CN113606506A - 一种偏光透镜led灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种偏光透镜LED灯，包括基板，透镜模块，与基板连接，并在基板与透镜模块之间形成容置空间，且包括至少一个透镜，透镜包括光轴、第一自由曲面和第二自由曲面，LED光源设置在容置空间内，并与基板连接，且LED光源与透镜一一对应设置，通过在透镜上设置第一自由曲面和第二自由曲面，LED光源与透镜对应设置，使得LED光源发出的光线经第一自由曲面折射后射向第二自由曲面，在第二自由曲面经第二次折射后形成对称的、半光强度为140±5度的出射光斑，相较于传统的低顶灯来说，本发明的偏光透镜LED灯具有照度均匀，照射范围广，能源利用率高，能够消除眩光使用安全可靠的特点。

Description

一种偏光透镜LED灯
技术领域
本发明涉及配光技术领域，尤其涉及一种偏光透镜LED灯。
背景技术
在矿山巷道、隧道、室内等工业照明场景下，目前使用的灯具主要还是以传统的气体放电灯或金卤灯为主，甚至一些场所使用含汞的节能灯。上述灯具在上述区域场所使用的低顶灯照度低，且存在光污染。
中国专利CN101709847A，专利名称为“配光透镜”，揭示了一种配光透镜，包括一中心内凹的透镜主体，其内凹处的内外两面分别为入光面和出光面，入光面和出光面关于两个相互交叉垂直的对称轴对称且都为非球面面型，该非球面面型遵从公式：z＝cvr21+1-cv2(cc+1)r2+as0+as1r2+as2r4+as3r6+as4r8+as5r10+..其中，r为透镜半径，cv是面型半径倒数，cc是面型曲率，as是常数项。配光透镜将LED光源进行重新配光，其中透镜主体中心内凹，入光面和出光面都为非球面面型，都关于两个相互垂直交叉的对称轴对称，这样双对称的入光面和出光面改变光线的分布状况，通过透镜使得光源的光线投射在接受面上形成矩形光斑，满足了马路、巷道等狭长地形的采光需求。并且通过改变参数对透镜面型的控制，可改变矩形光斑的形状及大小。但该技术的缺点是对光源出光角度控制利用有限且会漫反射向天空等方向，使得光源发出的光线未得到足够的控制和有效的利用，造成眩光产生和能源浪费。
因此，需要提供一种照度均匀的偏光透镜，来解决眩光和能源利用率低的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的为：提供一种照度均匀的偏光透镜LED灯。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提供一种偏光透镜LED灯，包括基板；透镜模块，与所述基板连接，并在所述基板与所述透镜模块之间形成容置空间，且包括至少一个透镜，所述透镜包括光轴、第一自由曲面和第二自由曲面；LED光源，所述LED光源设置在所述容置空间内，并与所述基板连接，且所述LED光源与所述透镜一一对应设置；其中，LED光源发出的光线经第一自由曲面发生折射后射向第二自由曲面，在第二自由曲面经第二次折射后形成对称的、半光强角度为140±5度的出射光斑。
可选地，所述透镜还包括第三自由曲面和第四自由曲面，LED光源发出的光线经第三自由曲面发生折射后射向第四自由曲面，在第四自由曲面经第二次折射后形成对称的、半光强度为60±5度的出射光斑。
可选地，所述透镜上第一自由曲面和第二自由曲面所在的部分为以所述光轴为对称轴的旋转对称体。
可选地，所述第一自由曲面为半球形曲面，所述第二自由曲面为拱起曲面，使得LED光源发出的光线经两次折射后的最大出射角为71度。
可选地，所述第三自由曲面和所述第四自由曲面所在的部分为非对称体。
可选地，所述第三自由曲面整体为半椭球形曲面，第四自由曲面为拱起曲面，使得LED光源发出的光线经两次折射后的最大出射角度为52度。
可选地，所述LED光源发出的光经过两次折射后射出，所述透镜折射出的光线相互叠加形成照明区域涵盖范围：C0～C180大于等于135度，C90～C270介于0～60度之间的狭长偏光型光斑。
可选地，所述偏光透镜LED灯的平均照度大于25lux。
可选地，所述偏光透镜LED灯的最大照度介于330-550lux之间。
可选地，所述偏光透镜LED灯在C0～C180方向照射范围为12米，C90～C270方向照射范围为3.5米。
实施本发明，将具有如下有益效果：
通过在透镜上设置第一自由曲面和第二自由曲面，LED光源与透镜对应设置，使得LED光源发出的光线经第一自由曲面折射后射向第二自由曲面，在第二自由曲面经第二次折射后形成对称的、半光强度为140±5度的出射光斑，相较于传统的低顶灯来说，本发明的偏光透镜LED灯具有照度均匀，照射范围广，能源利用率高，能够消除眩光使用安全的特点。
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为本发明偏光透镜LED灯在x方向的截面图；
图2为本发明偏光透镜LED灯在y方向的截面图；
图3为本发明偏光透镜LED灯光强分布曲线图；
图4为本发明偏光透镜LED灯实际照明效果示意图；
图5为本发明偏光透镜LED灯实际照明效果在x方向和y方向的照度曲线图。
图中：10-基板；20-透镜模块；21-透镜；211-光轴；212-第一自由曲面；213-第二自由曲面；214-第三自由曲面；215-第四自由曲面；30-LED光源。
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的一部分实施例，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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如根据上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(根据附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参考图1至5，本发明实施例公开了一种偏光透镜LED灯，包括铝质的基板10，透镜模块20及LED光源30。透镜模块20与基板10连接，并在基板10与透镜模块20之间形成容置空间11，且透镜模块20至少包括一个透镜21，透镜21包括光轴211、第一自由曲面212和第二自由曲面213；LED光源30设置在容置空间11中，优选地，LED光源30通过SMT焊接到基板10上，LED光源30用于发光，铝制的基板10用于LED光源30的散热。透镜模块20用于将LED光源30发出的光线合理分配到设定角度。
可选地，透明模块20由数个单体透镜依矩形排列连接形成一体式结构。
在一个实施例中，偏光透镜LED灯采用12个LED光源30对应12个透镜模块20进行配光，输入电流为700Ma，功率为35w，透镜模块20的材料选用PC材质，相对应的光强分布如图3所示。
可选地，透镜21上第一自由曲面212和第二自由曲面213所在的部分为以光轴211为对称轴的旋转对称体，材质为光学级PC材质，LED光源30发出的光线经第一自由曲面212与第二自由曲面213后产生折射，将光线合理分配到预定角度。具体地，LED光源30发出的光线经第一自由曲面211后射向第二自由曲面213，在第二自由曲面213发生第二次折射后形成一对称的，半光强角度为140±5度的出射光斑。
在一个实施例中，第一自由曲面212为半球形曲面，第二自由曲面213为拱起曲面，使得LED光源30发出的光线经两次折射后的最大出射角度为71度。
可选地，透镜21还包括第三自由曲面214和第四自由曲面215，透镜21上第三自由曲面215和第四自由曲面215所在的部分为非对称体，LED光源30发出的光线经第三自由曲面214发生折射后射向第四自由曲面215，在第四自由曲面215经第二次折射后形成半光强度为60±5的出射光斑。进一步地，在另一个实施例中透镜21上第三自由曲面214和第四自由曲面215所在的部分为对称体，LED光源30发出的光线经第三自由曲面214和第四自由曲面215发生两次折射后也可形成对称的、半光强度为60±5的出射光斑。
在一个实施例中，第三自由曲面214整体为半椭球形曲面，第四自由曲面215为拱起曲面，使得LED光源30发出的光线经两次折射后的最大出射角度为52度。
优选地，LED光源30发出的光线经过两次折射后射出，透镜21折射出的光线相互叠加形成照明区域涵盖范围为C0～C180大于等于135度，C90～C270介于0～60度之间的狭长偏光型光斑，从而满足矿山巷道、隧道、室内外低功率平台等场所的照明要求。
在一个实施例中，偏光透镜LED灯输入电流为700Ma，功率为35W，透镜模块20上相对应与LED光源30布置有数量相等的透镜21给LED光源30做配光，其材质为光学级PC材质。对其进行配光模拟，相应的光强分布如图3所示，照明的区域涵盖范围为C0～C180大于等于135度，C90-C270介于0-60度之间的偏光型光斑，其中C0～C180为沿着巷道方向如水平方向；C90-C270为垂直于巷道方向如竖直方向，其照度实际分布情况如图4和图5所示。将本实施例的偏光透镜LED灯设置在3.5米高的位置，在灯下方的底面12*3.5m接收范围内，C0～C180方向照射距离为12米，C90～C270方向照射距离为3.5米。进一步地，该实施例的最大照度介于330-550lux之间，平均照度大于25lux，能够满足矿山、巷道、隧道、室内外低功率平台等区域的照明要求。
本发明的偏光透镜LED灯，相较于传统的气体放电灯、金卤灯、含汞节能灯来说，光源能耗更低，更环保，采用透镜模组进行照明配光，能够满足更大功率配光需求，并且结构简单紧凑，易于工业化大批量生产。同时相对于现有的配光透镜具有能源利用率高，照度均匀，能够消除眩光使用安全可靠的特点。
以上所述实施例的各个技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种偏光透镜LED灯，其特征在于，包括：
基板；
透镜模块，与所述基板连接，并在所述基板与所述透镜模块之间形成容置空间，且包括至少一个透镜，所述透镜包括光轴、第一自由曲面和第二自由曲面；
LED光源，所述LED光源设置在所述容置空间内，并与所述基板连接，且所述LED光源与所述透镜一一对应设置；
其中，LED光源发出的光线经第一自由曲面发生折射后射向第二自由曲面，在第二自由曲面经第二次折射后形成对称的、半光强角度为140±5度的出射光斑。
2.根据权利要求1所述的偏光透镜LED灯，其特征在于，所述透镜还包括第三自由曲面和第四自由曲面，LED光源发出的光线经第三自由曲面发生折射后射向第四自由曲面，在第四自由曲面经第二次折射后形成对称的、半光强度为60±5度的出射光斑。
3.根据权利要求2所述的偏光透镜LED灯，其特征在于，所述透镜上第一自由曲面和第二自由曲面所在的部分为以所述光轴为对称轴的旋转对称体。
4.根据权利要求3所述的偏光透镜LED灯，其特征在于，所述第一自由曲面为半球形曲面，所述第二自由曲面为拱起曲面，使得LED光源发出的光线经两次折射后的最大出射角为71度。
5.根据权利要求3所述的偏光透镜LED灯，其特征在于，所述第三自由曲面和所述第四自由曲面所在的部分为非对称体。
6.根据权利要求5所述的偏光透镜LED灯，其特征在于，所述第三自由曲面整体为半椭球形曲面，第四自由曲面为拱起曲面，使得LED光源发出的光线经两次折射后的最大出射角度为52度。
7.根据权利要求5的偏光透镜LED灯，其特征在于，所述LED光源发出的光线经过两次折射后射出，所述透镜折射出的光线相互叠加形成照明区域涵盖范围为：C0～C180大于等于135度，C90～C270介于0～60度之间的狭长偏光型光斑。
8.根据权利要求7所述的偏光透镜LED灯，其特征在于，所述偏光透镜LED灯的平均照度大于25lux。
9.据权利要求8所述的偏光透镜LED灯，其特征在于，所述偏光透镜LED灯的最大照度介于330～550lux之间。
10.权利要求8所述的偏光透镜LED灯，其特征在于，所述偏光透镜LED灯在C0～C180方向照射范围为12米，C90～C270方向照射范围为3.5米。
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