[發(fā)明專利]一種LED用廣角配光透鏡及其應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010210424.2
• 申請(qǐng)日: 2010-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN101852388A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃瑞彬;肖偉;鐘雄;朱慶山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市九洲光電科技有限公司
• 主分類號(hào): F21V5/04
• 分類號(hào): F21V5/04;F21V17/00;F21V19/00;F21Y101/02
• 代理公司: 深圳市精英專利事務(wù)所 44242
• 代理人: 李新林

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種透鏡，特別是一種LED專用的廣角配光透鏡。

背景技術(shù)：

LED光源作為綠色節(jié)能的光源，在照明領(lǐng)域正逐步取代傳統(tǒng)光源。大功率LED相對(duì)小功率LED光效更高、顯色指數(shù)更好、溫度和光衰特性更加穩(wěn)定。是照明用LED光源主流的方向，也是目前國(guó)際LED大廠研發(fā)的主流方向。然而由于大功率LED單顆亮度較高的特點(diǎn)、目前主要用在射燈等重點(diǎn)照明領(lǐng)域以及道路照明。商業(yè)或家居的泛光照明燈具目前仍以3528、5050等1瓦以下的小、中功率LED為主。

目前的LED面光源照明主要有兩種：

1)側(cè)光式照明：通常在采用中、小功率LED線性排列于導(dǎo)光板側(cè)邊，通過背光網(wǎng)點(diǎn)的散射使光線均勻。其缺點(diǎn)是在導(dǎo)光板材料內(nèi)部不斷反射，通過光程較長(zhǎng)，光損嚴(yán)重。

2)直下式照明：通常直接使用LED陣列作為背光，通過擴(kuò)散材料實(shí)現(xiàn)光線的均勻與柔化。由于LED為L(zhǎng)ambertian配光，中心光線最強(qiáng)，單顆LED形成的光斑范圍小，若使用稀疏排列的大功率LED作為背光源，則不足以實(shí)現(xiàn)均勻擴(kuò)散，會(huì)形成亮點(diǎn)。因此目前的面光源多使用小功率LED密布，以避免形成明顯的光斑。其缺點(diǎn)是：1、小功率LED通常非照明級(jí)產(chǎn)品，壽命和可靠性較差；2、實(shí)現(xiàn)同樣的面光源照明，小功率LED用量為大功率LED的20倍左右，單位光通量成本較昂貴。顆數(shù)的增加也進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明正是為了解決上述問題而發(fā)明的一種LED用廣角配光透鏡。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的：

一種LED用廣角配光透鏡，所述的LED透鏡為一旋轉(zhuǎn)體，包括有一入射面及一出射面；所述的LED透鏡入射面設(shè)置有一個(gè)凹坑，凹坑內(nèi)曲面為一個(gè)由平滑曲線旋轉(zhuǎn)構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)面，曲面頂部平滑過渡，LED設(shè)置在凹坑內(nèi)；所述的出射面為平滑過渡的旋轉(zhuǎn)面。中心為一凹面，凹面向外過渡逐漸凸起后在邊沿向下彎曲。

所述的透鏡高為H，外曲面深度為t，內(nèi)曲面高度為h，透鏡底部直徑為D，凹槽的底部直徑為d；所述的各個(gè)數(shù)值關(guān)系為：d/2＜h＜d；D/5＜H＜D/2；H/10＜t＜H/4；2d＜D＜5D；所述的內(nèi)、外曲面輪廓線為離散點(diǎn)擬合而成的3階以上高次函數(shù)曲線。

一種如上所述LED用廣角配光透鏡在照明的應(yīng)用，所述的LED用廣角配光透鏡在面光源的應(yīng)用。

上述的LED用廣角配光透鏡配合LED燈珠可以做成LED陣列，所述的LED陣列為數(shù)個(gè)LED燈整齊安放在電路板上，每個(gè)LED燈上安置一個(gè)LED用廣角配光透鏡。

上述的LED用廣角配光透鏡用在燈箱，包括燈箱、帶廣角配光透鏡的LED陣列以及燈箱面上的面板，所述的帶廣角配光透鏡的LED陣列安置在燈箱內(nèi)，上方安裝有燈箱外框；所述的帶廣角配光透鏡的LED陣列為多個(gè)LED上分別罩有廣角配光透鏡；所述的外框與帶廣角配光透鏡的LED陣列之間還設(shè)置有漫透射擴(kuò)散材料層(Diffuser)。

上述的廣告燈箱內(nèi)的帶廣角配光透鏡的LED陣列，各個(gè)LED燈或燈組之間間距大于LED燈發(fā)光面到漫透射擴(kuò)散材料層的距離。

上述的廣告燈箱內(nèi)，LED采用0.3W及以上的大、中功率LED。

本發(fā)明通過全新的透鏡設(shè)計(jì)，可將LED燈的Lambertian配光分布轉(zhuǎn)化成扁平盤狀配光分布，使得光線傾向兩側(cè)分布，中心光強(qiáng)削弱，邊緣光強(qiáng)增強(qiáng)，從而在受照平面形成大角度范圍均勻光斑。

如附圖1是LED光源Lambertian配光分布；附圖2經(jīng)過二次光學(xué)透鏡后的配光分布。從圖中我們可以明確看出中心光強(qiáng)A為峰值光強(qiáng)C的1/10左右；向上半峰值全角B處110°～140°；峰值C全角140°～160°；向下半峰值全角度D處150°～175°。圖3為L(zhǎng)ED經(jīng)過二次光學(xué)透鏡后光暈輪廓示意圖，LED光源S，距離漫透射擴(kuò)散材料層L透射出直徑為M的光暈，其中D≥3h。

從上可得知在面光源使用中，本發(fā)明透鏡在保證LED高亮節(jié)能的同時(shí)，通過將LED燈的Lambertian配光分布轉(zhuǎn)化成扁平盤狀配光分布，從而在受照平面形成大角度范圍均勻光斑。能夠使稀疏排列的大功率LED作為背光的面光源實(shí)現(xiàn)均勻擴(kuò)散。避免了亮點(diǎn)或光斑的出現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1、解決了光斑的問題，實(shí)現(xiàn)照明級(jí)大功率LED作為在均勻面光源照明的應(yīng)用，LED單燈性能穩(wěn)定，顆數(shù)減少，系統(tǒng)壽命和可靠性好；2、大功率LED光效較高，散熱性能好，壽命較長(zhǎng)，是照明用LED發(fā)展的主要趨勢(shì)；3、本發(fā)明透鏡結(jié)合大功率LED作為面光源背光，由于單燈的均勻擴(kuò)散面積大，能夠使面光源在連續(xù)2顆LED發(fā)生故障的情況下在出光面仍看不到暗斑，減少了系統(tǒng)的維護(hù)。