CN101788124A - 非对称配光透镜及其组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种非对称配光透镜及其组件，包括透镜主体，所述透镜主体设有入光面和出光面，所述出光面和入光面分别是由曲线围绕旋转对称轴旋转180°形成的非球面面型，出光面和入光面的面型遵循以下公式：

，其中，r为透镜的半径，cv是面型曲率，cc是面型的二次项系数，as是方程的常数项。本发明提供一种能产生非对称的光斑、结构简单、安装方便的非对称配光透镜及其组件。

Description

非对称配光透镜及其组件

技术领域

本发明涉及一种配光透镜，尤其涉及一种能够产生非对称光分布的非对称配光透镜及其组件。

背景技术

LED(light emitting diode，发光二极管)灯通过电场发光，具有发光纯度高、发光热量小、光束集中、耗电量低及超长寿命等优越性能，正在得到越来越多的应用。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芯片进行封装。对于一些特定的应用场合，如道路、巷道的LED照明，需要形成特定的光斑，需要对封装后的LED芯片进行二次光学处理，一般来说，是通过加装二次光学透镜(配光透镜)实现的。目前市场上已出现较多的LED透镜：一种形式的透镜配光呈现的光斑主要为圆形光斑。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。另一种形式的透镜配光呈现的光斑为矩形光斑，虽然矩形光斑在一定程度成可以满足道路照明对配光的要求，但是矩形光斑是关于中心对称的，而在道路照明中，路灯一般安装于马路的边沿，矩形光斑有很大一部分没有能照射到道路上，造成光源浪费，因此需要一款透镜，可以将光线偏折到路面上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中现有的透镜为旋转对称透镜只能产生对称光斑的技术问题，提供一种能产生非对称的光斑、结构简单、安装方便的非对称配光透镜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非对称配光透镜，包括透镜主体，所述透镜主体设有入光面和出光面，所述出光面和入光面分别是由曲线围绕旋转对称轴旋转180°形成的非球面面型，出光面和入光面的面型遵循以下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cvr}}^2}{1+\sqrt{1-{\mathrm{cv}}^2(\mathrm{cc}+1)r^2}}+\mathrm{as}0+\mathrm{as}1r^2+\mathrm{as}2r^4$

$+\mathrm{as}3r^6+\mathrm{as}4r^8+\mathrm{as}5r^{10}+..,$

其中，r为透镜的半径，cv是面型曲率，cc是面型的二次项系数，as是方程的常数项。

r的取值范围为0～20mm；cv的取值范围为-0.2～0.2；cc的取值范围是-5～5。

所述出光面和入光面面型不相同，r、cv、cc的取值不同。

所述出光面或/和入光面分别是由面型不同的上下两部分组成，r、cv、cc的取值不同。

所述透镜主体由PMMA、PC或ABS材料制成。

所述透镜主体的两侧设置有用于固定透镜的安装耳，所述安装耳上开有安装孔。

所述透镜主体的入光面一侧开有用于对光源进行定位的卡槽，所述卡槽对称设置。

一种非对称配光透镜组件，采用至少两个上述的非对称配光透镜并列组合而成，所有的非对称配光透镜通过一个固定架固定在一起。

本发明透镜主体的入光面和出光面为非球面面型，通过该面型所遵循的公式得到的入光面和出光面面型是二维轴对称的，即分别是由曲线围绕旋转对称轴旋转180°形成。由于透镜的入光面和出光面都为非球面面型，光源经该非球面面型的入光面和出光面的配光，形成的光斑为非对称矩形光斑，使得光源形成的光斑偏向某一个方向。实现一些特殊场合例如道路、巷道等需要偏离中心光斑的要求。本发明对透镜的出光面和入光面进行改进，与现有技术的透镜相比，设计简洁、结构简单、安装时适合大批量使用。可以广泛应用于LED照明领域，独特的非对称矩形配光设计可以满足一些道路照明场合的需要。

本发明的出光面和入光面中的至少一个面包括面型不同的上下两部分，能分别对光源进行不同的配光，加强了形成光斑的非对称性。并且本发明由环保型塑胶材料制成，透镜的材料对环境的污染较少。

本发明的透镜可以将多个透镜在同一个固定架上安装好，形成一个非对称透镜组件，使用时将该组件直接安装，方便了现场施工。

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1的立体图；

图2是本发明实施例1的正视图；

图3是本发明实施例1的后视图；

图4是图2的A-A的剖视图；

图5是本发明实施例1的配光光路图；

图6是本发明实施例1的配光曲线图；

图7是本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

实施例1、如图1、2、3所示，一种非对称配光透镜，包括透镜主体，所述透镜主体设有入光面2和出光面1，所述出光面1和入光面2分别是由曲线围绕旋转对称轴旋转180°形成的非球面面型，并遵循以下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cvr}}^2}{1+\sqrt{1-{\mathrm{cv}}^2(\mathrm{cc}+1)r^2}}+\mathrm{as}0+\mathrm{as}1r^2+\mathrm{as}2r^4$

$+\mathrm{as}3r^6+\mathrm{as}4r^8+\mathrm{as}5r^{10}+..,$

其中，r为透镜的半径，cv是面型曲率，cc是面型的二次项系数，as是方程的常数项。r的取值范围为0～20mm；cv的取值范围为-0.2～0.2，优选取值为-0.05～0.05；cc的取值范围是-5～5。在上述取值范围内都可以形成本发明的非对称配光透镜，应用变量多曲率系数K及高次项，随r值的变化，高次非球面可灵活改变面型以改变光线的出射角度，以保证光线能量根据需要任意分配。

本实施例的出光面1和入光面2面型不相同，它们在面型公式中r、cv、cc的取值不同。并且如图4、5所示，本实施例的透镜主体关于旋转对称轴6对称，由于出光面1和入光面2分别是由面型不同的上下两部分组成，出光面1和入光面2上下部分没有对称轴，相对于设有光源的轴7也是呈不对称的。出光面1和入光面2的这两部分依据的面型公式中r、cv、cc的取值不同，因而形成不同的光线出射角度，满足将光斑偏向一侧的需要。

本实施例的透镜主体由PMMA、PC或ABS材料制成。所述透镜主体的两侧设置有用于固定透镜的安装耳3，所述安装耳3上开有安装孔4。安装孔为螺孔，用来固定透镜。所述透镜主体的入光面2一侧开有用于对光源进行定位的卡槽5，所述卡槽5对称设置，本实施例的卡槽5对称设置四个，LED光源的基板四角固定在这四个卡槽5内。

图5示出了本发明实施例的配光光路图。其中，LED光源8位于轴7和对称轴6的交点处，从LED光源8发出的光线经过入光面2和出光面1的折射后出射。

以下是本发明实施例透镜主体设计面型的参数：

透镜上半部分的入光面：

r：-10.0267982386087    cc：-1.0

as1：-0.4100737958345 as2：0.0273764451507 as3：-0.0007183545417

透镜上半部分的出光面：

r：-14.9635258847808  cc：6.4686119043938

as1：-0.170400444737  as2：0.0000616841772

as3：0.0004190414287  as4：-0.0000205019925

透镜下半部分的入光面：

r：-9.9593946864717   cc：-9.5641002146e+05

as1：-0.2019813766727 as2：0.0063420219041  as3：-0.0000821453511

透镜下半部分的出光面：

r：-8.3373837213128   cc：-11.8812541878624

as1：0.0032657415658  as2：-0.0336488039991

as3：-0.0012839428438 as4：0.0072846968335

当然根据实际需要，透镜的设计不局限上述实施例，透镜的出光面和入光面也可以由两个、四个或更多个非球面面型的局部面组成。

依据上述实施例的非对称配光透镜，可以得到如图6所示的光分布。从中可以清楚地看出，曲线的左侧部分在30度角附近达到极值，而曲线的右侧部分则是在50度角附近达到极值。因此，使用本发明的非对称配光透镜可以实现非对称的光分布。

实施例2、如图7所示，一种非对称配光透镜组件，采用至少两个非对称配光透镜100组合而成，所有的非对称配光透镜100通过一个固定架300固定在一起，固定架300通过螺孔200与LED灯具的其他组件固定。本实施例采用六个非对称配光透镜100分两行排列组成一个组件，六个非对称配光透镜100都被固定在固定架300上。六个非对称配光透镜100上分别对应设置六个LED光源。

Claims (8)

1.一种非对称配光透镜，包括透镜主体，所述透镜主体设有入光面和出光面，其特征在于，所述出光面和入光面分别是由曲线围绕旋转对称轴旋转180°形成的非球面面型，出光面和入光面的面型遵循以下公式：

$z=\frac{{\mathrm{cvr}}^2}{1+\sqrt{1-{\mathrm{cv}}^2(\mathrm{cc}+1)r^2}}+\mathrm{as}0+\mathrm{as}1r^2+{\mathrm{as}2r}^4$

$+\mathrm{as}3r^6+{\mathrm{as}4r}^8+{\mathrm{as}5r}^{10}+..,$

其中，r为透镜的半径，cv是面型曲率，cc是面型的二次项系数，as是方程的常数项。

2.根据权利要求1所述的非对称配光透镜，其特征在于，r的取值范围为0～20mm；cv的取值范围为-0.2～0.2；cc的取值范围是-5～5。

3.根据权利要求2所述的非对称配光透镜，其特征在于，所述出光面和入光面面型不相同，r、cv、cc的取值不同。

4.根据权利要求2或3所述的非对称配光透镜，其特征在于，所述出光面或/和入光面分别是由面型不同的上下两部分组成，r、cv、cc的取值不同。

5.根据权利要求4所述的非对称配光透镜，其特征在于，所述透镜主体由PMMA、PC或ABS材料制成。

6.根据权利要求4所述的非对称配光透镜，其特征在于，所述透镜主体的两侧设置有用于固定透镜的安装耳，所述安装耳上开有安装孔。

7.根据权利要求4所述的非对称配光透镜，其特征在于，所述透镜主体的入光面一侧开有用于对光源进行定位的卡槽，所述卡槽对称设置。

8.一种非对称配光透镜组件，其特征在于，采用至少两个权利要求1～7任意一项所述的非对称配光透镜并列组合而成，所有的非对称配光透镜通过一个固定架固定在一起。

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