CN102853289B - 一种led光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种LED光学系统，包括光源和配光透镜，所述配光透镜为双峰透镜，包括透镜收光部分和透镜偏光部分，在配光透镜的剖面图上，所述收光部分和偏光部分的参数关系包括以下关系中的至少一种：所述收光部分的底部宽度大于偏光部分的底部宽度；所述收光部分的底部长度大于偏光部分的底部长度，且所述收光部分的外部轮廓弧线最高点的高度大于偏光部分的外部轮廓弧线最高点的高度，使得所述配光透镜在C90-C270平面上的配光曲线为非对称式的，从而有利于光线的导向，进而可以在利用该LED光学系统照明时，将该LED光学系统的照明光线导向更有利用价值的方向，最终降低眩光，减少不必要的光线浪费，提高照明灯具光通量的利用率。

Description

一种LED光学系统

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种LED光学系统。

背景技术

LED易于实现各种形式的配光，目前常用的技术手段是通过透镜来进行配光设计，其中，LED灯具的配光基础可以为一次配光工艺，也可以为二次配光工艺。

一次配光工艺是在封装单颗LED的过程中，将透镜封装到封装支架上，使其与LED发光芯片、荧光胶和封装支架组成一体，从而构成LED光学系统。其中，LED发光芯片表面涂覆有荧光胶，为光源；透镜一般为硅胶透镜。这种工艺相当于在制作LED的过程中一次性的实现了目标配光形式，因此，我们通常称这种工艺为一次配光工艺，所采用的透镜为一次透镜。

二次配光工艺是在封装完好的LED的基础上安装独立的透镜来进行配光设计。其中，封装完好的LED为光源，所采用的透镜一般为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的透镜，该透镜独立与光源之外，二者组成光学系统。这种工艺相当于在LED一次配光工艺的基础上又增加了第二级透镜进行配光，从而实现了目标配光形式，因此，我们通常称这种工艺为二次配光工艺，所采用的独立于LED之外的透镜称为二次透镜。

而C-平面系统是一种常用的确定灯具空间光强分布的坐标系统，该系统可用于室内照明灯具和道路照明灯具的光度测试中。在C-平面系统下测量并描述灯具的配光曲线，一般是关注C0-C180和C90-C270这两个平面上的配光曲线。从配光曲线图上看，这两个平面上的配光曲线可以是重合的，也可以是完全不同的，而每个平面上的配光曲线可以是对称式的(相对于0度角度线左右对称)，也可以是非对称式的(相对于0度角度线左右非对称)。

目前，在很多实际照明应用场合，照明灯具的配光曲线多为对称式的。例如，LED路灯的配光形式一般是：在C0-C180平面上(对应道路行车方向上)，其配光曲线为蝙蝠翼型；在C90-C270平面上(对应道路宽度方向上)，其配光曲线为近似椭圆形或近似锥形等，且相对于0度角度线对称。其中，LED路灯的配光形式在道路行车方向上采用蝙蝠翼型配光，可使LED路灯的光线沿着车道向两侧拉开，而非集中与路灯下方的部分，从而有利于达到路面照明度均匀分布的要求。而在道路宽度方向上，LED路灯的配光形式采用对称式的近似椭圆形或近似锥形，会导致许多光线照射到道路以外的部分，虽然使路灯杆的悬臂有一定的仰角，可以在一定程度上解决这个问题，但是仍有过多的光线会照射到道路以外的部分，造成部分光线的浪费。

此外，LED室内照明灯具在某些应用场合也需要将光线偏向空间的某一侧或集中到某个方向，如酒店内用于洗墙时照明的射灯，需要将光线偏向所洗墙面一侧，若采用对称配光的LED光源结合灯具上的反光设施来实现，则会造成眩光，同时增加一部分光损失。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种LED光学系统，该光学系统有利于光线的导向，能够降低眩光，同时减少不必要的光线浪费，提高照明灯具光通量的利用率。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种LED光学系统，包括光源和配光透镜，所述配光透镜为双峰透镜，包括透镜收光部分和透镜偏光部分，在配光透镜的剖面图上，所述收光部分和偏光部分的参数关系包括以下关系中的至少一种：所述收光部分的底部宽度大于偏光部分的底部宽度；所述收光部分的底部长度大于偏光部分的底部长度，且所述收光部分的外部轮廓弧线最高点的高度大于偏光部分的外部轮廓弧线最高点的高度；其中，所述剖面图的切面同时垂直于所述配光透镜的底面和所述收光部分和偏光部分顶部交线的延伸方向；所述宽度为在所述剖面图的切面上，垂直于所述收光部分和偏光部分顶部交线的延伸方向的尺寸；所述长度为在所述剖面图的切面上，平行于所述收光部分和偏光部分顶部交线的延伸方向的尺寸；所述高度为在所述剖面图的切面上，垂直于所述配光透镜的底面的尺寸。

优选的，当所述收光部分的底部宽度大于偏光部分的底部宽度时，所述收光部分的底部长度大于偏光部分的底部长度。

优选的，当所述收光部分的底部宽度大于偏光部分的底部宽度时，所述收光部分的外部轮廓弧线最高点的高度大于偏光部分的外部轮廓弧线最高点的高度。

优选的，所述收光部分和偏光部分的外部轮廓为：端部为与水平线相切的弧形，端部下方为具有一定倾斜角的直线形；其中，所述倾斜角为所述收光部分和偏光部分的直线形轮廓与所述透镜底部平面所成的夹角，且所述倾斜角的范围为0°～90°。

优选的，当所述收光部分的底部宽度大于偏光部分的底部宽度时，所述倾斜角为76.5°。

优选的，当所述收光部分的底部长度大于偏光部分的底部长度，且所述收光部分的弧线最高点的高度大于偏光部分的弧线最高点的高度时，所述倾斜角为75°。

优选的，所述收光部分的直线形轮廓与所述配光透镜底部平面所成的夹角小于所述偏光部分的直线形轮廓与所述配光透镜底部平面所成的夹角。

优选的，所述收光部分的直线形轮廓与所述配光透镜底部平面所成的夹角比所述偏光部分的直线形轮廓与所述配光透镜底部平面所成的夹角小10°。

优选的，所述收光部分具有至少一个空气间隙。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的LED光学系统中，所述配光透镜分为收光部分和偏光部分，其中，所述收光部分的底部宽度大于所述偏光部分的底部宽度，或是所述收光部分的底部长度大于所述偏光部分的底部长度的同时，所述收光部分的外部轮廓弧线最高点的高度大于偏光部分的外部轮廓弧线最高点的高度，从而使得所述配光透镜在C90-C270平面上的配光曲线为非对称式的，有利于光线的导向，即将所述配光透镜在C90-C270平面上最大光强点控制在+2度至+70度的范围内，进而可以在利用该LED光学系统照明时，将该LED光学系统的照明光线导向更有利用价值的方向，降低眩光，同时减少不必要的光线浪费，提高照明灯具光通量的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一所提供的LED光学系统的结构分解示意图；

图2为本发明实施例一所提供的LED光学系统的结构示意图；

图3为本发明实施例一所提供的LED光学系统的剖视图；

图4为本发明实施例一所提供的LED光学系统用于照明时的光路示意图；

图5为本发明实施例二所提供的LED光学系统的剖视图；

图6为本发明实施例二所提供的LED光学系统中第一棱镜结构的叠加方式示意图；

图7(1)为本发明实施例所提供的LED光学系统的配光曲线图，(2)为现有技术中的LED光学系统的配光曲线图；

图8(1)为本发明实施例所提供的LED光学系统的照明光斑示意图，(2)为现有技术中的LED光学系统的照明光斑示意图；

图9为本发明实施例三所提供的LED光学系统的剖视图；

图10为本发明实施例三所提供的LED光学系统中第二棱镜结构的叠加方式示意图；

图11为本发明实施例三中所提供的另一种LED光学系统的结构示意图；

图12为本发明实施例三中所提供的另一种LED光学系统的前视图；

图13为本发明实施例四中所提供的LED光学系统的结构示意图；

图14为本发明实施例四所提供的LED光学系统用于照明时的光路示意图；

图15为本发明实施例四所提供的LED光学系统的剖视图；

图16为本发明实施例四所提供的LED光学系统的前视图；

图17为本发明实施例四所提供的LED光学系统的配光曲线图；

图18是本发明实施例四中所提供的另一种配光透镜的各步改进原理示意图；

图19为本发明实施例五所提供的LED光学系统的结构分解示意图；

图20为本发明实施例五所提供的LED光学系统的结构示意图；

图21为本发明实施例五所提供的LED光学系统的剖视图；

图22为本发明实施例五所提供的LED光学系统用于照明时的光路示意图；

图23为本发明实施例七所提供的LED光学系统的剖视图；

图24为本发明实施例七所提供的LED光学系统用于照明时的光路示意图；

图25(1)为本发明实施例所提供的LED光学系统的配光曲线图，(2)为现有技术中的LED光学系统的配光曲线图；

图26(1)为本发明实施例所提供的LED光学系统的照明光斑示意图，(2)为现有技术中的LED光学系统的照明光斑示意图；

图27为本发明实施例二中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时的结构示意图；

图28为本发明实施例二中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时的结构分解示意图；

图29为本发明实施例二中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时的剖视图；

图30为本发明实施例二中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时的前视图；

图31为本发明实施例七中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时的结构示意图；

图32为本发明实施例七中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时的结构分解示意图；

图33为本发明实施例七中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时的剖视图；

图34为本发明实施例七中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时的前视图。

图中示出了：1—封装支架、2—发光芯片、3—荧光胶、4—配光透镜、41—透镜收光部分、42—透镜偏光部分、43—透镜前侧壁、44—透镜后侧壁、45—第一棱镜结构、46—第二棱镜结构、5—柱形基座、6—空气间隙、7—LED封装单灯、8—光源安装孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

正如背景技术部分所述，现有技术中的很多实际照明应用场合，照明灯具的配光曲线多为对称式的，而对称式的配光不利于光线的导向，导致照明光线缺乏方向性，从而容易造成眩光和不必要的光线浪费，影响照明光通量的利用率。

有鉴于此，本发明提供了一种LED光学系统，包括光源和配光透镜，所述配光透镜4为双峰透镜，包括透镜收光部分41和透镜偏光部分42，在配光透镜的剖面图上，所述收光部分41和偏光部分42的参数关系包括以下关系中的至少一种：

所述收光部分41的底部宽度大于偏光部分42的底部宽度；

所述收光部分41的底部长度大于偏光部分42的底部长度，且所述收光部分41的外部轮廓弧线最高点的高度大于所述偏光部分42的外部轮廓弧线最高点的高度；

其中，所述剖面图的切面同时垂直于所述配光透镜4的底面和所述收光部分41和偏光部分42顶部交线的延伸方向；所述宽度为在所述剖面图的切面上，垂直于所述收光部分41和偏光部分42顶部交线的延伸方向的尺寸；所述长度为在所述剖面图的切面上，平行于所述收光部分41和偏光部分42顶部交线的延伸方向的尺寸；所述高度为在所述剖面图的切面上，垂直于所述配光透镜4的底面的尺寸。

当所述LED光学系统采用一次配光工艺时，所述LED光学系统具体包括：封装支架1，所述封装支架1中心设有柱形基座5；设置于所述柱形基座5上表面的发光芯片2，所述发光芯片2的表面涂覆有荧光胶3；以及设置于所述封装支架1上的配光透镜4，所述配光透镜4的底面中心、所述发光芯片2的中心以及所述荧光胶3的中心在一条直线上；其中，所述涂覆有荧光胶3的发光芯片2为光源，所述配光透镜4为硅胶透镜或环氧树脂透镜。

当所述LED光学系统采用二次配光工艺时，所述LED光学系统具体包括：配光透镜4，所述配光透镜4底部中心设有光源安装孔8；安装于所述光源安装孔8处的LED封装单灯7；其中，所述LED封装单灯7为光源，具体包括：封装支架1，所述封装支架1中心设有柱形基座5，和设置于所述柱形基座5上表面的发光芯片2，所述发光芯片2的表面涂覆有荧光胶3，此时，所述配光透镜4为PMMA透镜、PC透镜或玻璃透镜。

利用本发明所提供的LED光学系统可以使所述配光透镜在C90-C270平面上的配光曲线为非对称式的，从而有利于光线的导向，将所述配光透镜在C90-C270平面上最大光强点控制在+2度至+70度的范围内，进而可以在利用该LED光学系统照明时，将该LED光学系统的照明光线导向更有利用价值的方向，降低眩光，同时减少不必要的光线浪费，提高照明灯具光通量的利用率。

下面结合附图对本发明所提供的LED光学系统进行详细描述。需要说明的是，下面各实施例中所提供的LED光学系统均是以所述LED光学系统均采用一次配光工艺为例进行叙述的。

实施例一：

参考图1，图1为本发明实施例所提供的LED光学系统的结构分解示意图。从图中可以看出，本发明实施例所提供的LED光学系统包括：封装支架1，所述封装支架1中心设有柱形基座5；设置于所述柱形基座5上表面的发光芯片2，所述发光芯片2的表面涂覆有荧光胶3；以及设置于所述封装支架1上的配光透镜4，所述配光透镜4的底面中心与所述发光芯片2的中心以及所述荧光胶3的中心在一条直线上；其中，所述涂覆有荧光胶3的发光芯片2为光源，所述配光透镜4为硅胶透镜或环氧树脂透镜。

参考图2和图3，其中，图2为本发明实施例所提供的LED光学系统的结构示意图；图3为本发明实施例所提供的LED光学系统的前视图。从图2和图3可以看出，本发明实施例所提供的LED光学系统中，所述配光透镜4为双峰透镜，即两个近似半球形透镜的组合体，从而形成了双峰结构，以实现利用所述LED光学系统照明时，所述配光透镜4在C0-C180配光平面上的配光曲线为蝙蝠翼型。

参考图4，图4为本发明实施例所提供的LED光学系统用于照明时的光路图。从图4中可以看出，所述配光透镜包括透镜收光部分和透镜偏光部分，在配光透镜的剖面图上，所述收光部分的底部宽度大于所述偏光部分的底部宽度，且所述收光部分和偏光部分均具有双峰结构。所述收光部分的作用是将从光源射入所述收光部分一侧的一部分光线a反射至所述偏光部分，一部分光线b折射向更小角度的方向，从而缩小了所述LED光学系统在C90-C270平面上负角度一侧的各个角度的光强；而所述偏光部分的作用是将进入所述偏光部分一侧的较小角度的光线c折射到更大角度，一部分较大角度的光线d折射向小角度方向，从而增大所述LED光学系统在C90-C270平面上正角度一侧在小角度区域的光强，进而使得所述LED光学系统的峰值光强位于约+30°的位置，而且随着角度的增大，所述光线的光强迅速减小，最终使得所述LED光学系统在C90-C270平面上正角度一侧各角度的光强明显大于相等的负角度处的光强，且最大光强约束至约+30°。

需要说明的是，本发明实施例所提供的LED光学系统中，所述配光透镜4包括透镜收光部分41和透镜偏光部分42，在配光透镜4的剖面图上，所述收光部分41的底部宽度大于所述偏光部分42的底部宽度，但并不仅限于所述收光部分41的底部宽度大于所述偏光部分42的底部宽度。在所述收光部分41的底部宽度大于所述偏光部分42的底部宽度的基础上还可以增加所述收光部分41的长度，使所述收光部分41的底部长度大于偏光部分42的底部长度，或是增加所述收光部分41的高度，使所述收光部分41的外部轮廓弧线最高点的高度大于偏光部分42的外部轮廓弧线最高点的高度，或是同时增加所述收光部分41的长度和高度，使所述收光部分41的底部长度大于偏光部分42的底部长度的同时，所述收光部分41的外部轮廓弧线最高点的高度大于偏光部分42的外部轮廓弧线最高点的高度，从而增强所述LED光学系统的光线导向性，将所述LED光学系统的照明光线导向更有利用价值的方向，降低眩光，减少不必要的光线浪费，最终提高所述LED光学系统的光通量利用率。

还需要说明的是，为了增强所述LED光学系统的偏光效果，使所述LED光学系统的照明光线更多的导向有利用价值的方向，还可以在增大所述配光透镜4收光部分41的底部宽度之前，整体缩小所述配光透镜4的底部宽度，然后再在所述配光透镜4的底部宽度整体缩小了的前提下，增大所述收光部分41的宽度，从而使得所述收光部分41与所述偏光部分42的非对称性更加明显，进而提高所述LED光学系统照明光线的利用价值，降低眩光，减少不必要的光线浪费，最终提高照明灯具光通量的利用率。

实施例二：

如图5所示，本发明实施例所提供的LED光学系统与上一实施例所不同的是，所述收光部分41和偏光部分42的外部轮廓为：端部为与水平线相切的弧形，端部下方为具有一定倾斜角的直线形；其中，所述倾斜角为所述收光部分41和偏光部分42的直线形轮廓与所述透镜底部平面所成的夹角，且所述倾斜角的范围为0°～90°。

本发明实施例所提供的LED光学系统相当于在上一实施例所提供的LED光学系统基础上叠加了侧壁棱镜(即第一棱镜结构45)，其具体叠加方式如图6所示。从剖面图看，所述配光透镜4的前后壁轮廓原为弧形轮廓，本发明实施例所提供的LED光学系统，相当于先在所述配光透镜4的前后壁上分别叠加第一棱镜结构45，所述第一棱镜结构45的棱镜角度为13.5°，然后再在所述配光透镜4与所述第一棱镜结构45相叠加的基础上，保留所述配光透镜4与所述第一棱镜结构45相叠加的部分，同时去除所述第一棱镜结构45剩余的部分，从而使得所述配光透镜4的外部轮廓由原来的弧形变为：端部为与水平线相切的弧形，端部下方为具有一定倾斜角的直线形，而所述配光透镜4包括收光部分41和偏光部分42两部分，因此，所述收光部分41和偏光部分42的外部轮廓也相应的变为：端部为与水平线相切的弧形，端部下方为具有一定倾斜角的直线形；其中，所述倾斜角为所述收光部分41和偏光部分42的直线形轮廓与所述透镜底部平面所成的夹角，即所述倾斜角为76.5°，进而将所述LED光学系统在C90-C270平面上光束角约束至约85°的范围内，提高所述LED光学系统照明光线的利用价值，最终提高所述LED光学系统的光通量利用率。

参考图7，图7(1)为本发明实施例所提供的LED光学系统的配光曲线图，图7(2)为现有技术中的LED光学系统的配光曲线图。对比图7(1)和图7(2)可以看出，本发明实施例所提供的LED光学系统，实现了在C0-C180平面上的配光曲线是蝙蝠翼型，而在C90-C270平面上的配光曲线是非对称式，其峰值光强点e约束在约+30°位置，光束角α(即两个半峰值光强点f之间的夹角，e为峰值光强点)约束在约85°的范围内。参考图8，图8(1)为本发明实施例所提供的LED光学系统的照明光斑示意图，图8(2)为现有技术中的LED光学系统的照明光斑示意图。对比图8(1)和8(2)可以看出，本发明实施例所提供的LED光学系统，如果用于道路照明，可以将更多的光线照向车道的一侧，从而有效减少道路两侧以外区域的光线浪费，提高所述LED光学系统照明光线的利用价值，进而提高所述LED光学系统光通量的利用率。

实施例三：

如图9所示，本发明实施例所提供的LED光学系统与上一实施例所不同的是，所述收光部分41的直线形轮廓与所述配光透镜4底部平面所成的夹角小于所述偏光部分42的直线形轮廓与所述配光透镜4底部平面所成的夹角。

本发明实施例所提供的LED光学系统相当于在上一实施例所提供的LED光学系统基础上叠加了底部棱镜(即第二棱镜结构46)，其具体叠加方式如图10所示。从图10可以看出，所述第二棱镜结构46的具体叠加方式有3种。其中，方式1为首先使所述配光透镜4整体向所述偏光部分42后侧壁44一侧倾斜，倾斜角度为10°，倾斜后的配光透镜4中所述偏光部分42会有一部分超出底部水平线，然后沿所述配光透镜4的底部水平线去除所述偏光部分42超出底部水平线的部分，并在所述配光透镜4底部叠加第二棱镜结构46，其中所述第二棱镜结构46的棱镜角度为10°，即使得所述收光部分41的直线形轮廓与所述配光透镜4底部平面所成的夹角比所述偏光部分42的直线形轮廓与所述配光透镜4底部平面所成的夹角小10°，从而使所述配光透镜4的最高点偏离所述配光透镜4的底面中心点，呈现出向所述配光透镜4后侧壁44一侧倾斜的形状，进而使得所述LED光学系统的配光曲线上负角度一侧的光强进一步减小，正角度一侧的小角度区域(即0°至50°)的光强进一步增大，偏光效果更加明显，最终提高所述LED光学系统照明光线的利用价值。

第二棱镜结构46的叠加方式2中，同样需要将所述配光透镜4整体向所述偏光部分42后侧壁44一侧倾斜，倾斜角度为10°。与方式1所不同的是，方式2中采取直接在所述配光透镜4底部叠加第二棱镜结构46的方式，使所述配光透镜4的最高点偏离所述配光透镜4的底面中心点，呈现出向所述配光透镜4后侧壁44一侧倾斜的形状，从而使得所述LED光学系统的配光曲线上负角度一侧的光强进一步减小，正角度一侧的小角度区域(即0°至50°)的光强进一步增大，偏光效果更加明显，最终提高所述LED光学系统照明光线的利用价值。

与上述两种叠加方式不同，第二棱镜结构46的叠加方式3中，首先将所述配光透镜4的偏光部分42向其后侧壁44一侧倾斜，倾斜角度同样为10°，倾斜后的偏光部分42会有一部分超出底部水平线，然后沿所述配光透镜4的底部水平线去除所述偏光部分42超出底部水平线的部分，并在所述配光透镜4底部叠加第二棱镜结构46，同时将所述收光部分41与所述偏光部分42之间的缝隙补齐，其中所述第二棱镜结构46的棱镜角度为10°，从而使所述配光透镜4呈现出向所述配光透镜4后侧壁44一侧倾斜的形状，进而使得所述LED光学系统的配光曲线上负角度一侧的光强进一步减小，正角度一侧的小角度区域(即0°至50°)的光强进一步增大，偏光效果更加明显，最终提高所述LED光学系统照明光线的利用价值。

需要说明的是，本发明实施例中所述的在配光透镜4底部叠加第二棱镜结构46，从而使所述配光透镜4的呈现出向所述配光透镜4后侧壁44一侧倾斜的形状，提高偏光效果的改进方式，也可以在实施例一中所提供的LED光学系统的基础上进行改进，改进后的LED光学系统的结构示意图如图11和图12所示，从而将所述LED光学系统照明光线导向更有利用价值的方向。

实施例四：

如图13所示，本发明实施例所提供的LED光学系统与实施例二所不同的是，所述收光部分41具有至少一个空气间隙6，从而在所述收光部分41的光路上形成一个光密—光疏—光密介质层。

如图14所示，当光源发出的照明光线射入所述收光部分41后，在所述收光部分41内部传输，当传输到所述配光透镜4与所述空气间隙6的分界面时，由于空气的折射率小于所述配光透镜4的折射率，所述照明光线容易发生全反射，从而使得射入所述收光部分41的照明光线绝大部分发射至所述偏光部分42，增加射入所述偏光部分42的照明光线，进而使得所述LED光学系统配光曲线上负角度一侧的光强进一步减小，正角度一侧的小角度区域(0度至50度)的光强进一步增大，偏光配光的效果更加明显，即将所述LED光学系统照明光线导向更有利用价值的方向，提高所述LED光学系统光通量的利用率。

如图15和图16所示，从整体上看，本发明实施例所提供的LED光学系统中，所述配光透镜4的呈现出向所述偏光部分42后侧壁44一侧倾斜的形状，而且整体上呈单峰状，同时所述收光部分41具有空气间隙6。

如图17所示，图17为本发明实施例所提供的LED光学系统的配光曲线图。从图中可以看出，本发明实施例所提供的LED光学系统，实现了在C0-C180平面上的配光曲线是蝙蝠翼型，而在C90-C270平面上的配光曲线是非对称式，而且本发明实施例中所述的LED光学系统，将在C90-C270平面上最大光强e约束至约+30°的位置，在C90-C270平面上光束角α(即两个半峰值光强点f之间的夹角)约束至约70°的范围内。

需要说明的是，本发明实施例中所提供的配光透镜4中，所述收光部分41具有至少一个空气间隙6的结构改进，并不仅限于在实施例二中所提供的LED光学系统的基础上进行改进，也可以在实施例一或实施例三中所提供的LED光学系统的基础上进行改进，如图18所示，图18中示出了所述配光透镜4的各步改进原理示意图，从而将所述LED光学系统照明光线导向更有利用价值的方向，提高所述LED光学系统光通量的利用率。

实施例五：

参考图19，图19为本发明实施例所提供的LED光学系统的结构分解示意图。从图中可以看出，本发明实施例所提供的LED光学系统包括：封装支架1，所述封装支架1中心设有柱形基座5；设置于所述柱形基座5上表面的发光芯片2，所述发光芯片2的表面涂覆有荧光胶3；以及设置于所述封装支架1上的配光透镜4，所述配光透镜4的底面中心与所述发光芯片2的中心以及所述荧光胶3的中心在一条直线上；其中，所述涂覆有荧光胶3的发光芯片2为光源，所述配光透镜4为硅胶透镜或环氧树脂透镜。

参考图20，图20为本发明实施例所提供的LED光学系统的结构示意图。本发明实施例所提供的LED光学系统中，所述配光透镜4为双峰透镜，即两个近似半球形透镜的组合体，从而构成了双峰结构，以实现利用所述LED光学系统照明时，所述配光透镜4在C0-C180配光平面上的配光曲线为蝙蝠翼型。

如图20和21所示，所述配光透镜4包括透镜收光部分41和透镜偏光部分42，在配光透镜4的剖面图上，所述收光部分41的底部长度大于偏光部分42的底部长度，且所述收光部分41的外部轮廓弧线最高点的高度大于所述偏光部分42的外部轮廓弧线最高点的高度；其中，所述剖面图的切面同时垂直于所述配光透镜4的底面和所述收光部分41和偏光部分42顶部交线的延伸方向；所述长度为在所述剖面图的切面上，平行于所述收光部分41和偏光部分42顶部交线的延伸方向的尺寸；所述高度为在所述剖面图的切面上，垂直于所述配光透镜4的底面的尺寸。与此同时，所述收光部分41的双峰最高点的间距也相应的大于所述偏光部分42的双峰最高点的间距。

如图22所示，所述收光部分41的作用是将从光源射入所述收光部分41一侧的一部分光线反射至所述偏光部分42，一部分光线折射向更小角度的方向，从而缩小了所述LED光学系统在C90-C270平面上负角度一侧的各个角度的光强；而所述偏光部分42的作用是将进入所述偏光部分42一侧的较小角度的光线折射到更大角度，一部分较大角度的光线折射向小角度方向，从而增大所述LED光学系统在C90-C270平面上正角度一侧在小角度区域的光强。而且随着角度的增大，所述光线的光强迅速减小，最终使得所述LED光学系统在C90-C270平面上正角度一侧各角度的光强明显大于相等的负角度处的光强，且最大光强约束至约+40°的位置，从而增强所述LED光学系统的光线导向性，将所述LED光学系统的照明光线导向更有利用价值的方向，降低眩光，减少不必要的光线浪费，最终提高照明灯具光通量的利用率。

实施例六：

本发明实施例所提供的LED光学系统与上一实施例所不同的是，所述收光部分41和偏光部分42的外部轮廓为：端部为与水平相切的弧形，端部下方为具有一定倾斜角的直线形；其中，所述倾斜角为所述收光部分41和偏光部分42的直线形轮廓与所述透镜4底部平面所成的夹角，且所述倾斜角的范围为0°～90°。

本发明实施例所提供的LED光学系统相当于在上一实施例所提供的LED光学系统基础上叠加了侧壁棱镜(即第一棱镜结构45)，其具体叠加方式参照实施例二，这里不再赘述。与实施例二所不同的是，所述第一棱镜结构45的棱镜角度为15°，因此，所述倾斜角为75°，即所述收光部分41和偏光部分42的直线形轮廓与所述透镜底部平面所成的夹角为75°，从而将所述LED光学系统在C90-C270平面上光束角约束至约90°的范围内，提高所述LED光学系统照明光线的利用价值，进而提高所述LED光学系统光通量的利用率。

实施例七：

如图23所示，本发明实施例所提供的LED光学系统与上一实施例所不同的是，所述收光部分41的直线形轮廓与所述配光透镜4底部平面所成的夹角小于所述偏光部分42的直线形轮廓与所述配光透镜4底部平面所成的夹角。

本发明实施例所提供的LED光学系统相当于在上一实施例所提供的LED光学系统基础上叠加了底部棱镜(即第二棱镜结构46)，其具体叠加方式参考实施例三，这里不再赘述。本发明实施例中采用第三种叠加方式，从而在所述收光部分41与所述偏光部分42间的缝隙位置形成一个双峰透镜的局部结构，使得本实施例中所述LED光学系统的剖视图呈现出向所述偏光部分42后侧壁44一侧倾斜的形状，且整体呈锯齿状。

而且，所述第二棱镜结构46的棱镜角度同样为10°，即使所述收光部分41的直线形轮廓与所述配光透镜4底部平面所成的夹角比所述偏光部分42的直线形轮廓与所述配光透镜4底部平面所成的夹角小10°，从而使所述配光透镜4的最高点偏离所述配光透镜4的底面中心点，呈现出向所述配光透镜4后侧壁44一侧倾斜的形状，进而使得所述LED光学系统的配光曲线上负角度一侧的光强进一步减小，正角度一侧的小角度区域(即0°至50°)的光强进一步增大，偏光效果更加明显，最终提高所述LED光学系统照明光线的利用价值，其光路图如图24所示。

参考图25，图25(1)为本发明实施例所提供的LED光学系统的配光曲线图，图25(2)为现有技术中的LED光学系统的配光曲线图。对比图25(1)和图25(2)可以看出，本发明实施例所提供的LED光学系统，实现了在C0-C180平面上的配光曲线是蝙蝠翼型，而在C90-C270平面上的配光曲线是非对称式。参考图26，图26(1)为本发明实施例所提供的LED光学系统的照明光斑示意图，图26(2)为现有技术中的LED光学系统的照明光斑示意图。对比图26(1)和26(2)可以看出，本发明实施例所提供的LED光学系统，如果用于道路照明，可以将更多的光线照向车道的一侧，从而有效减少道路两侧以外区域的光线浪费，提高所述LED光学系统照明光线的利用价值，进而提高所述LED光学系统光通量的利用率。

需要说明的是，本发明实施例中所述的在配光透镜4底部叠加第二棱镜结构46，从而使所述配光透镜4的呈现出向所述配光透镜4后侧壁一侧倾斜的形状，提高偏光效果的改进方式，并不仅限于在实施例六中所提供的LED光学系统的基础上进行改进，也可以在实施例五中所提供的LED光学系统的基础上进行改进，也可以单独作为一种改进方式，从而将所述LED光学系统照明光线更多的导向有利用价值的方向，提高所述LED光学系统光通量的利用率。

还需要说明的是，本发明实施例所提供的LED光学系统中，所述收光部分41还可以具有至少一个空气间隙6，从而在所述收光部分41的光路上形成一个光密—光疏—光密介质层，进而使得所述LED光学系统配光曲线上负角度一侧的光强进一步减小，正角度一侧的小角度区域(0度至50度)的光强进一步增大，偏光配光的效果更加明显，提高所述LED光学系统光通量的利用率。

当所述LED光学系统采用二次配光工艺时，所述配光透镜的改进原理与所述LED光学系统采用一次配光工艺时基本类似，这里就不再一一赘述，所不同的是，所述LED光学系统具体包括：配光透镜4，所述配光透镜底部中心设有光源安装孔8；安装于所述光源安装孔8处的LED封装单灯7；其中，所述LED封装单灯7为光源，具体包括：封装支架1，所述封装支架1中心设有柱形基座5，和设置于所述柱形基座5上表面的发光芯片2，所述发光芯片2的表面涂覆有荧光胶3，此时，所述配光透镜4为PMMA透镜、PC透镜或玻璃透镜。

参考图27-图34，其中，图27-图30分别示出了本发明实施例二中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时结构示意图、结构分解图、剖视图和前视图。图31-图34分别示出了本发明实施例七中所提供的LED光学系统采用二次配光工艺时结构示意图、结构分解图、剖视图和前视图。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

需要说明的是，在本文中，为了将各实施例中所提供的LED光学系统的结构叙述清楚，采用了“相当于“等各种描述方式，在具体生产时，所述配光透镜的制作是一体成型的。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种LED光学系统，包括光源和配光透镜，其特征在于，所述配光透镜为双峰透镜，包括透镜收光部分和透镜偏光部分，在配光透镜的剖面图上，所述收光部分和偏光部分的参数关系包括以下关系中的至少一种：

所述收光部分的底部宽度大于偏光部分的底部宽度；

所述收光部分的底部长度大于偏光部分的底部长度，且所述收光部分的外部轮廓弧线最高点的高度大于偏光部分的外部轮廓弧线最高点的高度；

其中，所述剖面图的切面同时垂直于所述配光透镜的底面和所述收光部分和偏光部分顶部交线的延伸方向；

所述宽度为在所述剖面图的切面上，垂直于所述收光部分和偏光部分顶部交线的延伸方向的尺寸；

所述长度为在所述剖面图的切面上，平行于所述收光部分和偏光部分顶部交线的延伸方向的尺寸；

所述高度为在所述剖面图的切面上，垂直于所述配光透镜的底面的尺寸；

所述收光部分的作用是将从光源射入所述收光部分一侧的一部分光线反射至所述偏光部分，一部分光线折射向更小角度的方向。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述收光部分的底部宽度大于偏光部分的底部宽度时，所述收光部分的底部长度大于偏光部分的底部长度。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述收光部分的底部宽度大于偏光部分的底部宽度时，所述收光部分的外部轮廓弧线最高点的高度大于偏光部分的外部轮廓弧线最高点的高度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述收光部分和偏光部分的外部轮廓为：端部为与水平线相切的弧形，端部下方为具有一定倾斜角的直线形；

其中，所述倾斜角为所述收光部分和偏光部分的直线形轮廓与所述透镜底部平面所成的夹角，且所述倾斜角的范围为0°～90°。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，当所述收光部分的底部宽度大于偏光部分的底部宽度时，所述倾斜角为76.5°。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，当所述收光部分的底部长度大于偏光部分的底部长度，且所述收光部分的弧线最高点的高度大于偏光部分的弧线最高点的高度时，所述倾斜角为75°。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述收光部分的直线形轮廓与所述配光透镜底部平面所成的夹角小于所述偏光部分的直线形轮廓与所述配光透镜底部平面所成的夹角。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述收光部分的直线形轮廓与所述配光透镜底部平面所成的夹角比所述偏光部分的直线形轮廓与所述配光透镜底部平面所成的夹角小10°。

9.根据权利要求1-3、5-8任一项所述的系统，其特征在于，所述收光部分具有至少一个空气间隙。