專利名稱：一種led用廣角配光透鏡及燈箱的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種透鏡，特別是一種LED專用的廣角配光透鏡及燈箱。
技術背景LED光源作為綠色節(jié)能的光源，在照明領域正逐步取代傳統(tǒng)光源。大功率LED相對小功率LED光效更高、顯色指數更好、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、目前主要用在射燈等重點照明領域以及道路照明。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)側光式照明通常在采用中、小功率LED線性排列于導光板側邊，通過背光網點的散射使光線均勻。其缺點是在導光板材料內部不斷反射，通過光程較長，光損嚴重。2)直下式照明通常直接使用LED陣列作為背光，通過擴散材料實現光線的均勻與柔化。由于LED為Lambertian配光，中心光線最強，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，則不足以實現均勻擴散，會形成亮點。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。其缺點是1、小功率LED通常非照明級產品，壽命和可靠性較差；2、實現同樣的面光源照明，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。顆數的增加也進一步降低了系統(tǒng)的可靠性。
發(fā)明內容本實用新型正是為了解決上述問題而實用新型的一種LED用廣角配光透鏡。本實用新型是通過以下技術手段實現的一種LED用廣角配光透鏡，為一旋轉體，包括有一入射面及一出射面；所述的LED 透鏡入射面也設置有一個凹坑，凹坑內曲面為一個由內曲線旋轉構成的旋轉面，LED設置在凹坑內；所述的出射面為平滑過渡的旋轉面。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 ；所述的各個數值關系為d/2 < h < d ；D/5 < H < D/2 ；H/10 < t < H/4 ；2d < D < 5D ；所述的內、外曲面輪廓線為離散點擬合而成的3階以上高次函數曲線。所述的燈箱，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，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陣列之間還設置有漫透射擴散材料層。所述帶廣角配光透鏡的LED陣列安置在燈箱內，各個LED燈或燈組之間間距大于 LED燈發(fā)光面到漫透射擴散材料層的距離。所述的燈箱內，LED采用0. 3W及以上的大、中功率LED。[0013]本實用新型通過全新的透鏡設計，可將LED燈的Lambertian配光分布轉化成扁平盤狀配光分布，使得光線傾向兩側分布，中心光強削弱，邊緣光強增強，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經過二次光學透鏡后的配光分布。從圖中我們可以明確看出中心光強A為峰值光強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LED經過二次光學透鏡后光暈輪廓示意圖，LED光源S，距離漫透射擴散材料層L透射出直徑為M的光暈，其中D彡池。從上可得知在面光源使用中，本實用新型透鏡在保證LED高亮節(jié)能的同時，通過將LED燈的Lambertian配光分布轉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現均勻擴散。避免了亮點或光斑的出現。本實用新型的優(yōu)點是1、解決了光斑的問題，實現照明級大功率LED作為在均勻面光源照明的應用，LED單燈性能穩(wěn)定，顆數減少，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，是照明用LED發(fā)展的主要趨勢；3、本實用新型透鏡結合大功率LED作為面光源背光，由于單燈的均勻擴散面積大，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。

圖1為一般的LED光源Lambertian配光分布；圖2為經過二次光學透鏡后的配光分布；圖3為LED經過二次光學透鏡后光暈輪廓示意圖；圖4為透鏡的剖面示意圖；圖5為透鏡的機構示意圖；圖6為LED陣列中一個LED單元的結構示意圖；圖7為LED燈箱的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖4、5、6和7對本實用新型進行進一步的闡述，以方便本領域工作人員更加方便理解本實用新型的構思。如圖7所示，一種燈箱，包括燈箱7和外框10、帶廣角配光透鏡的LED陣列8以及燈箱面上的漫透射面板9。所述的帶廣角配光透鏡的LED陣列8為多個LED上分別罩有廣角配光透鏡；所述的漫透射面板9指的是一層由光學擴散材料(Diffuse!·)做成的面板，能夠使光線透過并散射出去，漫透射面板9可以是霧化的PC、PS、PMMA等塑料板材或廣告紙等；所述的燈箱7能夠固定LED陣列與漫透射面板，并保持適當的間距。如圖6所示，上述LED陣列的一個LED單元的結構，LED透鏡4上設置有兩個定位孔，在LED燈6周圍設置有定位軸5，定位軸5對應在LED透鏡4的定位孔槽內，LED燈6設置在透鏡入射面的凹槽內。實用狀態(tài)下，LED產生的光線通過透鏡廣角配光(定位結構為保證LED發(fā)光芯片中心與透鏡旋轉軸同心，包括但不限于此方式)。如圖4及5所示，一個具體的透鏡結構示意圖，LED透鏡為一旋轉體，包括有一入射面2及一出射面1 ；所述的LED透鏡入射面2也設置有一個凹坑，凹坑內曲面為一個由內曲線旋轉構成的旋轉面，LED設置在凹坑內；所述的出射面1頂端也為一凹面，凹面為平滑過渡的旋轉曲面。所述的透鏡高為H，外曲面深度為t，內曲面高度為h，透鏡底部直徑為D，凹槽的底部直徑為d ；所述的各個數值關系為d/2 < h < d ；D/5 < H < D/2 ；H/10 < t < H/4 ； 2d < D < 5D ；所述的內、外曲面輪廓線為離散點擬合而成的3階以上高次函數曲線。再結合附圖7所示，上述的燈箱7內的帶廣角配光透鏡的LED陣列8，各個LED燈或燈組之間間距大于LED燈發(fā)光面到漫透射擴散材料層的距離。廣告燈箱內的LED優(yōu)選采用1瓦及以上的大功率LED，可以使得配光效果達到最佳。以上是對本實用新型所提供的一種LED用廣角配光透鏡及其應用進行了詳細的介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的結構和構思進行了闡述，以上實施例只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，如運用在其他照明領域。 綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求1.一種LED用廣角配光透鏡，其特征在于所述的LED透鏡為一旋轉體，包括有一入射面及一出射面；所述的LED透鏡入射面也設置有一個凹坑，凹坑內曲面為一個由內曲線旋轉構成的旋轉面，LED設置在凹坑內；所述的出射面為平滑過渡的旋轉面，中心為一凹面，凹面向外過渡逐漸凸起后在邊沿向下彎曲。
2.根據權利要求1所述的LED用廣角配光透鏡，其特征在于所述的透鏡高為H，外曲面深度為t，內曲面高度為h，透鏡底部直徑為D，凹槽的底部直徑為d ；所述的各個數值關系為d/2 < h < d ；D/5 < H < D/2 ；H/10 < t < H/4 ;2d < D < 5D ；所述的內、外曲面輪廓線為離散點擬合而成的3階以上高次函數曲線。
3.一種運用權利要求1所述LED用廣角配光透鏡的燈箱，其特征在于所述的燈箱，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，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陣列之間還設置有漫透射擴散材料層。
4.根據權利要求3所述的燈箱，其特征在于所述帶廣角配光透鏡的LED陣列安置在燈箱內，各個LED燈或燈組之間間距大于LED燈發(fā)光面到漫透射擴散材料層的距離。
5.根據權利要求4所述的燈箱，其特征在于所述的燈箱內，LED采用0.3W及以上的大、 中功率LED。
專利摘要本實用新型涉及LED專用的廣角配光透鏡，該透鏡為一旋轉體，包括有一入射面及一出射面；所述的LED透鏡入射面設置有一個凹坑，凹坑內曲面為一個由平滑曲線旋轉構成的旋轉面，曲面頂部平滑過渡，LED設置在凹坑內；所述的出射面為平滑過渡的旋轉面。中心為一凹面，凹面向外過渡逐漸凸起后在邊沿向下彎曲。本實用新型LED照明解決了光斑的問題，實現照明級大功率LED作為在均勻面光源照明的應用，LED單燈性能穩(wěn)定，顆數減少，系統(tǒng)壽命和可靠性好。
文檔編號F21S2/00GK201935119SQ201020238350
公開日2011年8月17日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權日2010年6月23日
發(fā)明者朱慶山, 肖偉, 鐘雄, 黃瑞彬 申請人:深圳市九洲光電科技有限公司