一种用于离散led光源的二次配光透镜及设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED光源照明领域，特别涉及一种用于离散LED光源的二次配光透镜及设备。
【背景技术】
[0002]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。
【发明内容】
[0003]本发明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光源的二次配光透镜及设备，将离散光源中离轴子光源所发出的相对于透镜中轴线的轴外光线，转变成相对应的子入射端面的轴上光或近轴光。有效改变了在照明光场呈现出与光源排布相类似的光斑分布情况，使出射光场变得均匀，同时提高照明光场的中心光强，从而提高灯具的K值，使使用离散光源达到和集成芯片光源一样的照明效果，显著降低光源的成本。
[0004]为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案:一种用于离散LED光源的二次配光透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括入射面和出射面；所述入射面包括入射侧面和入射端面；
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(本发明中以透镜的入射面方向为顶部，以光源安装面方向为透镜底部，同时本发明所指的凹陷与凸起均是相对实体而言)所述入射孔的顶部端面为入射端面；所述入射孔的侧面为入射侧面；
其中所述入射端面为复合面，包含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，所述子入射端面向透镜本体底部方向凸起；
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多对应离轴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，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I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)。
[0005]本发明中将入射孔的单个端面离散为一个主入射平面与多个凸起子入射曲面的组合，每个子曲面分别与离散的子光源相对应。
[0006]本发明透镜使用时，子入射端面将其对应的离轴子光源所发出的相对于透镜中轴线为轴外光线中的一部分，转变成相对应的子入射端面的轴上光或近轴光，而子入射端面的光轴与透镜中轴线平行或有小量夹角，通常小于10°。这样就能够把离轴子光源所发出的部分光线照射到远场照明光场的中心位置，这样能有效提高小角度光线的光强，从而提高灯具的K值。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线成像，这样就能在出射光场的不同区域形成多个该子光源的像。这样的照明光场是由多个子光源像叠加形成，这些多个子光源的像相互叠加，可以在空间中低频率段形成相对均匀的照度分布，本发明改变了出射光场的光斑呈现出光源分布的情况，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。
[0007]进一步的，所述入射侧面为圆柱面或者圆锥面，具体情况根据出光效果以及加工工艺而定。
[0008]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的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线就能在光场呈现出大致均匀过度的光斑。
[0009]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，但是会在较高频率的照明光场带来一些不均分布，通过雾化处理更够将光斑进一步的匀化，克服由于次级透镜阵列所引起的较高频率的空间不均匀分布，能在光场呈现较为圆润过度的光斑。
[0010]进一步的，所述子入射端面的球面曲率根据照明光场需要的角度及分布而定。
[0011]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。
[0012]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。
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，最终出射到透镜本体的顶部空间。
[0013]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者曲面，相互离散拼接如鳞片状分布在所述全反射面上；所述子反射面对不同立体角范围内的光线分别进行控制，让它们按需要投射到照明光场，所形成的光斑相互叠加和补充，最终在照明光场形成较为理想的光斑。
[0014]进一步的，所述透镜的出射面为平面、轴对称曲面、平面与轴对称曲面组合面或不同轴对称曲面组合面，具体的面型根据使用的要求而定。出射面可以为抛光面，也可以为雾化表面或小凸起透镜列阵面，这样可以进一步优化出射光斑的质量。
[0015]进一步的，由于本发明透镜的设计是根据光源结构分布来设计的，