一种用于离散LED光源的配光透镜及设备制造技术

本发明专利技术涉及LED光源照明领域，特别涉及一种用于离散LED光源的配光透镜及设备。所述透镜入射面包括入射侧面和入射端面；所述入射端面为复合面，包括主入射端面和子入射端面；所述子入射端面包括中心子入射端面和离轴子入射端面；所述子入射端面为曲面向透镜底部方向凸起，设置于主入射端面上；所述透镜适用于离散LED光源，其中子入射端面同光源中各个子光源相对应使用；所述子入射端面将所处于离轴状态的子光源所发出相对于透镜中轴线的轴外光线，转变成该子入射端面的轴上光或近轴光，这样能有效提高小角度光线的光强；在入射端面上密集分布起匀光作用的次级小凸起透镜阵列，使离散光源经透镜调制后的照明光场达到理想的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于离散LED光源的配光透镜及设备
本专利技术涉及LED光源照明领域，特别涉及一种用于离散LED光源的配光透镜及设备。
技术介绍
作为一种节能照明技术，LED照明全方位地进入了人们的生活。在实际生产及使用中，LED灯具的性价比成为日益突出的矛盾。在相同功率下，集成封装COB光源的价格是多颗独立封装光源的数倍，例如现在广泛使用的采用3030EMC支架封装的光源。还有在相同功率下的COB集成封装光源，芯片排布间距大的光源出光效率大于排布间距小的光源。因此现在不少灯具厂商试图采用多颗独立封装的LED光源或芯片间距大的COB光源来降低光源成本。这两种方式的共性就是离散的发光光源，如果配以常规的配光透镜，会在照明光场呈现出与光源排布相类似的光斑分布，产生较大的光斑缺陷，特别是在小角度高K值要求的情况下，光源的排布会很明显地分布在照明光场，极大地影响了照明的效果。在现有应用中，有采用入射孔端面附着小透镜阵列的方法，这样的方式虽然可以使一部分高频率段的光场分布得到匀化，但不能有效的解决中低频率段光斑呈光源分布的现象，这样的光场不均匀分布的缺陷极大的限制了离散光源的照明使用效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种用于离散LED光源的配光透镜及设备，通过设置离轴子入射端面，将离散光源中离轴子光源所发出的轴外光线，调整成轴上光或近轴光，有效改变了照明光场呈现出与光源排布相类似的光斑分布情况，同时在透镜本体中心的位置还设置有中心子入射端面，进一步改进了出射光场的照度分布，使使用离散光源具有和集成芯片光源一样的光源效果，大大降低光源的成本。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种用于离散LED光源的配光透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括入射面和出射面，其中所述入射面包括入射端面和入射侧面；所述入射端面包括主入射端面和子入射端面；所述主入射端面为平面；所述子入射端面为向透镜底部方向凸起的曲面，所述子入射端面设置于主入射端面上；所述子入射端面包括离轴子入射端面和中心子入射端面；所述离轴子入射端面设置于偏离所述主入射端面中心的位置；所述中心子入射端面设置于所述主入射端面的中心位置，使用时所述中心子入射端面与中心子光源相对应；所述中心子光源是指在透镜相匹配的离散光源中处于中心位置的子光源。其中所述子入射端面在与透镜本体中心轴垂直的平面上的投影面积≥对应子光源在与透镜本体中心轴垂直的平面上的投影面积的0.8倍；所述子入射端面的顶点在与透镜本体中心轴垂直的平面上形成第一投影点，所述子入射端面的对应子光源中心点在与透镜本体中心轴垂直的平面上形成第二投影点，所述第一投影点和第二投影点之间的距离≤对应子光源边缘处到中心点最大距离的1倍（子光源边缘处到中心点最大距离是指：子光源中荧光粉涂布的边缘处到中心点之间的最大距离）。本透镜使用时，各个离散子光源所发出的光经过对应子入射端面的调整作用后其部分能量变成了与透镜本体中心轴平行或者小角度倾斜的的对应子入射端面的轴上光或近轴光，同时其他没有与该子光源对应的子入射端面也都会对该子光源较大角度的光成像，这样就能在出射光场的不同区域形成多个该子光源的像。这样照明光场就会由许多子光源像叠加形成，这些多个子光源的像相互叠加也可以在空间中低频率段形成相对均匀的照度分布，本专利技术改变了出射光场的呈现光源分布的情况，同时提高了出射光场中心的照度，改善了出光效果，使用低成本的离散LED光源，也可以达到和整体为芯片COB集成封装的LED光源相同的出光效果，降低了相关产品的生产成本。进一步的，所述子光源，可以为一个单个的LED光源（单颗的LED光源或者单个芯片封装的LED光源），也可以为由至少2个的相对独立的次级子LED光源（次级子光源为单颗的LED光源或者单个芯片封装的LED光源）所构成子光源模块。当子光源为单个的LED光源构成时，通过离轴子入射端面与该子光源相对应，并且该子光源所发出部分的光线通过该子入射端面的调节后成为与所述透镜本体中心轴平行的子入射端面轴线的轴上光线或者近轴光线。当子光源为至少2个的相对独立的次级子LED光源构成子光源模块时（某些情况下子光源并非是独立的LED光源，而是由2个以上相对集中分布的LED光源构成的，比如说三三两两或者三五成群的分布在一个相对集中的区域内（此处的相对集中分布是相比于其他子光源或子光源模块而言），这种情况下，用一个子入射端面与子光源模块相对应（子光源模块的中心点即是该子光源的中心点），该子入射端面将所对应的子光源模块所发出部分的光线调节成为与该子入射端面同轴的轴上光线或者近轴光。本专利技术透镜的主入射端面中心位置具有向透镜本体底部方向凸起的中心子入射端面，其作用是与光源模块中的中心子光源相对应；配光透镜使用时，与透镜匹配的光源模块的中心位置往往也具有相应子光源，对于这部分子光源所发出的部分的光线，理论上不需要经过子入射端面的调整，仅仅只是通过透镜本体其他功能面的配合作用也可以形成与透镜本体中心轴同轴的轴上光；但是在透镜入射端面中心具有相应的子入射端面可以实现更好的光学效果。特别是当透镜中心轴上的子光源为子光源模块时，为提高光源的利用效率同时减少离轴子入射端面加工的成本，在使用时往往会在透镜中心位置的子光源模块中尽量多排布一些次子光源，以提高中心子光源模块的发光强度；此时中心子入射端面的设置显得由为重要，因为当中心光源为子光源模块时，其子光源模块的面积相对于单颗的LED光源或者单个芯片封装的LED光源的面积要大许多，而且次子光源之间也具有相对离散的特性；此时各个中心次子光源所述发出的光线若不经过中心子入射端面的汇聚和调整作用，难以在出射光场形成与透镜本体中心轴同轴，且照度相对集中的光斑。进一步的，所述透镜本体包括入射孔，所述入射孔位于透镜本体的底部中心，向透镜本体顶部方向凹陷（本专利技术中以透镜的入射面方向为顶部，以光源安装方向为透镜底部，同时本专利技术所指的凹陷与凸起均是相对实体而言）所述入射端面位于入射孔的顶部端面上；所述入射孔的侧面为入射侧面，所述入射侧面为圆柱面或者圆锥面，具体面型根据出光效果以及加工工艺而定。作为一种优选，所述透镜的主入射端面和，或子入射端面上附着有次级透镜阵列（小凸起透镜阵列）；所述次级透镜向透镜本体底部方向凸起。（小凸起透镜阵列面的阵列方式可以是环形阵列也可以为行列阵列）所述次级小凸起透镜列阵可将上述照明光场中频段的分布不均匀现象进行匀化，这样通过透镜中间端面入射的光就能在光场呈现大致均匀过度的光斑。进一步的，所述透镜的主入射端面、子入射端面和，或入射侧面为雾化表面。次级小凸起透镜阵列面的设置能够较好地调制中频率的空间不均匀分布，但是会带来一些较高频率的照明光场分布不均，为了克服这种较为高频率的空间不均匀分布，这样通过将入射面进行雾化处理，能在光场呈现较为圆润过度的光斑。进一步的，所述子入射端面的曲率根据照明光场需要照度分布情况而定。进一步的，所述透镜本体还包括全反射面，所述全反射面，位于透镜本体的侧面，入射到透镜侧面的光线经过所述全反射面的全反射作用后入射到透镜本体的出射面上，并经过透镜出射面的折射作用后，最后出射到透镜本体的顶部空间。作为一种优选，所述全反射面包括子反射面，所述子反射面为平面或曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于离散LED光源的配光透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括入射面和出射面，其特征是：所述入射面，包括入射端面和入射侧面；所述入射侧面为所述透镜本体中入射孔的侧面；所述入射端面为所述入射孔的端面；所述入射端面为复合面，所述入射端面包括主入射端面和子入射端面； 所述主入射端面为平面；所述子入射端面设置于主入射端面上，所述子入射端面为向透镜底部方向凸起的曲面；所述子入射端面包括离轴子入射端面和中心子入射端面。

【技术特征摘要】
1.一种用于离散LED光源的配光透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括入射面和出射面，其特征是：所述入射面，包括入射端面和入射侧面；所述入射侧面为所述透镜本体中入射孔的侧面；所述入射端面为所述入射孔的端面；所述入射端面为复合面，所述入射端面包括主入射端面和子入射端面；所述主入射端面为平面；所述子入射端面设置于主入射端面上，所述子入射端面为向透镜底部方向凸起的曲面；所述子入射端面包括离轴子入射端面和中心子入射端面；并且，所述子入射端面在与所述透镜本体中心轴垂直的平面上的投影面积≥对应离轴子光源在与所述透镜本体中心轴垂直的平面上的投影面积的0.8倍；所述子入射端面的顶点在与透镜本体中心轴垂直的平面上形成第一投影点，对应子光源中心点在与透镜本体中心轴垂直的平面上形成第二投影点，所述第一投影点到第二投影点之间的距离≤对应子光源边缘处到中心点最大距离的1倍。2.如权利要求1所述的透镜，其特征是：所述子光源为单颗的...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍永峰，周礼书，
申请(专利权)人：成都恒坤光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51