一种LED格栅灯及其使用的透镜

摘要

本实用新型提供了一种LED格栅灯及其使用的透镜，所述透镜的底面中部设有用于容纳LED的凹坑，凹坑的坑壁面是半球面，该半球面为所述灯光入射面；透镜的灯光出射面为自由曲面；所述LED格栅灯包括灯盘、散热器、栅格架、驱动电源、LED和透镜，多个LED贴装在散热器底面，透镜安装散热器底面上，且LED的中心轴与透镜的中心轴重合，LED置于透镜底部的半球形凹坑内，散热器的两端设有用于安装灯盘的螺孔；所述灯盘的底座上设有多个灯孔，每个LED及透镜穿过灯孔并伸到灯盘里面，在灯盘的底面设置格栅架。采用所述透镜后，可合理控制光线分布使光斑呈圆形，且在照射区域内总透光率高，出光均匀性良好，没有不良眩光。

主权项

1、用于LED格栅灯的透镜，包括灯光入射面、灯光出射面和环形底面，其特征在于透镜的底面中部设有用于容纳LED的凹坑，凹坑的坑壁面是半球面，该半球面为所述灯光入射面；透镜的灯光出射面为自由曲面，该自由曲面的形状由如下方法确定：所述透镜为中心轴对称形状，所述凹坑的中心轴为透镜的中心轴，以过该透镜中心轴的截面为基准面，建立坐标系，其中，中心轴为Z轴，原点在中心轴且与中心轴垂直的方向为X轴，通过将所述自由曲面在XZ平面上所对应的曲线绕Z轴旋转一周即得到自由曲面的形状；所述曲线通过如下步骤确定：(1)由能量守恒求出最大照射半径：$2\pi {\int }_0^R\mathrm{Prdr}=2\pi {\int }_0^{\pi /2}I\cos \phi \sin \mathrm{\phi d\phi },$其中P为目标平面的光照度，R为最大照射半径，I为LED中心光强，φ为LED出射光线与Z轴的夹角；(2)通过能量对应关系求出目标平面上的点与夹角φ的关系式：$\frac{\mathrm{\pi I}(1-{\cos }^2\phi )}{\mathrm{\pi I}(1-{\cos }^2\pi /2)}=\frac{P\times \pi \times x{d}^2}{P\times \pi \times R^2},$其中xd为夹角为φ的光线经透镜折射后照射到目标平面所对应的点的X轴坐标，求得$\mathrm{xd}=R\sqrt{1-{\cos }^2\phi };$(3)由折射公式求出所述曲线上点的法向量，利用这个法向量求得切线，通过求切线与入射光线的交点得到曲线上点的坐标，所述折射公式为：$[1+n^2-2n{(o\overrightarrow{u}t·i\overrightarrow{n})]}^{1/2}\overrightarrow{N}=o\overrightarrow{u}t-\mathrm{ni}\overrightarrow{n},$其中n为折射率，为入射光线单位向量，为出射光线单位向量，为单位法向量；(4)由步骤(3)得到所述曲线上离散的点坐标，通过计算机拟合得到所述曲线，然后将所述曲线绕Z轴旋转一周可得到最终的自由曲面。