一種用于筒燈配光的凸透鏡的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及照明技術領域，特別是一種用于LED筒燈配光的透鏡。
【背景技術】
[0002]目前的LED筒燈一般應用于基礎照明，所以其照射的范圍比較大，所以配光角度也比較大，所以大部分的筒燈都采用在燈具的出光口加一塊擴散板，以達到大范圍均勻照明的目的，且筒燈一般采用多顆中小功率的LED作為光源，如果對每一顆LED光源都配一個透鏡進行配光，將需要多顆小透鏡組成透鏡模組，這樣無疑會增加成本。所以，目前的LED筒燈采用擴散板對光源進行二次配光似乎成為最優方案。但是，采用擴散板進行配光卻有下面幾點缺陷:
[0003]一為了達到均勻照明和降低光源亮度的目的，擴散板的霧度一般都比較大，但這使得擴散板的透光率都非常低，所以造成整燈的燈具效率偏低，為了彌補這一缺陷，有的筒燈會采用反光紙，以提高燈具效率，但這樣會增加整個燈具的成本。
[0004]二因擴散板內加了擴散劑的原因，光線經過擴散板后，會往各個方向進行擴散，形成漫透射，光線出射的方向往各個方向都有，所以在大角度方向，從擴散板漫透射出來的光也會比較大，所以在實際的照明應用中，在大角度的方向會造成眩光。如圖1所示，為一般采用擴散板的筒燈的配光曲線，可以看出大角度方向的光強比較強。部分筒燈為了消除眩光，而增加一個遮光的結構，雖然可以達到防眩光的目的，卻降低了光通量。
[0005]三雖然采用擴散板后，用一塊擴散板就可以實現對多顆LED光源進行配光的目的，避免了采用多顆小透鏡組成的透鏡模組的高成本方案。雖然在小口徑的筒燈中，一塊擴散板的價格不高。但隨著筒燈尺寸的加大，出光口的半徑也增大，所需要的擴散板的尺寸也增大，擴散板的成本也隨之提高。
[0006]四采用擴散板，雖然可以達到均勻照明的目的，但擴散板無法對光線進行精確控制，所形成的配光卻不一定是效率最高，最優化的配光方式。，
[0007]從以上分析可以看出，目前LED筒燈采用擴散板進行配光雖然應用的非常廣泛，但仍然有不少的缺陷和有待提高的地方。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型的目的在于克服現有技術所存在的不足，針對目前LED筒燈采用擴散板進行配光，而造成燈具效率偏低，在大角度方向無法消除眩光的，對配光無法精確控制等缺陷，提供一種效率高、成本低、具有筒燈配光方式的凸透鏡。
[0009]為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0010]一種用于筒燈配光的凸透鏡，包括入射折射曲面、出射折射曲面，其特征在于:所述入射折射曲面為內凹型，入射折射曲面為橢圓面的一部分，其位于所述凸透鏡的底部；所述出射折射曲面為外凸型，出射折射面為拋物面的一部分，其位于所述凸透鏡的頂部；入射折射曲面與出射折射面之間形成一中間厚邊緣薄的凸透鏡體。
[0011]以凸透鏡縱向截面為平面，以凸透鏡底部中心為原點建立橫坐標X和縱坐標y的直角坐標；
[0012]所述入射折射曲面縱截形成的入射曲線滿足如下方程式:
[0013]x2/a2+(y+m) 2/b2=l, a, b, m 滿足如下三個不等式:
[0014]不等式1:0〈m〈b,
[0015]不等式2:b-m>h,
[0016]不等式3:a2-a2m2/b2>R2
[0017]其中:h為凸透鏡所配LED光源的高度，R為凸透鏡所配光源的半徑；
[0018]所述出射折射曲面縱截形成的出射曲線滿足如下方程式:
[0019]x2=-4p (y-g), p和g滿足以下兩不等式:
[0020]不等式4:g>h,
[0021]不等式5: 4pg> a2_a2m2/b2，
[0022]其中，p為該拋物線焦點到準線距離的一半，g為整個凸透鏡的高度。
[0023]其中，p、g在滿足如上不等式的情況下，可以根據透鏡的所需尺寸和配光曲線進行選擇。
[0024]進一步地，凸透鏡底部側面有一體結構的固定環。
[0025]進一步地，凸透鏡為旋轉對稱體。
[0026]進一步地，凸透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料注塑而成的一體結構。
[0027]進一步地，入射折射曲面為磨砂面。
[0028]與現有技術相比，本實用新型的有益效果有以下幾點:
[0029]1、凸透鏡為旋轉對稱體，而入射折射曲面為橢圓面的一部分，出射折射面為拋物面的一部分，漸變的凹凸雙透鏡入射、出射表面配合，使得本實用新型可以在實現一個透鏡對多個小功率LED光源的配光，且可以適用于COB光源，具有比較強的通用性，方便產品更新換代；且在配和多顆LED光源使用時，可將多個光源集中焊接并容納在內凹的底部位置，相對于單個光源單獨配制透鏡而言可以盡量的減少材料使用量，降低燈具成本。
[0030]2、凸透鏡為旋轉對稱體，而入射折射曲面為橢圓面的一部分，出射折射面為拋物面的一部分，漸變的凹凸雙透鏡表面配合，使得本實用新型相對于擴散板可以比較精確的控制配光曲線，不但可以實現采用擴散板時的均勻照明，同時降低大角度方向的眩光；且其透光率比較高，可以提高整燈的燈具效率。
[0031]3、凸透鏡為旋轉對稱體，凸透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯材料注塑而成的一體結構，制作方便，成本低。
【附圖說明】
[0032]圖1是一般LED筒燈采用擴散板的筒燈的配光曲線；
[0033]圖2是本實用新型的側視圖；
[0034]圖3是本實用新型的正視圖；
[0035]圖4是本實用新型的凸透鏡的剖視圖；
[0036]圖5是采用本實用新型的筒燈的配光曲線。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的說明，但并非是對本實用新型結構的限定。
[0038]請參閱圖4，其為本實用新型的凸透鏡的剖視圖。本實用新型所述的凸透鏡1，包括位于凸透鏡I底部的內凹型入射折射曲面12和位于凸透鏡I頂部的外凸型出射折射曲面11，入射折射曲面12與出射折射面11之間形成一中間厚邊緣薄的凸透鏡體。
[0039]凸透鏡I為旋轉對稱體，其旋轉軸為Z軸，固定環13位于凸透鏡I的底部側面。入射折射曲面12為橢圓面的一部分，如圖4所示，以凸透鏡縱向截面為平面，以凸透鏡底部中心O為原點，建立橫坐標X和縱坐標y的直角坐標；
[0040]入射折射曲面縱截形成的入射曲線滿足如下方程式:x2/a2+(y+m)2/b2=l，其中，a, b, m滿足如下三個不等式:
[0041]不等式1:0〈m〈b,
[0042]不等式2:b-m>h,
[0043]不等式3:a2-a2m2/b2>R2。
[0044]其中:h為凸透鏡所配LED光源的高度，R為凸透鏡所配光源的半徑，
[0045]其中a，b，m在滿足如上不等式的情況下，可以根據透鏡的所需尺寸和配光曲線進行選擇。
[0046]所述出射折射面11為拋物面的一部分，出射折射曲面11縱截形成的出射曲線滿足如下方程式:x2=-4p (y-g),
[0047]其中，P和g滿足以下兩不等式:
[0048]不等式4:g>h,
[0049]不等式5: 4pg> a2-a2m2/b2,
[0050]其中，p為該拋物線焦點到準線距離的一半，g為整個凸透鏡的高度。
[0051]其中，p、g在滿足如上不等式的情況下，可以根據透鏡的所需尺寸和配光曲線進行選擇。
[0052]請參閱圖2和圖3，入射折射曲面12和出射折射曲面11為分布為其母線繞中心軸Z軸旋轉而成。
[0053]請參閱圖5，為采用本實用新型后的配光曲線，對比采用擴散板配光的LED筒燈的配光(參閱圖1)，可以看出，采用凹凸的非球面入射、出射曲面，其同樣實現了大范圍的均勻照明，同時大角度方向的光強要降低，降低了該方向的眩光，同時控制大角度方向的配光往下面照射，以提高地面的照度值，同時在保證大角度方向低眩光值的情況下，同時保證大角度方向一定的光強值，以保證垂直面的照度。
[0054]本實用新型并不局限于上述實施方式，如果對本實用新型的各種改動或變形不脫離本實用新型的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本實用新型的權利要求和等同技術范圍之內，則本實用新型的意圖也包含這些改動和變形。
【主權項】
1.一種用于筒燈配光的凸透鏡，包括入射折射曲面、出射折射曲面，其特征在于:所述入射折射曲面為內凹型，入射折射曲面為橢圓面的一部分，其位于所述凸透鏡的底部；所述出射折射曲面為外凸型，出射折射面為拋物面的一部分，其位于所述凸透鏡的頂部；入射折射曲面與出射折射面之間形成一中間厚邊緣薄的凸透鏡體。
2.根據權利要求1所述的凸透鏡，其特征在于:以凸透鏡縱向截面為平面，以凸透鏡底部中心為原點建立橫坐標X和縱坐標y的直角坐標； 所述入射折射曲面縱截形成的入射曲線滿足如下方程式: x2/a2+ (y+m) 2/b2=l, a, b, m滿足如下三個不等式: 不等式1:0〈m〈b, 不等式2:b-m>h,不等式 3:a2-a2m2/b2>R2 其中:h為凸透鏡所配LED光源的高度，R為凸透鏡所配光源的半徑。
3.根據權利要求2所述的凸透鏡，其特征在于:以凸透鏡縱向截面為平面，以凸透鏡底部中心為原點建立橫坐標X和縱坐標y的直角坐標； 所述出射折射曲面縱截形成的出射曲線滿足如下方程式: x2=-4p (y-g), p和g滿足以下兩不等式: 不等式4:g>h,不等式 5: 4pg> a2-a2m2/b2, 其中，P為該拋物線焦點到準線距離的一半，g為整個凸透鏡的高度。
4.根據權利要求1所述的凸透鏡，其特征在于:所述凸透鏡底部側面有一體結構的固定環。
5.根據權利要求1或4所述一種用于筒燈配光的凸透鏡，其特征在于:所述凸透鏡為旋轉對稱體。
6.根據權利要求5所述的凸透鏡，其特征在于:所述凸透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯材料注塑而成的一體結構。
7.根據權利要求1所述的凸透鏡，其特征在于:所述入射折射曲面為磨砂面。
【專利摘要】本實用新型涉及的一種用于筒燈配光的凸透鏡，包括入射折射曲面和出射折射曲，入射折射曲面為內凹型，入射折射曲面為橢圓面的一部分，其位于凸透鏡的底部；出射折射曲面為外凸型，出射折射面為拋物面的一部分，其位于凸透鏡的頂部；在凸透鏡的底部外圈有一固定環。本實用新型目的在于提供一種效率高、成本低、具有筒燈配光方式的凸透鏡，其可以在實現一個透鏡對多個小功率LED光源的配光，且可以適用于COB光源，具有比較強的通用性，方便產品更新換代；其在配和多顆LED光源使用時，在光源集中焊接的情況下，該凸透鏡可以盡量的減少材料使用量，降低燈具成本；其相對于擴散板可以比較精確的控制配光曲線，可以提高整燈的燈具效率。
【IPC分類】F21Y101-02, F21V5-04
【公開號】CN204285313
【申請號】CN201420795843
【發明人】孫勇
【申請人】江門市天加力照明有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月17日