CN102062349B - Led用侧光全景透镜 - Google Patents

Abstract

LED用侧光全景透镜，呈旋转对称型，其出射光线为平行光，包括一个安装底部，所述安装底部上设有供LED安装于其内的凹坑，该凹坑的内表面构成透镜的入射面；还包括形成光线出射面的外表面；在透镜的任一旋转截面上，透镜的入射截面由相互连接的第一折射线和第三折射线组成，出射截面由依次连接的第四全反射线、第五折射线以及第二折射线组成，其中第一折射线上的全部出射光线仅经第二折射线折射出来，第三折射线上的全部出射光线先经第四全反射线反射，再经第五折射线折射出来，第一折射线、第二折射线分别与安装底部相交，第三折射线和第四全反射线与光轴相交。该透镜能够实现侧面出光且360度全景照射的效果，满足特殊的使用要求。

Description

LED用侧光全景透镜

技术领域

本发明涉及一种光学元件，更具体的说，涉及一种LED用的从侧面出光且能够360度全景照射的透镜。

背景技术

在灯具的一些特殊使用场合，比如障碍物灯、草坪灯等，这类应用场合通常希望光线能够对障碍物或草坪达到360度全角度照射的效果。目前这类灯具，通常是采用传统光源外加特殊灯罩做成，其光线利用效率很低，更重要的是体积庞大，重量很重，不论从使用方便程度还是制作成本上均非常不理想。随着LED光源的优点日益被人们所发现，其在照明领域已得到普遍应用。所以，用LED光源代替传统的障碍物灯或草坪灯是行业发展的一种趋势。然而，采用LED光源，如何达到理想的配光曲线以及所需要的照明效果，则必须通过光学元件，即透镜来进行配光。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种LED用的侧光全景透镜，能够实现侧面出光且360度全景照射的效果，满足特殊的使用要求，且光线利用率很高，适用于各种类型的LED光源。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

LED用侧光全景透镜，所述透镜为旋转对称，经过该透镜的出射光线为向四周发射的平行光，包括一个安装底部，在所述安装底部上设有供LED安装于其内的凹坑，该凹坑的内表面构成透镜的入射面；还包括形成光线出射面的外表面；在透镜的任一旋转截面上，透镜的入射截面由相互连接的第一折射线和第三折射线组成，出射截面由依次连接的第四全反射线、第五折射线以及第二折射线组成，其中第一折射线上的全部出射光线仅经第二折射线折射出来，第三折射线上的全部出射光线先经第四全反射线反射，全部反射光线再经第五折射线折射出来，所述第一折射线、第二折射线分别与所述安装底部相交，第三折射线和第四全反射线与光轴相交；在所述旋转截面上，所述第一折射线、第二折射线上位于所述安装底部上的点以及第五折射线上最靠近所述安装底部的点与光轴的距离较该点所在的各折射线上其他的点大，最远离所述安装底部的点与光轴的距离较该点所在的各折射线上其他的点小。

在所述旋转截面上，所述第四全反射线上最靠近光轴的点的反射光线经过第二折射线与第五折射线的连接点，且该入射光线和反射光线之间的夹角α≥2arcsin(1/n)，其中n是透镜的折射率。

所述第一折射线、第二折射线、第三折射线、第四全反射线以及第五折射线分别为平滑的曲线。

所述安装底部呈平面或与安装基座相配合的结构形式。

所述透镜采用折射率为1.3～4.2之间的透明材料。

本发明技术方案，采用折射面和全反射面结合并且光线平行出射，实现光线的侧面出光照射效果。第一折射线、第二折射线分别与安装底部相交，第三折射线和第四全反射线与光轴相交，即该透镜对光源在180度范围内发出的光线均能利用，因此适用于任何类型和品牌的LED光源，不会造成光线的浪费，光线利用率非常高，可以达到90％以上。为了使透镜在制作时拔模方便，所述第一折射线、第二折射线上位于所述安装底部上的点以及第五折射线上最靠近所述安装底部的点与光轴的距离较该点所在的各折射线上其他的点大，最远离所述安装底部的点与光轴的距离较该点所在的各折射线上其他的点小。并且为了使第四全反射线上的所有入射光线均反射出来，第四全反射线上最靠近光轴的点的反射光线经过第二折射线与第五折射线的连接点，且该入射光线和反射光线之间的夹角α≥2arcsin(1/n)，其中n是透镜的折射率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明：

图1为本发明实施例的透镜示意图；

图2是图1的主视图；

图3为图2沿A-A方向的剖面图；

图4为图1所示透镜的旋转截面图；

图5为图4所示截面上的光线走向图；

图6为图1实施例透镜的光强分布图。

具体实施方式

图1～图5所示，本发明所公开的LED用侧光全景透镜，呈旋转对称结构。经过该透镜后的出射光线为向四周发射的平行光，该平行光可以使水平平行，也可以是与水平方向呈一定的夹角，为设计方便，本实施例为水平平行光。该透镜包括一个平面形安装底部10，在所述安装底部10的中部开设有供LED光源O安装于其内的凹坑20，该凹坑20的内表面构成透镜的入射面。如图3所示的剖面图和图4所示的旋转截面图上，透镜的入射截面是由相互连接的第一折射线1和第三折射线3组成，而透镜的出射截面由依次连接的第四全反射线4、第五折射线5以及第二折射线2组成。在图4所示的旋转截面上，所述第一折射线1、第二折射线2分别与安装底部10相交于点a和b，第三折射线3和第四全反射线4分别与光轴L相交于点c和d。第一折射线1和第二折射线2位于安装底部10上的点a和b与光轴L的距离较该线上其他的点与光轴L的距离大，最远离安装底部10的点e和f与光轴的距离较该线上其他的点与光轴L的距离小。第五折射线5上最靠近安装底部10的点，也即与第二折射线2的连接点f与光轴L的距离较该线上其他的点与光轴L的距离大，最远离所述安装底部10的点g与光轴L的距离较该线上其他的点与光轴L的距离小。

图5所示是在旋转截面上的光线走向图，所述第四全反射线4上最靠近光轴L的点d的反射光线经过第二折射线2与第五折射线5的连接点f，且在点d的入射光线cd和反射光线df之间的夹角α满足α≥2arcsin(1/n)(其中n是透镜的折射率)，以使第四全反射线4上的所有入射光线均反射向第五折射线5。图5所示的光线走向图示意了第一折射线1上的所有出射光线仅经第二折射线2折射出来，第三折射线3的所有出射光线先经第四全反射线4反射，所有反射光线再经第五折射线5折射出来，

所述第一折射线1、第二折射线2、第三折射线3、第四全反射线4以及第五折射线5分别为平滑的曲线。

图6是本发明实施例透镜的光强分布图，横坐标表示角度，纵坐标表示相对光强。从该图看出，90度附近的光强分布最强，表示光线几乎分布在左右90度的附近，实现了侧光全景照射的效果。

Claims (5)

1.LED用侧光全景透镜，所述透镜为旋转对称型，经过该透镜的出射光线为向四周发射的平行光；包括一个安装底部，在所述安装底部上设有供LED安装于其内的凹坑，该凹坑的内表面构成透镜的入射面；还包括形成光线出射面的外表面；其特征在于：在透镜的任一旋转截面上，透镜的入射截面由相互连接的第一折射线和第三折射线组成，出射截面由依次连接的第四全反射线、第五折射线以及第二折射线组成，其中第一折射线上的全部出射光线仅经第二折射线折射出来，第三折射线上的全部出射光线先经第四全反射线反射，全部反射光线再经第五折射线折射出来；所述第一折射线、第二折射线分别与安装底部相交，第三折射线和第四全反射线与光轴相交；在所述旋转截面上，所述第一折射线、第二折射线上位于所述安装底部上的点以及第五折射线上最靠近所述安装底部的点与光轴的距离较该点所在的各折射线上其他的点大，最远离所述安装底部的点与光轴的距离较该点所在的各折射线上其他的点小。

2.根据权利要求1所述的LED用侧光全景透镜，其特征在于：在所述旋转截面上，所述第四全反射线上最接近光轴的点的反射光线经过第二折射线与第五折射线的连接点，且该入射光线和反射光线之间的夹角α≥2arcsin(1/n)，其中n是透镜的折射率。

3.根据权利要求1所述的LED用侧光全景透镜，其特征在于；所述第一折射线、第二折射线、第三折射线、第四全反射线以及第五折射线分别为平滑的曲线。

4.根据权利要求1所述的LED用侧光全景透镜，其特征在于：所述安装底部呈平面或与安装基座相配合的结构形式。

5.根据权利要求1所述的LED用侧光全景透镜，其特征在于：所述透镜采用折射率为1.3～4.2之间的透明材料。

Images