一種基于單向映射技術(shù)的高光效防眩led定向燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED配光的研究領(lǐng)域，特別涉及一種基于單向映射技術(shù)的高光效防眩 LED定向燈。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)外照明行業(yè)COB芯片價(jià)格高居不下，中功率芯片模組因價(jià)格低廉成為追 捧的寵兒，但是因單個(gè)光源芯片具有相對(duì)獨(dú)立性，一般二次配光設(shè)計(jì)時(shí)采用PC透鏡設(shè)計(jì)或 者采用鍍鋁反射器，導(dǎo)致LED定向燈二次配光中會(huì)存在以下技術(shù)問(wèn)題：1、中功率芯片模組 低光效，能耗高，代替鹵素?zé)艄β势毡槠停?、二次配光設(shè)計(jì)照度均勻性難控制。所以，一種 使光斑更加均勻的防眩LED定向燈是本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于單向映射技術(shù) 的高光效防眩LED定向燈，縮短光程減小了光損，提高光學(xué)效率。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于單向映射技術(shù)的高光效 防眩LED定向燈，包括LED基板、透鏡、透鏡固定座；其中，透鏡固定座設(shè)置在LED基板上，透 鏡設(shè)置在透鏡固定座的腔體內(nèi)，透鏡的內(nèi)表面采用單向映射結(jié)構(gòu)，以LED基板幾何中心為 基準(zhǔn)點(diǎn)，芯片發(fā)光角度分割成0° -γ°和-90°兩個(gè)環(huán)帶部分。
[0005] 所述0° -γ°環(huán)帶的配光設(shè)計(jì)為：
[0006] 光線i經(jīng)反射器反射，光能傳播滿足反射定律入射角α =反射角β，Θ角為光線 與X軸夾角，μ角為P點(diǎn)斜率夾角，P(X，y)為曲Π 面上一點(diǎn)，則P點(diǎn)斜率為：
[0009] 又因光線il為中功率模組LED基板方向傳播，可以得出
求解（1)、（2) 得出P的微分方程F(dx，dy)，給出P點(diǎn)初始位置，就可以計(jì)算出P點(diǎn)0° -γ°各點(diǎn)位置，擬 合出反射器的自由曲面面型。
[0010] 所述γ ° -90°環(huán)帶的配光設(shè)計(jì)為：
[0011] 光線從單顆芯片的幾何中心發(fā)出，經(jīng)過(guò)P(x，y)點(diǎn)折射后，調(diào)整P點(diǎn)的曲率時(shí)的光 線向目標(biāo)平面偏轉(zhuǎn)。光源和目標(biāo)平面之間形成一一映射關(guān)系，即建立映射方程，即P點(diǎn)的方 程：
[0013] 其中，k為斜率，r為自由曲面斜率半徑，AlEl........AiEi為系數(shù)，調(diào)節(jié)各個(gè)參數(shù) 改變光線折射角，對(duì)應(yīng)每顆芯片建立一個(gè)方程F (Zl)........F(Zi)調(diào)整方程的參數(shù)從使 得光線按照目標(biāo)區(qū)域折射。
[0014] 所述LED基板上設(shè)有多顆LED發(fā)光二級(jí)管，所述多顆LED發(fā)光二級(jí)管按設(shè)定形狀 排列在LED基板上。
[0015] 所述透透鏡外表面設(shè)有曲率可調(diào)的自由曲面。
[0016] 所述透鏡材質(zhì)為光學(xué)高透過(guò)型材質(zhì)。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0018] 1、本發(fā)明芯片采用的是中功率芯片，成本相對(duì)于COB芯片降低約50%。
[0019] 2、本發(fā)明功率模組芯片采用單向映射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多顆發(fā)光光源與接收光屏幕之間 一對(duì)一單向映射，故在相同設(shè)計(jì)尺寸范圍內(nèi)，中心光強(qiáng)比傳統(tǒng)的射燈提升30%。
[0020] 3、本發(fā)明TIR曲面分N層，逐層采用微積分全反射技術(shù)，使得每個(gè)層上的反射光斑 在光屏幾何中心疊加，使得光屏上的亮度均勻達(dá)到防眩暈效果；
[0021] 4、本發(fā)明光效可以做到801m/W以上，比傳統(tǒng)的COB射燈光效提升30%。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明裝置的分解圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明芯片發(fā)光角度分割成0° -γ°，γ° -90°兩個(gè)環(huán)帶部分的示意 圖；
[0025] 圖4是本發(fā)明0° -γ°環(huán)帶配光示意圖；
[0026] 圖5是本發(fā)明γ° -90°環(huán)帶配光示意圖；
[0027] 圖6是本發(fā)明LED發(fā)光二級(jí)管在基板上的布置圖。
[0028] 圖中標(biāo)號(hào)與名稱如下：

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0031] 實(shí)施例
[0032] 如圖1、圖2所示，本實(shí)施例基于單向映射技術(shù)的高光效防眩LED定向燈，包括LED 基板1、透鏡2、透鏡固定座3 ;其中，透鏡固定座3設(shè)置在LED基板1上，透鏡2設(shè)置在透鏡 固定座3的腔體內(nèi)，透鏡2的內(nèi)表面采用單向映射結(jié)構(gòu)，以LED基板1幾何中心為基準(zhǔn)點(diǎn)， 芯片發(fā)光角度分割成0° -γ°和丫° -90°兩個(gè)環(huán)帶部分，針對(duì)兩個(gè)部分光學(xué)進(jìn)行獨(dú)立設(shè) 計(jì)。
[0033] 為了達(dá)到更好的出光效果，本實(shí)施例中，LED基板1上設(shè)有多顆LED發(fā)光二級(jí)管， 所述多顆LED發(fā)光二級(jí)管按設(shè)定形狀排列在LED基板1上；透鏡2外表面設(shè)有曲率可調(diào)的 自由曲面；透鏡2材質(zhì)為光學(xué)高透過(guò)型材質(zhì)。
[0034] 本發(fā)明的工作原理如下：
[0035] 以LED基板1幾何中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，芯片發(fā)光角度分割成0° -γ°，γ° -90°兩 個(gè)環(huán)帶部分如圖3,其中tan γ = H/D，H為透鏡2的高度，D為透鏡2的半徑。整個(gè)半球可 分為兩個(gè)環(huán)帶即0° -γ°，γ° -90°。針對(duì)兩個(gè)部分光學(xué)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。
[0036] 1、0° -γ°環(huán)帶配光設(shè)計(jì)：如圖4,光線i經(jīng)反射器反射，光能傳播滿足反射定律 入射角α =反射角β，Θ角為光線與X軸夾角，μ角為p點(diǎn)斜率夾角，P(X，y)為曲il面 上一點(diǎn)，則P點(diǎn)斜率為：
[0039] 又因光線il為中功率模組LED基板方向傳播，可以得出
求解（1)、（2) 得出P的微分方程F(dx，dy)，給出P點(diǎn)初始位置，就可以計(jì)算出P點(diǎn)0° -γ°各點(diǎn)位置，擬 合出反射器的自由曲面面型；
[0040] -90°環(huán)帶配光設(shè)計(jì)：如圖5所示，γ° -90°環(huán)帶的配光設(shè)計(jì)為：
[0041] 光線從單顆芯片的幾何中心發(fā)出，經(jīng)過(guò)P(x，y)點(diǎn)折射后，調(diào)整P點(diǎn)的曲率時(shí)的光 線向目標(biāo)平面偏轉(zhuǎn)。光源和目標(biāo)平面之間形成一一映射關(guān)系，即建立映射方程，即P點(diǎn)的方 程：
[0043] 其中，k為斜率，r為自由曲面斜率半徑，AlEl........AiEi為系數(shù)，調(diào)節(jié)各個(gè)參 數(shù)改變光線折射角，對(duì)應(yīng)每顆芯片建立一個(gè)方程F (Zl)........F(Zi)調(diào)整方程的參數(shù)從 使得光線按照目標(biāo)區(qū)域折射。使得γ_90°環(huán)帶區(qū)域的光線能更精準(zhǔn)的控制，不會(huì)造成眩 暈，0° - γ環(huán)帶區(qū)域光線直接經(jīng)過(guò)透鏡2反射，成本相對(duì)于COB芯片降低約50%，光效提升 30%〇
[0044] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于單向映射技術(shù)的高光效防眩LED定向燈，其特征在于：包括LED基板、透 鏡、透鏡固定座；其中，透鏡固定座設(shè)置在LED基板上，透鏡設(shè)置在透鏡固定座的腔體內(nèi)， 透鏡的內(nèi)表面采用單向映射結(jié)構(gòu)，以LED基板幾何中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，芯片發(fā)光角度分割成 0。-γ。和γ。-90。兩個(gè)環(huán)帶部分。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單向映射技術(shù)的高光效防眩LED定向燈，其特征在于： 所述0° -γ°環(huán)帶的配光設(shè)計(jì)為： 光線i經(jīng)反射器反射，光能傳播滿足反射定律入射角α =反射角β，Θ角為光線與X 軸夾角，μ角為P點(diǎn)斜率夾角，P(X，y)為曲Π 面上一點(diǎn)，則P點(diǎn)斜率為：又因光線il為中功率模組LED基板方向傳播，可以得出求解（1)、⑵得出 P的微分方程F(dx，dy)，給出P點(diǎn)初始位置，就可以計(jì)算出P點(diǎn)0° -γ°各點(diǎn)位置，擬合出 反射器的自由曲面面型。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單向映射技術(shù)的高光效防眩LED定向燈，其特征在于： 所述-90°環(huán)帶的配光設(shè)計(jì)為： 光線從單顆芯片的幾何中心發(fā)出，經(jīng)過(guò)P(x，y)點(diǎn)折射后，調(diào)整P點(diǎn)的曲率時(shí)的光線向 目標(biāo)平面偏轉(zhuǎn)。光源和目標(biāo)平面之間形成一一映射關(guān)系，即建立映射方程，即P點(diǎn)的方程：其中，k為斜率，r為自由曲面斜率半徑，AlEl........AiEi為系數(shù)，調(diào)節(jié)各個(gè)參數(shù)改變 光線折射角，對(duì)應(yīng)每顆芯片建立一個(gè)方程F (Zl)........F(Zi)調(diào)整方程的參數(shù)從使得光 線按照目標(biāo)區(qū)域折射。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單向映射技術(shù)的高光效防眩LED定向燈，其特征在于： 所述LED基板上設(shè)有多顆LED發(fā)光二級(jí)管，所述多顆LED發(fā)光二級(jí)管按設(shè)定形狀排列在LED 基板上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單向映射技術(shù)的高光效防眩LED定向燈，其特征在于： 所述透透鏡外表面設(shè)有曲率可調(diào)的自由曲面。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單向映射技術(shù)的高光效防眩LED定向燈，其特征在于，所 述透鏡材質(zhì)為光學(xué)高透過(guò)型材質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于單向映射技術(shù)的高光效防眩LED定向燈，包括LED基板、透鏡、透鏡固定座；其中，透鏡固定座設(shè)置在LED基板上，透鏡設(shè)置在透鏡固定座的腔體內(nèi)，透鏡的內(nèi)表面采用單向映射結(jié)構(gòu)，以LED基板幾何中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，芯片發(fā)光角度分割成0°-γ°和γ°-90°兩個(gè)環(huán)帶部分。本發(fā)明具有縮短光程減小了光損、提高光學(xué)效率及防眩暈等效果。
【IPC分類】F21Y115/10, F21Y105/12, F21V5/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105351884
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510852585
【發(fā)明人】胡太榮, 陳欣平, 藥左紅, 方驚響, 羅婷
【申請(qǐng)人】橫店集團(tuán)得邦照明股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日