一种透镜及LED灯具的制作方法

本发明涉及led照明领域，具体是涉及一种透镜及led灯具。

背景技术：

教室黑板照明目的是提供良好的视觉光环境，保证教师和学生能够轻松地在黑板上书写、阅读黑板上的内容。因此教室黑板灯照明对于均匀性、平均照度以及眩光都由较为严格的要求，根据《cqc16-465199-2020教室优质照明光环境认证规则》中的规定，书写板面维持平均照度为500lx～1000lx，照度均匀度不小于0.8。

目前市面上黑板灯的配光方式主要是通过透镜和反射器来实现，例如公告号为cn202140905u的专利中公开了一种黑板灯，该黑板灯在灯罩的一侧内凹形成一反光槽，该反光槽的壁面由至少一曲面形成，其中曲面的曲率在靠近照明装置处较大，并朝两侧递减，且曲率在朝向支撑结构一侧的递减度小于远离支撑结构一侧的递减度，其通过反光槽来实现更为平均及合适的照度。

又如公告号为cn204164819u、公布号为cn107143778a的专利中led灯具都是通过透镜来实现较为均匀的配光。但是目前市面上的led黑板灯透镜普遍使用的是线性拉伸型结构，由于其横向光路有较多的大角度光线无法射出而损耗，所以都要通过设置全反射面来提高出光效率，但这样易造成出光光斑颜色不均匀问题，且出光光形偏窄(通常为60°左右)，应用于4.0米的黑板照明时，需要三盏1.2米的灯具才能够实现符合要求的照明，而无法通过两盏1.5米的灯具来实现，这增加了设备及安装成本。

此外，现有的led黑板灯透镜需要拉伸一个较长的长度并配以线性密集排布的led光源才能实现所需的光形，因此每一规格的透镜通常只能适配一种灯具，适用性较差。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种透镜，以解决现有led黑板灯透镜出光光形偏窄的问题。

具体方案如下：

一种透镜，包括沿一方向依序布设的至少一透镜单元，将透镜单元依序布设的方向定义为x轴，且以此构建出一xyz三轴坐标系；

所述透镜单元具有一入光面和一出光面，入光面朝向xy面设置，出光面从入光面往z轴方向延伸设置，该透镜单元沿y轴方向的两端分别定义为第一端和第二端，该透镜单元的入光面为从第一端往第二端方向延伸设置的弧面，且该弧面到xy面上的垂直距离从第一端往第二端方向逐渐增大，该弧面上还具有多个并排设置的弧形凸肋，该些弧形凸肋在该弧面上从第一端往第二端方向延伸；

所述透镜单元的出光面是由多条与yz面平行的第一横断面线和多条与xz面平行的第一纵断面线构成的网格曲面，其中，每一第一横断面线都具有一第一最高点，该第一横断面线由其第一最高点分割成往第一端方向的第一曲线和往第二端方向的第二曲线，且第一曲线的曲率大于第二曲线的曲率，并且该第一最高点位于靠近第一端的一侧上；每一第一纵断面线都具有一第二最高点,该第一纵断面线以其第二最高点为中心对称设置。

进一步的，所述弧形凸肋的表面是由多条与yz面平行的第二横断面线和多条与xz面平行的第二纵断面线构成的网格曲面。

进一步的，所述第二纵断面线的曲率从第一端往第二端方向逐渐减小。

进一步的，每一所述第二纵断面线都具有一第三最高点,该第二纵断面线以其第三最高点为中心对称设置。

进一步的，每一所述第二纵断面线顶部为具有相同高度的一直线段，该第二纵断面线以该直线段的中心为对称点对称设置。

进一步的，所述透镜单元的第二端上还具有一凸台，该凸台往远离第一端的方向延伸，且该凸台具有朝向第一端的端面，该端面由弧面的第二端往xy面方向延伸而成。

本发明还提供了一种led灯具，包括具有led光源的灯具本体，所述led光源的出光侧上安装有如上任一所述的透镜。

本发明提供的透镜与现有技术相比较具有以下优点：本发明提供的透镜只需一个透镜单元和一颗led光源对应，即可实现超宽光形，透镜单元可根据灯具实际所需的光源颗数作线性排布并拼合成条状结构即可，且条状结构的长度不受光形的约束，便于透镜安装以及降低加工的成本。

附图说明

图1示出了透镜的示意图。

图2示出了透镜单元入光面的示意图。

图3示出了透镜单元出光面的示意图。

图4示出了透镜单元的俯视示意图。

图5示出了图4中a-a的剖面示意图。

图6示出了图4中b-b的剖面示意图。

图7示出了图4中a-a剖面的出光示意图。

图8示出了图4中b-b剖面的出光示意图。

图9示出了黑板灯的截面示意图。

图10示出了黑板灯的整灯出光光形图。

图11示出了两盏1.5米的黑板灯对4米的黑板所实现的照明效果图。

图12示出了图11中黑板上各网格点平均照度的数据表格图。

图13示出了三盏1.2米的黑板灯对4米的黑板所实现的照明效果图。

图14示出了图13中黑板上各网格点平均照度的数据表格图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-图5所示的，本实施例提供了一种透镜，包括沿一方向依序布设的至少一透镜单元10，透镜单元10的底面为入光面100，顶面为出光面110。在本实施例中，为了便于描述，将透镜单元10沿x轴方向依序布设，并以此构建出一xyz三轴坐标系，其中，透镜单元10的入光面100正对xy面设置，出光面110从入光面100往z轴方向延伸设置，具体方向如图1中的xyz三轴坐标系所示。

该透镜单元10沿y轴方向的两端分别定义为第一端10a和第二端10b，该透镜单元10的入光面100为从第一端10a往第二端10b方向延伸且倾斜设置的弧面，且该弧面到xy面上的垂直距离从第一端10a往第二端10b方向逐渐增大，该弧面上还具有多个并排设置的弧形凸肋101，这些弧形凸肋101在该弧面上以相同倾角从第一端10a往第二端10b方向延伸。该入光面100除了可使光形扩散外，还具有遮挡光源、防止眩光的作用。

该透镜单元10的出光面110为凸包型的自由曲面，该自由曲面是由多条与yz面平行的第一横断面线和多条与xz面平行的第一纵断面线构成的网格曲面。其中，每一第一横断面线都具有一第一最高点o，该第一横断面线由其第一最高点o分割成往第一端10a方向的第一曲线111和往第二端10b方向的第二曲线112，且第一曲线111的曲率大于第二曲线的曲率，并且该第一最高点o位于靠近第一端10a的一侧上。每一第一纵断面线都具有一第二最高点p,该第一纵断面线以其第二最高点p为中心对称设置。

参考图7和图8，该透镜在应用时，只需一个透镜单元和一颗led光源对应，即可实现超宽光形，透镜单元可根据灯具实际所需的光源颗数(整灯功率决定光源颗数)作线性排布并拼合成条状结构即可，且条状结构的长度不受光形的约束，便于透镜安装以及降低加工的成本。

参考图2，在本实施例中，弧形凸肋101的表面为自由曲面，该自由曲面是由多条与yz面平行的第二横断面线和多条与xz面平行的第二纵断面线构成的网格曲面，其中所述第二纵断面线的曲率从第一端往第二端方向逐渐减小。

优选的，每一所述第二纵断面线都具有一第三最高点,该第二纵断面线以其第三最高点为中心对称设置。

另一优选的，每一所述第二纵断面线顶部为具有相同高度的一直线段，该第二纵断面线以该直线段的中心为对称点对称设置。

参考图1-图8，在本实施例中，透镜单元10的第二端10b上还具有一凸台13，该凸台13往远离第一端10a的方向延伸，且该凸台具有朝向第一端10a的端面131，该端面131由弧面的第二端10b往xy面方向延伸而成，从而形成与弧面成阶梯状的结构，该凸台13可以有效的去除杂光，可以消除现有透镜存在亮斑的问题。

参考图9-图14，现将本实施例所提供的透镜应用于黑板灯上，该黑板灯的截面示意图如图9所示，该黑板灯的整灯出光光形图如图10所示。

图11为两盏1.5米的黑板灯对4米的黑板所实现的照明效果图，图12图11中黑板上各网格点的平均照度。

从图12中的数据可以得出黑板上的平均照度为593lx，最小照度为503lx，最大照度为661lx，最小照度与平均照度的比值为0.847，最小照度与最大照度的比值为0.760，从以上数据可以看出，两盏1.5米的黑板灯所实现的照明效果符合《cqc16-465199-2020教室优质照明光环境认证规则》中相关的规定。

图13为三盏1.2米的黑板灯对4米的黑板所实现的照明效果图，图14为图13中黑板上各网格点的平均照度。从图14中的数据可以得出黑板上的平均照度为715lx，最小照度为603lx，最大照度为813lx，最小照度与平均照度的比值为0.844，最小照度与最大照度的比值为0.742，从以上数据可以看出，三盏1.2米的黑板灯所实现的照明效果也符合《cqc16-465199-2020教室优质照明光环境认证规则》中相关的规定。

从以上两盏1.5米黑板灯和三盏1.2米黑板灯的数据中也可以看出，两盏1.5米就能够实现符合规定的照明效果，并且照度均匀度也较三盏1.2米的效果更好，能够起到节能的作用。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。