一種led黑板燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于黑板照明的LED燈具裝置，尤其涉及一種能實(shí)現(xiàn)聚光與偏光照明效果的LED黑板燈。
【背景技術(shù)】
[0002]黑板在教學(xué)過程中必不可少，在光線不佳的條件下，黑板照明用于提供良好的視覺環(huán)境，保證教師和學(xué)生在黑板上的書寫與閱讀。高質(zhì)量的黑板照明要保證垂直面的照度合理，均勻度高，安放位置合適，并且不產(chǎn)生不舒適的眩光。多數(shù)教室并無專用于黑板照明的燈具，支架燈使用較為廣泛，常見的問題包括:照度不夠、亮度均勻性較差、反射眩光嚴(yán)重、能量利用率低，照明效果難以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0003]CN200710049769公開了一種雙反射器的黑板燈，整個(gè)燈體包括兩只熒光燈和兩個(gè)拋物面反射器，光源的照射角度不同，兩個(gè)反射器分別與黑板呈一定角度，負(fù)責(zé)照明黑板的不同區(qū)域。
[0004]CN201120205735公開了一種黑板燈，條形燈具在曲面反光槽的作用下，出光方向得到調(diào)整，照明裝置投射到反光槽的光線被反射至黑板上，并令光線以由近到遠(yuǎn)的規(guī)律遞減，達(dá)到改善黑板照度均勻度的作用。該實(shí)用新型要求的光源為日光燈管或者360°發(fā)光的LED燈管，光源的選擇上具有局限性，同時(shí)曲面設(shè)計(jì)精細(xì)，設(shè)計(jì)難度較大且容余度較低。
[0005]CN201484750 U公開了一種格柵黑板燈，在燈管一側(cè)布有反光板，燈罩開口部分由格柵板，用以提高光源的聚性、黑板面的照度以及照度均勻度，該使用新型也是針對(duì)燈管進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型提供了一種高光效、低眩光、高均勻度的LED黑板燈。通過光學(xué)透鏡對(duì)LED進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)符合黑板照明要求的配光，配合以反光紙進(jìn)一步提高LED光效。
[0007]本實(shí)用新型提出的LED黑板燈，包括:玻璃面罩1、光學(xué)透鏡2、反射紙3、鋁質(zhì)燈體外框4、PCB線路板5和LED光源6，其中:鋁質(zhì)燈體外框4內(nèi)部設(shè)有凹槽結(jié)構(gòu)，所述凹槽結(jié)構(gòu)用于固定PCB線路板5與玻璃面罩1，所述LED光源6焊接于PCB線路板5上，光學(xué)透鏡2罩于LED光源6上方；所述反射紙貼于PCB線路板5上方，且位于鋁質(zhì)燈體外框4凹槽結(jié)構(gòu)的側(cè)壁；所述光學(xué)透鏡2為自由曲面透鏡，包括內(nèi)腔和外腔，所述內(nèi)腔為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，包括與底面呈斜面的內(nèi)腔側(cè)壁，以及位于兩個(gè)內(nèi)腔側(cè)壁之間的向下突出的內(nèi)腔上曲面；所述外腔的出射面為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的自由曲面結(jié)構(gòu)；LED光源6上的LED光源的出光口對(duì)準(zhǔn)內(nèi)腔上曲面，內(nèi)腔上曲面覆蓋了大部分LED光源光線聚集的角度，內(nèi)腔側(cè)壁采用磨砂結(jié)構(gòu)；所述光學(xué)透鏡的外腔采用自由曲面結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔上曲面的出射口對(duì)準(zhǔn)外腔上曲面。
[0008]本實(shí)用新型中，所述LED光源位于光學(xué)透鏡內(nèi)腔底面的中心位置，光學(xué)透鏡內(nèi)腔底面中心與光學(xué)透鏡外腔底面中心不重合。
[0009]本實(shí)用新型中，所述光學(xué)透鏡內(nèi)腔側(cè)壁采用磨砂面或光滑面。
[0010]本實(shí)用新型中，所述外腔上曲面的下部分202采用磨砂面。
[0011]本實(shí)用新型所述的光學(xué)透鏡，通過針對(duì)性的光學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)聚光偏光為一體的出光效果。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，光學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)象從整根燈管轉(zhuǎn)變?yōu)閱晤wLED光源，設(shè)計(jì)過程更加靈活。將LED光源焊接在PCB線路板上，根據(jù)實(shí)際的照度需求，靈活選擇LED光源的數(shù)目，同時(shí)光學(xué)透鏡罩于LED光源上方，PCB線路板上方側(cè)壁貼有反射紙，用于光學(xué)透鏡側(cè)面出射光線的二次校準(zhǔn)。玻璃面罩位于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)之外，用于透光及保護(hù)燈內(nèi)光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0012]在本實(shí)用新型中，所述光學(xué)透鏡采用特殊的內(nèi)外腔曲面設(shè)計(jì)，對(duì)LED光源的光線進(jìn)行二次配光設(shè)計(jì)。其中，透鏡的內(nèi)腔即光線入射面分為上曲面以及側(cè)面，由LED的類朗伯發(fā)光形式，內(nèi)腔上曲面覆蓋了大部分LED光線聚集的角度，對(duì)這些主要光線進(jìn)行初步的會(huì)聚處理。內(nèi)腔側(cè)壁采用磨砂結(jié)構(gòu)，減小從透鏡側(cè)壁出射向大角度發(fā)散的光線。透鏡的外曲面采用特殊的自由曲面設(shè)計(jì)，對(duì)經(jīng)過內(nèi)腔折射后的光線進(jìn)行進(jìn)一步分配，出射后的光線可以達(dá)到10° -20°的聚光效果。光學(xué)透鏡的內(nèi)腔與外腔的底面中心并不重合，以這種形式實(shí)現(xiàn)最后的偏光效果。
[0013]進(jìn)一步的，所述反射紙位于PCB線路板上方的側(cè)壁上，用于調(diào)整透鏡側(cè)面出射的大角度光線。
【附圖說明】
[0014]圖1為LED黑板燈的整燈結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為光學(xué)透鏡2的剖面圖，其中外腔上曲面的下部分202與內(nèi)腔側(cè)壁205部分，在一些實(shí)施例中做磨砂處理。
[0016]圖3為LED經(jīng)過光學(xué)透鏡后的光強(qiáng)分布。
[0017]圖4為LED經(jīng)過光學(xué)透鏡與反射紙之后的剖面圖。
[0018]圖5為整燈的配光曲線。
[0019]圖中標(biāo)號(hào):I為玻璃面罩，2為光學(xué)透鏡，3為側(cè)壁的反射紙，4為銷質(zhì)外框，5為PCB線路板，6為LED光源，201為外腔上曲面，202為外腔上曲面的下部分，203為光學(xué)透鏡的底面，204為內(nèi)腔上曲面，205為內(nèi)腔側(cè)壁。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說明，在此本實(shí)用新型的示意圖以及說明用來解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。在閱讀了本實(shí)用新型說明的照明裝置后，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行改動(dòng)，這些等價(jià)形式同樣在本權(quán)利要求書說限定的范圍之內(nèi)。
[0021]實(shí)施例1:如圖本實(shí)用新型公開的一種具有偏光設(shè)計(jì)的條形LED黑板燈，圖1所示其結(jié)構(gòu)包括玻璃面罩1、光學(xué)透鏡2、反射紙3、鋁質(zhì)燈體外框4、PCB線路板5和LED光源6。鋁質(zhì)燈體外框4內(nèi)部設(shè)有凹槽結(jié)構(gòu)，用于固定PCB線路板5與玻璃面罩I ;LED光源6焊接于PCB線路板5上，光學(xué)透鏡2為自由曲面透鏡，罩在LED光源6上；反射紙3貼在PCB線路板5上方，且位于鋁質(zhì)燈體外框4內(nèi)部凹槽結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。
[0022]本實(shí)用新型所述的光學(xué)透鏡的內(nèi)腔為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)原理在于，根據(jù)LED的類朗伯發(fā)光原理，圖2所示內(nèi)腔上曲面202會(huì)聚LED光源光線大部分光線，使其射向光學(xué)透鏡的外腔上曲面201，通過該特殊的光學(xué)設(shè)計(jì)，將光線聚集到燈具的正前方，實(shí)現(xiàn)聚光效果。內(nèi)腔側(cè)壁205使用磨砂處理，改變剩余的LED光源光線的入射方向。該光學(xué)透鏡的外腔為自由出射曲面，對(duì)光線進(jìn)行進(jìn)一步會(huì)聚處理，實(shí)現(xiàn)光照的會(huì)聚效果。該外腔上曲面的設(shè)計(jì)遵循邊緣光線原理，可根據(jù)需要，微調(diào)曲面的結(jié)構(gòu)，從而改變單顆LED光源的會(huì)聚角度，將出光角度控制在10° -20°范圍內(nèi)。其中外腔上曲面的下部分202也可以做磨砂處理，改變光學(xué)透鏡側(cè)面的出射光線，減小側(cè)面光線的損失。該光學(xué)透鏡的內(nèi)腔底面與外腔的-底面中心不重合，以實(shí)現(xiàn)一定程度的偏角。
[0023]每個(gè)LED光源光源經(jīng)過所述的光學(xué)透鏡，將光源發(fā)射的光進(jìn)行約束引導(dǎo)，照射到指定的區(qū)域。單個(gè)光學(xué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)10° -20°范圍內(nèi)的聚光效果。除聚光功能外，該光學(xué)透鏡還帶有偏光設(shè)計(jì)。當(dāng)燈具以一定的傾角安裝時(shí)，燈具的出光面與垂直的黑板面之間不再平行，在黑板上的光強(qiáng)分布也會(huì)因傾角發(fā)生改變。本實(shí)用新型中，在燈具層面上先行實(shí)現(xiàn)偏光設(shè)計(jì)，LED通過單顆光學(xué)透鏡的光強(qiáng)分布如圖3所示，光線斜照射至黑板面上實(shí)現(xiàn)較高均勻度，此為本實(shí)用新型的核心。
[0024]本實(shí)用新型所述的反射紙對(duì)透鏡側(cè)面出射的光線有進(jìn)一步的會(huì)聚作用，如圖4所示，可以減小側(cè)面光線的損失。此外采用了鋁質(zhì)材料的燈體，配合以透光率好的玻璃面罩。本實(shí)用新型的LED黑板燈安裝在距離黑板一定水平位置的上方，燈具選擇適當(dāng)?shù)膬A角，其獨(dú)特的聚光及偏光設(shè)計(jì)，最終整燈的配光曲線如圖5所示，提高光能利用率的同時(shí)，在燈具存在一定傾角的情況下保證了黑板面上的照度均勻性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種LED黑板燈，包括:玻璃面罩⑴、光學(xué)透鏡(2)、反射紙(3)、鋁質(zhì)燈體外框⑷、PCB線路板(5)和LED光源(6)，其特征在于:鋁質(zhì)燈體外框⑷內(nèi)部設(shè)有凹槽結(jié)構(gòu)，所述凹槽結(jié)構(gòu)用于固定PCB線路板(5)與玻璃面罩(I)，所述LED光源(6)焊接于PCB線路板(5)上，光學(xué)透鏡(2)罩于LED光源(6)上方；所述反射紙貼于PCB線路板(5)上方，且位于鋁質(zhì)燈體外框⑷凹槽結(jié)構(gòu)的側(cè)壁；所述光學(xué)透鏡⑵為自由曲面透鏡，包括內(nèi)腔和外腔，所述內(nèi)腔為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，包括與底面呈斜面的內(nèi)腔側(cè)壁，以及位于兩個(gè)內(nèi)腔側(cè)壁之間的向下突出的內(nèi)腔上曲面；所述外腔的出射面為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的自由曲面結(jié)構(gòu)；LED光源(6)的出光口對(duì)準(zhǔn)內(nèi)腔上曲面，內(nèi)腔上曲面覆蓋了 LED光源光線聚集的角度，內(nèi)腔側(cè)壁采用磨砂結(jié)構(gòu)；所述光學(xué)透鏡的外腔采用自由曲面結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔上曲面的出射口對(duì)準(zhǔn)外腔上曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED黑板燈，其特征在于所述LED光源位于光學(xué)透鏡內(nèi)腔底面的中心位置，光學(xué)透鏡內(nèi)腔底面中心與光學(xué)透鏡外腔底面中心不重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED黑板燈，其特征在于所述光學(xué)透鏡內(nèi)腔側(cè)壁(205)采用磨砂面或光滑面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED黑板燈，其特征在于所述外腔上曲面的下部分(202)采用磨砂面。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種LED黑板燈，其結(jié)構(gòu)包括鋁質(zhì)外框架、LED光源、PCB線路板、光學(xué)透鏡、反射紙、玻璃面罩。鋁質(zhì)外框內(nèi)部設(shè)有凹槽，用于固定鋁基板和玻璃面罩，LED光源焊接在PCB線路板上，所述光學(xué)透鏡安裝PCB線路板上，罩于LED光源上方，鋁基板上方有反射紙貼于框架側(cè)壁，玻璃外罩位于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)外并封住外框架。本實(shí)用新型提供了一種帶偏光設(shè)計(jì)的LED黑板燈，針對(duì)黑板與燈具的位置特點(diǎn)，通過光學(xué)透鏡對(duì)LED進(jìn)行二次配光設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)聚光和偏光的照明效果，極大提高光能的利用率，同時(shí)保持黑板面上較高的均勻度。同時(shí)該黑板燈結(jié)構(gòu)簡單，具有較高的實(shí)用性。
【IPC分類】F21Y101-02, F21S2-00, F21V5-04
【公開號(hào)】CN204512999
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520062726
【發(fā)明人】林燕丹, 孫耀杰, 周莉, 董孟迪, 邱婧婧
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日