CN107990287A - 一种法向小角度一体式led光学透镜和灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种法向小角度一体式LED光学透镜，其包括设置于LED发光单元上方的透镜主体，透镜主体包括磨砂面组、发光面组、全反射膜，发光面组包括第一平面、第二平面、凹面、弧面、凸面，磨砂面组位于透镜主体的两侧，全反射膜设置在弧面表面。本发明还公开了一种应用法向小角度一体式LED光学透镜的灯具。对于本发明，灯具与法向小角度一体式LED光学透镜之间的腔体无灌封胶填充密封，并且一体式光学透镜外部无进行二次保护的玻璃面罩，不仅实现了法向小角度(30°～35°)光线控制和提高光线的利用率，而且一体化设计降低了透镜及灯具的组装成本。
Description
技术领域
本发明属于LED照明灯具光学技术领域，具体涉及一种法向小角度一体式LED光学透镜和灯具。
背景技术
目前，LED投光灯、洗墙灯被广泛应用于建筑装饰照明领域，市场主流的LED投光灯、洗墙灯结构由LED光源、驱动电源、散热外壳、光学单元等几个部件组成。其中，为了控制灯具的光线分布，主要采取四种光学结构方式。
第一种方式是通过单颗独立或者多颗透镜组成的矩阵单元或透光面罩(玻璃、PC塑料等)实现的光学控制单元。如专利CN201720046189.7公布的通过多块LED透镜矩阵单元来实现LED投光灯的光学控制，该种方式实现的LED投光灯，其多个LED透镜单元模具费用高、安装复杂、透镜单元之间的防水可靠性不高；如专利CN201720022294.7和CN201621182862.1公布的通过透光玻璃罩、专利CN201120449478.4公布的通过透光导光板来实现的LED投光灯的简单光学控制，该种方式实现的LED投光灯依靠LED光源自身的发光特性进行整体灯具的光学分布控制，其LED灯具发光角度大，尤其是法向方向角度无法控制，通常为120°左右，造成整体灯具照射面积大、光线分散，无法实现重点区域的精确光线控制。
第二种方式是通过反射腔体或反射杯的方式实现的光学控制。如专利CN201710238371.7、CN201720114923.9、CN201621387671.9等，该种方式的LED投光灯主要通过在LED灯具内置尺寸较大的铝或者塑料反射杯来实现灯具光线的角度控制，通常该类型的LED灯具的发光角度在85-130°，法向方向角度无法进行小角度控制，并且反射杯的光线利用率较低，其通常为65-75％，光线损失严重，造成整体灯具的发光效率偏低。
第三种方式是通过单颗独立的透镜配合透光玻璃罩的方式来实现光线控制。如专利CN201621388243.8，该种方式同样结构复杂、成本高，LED光线经过透镜单元后再经过透光玻璃面罩后光线损失约3-5％，且玻璃易碎。
第四种方式是通过简易的一体化透镜面罩来实现LED投光灯具的光学控制。如专利CN201621237725.3，采用将LED发光单元置于一体化透镜面罩下方，通过一体化透镜面罩实现光线控制，但该专利中因一体化透镜面罩边缘区域的光线无法进行控制，尤其灯具法向方向发光角度无法实现小角度(30-35°)控制，造成灯具发光角角度大，发光区域中心亮度低。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的第一目的是：提供了一种法向小角度一体式LED光学透镜，其不仅实现了法向小角度的光线控制和提高了光线的利用率，而且一体化设计降低了组装成本。
为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：
一种法向小角度一体式LED光学透镜，其特征在于：
包括透镜主体，所述透镜主体包括一个或多个发光面组，所述发光面组包括第一平面、至少两个第二平面、至少两个凹面、至少两个弧面、至少一个凸面；所述凹面连接所述凸面和所述弧面，所述弧面与所述第二平面连接，所述凸面与所述第一平面对立设置。
进一步的，所述透镜主体还包括磨砂面组，所述磨砂面组位于所述透镜主体的两侧。
进一步的，所述透镜主体还包括全反射膜，所述全反射膜设置在所述弧面的表面。
进一步的，所述发光面组包括一个所述第一平面、两个所述第二平面、两个所述凹面、两个所述弧面、一个所述凸面。
进一步的，所述凸面的半径为1.0～1.69mm，所述弧面和所述凹面的夹角为28°～45°。
进一步的，所述透镜主体的材料为聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚苯乙烯PS。
进一步的，所述全反射膜的材料为聚乙烯PE，其厚度为0.5mm～1.0mm。
进一步的，所述透镜主体采用一体式挤压成型工艺制备。
为了克服上述技术缺陷，本发明的第二目的是：提供一种法向小角度控制的LED灯具，其不仅实现了法向小角度的光线控制和提高了光线的利用率，而且一体化设计降低了组装成本。
为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：
一种应用法向小角度一体式LED光学透镜的灯具，其特征在于：
包括如前述的法向小角度一体式LED光学透镜、多颗LED发光单元、PCB板/基板、散热外壳、驱动电源、导线；
所述法向小角度一体式LED光学透镜设置在多颗所述LED发光单元上方，所述LED发光单元设置在所述PCB板/所述基板上，所述PCB板/所述基板固定在所述散热外壳上，所述驱动电源设置在所述散热外壳内，所述驱动电源通过所述导线与所述PCB板/所述基板电连接。
进一步的，每一所述发光面组设置在一颗或多颗LED发光单元之上，且所述凸面设置于一颗或多颗所述LED发光单元几何中心的垂直正上方。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的一种法向小角度一体式LED光学透镜，该透镜主体包括一个或者多个发光面组，LED发光单元发出的光线经过凸面、凹面和弧面折射后经过第一平面发出，从而实现出光方向的法向小角度控制，本发明不仅实现了法向小角度光线控制和提高光线的利用率，而且一体化设计有利于进一步降低组装成本。
(2)本发明提供的一种应用法向小角度一体式LED光学透镜的灯具，法向小角度一体式LED光学透镜与LED发光单元之间的腔体无灌封胶填充密封，而且其外部无进行二次保护的玻璃面罩；该灯具不仅能在法向方向(30°～35°)进行光线控制，而且结构简单、成本低。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明一种法向小角度一体式LED光学透镜的结构示意图；
图2是本发明一种法向小角度一体式LED光学透镜的主视图；
图3是本发明的第一实施例的主视图；
图4是本发明的第二实施例的主视图。
标记说明：
1、透镜主体；11、发光面组；111、第一平面；112、凹面；113、弧面；114、凸面；115、第二平面；12、磨砂面组；13、全反射膜；2、LED发光单元；3、散热外壳；4、PCB板；5、驱动电源；6、导线；7、LED模组光源；71、基板。
具体实施方式
实施例1
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例公开了一种法向小角度一体式LED光学透镜，如图1-3所示，包括透镜主体1，透镜主体1包括多个发光面组11，发光面组11包括第一平面111、至少两个第二平面115、至少两个凹面112、至少两个弧面113、至少一个凸面114；凹面112连接凸面114和弧面113，弧面113与第二平面115连接，凸面114与第一平面111对立设置。
在本实施例中，透镜主体1还包括磨砂面组12，磨砂面组12位于透镜主体1的两侧，磨砂面组12为光线截止面，LED发光单元2发出的光线经过磨砂面组12将被完全截止。
在本实施例中，透镜主体1还包括全反射膜13，全反射膜13位于弧面113的下方，全反射膜13能够将光线全反射，可以有效避免LED发光单元2发出的光线在经过弧面113时的多次折射损失，提高了光线利用率。
在本实施例中，发光面组11包括一个第一平面111，两个第二平面115，两个凹面112，两个弧面113，一个凸面114，结构简单。
在本实施例中，凸面114的半径为1.0～1.69mm，弧面113和凹面112的夹角为28°～45°，使LED发光单元2发出的光经过透镜主体1后在法向方向角度为30°～35°。
在本实施例中，透镜主体1的材料为聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚苯乙烯PS。
在本实施例中，全反射膜13的材料为聚乙烯PE，其厚度为0.5mm～1.0mm。
在本实施例中，透镜主体1采用一体式挤压成型工艺制备，降低了透镜主体1的组装成本。
本实施例又公开了一种应用法向小角度一体式LED光学透镜的灯具，如图3所示，包括法向小角度一体式LED光学透镜、多颗独立的LED发光单元2、PCB板4、散热外壳3、驱动电源5、导线6；
法向小角度一体式LED光学透镜设置在多颗独立的LED发光单元2上方，LED发光单元2位于PCB板4上，PCB板4位于散热外壳3内部并通过导线6与驱动电源5电连接；当驱动电源5通电后，电流通过导线6导入PCB板4中，并进一步驱动LED发光单元2发光。
在本实施例中，每一发光面组11设置在每颗LED发光单元2之上，且凸面114设置于每颗LED发光单元2发光中心的垂直正上方。
以下详细说明该应用法向小角度一体式LED光学透镜的灯具的具体制作步骤：
S1：将多颗独立的LED发光单元2通过表面贴装的工艺分别设置在PCB板4上；
S2：将具有多个发光面组11的透镜主体1置于LED发光单元2上方，每颗LED发光单元2上方设置一个发光面组11，每颗LED发光单元2的发光中心位于相对应的凸面114的垂直方向正下方，PCB板4通过机械方式固定在散热外壳3上；
S3：将全反射膜13装置在弧面113的背部，将磨砂面组12装置在透镜主体1两侧；
S4：将驱动电源5通过机械固定方式置于散热外壳3内部，并通过导线6实现与PCB板4的正负极相连，实现电连接。
当驱动电源5通电后，电流通过导线6导入PCB板4中，并进一步驱动LED发光单元2发光，每颗LED发光单元2发出的光线经过凸面114、凹面112及弧面113的折射及全反射膜13的全反射后经过第一平面111发出至空气中，形成法向小角度(30°～35°)控制的LED洗墙灯灯具。
实施例2
本实施例提供了又一种法向小角度一体式LED光学透镜及应用该透镜的灯具，如图4所示，本实施例的结构和实施例1基本相同，其不同之处在于：本实施例采用LED模组光源7代替多颗独立的LED发光单元2，采用LED模组光源7自身的基板71替代PCB板4，透镜主体1只含有一个发光面组11，相比实施例1可以减少发光面组11的使用数量，提高灯具的光线分布密度。
本实施例的应用法向小角度一体式LED光学透镜的灯具通过以下的制作步骤来完成：
S1：首先将多颗LED发光单元2通过固晶胶或倒装焊接工艺置于基板71上形成LED模组光源7，基板71通常为陶瓷、铜或者铝基板材质；
S2：将具有单个发光面组11的透镜主体1置于LED模组光源7几何中心的垂直正上方，基板71通过机械方式固定在散热外壳3上；
S3：将全反射膜13装置在弧面113的背部，将磨砂面组12装置在透镜主体1两侧；
S4：将驱动电源5通过机械固定方式置于散热外壳3内部，并通过导线6实现与LED模组光源7电连接。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种法向小角度一体式LED光学透镜，其特征在于：
包括透镜主体，所述透镜主体包括一个或多个发光面组，所述发光面组包括第一平面、至少两个第二平面、至少两个凹面、至少两个弧面、至少一个凸面；所述凹面连接所述凸面和所述弧面，所述弧面与所述第二平面连接，所述凸面与所述第一平面对立设置。
2.根据权利要求1所述的法向小角度一体式LED光学透镜，其特征在于：所述透镜主体还包括磨砂面组，所述磨砂面组位于所述透镜主体的两侧。
3.根据权利要求1所述的法向小角度一体式LED光学透镜，其特征在于：所述透镜主体还包括全反射膜，所述全反射膜设置在所述弧面的表面。
4.根据权利要求1～3任一项所述的法向小角度一体式LED光学透镜，其特征在于：所述发光面组包括一个所述第一平面、两个所述第二平面、两个所述凹面、两个所述弧面、一个所述凸面。
5.根据权利要求1～3任一项所述的法向小角度一体式LED光学透镜，其特征在于：所述凸面的半径为1.0～1.69mm，所述弧面和所述凹面的夹角为28°～45°。
6.根据权利要求1～3任一项所述的法向小角度一体式LED光学透镜，其特征在于：所述透镜主体的材料为聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚苯乙烯PS。
7.根据权利要求3所述的法向小角度一体式LED光学透镜，其特征在于：所述全反射膜的材料为聚乙烯PE，其厚度为0.5mm～1.0mm。
8.根据权利要求1～3任一项所述的法向小角度一体式LED光学透镜，其特征在于：所述透镜主体采用一体式挤压成型工艺制备。
9.一种应用法向小角度一体式LED光学透镜的灯具，其特征在于：
包括权利要求1～8任一项所述的法向小角度一体式LED光学透镜、多颗LED发光单元、PCB板/基板、散热外壳、驱动电源、导线；
所述法向小角度一体式LED光学透镜设置在多颗所述LED发光单元上方，所述LED发光单元设置在所述PCB板/所述基板上，所述PCB板/所述基板固定在所述散热外壳上，所述驱动电源设置在所述散热外壳内，所述驱动电源通过所述导线与所述PCB板/所述基板电连接。
10.根据权利要求9所述的应用法向小角度一体式LED光学透镜的灯具，其特征在于：每一所述发光面组设置在一颗或多颗LED发光单元之上，且所述凸面设置于一颗或多颗所述LED发光单元几何中心的垂直正上方。
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