CN106402671A - 透镜及使用该透镜的照明模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及照明领域。本发明提出一种透镜，对光源的出射光路进行整理。其中：一个透镜单体包括一个位于中间的中路整光部和连接位于该中路整光部的边路整光部；该中路整光部由两块侧壁连接而成，该中路整光部的两块侧壁连接形成的夹角小于90度，使得该中路整光部为朝向远离该LED光源方向延伸的夹角状壳体结构；该边路整光部边路整光部均相对该LED光源所在平面倾斜设置，每个边路整光部均为板形结构，每个边路整光部均包括朝向该中路整光部设置的内侧面、及远离该中路整光部设置的外侧面。本发明还提出一种具有该透镜的照明模块和照明灯具。本发明用于照明，对光源的出射光路进行整理，获得一个较为均匀的仿蝴蝶外形光斑的照明光型。

Description

透镜及使用该透镜的照明模块
技术领域
本发明涉及照明领域，尤其涉及LED照明领域，具体是对LED的光路进行整理的透镜改进。
背景技术
对LED的出射光路进行整理，以获得预期的光型是LED照明研发中必要的技术核心之一。如，中国专利公开号CN102401319B提出一种LED配光透镜。但是,该配光透镜的出光面基本为水平面，为了利用该配光透镜的侧壁反射、汇聚光线，需要将该水平面的高度，即该透镜的厚度设得比较高，这样就浪费了很多材料。
发明内容
因此，本发明提出一种改进的透镜及使用该透镜的照明模块，可以获得出光均匀及节省材料的技术效果。
首先，本发明提出一种透镜。该透镜用于被设置在LED光源的上方，对其出射光路进行整理，包括至少一个透镜单体。其中，该透镜单体包括一个位于中间的中路整光部和两个边路整光部；该中路整光部朝向该LED光源中部发出的光线设置，该中路整光部由两块侧壁连接而成，该中路整光部的两块侧壁连接形成的夹角小于90度，使得该中路整光部为朝向远离该LED光源方向延伸的尖角状壳体结构，该中路整光部的中部用于在偏向该LED光源中轴线的方向上汇聚该LED光源朝向中部发出的光线，该边路整光部的底部分别对称地连接在该中路整光部的两块侧壁的底部，每个边路整光部均相对该LED光源所在平面 倾斜设置，每个边路整光部均为板形结构，每个边路整光部均包括朝向该中路整光部设置的内侧面、及远离该中路整光部设置的外侧面，该内侧面的顶部设有出光部，该外侧面用于朝向该出光部反射该LED光源发出的偏离中轴线的光线，该出光部使该光线沿着偏向该LED光源中轴线的方向折射出去。
其次，本发明提出一种照明模块。
该照明模块，包括：一个散热器、一个光源组件、一个透镜，该光源组件贴设于该散热器上。该透镜是如上所述的透镜，该透镜的每个透镜单体对应设置在该光源组件的每个光源单体的位置，且该光源单体是位于该透镜单体的该中路整光部下端。
与现有技术的LED配光透镜而言，现有技术的透镜主体采用圆形杯状凸台，具有较高的整体高度；并且其是对称结构设计，而从而其光路均为对称分布的矩形光斑。然而本发明的技术方案通过设置该中路整光部及边路整光部分别对该LED光源发出的偏向中轴线及远离中轴线方向的光线进行聚光，可以提供均匀的光分布效果的多种光斑形式。而且，由于该中路整光部及边路整光部相邻设置，可以有效降低透镜整体的高度。从而使得本发明的透镜相比现有技术而言，不但具有产生光分布均匀的多种光斑方式，而且具有节省透镜材料的技术效果。
此外，利用本发明的照明模块进行照明设计时，可通过灯具悬挂高度来计算得出地面所成光斑尺寸范围，并通过地面光斑拼接的方式，实现对整个地面范围的均匀照明，从而使光能的利用率更高，照明效果更好。
附图说明
图1是本发明的一优选实施例的透镜的实体图；
图2是该实施例的立体网络线示意图；
图3是该实施例在纵向面上的示意图；
图4是该实施例在横向面上的示意图；
图5是该实施例在正向面上的示意图；
图6是实施例在纵向剖面的光路图；
图7是实施例在横向剖面的光路图；
图8是本发明的一优选实施例的组立图；
图9是本发明一实施例的照明灯具(工矿灯)实测的环带光通分布数据图表；
图10是本发明一实施例透镜获得的仿蝴蝶外形光斑的示意图；
图11是将透镜在纵向上的长度进行拉伸后获得的矩形光斑的示意图；
图12是将透镜在纵向上的长度再进行拉伸后获得的六角形光斑的示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
参阅图1至图7所示，本发明一个实施例的透镜1，用于被设置在LED光源 20的上方，对LED光源20的出射光路进行整理。该实施例的透镜1上具有一个透镜单体。该透镜单体包括：一个位于中间的中路整光部11和两个边路整光部12。
为便于更清楚地说明，首先定义图1和图2中的A-A方向为纵向上的剖解方向，B-B方向为横向上的剖解方向，C-C方向为正向上的剖解方向。再次参阅图3和图6，该中路整光部11朝向该LED光源20中部发出的光线设置，该中路整光部11由两块侧壁连接而成，该中路整光部11的两块侧壁连接形成的夹角小于90度，使得该中路整光部11为朝向远离该LED光源20方向延伸的尖角状壳体结构，该中路整光部11的中部用于在偏向该LED光源20的中轴线的方向上汇聚该LED光源20朝向中部发出的光线。将该中路整光部11设置成尖角状结构，可以利用侧壁本身的曲面结构汇聚光线，相比传统的凸透镜更节省材料。该中路整光部11的两块侧壁可以是平板型侧壁，也可以是弧形侧壁。该中路整光部11的两块侧壁的整体形状可以是拱形壳体、圆锥形壳体或圆台形壳体结构。该边路整光部12的底部分别对称地连接在该中路整光部的两块侧壁的底部，每个边路整光部12均相对该LED光源20所在平面倾斜设置，每个边路整光部12均为板形结构，每个边路整光部12均包括朝向该中路整光部11设置的内侧面121、及远离该中路整光部11设置的外侧面122，该内侧面121的顶部设有出光部1211，该外侧面122用于朝向该出光部1211反射该LED光源20发出的偏离中轴线的光线，该出光部1211使该光线沿着偏向该LED光源中轴线的方向折射出去。(如图6所示的光路图)。其中，该出光部1211朝向远离该外侧面122的方向凸伸设置，与该外侧面122配合形成凸透镜结构。
其中，该中路整光部11包括朝向该LED光源20设置的底壁112、及远离该LED光源的顶壁111，该顶壁111顶部的宽度大于该底壁112顶部的宽度。
其中，该中路整光部11罩设在该LED光源20的四周，该边路整光部12的内侧面朝向该中路整光部11的底部设有入光部1212，该LED光源20发出的偏离中轴线的光线穿过该中部整光部11的底部后射向该入光部1212，该入光部1212用于将光线朝向该外侧面122折射。
优选的，该透镜单体还包括两个分别对称连接于该两个边路整光部12顶部的连接部13，该连接部13是一个从该边路整光部12的顶端向下延伸的斜面结构，以对整个透镜进行固定支撑，而更便于后续与该LED光源20所在平面进行安装时可以贴合而进行对透镜进行固定支撑。
再次参阅图4和图7，该中部整光部11为半椭球形壳体结构，该中部整光部11的中部距离该LED光源20所在的平面最远，该中部整光部11的周边贴近该LED光源20所在的平面设置。从而，该中路整光部11在横向剖面上均呈一个中间高两侧低的半余弦(或半正弦)波形结构，可以将LED光源20的中间和两侧的出射光在横向上均进行发散(如图7所示的光路图)。同样的，该两个该边路整光部12在横向剖面上也是呈一个中间高两侧低的半余弦(或半正弦)波形结构，也是光源20的中间和两侧的出射光在横向上均进行发散。
再次参阅图1、2和图5，优选的，该实施例的透镜1的每个透镜单体的该中路整光部11和该边路整光部12在正向上是从中间(轴线I)向两侧边渐宽变化，也就是说，该中路整光部11和/或该边路整光部12横向的宽度从中部到两侧逐渐变宽。由于两侧的面积较大，可进一步将光源20的出射光尽量传导至两侧边，以进一步获得照明均匀化效果。
这样，通过该实施例的透镜1的位于中间的中路整光部11和分别对称连接位于该中路整光部11两翼的边路整光部12可以将LED光源20在纵向上及横向上对其中间和两侧的出射光进行整理，使其出射光的光型呈一个较为均匀出光的照射范围。并且，该实施例的透镜1对透镜单体在纵向上的长度进行拉伸和压缩，可以获得变化不同的照明光斑。在特定的纵向下，还可以获得仿蝴蝶外 形光斑。例如，参阅图10所示，是本发明该实施例的透镜1的透镜单体所获得的仿蝴蝶外形光斑。参阅图11所示，对实施例的透镜1的透镜单体在纵向上的长度进行第一次拉伸后，可以获得一个矩形光斑。参阅图12所示，对实施例的透镜1的透镜单体在纵向上的长度再次进行拉伸后，可以获得一个六角形光斑。由此可见，对本发明的透镜单体在纵向上的长度进行其他的拉伸和压缩变化，还可以获得不同的照明光斑，具体拉伸和压缩后的各种照明光斑的方式可以由本领域技术人员自行测试，于此不再一一说明。
优选的，为了进一步均匀出光并防止眩光，该实施例的透镜1的每个透镜单体的外侧的出光表面是雾面。
该实施例的透镜1可以采用透光材质，如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等透光塑料材质进行一体化注塑成型，或者采用玻璃材质进行印模热塑而成。
上述实施例的透镜1是以具有一个透镜单体为例进行展示说明。在其他实施例中，一个透镜结构还可以采用具有阵列排布的多个透镜单体构成。
基于上述的透镜结构，本发明还提出一种照明模块。参阅图8，一个实施例的照明模块，包括：一个散热器3、一个光源组件2、一个透镜1。该光源组件2采用一个LED光源组件，至少包括一个基板和设置于该基板上的至少一个发光二极管单元(LED)光源20。该光源组件2贴设于该散热器3上，散热器3用于对该光源组件2进行散热。该透镜1是上述的透镜结构，该透镜1是以具有10个阵列排布的透镜单体为例的结构，同样对应的该光源组件2的基板上具有10个发光二极管单元作为LED光源20。每个透镜单体对应设置在该光源组件2的每个LED光源20(光源单体)位置，且该LED光源20(光源单体)是位于该透镜单体的该中路整光部101下端。
该实施例的照明模块可以通过透镜1上的对应的每个透镜单体来将光源组件2上每个LED光源20(光源单体)的在纵向上及横向上对其中间和两侧的出射光进行整理，使其出射光的光型呈一个较为均匀的照明范围。
利用该实施例的照明模块进行照明设计时，我们可以通过对照明灯具悬挂高度来计算得出地面所成光斑尺寸范围，并通过地面光斑拼接的方式，实现对整个地面范围的均匀照明。
本案发明人经过对一个具体照明灯具的实施例进行测试，结果如下：
灯具光通量(lm):2614.84
灯具效能(lm/w):84.26
中心光强(cd):657.613
最大光强(cd):894.045
最大光强角度:C＝270.0γ＝25.0
半峰边角(50％Imax):[C0/180]左＝52.2右＝55.5
[C90/270]左＝21.9右＝74.5
光束扩散角(10％Imax):[C0/180]左＝79.9右＝85.2
[C90/270]左＝58.9右＝111.8
C270面光束角:103.58
平均光束角(IEC 61341):122.55
最大允许距高比:C0_180＝1.22C90_270＝1.70
上射光通比(占灯具):2.28％
下射光通比(占灯具):97.72％
CIE类型:直接型
π立体角内输出光通量比:74.322％
其环带光通分布数据表如图10所示。
由此可见，本发明的利用该实施例的透镜的结构设计来对光源的出射光路进行整理后出射，可以获得一个较为均匀的照明范围，并通过对该透镜的纵向长度的调整，可以获得如仿蝴蝶外形光斑、矩形光斑、六角形光斑等变化多样的照明光型。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种透镜，用于被设置在LED光源的上方，对其出射光路进行整理，包括至少一个透镜单体，其特征在于：该透镜单体包括一个位于中间的中路整光部和两个边路整光部；该中路整光部朝向该LED光源中部发出的光线设置，该中路整光部由两块侧壁连接而成，该中路整光部的两块侧壁连接形成的夹角小于90度，使得该中路整光部为朝向远离该LED光源方向延伸的尖角状壳体结构，该中路整光部的中部用于在偏向该LED光源中轴线的方向上汇聚该LED光源朝向中部发出的光线；该边路整光部的底部分别对称地连接在该中路整光部的两块侧壁的底部，每个边路整光部均相对该LED光源所在平面倾斜设置，每个边路整光部均为板形结构，每个边路整光部均包括朝向该中路整光部设置的内侧面、及远离该中路整光部设置的外侧面，该内侧面的顶部设有出光部，该外侧面用于朝向该出光部反射该LED光源发出的偏离中轴线的光线，该出光部使该光线沿着偏向该LED光源中轴线的方向折射出去。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于：该透镜单体还包括两个分别对称连接于该两个边路整光部顶部的连接部，该连接部是一个从该边路整光部的顶端向下延伸的斜面结构。
3.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于：该中路整光部包括朝向该LED光源设置的底壁、及远离该LED光源的顶壁，该顶壁顶部的宽度大于该底壁顶部的宽度。
4.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于：该中路整光部罩设在该LED光源的四周，该边路整光部的内侧面朝向该中路整光部的底部设有入光部，该LED光源发出的偏离中轴线的光线穿过该中部整光部的底部后射向该入光部，该入光部用于将光线朝向该外侧面折射。
5.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于：该中部整光部为半椭球形壳体结构，该中部整光部的中部距离该LED光源所在的平面最远，该中部整光部的周边贴近该LED光源所在的平面设置。
6.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于：该出光部朝向远离该外侧面的方向凸伸设置，与该外侧面配合形成凸透镜结构。
7.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于：该透镜包括多个透镜单体。
8.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于：该中路整光部和/或该边路整光部横向的宽度从中部到两侧逐渐变宽。
9.一种照明模块，包括：一个散热器、一个光源组件、一个透镜，该光源组件贴设于该散热器上，其特征在于：该透镜是上述权利要求1-7中任一所述的透镜，该透镜的每个透镜单体对应设置在该光源组件的每个光源单体的位置，且该光源单体是位于该透镜单体的该中路整光部下端。
10.根据权利要求9所述的照明模块，其特征在于：该光源组件是LED光源组件，至少包括一个基板和设置于该基板上的至少一个发光二极管单元。
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