CN208967595U - 一种可通过改变焦距调整出光角度的led灯具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属灯具技术领域，具体涉及一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，灯珠基板上表面均匀分布发散型LED灯珠，LED灯珠发出的光首先经过菲涅尔透镜进行一次配光，再经过可变焦透镜模组进行二次配光，形成一束出光角度一定的光束，所述的可变焦透镜模组由左右夹件、中间可变焦透镜模组及外部步进电机构成。可变焦透镜由弹性体构成，夹件大小与弹性体相适应并嵌套在弹性体外围，用于改变弹性体形状；夹件四周有多颗位置螺钉，并与步进电机相连，可通过步进电机控制两夹件之间相对距离。采用变焦透镜调整出光角度，相较于改变透镜与光源距离实现角度调整，避免了透镜的磨损，延长了LED灯具使用寿命，并且大大节省了LED灯具所占体积，使LED灯具具有更广的适用范围。
Description
技术领域
本实用新型属灯具技术领域，具体涉及一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具。
背景技术
LED是第四代绿色光源，其光效突出、能耗低、环保、长寿命，成为代替传统路灯光源的理想选择，使其在道路照明领域得到广泛应用。随着LED的不断普及，单一出光角度的LED灯具难以适应各种不同场景的需求。目前LED灯大多出光角度不可调，而部分出光角度可调的LED灯大多通过调整透镜组与光源的距离调整出光角度，需要手动调整且灯筒需要有一定长度。随着可变焦透镜的发展，出光角度的调整出现了新的方式，目前大多采用液体可变焦透镜实现变焦。
现有技术出自公布号为CN207455301U的专利。其灯具包括灯杯、灯盖、灯板、灯珠和透镜，还包括夹在透镜和灯盖之间的复位弹簧，以及用于调节灯珠与透镜相对位置的旋钮。该装置通过手动改变透镜与灯珠的相对位置，实现对出光角度的调整。
现有技术中：
1、通过手动调节灯珠与透镜相对距离调整出光角度，精确度难以控制，需要手动操作，使灯具适用范围受限；
2、通过改变灯珠与透镜相对距离调整出光角度，使灯具体积受到限制，无法微型化；
3、液体可变焦透镜受重力影响较大，且存在液体泄漏的问题，制作工艺较为复杂，难以适用于实用型灯具。
发明内容
本实用新型针对以上存在问题，提供一种实现灯具出光角度可调，采用改变透镜焦距的方法改变出光角度，最大程度缩小灯具所需体积，提高灯具灵活性，增强实用性，避免使用液体变焦透镜，减小重力对灯具出光效果的影响，避免液体泄漏问题，提高灯具安全性及适用性的灯具。
为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，包括灯珠基板、菲涅耳透镜、可变焦透镜模组、灯筒、LED灯珠，灯珠基板上表面均匀分布发散型LED灯珠，LED灯珠发出的光首先经过菲涅尔透镜进行一次配光，再经过可变焦透镜模组进行二次配光，形成一束出光角度一定的光束，所述的可变焦透镜模组由左右夹件、中间可变焦透镜及外部步进电机构成。
进一步的，所述的灯筒内表面涂有增反膜，照射到灯筒的光线被反射之后可经过菲涅耳透镜进行配光。
进一步的，所述的灯珠基板下表面与散热片紧密结合，散热片下表面为锯齿形。
进一步的，所述的可变焦透镜由弹性体构成，夹件大小与弹性体相适应并嵌套在弹性体外围，用于改变弹性体形状；
夹件四周有多颗位置螺钉（省略画法），并与步进电机相连，可通过步进电机控制两夹件之间相对距离。
进一步的，所述的夹件由为强度高，韧性强的金属或合金制成。
进一步的，所述的夹件由如钢铁或者钛或者铁构成。
进一步的，所述的可变焦透镜初始形状为有厚度的凹透镜。
进一步的，所述的可变焦透镜采用压缩永久变形小、高透明度、高折射率、不易老化的弹性物质制成，当两夹件相对距离减小时，可变焦透镜边缘宽度减小，由于弹性体物理特性，透镜中央部分会相应鼓起，透镜整体形状发生改变。
进一步的，所述的可变焦透镜为硅胶或者TPE或者聚氨酯弹性体。
本实用新型具有如下优点
1.采用变焦透镜调整出光角度，相较于改变透镜与光源距离实现角度调整，避免了透镜的磨损，延长了灯具使用寿命，并且大大节省了灯具所占体积，使灯具具有更广的适用范围。
2.采用弹性物质作为变焦透镜，相比于液体变焦透镜，可摆脱重力对透镜形状的影响，提高灯具出光质量及出光稳定性；并且避免了液体泄漏的问题，使灯具更具安全性及稳定性，且结构简单易于生产。
3.采用步进电机对调焦进行控制，相比于手动调整，操作更为安全简单，同时可以实现精确调整，使灯具更为智能。
4.采用粗糙面的散热板，相比于光滑的导热板，增大了散热面积，提高了散热效率，优化LED灯珠工作条件，延长灯具使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要的附图作简单地介绍。
图1为本发明的灯具整体右视图。
图2为本发明的可变焦透镜模组压缩前主视图。
图3为本发明的可变焦透镜模组压缩后主视图。
图4为本发明的可变焦透镜模组压缩前光路图。
图5为本发明的可变焦透镜模组压缩后光路图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作出进一步详细的描述，但本实用新型的实施例不限于此。
如附图1-5所示，一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，包括灯珠基板1、菲涅耳透镜3、可变焦透镜模组4、灯筒6、LED灯珠7，灯珠基板1上表面均匀分布发散型LED灯珠7，LED灯珠7发出的光首先经过菲涅尔透镜3进行一次配光，再经过可变焦透镜模组4进行二次配光，形成一束出光角度一定的光束，可变焦透镜模组4由左右夹件5、中间可变焦透镜8及外部步进电机构成，灯筒6内表面涂有增反膜，照射到灯筒的光线被反射之后可经过菲涅耳透镜3进行配光。灯珠基板1下表面与散热片2紧密结合，散热片2下表面为锯齿形，可变焦透镜8由弹性体构成，夹件5大小与弹性体相适应并嵌套在弹性体外围，用于改变弹性体形状。可变焦透镜8初始形状为有厚度的凹透镜。
作为优选的，可变焦透镜8采用压缩永久变形小、高透明度、高折射率、不易老化的弹性物质制成，当两夹件5相对距离减小时，可变焦透镜边缘宽度减小，由于弹性体物理特性，透镜中央部分会相应鼓起，透镜整体形状发生改变。可变焦透镜8为硅胶或者TPE或者聚氨酯弹性体。
进一步的，夹件5四周有多颗位置螺钉（省略画法），并与步进电机相连，可通过步进电机控制两夹件5之间相对距离。夹件5由为强度高，韧性强的金属或合金制成。夹件5由如钢铁或者钛或者铁构成。
如图4、图5所示分别是透镜为初始形态及最大形变形态下的光路图。假设灯具工作条件下弹性体密度不发生改变，折射率为n，压缩前凹透镜边缘宽度为x，半径为r，表面凹陷深度为h0，则焦距f0=[r(r²+h0²)1/2]/[2h0(n-1)]，出光角度为2θ=2arctan（r/f0），出射光束为发散光；若压缩最大变形时凸透镜表面突起高度h’即边缘宽度为x’ =(xr²-hr²-h3/3-h’r²-h’3/3 )/r²，则焦距f’=[r(r²+h’²)1/2]/[2h’(n-1)]，出光角度为-2θ’=-2arctan（r/f’），出射光束为会聚光。运动过程中，步进电机给进距离d与出光角度可由以下公式计算给出(h以凹陷为正突起为负)：
弹性体体积V=r²π(x-d)-πh(3r2+h2)
透镜焦距f=[r(r²+h²)1/2]/[2h(n-1)]
出光角度2θ=2arctan（r/f）
优选的，当需要灯具具有最大射程时，选取透镜形变过程中形状为平透镜的时刻，此时灯具出光光束为平行光，远光出光角最小即θ=0。
以下是整体的灯具调整出光角度工作流程：
电源给LED灯珠供电，使LED灯珠发光。光线经过菲涅尔透镜进行一次配光，得到出光质量较好的光束，再经过调焦透镜获得所需出光角最后出射。灯具初始出射角为最大角度，需要缩小出射角度时，启动步进电机使夹件的位置螺钉锁紧，两夹件靠近使可变焦透镜四周压缩，由于弹性物质表面张力作用，可变焦透镜形状发生改变。随着步进电机的前进，可变焦透镜曲率不断减小，在某一时刻变为凸透镜，随后曲率增大。从而使出射角度由大减小。需要增大出射角度时，步进电机后退，夹件距离增大，对可变焦透镜的压力减小，可变焦透镜由于本身弹性恢复为凹透镜，出射角度由小增大。
以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变换或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，其特征在于包括灯珠基板(1)、菲涅耳透镜(3)、可变焦透镜模组(4)、灯筒(6)、LED灯珠(7)，灯珠基板(1)上表面均匀分布发散型LED灯珠(7)，LED灯珠(7)发出的光首先经过菲涅尔透镜(3)进行一次配光，再经过可变焦透镜模组（4）进行二次配光，形成一束出光角度一定的光束，所述的可变焦透镜模组（4）由左右夹件(5)、中间可变焦透镜(8)及外部步进电机构成。
2.根据权利要求1所述的一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，其特征在于：所述的灯筒(6)内表面涂有增反膜，照射到灯筒的光线被反射之后可经过菲涅耳透镜(3)进行配光。
3.根据权利要求1所述的一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，其特征在于：所述的灯珠基板(1)下表面与散热片(2)紧密结合，散热片(2)下表面为锯齿形。
4.根据权利要求1所述的一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，其特征在于：所述的可变焦透镜(8)由弹性体构成，夹件(5)大小与弹性体相适应并嵌套在弹性体外围，用于改变弹性体形状；
所述的夹件(5)四周有多颗位置螺钉，并与步进电机相连，可通过步进电机控制两夹件(5)之间相对距离。
5.根据权利要求4所述的一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，其特征在于：所述的夹件(5)由为强度高，韧性强的金属或合金制成。
6.根据权利要求5所述的一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，其特征在于：所述的夹件(5)由如钢铁或者钛或者铁构成。
7.根据权利要求1所述的一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，其特征在于：所述的可变焦透镜(8)初始形状为有厚度的凹透镜。
8.根据权利要求4所述的一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，其特征在于：所述的可变焦透镜(8)采用压缩永久变形小、高透明度、高折射率、不易老化的弹性物质制成，当两夹件(5)相对距离减小时，可变焦透镜边缘宽度减小，由于弹性体物理特性，透镜中央部分会相应鼓起，透镜整体形状发生改变。
9.根据权利要求8所述的一种可通过改变焦距调整出光角度的LED灯具，其特征在于：所述的可变焦透镜(8)为硅胶或者TPE或者聚氨酯弹性体。
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| CN110501816A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-26 | 阳江市阳东点亮生活科技有限公司 | 一种通过挤压而改变光斑形状的光路装置 |
| CN110671621A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-01-10 | 深圳市迈科光电有限公司 | 一种角度可调节带有lcp反光杯的led灯 |
| CN112133813A (zh) * | 2020-09-24 | 2020-12-25 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示面板、显示装置及电子设备 |
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2018
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