狹長型巷道透鏡及具有該狹長型巷道透鏡的led燈的制作方法
【專利摘要】一種狹長型巷道透鏡，用于供LED光源發射的光線出射，該狹長型巷道透鏡包括若干矩陣排布的配光鏡及連接所述配光鏡的平面透鏡，每一透光鏡均包括內凹面和外凹面；該內凹面為部分球形面，用于供LED光源發射的光線射入該狹長型巷道透鏡；該外凹面位于該內凹面外側，用于供LED光源發射的光線射出本發明還提供一種應用上述狹長型巷道透鏡的LED燈。上述具有狹長型巷道透鏡的LED燈不僅節能而且光照效率高。
【專利說明】
狹長型巷道透鏡及具有該狹長型巷道透鏡的LED燈
【技術領域】
[0001]本發明涉及照明領域，尤其涉及一種便于隨意放置的狹長型巷道透鏡及具有該狹長型巷道透鏡的LED燈。
【背景技術】
[0002]現有的用于在狹長巷道區域實現配光的LED燈，一般是通過增大投射角，或者讓光源突出燈具邊界，以達到更大角度的投射角并提高光源的功率。然而，這樣的配光往往需要浪費大部分的功率來實現充足的照明，而且對不需要光照的區域會造成光污染，進而造成光流量的浪費。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明的目的在于提供一種節能且高效的狹長型巷道透鏡。
[0004]此外，本發明的目的還在于提供一種應用上述狹長型巷道透鏡的LED燈。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種狹長型巷道透鏡，用于供LED光源發射的光線出射，該狹長型巷道透鏡包括若干矩陣排布的配光鏡及連接所述配光鏡的平面透鏡，每一透光鏡均包括內凹面和外凹面；該內凹面為部分球形面，用于供LED光源發射的光線射入該狹長型巷道透鏡；該外凹面位于該內凹面外側，用于供LED光源發射的光線射出；該外凹面的形狀通過如下方法設計:
[0006]將該外凹面和預設目標光斑在預設的立體空間內分成等量的網格，該外凹面控制網格節點的法線矢量根據以下公式計算出:
f
_-4 V - B T
Nx = "T=-...............................................................................................,
-,'2 A - A A
[0007]馬=A
A- - B-
Μ, = —-,-1-二..........................--------:........................................,
I4 Al - A -A
[0008]N = Nx i+Nyj+Nzk ；
[0009]A = Axi+Ayj+Azk ；k' = Bxi+Byj+Bzk ；
[0010]其中，N為法線矢量，A為入射光線矢量，A’為出射光線矢量；
[0011]且所述預設目標光斑均勻分布在以該內凹面的球心為輻射點的一輻射角度為140°的輻射面和一輻射角度為80°的輻射面上，且所述二輻射面正交設置；
[0012]根據入射光線和出射光線斯涅耳(snell)定律，將網格的節點一一對應，整個外凹面的網格節點坐標由迭代計算求出，最后將控制網格蒙皮形成曲面，再填充后形成實體，得到外凹面的形狀。
[0013]其中，每一所述配光鏡還包括連接該內凹面與該外凹面的階梯面，所述階梯面通過咬花霧化處理的方式形成。
[0014]其中，所述狹長型巷道透鏡的材質為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
[0015]本發明還提供一種LED燈，包括狹長型巷道透鏡及LED光源，該狹長型巷道透鏡用于供LED光源發射的光線出射，該狹長型巷道透鏡包括若干矩陣排布的配光鏡及連接所述配光鏡的平面透鏡，每一透光鏡均包括內凹面和外凹面；該內凹面為部分球形面，用于供LED光源發射的光線射入該狹長型巷道透鏡；該外凹面位于該內凹面外側，用于供LED光源發射的光線射出；該外凹面的形狀通過如下方法設計:
[0016]將該外凹面和預設目標光斑在預設的立體空間內分成等量的網格，該外凹面控制網格節點的法線矢量根據以下公式計算出:
f
‘4 V ~ f
馬=—~,,——
w' A丨-A
[0017]<--二—-
』— A J ▲丨-A * A,
A.~ - B -
?Τ = ——..................................................-..........................、2A 1- A - A/
[0018]N = Nxi+Nyj+Nzk ；
[0019]A = Axi+Ayj+Azk ；k' = Bxi+Byj+Bzk ；
[0020]其中，N為法線矢量，A為入射光線矢量，A’為出射光線矢量；
[0021]且所述預設目標光斑均勻分布在以該內凹面的球心為輻射點的一輻射角度為140°的輻射面和一輻射角度為80°的輻射面上，且所述二輻射面正交設置；
[0022]根據入射光線和出射光線斯涅耳(snell)定律，將網格的節點一一對應，整個外凹面的網格節點坐標由迭代計算求出，最后將控制網格蒙皮形成曲面，再填充后形成實體，得到外凹面的形狀。
[0023]其中，每一所述配光鏡還包括連接該內凹面與該外凹面的階梯面，所述階梯面通過咬花霧化處理的方式形成。
[0024]其中，所述狹長型巷道透鏡的材質為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
[0025]其中，所述LED光源包括基板及若干矩陣排布于該基板上的LED燈,每一所述發光部均容置于其中一所述內凹面內。
[0026]其中，所述LED發光部通過焊接的方式固定于該基板上。
[0027]其中，所述基板的材質為鋁。
[0028]其中，所述LED燈還包括用于保護該LED光源和該狹長型巷道透鏡的透明保護罩，該透明保護罩罩設于該該狹長型巷道透鏡上。
[0029]具有狹長型巷道透鏡的LED燈的長邊照射角度和寬邊照射角度分別為140°和80°，且在無效照射角度內的照度非常小，幾乎為零。因此上述具有狹長型巷道透鏡的LED燈能將光線集中在需要照明的范圍內，且對不需要照明的區域不造成光污染，進而提高了LED燈的照明效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1是本發明實施方式提供的LED燈的立體圖。
[0032]圖2是圖1所示LED燈的平面圖。
[0033]圖3是圖2所示LED燈沿A-A線的剖視圖。
[0034]圖4是圖3所示狹長型巷道透鏡的LED燈的分解圖。
[0035]圖5是圖2所示LED燈沿B-B線的剖視圖。
[0036]圖6是本發明實施方式提供的狹長型巷道透鏡的控制網格的法線及入射出射光線關系圖2
[0037]圖7是圖1所示LED燈的光強分布圖。
【具體實施方式】
[0038]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0039]請參閱圖1-5，本發明實施方式提供一種LED燈100，包括LED光源10、狹長型巷道透鏡20和透明保護罩30，狹長型巷道透鏡20覆蓋于LED光源10上，透明保護罩30罩設于狹長型巷道透鏡20上。透明保護罩用于保護LED光源10和狹長型巷道透鏡20免遭損壞，同時可以起到隔離和防爆作用。
[0040]LED光源10包括一基板12及若干設于基板10上的LED發光部14,且所述LED發光部矩陣排列設置。本實施例中，基板12的材質為鋁，且所述LED反光部14通過焊接的方式固定于所述鋁質的基板12上。
[0041]狹長型巷道透鏡20的材質為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其用于分配LED光源10發射的光透過出射。
[0042]狹長型巷道透鏡20包括若干矩陣排列的配光鏡22及連接所述配光鏡22的平面透鏡24。所述配光鏡22的排列規則與所述LED發光部14的排列規則一直。每一配光鏡22均包括一內凹面221、一位于內凹面221外側的外凹面223和一連接內凹面221與外凹面223的階梯面225。內凹面221為的形狀為部分球形面，用于供LED發光部14發射的光線射入狹長型巷道透鏡20。外凹面223用于供上述光線折射射出狹長型巷道透鏡20。外凹面223的形狀可通過如下方法設計:
[0043]請一并參閱圖6，將該外凹面和預設目標光斑在預設的立體空間內分成等量的網格，該外凹面控制網格節點的法線矢量根據以下公式計算出:
f
τ 一 S γ
爲=—~
V 2 JI Aj- A mA
[0044]I= —-fAv ~ Βγ-
JV>' /’ /.: 4 , % ^
f-j 2jAl: - jAl ^Al..4- - B,
萬=-ρ~~
、ν'2 V*' ； A.1.A.* Al
[0045]N = Nxi+Nyj+Nzk ；
[0046]A = Axi+Ayj+Azk ；Af = Bxi+Byj+Bzk ；
[0047]其中，N為法線矢量，A為入射光線矢量，A’為出射光線矢量；
[0048]且所述預設目標光斑均勻分布在以該內凹面的球心為輻射點的一輻射角度為140°的輻射面和一輻射角度為80°的輻射面上，且所述二輻射面正交設置；
[0049]根據入射光線和出射光線斯涅耳(snell)定律，將網格的節點一一對應，整個外凹面的網格節點坐標由迭代計算求出，最后將控制網格蒙皮形成曲面，再填充后形成實體，得到外凹面的形狀。
[0050]階梯面225為一通過咬花霧化方式處理后形成咬花面。咬花面主要起漫反射作用，以增加光的利用率及防止雜散光影響。
[0051 ] 組裝LED燈時，可參照如下步驟進行:
[0052]將LED光源10的LED發光部14容置于狹長型巷道透鏡20的內凹面22圍成的空間內。將狹長型巷道透鏡20通過螺絲固定于LED光源10上，最后將透明保護罩30罩設于狹長型巷道透鏡20上，LED燈100便組裝完畢。
[0053]在使用上述LED燈100時，LED發光部14產生的光線由內凹面22射入狹長型巷道透鏡20的配光鏡22，由于內凹面22為規則的部分半球狀面，因此射入狹長型巷道透鏡20的光線將不會折射而偏移。所述光線再由外凹面24經折射后射出狹長型巷道透鏡20，射出的光線將照射外凹面24的外側。
[0054]當發光部14的型號為OSRAM LUff W5AM3W(光效:601m/w)，且將LED燈具100掛在2m高度時，地面上長邊半徑5m處的照度為121ux，寬比半徑2m處的照度為151ux。此時，燈具100的配光曲線如圖7所示。
[0055]從狹長型巷道透鏡20的配光曲線圖可知，具有狹長型巷道透鏡20的LED燈100的長邊照射角度和寬邊照射角度分別為140°和80°，且在無效照射角度內的照度非常小，幾乎為零。因此上述具有狹長型巷道透鏡20的LED燈能將光線集中在需要照明的范圍內，且對不需要照明的區域不造成光污染，進而提高了 LED燈100的照明效率。
[0056]可以理解，基板10的材質不局限于鋁，只要能實現LED發光部14焊接于基板10上，基板10還可以需要其他的材質制成，如銅等。
[0057]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種狹長型巷道透鏡，用于供LED光源發射的光線出射，其特征在于，該狹長型巷道透鏡包括若干矩陣排布的配光鏡及連接所述配光鏡的平面透鏡，每一透光鏡均包括內凹面和外凹面；該內凹面為部分球形面，用于供LED光源發射的光線射入該狹長型巷道透鏡；該外凹面位于該內凹面外側，用于供LED光源發射的光線射出；該外凹面的形狀通過如下方法設計: 將該外凹面和預設目標光斑在預設的立體空間內分成等量的網格，該外凹面控制網格節點的法線矢量根據以下公式計算出:
廣
A X - B X
J2 J A丨-A.Α 4 *r = -』，，~~~=T
— Jz J A丨-A '4/
y ‘_ _j4.z ■忍:_ JYz = 廠 /..............:........................................................................., 、^ A[ - A
N = Nxi+Nyj+Nzk ；
A = Axi+Ayj+Azk ；A' = Bxi+ByJ+Bzk ； 其中，N為法線矢量，A為入射光線矢量，A’為出射光線矢量； 且所述預設目標光斑均勻分布在以該內凹面的球心為輻射點的一輻射角度為140°的輻射面和一輻射角度為80°的輻射面上，且所述二輻射面正交設置； 根據入射光線和出射光線斯涅耳(snell)定律，將網格的節點一一對應，整個外凹面的網格節點坐標由迭代計算求出，最后將控制網格蒙皮形成曲面，再填充后形成實體，得到該外凹面的形狀。
2.根據權利要求1所述的狹長型巷道透鏡，其特征在于，每一所述配光鏡還包括連接該內凹面與該外凹面的階梯面，所述階梯面通過咬花霧化處理的方式形成。
3.根據權利要求1所述的狹長型巷道透鏡，其特征在于，該狹長型巷道透鏡的材質為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
4.一種LED燈，包括狹長型巷道透鏡及LED光源，該狹長型巷道透鏡用于供LED光源發射的光線出射，其特征在于，該狹長型巷道透鏡包括若干矩陣排布的配光鏡及連接所述配光鏡的平面透鏡，每一透光鏡均包括內凹面和外凹面；該內凹面為部分球形面，用于供LED光源發射的光線射入該狹長型巷道透鏡；該外凹面位于該內凹面外側，用于供LED光源發射的光線射出；該外凹面的形狀通過如下方法設計: 將該外凹面和預設目標光斑在預設的立體空間內分成等量的網格，該外凹面控制網格節點的法線矢量根據以下公式計算出:
f
-A.X - M X M: = —P-7===.A - A ■ A -.1 v = -Α? ~ BV--
"...Jz J A 丨-A.A'
JV— = —::::士:====; ~A| - A - A
N = Nxi+Nyj+Nzk ；
A = Axi+Ayj+Azk ;A, = Bxi+Byj+Bxk; 其中，N為法線矢量，A為入射光線矢量，A’為出射光線矢量； 且所述預設目標光斑均勻分布在以該內凹面的球心為輻射點的一輻射角度為140°的輻射面和一輻射角度為80°的輻射面上，且所述二輻射面正交設置； 根據入射光線和出射光線斯涅耳(snell)定律，將網格的節點一一對應，整個外凹面的網格節點坐標由迭代計算求出，最后將控制網格蒙皮形成曲面，再填充后形成實體，得到該外凹面的形狀。
5.根據權利要求4所述的LED燈，其特征在于，每一所述配光鏡還包括連接該內凹面與該外凹面的階梯面，所述階梯面通過咬花霧化處理的方式形成。
6.根據權利要求4所述的LED燈，其特征在于，該狹長型巷道透鏡的材質為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
7.根據權利要求4所述的LED燈，其特征在于，該LED光源包括基板及若干矩陣排布于該基板上的LED燈，每一所述發光部均容置于其中一所述內凹面內。
8.根據權利要求7所述的LED燈，其特征在于，所述LED發光部通過焊接的方式固定于該基板上。
9.根據權利要求7所述的LED燈，其特征在于，該基板的材質為鋁。
10.根據權利要求7所述的LED燈，其特征在于，該LED燈還包括用于保護該LED光源和該狹長型巷道透鏡的透明保護罩，該透明保護罩罩設于該該狹長型巷道透鏡上。
【文檔編號】F21V5/04GK104180297SQ201310196632
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月23日 優先權日:2013年5月23日
【發明者】周明杰, 乃業利 申請人:海洋王（東莞）照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司