专利名称：一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能够消除眩光的以发光二极管作为光源的投射照明灯具
背景技术：
目前，以发光二极管作为光源的投射照明灯具的用途越来越广泛；尤其是在酒店大堂、餐厅以及品牌连锁商店等应用场合，因发光二极管具有省电、寿命长以及显色指数高等特点，对以发光二极管作为光源的投射灯的需求愈加广泛，大有替代传统卤素投射灯的趋势。传统卤素投射灯在几十瓦功率的情况下，发光体尺寸相对几瓦的情形，增加不多，而对发光二极管光源来说，在目前的普及的封装技术水平下，几十瓦的发光体面积相对几瓦的发光体面积成倍的增加，大面积发光体带来的问题是无法有效的将光以较小的发散角投射出去；另外的问题是，由于卤素灯发光体的尺寸相对较小，这样亮度会很高，发光体直射的光，如果直接的投射出去，进入人的眼睛，会对人眼造成不适甚至程度不一的伤害，这就是所谓的眩光。通常的做法是，一方面，其出射的光可通过反光灯杯以小角度的发散角投射出去，而在反光杯反射表面布置不连续过渡的小平面和弧面，以减少眩光；另一方面，可以通过在发光体的中心增加挡光板来阻塞直射的光，以消除眩光。对发光二极管光源的投射灯具来说，由于单颗的发光二极管光源的尺寸更小，亮度更高，其直射光对人眼的刺激更显著，由单颗集成封装成几十瓦的发光二极管面光源的发光表面尽管面积成倍的增加了，但单颗的发光二极管光源发出的高亮度的直射光对人眼的刺激依然存在，目前，直接用这种直射光来照明的灯具，在市场上的产品尽管有很多，造成的眩光和光污染很严重，但随着行业的发展和灯具标准的逐步规范，这是需要逐渐杜绝的；这样一来，目前普遍采用的一种消眩光的方法是，在光源前面的聚光透镜前加散光材料或散光面，以减少眩光，但这种方法的局限性是，经过散光层后的光，出射的角度是随机的，无法以小角度的光投射出去，无论是在需要离光源较远距离的照明场所，还是在光的利用效率方面都是较难满足使用需要的。
实用新型内容为克服目前从集成封装的发光二极管大面积光源发射的光无法以相对较小的发散角投射出去，以及因发光二极管直射光而引致的眩光技术问题，本实用新型通过发光二极管光源、导光透镜以及反光杯的有机组合，能够将发光二极管光源大面积的光以相对较小的发散角投射出去，同时又消除了因光源直射而引致的眩光。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:设计了一种导光透镜，其与反光杯组合，二者可以是分离件，也可以是一体件；导光透镜是透明件，其表面为抛光面，导光透镜的入光端口与发光二极管的出光面对接，从而收集发光二极管出射的光，这些光入射到导光透镜的内反射侧面上，导光透镜的内反射侧面为回转弧面或锥面，其各点法线与射到该点的入射光的角度尽可能的大，且其表面呈抛光镜面，以满足全发射的条件，经过一次或多次反射后的光在出光端口折射出，折射出的光由于经过了在导光透镜内部的一次或多次反射，在出光端口的出光相对均匀，且随导光透镜的出光口沿中心轴回转分布，分散了发光二极管每单颗发光点出射的过高亮度的光，即相当于生成了若干次级光源，减轻了因发光二极管直射而引致的眩光，另外，从导光透镜出光端口出射光的方向是面向外反光面，与人眼观察角度方向垂直，其折射出的光完全投射到外反光面上，经外反光面反射后投射出来，这样一来，就能消除大部分眩光；另一方面，导光透镜的出光端口的轴向截面尺寸相对入光端口的尺寸小约一半，通过设计合适的出射光与外反光面上各点法线之间的角度，能使光以小的发散角投射出去。另外一种导光透镜的设计方案是，导光透镜综合了反光杯的功能，导光透镜的内反射侧面覆盖了类似喇叭状弧面的内外侧表面，以使经过一次或多次内反射后的光，其出射方向接近最终的投射光方向，并垂直导光透镜的出光端口，导光透镜的出光端口为一段其轴截面类似锯齿的回转圆环面的集合，这样的面，能将入射到该面的光进一步分割，且保证折射出的出射光方向接近轴向，消除了眩光的同时，也将出射光以小的发散角投射出去。这种方案，省略了反光面的反射层，消除了大部分眩光，结构更加紧凑。本实用新型的有益结果是，只需要在传统的反光杯上安装一个导光透镜，或是单独使用一个导光透镜，就能实现用大面积的发光二极管光源以小角度的发散角投射照明，同时消除了因光源直射而引致的眩光，结构简单。
以下结合附图及实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型组回转组合件的轴向剖面图。图2是采用导光透镜和反光杯分离组合的第一个实施例回转组合件的轴向剖面图。图3是采用导光透镜和反光杯分离组合的第二个实施例回转组合件的轴向剖面图。图4是采用导光透镜和反光杯分离组合的第三个实施例回转组合件的轴向剖面图。图5是采用导光透镜和反光杯分离组合的第四个实施例回转组合件的轴向剖面图。图6是采用导光透镜和反光杯一体化结构的第一个实施例的回转体的轴向剖面图。图7是采用导光透镜和反光杯一体化结构的第二个实施例的回转体的轴向剖面图。图8是采用导光透镜和反光杯一体化结构的第三个实施例的回转体的轴向剖面图。图9为采用图2实施例模拟计算的光线走向图。
图1 图8中，I是发光二极管光源,2是导光透镜,2a是导光透镜的入光端口面，2b是导光透镜的内反射侧面,2c是导光透镜的出光端口面,2d为导光透镜的入光端口面的中心法线，3是反光杯，3a是外反光面。
具体实施方式
在
图1中，包含了发光二极管光源(I)、导光透镜(2)和反光杯(3)，其中导光透镜
(2)由入光端口面(2a)、内反射侧面(2b)和出光端口面(2c)组成、它们均为以入光端口面的中心法线(2d)为轴的回转面；外反光面(3a)为反光杯(3)的工作面，导光透镜(2)与反光杯(3)可以是分离件，二者也可以合成一体件。发光二极管光源(I)发出的光，通过导光透镜(2)的入光端口面(2a)，进入导光透镜(2)的体内，并经导光透镜(2)的内反射侧面(2b) —次或多次的全反射后，从导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射出，投射到反光杯
(3)的是外反光面(3a)上,被反射出去；由于导光透镜(2)的出光端口面(2c)面对外反光面(3a)，这样，从导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射出的光全部投射到外反光面(3a)，不直接的进入人眼，因而能消除眩光，通过设计合适的外反光面(3a)的曲面参数，可以形成小发散角度的投射光。在图2所示的实施例中，导光透镜(2)与反光杯(3)是分离件，二者的共同中心轴线为入光端口面的中心法线(2d);入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，并收集发光二极管发出的光进入导光透镜(2)的体内，导光透镜(2)的内反射侧面(2b)为以导光透镜⑵的入光端口面的中心法线(2d)为轴回转并圆滑地向外弯曲的弧面，类似喇叭状弧面的弧面，这种形状能使投射到该面的光线其入射角满足全反射条件而不会从该面折射而出，从而继续在导光透镜(2)体内传输，直到其射到导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出；在此实施例中导光透镜(2)的出光端口面(2c)为绕入光端口面中心法线(2d)回转并向外鼓出的弧面，这样的弧面能聚集发散的出射光；从导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出的光，入射到反光杯(3)的外反光面(3a)上反射出去，通过设计合适的出射光与外反光面(3a)法线之间的角度，能使光以相对较小的发散角投射出去。在图3所示的实施例中，导光透镜(2)与反光杯(3)是分离件，二者的共同中心轴线为入光端口面的中心法线(2d);入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，并收集发光二极管发出的光进入导光透镜(2)的体内，导光透镜(2)的内反射侧面(2b)为以导光透镜⑵的入光端口面的中心法线(2d)为轴回转并圆滑地向外弯曲的弧面，类似喇叭状弧面的弧面，这种形状能使投射到该面的光线其入射角满足全反射条件而不会从该面折射而出，从而继续在导光透镜(2)体内传输，直到其射到导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出；在此实施例中导光透镜(2)的出光端口面(2c)为绕入光端口面中心法线(2d)回转的圆柱面的侧面，这样的面以使出射光继续发散；从导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出的光，入射到反光杯(3)的反光面(3a)上反射出去，通过设计合适的出射光与外反光面(3a)法线之间的角度，能使光以相对较小的发散角投射出去。在图4所示的实施例中，导光透镜(2)与反光杯(3)是分离件，二者的共同中心轴线为入光端口面的中心法线(2d);入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，并收集发光二极管发出的光进入导光透镜(2)的体内，导光透镜(2)的内反射侧面(2b)为以导光透镜(2)的入光端口面的中心法线(2d)为轴回转的圆锥面的侧面，设计此圆锥面合适的顶角能使投射到该面的光线其入射角满足全反射条件而不会从该面折射而出，从而继续在导光透镜(2)体内传输，直到其射到导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出；在此实例中导光透镜(2)的出光端口面(2c)为绕入光端口面中心法线(2d)回转并向外鼓出的弧面，这样的弧面能聚集发散的出射光；从导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出的光，入射到反光杯(3)的反光面(3a)上反射出去，通过设计合适的出射光与外反光面(3a)法线之间的角度，能使光以相对较小的发散角投射出去。在图5所示的实施例中，导光透镜(2)与反光杯(3)是分离件，二者的共同中心轴线为入光端口面的中心法线(2d);入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，并收集发光二极管发出的光进入导光透镜(2)的体内，导光透镜(2)的内反射侧面(2b)为以导光透镜(2)的入光端口面的中心法线(2d)为轴回转的圆锥面的侧面，设计此圆锥面合适的顶角能使投射到该面的光线其入射角满足全反射条件而不会从该面折射而出，从而继续在导光透镜(2)体内传输，直到其射到导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出；在此实施例中导光透镜(2)的出光端口面(2c)为绕入光端口面中心法线(2d)回转的圆柱面的侧面，这样的面以使出射光继续发散；从导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出的光，入射到反光杯(3)的反光面(3a)上反射出去，通过设计合适的出射光与外反光面(3a)法线之间的角度，能使光以相对较小的发散角投射出去。在图6所示的实施例中，导光透镜(2)集合了反光杯(3)的功能，形成了一体件；入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，并收集发光二极管发出的光进入导光透镜(2)的体内，导光透镜(2)的内反射侧面(2b)为以导光透镜(2)的入光端口面的中心法线(2d)为轴回转并圆滑地向外弯曲的弧面，类似喇叭状的弧面，这种形状能使投射到该面的光线其入射角满足全反射条件而不会从该面折射而出，从而继续在导光透镜(2)体内传输；在该实施例中，导光透镜(2)的内反射侧面(2b)覆盖了类似喇叭状弧面的内外侧表面，以使经过一次或多次内反射后的光，其出射方向接近最终的投射光方向，并垂直导光透镜(2)的出光端口(2c)，出光端口(2c)为绕入光端口面的中心法线(2d)回转的不同口径的环形面的集合，其轴截面类似齿状，这样的面，能将入射到该面的光进一步分割，且保证折射出的出射光方向接近轴向，消除了眩光的同时，也将出射光以小的发散角投射出去。在图7所不的实施例中，导光透镜(2)与反光杯(3)合成一体件；入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，并收集发光二极管发出的光进入导光透镜(2)的体内，导光透镜(2)的内反射侧面(2b)为以导光透镜(2)的入光端口面的中心法线(2d)为轴回转并圆滑地向外弯曲的弧面，类似喇叭状弧面的弧面，此段弧面为导光透镜(2)的内环部分，这段部分的形状能使投射到该面的光线其入射角满足全反射条件而不会从该面折射而出，从而继续在导光透镜(2)体内传输，直到其射到导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出；同时，导光透镜(2)的外反光面(3a)为绕入光端口面中心法线回转，面对导光透镜出光端口面并圆滑地向内弯曲的弧面，其接收出光端口面(2c)折射而出的光，外反光面(3a)表面涂有反射层材料，通过设计合适的出射光与外反光面(3a)法线之间的角度，能使光以相对较小的发散角投射出去。1.在图8所不的实施例中，导光透镜(2)与反光杯(3)合成一体件；入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，并收集发光二极管发出的光进入导光透镜(2)的体内，导光透镜⑵的内反射侧面(2b)为以导光透镜(2)的入光端口面的中心法线(2d)为轴回转的圆锥面的侧面，此段圆锥面为导光透镜(2)的内环部分，设计合适的圆锥项角能使投射到该面的光线其入射角满足全反射条件而不会从该面折射而出，从而继续在导光透镜(2)体内传输，直到其射到导光透镜(2)的出光端口面(2c)折射而出；同时，导光透镜
(2)的外环部分的内侧面为外反光面(3a)，该外反光面为绕入光端口面中心法线回转，面对导光透镜出光端口面并圆滑地向内弯曲的弧面，其接收出光端口面(2c)折射而出的光，外反光面(3a)表面涂有反射层材料，通过设计合适的出射光与外反光面(3a)法线之间的角度，能使光以相对较小的发散角投射出去。图9所示为采用图2实施例模拟计算的光线走向图，由计算结果可见，出射光的角度位于半角12度以内，超过80%的光都是通过导光透镜(2)的内反射(2b)侧面全反射后，射到反光杯(3)上的外反光面(3a)投射而出。
权利要求1.一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具，由发光二极管光源、导光透镜和反光杯组成，其特征是:发光二极管光源射出的光，通过导光透镜的入光端口面折射进入导光透镜后，再通过导光透镜的内反射侧面全反射，然后在导光透镜的出光端口面折射出，导光透镜出光端口面折射出的光完全投射到反光杯的外反光面上，反射后形成投射光。
2.根据权利要求书I所述的一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具，其特征是:导光透镜⑵为透明件，其只有入光端口面、内反射侧面和出光端口面，且入光端口面、内反射侧面表面均为抛光面，入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，导光透镜的内反射侧面为绕入光端口面中心法线回转，并圆滑地向外弯曲的弧面，导光透镜的出光端口面为绕入光端口面中心法线回转并向外鼓出的弧面。
3.根据权利要求书I所述的一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具，其特征是:导光透镜为透明件，其只有入光端口面、内反射侧面和出光端口面，且入光端口面、内反射侧面表面均为抛光面，入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，导光透镜的内反射侧面为绕入光端口面中心法线回转并圆滑地向外弯曲的弧面，导光透镜的出光端口面为绕入光端口面中心法线回转的圆柱面的侧面。
4.根据权利要求书I所述的一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具，其特征是:导光透镜为透明件，其只有入光端口面、内反射侧面和出光端口面，且入光端口面、内反射侧面表面均为抛光面，入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，导光透镜的内反射侧面为绕入光端口面中心法线回转的圆锥面的侧面，导光透镜的出光端口面为绕入光端口面中心法线回转并向外鼓出的弧面。
5.根据权利要求书I所述的一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具，其特征是:导光透镜为透明件，其只有入光端口面、内反射侧面和出光端口面，且入光端口面、内反射侧面表面均为抛光面，入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，导光透镜的内反射侧面为绕入光端口面中心法线回转的圆锥面的侧面，导光透镜的出光端口面为绕入光端口面中心法线回转的圆柱面的侧面。
6.根据权利要求书I所述的一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具，其特征是:导光透镜与反光杯形成一体件，入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，导光透镜的内反射侧面为绕入光端口面中心法线回转的并圆滑地向外弯曲的弧面，导光透镜的出光端口面为绕入光端口面中心法线回转的不同口径的环形面的集合，其轴截面类似齿状。
7.根据权利要求书I所述的一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具，其特征是:导光透镜与反光杯合成一体件，其除了有入光端口面、内反射侧面和出光端口面外，还有外反光面，入光端口面、内反射侧面表面均为抛光面，外反光面表面涂有反射层，入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，导光透镜的内反射侧面为绕入光端口面中心法线回转并圆滑地向外弯曲的弧面，导光透镜的出光端口面为绕入光端口面中心法线回转的圆柱面的侧面，导光透镜的外反光面为绕入光端口面中心法线回转，面对导光透镜出光端口面并圆滑地向内弯曲的弧面。
8.根据权利要求 书I所述的一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具，其特征是:导光透镜与反光杯合成一体件，其除了有入光端口面、内反射侧面和出光端口面外，还有外反光面，入光端口面、内反射侧面表面均为抛光面，外反光面表面涂有反射层，入光端口面为垂直于发光二极管出光面中心法线的平面，导光透镜的内反射侧面为绕入光端口面中心法线回转的圆锥面的侧面，导光透镜的出光端口面为绕入光端口面中心法线回转的圆柱面的侧面，导光透镜的外反光面为绕入光端口面中心法线回转的面对导光透镜出光端口面并圆滑地向内弯曲的弧面 。
专利摘要本实用新型涉及到一种能够消除眩光的发光二极管投射照明灯具，包括发光二极管光源、导光透镜和反光杯；其中导光透镜由入光端口面、内反射侧面和出光端口面组成，均为以入光端口面的中心法线为轴的回转面；反光杯与导光透镜可以是分离件，也可以合成一体。发光二极管光源发出的光，通过导光透镜的入光端口面进入导光透镜的体内，被导光透镜内的内反射侧面一次或多次的全反射后，从导光透镜的出光端口面折射出，再投射到外反光面上被反射出去；由于导光透镜的出光端口面面对外反光面，这样，从导光透镜的出光端口面折射出的光完全投射到外反光面上，经过外反光面反射后，最终形成能够消除眩光的小发散角的投射照明光。
文档编号F21V8/00GK202927620SQ201120551509
公开日2013年5月8日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者张建平 申请人:深圳市亮百佳电子科技有限公司