CN104214685A - Led导航灯及其配光透镜 - Google Patents

Abstract

一种配光透镜，包括出光面、底面及连接出光面与底面的侧壁。出光面及底面均为圆环形，出光面套设于底面。底面开设有环形凹槽，环形凹槽的底部向外凸出形成第一表面，故第一表面可起汇集光线的作用。环形凹槽的侧壁为第二表面，透镜侧壁为第三表面，且第三表面为全反射面。LED光源发出的光线一部分经第一表面入射后被汇集，从而可沿大致与出光面垂直的方向射向出光面。而另一部分光线则通过第二表面入射，并在第三表面发生全反射，同样可沿大致与出光面垂直的方向射向出光面。因此，LED光源发出的光线经过配光透镜的二次配光后，均沿大致与出光面垂直的方向出射，从而使得出光角范围位于出光面法线的附近。此外，本发明还提供一种LED导航灯。

Description

LED导航灯及其配光透镜

技术领域

本发明涉及照明技术，特别是涉及一种LED导航灯及其配光透镜。

背景技术

LED光源具有节能、环保、安全、显色指数高、寿命长、体积小、光效高、能耗小等显著特点。随着LED芯片和封装工艺的成熟，LED光源的亮度足以满足各个照明领域的需求，LED照明已经成为趋

在一些应用领域中，常对灯具的出光角度有特殊的要求。如机场的导航灯，便需要光线只能从预设的出光角范围内出射，而其他范围内则尽量不要有光照分布。因此，LED光源应用于上述领域时，需要进行二次光学设计。然而，LED光源与白炽灯、金属卤素灯等全方向的传统光源不同，LED光源由其芯片封装的结构决定了发光的多样性。因此，通过传统的二次光学设计难以使LED光源发出的光线满足导航灯的需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种可使光线从预设出光角范围内出射的LED导航灯及其配光透镜。

一种配光透镜，包括：

出光面，为由平面弯折形成的圆环形；

底面，为圆环形，所述底面的直径小于所述出光面的直径，所述出光面套设于所述底面并与所述底面相对设置，所述底面开设有绕所述底面一周的环形凹槽，所述环形凹槽的底部向外凸出，以形成第一表面，所述第一表面为自由曲面，所述环形凹槽的侧壁为第二表面；及

透镜侧壁，为自由曲面，所述透镜侧壁连接所述出光面与所述底面，以使所述配光透镜呈两端开口的筒状结构，所述透镜侧壁的内侧为第三表面；

其中，所述第三表面为全反射面，光线从所述第二表面入射，射向所述第三表面，并在所述第三表面发生全反射，光线经所述第三表面全反射后射向所述出光面，光线从所述第一表面入射，射向所述出光面。

在其中一个实施例中，所述第二表面为圆锥面。

在其中一个实施例中，所述配光透镜由聚甲基丙烯酸甲酯制成。

在其中一个实施例中，所述出光面的直径为60毫米，所述出光面宽度为17毫米，所述底面的直径为40毫米。

在其中一个实施例中，还包括两个盖板，所述两个盖板分别覆盖所述配光透镜的两端，且所述出光面、底面及侧壁均位于所述两个盖板之间。

在其中一个实施例中，所述盖板为圆形，且所述盖板的直径等于所述出光面的直径。

一种LED导航灯，包括：

如上述优选实施例中任一项所述的配光透镜；及

LED光源，固定于所述底面，且所述LED光源的发光部位于所述环形凹槽内。

在其中一个实施例中，所述LED光源包括：

铝基板，为圆环形，由条形铝板弯折形成，所述铝基板的直径小于所述底面的直径，所述铝基板贴附于所述底面；

LED芯片，为多个，且多个所述LED芯片等间隔的设置于所述铝基板上，所述LED芯片位于所述环形凹槽内。

上述配光透镜及包含该配光透镜的LED导航灯，LED光源发出的光线一部分经第一表面入射，并射向出光面。由于第一表面为凸面，故对光线起汇聚作用。因此，LED光源发出的光线经第一表面入射后，可沿大致与出光面垂直的方向射向出光面。而另一部分光线则通过第二表面入射，此部分光线在第三表面可发生全反射，并同样可沿大致与出光面垂直的方向射向出光面。因此，LED光源发出的光线经过配光透镜的二次配光后，均沿大致与出光面垂直的方向出射。故上述LED导航灯出光角范围位于出光面法线的附近，从而使得上述LED导航的光照分布满足导航需求。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中LED导航灯的结构示意图；

图2为图1所示LED导航灯中配光透镜的剖面图；

图3为光线在图2所示配光透镜中的光路图；

图4为图2所示配光透镜的配光曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明较佳实施例中的LED导航灯10包括配光透镜100及LED光源101。

请一并参阅2，配光透镜100包括出光面110、底面120、透镜侧壁130及盖板140。其中，出光面110、底面120均为圆环形，且出光面110套设于底面120并与底面120相对设置。透镜侧壁130连接出光面110与底面120，从而使得配光透镜100呈两端开口的筒状结构。

出光面110为圆环形，可由平面弯折形成。底面120为圆环形，也可通过条形的平面弯折而成。底面120的直径小于出光面110的直径，出光面110套设于底面120并与底面120相对设置。底面120开设有绕底面120一周的环形凹槽121，环形凹槽121的底部向外凸出，以形成第一表面1212。第一表面1212为自由曲面，环形凹槽121的侧壁为第二表面1214。具体在本实施例中，第二表面1214为圆锥面。

具体的，LED光源101固定于底面120，且LED光源101的发光部位于环形凹槽121内。在本实施例中，LED光源101包括铝基板1012及LED芯片1014。

其中，铝基板1012为圆环形，可由条形铝板弯折形成。铝基板1012的直径小于底面120的直径，铝基板1012贴附于底面120，从而将LED光源101固定于底面120上。LED芯片1014为多个，且多个LED芯片1014等间隔的设置于铝基板1012上。LED芯片1014位于环形凹槽121内，从而使其发出的光线可通过第一表面1212及第二表面1214入射。

铝基板1012可便于LED芯片1014进行散热。此外，将多个LED芯片1014集成于铝基板1012上可方便对LED光源101进行安装。需要指出的是，在其他实施例中，铝基板1012可省略，而直接将LED芯片1014作为LED光源。

透镜侧壁130为自由曲面，透镜侧壁130的内侧为第三表面131。其中，第三表面131为全反射面。如图3所示，LED光源101发出光线一部分从第二表面1214入射，并在第三表面131发生全反射，光线经第三表面131全反射后射向出光面110。另一部分光线从第一表面1212入射，再射向出光面110。由于第一表面1212为凸面，对光线其汇聚作用，故LED光源101发出的光线经第一表面1212入射后，可沿大致与出光面110垂直的方向射向出光面110。而另一部分通过第二表面1214入射的光线在第三表面131发生全反射后，并同样沿大致与出光面110垂直的方向射向出光面110。因此，LED光源101发出的光线经过配光透镜的二次配光后，均沿大致与出光面110垂直的方向出射。

在本实施例中，配光透镜100由聚甲基丙烯酸甲酯制成。聚甲基丙烯酸甲酯的折射率比空气大，而且聚甲基丙烯酸甲酯属于聚酯材料，具有强度高、质量轻等优点。因此，采用聚甲基丙烯酸甲酯制成的配光透镜100结实耐用。需要指出的是，在其他实施例中，配光透镜100还可采用其他透明且折射率大于空气的材料制成。

在本实施例中，出光面110的直径为60毫米，出光面110宽度为17毫米，底面120的直径为40毫米。则配光透镜100的配光效果如图4所示，LED光源101发出的光线绝大部分沿大致与出光面110垂直的方向（即大致与出光面110的法线平行的方向）出射。从光线分布主要在85～95度之间（即相对于出光面110的法线偏射5度），其它的角度空间几乎没有光线分布。因此，配光透镜100所产生的配光效果可满足导航的需求。

需要指出的是，上述参数仅仅只是本发明一个较佳的实施方式，按照相同的比例对配光透镜100进行缩放不会影响配光透镜100的配光效果。此外，本领域技术人员根据本领域内的公知常识对上述参数进行细微的修改，也可达到相同的配光效果。

盖板140为两个，盖板140可反光。两个盖板140分别覆盖配光透镜100的两端。出光面110、底面120及侧壁均位于两个盖板140之间。因此，通过底面120向两侧散射的光线，可被盖板140返回，从而防止光线从配光透镜100出射，在保证配光透镜100的配光效果的同时，还能提高光线的利用率。

进一步的，在本实施例中，盖板140为圆形，且盖板140的直径等于出光面110的直径。需要指出的是，在其他实施例中，盖板140不限于为圆形，还可为矩形等。此外，当对配光透镜100的效果要求不是很严格，或者光线利用率够高时，盖板140也可省略。

配光透镜100及LED导航灯10，LED光源101发出的光线一部分经第一表面1212入射，并射向出光面110。由于第一表面1212为凸面，故对光线起汇聚作用。因此，LED光源101发出的光线经第一表面1212入射后，可沿大致与出光面110垂直的方向射向出光面110。而另一部分光线则通过第二表面1214入射，此部分光线在第三表面131可发生全反射，并同样可沿大致与出光面110垂直的方向射向出光面110。因此，LED光源101发出的光线经过配光透镜的二次配光后，均沿大致与出光面110垂直的方向出射。故LED导航灯10出光角范围位于出光面110法线的附近，从而使得LED导航10的光照分布满足导航需求。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种配光透镜，其特征在于，包括：

出光面，为由平面弯折形成的圆环形；

底面，为圆环形，所述底面的直径小于所述出光面的直径，所述出光面套设于所述底面并与所述底面相对设置，所述底面开设有绕所述底面一周的环形凹槽，所述环形凹槽的底部向外凸出，以形成第一表面，所述第一表面为自由曲面，所述环形凹槽的侧壁为第二表面；及

透镜侧壁，为自由曲面，所述透镜侧壁连接所述出光面与所述底面，以使所述配光透镜呈两端开口的筒状结构，所述透镜侧壁的内侧为第三表面；

其中，所述第三表面为全反射面，光线从所述第二表面入射，射向所述第三表面，并在所述第三表面发生全反射，光线经所述第三表面全反射后射向所述出光面，光线从所述第一表面入射，射向所述出光面。

2.根据权利要求1所述的配光透镜，其特征在于，所述第二表面为圆锥面。

3.根据权利要求1所述的配光透镜，其特征在于，所述配光透镜由聚甲基丙烯酸甲酯制成。

4.根据权利要求1所述的配光透镜，其特征在于，所述出光面的直径为60毫米，所述出光面宽度为17毫米，所述底面的直径为40毫米。

5.根据权利要求1所述的配光透镜，其特征在于，还包括两个盖板，所述两个盖板分别覆盖所述配光透镜的两端，且所述出光面、底面及侧壁均位于所述两个盖板之间。

6.根据权利要求5所述的配光透镜，其特征在于，所述盖板为圆形，且所述盖板的直径等于所述出光面的直径。

7.一种LED导航灯，其特征在于，包括：

如上述权利要求1～6任一项所述的配光透镜；及

LED光源，固定于所述底面，且所述LED光源的发光部位于所述环形凹槽内。

8.根据权利要求7所述的LED导航灯，其特征在于，所述LED光源包括：

铝基板，为圆环形，由条形铝板弯折形成，所述铝基板的直径小于所述底面的直径，所述铝基板贴附于所述底面；

LED芯片，为多个，且多个所述LED芯片等间隔的设置于所述铝基板上，所述LED芯片位于所述环形凹槽内。