一種led防眩燈的製作方法
2023-09-16 18:40:15
專利名稱：一種led防眩燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及LED照明燈具，更具體地說，涉及一種LED防眩燈。
背景技術：
LED (Light Emitting Diode，發光二極體)具有光效率高、光線質量好、能耗小、壽 命長、體積小等優點，已廣泛應用於照明行業。在室內照明中，LED燈由於光源尺寸較小(一般直徑小於6mm)，光通量又較高 (601m/ff以上)，造成LED表面亮度很高，一般最大亮度都有超過300000cd/m2。而人眼能適 應的亮度範圍為普通日光燈管的表面亮度範圍，約為7000 8000cd/m2，即該亮度在室內 環境下能滿足人眼對眩光要求。圖1所示為現有LED光源如CREE XR-E 3ff LED的配光曲 線圖，圖2所示為其光斑效果圖，圖3所示為其照度曲線圖。從圖中可以看出，這種LED光 源產生的配光曲線中心高周邊低(如圖1所示)。特定距離的光斑效果也是照度極高(如 圖2和圖3所示)，表面亮度平均為3162^cd/m2，光源對人眼的刺激比較嚴重。所以在很 大程度上需要有效限制LED燈的眩光。如圖4所示，現有LED泛光燈具大多採用反射器作為配光光學元件。此種方法通 過設置燈具保護角α的方式來限制眩光，但由於其不能降低燈具表面亮度，當人眼在保護 角α之外看燈具，仍然會有光線直接射入人眼，會產生不舒適的感覺。因此需要一種通過降低LED點光源的表面亮度而使人眼直接注視燈具不會有刺 激感的LED防眩燈。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有LED燈具的上述表面亮度過大的缺陷， 提供一種LED防眩燈。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種由LED光源、一次泛光的 凹透鏡以及二次泛光的防眩透明件組成的LED防眩燈。本發明提供了包括具有一次透鏡的LED光源、包覆所述LED光源的一次透鏡的凹 透鏡，其用於對LED光源的出射光進行第一次泛光；以及包覆所述凹透鏡的設有透鏡小單元陣列的防眩透明件，其用於對凹透鏡泛光 後的光線進行第二次泛光。在本發明所述的LED防眩燈中，所述凹透鏡具有入射曲面和出射曲面，所述凹透 鏡向出射曲面方向彎曲，且所述凹透鏡從其中心到邊緣的厚度逐漸增大。在本發明所述的LED防眩燈中，所述入射曲面為非球面，所述入射曲面上從其中 心到邊緣的各點到LED光源的距離逐漸增大。在本發明所述的LED防眩燈中，所述出射曲面為非球面，所述出射曲面上從其中 心到邊緣的各點到LED光源的距離逐漸增大。在本發明所述的LED防眩燈中，所述透鏡小單元為方形的雙凸球面鏡。
在本發明所述的LED防眩燈中，所述防眩透明件垂直於LED光源中軸線。在本發明所述的LED防眩燈中，所述防眩透明件的透鏡小單元的邊長小於或等於 6mm ο在本發明所述的LED防眩燈中，所述防眩透明件與凹透鏡之間的間距為20_40mm。在本發明所述的LED防眩燈中，所述防眩透明件由聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯 製成。在本發明所述的LED防眩燈中，所述防眩透明件的透過率大於92%，折射率為 1. 4923。實施本發明的LED防眩燈，具有以下有益效果本發明的LED防眩燈能有效降低燈 具表面的亮度，並實現相對均勻的照明，能夠滿足室內環境下人眼對亮度適應的要求。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是現有LED光源的配光曲線圖；圖2是現有LED光源的光斑效果圖；圖3是現有LED光源的照度曲線圖；圖4是現有LED反光燈具的結構示意圖；圖5是本發明LED防眩燈實施例的光路圖；圖6是本發明LED防眩燈實施例中採用的LED光源的結構示意圖；圖7是本發明LED防眩燈實施例中採用的凹透鏡的立體圖；圖8是本發明LED防眩燈實施例中採用的凹透鏡與LED光源的結構示意圖；圖9是本發明LED防眩燈實施例中採用的凹透鏡的配光曲線圖；圖10是本發明LED防眩燈實施例中採用的防眩透明件的立體示意圖；圖11是本發明LED防眩燈實施例中採用的防眩透明件的結構示意圖；圖12是本發明LED防眩燈實施例中採用的防眩透明件的配光曲線圖；圖13是本發明LED防眩燈實施例中採用的防眩透明件的表面光亮度曲線圖。
具體實施例方式如圖5所示，是本發明LED防眩燈實施例的光路圖。本發明的LED防眩燈包括 LED光源100、凹透鏡200以及防眩透明件300 ；其中，所述LED光源100位於LED防眩燈的 中心，所述凹透鏡200包覆LED光源100，用於對LED光源100發出的光線進行第一次泛光， 所述防眩透明件300包覆所述凹透鏡200，用於對凹透鏡200泛光後的光線進行第二次泛 光，從而將點光源轉化為面光源。如圖6所示，為LED光源100的結構示意圖。本發明實施例中採用的LED光源100 為CREE XR-E 3ff LED。該LED光源100具有一個發出光線的LED光源中心101以及一次透 鏡102。其中，一次透鏡102為球面透鏡。圖1、圖2和圖3分別示出了其配光曲線圖、光斑效 果圖和照度曲線圖。可以看出，其特定距離的光斑的照度極高，表面亮度平均為316228cd/ m2，光源對人眼的刺激比較嚴重。如圖7所示，為本發明LED防眩燈所採用的凹透鏡200的立體圖；圖8為本發明LED防眩燈所採用的凹透鏡200與LED光源的結構示意圖。請一併參閱圖7及圖8，所述凹 透鏡200為非球面凹透鏡，其具有入射曲面201和出射曲面202，所述凹透鏡200向出射曲 面202方向彎曲。且所述凹透鏡200從其中心到邊緣的厚度AB逐漸增大。在本實施例中， 所述入射曲面201為中心曲率大，邊緣曲率漸小的非球面，即所述入射曲面201上從其中心 至邊緣的各點到LED光源中心101的距離逐漸增大，即圖8中線段OA。這種結構有利於將 光線很好的發散。出射曲面202與入射曲面201的形狀類似，同樣為中心曲率大，邊緣曲率 漸小的非球面。且所述出射曲面202上從其中心至邊緣的各點到LED光源中心101的距離 逐漸增大，即圖8中線段0B。這樣使得從LED光源中心101發出並經過入射曲面201邊緣 折射的光能夠再次通過出射曲面202的邊緣折射。凹透鏡200的尺寸應儘量小，從而提高 透鏡的光通利用率。在本實施例中，該凹透鏡200的最大直徑為16mm，高度為4. 5mm。圖9示出了經過凹透鏡200後的配光曲線圖。可以看到，光源通過二次光學透鏡， 即凹透鏡200之後，光線重新進行了分配，降低了 LED光源的亮度，使得在正負60度角內發 光強度一致。如圖10所示，為本發明LED防眩燈實施例中採用的防眩透明件300的立體圖。如 圖11所示，是本發明LED防眩燈實施例中採用的防眩透明件300的結構示意圖。所述防眩 透明件300為由多個透鏡小單元301構成的陣列，所述透鏡小單元301為方形的雙凸球面 鏡。所述防眩透明件300垂直於LED光源101中軸線。防眩透明件300與凹透鏡200之間的間距M(如圖5所示)與凹透鏡200對光線 的發散角度成反比。即如果光線經凹透鏡200後較為發散，則防眩透明件300距離凹透鏡 200可較近，即減小間距M ；而如果光線經凹透鏡200後發散角度小，則需適當增加間距M。 本發明的間距M為20-40mm，優選30mm。防眩透明件300可採用聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate, PMMA)或 聚碳酸酯材料(Polycarbonate，PC)製成，透過率大於92%，折射率為1.4923。需要注意的是，當間距M較小時，照射到防眩透明件300上單位面積的光強增加， 則透鏡小單元301的邊長d需要適當減小，曲率適當增大，從而有效地對出射光線進行泛 光，保障防眩效果。反之，所設計的透鏡小單元301的邊長d需要適當增大，曲率適當減小。請參閱圖11，所述防眩透明件300的透鏡小單元301的邊長d小於或等於6mm，在 本實施例中邊長d為6mm，通過防眩透明件300的透鏡小單元301的曲率計算，能將分配到 防眩透明件300上的光線以正負50度的角度近似朗伯型的光線出射。且將光源發光半徑 放大了 5倍，即面積放大了 25倍。圖12和圖13分別示出了採用防眩透明件300的配光曲 線圖和表面光亮度曲線圖。可以看到，點光源通過防眩透明件300的二次泛光被轉化為面 光源。在LED防眩燈的表面的亮度由3162^cd/m2降至6398cd/m2，已滿足在室內環境下人 眼對亮度適應的要求。由此可見，相對於現有技術，本發明採用凹透鏡200及防眩透明件300對LED光源 進行兩次泛光，有效地降低了燈具表面的亮度，實現了相對均勻的照明。需要說明地是，本發明所提供的LED防眩燈也可以作為一個特徵單元，可以根據 實際照明需要將該特徵單元陣列成nXn形式，或者其它排列形式，從而實現更大功率的照 明。雖然本發明已參照當前的實施方式進行了描述，但本技術領域的普通技術人員應當認識到，上述實施方式僅用來說明本發明，並非用來限定本發明的保護範圍，任何在本發 明的精神和原則範圍之內，所做的任何修飾、等效替換、改進，均應包含在本發明的權利保 護範圍之內。
權利要求
1.一種LED防眩燈，包括具有一次透鏡(10 的LED光源(100)，其特徵在於，還包括 包覆所述LED光源(100)的一次透鏡(10 的凹透鏡000)，其用於對LED光源(100)的出 射光進行第一次泛光；以及包覆所述凹透鏡(200)的設有透鏡小單元(301)陣列的防眩透明件(300)，其用於 對凹透鏡(200)泛光後的光線進行第二次泛光。
2.根據權利要求1所述的LED防眩燈，其特徵在於，所述凹透鏡(200)具有入射曲面 (201)和出射曲面002)，所述凹透鏡O00)向出射曲面Q02)方向彎曲，且所述凹透 鏡 (200)從其中心到邊緣的厚度(AB)逐漸增大。
3.根據權利要求2所述的LED防眩燈，其特徵在於，所述入射曲面O01)為非球面，所 述入射曲面(201)上從其中心到邊緣的各點到LED光源(100)的距離(OB)逐漸增大。
4.根據權利要求2所述的LED防眩燈，其特徵在於，所述出射曲面(20 為非球面，所 述出射曲面(202)上從其中心到邊緣的各點到LED光源(100)的距離(OA)逐漸增大。
5.根據權利要求1所述的LED防眩燈，其特徵在於，所述透鏡小單元(301)為方形的雙 凸球面鏡。
6.根據權利要求5所述的LED防眩燈，其特徵在於，所述防眩透明件(300)垂直於LED 光源(100)中軸線。
7.根據權利要求6所述的LED防眩燈，其特徵在於，所述防眩透明件(300)的透鏡小單 元(301)的邊長(d)小於或等於6mm。
8.根據權利要求1所述的LED防眩燈，其特徵在於，所述防眩透明件(300)與凹透鏡 (200)之間的間距(M)為20-40mm。
9.根據權利要求1所述的LED防眩燈，其特徵在於，所述防眩透明件(300)由聚甲基丙 烯酸甲酯或聚碳酸酯製成。
10.根據權利要求9所述的LED防眩燈，其特徵在於，所述防眩透明件(300)的透過率 大於92%，折射率為1.4923。
全文摘要
本發明涉及一種LED防眩燈，包括具有一次透鏡(102)的LED光源(100)、包覆所述LED光源(100)的一次透鏡(102)的凹透鏡(200)，其用於對LED光源(100)的出射光進行第一次泛光；以及包覆所述凹透鏡(200)的設有透鏡小單元(301)陣列的防眩透明件(300)，其用於對凹透鏡(200)泛光後的光線進行第二次泛光。本發明的LED防眩燈能有效降低燈具表面的亮度，並實現相對均勻的照明，能夠滿足室內環境下人眼對亮度適應的要求。
文檔編號F21V5/04GK102042503SQ20091019079
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月12日 優先權日2009年10月12日
發明者劉延明, 周明傑 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司