一種用于離散led光源的二次配光透鏡及燈具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED光源照明領(lǐng)域，特別涉及一種用于離散LED光源的二次配光透鏡及燈具。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種節(jié)能照明技術(shù)，LED照明全方位地進(jìn)入了人們的生活。在實(shí)際生產(chǎn)及使用中，LED燈具的性價(jià)比成為日益突出的矛盾。在相同功率下，集成封裝COB光源的價(jià)格是多顆獨(dú)立封裝光源的數(shù)倍，例如現(xiàn)在廣泛使用的采用3030EMC支架封裝的光源。還有在相同功率下的COB集成封裝光源，芯片排布間距大的光源出光效率大于排布間距小的光源。因此現(xiàn)在不少燈具廠商試圖采用多顆獨(dú)立封裝的LED光源或芯片間距大的COB光源來(lái)降低光源成本。這兩種方式的共性就是離散的發(fā)光光源，如果配以常規(guī)的配光透鏡，會(huì)在照明光場(chǎng)呈現(xiàn)出與光源排布相類似的光斑分布，產(chǎn)生較大的光斑缺陷，特別是在小角度高K值要求的情況下，光源的排布會(huì)很明顯地分布在照明光場(chǎng)，極大地影響了照明的效果。在現(xiàn)有應(yīng)用中，有采用入射孔端面附著小透鏡陣列的方法，這樣的方式雖然可以使一部分高頻率段的光場(chǎng)分布得到勻化，但不能有效的解決中低頻率段光斑呈光源分布的現(xiàn)象，這樣的光場(chǎng)不均勻分布的缺陷極大的限制了離散光源的照明使用效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種用于離散LED光源的二次配光透鏡及燈具，將離散光源中離軸子光源所發(fā)出的相對(duì)于透鏡中軸線的軸外光線，轉(zhuǎn)變成相對(duì)應(yīng)的子入射端面的軸上光或近軸光。有效改變了在照明光場(chǎng)呈現(xiàn)出與光源排布相類似的光斑分布情況，使出射光場(chǎng)變得均勻，同時(shí)提高照明光場(chǎng)的中心光強(qiáng)，從而提高燈具的K值，使使用離散光源達(dá)到和集成芯片光源一樣的照明效果，顯著降低光源的成本。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案:一種用于離散LED光源的二次配光透鏡，包括透鏡本體，所述透鏡本體包括入射面和出射面；所述入射面包括入射側(cè)面和入射端面；
[0005]所述透鏡本體包括入射孔，所述入射孔位于透鏡本體的底部中心，向透鏡本體頂部方向凹陷(本實(shí)用新型中以透鏡的入射面方向?yàn)轫敳?，以光源安裝面方向?yàn)橥哥R底部，同時(shí)本實(shí)用新型所指的凹陷與凸起均是相對(duì)實(shí)體而言)所述入射孔的頂部端面為入射端面；所述入射孔的側(cè)面為入射側(cè)面；
[0006]其中所述入射端面為復(fù)合面，包含主入射端面和子入射端面；
[0007]所述主入射端面為平面，所述子入射端面為曲面，所述子入射端面設(shè)置于主入射端面上，所述子入射端面向透鏡本體底部方向凸起；
[0008]其中所述子入射端面在與透鏡本體中心軸垂直的平面上的投影面積多對(duì)應(yīng)離軸子光源在與透鏡本體中心軸垂直的平面上的投影面積的0.8倍；
[0009]所述子入射端面的頂點(diǎn)在與透鏡本體中心軸垂直的平面上形成第一投影點(diǎn)，對(duì)應(yīng)子光源中心點(diǎn)在與透鏡本體中心軸垂直的平面上形成第二投影點(diǎn)，所述第一投影點(diǎn)到第二投影點(diǎn)之間的距離<對(duì)應(yīng)子光源邊緣處到中心點(diǎn)最大距離的I倍(子光源邊緣處到中心點(diǎn)最大距離是指:子光源中熒光粉涂布的邊緣處到中心點(diǎn)之間的最大距離)。
[0010]本實(shí)用新型中將入射孔的單個(gè)端面離散為一個(gè)主入射平面與多個(gè)凸起子入射曲面的組合，每個(gè)子曲面分別與離散的子光源相對(duì)應(yīng)。
[0011]本實(shí)用新型透鏡使用時(shí)，子入射端面將其對(duì)應(yīng)的離軸子光源所發(fā)出的相對(duì)于透鏡中軸線為軸外光線中的一部分，轉(zhuǎn)變成相對(duì)應(yīng)的子入射端面的軸上光或近軸光，而子入射端面的光軸與透鏡中軸線平行或有小量夾角，通常小于10°。這樣就能夠把離軸子光源所發(fā)出的部分光線照射到遠(yuǎn)場(chǎng)照明光場(chǎng)的中心位置，這樣能有效提高小角度光線的光強(qiáng)，從而提高燈具的K值。同時(shí)其他沒(méi)有與該子光源對(duì)應(yīng)的子入射端面也都會(huì)對(duì)該子光源較大角度的光線成像，這樣就能在出射光場(chǎng)的不同區(qū)域形成多個(gè)該子光源的像。這樣的照明光場(chǎng)是由多個(gè)子光源像疊加形成，這些多個(gè)子光源的像相互疊加，可以在空間中低頻率段形成相對(duì)均勻的照度分布，本實(shí)用新型改變了出射光場(chǎng)的光斑呈現(xiàn)出光源分布的情況，改善了出光效果，使用低成本的離散LED光源，也可以達(dá)到和整體為芯片COB集成封裝的LED光源相同的出光效果，降低了相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
[0012]進(jìn)一步的，所述入射側(cè)面為圓柱面或者圓錐面，具體情況根據(jù)出光效果以及加工工藝而定。
[0013]作為一種優(yōu)選，所述透鏡的主入射端面和，或子入射端面上附著有次級(jí)透鏡陣列(小凸起透鏡陣列)；所述次級(jí)透鏡向透鏡本體底部方向凸起。小凸起透鏡陣列面的陣列方式可以是環(huán)形陣列也可以為行列陣列；所述次級(jí)小凸起透鏡列陣可將上述照明光場(chǎng)的中頻段的分布不均勻現(xiàn)象進(jìn)行勻化，這樣通過(guò)透鏡中間端面入射的光線就能在光場(chǎng)呈現(xiàn)出大致均勻過(guò)度的光斑。
[0014]進(jìn)一步的，所述透鏡的主入射端面、子入射端面和，或入射側(cè)面為霧化表面。次級(jí)小凸起透鏡陣列面的設(shè)置能夠較好地調(diào)制中頻率的空間不均勻分布，但是會(huì)在較高頻率的照明光場(chǎng)帶來(lái)一些不均分布，通過(guò)霧化處理更夠?qū)⒐獍哌M(jìn)一步的勻化，克服由于次級(jí)透鏡陣列所引起的較高頻率的空間不均勻分布，能在光場(chǎng)呈現(xiàn)較為圓潤(rùn)過(guò)度的光斑。
[0015]進(jìn)一步的，所述子入射端面的球面曲率根據(jù)照明光場(chǎng)需要的角度及分布而定。
[0016]進(jìn)一步的，所述子光源，可以為一個(gè)單個(gè)的LED光源(單顆的LED光源或者單個(gè)芯片封裝的LED光源)，也可以為由至少2個(gè)的相對(duì)獨(dú)立的次級(jí)子LED光源(次級(jí)子光源為單顆的LED光源或者單個(gè)芯片封裝的LED光源)所構(gòu)成子光源模塊。
[0017]當(dāng)子光源為單個(gè)的LED光源構(gòu)成時(shí)，通過(guò)離軸子入射端面與該子光源相對(duì)應(yīng)，并且該子光源所發(fā)出部分的光線通過(guò)該子入射端面的調(diào)節(jié)后成為與所述透鏡本體中心軸平行的子入射端面軸線的軸上光線或者近軸光線。當(dāng)子光源為至少2個(gè)的相對(duì)獨(dú)立的次級(jí)子LED光源構(gòu)成子光源模塊時(shí)(某些情況下子光源并非是獨(dú)立的LED光源，而是由2個(gè)以上相對(duì)集中分布的LED光源構(gòu)成的，比如說(shuō)三三兩兩或者三五成群的分布在一個(gè)相對(duì)集中的區(qū)域內(nèi)(此處的相對(duì)集中分布是相比于其他子光源或子光源模塊而言)，這種情況下，用一個(gè)子入射端面與子光源模塊相對(duì)應(yīng)(子光源模塊的中心點(diǎn)即是該子光源的中心點(diǎn))，該子入射端面將所對(duì)應(yīng)的子光源模塊所發(fā)出部分的光線調(diào)節(jié)成為與該子入射端面同軸的軸上光線或者近軸光。
[0018]進(jìn)一步的，所述透鏡本體還包括全反射面，所述全反射面位于透鏡本體的側(cè)面，入射到透鏡側(cè)面的光線經(jīng)過(guò)所述全反射面的全反射作用后入射到透鏡本體的出射面上，并經(jīng)過(guò)透鏡出射面的折射作用后，最終出射到透鏡本體的頂部空間。
[0019]作為一種優(yōu)選，所述全反射面包括子反射面，所述子反射面為平面或者曲面，相互離散拼接如鱗片狀分布在所述全反射面上；所述子反射面對(duì)不同立體角范圍內(nèi)的光線分別進(jìn)行控制，讓它們按需要投射到照明光場(chǎng)，所形成的光斑相互疊加和補(bǔ)充，最終在照明光場(chǎng)形成較為理想的光斑。
[0020]進(jìn)一步的，所述透鏡的出射面為平面、軸對(duì)稱曲面、平面與軸對(duì)稱曲面組合面或不同軸對(duì)稱曲面組合面，具體的面型根據(jù)使用的要求而定。出射面可以為拋光面，也可以為霧化表面或小凸起透鏡列陣面，這樣可以進(jìn)一步優(yōu)化出射光斑的質(zhì)量。
[0021]進(jìn)一步的，由于本實(shí)用新型透鏡的設(shè)計(jì)是根據(jù)光源結(jié)