CN102537836A - 泛光全反射透镜以及led灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泛光全反射透镜以及LED灯具，所述透镜为回转体，透镜的底面设有用于设置LED光源的圆柱形的盲孔，盲孔的底部为凹球面，盲孔的轴线与所述透镜的轴线重合，凹球面的球心位于所述透镜的轴线上，所述透镜的顶面的中部设有圆锥形的凹面，所述圆锥形的凹面的轴线与所述透镜的轴线重合。本发明的透镜的底面的盲孔的底部为凹球面，顶面的中部设有圆锥形的凹面，LED光源的发光角较小的光线经该凹球面折射之后，发光角被第一次放大，再经前端的圆锥形的凹面折射后，发光角被第二次放大，经过两次折射放大，出射光线发光角变大，近轴线光强较强的光线分散的更为均匀，解决了LED光源的近轴线部分的光强较大的问题，可以实现更为均匀的泛光配光。

Description

泛光全反射透镜以及LED灯具
技术领域
本发明涉及用于LED光源的配光透镜，更具体地说，涉及一种用于LED光源配光的泛光全反射透镜以及LED灯具。
背景技术
采用LED光源进行泛光照明时，一般采用反光杯对LED光源进行配光，但是这种方式的配光效果不是很理想，这是因为，LED光源的近轴线部分的光强比较大，但这部分光线不能通过反光杯配光，因此反光杯配出的泛光，总是会出现中间部分的光强偏高。
为了获得较为均匀的泛光配光，也有采用凹透镜对LED光源进行配光的，但这种方式对LED光源的光通量的利用率比较低，表现在LED光源的发光角较大的光线无法被利用，最终导致灯具的光效利用率太低。
除此之外，还有一类泛光全反射透镜，是在LED光源的聚光全反射透镜的基础上改进而来的，如图1所示，在透镜的出射面1做成密布的网状小凸点或凹坑结构来实现泛光的效果，也有采用出射面磨砂处理的，这些处理方式达到的泛光效果都不够均匀，泛光角度一般较小，而且由于磨砂面或类磨砂的出射面，使光损耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的泛光全反射透镜的上述缺陷，提供一种配光效果好、光损失小的泛光全反射透镜，以及LED灯具。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种泛光全反射透镜，用于适配LED光源，起泛光作用，所述透镜为回转体，所述透镜的底面设有用于设置LED光源的圆柱形的盲孔，所述盲孔的底部为凹球面，所述盲孔的轴线与所述透镜的轴线重合，所述凹球面的球心位于所述透镜的轴线上，所述透镜的顶面的中部设有圆锥形的凹面，所述圆锥形的凹面的轴线与所述透镜的轴线重合。
在本发明所述的泛光全反射透镜中，所述凹球面的半径大于所述盲孔的半径。
在本发明所述的泛光全反射透镜中，所述圆锥形的凹面的母线与轴线的夹角为82.5～87.5度。
在本发明所述的泛光全反射透镜中，所述圆锥形的凹面的顶点到所述透镜的底面的距离小于10mm。
在本发明所述的泛光全反射透镜中，所述回转体为锥台，所述底面为锥台的两个平面中面积较小的平面。
在本发明所述的泛光全反射透镜中，所述透镜由透明材料注塑成型。
在本发明所述的泛光全反射透镜中，所述透明材料为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
在本发明所述的泛光全反射透镜中，所述透明材料的折射率为1.45～1.65。
在本发明所述的泛光全反射透镜中，所述锥台的锥角为80～90度。
本发明还提供了一种LED灯具，至少包括LED光源，以及如以上所述的泛光全反射透镜，所述LED光源正对所述泛光全反射透镜底面的盲孔，所述LED光源的光轴与所述泛光全反射透镜的轴线重合。
实施本发明的泛光全反射透镜，具有以下有益效果：本发明的透镜的底面的盲孔的底部为凹球面，顶面的中部设有圆锥形的凹面，LED光源的发光角较小的光线经该凹球面折射之后，发光角被第一次放大，再经前端的圆锥形的凹面折射后，发光角被第二次放大，经过两次折射放大，出射光线发光角变大，近轴线光强较强的光线分散的更为均匀，解决了LED光源的近轴线部分的光强较大的问题，可以实现更为均匀的泛光配光。
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是现有的泛光全反射透镜的示意图；
图2是本发明的泛光全反射透镜的优选实施例的示意图；
图3是本发明的泛光全反射透镜的优选实施例的主视图；
图4是图3中A-A剖面图；
图5是本发明的泛光全反射透镜的优选实施例的配光示意图；
图6是本发明的泛光全反射透镜的优选实施例的配光效果图。
具体实施方式
本发明的泛光全反射透镜用于LED光源的配光，该透镜为回转体，优选锥台形，透镜的底面设有用于设置LED光源的圆柱形的盲孔，盲孔的底部为凹球面，盲孔的轴线与透镜的轴线重合，凹球面的球心位于所述透镜的轴线上，透镜的顶面的中部设有圆锥形的凹面，圆锥形的凹面的轴线与透镜的轴线重合，透镜的侧面为全反射面。这样，LED光源的发光角较小的光线经该凹球面折射之后，发光角被第一次放大，再经前端的圆锥形的凹面折射后，发光角被第二次放大，经过两次折射放大，出射光线发光角变大，近轴线光强较强的光线分散的更为均匀，解决了LED光源的近轴线部分的光强较大的问题，可以实现更为均匀的泛光配光。
在本发明的泛光全反射透镜中，凹球面的半径大于盲孔的半径，圆锥形的凹面的母线与轴线的夹角为82.5～87.5度，圆锥形的凹面的顶点到所述透镜的底面的距离小于10mm。中间部分的透镜，尤其是透镜底端的凹球面，以及前端的圆锥形的凹面，主要作用是对LED发光角比较小的光线起到扩散作用，经凹球面和圆锥形的凹面折射后的这部分出射光线发光角变大1.3～1.5倍。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图2至图4所示，为本发明的用于LED光源的泛光全反射透镜的一个优选实施例，在本实施例中，透镜100为回转体，在本实施例中该回转体为锥台，锥台的锥角为80～90度，锥台的两个平面中面积较小的平面为透镜100的底面101为平面，面积较大的平面为透镜100的顶面102，透镜100的侧面103即锥台的锥面为全反射面，LED光源发出的光线中发光角度较大的光线在该侧面103上发生全反射，然后经顶面折射后射出。
在本实施例中，透镜100的底面101设有用于设置LED光源的圆柱形的盲孔110，盲孔110的直径为d，为了使透镜的尺寸比较小，直径d小于6.5mm，LED光源尽可能选用直径比较小的LED芯片，在本实施例中盲孔110的直径为5mm。为了能对LED光源近轴线部分的发光角度比较小的光线的发光角度进行放大，盲孔110的底部设为凹球面111，凹球面111的球心位于透镜100的轴线上，优选的凹球面111的半径径略大于盲孔110的半径。为了更好实现泛光照明的效果，本实施例种，透镜100的顶面102的中部设有圆锥形的凹面120，圆锥形的凹面120的轴线与透镜100的轴线重合，圆锥形的凹面的母线与轴线的夹角为82.5～87.5度，圆锥形的凹面的顶点到所述透镜的底面的距离小于10mm。LED光源的发光角较小的光线经该凹球面111折射之后，发光角被第一次放大，再经前端的圆锥形的凹面120折射后，发光角被第二次放大，经过两次折射放大，出射光线发光角变大，近轴线光强较强的光线分散的更为均匀，解决了LED光源的近轴线部分的光强较大的问题，可以实现更为均匀的泛光配光
在本实施例中，透镜由透明材料注塑成型，透镜的材料为聚碳酸酯，即PC，其折射率n为1.59，该透镜的具体参数如下表：
  盲孔的直径d(mm)   6.0
  凹球面的半径R(mm)   5.0
  凹球面的顶点到底面的距离l(mm)   5.0
  透镜侧面母线与轴线的夹角α(度)   42
  圆锥形的凹面的母线与轴线的夹角β(度)   85
  圆锥形的凹面的顶点到底面的距离L(mm)   9.2
  透镜底面直径(mm)   7
  透镜顶面直径(mm)   25
  透镜的高度h(mm)   10
图5本发明的泛光全反射透镜与LED光源配合的示意图，LED光源200的发光面与透镜100的底面重合，LED光源200进入盲孔110的部分的直径小于3mm。有图可以看出，LED光源100的发光的光线中发光角度较大的光线射向透镜100的侧面103，经侧面103全反射后由透镜100的前端的顶面102射出；LED光源200的发光的光线中发光角度较小的光线经凹球面111折射后发光角被第一次放大，经前端的圆锥形的凹面120的折射后被第二次放大，经过两次折射放大，出射光线发光角变大，近轴线光强较强的光线分散的更为均匀。这样，经过该透镜100后，光线较为均匀的由透镜100的前端射出，获得比较均匀的光照效果。
图6示出了本实施例的透镜的配光效果图，由图可以清楚的看出，在发光角约30度的范围内，光强分布非常均匀。
需要理解的是，本发明的泛光全反射透镜的参数并不局限于上述实施例的参数。本发明的泛光全反射透镜可以由其他透明材料注塑成型，例如聚甲基丙烯酸甲酯，即PMMA，或者其他透明材料，折射率在1.45～1.65之间。
本发明的LED灯具为采用上述泛光全反射透镜的LED灯具，其至少包括LED光源以及上述泛光全反射透镜，LED光源与泛光全反射透镜的位置如图5所示，LED光源正对透镜底面的盲孔，LED的光轴与透镜的轴线重合，LED光源优选发光角度为110～130度的LED光源。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种泛光全反射透镜，用于适配LED光源，其特征在于，所述透镜为回转体，所述透镜的底面设有用于设置LED光源的圆柱形的盲孔，所述盲孔的底部为凹球面，所述盲孔的轴线与所述透镜的轴线重合，所述凹球面的球心位于所述透镜的轴线上，所述透镜的顶面的中部设有圆锥形的凹面，所述圆锥形的凹面的轴线与所述透镜的轴线重合。
2.根据权利要求1所述的泛光全反射透镜，其特征在于，所述凹球面的半径大于所述盲孔的半径。
3.根据权利要求2所述的泛光全反射透镜，其特征在于，所述圆锥形的凹面的母线与轴线的夹角为82.5～87.5度。
4.根据权利要求3所述的泛光全反射透镜，其特征在于，所述圆锥形的凹面的顶点到所述透镜的底面的距离小于10mm。
5.根据权利要求1至4任一项所述的泛光全反射透镜，其特征在于，所述回转体为锥台，所述底面为锥台的两个平面中面积较小的平面。
6.根据权利要求5所述的泛光全反射透镜，其特征在于，所述透镜由透明材料注塑成型。
7.根据权利要求6所述的泛光全反射透镜，其特征在于，所述透明材料为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
8.根据权利要求6所述的泛光全反射透镜，其特征在于，所述透明材料的折射率为1.45～1.65。
9.根据权利要求5所述的泛光全反射透镜，其特征在于，所述锥台的锥角为80～90度。
10.一种LED灯具，其特征在于，至少包括LED光源，以及如权利要求1至9任一项所述的泛光全反射透镜，所述LED光源正对所述泛光全反射透镜底面的盲孔，所述LED光源的光轴与所述泛光全反射透镜的轴线重合。
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