CN106931403A - 一种用于led灯具的透镜 - Google Patents
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Abstract
一种用于LED灯具的透镜，包括一个主光轴，一个光源设置处，以及一个出光面。所述出光面包括一个第一副光轴和一个第二副光轴，所述第一、第二副光轴设置在所述主光轴的两侧且该第一、第二副光轴所对应的透镜皆为正透镜。所述第一副光轴所对应的透镜的出光角度小于所述第二副光轴所对应的透镜的出光角度。在平行于YZ平面的截面中所述出光面为正透镜。在沿所述主光轴并平行于XY平面的截面中所述光源设置处包括一个在沿所述第一副光轴的方向上的负透镜。由于所述第一副光轴所对应的出光面照射离LED模组较远的YZ面时可以弥补由于光程差所造成的光的损失的差距，从而可以使该LED模组在所述YZ面上形成照度均匀的光斑，提升用户的感光体验。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明***的电源设备，特别是一种用于LED灯具的透镜。
背景技术
在一般的日常生活中，随处都可见到各种照明设备，例如，日光灯、路灯、台灯、艺术灯等。在上述的照明设备中，传统上大部分是以钨丝灯泡做为发光光源。近年来，由于科技日新月异，已利用发光二极管(LED)作为发光来源。甚者，除照明设备外，对于一般交通号志、广告牌、车灯等，亦都改为使用发光二极管做为发光光源。如前所述，使用发光二极管作为发光光源，其好处在于省电，且亮度更大，故于使用上已逐渐普通化。
随着LED灯具的普及，越来越多的场合开始使用LED灯具，例如卧室、厨房、客厅等居家照明，以及冰柜、冷链、货架等商业照明。但在商场或都者是博物馆，展览厅等使用场合，很多照明区域需要照度均匀的照明以获得更好的用户体验，然而现有的一些LED灯具，由于LED芯片本身的特点使得离LED灯具较近的位置照度高而离LED灯具较远的位置照度低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种的LED灯具电源。
一种用于LED灯具的透镜，在笛卡尔坐标系中所述用于LED灯具的透镜的出光用于照射YZ面与XZ面。所述用于LED灯具的透镜包括一个主光轴，一个穿设在所述主光轴上的光源设置处，以及一个出光面。在沿所述主光轴并平行于XY平面的截面中所述出光面包括一个第一副光轴和一个第二副光轴，所述第一、第二副光轴设置在所述主光轴的两侧且该第一、第二副光轴所对应的透镜皆为正透镜。所述第一副光轴所对应的透镜的出光角度小于所述第二副光轴所对应的透镜的出光角度。在平行于YZ平面的截面中所述出光面为正透镜。在沿所述主光轴并平行于XY平面的截面中所述光源设置处包括一个在沿所述第一副光轴的方向上的负透镜。
与现有技术相比，本发明提供的用于LED灯具的透镜由于所述出光面的第一副光轴所对应的光源设置处与出光面皆对光线进行会聚，使得该第一副光轴所对应的出光面的出光角度小于所述第二副光轴所对应的出光面的出光角度，从而使得当所述第一副光轴所对应的出光面照射离LED模组较远的YZ面时可以弥补由光程相对于第二副光轴所对应的出光面的光程所造成的光的损失的差距，进而可以使该LED模组在所述YZ面上形成照度均匀的光斑，提升用户的感光体验。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明提供的一种照明***的光路图
图2为图1的照明***所具有的用于LED灯具的透镜的立体结构图之一。
图3为图2的用于LED灯具的透镜的立体结构图之二。
图4为图2的用于LED灯具的透镜沿其主光轴并平行于笛卡尔坐标系的XY平面的截面示意图。
图5为图2的用于LED灯具的透镜沿其第一副光轴的一个截面的示意图。
图6为图2的用于LED灯具的透镜沿其第二副光轴的一个截面的示意图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图1，其为本发明提供的一种照明***的结构图。所述照明***包括一个LED模组10，以及一个与所述LED模组10对应的被照射面20。在实际应用中，所述LED模组10可能会包括排成一排的多个LED模组，这可以根据一排被照射面20的长短来确定。在本实施例中，仅为了详细说明本发明，故仅示出一个LED模组10和一个与该LED模组10相对应的被照射面20。可以想到的是，该照明***100还包括其他元器件，如用于设置LED模组10的灯架，灯罩等组件，以及用于给LED模组10供电的电源等等，因为诸如此类的组件不为本发明的重点，在此不再赘述。
所述LED模组10包括一个用于LED灯具的透镜11，和一个与该用于LED灯具的透镜11搭配使用的LED芯片12。
请参阅2至图6，所述用于LED灯具的透镜11包括一个主光轴111，一个穿设在所述主光轴111上的光源设置处112，以及一个出光面113。
与所有透镜一致，每一个透镜都包括一根光轴或主光轴。在本发明中，所述用于LED灯具的透镜11包括一个主光轴111。该主光轴111用于设计所述LED芯片12的各项参数，同时该主光轴111也是光路设计、整个灯具设置安装的导向。
所述出光面113用于接收所述LED芯片12的出射光，并将该出射光投射向被照射面20。为了使该出光面113的出射光可以满足照明的要求，因此需要对该出光面113的形状，特别是轮廓线进行设计。在本发明中，为了对该出光面113的轮廓线进行说明，引入笛卡尔坐标系以定位其方位，从而便于解释说明各个方向上所述出光面113的轮廓线的特征。作为一个用于LED灯具的透镜11，在笛卡尔坐标系中该用于LED灯具的透镜11的出光用于照射YZ平面，其中所述YZ平面即为被照射面20，而XZ平面则可以为走廊，过道等的地面。如图3所示，在沿所述主光轴111并平行于XY平面的截面上所述用于LED灯具的透镜11包括一个第一副光轴1131和一个第二副光轴1132。所述第一、第二副光轴1131、1132设置在所述主光轴111的两侧且该第一、第二副光轴1131、11312所对应的透镜皆为正透镜。同时，所述第一副光轴1131所对应的透镜的出光角度大于所述第二副光轴1132所对应的透镜的出光角度。所述第一副光轴1131所对应的透镜的出射光射向YZ平面。由于在实际应用中，所述照明***100的安装高度一般要高于所述YZ平面的高度，因此需要将光线聚向YZ平面聚集，且所述第一副光轴1131应指向离LED模组10较远的该YZ平面的一侧，以使该第一副光轴1131的光强最强的光及大部分光通量射向离LED模组10较远的该YZ平面的一侧以弥补由于光的传输距离较远导致的光强的衰减。
所述第二副光轴1132的出射光主要用于照射离LED模组10较近的YZ平面的一侧，因此相对于LED芯片12原来的180度的出光范围，其也要进行会聚设计，因而，所述第二副光轴1132所对应的透镜也为会聚透镜，即正透镜。从图3可以看出，所述第二副光轴1132的出射光的靠近主光轴111的部分也可以被设计成射向离LED模组10较远的该YZ平面的一侧从而进一步弥补由于光的传输距离较远导致的光强的衰减，即增大到达该区域的光通量。
另外对于所述主光轴111，在本实施例中，为了便于配光设计，所述主光轴111平行于YZ平面且垂直于所述XZ平面。
所述光源设置处112用于设置光源，即LED芯片12。对于该光源设置处112，所述LED芯片12可以设置在该光源设置处112的里面，也可以设置在该光源设置处112的外面，即光源设置处112的里面或外面皆可以作为光源的光源设置处。当LED芯片12设置在光源设置处112中时，为了使所述用于LED灯具的透镜11的利用率最大化的同时，且便于组装该用于LED灯具的透镜11与LED芯片12，该LED芯片12的出光面的相反侧与所述光源设置孔112的开口端齐平。为了使LED芯片12所有光全部能进入所述用于LED灯具的透镜11中，优选的是，该LED芯片12的出光面与所述光源设置处112的开口端齐平。在本实施例中，所述LED芯片12的出光面与所述光源设置处112的开口端齐平。所述光源设置处112随整个用于LED灯具的透镜11的结构的不同而不同。在本实施例中，如图4所示，所述光源设置处112为一个槽形，即为一个延伸槽，同时该光源设置处112的开口端与LED芯片12的出光面的相反侧齐平。在沿所述主光轴111并平行于XY平面的截面中，所述光源设置处112包括一个沿所述第一副光轴1131方向上的负透镜1121。而所述光源设置处112的沿所述第二副光轴1132的方向上的轮廓线为直线。在平行于YZ平面的截面中，所述光源设置处112包括一个沿所述第二副光轴1132的方向上的正透镜1122，和一个沿所述第一副光轴1131的方向上的负透镜1123。因为根据数学常识，在平行于YZ平面的截面会有无数个，而在这个无数个截面上，都有一个与沿所述第二副光轴1132的方向上的正透镜1122相交形成的轮廓线。所述光源设置处112在沿所述第二副光轴1132的方向上的这些无数个正透镜1122的轮廓线的长度相等。同理，平行于YZ平面的截面与沿所述第一副光轴1131的方向上的负透镜也相交形成无数条轮廓线，该无数个轮廓线的长度线性减小，甚至可以直至减小到0。
下面进一步解释所述第一、第二副光轴1131、1132所对应的正透镜，以及第一副光轴1131所对应的透镜的出光角度大于所述第二副光轴1132所对应的透镜的出光角度的形成原理。请再参阅图3，在沿所述主光轴111并平行于XY平面的截面中所述光源设置处112的轮廓线上，所述第一副光轴1131所对应的部分为弧形线并为负透镜，同时所述出光面113的轮廓线中所述第一副光轴1131所对应的部分也为弧形线并为正透镜，同时所述第一副光轴1131所对应的出光面的曲率大于所述光源设置处112的曲率。在这里需要进一步说明的是，所述主光轴的方向即为LED芯片12的出光方向。由于所述光源设置处112的轮廓线为弧形线并形成负透镜，从而使得LED芯片所发射的发散光形成会聚，然后再通过出光面113的第一副光轴1131所对应的正透镜的进一步会聚，减小其出光角度。同时，请一并参阅图4，因为平行于YZ平面的截面与沿所述第一副光轴1131的方向上的负透镜相交形成的无数条轮廓线，且该无数个轮廓线的长度线性减小，进一步对光线进行了会聚，使得出光面113的第一副光轴1131所对应的正透镜的出光角度进一步减小。综合以上特征，使得出光面113的第一副光轴1131所对应的正透镜的射向YZ平面离LED模组10较远的位置以弥补其因为光程较远而造成的较大的损失，进而完成配光的要求。
在图3中还可以看出，所述第二副光轴1132所对应的光源设置处112的轮廓线部分为直线，具体地，该直线垂直于所述主光轴111。同时第二副光轴1132所对应的出光面113的轮廓线部分为弧形线并形成正透镜，即该弧形线在沿主光轴111的方向上的曲率为正曲率。也正因为所述第一、第二副光轴1131、1132所对应的光源设置处112的轮廓线的不同，使得第二副光轴1132所对应的透镜的出光角度大于所述第一副光轴1131所对应的透镜的出光角度，进而使得第二副光轴1131的出射光照射在离LED模组10较近的XY平面上。
所述LED(Light Emitting Diode)芯片12是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光能。该LED芯片12的中心设置在单边照透镜11的主光轴111上，具体地该LED芯片12的光轴与所述主光轴111重合。
所述被照射面20为所述LED模组10照射的位置，其可以为平面，也可以为曲面。在本实施例中，仅为了举例说明本发明，该被照射面20为平面。该被照射面20可以为博物馆中所要照亮的画等物品，也可以是一面墙。在沿所述主光轴111并平行于XY平面的截面中，所述第一副光轴1131所对应的所述出光面113的出射光射向YZ平面离LED模组10较远的一侧，所述第二副光轴1131所对应的出光面1131的出射光射向YZ平面离LED模组10较近的一侧。
与现有技术相比，本发明提供的用于LED灯具的透镜11由于所述出光面113的第一副光轴1131所对应的光源设置处112与出光面113皆对光线进行会聚，使得该第一副光轴1131所对应的出光面113的出光角度小于所述第二副光轴所对应的出光面113的出光角度，从而使得当所述第一副光轴1131所对应的出光面照射离LED模组10较远的YZ面时可以弥补由光程相对于第二副光轴1132所对应的出光面的光程所造成的光的损失的差距，进而可以使该LED模组10在所述YZ面上形成照度均匀的光斑，提升用户的感光体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于LED灯具的透镜，在笛卡尔坐标系中所述用于LED灯具的透镜的出光用于照射YZ面与XZ面，其特征在于：所述用于LED灯具的透镜包括一个主光轴，一个穿设在所述主光轴上的光源设置处，以及一个出光面，在沿所述主光轴并平行于XY平面的截面中所述出光面包括一个第一副光轴和一个第二副光轴，所述第一、第二副光轴设置在所述主光轴的两侧且该第一、第二副光轴所对应的透镜皆为正透镜，所述第一副光轴所对应的透镜的出光角度小于所述第二副光轴所对应的透镜的出光角度，在平行于YZ平面的截面中所述出光面为正透镜，在沿所述主光轴并平行于XY平面的截面中所述光源设置处包括一个在沿所述第一副光轴的方向上的负透镜。
2.如权利要求1所述的用于LED灯具的透镜，其特征在于：在平行于YZ平面的截面中，所述光源设置处包括一个沿所述第一副光轴的方向上的正透镜，和一个沿所述第二副光轴的方向上的正透镜。
3.如权利要求2所述的用于LED灯具的透镜，其特征在于：在平行于YZ平面的截面中，所述光源设置处在沿所述第一副光轴的方向上的轮廓线的长度线性减小。
4.如权利要求2所述的用于LED灯具的透镜，其特征在于：在平行于YZ平面的截面中，所述光源设置处在沿所述第二副光轴的方向上的轮廓线的长度相等。
5.如权利要求1所述的用于LED灯具的透镜，其特征在于：在沿所述主光轴并平行于XY平面的截面中所述光源设置处的轮廓线上，所述第一副光轴所对应的部分为弧形线，所述第二副光轴所对应的部分为直线。
6.如权利要求5所述的用于LED灯具的透镜，其特征在于：在沿所述主光轴并平行于XY平面的截面中所述出光面的轮廓线上所述第一副光轴所对应的部分为弧形线，该弧形线在沿所述主光轴的方向上的曲率为正曲率，且所述第一副光轴所对应的出光面的曲率大于所述光源设置处的曲率。
7.如权利要求1所述的用于LED灯具的透镜，其特征在于：在平行于YZ平面的截面中所述光源设置处的轮廓线为弧形线，该弧形线沿主光轴的方向上的为正曲率。
8.如权利要求7所述的用于LED灯具的透镜，其特征在于：在平行于YZ平面的截面上所述出光面的轮廓线的曲率大于所述光源设置处的轮廓线的曲率。
9.如权利要求1所述的用于LED灯具的透镜，其特征在于：所述主光轴平行于YZ平面且垂直于所述XZ平面。
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