CN205208444U - 一种基于单向映射技术的高光效防眩led定向灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，包括LED基板、透镜、透镜固定座；其中，透镜固定座设置在LED基板上，透镜设置在透镜固定座的腔体内，透镜的内表面采用单向映射结构，以LED基板几何中心为基准点，芯片发光角度分割成0°-γ°和γ°-90°两个环带部分。本实用新型具有缩短光程减小了光损、提高光学效率及防眩晕等效果。

Description

一种基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯

技术领域

本实用新型涉及LED配光的研究领域，特别涉及一种基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯。

背景技术

目前国内外照明行业COB芯片价格高居不下，中功率芯片模组因价格低廉成为追捧的宠儿，但是因单个光源芯片具有相对独立性，一般二次配光设计时采用PC透镜设计或者采用镀铝反射器，导致LED定向灯二次配光中会存在以下技术问题：1、中功率芯片模组低光效，能耗高，代替卤素灯功率普遍偏低；2、二次配光设计照度均匀性难控制。所以，一种使光斑更加均匀的防眩LED定向灯是本领域技术人员研究的方向。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，缩短光程减小了光损，提高光学效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，包括LED基板、透镜、透镜固定座；其中，透镜固定座设置在LED基板上，透镜设置在透镜固定座的腔体内，透镜的内表面采用单向映射结构，以LED基板几何中心为基准点，芯片发光角度分割成0°-γ°和γ°-90°两个环带部分。

所述0°-γ°环带的配光设计为：

光线i经反射器反射，光能传播满足反射定律入射角α＝反射角β，θ角为光线与X轴夹角，μ角为p点斜率夹角，P(x,y)为曲i1面上一点，则P点斜率为：

tan(μ)＝dy/dx；(1)

又由 $\mathrm{\θ}=\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\frac{\mathrm{\π}}{2};---\left(2\right)$

又因光线i1为中功率模组LED基板方向传播，可以得出求解(1)、(2)得出P的微分方程F(dx,dy)，给出P点初始位置，就可以计算出P点0°-γ°各点位置，拟合出反射器的自由曲面面型。

所述γ°-90°环带的配光设计为：

光线从单颗芯片的几何中心发出，经过P(x，y)点折射后，调整P点的曲率时的光线向目标平面偏转。光源和目标平面之间形成一一映射关系，即建立映射方程，即P点的方程：

$F\left(z\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{A}_i{E}_i(x,y)---\left(3\right)$

其中，k为斜率，r为自由曲面斜率半径，A1E1........AiEi为系数，调节各个参数改变光线折射角，对应每颗芯片建立一个方程F(Z1)........F(Zi)调整方程的参数从使得光线按照目标区域折射。

所述LED基板上设有多颗LED发光二级管，所述多颗LED发光二级管按设定形状排列在LED基板上。

所述透镜外表面设有曲率可调的自由曲面。

所述透镜材质为光学高透过型材质。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型芯片采用的是中功率芯片，成本相对于COB芯片降低约50％。

2、本实用新型功率模组芯片采用单向映射技术，实现多颗发光光源与接收光屏幕之间一对一单向映射，故在相同设计尺寸范围内，中心光强比传统的射灯提升30％。

3、本实用新型TIR曲面分N层，逐层采用微积分全反射技术，使得每个层上的反射光斑在光屏几何中心叠加，使得光屏上的亮度均匀达到防眩晕效果；

4、本实用新型光效可以做到80lm/W以上，比传统的COB射灯光效提升30％。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图；

图2是本实用新型装置的分解图；

图3是本实用新型芯片发光角度分割成0°-γ°，γ°-90°两个环带部分的示意图；

图4是本实用新型0°-γ°环带配光示意图；

图5是本实用新型γ°-90°环带配光示意图；

图6是本实用新型LED发光二级管在基板上的布置图。

图中标号与名称如下：

1	LED基板	2	透镜
				3	透镜固定座

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1、图2、图6所示，本实施例基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，包括LED基板1、透镜2、透镜固定座3；其中，透镜固定座3设置在LED基板1上，透镜2设置在透镜固定座3的腔体内，透镜2的内表面采用单向映射结构，以LED基板1几何中心为基准点，芯片发光角度分割成0°-γ°和γ°-90°两个环带部分，针对两个部分光学进行独立设计。

为了达到更好的出光效果，本实施例中，LED基板1上设有多颗LED发光二级管，所述多颗LED发光二级管按设定形状排列在LED基板1上；透镜2外表面设有曲率可调的自由曲面；透镜2材质为光学高透过型材质。

本实用新型的工作原理如下：

以LED基板1几何中心为基准点，芯片发光角度分割成0°-γ°，γ°-90°两个环带部分如图3，其中tanγ＝H/D,H为透镜2的高度，D为透镜2的半径。整个半球可分为两个环带即0°-γ°，γ°-90°。针对两个部分光学进行独立设计。

1、0°-γ°环带配光设计：如图4，光线i经反射器反射，光能传播满足反射定律入射角α＝反射角β，θ角为光线与X轴夹角，μ角为p点斜率夹角，P(x,y)为曲i1面上一点，则P点斜率为：

tan(μ)＝dy/dx；(1)

又由 $\mathrm{\θ}=\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\frac{\mathrm{\π}}{2};---\left(2\right)$

又因光线i1为中功率模组LED基板方向传播，可以得出求解(1)、(2)得出P的微分方程F(dx,dy)，给出P点初始位置，就可以计算出P点0°-γ°各点位置，拟合出反射器的自由曲面面型；

γ°-90°环带配光设计：如图5所示，γ°-90°环带的配光设计为：

光线从单颗芯片的几何中心发出，经过P(x，y)点折射后，调整P点的曲率时的光线向目标平面偏转。光源和目标平面之间形成一一映射关系，即建立映射方程，即P点的方程：

$F\left(z\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{A}_i{E}_i(x,y)---\left(3\right)$

其中，k为斜率，r为自由曲面斜率半径，A1E1........AiEi为系数，调节各个参数改变光线折射角，对应每颗芯片建立一个方程F(Z1)........F(Zi)调整方程的参数从使得光线按照目标区域折射。使得γ-90°环带区域的光线能更精准的控制，不会造成眩晕，0°-γ环带区域光线直接经过透镜2反射，成本相对于COB芯片降低约50％，光效提升30％。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，其特征在于：包括LED基板、透镜、透镜固定座；其中，透镜固定座设置在LED基板上，透镜设置在透镜固定座的腔体内，透镜的内表面采用单向映射结构，以LED基板几何中心为基准点，芯片发光角度分割成0°-γ°和γ°-90°两个环带部分。

2.根据权利要求1所述的基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，其特征在于：所述0°-γ°环带的配光设计为：

光线i经反射器反射，光能传播满足反射定律入射角α＝反射角β，θ角为光线与X轴夹角，μ角为p点斜率夹角，P(x,y)为曲i1面上一点，则P点斜率为：

tan(μ)＝dy/dx；(1)

又由

又因光线i1为中功率模组LED基板方向传播，可以得出求解(1)、(2)得出P的微分方程F(dx,dy)，给出P点初始位置，就可以计算出P点0°-γ°各点位置，拟合出反射器的自由曲面面型。

3.根据权利要求1所述的基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，其特征在于：所述γ°-90°环带的配光设计为：

光线从单颗芯片的几何中心发出，经过P(x，y)点折射后，调整P点的曲率时的光线向目标平面偏转，光源和目标平面之间形成一一映射关系，即建立映射方程，即P点的方程：

其中，k为斜率，r为自由曲面斜率半径，A1E1........AiEi为系数，调节各个参数改变光线折射角，对应每颗芯片建立一个方程F(Z1)........F(Zi)调整方程的参数从使得光线按照目标区域折射。

4.根据权利要求1所述的基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，其特征在于：所述LED基板上设有多颗LED发光二级管，所述多颗LED发光二级管按设定形状排列在LED基板上。

5.根据权利要求1所述的基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，其特征在于：所述透镜外表面设有曲率可调的自由曲面。

6.根据权利要求1所述的基于单向映射技术的高光效防眩LED定向灯，其特征在于，所述透镜材质为光学高透过型材质。