一種配光模組及燈具的制作方法

本發明涉及照明設備領域，尤其涉及一種配光模組及燈具。

背景技術：

目前在燈具市場中，LED射燈已經得到廣泛的應用，尤其在家具照明領域，有PAR燈(Parabolic Aluminum Reflector碗碟狀鋁反射燈)、MR16燈(最大外徑為2英寸的帶多面反射罩的燈具)、天花射燈等。

現有技術中燈具中采用的配光模組包括多個以陣列方式排布的SMD LED(表面貼裝發光二極管)光源，每個LED光源前均安裝一個TIR透鏡(全內反射透鏡)進行單獨配光，最后將所有陣列光束進行混合疊加，以形成聚光光束。

現有技術的配光模組中，每個LED前均設有一個TIR透鏡，導致配光模組中TIR透鏡模組尺寸較大。

技術實現要素：

本發明的實施例提供一種配光模組及燈具，可提供一種體積較小的配光模組。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一種配光模組，包括基板，所述基板上安裝有多個LED光源，多個所述LED光源外罩設有混光罩，所述混光罩的出光口處設有全內反射透鏡。

本發明實施例還公開了一種燈具，采用上述的配光模組。

本發明實施例提供的配光模組及配光模組，將配光模組中的多個LED光源安裝于基板上，在多個LED光源外罩設有混光罩，混光罩的出光口處設有全內反射透鏡，LED光源發出的光先經混光罩進行一次混光，減小LED光源的出光面積，再通過全內反射透鏡進行二次配光，從而形成聚光光束，相對于現有技術，本發明實施例的配光模組中多個LED光源，僅采用一個混光罩和一個全內反射透鏡即可實現混光和聚光，全內反射透鏡模組的體積較小。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述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例，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。

圖1為本發明實施例配光模組的結構示意圖；

圖2為本發明實施例配光模組中混光罩的結構示意圖；

圖3為本發明實施例配光模組中LED光源在基板上以圓周陣列排布的示意圖；

圖4為本發明實施例配光模組中LED光源在基板上以矩形陣列排布的示意圖；

圖5為現有技術配光模組的結構示意圖；

圖6為現有技術配光模組的光斑照度效果示意圖；

圖7為現有技術配光模組的照度圖；

圖8為現有技術配光模組的配光曲線圖；

圖9為本發明實施例配光模組的光斑照度效果示意圖；

圖10為本發明實施例配光模組的照度圖；

圖11為本發明實施例配光模組的配光曲線圖。

具體實施方式

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做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。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

配光模組中有一些基本概念如下：出光效率，即整個器件的出光量與光源的出光量比值；光束角，指光強達到法線光強的50％處、兩邊所形成的夾角；光軸，光源發出光束的中心線。

參照圖1，本發明實施例為一種配光模組，包括基板1，基板1上安裝有多個LED光源2，并且多個LED光源2外罩設有混光罩3，混光罩的出光口設有全內反射透鏡4。

本發明實施例提供的配光模組，將多個LED光源2安裝于基板1上，在多個LED光源2外罩設有混光罩3，混光罩3的出光口處設有全內反射透鏡4，LED光源2發出的光先經混光罩3進行一次混光，減小LED光源2的出光面積，再通過全內反射透鏡4進行二次配光，從而形成聚光光束，相對于現有技術，本發明實施例的配光模組中多個LED光源，僅采用一個混光罩和一個全內反射透鏡即可實現混光和聚光，全內反射透鏡模組的體積較小。

進一步地，本發明實施例中全內發射透鏡4的入射面設有向出射面凹陷的凹槽41，該凹槽41為半球形，如圖1所示。這種內凹設計的全內發射透鏡4，能夠減少曲面對LED發光點的擴散作用。

現有技術的一種透鏡在入射面設有向出射面凹陷的凹槽，在出射面設有對稱、且向外凸起的弧面或球面，該透鏡在出射面的曲率變化較大，曲面瘦高且比較陡峭，使得光線容易出現擴散，導致發光點分散的比較明顯。本發明實施例中全內反射透鏡4上凹槽41的半徑為R₁，將混光罩3設計為圓柱形，該混光罩3的半徑為R₂，滿足R₁＝R₂，全內發射透鏡的出射面為平面，如圖1～2所示。相對于因凹槽的曲線曲率變化小，曲面矮胖且平緩，能夠進一步減少曲面對LED發光點的擴散作用，增加不同LED發光點之間的混光作用。

參照圖2～3所示，若將多個LED光源2以圓周陣列排布，該LED光源2的圓周陣列最大半徑r，沿LED光源2的光線出射方向為混光罩3的高度H，滿足以下條件：1.2255r≤H＜4r。若混光罩3的高度H小于1.2255r，無法對陣列LED光源2進行有效混光，光斑的均勻度下降，光照效果太差；若混光罩3的高度H大于4r，配光模組的出光效率會大幅下降。

優選地，本發明實施例中混光罩3的高度H＝1.2255r，既可對陣列LED光源進行有效混光，光斑的均勻度較好，配光模組的出光效率也較高。

具體地，在排布LED光源2時，若LED光源2的圓周陣列最大半徑r小于2.4mm時，LED光源2的排布過于緊密，LED的熱源非常集中，導致散熱效果差，從而引起較大的光衰；若LED光源2的圓周陣列最大半徑r大于9.5mm，LED光源2的排布過于分散，導致配光模組的體積較大。因此，優選地，本發明實施例將LED光源2的圓周陣列最大半徑r控制在2.4mm～9.5mm之間，以保證較好的光照效果。

參照圖2和圖4，若多個LED光源2以矩形陣列排布，相鄰兩個LED光源的中心間距為d，混光罩3的高度H大于4d時，配光模組的出光效率會大幅度降低；若混光罩3的高度H小于d時，混光罩的高度過低，無法對陣列LED光源進行有效混光，光斑的均勻度會下降。因此，本發明實施例混光罩3的高度H取值范圍為：d≤H＜4d。

基于上述原因，優選地，本發明實施例將混光罩3的高度H設計地等于相鄰兩個LED光源的中心間距d，能夠對陣列LED光源進行有效混光，以保證光斑的均勻度較高，且配光模組的出光效率較高，光照效果較好。

在排布LED光源時，若相鄰兩個LED光源的中心間距d小于3.3mm時，LED光源排布過于緊密，導致熱源集中，散熱效果差，從而引起較大的光衰；當相鄰兩個LED光源的中心間距d大于12.8mm，LED光源2排布過于分散，配光模組的體積過大，因此，本發明實施例的一個實施例將相鄰兩個LED光源的中心間距d控制在3.3mm～12.8mm之間，以使配光模組的熱源較分散，光照效果較好。

上述的混光罩3可采用高反射塑料制作，高反射塑料的價格較低，反射率較高，最高可達0.95以上。此外，再對混光罩進行表面亞光處理工藝，不僅可使混光罩的表面可保持平滑，而且低度磨光可產生漫反射，從而提高混光罩的混光效果，并提高光斑的均勻度。

為了消除離散點光源帶來的光線不可控和光斑不均勻的問題，上述凹槽41的表面可采用透明鏡面拋光處理或細磨砂處理，本發明實施例中一個可選的實施例將凹槽41的表面采用細磨砂處理，工藝簡單，且光照效果也較好。

此外，本發明實施例中的LED光源2采用SMD LED光源，因SMD LED光源的價格便宜，可降低配光模組的成本。

本發明實施例還包括一種燈具，采用了上述的配光模組，由于在本發明實施例的燈具內安裝的配光模組與上述配光模組的各實施例中提供的配光模組結構相同，因此二者能夠解決相同的技術問題，并達到相同的預期效果。

現有技術還有一種配光模組，包括基板10，基板10上設有LED光源20，LED光源20設有全內反射透鏡30，全內反射透鏡30內設有凹槽31，凹槽31的形狀如圖5所示。

下面通過TracePro軟件分別對上述圖5中所示的現有技術方案以及本發明實施例分別進行分析，以LED光源為4個為例，調整光束角為24°為基礎參數，現有技術配光模組的技術方案分析結果為圖6～8所示，本發明實施例配光模組的技術方案分析結果為圖9～11所示。

現有技術配光模組的分析結果中圖6的橫軸和縱軸分別表示光斑的橫向坐標和縱向坐標，圖中左側的條形圖標表示光照強度(單位為勒克斯,lux)。從圖6中可看出，采用現有全內反射透鏡的技術方案，光斑效果圖中明顯出現4個亮點，光斑均勻性較差。并且結合圖7和圖8中的數據，圖7中橫軸表示光斑橫向或縱向的坐標值，縱坐標表示光照強度，兩條曲線分別為光斑的橫向和縱向照度曲線，從圖中可看出，光斑上橫向和縱向的照度曲線出現了分層，曲線分離說明光斑不均勻性較大；圖8的四條曲線分別表示4個沿光軸旋轉、且與水平面分別呈0°、45°、90°以及135°的切面，徑向表示光照強度，圓周方向表示角度，從圖中可看出，配光曲線出現分層，不同切面出現差異，曲線分離說明現有技術配光模組的技術方案無法實現有效混光，同樣也說明了光斑不均勻性較大。

本發明實施例中的分析結果圖中橫縱坐標以及曲線表示均與上述一致，此處不再贅述。從圖9中可看出，采用本發明實施例的透鏡技術方案，光斑效果圖中沒有明顯亮點，光斑的均勻度較好，再結合圖10和圖11的分析結果，圖10中光斑的橫向和縱向的照度曲線差異不大，基本重合，表明光斑均勻性較好，圖11中四個切面的光照強度分布差異較小，曲線基本一致且圓周對稱，沒有分層，表明對陣列LED發光點的混光效果好，并且進一步說明了光斑的均勻度較好。

總之，從TracePro軟件的分析結果來看，相對于現有技術，本發明實施例配光模組的配光效果較好，光斑的均勻度較好，且光照效果也不錯。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。