一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构制造技术

本发明专利技术提供了一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，包括：LED光源板和透镜；所述LED光源板的上表面分布有多个LED光源，所述透镜置于所述LED光源板的上方，并且所述透镜具有与所述LED光源一一对应的透镜单元；所述透镜单元的底部为全内反射面、顶面为偏光光学面；所述偏光光学面偏向发光面的轴心，并且所述透镜单元的偏光光学面的偏光角度，沿着远离发光面轴心的方向逐渐增加；所述LED光源发出的光线经过全内反射面汇聚形成平行光，再经过所述偏光光学面形成偏光光束。本发明专利技术提供了一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，在较大遮光角的情况下可以实现高光效的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学结构，尤其涉及一种嵌入式LED灯的光学结构。
技术介绍
现在的LED嵌入式灯具为了满足眩光要求，要求较大遮光角，以满足需求。对于灯具产品，如何满足眩光要求，又达到最大发光效率，光学设计方案起了决定性的因素。同时，大遮光角的需求，在传统光学方案下往往会造成较多的光线被阻碍吸收，发光效率低。目前市面上的LED嵌入式灯具，在出光结构上可以分为多颗阵列透镜、单颗凸透镜、反射器等。这些方案逐一分析如下：a.多颗阵列透镜，其出光图如图1所示：每颗透镜配光相同，光线在发光面相对发散出射，无法有效穿过天花板开孔，容易被天花板遮挡吸收，出光效率低；b.单颗凸透镜，其出光图如图2所示：光源需密集堆放，热量集中，不利于散热，影响寿命；单颗大透镜局部料厚较大，注塑成型容易缩水，制造成本高；单个凸透镜光学系统尺寸要求较高，造成嵌入式灯具高度偏高，所需的吊顶层安装高度偏高；LED光源多为朗伯体，凸透镜方案无法有效利用LED的侧面光线，出光效率低。c.反射器，其出光图如图3所示：光源需密集堆放，热量集中，不利于散热，影响寿命；反射器需要较大的高度尺寸，造成嵌入式灯具高度偏高，所需的吊顶层安装高度偏高；反射器开口的正面的光线直接出射，无法有效穿过天花板开孔，容易被天花板遮挡吸收，出光效率低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题是提供一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，在较大遮光角的情况下可以实现高光效的需求。为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，包括：LED光源板和透镜；所述LED光源板的上表面分布有多个LED光源，所述透镜置于所述LED光源板的上方，并且所述透镜具有与所述LED光源一一对应的透镜单元；所述透镜单元的底部为全内反射面、顶面为偏光光学面；所述偏光光学面偏向发光面的轴心，并且所述透镜单元的偏光光学面的偏光角度，沿着远离发光面轴心的方向逐渐增加；所述LED光源发出的光线经过全内反射面汇聚形成平行光，再经过所述偏光光学面形成偏光光束。在一较佳实施例中：所述LED光源呈圈圈相套的同心圆设置；所述同心圆的轴心为发光面的轴心。在一较佳实施例中：所述LED光源中位于由内至外第i圈的出光轴向偏光角度Bi满足：arctan[(N1+N2+N3......Ni)^0.5/(N1+N2+N3......Nn)^0.5*tanA]*90％≤Bi≤arctan[(N1+N2+N3......Ni)^0.5/(N1+N2+N3......Nn)^0.5*tanA]*110％；径向发散角度Ci满足：2π/Ni*90％≤Ci≤2π/Ni*110％；其中N1、N2......Ni表示由内至外第i圈中LED光源的数量，Nn表示由内至外最外圈中LED光源的数量，A表示出光光束角的设计要求值。在一较佳实施例中：所述透镜单元由远离所述LED光源的一端至靠近所述LED光源的一端具有直径逐渐缩小的结构。在一较佳实施例中：所述透镜单元的底面对应所述LED光源的部分设置有开口，所述开口的顶面为圆弧面。在一较佳实施例中：每一个透镜单元顶部的偏光光学面，分为多个呈锯齿状倾斜排列的偏光单元；所述偏光单元朝向所述轴心倾斜。在一较佳实施例中：每一个所述偏光光学面中，包括三个所述偏光单元。相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：本专利技术提供的一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，LED光源可以分散分布，避免局部温度过高，LED光源的工作温度越低其出光效率越高，保证LED光源的寿命；本专利技术提供的一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，每个LED光源匹配一个透镜，整个光学系统高度尺寸需求低，有利用整灯轻薄化；本专利技术提供的一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，通过改变偏光光学面的倾斜角度可以精准控制发光面上局部光线的出射角度，可以有效透过天花板开孔，出光效率高，实现超低眩光。附图说明图1为现有技术中LED嵌入灯采用多颗阵列透镜的出光光路图；图2为现有技术中LED嵌入灯采用单颗凸透镜的出光光路图；图3为现有技术中LED嵌入灯采用反射镜的出光光路图；图4为本专利技术优选实施例中的出光示意图；图5为本专利技术优选实施例中透镜单元的示意图；图6为本专利技术优选实施例中LED光源的分布图；图7为本专利技术优选实施例的模拟出光效率图。具体实施方式参考图4-6，一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，包括：LED光源板和透镜；所述LED光源板的上表面分布有多个LED光源，所述LED光源呈圈圈相套的同心圆设置；所述同心圆的轴心为发光面的轴心。所述透镜置于所述LED光源板的上方，并且所述透镜具有与所述LED光源一一对应的透镜单元；所述透镜单元的底部为全内反射面、顶面为偏光光学面；所述偏光光学面偏向发光面的轴心，并且所述透镜单元的偏光光学面的偏光角度，沿着远离发光面轴心的方向逐渐增加；更进一步的，所述透镜单元由远离所述LED光源的一端至靠近所述LED光源的一端具有直径逐渐缩小的结构。所述透镜单元的底面对应所述LED光源的部分设置有开口，所述开口的顶面为圆弧面。每一个透镜单元顶部的偏光光学面，分为三个呈锯齿状倾斜排列的偏光单元；所述偏光单元朝向所述轴心倾斜。所述LED光源发出的光线经过全内反射面汇聚形成平行光，再经过所述偏光光学面形成偏光光束。所述LED光源中位于由内至外第i圈的出光轴向偏光角度Bi满足：arctan[(N1+N2+N3......Ni)^0.5/(N1+N2+N3......Nn)^0.5*tanA]*90％≤Bi≤arctan[(N1+N2+N3......Ni)^0.5/(N1+N2+N3......Nn)^0.5*tanA]*110％；径向发散角度Ci满足：2π/Ni*90％≤Ci≤2π/Ni*110％；其中N1、N2......Ni表示由内至外第i圈中LED光源的数量，Nn表示由内至外最外圈中LED光源的数量，A表示出光光束角的设计要求值。下文通过一个具体例子来说明：设计一个90W出光光束角度为30°的嵌入式灯具，发光面直径160mm，天花板开孔180mm，发光面距离天花板300mm，即遮光角为60°。光源使用30pcs单颗3WLED光源，采用3圈排列。根据上述的结构，将LED光源设置为3圈，从内到外，第1圈光源排列数量4；第二圈光源排列数量10；第3圈光源排列数量16。获得的模拟出光效果如图7所示，LED光源发出的光线，透过天花板比例＞90％，而在同等天花板开孔尺寸、灯具发光面、遮光角的限制下，普通方案光学效率＜70％。上述的一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，LED光源可以分散分布，避免局部温度过高，LED光源的工作温度越低其出光效率越高，保证LED光源的寿命；每个LED光源匹配一个透镜，整个光学系统高度尺寸需求低，有利用整灯轻薄化；通过改变偏光光学面的倾斜角度可以精准控制发光面上局部光线的出射角度，可以有效透过天花板开孔，出光效率高，实现超低眩光。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的设计构思并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，利用此构思对本专利技术进行非实质性的改动，均属于侵犯本专利技术保护范围的行为。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，其特征在于包括：LED光源板和透镜；所述LED光源板的上表面分布有多个LED光源，所述透镜置于所述LED光源板的上方，并且所述透镜具有与所述LED光源一一对应的透镜单元；所述透镜单元的底部为全内反射面、顶面为偏光光学面；所述偏光光学面偏向发光面的轴心，并且所述透镜单元的偏光光学面的偏光角度，沿着远离发光面轴心的方向逐渐增加；所述LED光源发出的光线经过全内反射面汇聚形成平行光，再经过所述偏光光学面形成偏光光束。

【技术特征摘要】
1.一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，其特征在于包括：LED光源板和透镜；所述LED光源板的上表面分布有多个LED光源，所述透镜置于所述LED光源板的上方，并且所述透镜具有与所述LED光源一一对应的透镜单元；所述透镜单元的底部为全内反射面、顶面为偏光光学面；所述偏光光学面偏向发光面的轴心，并且所述透镜单元的偏光光学面的偏光角度，沿着远离发光面轴心的方向逐渐增加；所述LED光源发出的光线经过全内反射面汇聚形成平行光，再经过所述偏光光学面形成偏光光束。2.根据权利要求1所述的一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，其特征在于：所述LED光源呈圈圈相套的同心圆设置；所述同心圆的轴心为发光面的轴心。3.根据权利要求2所述的一种低眩光高光效的嵌入式LED灯的光学结构，其特征在于：所述LED光源中位于由内至外第i圈的出光轴向偏光角度Bi满足：arctan[(N1+N2+N3......Ni)^0.5/(N1+N2+N3......Nn)^0.5*tanA]*90％≤Bi≤arctan[(N1+N2+N3........

【专利技术属性】
技术研发人员：黄于霖，高涛，廖国春，
申请(专利权)人：厦门通士达照明有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35