一种高均匀度LED黑板灯的制作方法

本实用新型涉及一种灯具，尤其是涉及一种高均匀度led黑板灯。

背景技术：

根据调研发现，目前中小学教室黑板面照度和均匀度严重不足，无法达到国家标准基本要求，严重影响学生视力健康。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高均匀度led黑板灯。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种高均匀度led黑板灯为长条形，包括灯体外框，线路板，多个led光源，光学透镜；所述的线路板固定在灯体外框上；多个led光源固定在线路板上，沿灯体外框长度方向对称分成多个发光区域，中间发光区域到边缘发光区域led光源密度由小变大；光学透镜安装在灯体外框上，为异型柱形透镜，包括内腔面、上端面、下端面、出射面；内腔面为平面，与基准面之间的夹角β为77°～83°；出射面为圆形弧面，其弦面与基准面的夹角γ为77°～83°；led光源发光面的中心法线通过光学透镜的几何中心，且led光源发光面法线与基准面的夹角α为41°～47°。

所述的多个发光区域长度相等。

所述的led光源发光配光为半光强角为110°的朗伯体。

所述的灯体外框为长条形的异型壳体结构，其顶面上具有用于安装固定整个黑板灯的安装卡槽。

所述的灯体外框的一个侧面具有壁式安装卡槽。

所述的灯体外框的一侧具有凹槽，凹槽内具有用于安装线路板的a安装面、b安装面和c安装面；a安装面上具有滑槽，线路板嵌入并固定在a滑槽内；b安装面和c安装面上分别设置用于光学透镜安装固定的上卡槽和下卡槽。

所述的灯体外框的一侧具有凹槽，凹槽内具有用于安装线路板的a安装面，线路板嵌入并固定在a滑槽内。

所述的凹槽内还具有用于安装线路板的b安装面和c安装面；b安装面和c安装面上分别设置用于光学透镜安装固定的上卡槽和下卡槽。

光学透镜的上端面和下端面平行于基准面，作为光学透镜与灯体外框的安装接触面；上端面和下端面上分别具有上凸起、下凸起，上凸起和下凸起分别卡入于上卡槽和下卡槽内。

所述灯体外框的顶面与底面平行。

本实用新型通过异形光学透镜设计，能够实现黑板面平均照度大于500lx，均匀度大于0.8，高于国家现行标准要求。

附图说明

图1是本实用新型的轴测图。

图2是本实用新型的剖面结构示意图。

图3、图4是led光源与光学透镜相对位置关系示意图。

图5是本实用新型所用led光源配光为半光强角为120°的朗伯体配光曲线图，其中横坐标是角度，圆圈坐标是光强。

图6是中小学标准教室的黑板侧向布灯示意图。

图7是黑板正向布灯示意图。

图8是光学透镜立体图。

图9是本实用新型的光学原理图。

图10是整灯配光曲线图。

其中，1.灯体外框；11.顶面；12.底面；13.安装卡槽；14.壁式安装卡槽；151.a安装面；152.滑槽；153.b安装面；154.上卡槽；155.c安装面；156.下卡槽；2.led光源；3.线路板；4.光学透镜，41.内腔面，42.上端面，43.下端面；44.出射面；45.上凸起；46.下凸起；47.基准面；48.弦面；5.电源；6.左端盖；7.右端盖；10.黑板灯；20.黑板。

图3中，o为透镜几何中心，d1＝d2，w1＝w2。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

如图1、图2所示，本实用新型的高均匀度led黑板灯为长条形，包括灯体外框1，安装在灯体外框1内的电源5，线路板3，多个led光源2，光学透镜4，左端盖6，右端盖7。

所述的灯体外框1为长条形的异型壳体结构，其顶面11与底面12平行；顶面11上具有用于安装固定整个黑板灯的安装卡槽13，一个侧面具有用于安装固定整个黑板灯的壁式安装卡槽14，该侧面具有凹槽，凹槽内具有用于安装线路板3的a安装面151、b安装面153和c安装面155；a安装面151上具有滑槽152，线路板3嵌入并固定在a滑槽152内；b安装面153和c安装面155上分别设置用于光学透镜安装固定的上卡槽154和下卡槽156。

所述的多个led光源2固定在线路板3上，发光配光为半光强角为120°的朗伯体；根据照度的需求，led光源2沿灯体外框长度方向对称分成多个发光区域，中间发光区域到边缘发光区域led光源密度由小变大；且各发光区域长度相等。

如图2、3、4所示，所述的光学透镜4为异型柱形透镜，包括内腔面41、上端面42、下端面43、出射面44。内腔面41为曲率半径无限大的平面，与基准面47之间的夹角β为77°～83°，基准面47平行于灯体外框1的顶面11；出射面44为圆形弧面；圆形弧面的曲率半径没有特定的限制，圆形弧面的弦面48与基准面45的夹角γ为77°～83°；led光源发光面的中心法线通过光学透镜4的几何中心，且led光源发光面法线与基准面47的夹角α为41°～47°。光学透镜4的上端面42和下端面43平行于基准面47，作为光学透镜与灯体外框1的安装接触面；上端面42和下端面43上分别具有上凸起45、下凸起46，上凸起45和下凸起46分别卡入于上卡槽154和下卡槽156内。

光学透镜的上端面42、下端面43同时限制光学透镜光线出射角度θ的范围。

如图6所示，安装时，灯体外框1的底面12应与黑板面垂直，且整个黑板灯位于黑板面的斜上方。

如图7所示，黑板面的斜上方可布置三个黑板灯，中间灯的几何中心与黑板几何中心重合。

图6、7为我国标准教室布置图，图中l为黑板灯距黑板面的水平距离，h为黑板灯距离地面的高度，黑板宽度为1000mm、黑板长度为4000mm、下缘距地面为1000mm、布3个长为900mm的黑板灯。布灯图见图7，中间灯的几何中心与黑板几何中心重合，三灯几何中心间距为d。

本实用新型原理：led光源2发出的光线经由光学透镜4的内腔面41进入光学透镜内部，倾斜的内腔面41控制入射到内腔面的上半部分光线与下半部分在光学透镜内的传播方向，光束在光学透镜内光线密度重新调整后能够保证光束经光学透镜后照射在黑板20上的照度更加均匀；光学透镜出射面为圆形弧面，光线自光学透镜出射面出射后产生光线折射，向下照射到黑板20上，出射光线的出射角度与圆形弧面的曲率半径有关，调整圆形弧面的曲率半径可以控制光线向下偏转的方向；光学透镜的上端面、下端面与灯体外框1接触光线不透射，上、下两端面的间隔尺寸控制光线经过光学透镜后的出射角度范围，同时上、下两端面可以降低杂散光对黑板均匀性的影响。

光学透镜4与led光源2组成灯具照明系统，多个led光源2等间距均匀排列于线路板3上，led光源2发光配光为半光强角为110°的朗伯体，见图5。

图10最终配光曲线c0/c90面与led自身的配光曲线与图5类似，是因为光学透镜4由图4所示的截面拉伸而成，这部分光线无进行二次光学设计。将图10配光曲线的ies文件导入dialux文件，条件设置与图6、图7一致，得到黑板面垂直照度均匀度为0.83。用黑板灯进行实测，黑板面垂直照度均匀度为0.82。本实用新型led黑板灯主体长度为900mm，且可根据实际情况改变其长度及安装的数量，覆盖黑板上下边缘区域范围1000mm-1400mm，黑板左右边缘区域范围大于1000mm。

本实用新型通过异形光学透镜设计，能够实现黑板面平均照度大于500lx，均匀度大于0.8，高于现行国家标准要求。