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LED射灯及透镜

阅读：875发布：2024-02-19

专利汇可以提供LED射灯及透镜专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型的实施例涉及一种改进型的用于LED射灯的透镜以及包含该透镜的LED射灯。透镜的中心出射面为平坦状，并且透镜中添加了黄色颗粒，以降低加权后的蓝光辐射，从而降低蓝光危害。，下面是LED射灯及透镜专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于LED射灯中的透镜，具有入射面和出射面，其特征在于，中心出射面为平面，并且透镜中有能够吸收蓝光成分的颗粒。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述颗粒涂敷于所述透镜的出射面或者入射面上。
3.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，所述颗粒均匀掺杂于所述透镜内部。
4.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，所述颗粒为黄色有机染料或者黄色荧光粉。
5.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，所述出射面为圆形，所述圆形中央有个与出射面同心的圆形凹槽，所述凹槽的表面为平面。
6.根据权利要求5所述的透镜，其特征在于，所述凹槽的表面上布满微透镜。
7.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，所述透镜为全内反射菲涅尔透镜。
8.根据权利要求7所述的透镜，其特征在于，所述透镜为具有多锯齿状的全内反射菲涅尔透镜。
9.根据权利要求7所述的透镜，其特征在于，所述全内反射菲涅尔透镜的全反射面为鳞甲片，目的是为了混光，在照射面上行程均匀的光斑。
10.一种LED射灯，其特征在于，包括如权利要求1-9中的任一项所述的透镜。

说明书全文

LED射灯及透镜

技术领域

[0001] 本实用新型的实施例涉及LED射灯，尤其涉及LED射灯的透镜。

背景技术

[0002] 目前，人们越来越关注蓝光对眼睛的损害。IEC62471、IEC62560和IEC62778都是根据蓝光危害LB(蓝光加权辐射)来描述 LED灯具的风险等级。光源可分为3个风险组：风险组RG0，风险组RG1和风险组RG2。风险组是基于蓝光加权辐射LB进行分类的，LB<100为风险组RG0；100≤LB<10000被归为风险组RG1；10000≤LB<4000 000被归为风险组RG2。

[0003] 根据IEC62471，危险值应报告应在产生500lx照度的距离处产生，而不是在距离光源大于200毫米的地方。但另一方面，IEC62778要求的测试条件是距离光源200mm，视场为0.011rad。

[0004] 比较这两种测试方法，IEC62778比IEC62471要求更高。有时根据IEC62471被划分为风险组RG1的灯具，在IEC62778中将被划分为风险组RG2。此外，IEC62471测试将逐步退出市场，IEC62778于2018年5月开始实施。

[0005] IEC 62560是关于LED灯的安全规范，要求LED灯的风险等级为风险组0或风险组1才可以出售，但其测试测量参考IEC62778中的方法。

[0006] 因此，改善蓝光加权亮度LB，减少蓝光危害是当务之急。

[0007] 大多数灯具采用两种方法来减少蓝光危害。首先，在镜头中间采用磨砂工艺。其次，在低电流下运行。但两种方法都降低了流明通量和中心束强度。大多数镜头设计都采用镜头中部的双凸镜头，不利于蓝光危害。实用新型内容

[0008] 本实用新型的实施例的目的之一是提供一种用于减少LED射灯的蓝光成分的透镜，该透镜具有入射面和出射面，其特征在于，中心出射面为平面，并且透镜中有能够吸收蓝光成分的颗粒。优选地，颗粒为黄色有机染料，或者黄色荧光粉。颗粒可涂敷于所述透镜的出射面或者入射面上，优选地，在透镜制造的过程中，可将颗粒均匀掺杂于在透镜的原材料中，以使得颗粒均匀掺杂在透镜内部。

[0009] 通常LED射灯的出光面为圆形，优选地，圆形中央有个与出射面同心的圆形凹槽，凹槽的表面为平面。在一个实施例中，凹槽的表面上布满微透镜。

[0010] 根据本实用新型的一个实施例，透镜为全内反射菲涅尔透镜，优选地，透镜为具有多锯齿状的全内反射菲涅尔透镜。

[0011] 为了在照射面上形成均匀的光斑，透镜的全反射面为鳞甲片。

[0012] 根据本实用新型的另一方面，提供了一种LED射灯，包含有本实用新型的透镜。

[0013] 本实用新型的LED射灯可以在保持中心光束强度和光束角度可以接受的条件下减少蓝光成分，尤其是射灯中心的出射光的蓝光成分。因此，在相同的更换瓦数下，采用本实用新型的透镜的灯具将更具竞争力。附图说明

[0014] 现在将仅参照附图通过示例对本实用新型的实施例进行描述，其中相似的部件用相同的附图标记表示，附图中：

[0015] 图1a是现有的一个LED射灯的透镜的立体图；

[0016] 图1b是图1a中所示的透镜的截面图；

[0017] 图1c是图1a所示的LED射灯的出射光谱图；

[0018] 图1d是一种黄色粉末的光谱吸收图；

[0019] 图1e是根据本实用新型的一个具体实施方式采用添加图1d中所示的黄色粉末的LED射灯的出射光谱示意图；

[0020] 图2a是根据本实用新型的一个具体实施方式改进的透镜的立体图；

[0021] 图2b是图2a中所示的透镜的截面图；

[0022] 图3a是根据本实用新型的另一个具体实施方式改进的透镜的立体图；

[0023] 图3b是图3a中所示的透镜的截面图；

[0024] 图4是根据本实用新型的一个具体实施方式的透镜示意图；

[0025] 图5是根据本实用新型的一个具体实施方式的LED射灯示意图；

[0026] 图6是根据本实用新型的一个具体实施方式的微透镜的结构示意图。

具体实施方式

[0027] 下面将参考示例性实施例来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，描述这些实施例仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。

[0028] 图1a和图1b是现有技术的LED射灯10的透镜结构。普通的白色LED使用蓝光芯片或紫外光芯片与荧光粉结合，将蓝光或紫外光转换成白光。它被称为荧光粉转换LED。通常光谱有两个峰，如图1c所示，不同的CCT(相关色温)有不同的色点。

[0029] 风险组是基于蓝光加权辐射LB进行分类的。蓝光加权辐射LB是带有蓝光光谱加权函数的辐射光谱权值。

[0030] L是在一个给定的方向上，在一个真实或虚构的表面的一个给定的点上的亮度。它是单位坎德拉每平方米cd/m^2。

[0031] Φλ(λ)光谱辐射通量密度,作为波长的函数。

[0032] B(λ)是蓝光谱加权函数,作为波长的函数。

[0033] V(λ)是CIE1924中定义的视觉灵敏度曲线。

[0034] Km是光谱发光效率的最大值，等于683lm/W，这是一个常数。

[0035] 从公式1出发可以推导出公式2

[0036]

[0037]

[0038] 定义蓝光危害BLH(blue light hazard)因子α为

[0039]

[0040] 将公式3与公式2相结合，可以看出，如果我们想减少LB，我们可以在公式4的基础上减少BLH因子。

[0041]

[0042] 根据图1c的光谱,我们可以模拟α＝0.20778。黄色粉末是一种着色剂，可以吸收蓝光成分。图1d示出了一种黄色偶氮类有机色素染料对光的吸收率。

[0043] 图1c所示的光谱是LED射灯的透镜中没有添加黄色粉末的光谱。

[0044] 将图1d所示的特定吸收率η(λ)的黄色粉末加入到LED射灯的透镜中，浓度大约为10％左右。一定比例黄色粉末η(λ)吸收蓝色光。同时，不会导致过度的色差。LED射灯的出射光谱如图1e中的实线所示，其中是虚线图1c中的透镜未添加黄色粉末的出射光谱图。由此可见，蓝光成分减少了。

[0045] 基于上述理论，本实用新型对图1a和图1b所示的透镜的结构进行了改进。

[0046] 图2a和图2b示出了根据本实用新型的一个具体实施方式的LED射灯的透镜20。透镜20具有光入射面21和光出射面22。光出射面为圆形，圆形中央有个凹槽23。凹槽23的表面为平面而非弯曲。这样可以降低透镜中心的出射光的亮度，从而降低加权后的蓝光危害LB。更进一步，透镜具有能够吸收蓝光成分的颗粒或粉末。优选地，颗粒为黄色有机染料，或者黄色荧光粉。颗粒可涂敷于透镜20的出射面22或者入射面21上，优选地，在透镜20制造的过程中，可将颗粒均匀掺杂于在用于制作透镜的原材料中，以使得颗粒均匀掺杂在透镜内部。

[0047] 为了进一步加强入射到照射面上的光斑的均匀性，图2a和图2b所示的透镜的凹槽23的表面上布满微透镜。

[0048] 如图6所示，微透镜由三个参数定义，S,h和R，S表示两个微凸透镜之间的距离，h代表微凸透镜的高度，R代表微凸透镜的半径。典型地，这三个参数之间的关系如以下公式所示。

[0049] 1S≤R≤3.5S

[0050] 0.1S≤h≤0.3S

[0051] 优选地，透镜20为全内反射菲涅尔透镜，更进一步，透镜20为具有多锯齿状的全内反射菲涅尔透镜，如图2b所示，透镜20具有4个齿状的全内反射菲涅尔透镜。

[0052] 图3a和图3b示出了根据本实用新型的另一个实施例的透镜30，与图2a和图2b所示的透镜不同的是，图3a和图3b的透镜30出射面的中心区域没有凹槽，中心区域布满微透镜。

[0053] 不同的灯的大小中心区域的半径有所差别。在一个设计示例中，对于不同角度的灯，整灯透镜出射面的半径与微透镜结构出射面的半径的比例大体满足以下关系：光角:15°，比例:3.25；光角:24°，比例:3.2；光角:30°，比例2.6；光角:40°，比例:2.1；

[0054] 图4示出了根据本实用新型的另一个实施例的透镜的示意图，其清晰地示出了菲涅尔透镜的锯齿状，并且透镜的全反射面为鳞甲片状(画图技术所限，图片中未能示出)，目的是为了加强混光，在照射面上形成均匀的光斑。

[0055] 图5示出了根据本实用新型的一个实施例的LED射灯50的示意图。该LED射灯50采用100lm的LED光源，发光直径(LES)为9毫米。相比于图1中的透镜设计，图5中的LED射灯50采用图2的平面透镜设计之后，LED射灯的平均亮度比之前低18.7％，但最大光强差不多，光束角度可接受。详细参数值如下表所示。

[0056]透镜最大亮度最大光强光束角
采用图1所示的双凸透镜 6.028*10^5nit 479cd 21.8°
采用图2所示的平凸透镜 4.9*10^5nit 469cd 19.9°

[0057] 图5中的透镜设计也采用了微透镜结构，将微透镜叠加在中心平透镜的表面。两个微凸透镜之间的距离小于0.6mm，微凸透镜高度h在0.06mm～0.2mm之间，微凸透镜R的半径在0.8mm到2.2mm之间。微透镜结构将改变亮度分布，使其更均匀。

[0058] 图5中的LED射灯50的蓝光危害BLH系数为0.19322(Pic 5)，比采用图1所示的透镜的普通3000K LED低7.01％。

[0059] 本实用新型通过更改透镜的结构以及添加黄色颗粒，有效地降低了蓝光成分，减少了蓝光危害，同时能够保持光强和光束角在可接受的范围内。

[0060] 上文已经出于示出和描述的目的给出了本实用新型的说明书，但是其并不意在是穷举的或者限制于所公开形式的实用新型。本领域技术人员可以想到很多修改和变体。

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