CN102563522B - 一种用于led光源的泛光透镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于LED光源的泛光透镜，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，所述盲孔的底部为圆锥面，所述盲孔的轴线与所述透镜的轴线重合，所述圆锥面的轴线与所述透镜的轴线重合，所述透镜的侧面为全反射面。本发明的透镜的底面的盲孔的底部为圆锥面，LED光源的发光角较小的光线经该圆锥面折射之后再经顶面折射射出，出射光线发光角变大，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

一种用于LED光源的泛光透镜

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光源的泛光透镜。

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透镜的上述缺陷，提供一种配光效果好、光损失小的用于LED光源的泛光透镜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于LED光源的泛光透镜，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，所述盲孔的底部为圆锥面，所述盲孔的轴线与所述透镜的轴线重合，所述圆锥面的轴线与所述透镜的轴线重合，所述透镜的侧面为全反射面。

在本发明所述的用于LED光源的泛光透镜中，所述圆锥面的底端的直径与所述盲孔的直径相等。

在本发明所述的用于LED光源的泛光透镜中，设所述圆锥面的母线与轴线的夹角为β，所述透镜的折射率为n，则β与n满足以下关系：

β＝90°-(5n/2-1)/(n-1)。

在本发明所述的用于LED光源的泛光透镜中，所述透镜的折射率为1.45～1.65。

在本发明所述的用于LED光源的泛光透镜中，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。

在本发明所述的用于LED光源的泛光透镜中，所述透镜由透明材料注塑成型。

在本发明所述的用于LED光源的泛光透镜中，所述透明材料为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

在本发明所述的用于LED光源的泛光透镜中，所述锥台的锥角为76～86度。

在本发明所述的用于LED光源的泛光透镜中，所述盲孔的直径小于6mm。

实施本发明的用于LED光源的泛光透镜，具有以下有益效果：本发明的透镜的底面的盲孔的底部为圆锥面，LED光源的发光角较小的光线经该圆锥面折射之后再经顶面折射射出，出射光线发光角变大，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是现有的用于LED光源的泛光透镜的示意图；

图2是本发明的用于LED光源的泛光透镜的优选实施例的示意图；

图3是本发明的用于LED光源的泛光透镜的优选实施例的剖面图；

图4是图3中A部放大图；

图5是本发明的用于LED光源的泛光透镜的优选实施例的配光示意图；

图6是本发明的用于LED光源的泛光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，盲孔的底部为圆锥面，盲孔的轴线与透镜的轴线重合，圆锥面的轴线也与透镜的轴线重合，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圆锥面折射之后再经顶面折射射出，出射光线发光角变大，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。

在本发明的泛光透镜中，设圆锥面的母线与轴线的夹角为β，透镜的折射率为n，则β与n近似满足以下关系：β＝90°-(5n/2-1)/(n-1)。中间部分的透镜，尤其是圆锥面，主要作用是对LED发光角比较小的光线起到扩散作用，经圆锥面和顶面折射后的这部分出射光线发光角变大1.5-1.8倍。β与n的关系即根据设计放大率的要求近似得来。

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76～86度，锥台的两个平面中面积较小的平面为透镜100的底面101，面积较大的平面为透镜100的顶面102，锥台的锥面为透镜100的侧面103，该侧面103为全反射面，LED光源发出的光在该侧面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的轴线与透镜100的轴线重合，盲孔110的直径d，为了使透镜的尺寸比较小，直径d小于6mm，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的底部设为圆锥面111，圆锥面111与透镜100的轴线重合，优选的圆锥面111的底部的直径与盲孔110的直径相同，设圆锥面的母线与轴线的夹角为β，透镜的折射率为n，则β与n近似满足以下关系：β＝90°-(5n/2-1)/(n-1)，当透镜100的材料确定下来之后透镜100的折射率也就确定下来，这样就可以确定β的值。

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：

盲孔直径d(mm)	5.0
		透镜底面直径(mm)	6.0
盲孔的长度L(mm)	4
		盲孔底部的圆锥面的母线与光轴的夹角	85
透镜的母线与光轴的夹角(度)(半锥角)	40
		透镜的顶面直径(mm)	23
透镜的高度(mm)	10

图5本发明的泛光透镜与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200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射向圆锥面111，经圆锥面111折射后再经过透镜100的顶面102折射后射出，射出光线的发光角变大。这样，经过该透镜100后，使出射光线较为均匀的集中分布在目标区域，光线较为均匀的由透镜100的顶面102射出，由此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，本发明的泛光透镜的参数并不局限于上述实施例的参数。本发明的泛光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。

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 (6)

1.一种用于LED光源的泛光透镜，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，所述盲孔的底部为用于对LED光源近轴线部分的发光角度较小的光线的发光角度进行放大的圆锥面，所述盲孔的轴线与所述透镜的轴线重合,所述圆锥面的轴线与所述透镜的轴线重合，所述透镜的侧面为全反射面，所述圆锥面的底端的直径与所述盲孔的直径相等； 

设所述圆锥面的母线与轴线的夹角为β，所述透镜的折射率为n，则β与n满足以下关系： 

β＝90°-(5n/2-1)/(n-1)； 

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。 

2.根据权利要求1所述的用于LED光源的泛光透镜，其特征在于，所述透镜的折射率为1.45～1.65。 

3.根据权利要求1所述的用于LED光源的泛光透镜，其特征在于，所述透镜由透明材料注塑成型。 

4.根据权利要求3所述的用于LED光源的泛光透镜，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。 

5.根据权利要求1所述的用于LED光源的泛光透镜，其特征在于，所述锥台的锥角为76～86度。 

6.根据权利要求1所述的用于LED光源的泛光透镜，其特征在于，所述盲孔的直径小于6mm。 

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