CN114060745A - 一种光束角可调的led投光照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光束角可调的LED投光照明装置，包括升降平台、设置在所述升降平台底部的多个LED透镜、多颗灯珠，每一个颗灯珠位于一个透镜的正下方，透镜包括位于顶部的出光面和位于侧部的第一反射面，透镜的底部凹陷形成第一入射面、第二反射面、第二入射面、第三入射面，第一入射面将投射到其上的光线折射到第一反射面，第二入射面将投射到其上的光线折射到第二反射面，第一反射面、第二反射面分别将折射过来的光线反射到出光面并使大部分光线从所述出光面出射，升降平台可通过竖直升降调节透镜与灯珠之间的竖直相对距离，进而改变所述出光面的光线的光束角，本发明不仅可以调节光束角而且光束角的可调范围较大，在调焦范围内光斑均匀。

Description

一种光束角可调的LED投光照明装置

技术领域

本发明涉及投光灯领域，尤其涉及一种可切换光束角的LED投光照明装置。

背景技术

景观照明是指既有照明功能，又兼有艺术装饰和美化环境功能的户外照明工程。景观照明可分为道路景观照明、园林广场景观照明、建筑景观照明。因为景观照明通常涵盖范围广、门类多，需要整体规划性思考，同时兼顾其中关键节点，如小景、建筑等个体的重点照明，因此，照明手法多样，照明器的选择也复杂，因此大型景观照明工程对设计和施工的整体能力要求较高。

投光灯是指定被照面上的照度高于周围环境的灯具,又称聚光灯，主要用于大面积作业场矿、建筑物轮廓、体育场、立交桥、纪念碑、公园和花坛等。因此，几乎所有室外使用的大面积照明灯具都可看作投光灯。投光灯的光出射光束角度有宽有窄，变化范围在1°～120°之间。LED投光灯主要运用于单体建筑，历史建筑群外墙照明，绿化景观照明，广告牌照明等专门设施照明，酒吧，舞厅等娱乐场所气氛照明。建筑物外立面经常采用。主要也是用来做建筑装饰照明之用，还有用来勾勒大型建筑的轮廓。由于LED投光具有节能、光效高、色彩丰富、寿命长等特点，从而得到广泛使用。

LED投光灯外形种类也非常多，有圆形、方形、长条形等外形来适用于不同的造型的景观场所安装及使用。LED投光灯让灯光照射在被照面上，可以用来做景观场所装饰照明之用，还可以用来勾勒大型建筑的轮廓，但传统LED投光灯具一般只配一种光束角(发光角度)的透镜永久使用，只能针对某些特定使用场合的需求，由于传统LED投光灯为了达到IP65防护等级，所采用的透镜和灯板都是固定式安装而无法活动。如此，必然使得LED投光灯照明方式单一，无法满足实际施工应用场景灵活多变带来的差异性需求。比如景观绿化树木的高矮不一，若需要不同光束角的LED投光灯时，需要整灯进行更换，更换灯具必然增加使用成本，造成更换周期长。还产生很多不必要的浪费。比如必然导致企业灯具库存增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光束角可调的LED投光照明装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种光束角可调的LED投光照明装置，包括升降平台、设置在所述升降平台底部的多个LED透镜、多颗灯珠，每一个颗所述灯珠位于一个所述LED透镜的正下方；

所述LED透镜包括位于顶部的出光面和位于侧部的第一反射面，所述LED透镜的底部凹陷形成位于所述灯珠正上方的第一凹槽及第二凹槽，所述第一凹槽包括位于侧部的第一入射面和位于顶部的第二反射面，所述第二凹槽设置在所述第二反射面上，所述第二凹槽包括位于侧部的第二入射面和位于顶部的第三入射面，所述第一入射面用于将投射到其上的光线全部折射到所述第一反射面，所述第二入射面用于将投射到其上的光线全部折射到所述第二反射面，所述第一反射面、第二反射面分别用于将折射过来的光线反射到所述出光面并使大部分光线从所述出光面出射；

所述升降平台可通过竖直升降调节所述LED透镜与所述灯珠之间的竖直相对距离，进而改变所述出光面的光束角。

优选地，所述第一反射面、第二反射面呈开口朝上的碗状，所述第一入射面、第二入射面为圆台面，所述第三入射面为下凸曲面或者上凸曲面；

第三入射面用于将灯珠发出的光轴附近的光线折射到所述出光面后折射出去，所述第一入射面以及所述第二入射面用于折射灯珠发出的偏离光轴的光线。

优选地，所述第一反射面的顶边高于所述第一入射面的顶边，所述第一入射面的顶边高于所述第二入射面的顶边，所述第一入射面的底边低于所述第二入射面的底边。

优选地，所述出光面包括位于中心的上凸曲面和与所述上凸曲面的边缘连接的倒圆台面。

优选地，所述升降平台的材质与所述多个LED透镜相同，且所述升降平台与所述多个LED透镜一体成型。

优选地，所述升降平台包括平面板和与所述平面板底部垂直连接的连接轴，所述多个LED透镜位于所述平面板底部且与所述平面板一体成型，所述平面板与所述连接轴一体成型或者组装在一起。

优选地，所述多颗灯珠固定在电路板上，所述电路板位于所述平面板下方空间，所述连接轴非接触地穿过所述电路板；

所述灯珠为光束角大于90度的光源或者为朗伯型光源。

优选地，所述装置还包括壳体，所述壳体内部通过一个隔板分为上腔体和下腔体，所述电路板固定在所述隔板上方，所述平面板位于所述上腔体中，所述连接轴非接触地穿过所述电路板、隔板后伸入所述下腔体中与电机连接或者与外部旋钮连接。

优选地，所述上腔体的开口处设置一个玻璃片，所述玻璃片位于所述平面板上方，所述玻璃片表面丝印黑色烤漆并预留与所述多个LED透镜的出光面对应的多个空白区域。

优选地，每一个所述灯珠的外围还设置有一个反光套筒，所述LED透镜底端活动套入所述反光套筒内。

本发明的光束角可调的LED投光照明装置，具有以下有益效果：本发明的透镜提供里、外两个反射面，相当于两个透镜复合在一起，可以通过升降平台调节所述LED透镜与所述灯珠之间的竖直相对距离，竖直相对距离的改变，一方面会改变单个折射面的光线投射角度，另一方面必然改变投射到第一入射面、第二入射面上的光线的分配情况，最终会改变出光面的光束角，相比于传统投光灯，不仅可以调节光束角实现调焦，而且光束角的可调范围较大，在调焦范围内光斑均匀，无杂光，光束角可以根据现场实际需要进行调节，一个灯具满足多种不同的场景要求。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本发明光束角可调的LED投光照明装置的一个实施例的结构示意图；

图2是LED透镜的安装方式在两种不同角度下的示意图；

图3是LED透镜在两种不同角度下的示意图；

图4是LED透镜的剖视图；

图5是LED透镜被调节到两种高度下的光束角对比图；

图6是本发明光束角可调的LED投光照明装置的另一实施例的结构示意图；

图7是另一实施例的剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明总的思路是：一方面，将LED透镜设计为相当于里外两个透镜复合在一起，另一方面可以通过升降平台调节LED透镜与所述灯珠之间的竖直相对距离，竖直相对距离的改变，一方面会改变单个折射面的光线投射角度，另一方面必然改变投射到第一入射面、第二入射面上的光线的分配情况，最终会改变出光面的光束角，也即发光角度，相比于传统投光灯，不仅可以调节光束角而且光束角的可调范围较大。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1-2，本实施例的光束角可调的LED投光照明装置包括壳体1、位于壳体1顶部开口处的玻璃片2、位于壳体1内的升降平台4、设置在所述升降平台4底部的多个LED透镜5、多颗灯珠。每一个颗所述灯珠位于一个所述LED透镜5的正下方。其中，所述灯珠优选为光束角大于90度的光源，优选为朗伯型光源，朗伯型光源的光束角为120度，其各向同性，是较理想的光型。

参考图3-4，所述LED透镜5包括位于顶部的出光面和位于侧部的第一反射面51，所述LED透镜5的底部凹陷形成位于所述灯珠正上方的第一凹槽及第二凹槽，所述第一凹槽包括位于侧部的第一入射面52和位于顶部的第二反射面53，所述第二凹槽设置在所述第二反射面53上，所述第二凹槽包括位于侧部的第二入射面54和位于顶部的第三入射面55。具体来说，第一反射面51的底边与第一入射面52的底边平齐或者直接连接，第二反射面53连接第一入射面52的顶边和第二入射面54的底边，第二入射面54的顶边连接第三入射面55的边缘。所述第一反射面51的顶边高于所述第一入射面52的顶边，所述第一入射面52的顶边高于所述第二入射面54的顶边，所述第一入射面52的底边低于所述第二入射面54的底边。

其中，所述第一入射面52用于将投射到其上的光线全部折射到所述第一反射面51，所述第二入射面54用于将投射到其上的光线全部折射到所述第二反射面53，所述第一反射面51、第二反射面53分别用于将折射过来的光线反射到所述出光面并使大部分光线从所述出光面出射，所述升降平台4可通过竖直升降调节所述LED透镜5与所述灯珠之间的竖直相对距离，进而改变所述出光面的光束角。

更具体的，所述第一反射面51、第二反射面53呈开口朝上的碗状，第一反射面51的曲率小于第二反射面53的曲率，所述第一入射面52、第二入射面54为圆台面，所述第三入射面55为下凸曲面或者上凸曲面，所述出光面包括位于中心的上凸曲面56和与上凸曲面56底部边缘连接的倒圆台面57，防止中心光线过亮，保证光线尽量均匀。第一凹槽、第二凹槽的形状和尺寸以及升降平台4可以调节的高度范围，满足：第三入射面55用于将灯珠发出的光轴附近的光线折射到所述出光面后折射出去，所述第一入射面52以及所述第二入射面54用于折射灯珠发出的偏离光轴的光线。

参考图2，所述升降平台4的材质与所述多个LED透镜5相同，且所述升降平台4与所述多个LED透镜5一体成型。所述升降平台4包括水平设置的平面板41和与所述平面板41底部垂直连接的连接轴42，平面板41与所述多个LED透镜5一体成型，所述平面板41与所述连接轴42可以是一体成型，也可以是预先在平面板41中心开一个连接轴42的安装孔，连接轴42与平面板41组装在一起。本实施例中平面板41是圆盘状、透镜5的数量为三个，当然，在其他实施中，平面板41还可以是其他形状，透镜数量也可以是其他数量，如图6所示，这些都是可以根据照明装置的要求具体设计的。

其中，所述多颗灯珠固定在电路板3上，优选地，在其他实施例中，参考图7，可以事先在灯珠周围固定一个内径尺寸略大于透镜5底端的外尺寸的反光套筒6，透镜5底端活动套入所述反光套筒6内，反光套筒6用于减少透镜5远离灯珠时造成的光线损失，同是也是为了增加灯珠光线的利用率。

本实施例中，所述电路板3位于所述平面板41下方空间，所述连接轴42非接触地穿过所述电路板3。所述壳体1为铝合金材质，其内部通过一个隔板分为上腔体和下腔体，所述下腔体内设置有升降电机和照明控制电路，所述电路板3固定在所述隔板上方，所述平面板41位于所述上腔体中，所述平面板41与电路板3之间间隔合适的距离，以保证LED透镜5与灯珠上下正对时，灯珠的光线可以有效的出射到LED透镜5内，所述连接轴42非接触地穿过所述电路板3、隔板后伸入所述下腔体中与所述电机连接，电机、灯珠都受控于照明控制电路，通过照明控制电路控制电机驱动连接轴42升降，进而带动平面板41底部的LED透镜5升降。

需要说明的是，虽然本实施例是通过电机自动控制，在其他实施例中，如图6-7所示，也可以是让用户通过壳体1外的旋钮等手动控制连接轴42升降(中间通过丝杠过渡，将旋钮的回转运动转化为连接轴的直线运动)，这些都是本发明实施例的简单变形，都在本发明的保护范围之内。

其中，壳体1的上腔体的开口处设置一个玻璃片2，所述玻璃片2位于所述平面板41上方，所述玻璃片2表面丝印黑色烤漆并预留与所述多个LED透镜5的出光面对应的多个空白区域，可以理解的是，空白区域的形状和尺寸与LED透镜5的出光面的形状和尺寸相关。

参考图5，本实施例的原理如下：如左图所示，初始位置时，LED透镜5被设定在最低的位置，此时透镜5与灯珠之间的距离最小，灯珠的偏离光轴的光线大部分是投射到第二入射面54，然后由第二反射面53反射到出光面，调高LED透镜5到最高位置，如右图中所示，此时透镜5与灯珠之间的距离最大，灯珠的偏离光轴的光线大部分是投射到第一入射面52，然后由第一反射面51反射到出光面。因为第三入射面55与灯珠的夹角比较大而且该夹角随着透镜5距离而产生的变化并不是特别大，所以光轴附近的光线基本上还是通过第三入射面55直接折射到出光面，而偏离光轴的光线随着透镜5的高度增加，有的原本投射到第二入射面54的光线会变为投射到第一入射面52，导致最终的光束角也会改变。由于本实施例的透镜5相当于里外两个复合透镜，所以在调节透镜5高度时，不仅能调节出光面的光线的光束角，实现调焦效果，而且可以调节的范围比较大，在调焦范围内光斑均匀，可让光束角实现10-45度连续变化，发光均匀无杂光，能更好地满足实际景观照明场所中对灵活多变场景效果的差异化需求，并让整个产品看上去形状整洁美观，质量可靠，成本适宜。

所以，选用本实施例的发光装置，假如需要改变光束角，只须将该灯珠与透镜5之间进行距离调整即可，便可让光束角在小角度、中角度、宽角度之间进行变化，灯具在光视觉效果中窄(小)光束角(10-20°)可以做重点照明，突出华丽光，宽(中)光束角(30°-45以上)可用于洗墙或者局部照明，突出灯光层次、明暗对比，从而让该发光装置能适用于更多照明场景的独特要求，也可产生令人满意的灯光效果。确保项目及活动顺利进行。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，包括升降平台、设置在所述升降平台底部的多个LED透镜、多颗灯珠，每一个颗所述灯珠位于一个所述LED透镜的正下方；

所述LED透镜包括位于顶部的出光面和位于侧部的第一反射面，所述LED透镜的底部凹陷形成位于所述灯珠正上方的第一凹槽及第二凹槽，所述第一凹槽包括位于侧部的第一入射面和位于顶部的第二反射面，所述第二凹槽设置在所述第二反射面上，所述第二凹槽包括位于侧部的第二入射面和位于顶部的第三入射面，所述第一入射面用于将投射到其上的光线全部折射到所述第一反射面，所述第二入射面用于将投射到其上的光线全部折射到所述第二反射面，所述第一反射面、第二反射面分别用于将折射过来的光线反射到所述出光面并使大部分光线从所述出光面出射；

所述升降平台可通过竖直升降调节所述LED透镜与所述灯珠之间的竖直相对距离，进而改变所述出光面的光束角。

2.根据权利要求1所述的光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，所述第一反射面、第二反射面呈开口朝上的碗状，所述第一入射面、第二入射面为圆台面，所述第三入射面为下凸曲面或者上凸曲面；

第三入射面用于将灯珠发出的光轴附近的光线折射到所述出光面后折射出去，所述第一入射面以及所述第二入射面用于折射灯珠发出的偏离光轴的光线。

3.根据权利要求1所述的光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，所述第一反射面的顶边高于所述第一入射面的顶边，所述第一入射面的顶边高于所述第二入射面的顶边，所述第一入射面的底边低于所述第二入射面的底边。

4.根据权利要求1所述的光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，所述出光面包括位于中心的上凸曲面和与所述上凸曲面的边缘连接的倒圆台面，且所述上凸曲面为非球面。

5.根据权利要求1所述的光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，所述升降平台的材质与所述多个LED透镜相同，且所述升降平台与所述多个LED透镜一体成型。

6.根据权利要求1所述的光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，所述升降平台包括平面板和与所述平面板底部垂直连接的连接轴，所述多个LED透镜位于所述平面板底部且与所述平面板一体成型，所述平面板与所述连接轴一体成型或者组装在一起。

7.根据权利要求6所述的光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，所述多颗灯珠固定在电路板上，所述电路板位于所述平面板下方空间，所述连接轴非接触地穿过所述电路板，所述灯珠为光束角大于90度的光源或者为朗伯型光源。

8.根据权利要求7所述的光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，所述装置还包括壳体，所述壳体内部通过一个隔板分为上腔体和下腔体，所述电路板固定在所述隔板上方，所述平面板位于所述上腔体中，所述连接轴非接触地穿过所述电路板、隔板后伸入所述下腔体中与电机连接或者与外部旋钮连接。

9.根据权利要求8所述的光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，所述上腔体的开口处设置一个玻璃片，所述玻璃片位于所述平面板上方，所述玻璃片表面丝印黑色烤漆并预留与所述多个LED透镜的出光面对应的多个空白区域。

10.根据权利要求1所述的光束角可调的LED投光照明装置，其特征在于，每一个所述灯珠的外围还设置有一个反光套筒，所述LED透镜底端活动套入所述反光套筒内。

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