控光组件及led灯具的制作方法
【专利摘要】本发明是有关一种控光组件及LED灯具。该LED灯具，其包括：印刷电路板，该印刷电路板的一侧用于电连接多个LED芯片，每一个LED芯片上沿出光方向依次设置有一级透镜和二级透镜；多组散热片，以导热方式安装在该印刷电路板的另一侧；菲涅尔透镜组，包括多个菲涅尔透镜，每一个菲涅尔透镜与一个该LED芯片独立对应；以及框架，该印刷电路板与该菲涅尔透镜组分别嵌合在框架的两侧，其中，该一级透镜、二级透镜及菲涅尔透镜构成的该控光组件。该控光组件中该一级透镜、该二级透镜及该菲涅尔透镜，顺序设置在轴线上。本发明的控光组件及LED灯具光线稳定均匀，远光照明满足照明标准，发光效率高，灯具结构紧凑体积小维护方便。
【专利说明】控光组件及LED灯具
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED照明领域的控光组件及LED灯具，特别是涉及一种窄光束的控光组件及LED灯具。
【背景技术】
[0002]随着半导体发光材料和工艺的不断发展，发光二极管(LED)正逐渐取代传统光源，成为新一代光源，广泛应用于投影灯、阅读灯、汽车前照灯等，虽然具有高效环保、耐用安全等优点，但其出射光强呈大致的余弦分布，因此通常被认为是近似的朗伯辐射体。这样的空间光强分布，如果未经合适的光学系统处理而直接应用，多数情况下都难以满足照明的灯具和器件所要达到的性能指标，同时还会因为大量无效光的存在而大大降低系统的效率。针对LED的二次光学设计可有效调制LED发光体配光特性，使其光场分布满足不同的需求。
[0003]LED应用于窄光照明中，可实现远距离照明。目前小功率LED窄光束灯具主要是通过反光杯来实现照明的控光，但其控光能力有限，主要具有以下不足:一、容易产生杂散光，使光源效率降低；二、灯具体积增大，使用寿命段，维护周期短；三、反光杯成本较高。由于LED功率的大小与其芯片尺寸成正比例关系，大功率LED具有较大的芯片尺寸，因此传统窄光控制应用于大功率LED也有一定的局限性，并且存在照明距离短、照度不可调节、效率低、维修不方便等缺点。
【发明内容】
[0004]有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种控光组件及LED灯具，使其光线稳定均匀，远光照明满足照明标准，发光效率高，灯具结构紧凑体积小维护方便。
[0005]为了实现上述目的，依据本发明提出的一种控光组件，用于LED芯片光源的控光，其包括:一级透镜，为非球面凸透镜，入射光线的一面为平面，出射光线的一面为二次曲面；二级透镜，为非球面凸透镜，入射光线的一面为平面，出射光线的一面为二次曲面；以及菲涅尔透镜组，入射光线的一面为平面，出射光线的一面为间距变化的同心圆的阵列排布；其中该一级透镜、该二级透镜及该菲涅尔透镜，顺序设置在轴线上。
[0006]本发明还可采用以下技术措施进一步实现。
[0007]前述的控光组件，其中所述的一级透镜及二级透镜是一体化的透镜组。
[0008]前述的控光组件，其中所述的LED芯片出射的光线依次由该一级透镜及该二级透镜折射后出射光线发光角为15至18度，较佳为16度；再经该菲涅尔透镜折射后光线最终发光角为I度以内。
[0009]为了实现上述目的，依据本发明还提出的一种LED灯具，其包括:印刷电路板，该印刷电路板的一侧用于电连接多个LED芯片，每一个LED芯片上沿出光方向依次设置有一级透镜和二级透镜；多组散热片，以导热方式安装在该印刷电路板的另一侧；菲涅尔透镜组，包括多个菲涅尔透镜，每一个菲涅尔透镜与一个该LED芯片独立对应；以及框架，该印刷电路板与该菲涅尔透镜组分别嵌合在框架的两侧；其中，该一级透镜、二级透镜及菲涅尔透镜构成如前述的控光组件。
[0010]前述的LED灯具，其中所述的印刷电路板由多个子电路板拼接而成；每一个该子电路板的一侧导热方式安装一组散热片，该子电路板的另一侧电连接多个LED芯片，每一个该LED芯片上一次设置该一级透镜和该二级透镜，进而构成光源散热模块。
[0011]前述的LED灯具，其还包括灯罩，该灯罩包括该菲涅尔透镜组及设置在该菲涅尔透镜组边缘的外边框。
[0012]前述的LED灯具，其中所述的菲涅尔透镜组的底部设置有透明的支撑件。
[0013]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明的控光组件及LED灯具，至少具有下列优点:
[0014]一、本发明的控光组件及LED灯具，发光强度高，光通量大，光束角小，照度均匀，可满足不同的特殊需求。
[0015]二、本发明的LED灯具，结构紧凑，体积小。
[0016]二、本发明的LED灯具，模组化设计，能够针对不同的需求，构建不同的模组及模
组数量，使用灵活方便。
[0017]四、本发明的控光组件及LED灯具，控光角度小，对光束角度控制在I度以内，适用于远距离照明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明LED灯具较佳实施例的立体示意图。
[0019]图2是本发明LED灯具较佳实施例的立体分解示意图。
[0020]图3是本发明LED灯具较佳实施例的光源散热模块组装示意图。
[0021]图4是本发明控光组件较佳实施例的结构示意图。
[0022]图5是本发明控光组件较佳实施例的原理示意图。
[0023]图6是本发明控光组件的一级透镜结构示意图。
[0024]图7是本发明控光组件的二级透镜结构示意图。
[0025]图8是本发明控光组件的菲涅尔透镜局部结构示意图。
[0026]图9是本发明控光组件的一体成型的菲涅尔透镜组示意图。
[0027]图10是本发明LED灯具的仿真效果图。
【具体实施方式】
[0028]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的控光组件及LED灯具其【具体实施方式】、步骤、结构、特征及其功效详细说明。
[0029]请参阅图1、图2、图3、图4及图5所示，分别是本发明LED灯具较佳实施例的立体示意图、立体分解示意图、光源散热模块组装示意图、控光组件的结构示意图、控光组件的原理示意图。
[0030]本发明较佳实施例的LED灯具1，包括印刷电路板3、多组散热片4、框架5及菲涅尔透镜组23。
[0031]该印刷电路板3的一侧电连接多个LED芯片20，每一个LED芯片20上沿出光方向依次设置有一级透镜21和二级透镜22。该散热器件4通过导热膏紧密贴合在该印刷电路板3的另一侧；该印刷电路板3与该菲涅尔透镜组23分别嵌合在框架5的两侧。该菲涅尔透镜组23包括多个菲涅尔透镜235，每一个菲涅尔透镜235与一个该LED芯片20独立对应。该一级透镜21、二级透镜22及菲涅尔透镜235构成一个控光组件2。框架5可以根据需要调节灯具的出光仰角并支撑上述部件。
[0032]上述的印刷电路板3可以由多个子电路板31拼接而成。每一个该子电路板31的一侧胶粘一组散热片4，该子电路板31的另一侧电连接多个LED芯片20 (例如直线排列的五个LED芯片20)，每一个LED芯片20上一次设置一级透镜21和二级透镜22，进而构成光源散热模块7。在一实施例中，可以拼接二十个光源散热模块7后嵌合在框架5的一侧。
[0033]该光源散热模块7嵌合在框架5的数量和阵列方式也可以有不同的方式，例如，可以是矩形阵列也可以是圆形阵列，也可以是不规则形状的阵列。
[0034]该控光组件2的一级透镜21、二级透镜22及菲涅尔透镜235，顺序设置在轴线L上，且LED芯片20、一级透镜21、二级透镜22及菲涅尔透镜235以轴线L呈轴对称结构。
[0035]该LED芯片20出射光线发光角度超过110度(本实施例中是120度，功率是15W以上)，该LED芯片20出射的光线依次由一级透镜21及二级透镜22折射后出射，二级透镜22折射后出射光线发光角为15至18度，较佳为16度；二级透镜22折射后出射的光线通过该菲涅尔透镜235，该菲涅尔透镜235折射后光线最终发光角为I度以内。该菲涅尔透镜组23可以是多个菲涅尔透镜235形成一体化的菲涅尔透镜组。
[0036]请同时参阅图6、图7、图8及图9所示，分别是本发明控光组件2的一级透镜结构示意图、二级透镜结构示意图、菲涅尔透镜局部结构示意图及菲涅尔透镜组示意图。
[0037]该一级透镜21为非球面凸透镜，采用亚克力材料制成，表面抛光，具有高透光性。其中入射光线的一面211为平面，出射光线的一面212为二次曲面。在一实施例中，该一级透镜21中心厚度为8mm至10mm，出光面曲率系数为负0.6至负0.8，但不以此为限。发光角度120度的LED芯片20出射光线，经一级透镜21折射后发光角聚拢。
[0038]该二级透镜22为非球面凸透镜，采用亚克力材料制成，表面抛光，具有高透光性。其中，一面(入光面)221为平面，另外一面(出光面)222为二次曲面。在一实施例中，该二级透镜22中心厚度为13mm至17mm，出光面曲率系数为负0.9至负1.1。经该一级透镜21折射后的光线再由二级透镜22折射，二级透镜22折射后的发光角为15至18度，较佳为16度。该一级透镜21及二级透镜22可以是一体化的透镜组，该一级透镜21与该二级透镜22间距离为10_至12_。
[0039]该菲涅尔透镜235采用亚克力材料或玻璃材料制成，其中，菲涅尔透镜235的入射光线的一面2351为平面，出射光线的一面2352为间距变化的同心圆的阵列排布。在一实施例中，该菲涅尔透镜235焦距为530m至560mm。该菲涅尔透镜235与该二级透镜22之间的距离460臟至500mm。
[0040]本实施例的控光组件2，当光源为8001mLED芯片尺寸时，IOOm处的照度达到1201ux以上，出光半角为1°。本实施例的控光组件2，出光均匀，准直性强，照射距离远。
[0041]上述的菲涅尔透镜组23可以构建成一个一体化灯罩，灯罩由阵列的菲涅尔透镜235和设置于外围的外边框233构成，为了提高灯具整体的稳定性，菲涅尔透镜组23底部设置有透明的支撑件234。该灯罩除了具有校正平行光线的作用外，还可以防尘防水，提高产品的使用寿命。
[0042]请参阅图10所示，是本发明LED灯具的仿真效果图。本发明较佳实施例的LED灯具，仿真结果表明，出光角度为一度以内，与传统照明灯相比，在同等光通量条件下，能耗低于传统照明灯，且光线均勻。
[0043]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然并非用以限定本发明实施的范围，依据本发明的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种控光组件，用于LED芯片光源的控光，其特征在于包括: 一级透镜，为非球面凸透镜，入射光线的一面为平面，出射光线的一面为二次曲面； 二级透镜，为非球面凸透镜，入射光线的一面为平面，出射光线的一面为二次曲面；以及 菲涅尔透镜组，入射光线的一面为平面，出射光线的一面为间距变化的同心圆的阵列排布； 其中该一级透镜、该二级透镜及该菲涅尔透镜，顺序设置在轴线上。
2.如权利要求1所述的控光组件，其特征在于所述的一级透镜及二级透镜是一体化的透镜组。
3.如权利要求1所述的控光组件，其特征在于所述的该LED芯片出射的光线依次由该一级透镜及该二级透镜折射后出射光线发光角为15至18度；再经该菲涅尔透镜折射后光线最终发光角为I度以内。
4.一种LED灯具，其特征在于包括: 印刷电路板，该印刷电路板的一侧用于电连接多个LED芯片，每一个LED芯片上沿出光方向依次设置有一级透镜和二级透镜； 多组散热片，以导热方式安装在该印刷电路板的另一侧； 菲涅尔透镜组，包括多个菲涅尔透镜，每一个菲涅尔透镜与一个该LED芯片独立对应；以及 框架，该印刷电路板与该菲涅尔透镜组分别嵌合在框架的两侧， 其中，该一级透镜、二级透镜及菲涅尔透镜构成如权利要求1至3中任一所述的控光组件。
5.如权利要求4所述的LED灯具，其特征在于所述的印刷电路板由多个子电路板拼接而成；每一个该子电路板的一侧导热方式安装一组散热片，该子电路板的另一侧电连接多个LED芯片，每一个该LED芯片上一次设置该一级透镜和该二级透镜，进而构成光源散热模块。
6.如权利要求4所述的LED灯具，其特征在于还包括灯罩，该灯罩包括该菲涅尔透镜组及设置在该菲涅尔透镜组边缘的外边框。
7.如权利要求4至6中任一权利要求所述的LED灯具，其特征在于该菲涅尔透镜组的底部设置有透明的支撑件。
【文档编号】F21S2/00GK103775886SQ201410046108
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月8日 优先权日:2014年2月8日
【发明者】郭雅群, 焦丽华, 赵宇波 申请人:深圳市海普创科技开发有限公司