CN106641752A - 一种配光模组及灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配光模组及灯具，涉及照明设备技术领域，为提供了一种体积较小的配光模组。本发明一种配光模组，包括基板，所述基板上安装有多个LED光源，多个所述LED光源外罩设有混光罩，所述混光罩的出光口处设有全内反射透镜。本发明一种配光模组用于形成聚光光束。

Description

一种配光模组及灯具
技术领域
本发明涉及照明设备领域，尤其涉及一种配光模组及灯具。
背景技术
目前在灯具市场中，LED射灯已经得到广泛的应用，尤其在家具照明领域，有PAR灯(Parabolic Aluminum Reflector碗碟状铝反射灯)、MR16灯(最大外径为2英寸的带多面反射罩的灯具)、天花射灯等。
现有技术中灯具中采用的配光模组包括多个以阵列方式排布的SMD LED(表面贴装发光二极管)光源，每个LED光源前均安装一个TIR透镜(全内反射透镜)进行单独配光，最后将所有阵列光束进行混合叠加，以形成聚光光束。
现有技术的配光模组中，每个LED前均设有一个TIR透镜，导致配光模组中TIR透镜模组尺寸较大。
发明内容
本发明的实施例提供一种配光模组及灯具，可提供一种体积较小的配光模组。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种配光模组，包括基板，所述基板上安装有多个LED光源，多个所述LED光源外罩设有混光罩，所述混光罩的出光口处设有全内反射透镜。
本发明实施例还公开了一种灯具，采用上述的配光模组。
本发明实施例提供的配光模组及配光模组，将配光模组中的多个LED光源安装于基板上，在多个LED光源外罩设有混光罩，混光罩的出光口处设有全内反射透镜，LED光源发出的光先经混光罩进行一次混光，减小LED光源的出光面积，再通过全内反射透镜进行二次配光，从而形成聚光光束，相对于现有技术，本发明实施例的配光模组中多个LED光源，仅采用一个混光罩和一个全内反射透镜即可实现混光和聚光，全内反射透镜模组的体积较小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例配光模组的结构示意图；
图2为本发明实施例配光模组中混光罩的结构示意图；
图3为本发明实施例配光模组中LED光源在基板上以圆周阵列排布的示意图；
图4为本发明实施例配光模组中LED光源在基板上以矩形阵列排布的示意图；
图5为现有技术配光模组的结构示意图；
图6为现有技术配光模组的光斑照度效果示意图；
图7为现有技术配光模组的照度图；
图8为现有技术配光模组的配光曲线图；
图9为本发明实施例配光模组的光斑照度效果示意图；
图10为本发明实施例配光模组的照度图；
图11为本发明实施例配光模组的配光曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
配光模组中有一些基本概念如下：出光效率，即整个器件的出光量与光源的出光量比值；光束角，指光强达到法线光强的50％处、两边所形成的夹角；光轴，光源发出光束的中心线。
参照图1，本发明实施例为一种配光模组，包括基板1，基板1上安装有多个LED光源2，并且多个LED光源2外罩设有混光罩3，混光罩的出光口设有全内反射透镜4。
本发明实施例提供的配光模组，将多个LED光源2安装于基板1上，在多个LED光源2外罩设有混光罩3，混光罩3的出光口处设有全内反射透镜4，LED光源2发出的光先经混光罩3进行一次混光，减小LED光源2的出光面积，再通过全内反射透镜4进行二次配光，从而形成聚光光束，相对于现有技术，本发明实施例的配光模组中多个LED光源，仅采用一个混光罩和一个全内反射透镜即可实现混光和聚光，全内反射透镜模组的体积较小。
进一步地，本发明实施例中全内发射透镜4的入射面设有向出射面凹陷的凹槽41，该凹槽41为半球形，如图1所示。这种内凹设计的全内发射透镜4，能够减少曲面对LED发光点的扩散作用。
现有技术的一种透镜在入射面设有向出射面凹陷的凹槽，在出射面设有对称、且向外凸起的弧面或球面，该透镜在出射面的曲率变化较大，曲面瘦高且比较陡峭，使得光线容易出现扩散，导致发光点分散的比较明显。本发明实施例中全内反射透镜4上凹槽41的半径为R1，将混光罩3设计为圆柱形，该混光罩3的半径为R2，满足R1＝R2，全内发射透镜的出射面为平面，如图1～2所示。相对于因凹槽的曲线曲率变化小，曲面矮胖且平缓，能够进一步减少曲面对LED发光点的扩散作用，增加不同LED发光点之间的混光作用。
参照图2～3所示，若将多个LED光源2以圆周阵列排布，该LED光源2的圆周阵列最大半径r，沿LED光源2的光线出射方向为混光罩3的高度H，满足以下条件：1.2255r≤H＜4r。若混光罩3的高度H小于1.2255r，无法对阵列LED光源2进行有效混光，光斑的均匀度下降，光照效果太差；若混光罩3的高度H大于4r，配光模组的出光效率会大幅下降。
优选地，本发明实施例中混光罩3的高度H＝1.2255r，既可对阵列LED光源进行有效混光，光斑的均匀度较好，配光模组的出光效率也较高。
具体地，在排布LED光源2时，若LED光源2的圆周阵列最大半径r小于2.4mm时，LED光源2的排布过于紧密，LED的热源非常集中，导致散热效果差，从而引起较大的光衰；若LED光源2的圆周阵列最大半径r大于9.5mm，LED光源2的排布过于分散，导致配光模组的体积较大。因此，优选地，本发明实施例将LED光源2的圆周阵列最大半径r控制在2.4mm～9.5mm之间，以保证较好的光照效果。
参照图2和图4，若多个LED光源2以矩形阵列排布，相邻两个LED光源的中心间距为d，混光罩3的高度H大于4d时，配光模组的出光效率会大幅度降低；若混光罩3的高度H小于d时，混光罩的高度过低，无法对阵列LED光源进行有效混光，光斑的均匀度会下降。因此，本发明实施例混光罩3的高度H取值范围为：d≤H＜4d。
基于上述原因，优选地，本发明实施例将混光罩3的高度H设计地等于相邻两个LED光源的中心间距d，能够对阵列LED光源进行有效混光，以保证光斑的均匀度较高，且配光模组的出光效率较高，光照效果较好。
在排布LED光源时，若相邻两个LED光源的中心间距d小于3.3mm时，LED光源排布过于紧密，导致热源集中，散热效果差，从而引起较大的光衰；当相邻两个LED光源的中心间距d大于12.8mm，LED光源2排布过于分散，配光模组的体积过大，因此，本发明实施例的一个实施例将相邻两个LED光源的中心间距d控制在3.3mm～12.8mm之间，以使配光模组的热源较分散，光照效果较好。
上述的混光罩3可采用高反射塑料制作，高反射塑料的价格较低，反射率较高，最高可达0.95以上。此外，再对混光罩进行表面亚光处理工艺，不仅可使混光罩的表面可保持平滑，而且低度磨光可产生漫反射，从而提高混光罩的混光效果，并提高光斑的均匀度。
为了消除离散点光源带来的光线不可控和光斑不均匀的问题，上述凹槽41的表面可采用透明镜面抛光处理或细磨砂处理，本发明实施例中一个可选的实施例将凹槽41的表面采用细磨砂处理，工艺简单，且光照效果也较好。
此外，本发明实施例中的LED光源2采用SMD LED光源，因SMD LED光源的价格便宜，可降低配光模组的成本。
本发明实施例还包括一种灯具，采用了上述的配光模组，由于在本发明实施例的灯具内安装的配光模组与上述配光模组的各实施例中提供的配光模组结构相同，因此二者能够解决相同的技术问题，并达到相同的预期效果。
现有技术还有一种配光模组，包括基板10，基板10上设有LED光源20，LED光源20设有全内反射透镜30，全内反射透镜30内设有凹槽31，凹槽31的形状如图5所示。
下面通过TracePro软件分别对上述图5中所示的现有技术方案以及本发明实施例分别进行分析，以LED光源为4个为例，调整光束角为24°为基础参数，现有技术配光模组的技术方案分析结果为图6～8所示，本发明实施例配光模组的技术方案分析结果为图9～11所示。
现有技术配光模组的分析结果中图6的横轴和纵轴分别表示光斑的横向坐标和纵向坐标，图中左侧的条形图标表示光照强度(单位为勒克斯,lux)。从图6中可看出，采用现有全内反射透镜的技术方案，光斑效果图中明显出现4个亮点，光斑均匀性较差。并且结合图7和图8中的数据，图7中横轴表示光斑横向或纵向的坐标值，纵坐标表示光照强度，两条曲线分别为光斑的横向和纵向照度曲线，从图中可看出，光斑上横向和纵向的照度曲线出现了分层，曲线分离说明光斑不均匀性较大；图8的四条曲线分别表示4个沿光轴旋转、且与水平面分别呈0°、45°、90°以及135°的切面，径向表示光照强度，圆周方向表示角度，从图中可看出，配光曲线出现分层，不同切面出现差异，曲线分离说明现有技术配光模组的技术方案无法实现有效混光，同样也说明了光斑不均匀性较大。
本发明实施例中的分析结果图中横纵坐标以及曲线表示均与上述一致，此处不再赘述。从图9中可看出，采用本发明实施例的透镜技术方案，光斑效果图中没有明显亮点，光斑的均匀度较好，再结合图10和图11的分析结果，图10中光斑的横向和纵向的照度曲线差异不大，基本重合，表明光斑均匀性较好，图11中四个切面的光照强度分布差异较小，曲线基本一致且圆周对称，没有分层，表明对阵列LED发光点的混光效果好，并且进一步说明了光斑的均匀度较好。
总之，从TracePro软件的分析结果来看，相对于现有技术，本发明实施例配光模组的配光效果较好，光斑的均匀度较好，且光照效果也不错。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种配光模组，包括基板，所述基板上安装有多个LED光源，其特征在于，多个所述LED光源外罩设有混光罩，所述混光罩的出光口处设有全内反射透镜。
2.根据权利要求1所述的配光模组，其特征在于，所述全内反射透镜的入射面设有向出射面凹陷的凹槽，所述凹槽为半球形。
3.根据权利要求2所述的配光模组，其特征在于，所述凹槽的半径为R1，所述混光罩为圆柱形，所述混光罩的半径为R2，满足：R1＝R2。
4.根据权利要求1所述的配光模组，其特征在于，多个所述LED光源以圆周阵列排布，所述圆周阵列的最大半径为r，沿所述LED光源的光线出射方向为混光罩的高度H，所述混光罩的高度H满足：1.2255r≤H＜4r。
5.根据权利要求4所述的配光模组，其特征在于，所述混光罩的高度H＝1.2255r。
6.根据权利要求4所述的配光模组，其特征在于，所述圆周阵列的最大半径r的取值范围为2.4mm～9.5mm。
7.根据权利要求1所述的配光模组，其特征在于，多个所述LED光源以矩形阵列排布，相邻两个所述LED光源的中心间距为d，沿所述LED光源的光线出射方向为混光罩的高度H，所述混光罩的高度H满足：d≤H＜4d。
8.根据权利要求7所述的配光模组，其特征在于，所述混光罩的高度H与相邻两个所述LED光源的中心间距d相等。
9.根据权利要求7所述的配光模组，其特征在于，相邻两个所述LED光源的中心间距d的取值范围为3.3mm～12.8mm。
10.根据权利要求1所述的配光模组，其特征在于，所述混光罩采用高反射塑料制作。
11.根据权利要求1所述的配光模组，其特征在于，所述混光罩的表面采用亚光处理工艺。
12.根据权利要求1所述的配光模组，其特征在于，所述凹槽的表面采用透明镜面抛光或细磨砂处理。
13.根据权利要求1所述的配光模组，其特征在于，所述LED光源为SMD LED光源。
14.一种灯具，其特征在于，采用上述权利要求1～13中任一项所述的配光模组。
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