816呈一定角度连接。
在本发明中，所述第一侧面801、第二侧面802对由所述光源83产生的光线进行全反射，从而起到光线收集的作用。
所述第一侧面、所述第二侧面802与所述下平面816的夹角分别为0°-45°，所述夹角较佳设置为25-45°，根据实际光学要求及用料调整，在本实施例中所述夹角最佳为35°，所述夹角的设置可根据实际光学要求及用料调整，在此不受限制。
如图3B中所示，所述透镜81进一步包括两对称设置在所述下曲面812与所述下平面816相接处的凹槽813。所述凹槽813分别与所述下曲面812联通，所述凹槽813用于与所述光源压片831的所述槽8311相匹配固定，从而使所述光源压片831在安装过程中，可以有效精准定位，还可以防止所述光源83由于所述LED投光灯10的震动而造成位移。
在本实施例中，在所述下平面816的四周还包括四个凸块814，所述凸块814的设置，则可避免由于所述光源83具有一定厚度，在安装并嵌入所述透镜81的过程中，在所述透镜81与所述光源83之间产生缝隙的问题，从而更有利于杂光的收集聚拢。
所述透镜81进一步包括两个对称设置的透镜通孔815及透镜凸柱(未标号)，所述透镜通孔815分别穿过所述第一侧面与上曲面811及所述第二侧面与上曲面811，所述透镜凸柱分别设置在所述第一侧面及所述第二侧面上。所述透镜凸柱为中空结构，所述透镜凸柱与所述透镜通孔815贯通连接，所述透镜通孔815与所述透镜凸柱相配合，用于将所述透镜81、所述光源83与所述第一遮盖板841通过螺丝旋拧固定。所述透镜通孔815的内径为7mm-8mm，其内径较佳地为7.5mm，所述透镜凸柱的内径可为3.5mm-5.5mm，在本实施例中，所述透镜通孔的内径选择为4mm。
所述上曲面811与所述下曲面812均为曲率连续变化的自由曲面，所述上曲面的曲率小于所述下曲面的曲率。在一些优选的实施例中，所述上曲面811为一透镜出光面，所述下曲面812为一透镜入光面。所述上曲面811为左右对称、前后不对称，根据视图的不同，也可理解为前后对称、左右不对称，此处定义为其左右对称，前后不对称。所述下曲面812也为左右对称，前后不对称，根据视图方向的不同，也可理解为左右不对称，前后对称，此处定义为其左右对称，前后不对称的结构。所述下曲面812与所述光源83的光线直接入射至下曲面812。
在本实施例中，所述上曲面811的宽度为40mm-80mm，所述上曲面811的宽度较优地为50mm-80mm，所述上曲面811的宽度较优还可为70mm-80mm在本实施例中，所述上曲面811的宽度选择为77.38mm；所述上曲面811的长度为40mm-85mm，所述下曲面812较优地为50mm-85mm所述上曲面811的长度较佳地为77mm-83mm，在本实施例中，所述上曲面811的长度选择为79.44mm。所述下平面816的宽度为30-55mm，所述下平面816的宽度较优地为40mm-50mm，在本实施例中，所述下平面816的宽度选择为48.43mm；所述下平面816的长度为30-60mm，所述下平面816的长度较优地为40mm-55mm，所述下平面816的长度较优为51mm-55mm，在本实施例中，所述下平面816的长度选择为54mm。
所述透镜81的最大高度为20mm-43mm，所述透镜81的最大高度较优地为25mm-40mm，所述透镜81的最大高度还可较优地为33mm-40mm；在本实施例中，所述透镜81的最大厚度选择为37.7mm。
如图4A中所示，以所述光源83的中心位置为一XYZ坐标轴的原点，Z轴定义所述透镜81的高度方向，Y轴定义所述透镜81的长度方向，X轴定义所述透镜81的宽度方向(X轴为朝向纸面方向)。
所述上曲面811以如图4A中所示W轴为基准线可分为前上曲面8111与后上曲面8112，其中，所述W轴为位于所述XYZ坐标轴的中Y轴负方向并经过所述下曲面812与所述下平面816的相交点，所述W轴进一步为所述上曲面811的法线，且所述前上曲面8111与所述后上曲面8112交界处光滑。
在本实施例中，所述前上曲面8111为偏光面，其可使由所述光源83射出的光线均匀地发散并射出所述透镜81。所述后上曲面8112为收光面，所述后上曲面8112与所述第一侧面801配合使用，可使所述光源83射出的光线发生全反射(还可为二次折射)，从而可起到收集出光角度较大的光线，提高所述光源83光利用率的作用。
所述上曲面811的前后不对称(即沿Y轴方向不对称)，因此，所述前上曲面8111与所述后上曲面8112的曲面方程也不相同。
所述前上曲面的曲面方程式为：
Z＝H1-k1X4-k2(Y+L1)4-k3X2×2(Y+L1)2-k4X2-a(Y+L1)2(1)；
其中，Z≥0，Y≤-L1；
所述后上曲面的曲面方程式为：
Z＝H1-k1X4-k2(Y+L1)4-k3X2×2(Y+L1)2-k4X2-b(Y+L1)2(2)；
其中，Z≥0，Y≥-L1；
上述式(1)与式(2)中，X、Y、Z分别对应所述上曲面811在X轴、Y轴及Z轴所界定的宽度值、长度值及高度值。所述H1值进一步表示为所述上曲面811的最大高度，其中，在本实施例中，H1＝37.7mm；
所述L1值为一常数，L1值的数值范围为5-20mm，所述L1值更优地为9-15mm，在本实施例中，所述L1值选择为14.4mm。
所述k1值、k2值、k3值、k4值及a值均为一常数，所述k1值、k2值、k3值、k4值及a值的数值范围为0-1，所述k1值、k2值、k3值的数值范围较佳地为1×10-6-1×10-4、所述k4值及所述a值的数值范围较佳地为1×10-3-0.1，在本实施例中，所述k1值、k2值、k3值、k4值及a值依次为0.000001、0.000002、0.000001、0.007143及0.0142855。
在本实施例中，所述下曲面812以图4A中所示V轴为基准线可分为前下曲面8121与后下曲面8122，其中，所述V轴为位于所述XYZ坐标轴的中Y轴正方向并经过所述下曲面812沿Y轴方向中点，所述V轴进一步为所述下曲面812的法线，且所述前下曲面8121与所述后下曲面8122交界处光滑。
所述下曲面812的前后不对称(沿Y轴方向不对称)，因此，所述前下曲面8121与所述后上曲面8122的曲面方程也不相同。所述前下曲面的曲面方程为：
Z＝H2-f1X2-f2(Y-L2)2(3)；
其中，Z≥0，Y≤L2。
所述后下曲面8122的曲面方程式为：
Z＝H2-f1X2-f3(Y-L2)2(4)。
其中，Z≥0，Y≥L2。
上述式(3)与式(4)中，X、Y、Z分别对应所述下曲面812在X轴、Y轴及Z轴所界定的宽度值、长度值及高度值。所述H2值进一步表示为所述下曲面812的最大高度，其中，在本实施例中，H1＝22.5mm；所述L2值为一常数，L2值的数值范围为1-15mm，所述L2值更优地为5-12mm，在本实施例中，所述L1值选择为9.7mm。
所述f1值、f2值及f3值为一常数，所述f1值、f2值及f3值的数值范围为0-1，所述f1值、f2值及f3值较优地为1×10-3-1。在一些实施例中，所述f1值与所述下曲面812沿X轴方向上的曲率变化正相关所述f2值、f3值分别与所述前下曲面8121与所述后下曲面8122沿Y轴方向上的曲率变化正相关，在本实施例中，所述f1值、f2值及f3值分别取为：0.1、0.037037及0.05。
采用上述的曲面方程对所述上曲面811与所述下曲面812进行限定，有利于获得更精准的配光效果及均匀亮度，与现有技术中仅能使所述LED灯照度均匀的结构相比，采用本发明中所述的透镜81，可获得更优的出光效果。
所述光源83射出的光线经过所述透镜81后的光路走向具体如图4A-4C中所示，具体的光路可分为如下几种：
光路I：如图4A中I处所示，所述光源83发出的光线依次经过所述透镜81的下曲面812、上曲面811发生折射后，以一定角度进行投射，在所述光路I中，光线发生两次折射。
光路II：如图4A中II处所示，当所述光源83发出的光线垂直于所述下曲面812的切线方向进入所述透镜83中，光线不发生折射，光线继续经过所述上曲面811折射后，以一定角度进行投射，在所述光路II中，光线发生一次折射。
光路III：如图4A中III处所示，所述光源83发出的光首先经过下曲面812折射后，垂直于所述上曲面811的切线方向射出所述透镜81，此时，光线不发生折射，在所述光路III中，光线发生一次折射。
光路IV：如图4B中所示，由所述光源83的中心位置(即X-Y-Z坐标轴的原点处)发出的光线经过所述后下曲面8122后，射入所述第一侧面801处发生全反射后，经由所述前上曲面8112射出所述透镜81。
光路V：如图4C中所示，由所述光源83射出的光线经所述下曲面812后，光线继续经所述第一侧面802及所述第二侧面802发生全反射，并经由所述上曲面811射出所述透镜83。
在本发明中，采用所述透镜81可获得较大的偏光角度，通过调整所述透镜81的出光面及偏光面的曲率，使所述透镜81可适用于多种不同的LED投光灯中，且满足多种不同的出光角度。
请参阅图4D-图4E，测试所述光源83的光线经过所述透镜81后在不同角度的光强值，以说明光强的空间分布状况。所述透镜81的发光强度在空间的分布具体如下：
定义一全区域光强最大值为Imax，如图4D中所示，当所述透镜81的光线在C0平面时，对应的角度为40.1°，其最大光强对应为0.7倍Imax；当所述透镜81的光线在C90平面时，对应的角度为139.2°，其最大光强对应为0.15倍Imax。
如图4E中所示，当在C130平面及C230平面γ角为62.5°时，其具有全区域最大光强Imax(如Imax为2000cd)。
请参阅图5A-图5E，所述反光罩结构82包括至少两个与所述透镜81呈70°-100°的反光罩。在一些实施例中，所述反光罩结构82包括一第一反光罩821、一第二反光罩822及一第三反光罩823，所述第二反光罩822与所述第三反光罩823分别相对于所述第一反光罩821垂直设置。所述第一反光罩821的曲率为0.0250-0.0400，所述第一反光罩821的曲率较佳地为0.0280-0.0300。所述第一反光罩821与所述透镜81之间的夹角为75°-87°，所述夹角较佳为78°-85°，还可进一步为79°-82°。
所述第一反光罩821可进一步细分为由一第一平台8211、一第二平台8212及一第三平台8213组合而成，其中，所述第二平台8212设置在所述第一平台8211与所述第三平台8213之间。所述第一平台8211与所述第三平台8213相对于所述LED投光灯10水平设置，所述第一平台8211与所述第三平台8213不在同一个水平面上。为了实现最大程度的出光效率，所述第二平台8212为一圆弧面，其厚度为1-3mm，其厚度较佳地为1.5-2.5mm，在本实施例中，所述第二平台8212的厚度具体可为1mm、2mm或3mm。所述第二平台8212的曲率为-0.0100-0.0300，曲率进一步优选为-0.0130-0.0250，曲率较佳为-0.015-0.0332，在本实施例中，所述曲率具体还可为-0.0013mm、-0.0010mm、0mm、0.0100mm、0.0013mm、0.0232mm或0.0332mm。
如图5D中所示，所述第一平台8211为一平滑的“凸”型平台，在所述第一平台8211的中部设有一窗口(未标号)。所述第三平台8213为一梯形平台。所述第二平台8212为一具有一定弧度的长方形平台。
所述第一反光罩821的第二平台8212的两端分别设有一卡接结构8214，所述卡接结构8214与所述第二反光罩822与第三反光罩823相配合，用于使所述第一反光罩822与第三反光罩823卡接在所述第一反光罩821上。
如图5E中所示，所述卡接结构8214为一曲面，所述卡接结构8214的厚度为3mm-5mm，最优选为4mm。所述卡接结构8214的曲率为0.01-0.03，所述卡接结构8214的曲率较佳地为0.015-0.03，在本实施例中，所述卡接结构8214的曲率选择为0.020-0.25。
所述第二反光罩822与第三反光罩823的长度为40mm-55mm，还可为45mm-50mm，较优地为47mm-49mm，具体可为46mm、47mm、48mm或49mm。所述第二反光罩822、第三反光罩823与所述透镜81的夹角分别为70°-100°，所述夹角更优地为80-95°，所述第二反光罩822、第三反光罩823与所述透镜81的夹角需根据所述配光结构80的光路路径向匹配，在此不受限制。所述第二反光罩822与第三反光罩823的高度与所述LED投光灯10的尺寸大小及其结构相关，在此不受限制。
在另外的实施例中，所述卡接结构8214的设置位置及所述第二反光罩822与第三反光罩823的尺寸参数还可根据所述配光结构80的实际要求进行调整，在此不受限定。
在一些较优的实施例中，所述第二反光罩822、所述第三反光罩823上也可设置有反光面，所述反光面需进行镜面抛光，抛光精度为SPI-A1，Ra≤0.03mm，Rt≤0.05mm。
所述第一反光罩821、第二反光罩822及第三反光罩823的材质优选为抗紫外PC、高光材料等，所述第一反光罩821、第二反光罩822及第三反光罩823的防火等级达到UL94V2。
如图5A中所示，所述配光结构80还包括一遮盖结构84，所述遮盖结构84包括一第一遮盖板841、一第二遮盖板842及一第三遮盖板843，所述第二遮盖板842及所述第三遮盖板843相对于所述第一遮盖板841垂直设置，所述第一遮盖板841、所述第二遮盖板842及所述第三遮盖板843共同构成一“凹”型结构。所述第一遮盖板841反光罩呈80°-100°设置。
所述遮盖结构84与所述反光罩结构82配合设置，所述反光罩结构82位于所述遮盖结构84内，所述遮盖结构84与所述反光罩结构82具有同一个开口。
所述水平仪85可便于安装者在安装时将所述LED投光灯方式为水平状态。在一些较优的实施例中，所述第一反光罩821上还设有用于放置所述水平仪85的窗口(未标号)。
请参阅图6A-图6B，在本发明中，所述透镜81、所述反光罩82等共同构成一光学系统。其中，收容于所述透镜81内的所述光源83发出的光经过所述透镜83折射或镜面反射后向所述透镜83外射出，光线经所述反光罩结构82(如第一反光罩821、第二反光罩822或第三反光罩823)进行镜面反射后，可以一定角度进行投射，以达到最佳的出光效率。在本实施例中，所述出光效率可达到70％以上。
所述LED投光灯10的具体光路可分为如下几种：
光路1：在上述光路I-V的基础上，由所述透镜81折射出的光线经由所述第一反光罩821反射(如图6B中所示)，从而实现以一定角度进行光线偏光照射。通过调整第一反光罩821与所述透镜81的夹角角度，可调整所述LED投光灯10光线照射的高度。
光路2：在上述光路I-V的基础上，由所述透镜81折射出的光线经由所述第二反光罩822和/或第三反光罩823反射(如图6A中所示)，从而实现以一定角度进行光线偏光照射，通过调整第二反光罩822和/或第三反光罩823与所述透镜81的夹角角度，可调整所述LED投光灯10投射的区域范围及照度。
在本实施例中，三个所述光源83共面设置，相邻设置的所述光源83发出的角度加大的光线会由所述第二反光罩822或第三反光罩823反射并均匀射出所述LED投光灯10，因此，采用如上所述的光学系统从而可使光线均匀分布在所述被照射物体上，避免局部光斑的出现。
在本发明另外的一些实施例中，所述光线在经过所述透镜81的折射后，可经过所述第一反光罩821、所述第二反光罩822中的一个或多个进行反射，10，从而可实现多种不同角度的光线投射。其具体的光路由光线角度决定，故，上述光路路径不作为限定。
请参阅图7A，从所述透镜81的单灯效果图(或伪色图)可以看出，所述光学系统配合所述光源83具有对LED等的光线聚集的效果，其中颜色越白，其表示照度值越大。
请参阅图7B，图示表示所述LED投光灯10与照射面的距离为1.4m，光线投射在所述照射面上的照射区域为宽×长＝3m×6m。定义所述照射区域最大照度值为Emax，照度值由所述照射区域中心向四周递减，其照射区域边界处照度值为0.15倍Emax。
请参阅图7C-图7D，定义一全区域光强最大值为Imax，如图7C中所示，当所述光学系统的光线在C0平面时，对应的角度为27.9°，其最大光强对应为0.47倍Imax；当所述光学系统的光线在C90平面时，对应的角度为126.7°，其最大光强对应为0.04倍Imax。
当在C300平面及C60平面γ角为51.5°时，其具有全区域最大光强Imax(如Imax为9631cd)。
与现有技术相比，本发明所提供LED投光灯10具有如下的优点：
1、本发明所提供的LED投光灯10包括至少一透镜81，所述透镜81包括一上曲面与至少一侧面(如第一侧面801与第二侧面802)，所述前上曲面8111为偏光面，其可使由所述光源83射出的光线均匀地发散并射出所述透镜81。所述后上曲面8112为收光面，所述后上曲面8112与所述第一侧面801配合使用，可使所述光源83射出的光线发生全反射(还可为二次折射)，从而可起到收集出光角度较大的光线，提高所述光源83光利用率的作用。
2、在本发明所提供的LED投光灯10中，所述第一侧面801与所述第二侧面802与下平面具有一定的夹角，通过夹角角度的设定(如为，可获得最优的光发射效果。
3、本发明所提供的LED投光灯10包括一反光罩结构82，所述透镜与所述反光罩结构82匹配组成一光学系统，所述透镜81与所述反光罩结构82共同作用，使由所述光源83射出的光线经过透镜81折射及所述反光罩结构82反射后，朝向一定角度进行投射。此外，通过调整所述透镜81与所述反光罩结构82的夹角(如70°-100°)，可进一步对所述LED投光灯投射的高度、范围、照度等进行调整，如通过调整所述第一反光罩821与所述透镜81的夹角(如70°-100°)，可使所述LED投光灯光线投射角度抬高，而通过调整所述第二反光罩822、第三反光罩823与所述透镜81的夹角，则可使所述LED投光灯10光线投射范围变宽。
4、本发明所提供的LED投光灯10进一步包括上曲面811与下曲面812，所述上曲面811与所述下曲面812为非对称结构且厚度不均一，以及对所述上曲面811与所述下曲面812曲率变化范围的限定，可以使经过所述透镜81与所述反光罩结构82整体配合为一完整的光学系统，以获得最优的光线投射效果，提高出光效率，并避免形成局部的光斑。
5、本发明LED投光灯10的透镜81与所述反光罩结构82形成一光投射系统，采用所形成的光投射系统，可使由光源发出的光均匀分布在被照射物体的照明区域，避免出现局部光斑过大问题。
6、本发明所提供的透镜81的第一侧面801、802及第二侧面802，可以使所述光源83发出的光线发生全反射，从而可有效避免光线散射，提高光利用率，更加有利于光型分布。
7、所述透镜81分为上曲面811与下曲面812，所述上曲面811还可进一步细分为前上曲面8111及后上曲面8112，所述下曲面812进一步包括前下曲面8121及后下曲面8122，本发明中还对所述前上曲面8111及所述后上曲面8112、所述前下曲面8121及所述后下曲面8122的曲面方程进行了进一步限定，以获得更优的出光角度，使所述透镜81的上下曲面具有较大的偏光区域，并形成利于光线集中的收光区域。从而，有利于所述光源83发出的光线均匀分散，避免出现局部光斑等问题，更加适用于户外广告牌的照明应用中。
8、在本发明中，与所述透镜81对应设置的所述反光罩结构82有利于所述光源83射出的光线朝某一特定的方向进行投射，并使光线较为集中。所述反光罩结构82中第一反光罩821与所述透镜81之间呈一定角度，从而可使光线获得最佳的反射角度，以使所述LED投光灯10获得最佳的投射效果。
9、所述透镜81还包括两个透镜通孔815，所述透镜通孔815可用于所述透镜81与所述第一遮盖板841之间的螺丝拧合，与现有技术中采用粘胶粘结的方式相比，当所述光源83出现故障或损坏时，可只更换所述光源83部分，而无需连同所述透镜81一并废弃。此外，本发明中通过对所述透镜81的其它参数的设置，可有效避免所述透明通孔815的设置会对所述LED投光灯10的出光效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED投光灯，其特征在于：所述LED投光灯包括至少一光源及与其对应设置的透镜，所述透镜包括一上曲面与至少一侧面，所述上曲面包括一前上曲面与一后上曲面，所述前上曲面使光源射出的光线均匀发散并射出所述透镜，所述后上曲面与所述侧面配合，使所述光源射出的光线发生全反射。
2.如权利要求1中所述LED投光灯，其特征在于：所述透镜包括一下平面，所述透镜包括至少两个设置在所述上曲面与所述下平面之间的侧面；所述侧面包括一沿所述透镜宽度方向设置的第二侧面，所述第二侧面与所述下平面的夹角为0°-45°。
3.如权利要求2中所述LED投光灯，其特征在于：所述侧面包括两沿所述透镜长度方向对称设置的第一侧面，所述第二侧面设置在两个所述第一侧面之间，所述第一侧面与所述下平面的夹角为0°-40°。
4.如权利要求2中所述LED投光灯，其特征在于：所述透镜沿其长度方向由所述第二侧面的一端向另一端的厚度逐渐减少。
5.如权利要求2中所述LED投光灯，其特征在于：提供一XYZ坐标轴，并以所述光源中心作为XYZ坐标轴原点，所述上曲面包括前上曲面及后上曲面；
所述前上曲面的曲面方程式为：
Z＝H1-k1X4-k2(Y+L1)4-k3X2×2(Y+L1)2-k4X2-a(Y+L1)2；
其中，Z≥0，Y≤-L1；
所述后上曲面的曲面方程式为：
Z＝H1-k1X4-k2(Y+L1)4-k3X2×2(Y+L1)2-k4X2-b(Y+L1)2；
其中，Z≥0，Y≥-L1；
X、Y、Z分别对应所述上曲面在X轴、Y轴及Z轴所界定的宽度值、长度值及高度值；所述H1值表示为所述上曲面的最大高度；所述L1值为一常数，L1值的数值范围为5-20mm；所述k1值、k2值、k3值、k4值及a值均为常数，所述k1值、k2值、k3值、k4值及a值的数值范围为0-1。
6.如权利要求2中所述LED投光灯，其特征在于：所述透镜进一步包括一下曲面，所述下曲面由所述下平面中部内凹形成，所述上曲面与所述下曲面均为非对称结构。
7.如权利要求6中所述LED投光灯，其特征在于：提供一XYZ坐标轴，并以所述光源中心作为XYZ坐标轴原点，所述下曲面包括前下曲面及后下曲面；
所述前下曲面的曲面方程为：
Z＝H2-f1X2-f2(Y-L2)2；
其中，Z≥0，Y≤L2；
所述后下曲面的曲面方程式为：
Z＝H2-f1X2-f3(Y-L2)2；
其中，Z≥0，Y≥L2；
X、Y、Z分别对应所述下曲面在X轴、Y轴及Z轴所界定的宽度值、长度值及高度值，所述H2值进一步表示为所述下曲面的最大高度，所述L2值为一常数，L2值的数值范围为1-15mm，所述f1值、f2值及f3值为常数，所述f1值、f2值及f3值的数值范围为0-1。
8.如权利要求6中所述LED投光灯，其特征在于：所述下曲面与所述下平面相接处包括两对称设置的凹槽，两所述凹槽分别与所述下曲面联通。
9.如权利要求1-8中任一项所述LED投光灯，其特征在于：所述LED投光灯包括一反光罩结构，所述透镜收容于所述反光罩内，所述透镜与所述反光罩结构构成一光学系统。
10.如权利要求9中所述LED投光灯，其特征在于：所述反光罩结构包括与所述透镜呈70°-100°设置的第一反光罩、第二反光罩及第三反光罩。
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