[发明专利]LED光源导引装置

说明书

本发明系揭露一种LED光源导引装置，由上表面、下表面及侧表面所组成，其上表面由几何形状得以将光源的光线投射在受光面上形成矩形光斑，且由上表面的边界曲线所投射出的光线即为矩形光斑的边界位置，下表面与上表面为共轴的轴对称面，而侧表面为围绕于上表面与下表面之间，并将光源重叠投射于该矩形光斑的对应位置上:经侧表面的边界曲线投射出之光线，将投射在矩形光斑之边界，经侧表面的内部投射出之光线，将投射在矩形光斑之边界以内，以加强矩形光斑的照度。

技术领域

本发明属于一种LED光源导引装置，特别为一种可将光源投射于受光面上形成矩形光斑的LED光源导引装置。

背景技术

以往的LED灯具对光源的配光采用的是反光罩或透镜来实现，其中反光罩只用在特定的场合下进行使用，而透镜则能使用在绝大多数场合，是较为理想的控光装置。如大陆专利(专利号：CN201568890)，自由曲面的LED光源的透镜，光学透镜含有一个自由曲面的内表面、一个自由曲面的外表面；自由曲面的设计采用等照度网格法：外表面的自由曲面上的每一大小不相等的小格对应受光面上划分好的相等面积的矩形小格；内表面的自由曲面对应于外表面同样划分成相等份数的大小不相等的小格。表面结构上采用微分云点构面法，提供一种出光矩形光斑、光通量利用效率高、照度均匀度高的自由曲面的LED光源的透镜，但此专利所提的光学面是由一组非线性联立偏微方程所描述，此方程式组一般没有解析解，需要使用数值方法来求得足够精确的近似解，才能有利用价值，但是数值求解收敛至足够精确很困难，至今未有良好有效率的解法，故未能够将光线有效并且均匀的投射于受光面。

本案发明人鉴于上述习用方式所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，并经多年苦心孤诣潜心研究后，终于成功研发完成本LED光源导引装置。

发明内容

为达上述目的，本发明提出提供一种LED光源导引装置，采用一阶二维非线性常微分方程算法，计算出投射角度，使投射之光线可以平均且有效率地正确落在矩形光斑上。

一种LED光源导引装置，其主要包括上表面，以几何形状得以投射出矩形光斑于受光面上，其上表面之边界曲线上所投射出的光线即为所投射于矩形光斑的边缘位置；下表面，是为朝向上表面的轴对称面；侧表面，是围绕于上表面与下表面之间，侧表面之边界与上表面中之相对应边界共边，并将光源重叠投射于矩形光斑内。

其LED光源导引装置另包含一LED光源，LED光源装置在一电路板上，且LED光源导引装置具有一出光主轴，出光主轴通过LED光源能量分布中心，指向光源光强最大的方向或是光强分布对称轴的方向。

其上表面为一平面创成曲线绕出光主轴所形成的轴对称面，并四条边界线外围的区域切除，侧表面在上表面及下表面之间以四个几何曲面围绕形成，其中相互面对的几何曲面互相对称，是为二组对称面，其中侧表面投射之光线是全部或部份投射到矩形光斑中心对称轴至其相对应边之间，以加强矩形光斑的强度。

其中上表面回转创成平面曲线符合折射定律之一阶二维非线性常微方程：

其中(θ-C)为一常数代表某一包含对称轴的平面，此对称轴即为出光主轴，方程式所表示的平面曲线即在此平面上，此平面曲线即为上表面的创成曲线，当此曲线绕出光主轴回转即生成上表面未被四个边界裁剪时的形状；其中nI、nR为入射光及出射光所在之介质折射率；其中γ及φ之间的关系由能量守恒定律支配，以确定出二者间之唯一关系，该关系决定受光面上的照度分布形式。

其侧表面，其创成平面曲线符合折射定律之一阶二维非线性常微方程：

当(θ-C)为一常数时方程式代表一通过出光主轴的平面上的一曲线，数个不同位置之创成平面曲线组成侧表面的截面曲线组，通过这些截面曲线组可以建构出侧表面，其中nI、nR为入射光及出射光所在之介质折射率，γ及φ之间的关系由能量守恒定律支配，以确定出二者间之唯一关系。