CN103629622B - 一种将led发出的光线全部汇聚成平行光的透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜，包含：抛物面腔体，其底部中心为抛物面腔体的抛物面的焦点；水平镜面，其设置在抛物面腔体中，该水平镜面的外圆周、抛物面腔体的底部中心以及抛物面腔体的上边缘位于同一直线上；圆弧镜面，其设置在水平镜面的上方，该圆弧镜面的外圆周、水平镜面的外圆周、抛物面腔体的底部中心以及抛物面腔体的上边缘位于同一直线上，该圆弧镜面表面设有若干个同心圆，该圆弧镜面与水平镜面构成菲涅尔透镜。本发明能够将LED发出的光全部转变成平行光；还利用台阶环的结构减少了本发明的透镜壁厚，减少了材料的使用，并降低产品的加工工艺难度，从而大大提高了产品生产成本，提高了经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用将LED发出的光线汇聚成平行光的透镜，特别涉及一种将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜。
背景技术
最近几年，LED灯具运用的范围越来越多，包括照明领域和汽车信号灯领域，LED灯具具有节能，寿命长等一系列优势，LED发出的光线分布具有其独特性，传统灯泡作为一个点光源时，起光线分布在360°空间内，而LED作为点光源时发出的光分布在180°空间内，分布范围是传统光源的一半。要充分利用LED发出的光线，必须先将LED光线汇聚起来，这就需要进行二次配光设计，为了便于配光计算和设计，最好的方法是先将LED发出的光线汇聚成平行光，在得到平行光后，再对整个灯具配光，设计相应的透镜或者反射器来改变光线到需要的角度。因此，要提高LED的光利用率，必须先解决如何将LED发出的光线转变为平行光这个重要的问题。
图1a和图1b说明了传统的两种汇聚LED光线为平行光的方式：a.如图1a所示，设计一个抛物面腔体镀金属膜反光碗，将LED放置于抛物线的焦点A’处，根据抛物线交点处发出的光线射到抛物腔体上会被反射为平行光的原理，只有射到抛物腔体上的光线才会反射为平行光，可以看到中间α角内的光线没有射到抛物腔体上是不受控制的，无法加以利用，这些光线是浪费的；b.如图1b所示，设计一个菲涅尔透镜，将LED放置于透镜的焦点B’上，根据菲涅尔透镜将焦点上的发出的光线转变为平行光的原理，只有射到透镜上的光线会折射为平行光，可以看到β角度内的光线并不能折射成平行光加以利用，所以这些光线同样是浪费的。因此，现有技术中的聚光方式是无法将LED在180度内的光线都转变为平行光并加以利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜，能够将LED发出的光全部转变成平行光；还利用台阶环的结构减少了本发明的透镜壁厚，减少了材料的使用，并降低产品的加工工艺难度，从而大大提高了产品生产成本，提高了经济效益。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜，包含：
抛物面腔体，所述抛物面腔体的底部中心为抛物面腔体的抛物面的焦点；
水平镜面，所述水平镜面设置在抛物面腔体中，该水平镜面的外圆周、抛物面腔体的底部中心以及抛物面腔体的上边缘位于同一直线上；
圆弧镜面，所述圆弧镜面设置在水平镜面的上方，该圆弧镜面的外圆周、水平镜面的外圆周、抛物面腔体的底部中心以及抛物面腔体的上边缘位于同一直线上，该圆弧镜面表面设有若干个同心圆，该圆弧镜面与水平镜面构成菲涅尔透镜。
还包含：圆弧面，所述的圆弧面衔接水平镜面的外圆周与抛物面腔体的抛物面的下边缘，衔接后的水平镜面与圆弧面使得抛物面腔体的底部形成一个凹腔。
还包含：若干个台阶环，所述的若干个台阶环衔接圆弧镜面与抛物面腔体的上边缘，衔接后的圆弧镜面和抛物面腔体与通过圆弧面衔接的水平镜面和抛物面腔体的抛物面共同构成一个完整密闭的结构。
所述的圆弧面的圆心与抛物面腔体的底部中心重合。
所述的抛物面腔体的底部中心处放置LED光源，LED光源的光充斥所述的凹腔并射向圆弧面或水平镜面。
所述的抛物面腔体为镀金属膜的抛物面腔体。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、能够将LED发出的光全部转变成平行光；
2、台阶环的结构减少了透镜壁厚，减少了材料的使用，并降低产品的加工工艺难度，从而大大提高了产品生产成本，提高了经济效益。
附图说明
图1a为现有技术中的抛物面腔体镀金属膜反光碗的光路原理示意图；
图1b为现有技术中的菲涅尔透镜的光路原理示意图；
图2为本发明一种将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜的工作状态剖视图；
图3为本发明一种将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜的光路原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图2所示，一种将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜，包含：抛物面腔体1、水平镜面2、圆弧镜面3；还包含：圆弧面1B和若干个台阶环4。
其中，抛物面腔体1的底部中心1A为抛物面腔体1的抛物面1D的焦点；如图2所示，抛物面腔体1的底部中心1A处放置LED光源8，即刚好将LED光源8放置在抛物面腔体1的抛物面1D的焦点处，从而将LED光源8射在抛物面腔体1的内表面的光反射为平行光，在本实施例中，抛物面腔体1为镀金属膜的抛物面腔体。
如图2和图3所示，水平镜面2设置在抛物面腔体中，该水平镜面2的外圆周、抛物面腔体1的底部中心1A以及抛物面腔体1的上边缘位于同一直线上。
如图2和图3所示，圆弧镜面3设置在水平镜面2的上方，该圆弧镜面3的外圆周、水平镜面2的外圆周、抛物面腔体1的底部中心1A以及抛物面腔体1的上边缘位于同一直线上，该圆弧镜面3表面设有若干个同心圆，该圆弧镜面3与水平镜面2构成菲涅尔透镜。
如图2和图3所示，圆弧面1B衔接水平镜面2的外圆周与抛物面腔体1的抛物面1D的下边缘，衔接后的水平镜面2与圆弧面1B使得抛物面腔体1的底部形成一个凹腔5，放置在抛物面腔体1的底部中心1A处的LED光源8的光充斥凹腔5并射向圆弧面1B或水平镜面2。其中，圆弧面1B的圆心与抛物面腔体1的底部中心1A重合，即圆弧面1B的圆心与抛物面腔体1的抛物面1D的焦点重合，即圆弧面1B的圆心、抛物面腔体1的底部中心1A以及抛物面腔体1的抛物面1D的焦点三者重合，这样就能保证，当LED光源8放置在抛物面腔体1的底部中心1A处时，本发明所述的透镜能够将其发出的在180°范围内的光线全部汇聚成平行光。
如图2和图3所示，若干个台阶环4衔接圆弧镜面3与抛物面腔体1的上边缘，衔接后的圆弧镜面3和抛物面腔体1与通过圆弧面1B衔接的水平镜面2和抛物面腔体1的抛物面1D共同构成一个完整密闭的结构，采用台阶环4减少了透镜壁厚，减少了材料的使用并降低了产品的加工工艺难度。
如图2所示，当使用时，将LED光源8焊接在外部的线路板6上，再将抛物面腔体1的抛物面1D的焦点对准LED光源8的发光中心，从而保证抛物面腔体1的中心轴穿过LED光源8；在本实施例中，在本发明所述的透镜上方设置一个配光透镜7。打开LED光源8，当LED光源8所发出的光经过圆弧面1B射到抛物面腔体1上时，经过抛物面腔体1反射为平行光发出；或者，当LED光源8所发出的光经过由水平镜面2与圆弧镜面3构成的菲涅尔透镜后，同样被汇聚为平行光发出。因此，LED光源8所发出的180°范围内的所有光线都能够被汇聚为平行光发出。当所有的光线转化为平行光发出经过配光透镜7，配光透镜7即可根据需要，将平行光线折射到需要的角度上，满足各种需要。
综上所述，本发明一种将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜，能够将LED发出的光全部转变成平行光；还利用台阶环的结构减少了本发明的透镜壁厚，减少了材料的使用，并降低产品的加工工艺难度，从而大大提高了产品生产成本，提高了经济效益。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (4)
1.一种将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜，其特征在于，包含：
抛物面腔体（1），所述抛物面腔体（1）的底部中心（1A）为抛物面腔体（1）的抛物面（1D）的焦点；
水平镜面（2），所述水平镜面（2）设置在抛物面腔体中，该水平镜面（2）的外圆周、抛物面腔体（1）的底部中心（1A）以及抛物面腔体（1）的上边缘位于同一直线上；
圆弧镜面（3），所述圆弧镜面（3）设置在水平镜面（2）的上方，该圆弧镜面（3）的外圆周、水平镜面（2）的外圆周、抛物面腔体（1）的底部中心（1A）以及抛物面腔体（1）的上边缘位于同一直线上，该圆弧镜面（3）表面设有若干个同心圆，该圆弧镜面（3）与水平镜面（2）构成菲涅尔透镜；
还包含：圆弧面（1B），所述的圆弧面（1B）衔接水平镜面（2）的外圆周与抛物面腔体（1）的抛物面（1D）的下边缘，衔接后的水平镜面（2）与圆弧面（1B）使得抛物面腔体（1）的底部形成一个凹腔（5）；
还包含：若干个台阶环（4），所述的若干个台阶环（4）衔接圆弧镜面（3）与抛物面腔体（1）的上边缘，衔接后的圆弧镜面（3）和抛物面腔体（1）与通过圆弧面（1B）衔接的水平镜面（2）和抛物面腔体（1）的抛物面（1D）共同构成一个完整密闭的结构。
2.如权利要求1述的将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜，其特征在于，所述的圆弧面（1B）的圆心与抛物面腔体（1）的底部中心（1A）重合。
3.如权利要求2述的将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜，其特征在于，所述的抛物面腔体（1）的底部中心（1A）处放置LED光源，LED光源的光充斥所述的凹腔（5）并射向圆弧面（1B）或水平镜面（2）。
4.如权利要求1所述的将LED发出的光线全部汇聚成平行光的透镜，其特征在于，所述的抛物面腔体（1）为镀金属膜的抛物面腔体。
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