CN100487496C - 二次光学透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED照明技术，尤其涉及一种LED路灯用二次光学透镜，其特征在于，具有一基面，并且基面是一平面；出光面由二个局部球面及介于二个局部球面之间的过度面组成；出光面与基面相贯，界定出基面的轮廓；基面中央设有入光面，入光面是一凹面；基面、入光面、出光面共同界定出二次光透镜的本体；二次光学透镜还包括设置于本体基面的一对扣勾，一对扣勾分别设置于基面纵向的二个边缘；扣勾之勾尖沿基面纵向延伸至基面以外，勾尖的正面即朝向出光面的一面是第一平面，第一平面与基面平行，勾尖的背面即远离出光面的一面是第二平面，第二平面相对第一平面是一斜面，第二平面延伸至基面以外的一端为低端。

Description

二次光学透镜
技术领域
本发明涉及LED照明技术，尤其涉及一种LED路灯用二次光学透镜。
背景技术
在LED照明技术中，为了提高LED的出光效率和使用方便，一般需要对LED芯片进行一次封装，比如采用球透镜的封装方式。对于特定的应用场合，如LED路灯照明，要求光线集中照射，以便形成需要的光斑，从而需要对一次封装后的LED芯片(一般称LED灯泡)进行二次光学处理。现有技术的处理方式为，在一组LED灯泡前加装一个公共的二次透镜，以达到聚光的目的。采用这种方式进行二次处理，因为LED灯泡与二次透镜之间必须预设一个距离，进入二次透镜的光线已经是杂光，所以二次光学处理的出光率低。另一方面，进入二次透镜的光线已经是杂光，出光光斑的形状较难控制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种出光效率高、容易控制照明设备出光光斑形状的二次光学透镜。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
二次光学透镜，其特征在于，具有一基面，并且基面是一平面；出光面由二个局部球面及介于二个局部球面之间的过度面组成；出光面与基面相贯，界定出基面的轮廓；基面中央设有入光面，入光面是一凹面；基面、入光面、出光面共同界定出二次光透镜的本体；二次光学透镜还包括设置于本体基面的一对扣勾，一对扣勾分别设置于基面纵向的二个边缘；扣勾之勾尖沿基面纵向延伸至基面以外，勾尖的正面即朝向出光面的一面是第一平面，第一平面与基面平行，勾尖的背面即远离出光面的一面是第二平面，第二平面相对第一平面是一斜面，第二平面延伸至基面以外的一端为低端。
二次光学透镜，其特征在于，所述过度面包括出光面顶部的直线相切过度和出光面侧面的圆弧过度。
二次光学透镜，其特征在于，所述出光面之顶面与侧面之间为圆弧过度。
二次光学透镜，其特征在于，所述入光面是半球状凹面。
二次光学透镜，其特征在于，所述入光面是圆滑过度的凹面。
二次光学透镜，其特征在于，二次光学透镜是PVC或ABS或PP材料经注塑而成，且入光面及出光面表面均具有一抛光层。
二次光学透镜，其特征在于，所述过度面包括出光面顶部的直线相切过度和出光面侧面的圆弧过度；所述出光面之顶面与侧面之间为圆弧过度；所述入光面是半球状凹面；二次光学透镜是PVC或ABS或PP材料经注塑而成，且入光面及出光面表面均具有一抛光层。
本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：
二次光学透镜，其特征在于，具有一基面，并且基面是一平面；出光面由二个局部球面及介于二个局部球面之间的过度面组成；出光面与基面相贯，界定出基面的轮廓；基面中央设有入光面，入光面是一凹面；基面、入光面、出光面共同界定出二次光透镜的本体；二次光学透镜还包括设置于本体基面的对扣勾，一对扣勾分别设置于基面纵向的二个边缘；扣勾之勾尖沿基面纵向延伸至基面以外，勾尖的正面即朝向出光面的一面是一平面，该平面与基面平行，勾尖的背面即远离出光面的弧面，该弧面延伸至基面以外的一端低于另一端。
二次光学透镜，其特征在于，所述过度面包括出光面顶部的直线相切过度和出光面侧面的圆弧过度；所述出光面之顶面与侧面之间为圆弧过度；所述入光面是半球状凹面；二次光学透镜是PVC或ABS或PP材料经注塑而成，且入光面及出光面表面均具有一抛光层。
本发明涉及的二次光学透镜，基面、入光面、出光面共同界定出二次光透镜的本体；基面中央设有向内凹的入光面，该凹面可以与一次透镜的顶部凸凹相嵌无缝配合，因LED发光芯片本身具有好的聚光特性，一次透镜的出光部位基本为一次透镜的顶部，因此一次透镜的出光全部直接成为二次透镜的入光，没有中间过程，当一、二次透镜采有相同的材料时，对比现有技术，减少二次折射损失，并且减少了杂光损失，因此本发明涉及的二次光学透镜导光方式更直接，出光效率高。二次光学透镜还包括设置于本体基面的一对扣勾，一对扣勾分别设置于基面纵向的二个边缘，使用时，LED灯泡一般设置在导热底板上，本发明中的扣勾用于扣住导热底板，导热底板的扣位还可以设置成弹性扣位，以便二次光学透镜与LED灯泡之间具有一定的贴合力，保证一次透镜与二次光学透镜的无缝配合。本发明涉及的二次光学透镜是针对一个LED灯泡的，LED照明设备设置了多少个LED灯泡，就要设置多少个二次光学透镜，因此设计照明设备时可以对每个二次光学透镜的出光光斑分别控制，与每台照明设备只有一个二次透镜的现有技术相比，照明设备的出光光班更容易控制。
附图说明
图1是本发明第一个实施例主视图。
图2是图1中A-A剖视图。
图3是图1中B-B剖视图。
图4是本发明第一个实施例侧视图。
图5是本发明第一个实施例立体图。
图6是本发明第一个实施例与图5不同视点的立体图。
图7是本发明第一个实施例在图3所示剖面的出光图。
图8是本发明第一个实施例在图2所示剖面的出光图。
图9是本发明第二个实施例的示意图。
图10是本发明第二个实施例的分解示意图。
图11是本发明第二个实施例一个工作模组的示意图。
图12是本发明第二个实施例一个工作模组的分解示意图。
图13是本发明第三个实施例的配光曲线图。
图14是本发明第三个实施例试验光斑。
图15是图13之配光曲线图的直角坐标形式。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步详述。参考图1至图6，本实用新型的第一个实施例是一种二次光学透镜105，具有一基面1054，并且基面1054是一平面；出光面1055由二个局部球面及介于二个局部球面之间的过度面组成；出光面1055与基面1054相贯，界定出基面1054的轮廓；基面1054中央设有入光面1053，入光面1053是一凹面；基面1054、入光面1053、出光1055面共同界定出二次光透镜105的本体1051；二次光学透镜105还包括设置于本体基面104的一对扣勾1052，一对扣勾1052分别设置于基面1054纵向的二个边缘；扣勾1052之勾尖沿基面1054纵向延伸至基面1054以外，勾尖的正面即朝向出光面1055的一面是平面，该平面与基面1054平行，勾尖的背面即远离出光面1055的一面是相对前述平面的一斜面，斜面延伸至基面1054以外的一端为低端；再次参考图1至图6，过度面包括出光面1055顶部的直线相切过度和出光面1055侧面的圆弧过度；出光面1055之顶面与侧面之间为圆弧过度；本实施例中，入光面1053是半球状凹面，其球径与相合使用的LED灯泡之球透镜的球径相等；二次光学透镜105是ABS材料经注塑而成，对应地，配合使用的LED灯泡之球透镜的材料是相同的ABS材料；入光面1053及出光面表1055面均具有一抛光层。参考图7、图8，直观地示出了本实施例在横纵二个剖面的出光示意图。
本发明的第二个实施例是一种LED路灯，是本发明第一个实施例的应用。参考图9至图12，，LED路灯包括灯体101和LED灯泡103，灯体101具有正面和反面，灯体101的正面具有一由侧板和底面界定出的腔体，灯体的反面设有散热翅1011，灯体反面的一端还设有路灯杆连接机构；路灯杆连接机构包括二块具有圆弧凹面的夹块，下夹块1013设置在灯体101反面，是灯体101的一部分，上夹块(图中未示出)自由设置，上夹块、下夹块1013的圆弧凹面相向设置，上夹块通过螺丝钉连接下夹块1013，路灯杆设置于上夹块圆弧凹面与下夹块1013圆弧凹面之间；腔体底具有一个平面，腔体内还设有一隔板1012，隔板1012靠近路灯杆连接机构所在的一端，隔板1012将腔体界定为二部分，靠近路灯杆连接机构所在一端的副腔体1015以及位于隔板另一侧的主腔体1014；隔板1012二端与腔体侧壁之间设有令主腔体1014与副腔体1015互通的间隙；LED路灯还包括LED阵列板，LED阵列板包括导热底板102的LED灯泡103，导热底板102上具有印刷电路，LED灯泡103设置在导热底板102的一个面；LED路灯还包括二次光学透镜105，二次光学透105镜设置在透镜底板104上，透镜底板104与导热底板102平行设置，每个LED灯泡103对应一个二次光学透镜105；透镜底板104朝向导热底板102的一侧设有若干等高的支承位(图中未示出)，支承位抵接导热底板102，界定出透镜底板104同导热底板102之间的距离；本实施例中，支承位是若干条隆起的棱，棱与导热底板102的抵接面是平面；透镜底板104及导热底板102用于与灯体101连接的孔通过所述的棱；透镜底板104的孔是带有沉孔的孔，沉孔设置于远离导热底板102的一面；参考图12、图12，本实施例的透镜底板104还设有扣位，导热底板102还设有凹位，用于透镜底板104同导热底板102的预装配；灯体101侧板远离腔体底面一端的内侧设有台阶，LED路灯还包括灯罩107，灯罩107通过螺丝钉设置在灯体101腔体侧板的台阶内，灯罩107与灯体101构成一封闭的腔；灯罩107与灯体101的结合处还设有密封垫106；灯体101为导热的金属材料制成，灯体101之副腔体1015的底面还具有通往反面的出线孔1016。参考图2，LED阵列板由若干个LED子阵列板构成，每个LED子阵列板上设置一组LED灯泡；透镜底板也由若干个透镜子底板构成，透镜子底板设置一组二次光学透镜，二次光学透镜数量和设置位置与对应的导热底板上的LED灯泡相对应。参考图11、图12，一个LED子阵列板组合一个装好二次光学透镜的透镜底板，即构成一个工作模组。灯罩107为透明的压克力平板，压克力板的表面设有不透明的丝印层，丝印层靠近压克力平板的四周，压克力板表面还具有未设丝印层的透光区域，丝印层位于透光区域的周围。本实施例中，出线孔1015处还设置一防水接头，防水接头采用市购品。灯体101反面的散热翅1011的顶端构成一个曲面，且与LED阵列板中心相对的区域之散热翅1011的高度高于其它区域，以同时达到美观和有效散热的效果，LED阵列板中心LED灯泡103的排布最密集，工作时产生的热量多，因而需要更大的散热面积。灯体101是铝合金材料通过压铸成型的。
本发明的第三个实施例是二次光学透镜的设计及光学验证实例，设定对透镜的出光要求如图13之配光曲线图所示，图13是配光曲线的极坐标形式，极坐标图的原点(同心圆圆心处)为二次光学透镜的发光面的中心；每个同心圆表示一个光强值，越靠外圈光强越大；图中的各个角度值是这个剖面上的垂直角度，向下方向被定义为0°；图14是图13的直角坐标形式；根据配光曲线图可知，所需的光斑是矩形光斑；根据折射原理及设计经验可知所需二次光学透镜的形状就是本发明第一个实施例之二次光学镜的形状。用本发明第一个实施例的透镜进行验证，光斑如图15图示，实现了本二次光学透镜的设计目的。
本发明的第四个实施例也是一种二次光学透镜，与本发明第一个实施例的不同之处在于，扣勾背部之斜面不是一平面，而是一弧形面，安装时二次光学透镜可以更方便地滑入导热底板。

Claims (5)

1.一种二次光学透镜(105)，具有本体(1051)，其特征在于，该本体(1051)
具有一基面(1054)，并且该基面(1054)是一平面；
基面(1054)中央设有入光面(1053)，入光面(1053)是一凹面；所述入光面(1053)是圆滑过度的半球状凹面；
出光面(1055)由二个局部球面，及介于二个局部球面之间的过度面组成；所述出光面(1055)之顶面与侧面之间为圆弧过度；
出光面(1055)与基面(1054)相贯，界定出基面(1054)的轮廓；
基面(1054)，入光面(1053)，出光面(1055)共同界定出二次光学透镜(105)的本体(1051)；
所述二次光学透镜(105)还包括设置于本体(1051)的基面(1054)上的一对扣勾(1052)，所述的一对扣勾(1052)分别设置于基面(1054)纵向的二个边缘；扣勾(1052)之勾尖沿基面(1054)纵向延伸至基面(1054)以外，勾尖的正面即朝向出光面(1055)的一面是第一平面，第一平面与基面(1054)平行，勾尖的背面即远离出光面(1055)的一面是第二平面，第二平面相对第一平面是一斜面，第二平面延伸至基面(1054)以外的一端为低端。
2.根据权利要求1所述的二次光学透镜，其特征在于，所述过度面包括出光面(1055)顶部的直线相切过度和出光面(1055)侧面的圆弧过度。
3.根据权利要求1或2所述的二次光学透镜，其特征在于，所述的二次光学透镜是由PVC或ABS或PP材料经注塑而成，且入光面(1053)及出光面(1055)的表面均具有一抛光层。
4.一种二次光学透镜(105)，具有本体(1051)，其特征在于，该本体(1051)
具有一基面(1054)，并且该基面(1054)是一平面；
基面(1054)中央设有入光面(1053)，入光面(1053)是一凹面；所述入光面(1053)是圆滑过度的半球状凹面；
出光面(1055)由二个局部球面，及介于二个局部球面之间的过度面组成；所述出光面(1055)之顶面与侧面之间为圆弧过度；
出光面(1055)与基面(1054)相贯，界定出基面(1054)的轮廓；
基面(1054)，入光面(1053)，出光面(1055)共同界定出二次光学透镜(105)的本体(1051)；
所述二次光学透镜(105)还包括设置于本体(1051)的基面(1054)上的一对扣勾(1052)，所述的一对扣勾(1052)分别设置于基面(1054)纵向的二个边缘；扣勾(1052)之勾尖沿基面(1054)纵向延伸至基面(1054)以外，勾尖的正面即朝向出光面(1055)的一面是一平面，该平面与基面(1054)平行，勾尖的背面即远离出光面(1055)的弧形面，该弧形面延伸至基面(1054)以外的一端低于另一端。
5.根据权利要求4所述的二次光学透镜，其特征在于，所述的二次光学透镜是由PVC或ABS或PP材料经注塑而成，且入光面(1053)及出光面(1055)的表面均具有一抛光层。
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