一种均匀面发光的LED透镜模块.pdf

本发明涉及一种均匀面发光的LED透镜模块，包括：LED光源(20)以及配置在LED光源(20)上方的透镜(40)，其中透镜(40)具有第一入射面(101)、第二入射面(102)、第一反射面(103)、第二反射面(104)、出光面(105)以及导光面(106)，LED光源(20)发出的光线，一部分经由所述第一入射面(101)到达第二反射面(104)，另一部分经由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后到达第二反射面(104)；上述光线在到达第二反射面(104)后，再通过导光面(106)反射到出光面(105)进行出射，本方案具有结构简单、出光效率高、可实现均匀面发光的特点。

权利要求书一种均匀面发光的LED透镜模块，包括：LED光源(20)以及配置在LED光源(20)上方的透镜(40)，其中透镜(40)具有第一入射面(101)、第二入射面(102)、第一反射面(103)、第二反射面(104)、出光面(105)以及导光面(106)，LED光源(20)发出的光线，一部分经由所述第一入射面(101)到达第二反射面(104)，另一部分经由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后到达第二反射面(104)；上述光线在到达第二反射面(104)后，再通过导光面(106)反射到出光面(105)进行出射。
如权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述第二反射面(104)为一外形结构为V形的反射面板，并且所述第二反射面(104)的构成形式包括但不限于抛物线或者直线作为母线的旋转面。
如权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述导光面(106)底面有V形槽或者网点等微细结构，通过对V形槽或者网点的形状(包括但不限于高度、直径、顶角等参数)、排布间距等参数的调整，使光可以均匀出射。
如权利要求3所述的透镜模块，其特征在于，所述导光面(106)底面上的V形槽是通过金刚石、高速CNC铣床在模具上加工出来形状，然后再注塑成型的。
如权利要求3所述的透镜模块，其特征在于，所述导光面(106)底面上的网点可通过激光、蚀刻的方法或者金刚石、高速CNC铣床石加工的方法在模具上进行加工，然后注塑成型。
如权利要求3所述的透镜模块，其特征在于，所述导光面(106)底面上的V形槽高度从近端到远端，逐渐增加，V形槽的槽间距从近端到远端逐渐减小。
如权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述第二反射面(104)的轮廓计算方法如下：
第一步：计算入射角对应的导光面(106)上的位置坐标，得到反射角大小；
第二步：已知入射角和反射角β，计算第二反射面(104)上对应点的切线斜率tgθ；
第三步：设置导光面(106)的长度为S，将入射角分成n段，通过第n点的位置坐标及切线斜率，得到第n+1点的位置坐标。
第四步：连接各点，得到第二反射面(104)的外形轮廓。
一种灯具，其特征在于，包含如权利要求1‑7任一项所述的透镜模块。

说明书一种均匀面发光的LED透镜模块
技术领域
本发明涉及半导体照明技术领域，且更具体来说，涉及一种均匀面发光的LED透镜模块。
背景技术
随着LED技术越来越多的普及应用，LED灯具特别是LED灯具日益被大家接受和认可。随着生活水平的提高，人们对灯具和照明的需求不单单停留在简单的照明环境上，照明的舒适度和灯具自己的外形和质感也成了消费者追求的目标。在满足照明需求的基础上，灯具的表面亮度和对眩光的控制越发成了人们关注的焦点，整体而言，目前市场上平板灯较厚，效率不高，存在出光均匀性不好等问题。
因此，如何提供一种结构简单、出光效率高、均匀面发光的一种均匀面发光的LED透镜模块，则成为照明技术发展的亟待解决的一个较为突出的问题。针对现有技术中存在的问题，本方案提出一种均匀面发光的LED透镜模块是照明技术领域目前急待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、出光效率高、均匀面发光的一种均匀面发光的LED透镜模块。本发明实施例之透镜顶端有一个V形面，V形面可以是抛物面，也可以是几段平面的组合面，或者自由曲面；经过V形面反射后的光，打到类似于导光面结构的底面上，具有结构简单、出光效率高、可实现均匀面发光的特点。
本发明实施例提供了一种均匀面发光的LED透镜模块，所述包括：
一种均匀面发光的LED透镜模块，包括：LED光源(20)以及配置在LED光源(20)上方的透镜(40)，其中透镜(40)具有第一入射面(101)、第二入射面(102)、第一反射面(103)、第二反射面(104)、出光面(105)以及导光面(106)，LED光源(20)发出的光线，一部分经由所述第一入射面(101)到达第二反射面(104)，另一部分经由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后到达第二反射面(104)；上述光线在到达第二反射面(104)后，再通过导光面(106)反射到出光面(105)进行出射。
根据本发明实施例，所述第二反射面(104)为一外形结构为V形的反射面板，并且所述第二反射面(104)的构成形式包括但不限于抛物线或者直线作为母线的旋转面。
根据本发明实施例，所述导光面(106)底面有V形槽或者网点等微细结构，通过对V形槽或者网点的形状(包括但不限于高度、直径、顶角等参数)、排布间距等参数的调整，使光可以均匀出射。
根据本发明实施例，所述导光面(106)底面上的V形槽是通过金刚石、高速CNC铣床在模具上加工出来形状，然后再注塑成型的。
根据本发明实施例，所述导光面(106)底面上的网点可通过激光、蚀刻的方法或者金刚石、高速CNC铣床石加工的方法在模具上进行加工，然后注塑成型。
根据本发明实施例，所述导光面(106)底面上的V形槽高度从近端到远端，逐渐增加，V形槽的槽间距从近端到远端逐渐减小。
根据本发明实施例，所述第二反射面(104)的轮廓计算方法如下：
第一步：计算入射角对应的导光面(106)上的位置坐标，得到反射角大小；第二步：已知入射角和反射角β，计算第二反射面(104)上对应点的切线斜率tgθ；
第三步：设置导光面(106)的长度为S，将入射角分成n段，通过第n点的位置坐标及切线斜率，得到第n+1点的位置坐标。
第四步：连接各点，得到第二反射面(104)的外形轮廓。
一种灯具，包含上述任一项的透镜模块。
根据以下参考附图对本发明的描述，本发明的其他目标和效用将变得显而易见，并且读者可全面了解本发明。
附图说明
图1是本发明一种均匀面发光的LED透镜模块的结构示意图；
图2是本发明实施例光线图示意图；
图3是本发明实施例之透镜第二反射面(104)轮廓计算方法示意图；
图4‑5是本发明实施例示意图。
在上述附图中，相同附图标记指示相同、相似或相应的元件或功能。
具体实施方式
下文将参照图式通过实施例来详细描述本发明的具体实施例。
图1是本发明所述一种均匀面发光的LED透镜模块的结构示意图。
如图1所示，作为本发明一种实施方式的一种均匀面发光的LED透镜模块，包括LED光源(20)以及配置在LED光源(20)上方的透镜(40)，其中透镜(40)具有第一入射面(101)、第二入射面(102)、第一反射面(103)、第二反射面(104)、出光面(105)以及导光面(106)，在本方案中所述透镜(40)是一体成型的。
因此，在本发明实施例中，如图2所示，LED光源(20)发出的光线，一部分(光线1)经由所述第一入射面(101)到达第二反射面(104)，另一部分(光线2)经由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后到达第二反射面(104)；上述光线1和光线2在到达第二反射面(104)后，再通过导光面(106)反射到出光面(105)进行出射。
具体而言，在本发明实施例中，从LED光源(20)发出的光线，经过由第一入射面(101)、第二入射面(102)和第一反射面(103)组成的类似TIR透镜的结构，形成平行光出射，平行光的出射方向和LED光源(20)光轴方向保持一致。这种由第一入射面(101)、第二入射面(102)和第一反射面(103)组成的类似TIR透镜的结构，其光学原理在于：将入射光分成两部分控制，一部分小角度的光通过第一入射面(101)后准直，另一部分入光角度比较大的光就经由所述第二入射面(102)投射到第一反射面(103)上发生全反射，其反射光也是沿着LED的光轴方向出射的平行光。
进一步的，在本方案中，LED光源(20)发出的光线经由所述第一入射面(101)到达第二反射面(104)进行反射，而另一部分将经由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后也到达第二反射面(104)进行反射。在本发明实施例中，第二反射面(104)为一外形结构为V形的反射面板，并且该第二反射面(104)的构成形式包括但不限于抛物线或者直线作为母线的旋转面。即，位于本发明实施例之LED透镜顶端有一个V形面的反射面板，V形面可以是抛物面，也可以是几段平面的组合面，或者是自由曲面。
并且，在本发明实施例中，LED光源(20)发出的光线经由所述第一入射面(101)到达第二反射面(104)进行反射，而另一部分将经由所述第二入射面(102)和第一反射面(103)后也到达第二反射面(104)进行反射后，将投射到位于所述第二反射面(104)下方的导光面(106)上。导光面(106)上分布着密度、形状不同的微细结构，上述的微细结构形状包括但不限于V形槽或者dot(网点)形式。V形槽和dot(网点)形式的高度或者V形槽间的间距可以进行调节。导光面(106)底面上的V形槽高度从近端到远端，逐渐增加；V形槽的槽间距从近端到远端逐渐减小。此外，V形槽的高度调整和间距调整可以结合使用，也可以单独调整高度或间距。因此，在本方案中，通过第二反射面(104)V形反射面板可以使光能量均匀的分布在布满dot(网点)形状的导光面(106)上，而导光面(106)上均匀分布着dot(网点)形状或者金子塔形状，可以形成一种扩散反射的效果，类似于放上了一张扩散反射片，因为光已经将能量均匀的分布在导光面(106)上，因此，只要投射到导光面(106)上的光能够出射，就可以得到均匀的发光面。
即，经过第二反射面(104)V形面反射面板反射后的光，投射到到类似于导光面(106)结构的底面上，并且在导光面(106)底面有V形槽(31)或者dot(网点)(32)等微细结构，如图4和图5所示；并且通过对V形槽或者dot(网点)的形状(包括但不限用于高度、直径、顶角等参数)、排布间距等参数的调整，使光可以均匀出射。此外，为避免打到导光面(106)底面V形槽或者dot(网点)等微细结构上的光，直接透射出去，将在导光面(106)上放置一个内表面是扩散反射属性的housing，使透射光又重新进入到导光面(106)内进行光线传播，从而提高了出光的效率。
因此，本发明之一种均匀面发光的LED透镜的结构可应用于包括LED模块在内的照明灯具及照明系统，可以实现出光面均匀而且出光面较大的环形面光源，面光源为朗伯配光特性，可以做成壁灯或者餐吊灯等多种形式的照明灯具及照明系统。
导光面(106)底面上的V形槽是通过金刚石、高速CNC铣床在模具上加工出来形状，然后再注塑成型的。而，导光面(106)底面上的Dot(网点)则是通过激光、蚀刻的方法或者金刚石、高速CNC铣床石加工的方法在模具上进行加工，然后注塑成型。
此外，需要说明的是，第二反射面(104)的轮廓计算方法如下所示：
第一步：计算入射角对应的导光面(106)上的位置坐标，得到反射角大小；
第二步：已知入射角和反射角β，计算第二反射面(104)上对应点的切线斜率tgθ；
第三步：设置导光面(106)的长度为S，将入射角分成n段，通过第n点的位置坐标及切线斜率，得到第n+1点的位置坐标；
第四步：连接各点，得到第二反射面(104)的外形轮廓。
如图3所示，因为第二反射面(104)是拉伸面，所以采用取截面形状来进行描述。
设置导光面(106)的长度为S，将入射角分成n段，即入射角集合对于光源非朗伯发光形式，可以采用类似的能量划分方式，以确定入射角与出射角之间的关系：