[发明专利]LED透镜模组及其配光方式

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学成像透镜，尤其涉及一种LED路灯所采用的光学透镜，属于光学和半导体照明技术领域。

背景技术

随着半导体在道路照明应用的不断进步，LED路灯以其独特的优势获得了越来越多的认可和普及性推广。通常情况下，会在LED灯体外部罩设一透镜以便于聚集光线。但现有的透镜投射的光斑为圆形，而且中心与周边之间的光强度相差较大。此外，对于一些在某个方向上需要大范围照明，而在另一方向上却需要小范围照明的场合(例如道路照明)，在道路延伸方向上要求照射范围宽、照明效果好、角度需求大；而在垂直道路方向上并不需要宽范围的照明，否则既浪费电能，还会对周围环境造成光污染。但对于现有这圆形透镜的LED来说，只能通过在道路延伸方向上多设灯具，通过相邻灯具的光斑叠加来达到光强度要求，即使这样也难以避免“排骨路”的照明效果，灯具正下方的照度高，其它区域照度低，导致路面平均照度低且均匀度差，这种亮暗不均的照明，直接影响行车安全。

令人遗憾的是，尽管人们研究LED光源二次配光的方法和思路，但是由于其模式还是基于单个透镜上改进和创新，没有突破传统方式的光学配光，且加工工艺难以克服上述几方面的弊端。因此，在LED透镜应用上需要采取更好的方式来改变二次光学设计，研究如何使光线到达地面分布，符合道路照度、均匀度要求，是本领域研发人员攻关的一主要课题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有相同出光角度的单个透镜配光不能调整出光角度及充分利用光源光线的缺陷，提供一种LED透镜模组及其配光方式。使LED在道路照明应用中，通过对出光透镜——尤其是出光角度的改进，消除LED光线聚焦光斑周围存在的眩光及聚光效果，从而提高LED光源能量的利用率；使LED路灯能符合道路照明的光照分布及节能要求。

本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：

一种LED透镜模组，包括透镜座、一组装设在所述透镜座上的透镜体，以及与所述透镜体一一对应组装的LED，其特征在于：该透镜模组是由一组或一组以上焦距角度及曲率各异的非球面透镜体在透镜座上排列组合成一体，同一排列方向上各透镜体呈均匀分布。其中各透镜体在透镜座上的排列结构为矩阵式排列、多边行列式排列或圆形排列；各透镜体按焦距角度及曲率的差异由透镜座中心向四周逐渐递减式组合排布，且相邻透镜体之间的焦距角度及曲率变化量均匀。

进一步地，前述LED透镜模组，其中焦距角度指的是透镜体实际焦距点相对于中心轴偏斜的角度；且曲率指的是透镜体本身的弯曲程度。

进一步地，前述LED透镜模组，其中透镜体中部设有一用于安装LED的凹坑，该凹坑的坑壁面构成LED光照的入射面，而凹坑顶面为下凹状或上凸状的圆弧面。而且透镜体的凹坑形状为半圆球形、圆柱形、顶面为凹圆弧面或凸圆弧面的圆柱形中一种或几种的结合体。

进一步地，前述LED透镜模组，其中透镜体为透明的PC或PMMA材料。而该LED透镜模组在透镜座四周设有复数安装定位孔。

本发明第二个目的籍由上述LED透镜模组得以实现的技术解决方法是：

一种LED透镜模组的配光方式，涉及透镜座、一组装设在所述透镜座上的透镜体，以及与所述透镜体一一对应组装的LED，其特征在于：在LED透镜模组中配置一组焦距角度及曲率各异且与LED一一对应的透镜体，通过各透镜体焦距角度及曲率与其透光性能成反比的结构特性调节不同光照方向上的所需的光强度。其中该一组透镜体在对光强度的调节是均匀过度的。

实施本发明的技术方案，其有益效果体现在：

(1)排列组合的LED透镜模组使多组聚光透镜的照射范围连接成一体，充分利用了光源发出的能量，提高对光源能量的利用率；

(2)对LED所发出的光线的聚光效果可以达到90％以上；

(3)各透镜体的中心点距离短，有效缩少产品体积、节省灯具空间；

(4)LED发光管准确、稳定地固定在各透镜体共同的焦点上，有效克服了某些LED光斑的黄晕现象，光斑均匀集中，亮度高、无杂散光、无黑洞、无阴影或暗区；

(5)该透镜模组的组合形式具有选配自适应性，可选用多块该透镜模组按不同的需要进行组合，如选用六块组合则功率为60W，选用10块组合则功率为100W；

(6)该透镜模组四周设计有多个安装定位孔，安装及维护操作较为方便，并可配合灯具机构设计成防水结构；在解决了模具的精度后，就能保证工作的可靠性及稳定性。

为使本发明的技术特征及应用后的有益效果更清楚、易于理解，以下结合本发明一优选实施例及其附图对本发明作进一步地详细说明。