CN101709847B - 配光透镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配光透镜，包括一中心内凹的透镜主体，其内凹处的内外两面分别为入光面和出光面，所述入光面和出光面关于两个相互交叉垂直的对称轴对称且都为非球面面型，该非球面面型遵从公式：其中，r为透镜半径，cv是面型半径倒数，cc是面型曲率，as是常数项。本发明提供一种能形成矩形光斑、满足狭长地形的采光需求，并且照射角度大、分布均匀的配光透镜。

Description

配光透镜

技术领域

本发明属于照明技术领域，涉及一种透镜，尤其涉及一种针对LED的配光透镜。

背景技术

当前LED光源的应用愈加广泛，相应的LED二次光学配光透镜也愈加重要，目前市场上已出现较多的LED透镜，但是此类型的透镜共同特点是：通过透镜呈现的光斑为圆形光斑。圆形光斑不适用于一些特殊的场合，如马路、巷道等狭长范围照射，由于圆形光斑的照射范围近似圆形，圆形光斑一方面由于在长度方向照射距离短，需要排布更多LED光源，另一方面又在宽度方向照射宽，造成LED光源的能量浪费，不能满足实际狭长场合的采光需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能形成矩形光斑、满足狭长地形的采光需求，并且照射角度大、分布均匀的配光透镜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种配光透镜，包括一中心内凹的透镜主体，其内凹处的内外两面分别为入光面和出光面，所述入光面和出光面关于两个相互交叉垂直的对称轴对称且都为非球面面型，该非球面面型遵从公式：

$z=\frac{\mathrm{cv}{r}^2}{1+\sqrt{1-c{v}^2(\mathrm{cc}+1)r^2}}+\mathrm{as}0+\mathrm{as}1r^2+\mathrm{as}2r^4+\mathrm{as}3r^6+\mathrm{as}4r^8+\mathrm{as}5r^{10}+..$

其中，r为透镜半径，cv是面型半径倒数，cc是面型曲率，as是常数项；

所述透镜半径r的取值为-100～100mm，所述面型半径倒数cv的取值为-0.2～0.2mm，所述面型曲率cc的取值为-5～5。

所述透镜主体的入光面和出光面的两个对称轴的交叉点位于光源中心点上。

两个相互交叉垂直的对称轴分别为第一对称轴和第二对称轴，所述透镜主体的入光面和出光面是由关于第一对称轴对称的两条曲线围绕第二对称轴旋转180°形成的。

所述两条曲线连接成为一首尾相连的封闭曲线。

所述封闭曲线位于同一个平面内。

所述透镜主体两侧设置有一挂耳，所述挂耳上开设有的连接孔，用于固定透镜。

所述透镜主体的后端面间隔设有两段凸沿，两凸沿之间的间隙用于对透镜和光源定位。

所述凸沿、挂耳与透镜主体是一体成型的结构。

所述透镜的材质为透镜塑胶PC。

本发明采用特殊结构的配光透镜将LED光源进行重新配光，其中透镜主体中心内凹，入光面和出光面都为非球面面型，都关于两个相互垂直交叉的对称轴对称，这样双对称的入光面和出光面改变光线的分布状况，通过透镜使得光源的光线投射在接受面上形成矩形光斑，满足了马路、巷道等狭长地形的采光需求。并且通过改变参数对透镜面型的控制，可改变矩形光斑的形状及大小。本发明的透镜结构简单、体积小、成本低。本发明的透镜是倒扣在光源上的，所以配光时，对光线的利用率高。并且本发明透镜的厚度小，材料的吸收率小，因此透镜透光效率高，对光源的有效利用率高。

本发明对透镜入光面和出光面的面型做了全新的设计，根据光学中的折射原理，本发明采用非球面面型，使得光线在通过透镜后得到重新分布，重新分布的光线相对于光源的光线，角度更加大，分布更加均匀。

本发明的透镜是由环保型塑胶材料制成，无污染。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的立体图；

图2是本发明实施例的前面结构示意图；

图3是本发明实施例的后面结构示意图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图3的B-B剖视图；

图6是本发明实施例的形成透镜主体的曲线结构示意图；

图7是本发明实施例的透镜形成的光斑示意图。

具体实施方式

本发明是以出光方向来定义方位，与出光方向相同方向的定义为前方，与出光方向相反的方向定义为后方。

如图1、2、3、4、5所示，一种配光透镜，包括透镜主体，该透镜主体中心内凹，其内凹处的内外两面分别为入光面2和出光面1，该透镜是采用透镜塑胶PC材质制成。其入光面2和出光面1是曲线围绕第一对称轴6旋转180°形成的，所述透镜主体两侧设置有用于固定透镜的挂耳3，挂耳3上开有连接孔4，连接孔4用于将透镜与灯体固定在一起。透镜主体的后端面间隔设有两段对称的凸沿7，两凸沿7之间的间隙用于固定时对透镜和光源定位。凸沿7、挂耳3与所述透镜主体是一体结构，整体成型。

如图6所示，形成入光面2、出光面1的曲线分别为第一曲线21、第二曲线11。第一曲线21、第二曲线11都是向前突出的非圆弧曲线，第一曲线21和第二曲线11通过直线10连接形成一封闭曲线，其中直线10平行于第一对称轴6，第一曲线21、第二曲线11、直线10在同一平面内。

如图4、5、6所示，第一曲线21旋转180°形成的面是配光透镜的入光面2，所述第二曲线11旋转180°形成的面是配光透镜的出光面1。第一曲线21与第二曲线11围闭形成的面为透镜后端面。因此，透镜主体突出部分的外表面为出光面1，内表面为入光面2，所述第一对称轴6、第二对称轴5都通过光源中心点8并相互垂直。

入光面和出光面的面型遵从公式：

$z=\frac{\mathrm{cv}{r}^2}{1+\sqrt{1-c{v}^2(\mathrm{cc}+1)r^2}}+\mathrm{as}0+\mathrm{as}1r^2+\mathrm{as}2r^4+\mathrm{as}3r^6+\mathrm{as}4r^8+\mathrm{as}5r^{10}+..$

所述公式中r为透镜的半径，cv是面型半径的倒数，cc是面型的曲率，as是方程的常数项；r的取值为-100～100mm，cv的取值为-0.2～0.2mm，cc的取值为-5～5。

以下是一个透镜设计数据，这些数据遵从上述面型公式，具体如下：

透镜出光面：

cc   -1.1197119427503    rd   -2.6896767904865

as2  -0.0045043299309    as3  0.0009637930922

as4  -0.0000441986591    as5  6.6943083809e-07

透镜入光面：

cc   -2.8613820018e+05   rd  3.198860472683

as2  -0.0006545323198    as  38.2803547092e-06

as4  -5.0471320783e-08   as  57.7757999213e-11

通过透镜得到如图7所示的矩形光斑，该光斑长度是宽度的2倍左右，照射角度大，并且光斑均匀分布，适用于马路和巷道等狭长场合使用。

本发明解决了对LED形成矩形光斑的配光要求。普通的LED透镜是旋转对称透镜，即光在过中心轴的所有平面上的光分布相同，这种透镜的特点就是：配光后，LED透镜过中心轴的每个剖面的配光曲线都是一样，所以配光的效果：光斑为圆形。本发明中配光透镜采用的是二维对称透镜，透镜有两个相互垂直的对称轴，两个对称轴都通过光源的中心点，那么本发明透镜对光分布在两个相对独立垂直平面上，配光后，配光透镜的两个对称轴有不同的配光曲线，所以配后形成的光斑为矩形。本发明的透镜可以广泛应用于LED照明领域，独特的矩形配光设计可以满足一些特定场合的需要，如：路面，巷道等。

本发明采用特殊结构的配光透镜将LED光源进行重新配光，其中透镜主体中心内凹，入光面和出光面都为非球面面型，都关于两个相互垂直交叉的对称轴对称，这样双对称的入光面和出光面改变光线的分布状况，通过透镜使得光源的光线投射在接受面上形成矩形光斑，满足了马路、巷道等狭长地形的采光需求。并且通过改变参数对透镜面型的控制，可改变矩形光斑的形状及大小。本发明的透镜结构简单、体积小、成本低。本发明的透镜是倒扣在光源上的，所以配光时，对光线的利用率高。并且本发明透镜的厚度小，材料的吸收率小，因此透镜透光效率高，对光源的有效利用率高。

本发明对透镜入光面和出光面的面型做了全新的设计，根据光学中的折射原理，本发明采用非球面面型，使得光线在通过透镜后得到重新分布，重新分布的光线相对于光源的光线，角度更加大，分布更加均匀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种配光透镜，其特征在于，包括一中心内凹的透镜主体，其内凹处的内外两面分别为入光面和出光面，所述入光面和出光面关于两个相互交叉垂直的对称轴对称且都为非球面面型，两个相互交叉垂直的对称轴分别为第一对称轴和第二对称轴，所述透镜主体的入光面和出光面是由关于第一对称轴对称的两条曲线围绕第二对称轴旋转180°形成的，该非球面面型遵从公式：

$z=\frac{{\mathrm{cvr}}^2}{1+\sqrt{1-{\mathrm{cv}}^2(\mathrm{cc}+1)r^2}}+\mathrm{as}0+\mathrm{as}1r^2+\mathrm{as}2r^4+\mathrm{as}3r^6+\mathrm{as}4r^8+\mathrm{as}5r^{10}+..$

其中，r为透镜半径，cv是面型半径倒数，cc是面型曲率，as是常数项。

2.根据权利要求1所述的配光透镜，其特征在于，所述透镜半径r的取值为-100～100mm，所述面型半径倒数cv的取值为-0.2～0.2mm，所述面型曲率cc的取值为-5～5。

3.根据权利要求2所述的配光透镜，其特征在于，所述透镜主体的入光面和出光面的两个对称轴的交叉点位于光源中心点上。

4.根据权利要求3所述的配光透镜，其特征在于，所述两条曲线连接成为一首尾相连的封闭曲线。

5.根据权利要求4所述的配光透镜，其特征在于，所述封闭曲线位于同一个平面内。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的配光透镜，其特征在于，所述透镜主体两侧设置有一挂耳，所述挂耳上开设有的连接孔，用于固定透镜。

7.根据权利要求6所述的配光透镜，其特征在于，所述透镜主体的后端面间隔设有两段凸沿，两凸沿之间的间隙用于对透镜和光源定位。

8.根据权利要求7所述的配光透镜，其特征在于，所述凸沿、挂耳与透镜主体是一体成型的结构。

9.根据权利要求1～5任意一项所述的配光透镜，其特征在于，所述透镜的材质为透镜塑胶PC。

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