CN104315455A - 一种用于led灯具的光学透镜和led灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于LED灯具的光学透镜和LED灯具，光学透镜包括导光部、发光部，所述导光部具有容纳多颗LED灯珠的腔体，所述导光部具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面为可将容纳于所述腔体内的LED灯珠发出的光全内反射传导至所述发光部的全反射面，所述发光部具有出射面并将所述导光部传导的光发出；与传统的光学透镜相比，本发明提供的光学透镜的导光部把LED灯珠发出的光传导至发光部，通过改变导光部的高度及发光部的曲面结构满足不同的光学要求，结构简单，组装工艺要求低，大大克服了传统的光学透镜为满足光学需求，组装的精度要求高的缺陷，具有实际意义。

Description

一种用于LED灯具的光学透镜和LED灯具
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种用于LED灯具的光学透镜和LED灯具。 
背景技术
LED具有寿命长、环保和节能等优越的特性，目前，采用LED作为照明光源得到了大力的推广应用。但是由于单颗LED本身朗伯型发光的特点无法满足实际照明对灯具配光分布的需求，需要对 多颗LED采用透镜进行二次光学处理之后才能满足使用要求。目前LED灯具所使用的透镜大多是以单颗LED为基础来进行二次配光设计的，此类方法的最大缺陷在于：LED灯具的发光角度小（小于150度），不能和传统的白炽灯及节能灯的宽配光角度相比，无法满足到实际使用的需求。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型的用于LED灯具大角度配光要求的光学透镜和LED灯具。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于LED灯具的大角度配光的二次光学透镜和LED灯具，使用一个光学透镜对所有的LED进行光学处理，并且使得LED灯具的发光角度显著增大，以满足实际需求。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于LED灯具的光学透镜，包括导光部、发光部，所述导光部具有容纳多颗LED灯珠的腔体，所述导光部具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面为可将容纳于所述腔体内的LED灯珠发出的光全内反射传导至所述发光部的全反射面，所述发光部具有出射面并将所述导光部传导的光发出。所述光学透镜为实心透镜。
所述导光部和所述发光部为一体构成。
进一步地，所述腔体的表面为球面结构的凹曲面。。
进一步地，所述导光部的所述第一表面和第二表面构成壁厚均匀的筒状结构。
进一步地，所述筒状结构的第一表面和第二表面为同轴的旋转曲面。
进一步地，所述发光部具有和出射面相对的内侧壁，所述内侧壁为连续平滑的曲面。
进一步地，所述内侧壁的表面粗糙度小于0.06微米。
进一步地，所述内侧壁的曲面曲率分布在0.0267 和0.0517之间。
进一步地，所述发光部还具有相对的第三表面、第四表面，所述第三表面和所述第四表面平行设置，所述第三表面和所述导光部之间具有小于等于90度的第一夹角，所述出射面和所述第三表面之间具有小于90度的第二夹角
进一步地，所述出射面为和所述导光部的第一表面同轴的旋转面。
进一步地，所述光学透镜的材料为光学级塑料PC或PMMA。
进一步地，所述光学透镜的所有表面均为亮光泽面。
进一步地，所述光学透镜的所有表面的表面粗糙度Ra值均小于0.06微米。
本发明还提供了一种LED灯具，包括多颗LED灯珠和上述的光学透镜，所述LED灯珠固定于灯板上，所述光学透镜导光部的腔体内设置有LED灯珠，设置于所述光学透镜导光部的腔体内的LED灯珠发出的光经过所述光学透镜的导光部传导至所述光学透镜的发光部，并经所述光学透镜的发光部发出。
进一步地，所述光学透镜导光部的腔体内的LED灯珠和所述腔体的表面之间存在间隙。
进一步地，所述光学透镜导光部的腔体内的LED灯珠位于所述腔体内的中央位置。
进一步地，所述光学透镜导光部的腔体内的LED灯珠为一圈或多圈。
进一步地，所述光学透镜导光部的腔体内的LED灯珠沿圆周均匀分布。
进一步地，所述光学透镜导光部的腔体内的LED灯珠排列的最大圆周半径尺寸与所述光学透镜的导光部的高度一致。
进一步地，所述光学透镜导光部的筒状结构内也设置有LED灯珠。
进一步地，所述设置于所述光学透镜导光部的筒状结构内的LED灯珠为均匀圆周排布。
 
本发明提供的用于LED灯具的光学透镜和LED灯具，可以同时处理多颗LED灯珠的光，克服了传统光学透镜只能对一颗LED灯珠发出的光进行处理的缺陷，使用便捷，具有很高的实用意义；光学透镜的导光部使用旋转曲面的结构，将LED灯珠发出的光传导至光学透镜顶端的发光部，再由发光部按设定的发光角度发光，与传统的光学透镜相比，本发明提供的光学透镜通过改变导光部曲面的高度及顶端发光带的曲面结构满足不同的光学要求，最大发光角度可以达到300度，与传统光学透镜的发光角度小于150度形成了鲜明的对比。
现有技术中光学透镜为满足光学需求，组装的精度要求高，安装复杂，与现有技术相比，本发明提供的LED灯具结构简单，组装工艺要求低，发光角度完全可以满足实际应用的需求。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的LED灯具的结构示意图；
图2是图1中的LED灯具倾斜状态下的示意图；
图3是本发明的一个较佳实施例的LED灯具的灯板的结构示意图；
图4是本发明的一个较佳实施例的LED灯具的俯视图；
图5是本发明的一个较佳实施例的LED灯具的剖视图；
图6是本发明的一个较佳实施例的LED灯具的发光原理示意图。
图7是本发明的一个较佳实施例的LED灯具的发光部内侧壁的示意图。
附图中，10表示灯板，20表示光学透镜，30表示LED灯珠，40表示光学透镜的导光部，41表示导光部的第一表面，42表示导光部的第二表面，50表示光学透镜的发光部，53表示发光部的第三表面，54表示发光部的第四表面，55表示发光部的出射面，56表示发光部的内侧壁，60表示光学透镜的导光部的腔体的表面，α表示出射面和第三表面之间的夹角，β表示第三表面和导光部之间的夹角，h表示导光部的高度。
具体实施方式
图1和图2示出了本发明一个较佳实施例的LED灯具的结构示意图，图3为灯板的结构示意图，图4为LED灯具的俯视图。图5给出了LED灯具的剖视图。
本实施例提供了一种LED灯具，包括LED灯珠30和光学透镜20，LED灯珠30固定于灯板10上，并且有多颗LED灯珠设置于光学透镜20的容纳腔内，其中光学透镜20包括导光部40、发光部50，导光部40具有容纳多颗LED灯珠的腔体，导光部具有相对的第一表面41和第二表面42，第一表面41和第二表面42可将容纳于腔体内的LED灯珠发出的光全内反射传导至发光部50，发光部50具有出射面55并将导光部传导的光发出。
图6是本发明的一个较佳实施例的LED灯具的发光原理示意图，导光部40具有容纳多颗LED灯珠的腔体，导光部具有相对的第一表面41和第二表面42，第一表面41和第二表面42为可将容纳于所述腔体内的LED灯珠发出的光全内反射传导至发光部的全反射面，发光部具有出射面并将所述导光部传导的光发出。
导光部40的腔体表面60为球面结构的凹曲面。光学透镜导光部的腔体内的LED灯珠位于腔体内的中央位置，并且和腔体的表面60之间存在间隙。在本发明的一个优选实施例中，腔体内的LED灯珠沿圆周均匀分布。
导光部40为壁厚均匀的筒状结构。第一表面41和第二表面42为同轴的旋转曲面。光学透镜的导光部的高度与光学透镜导光部的腔体内的LED灯珠排列的圆周半径尺寸相当。
发光部具有相对的第三表面53、第四表面54以及和出射面55相对的内侧壁56，第三表面53和第四表面54平行设置，第三表面53和导光部40之间具有小于90度的第一夹角β，出射面55和第三表面53之间具有小于90度的第二夹角α。内侧壁56为连续平滑的曲面，表面粗糙度小于0.06微米，且曲面曲率分布在0.0267 和0.0517之间。
图7示出了本实施例的LED灯具的发光部内侧壁。图中，ABCDE5点的曲率分别为0.0272,0.0370,0.0482,0.0517,0.0267。
如图3和图4所示，光学透镜导光部的筒状结构内也可设置有LED灯珠。
本发明提供的LED灯具，LED灯珠发出的光，通过光学透镜的腔体的表面透射输入，通过中间导光部全反射传导至顶端的发光部，再由发光部按发光角度的设计要求发光。
多颗LED灯珠按圆周均匀分布在光学透镜导光部腔体内的中央位置，与传统的光学透镜相比，本发明采用一个光学透镜处理了全部LED灯珠发出的光。
光学透镜导光部使用旋转曲面的结构，将LED灯珠发出的光传导至光学透镜顶端的发光部，再由发光部按设定的要求发光，与传统的光学透镜相比，本发明提供的光学透镜的导光部把LED灯珠发出的光传导至发光部，通过改变导光部的高度及发光部的曲面结构满足不同的光学要求，最大发光角度可以达到300°，传统光学透镜的发光角度小于150°。
本发明提供的透镜对多颗LED进行整体性配光，透镜尺寸比较大，光线的传播路径比较远；进一步地选用透光率高的光学级塑料或高透光率的PMMA材料注塑成型，可以有效提高二次透镜的光学效率，减少光线损失，经验证，透镜的效率能够达到85%以上。
本发明提供的LED灯具结构简单，组装工艺要求低，大大克服了传统的LED光学透镜无法对多个LED进行整体大角度配光的光学需求和组装精度要求很高的缺陷，具有较大的实际应用价值。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，包括导光部、发光部，所述导光部具有容纳多颗LED灯珠的腔体，所述导光部具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面为可将容纳于所述腔体内的LED灯珠发出的光全内反射传导至所述发光部的全反射面，所述发光部具有出射面并将所述导光部传导的光发出。
2.如权利要求1所述的用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，所述腔体的表面为球面结构的凹曲面。
3.如权利要求1所述的用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，所述导光部的所述第一表面和第二表面构成壁厚均匀的筒状结构。
4.如权利要求3所述的用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，所述第一表面和第二表面为同轴的旋转曲面。
5.如权利要求1所述的用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，所述发光部具有和出射面相对的内侧壁，所述内侧壁为连续平滑的曲面。
6.如权利要求5所述的用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，所述内侧壁的粗糙Ra值小于0.06微米。
7.如权利要求6所述的用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，所述内侧壁的曲面曲率分布在0.0267 和0.0517之间。
8.如权利要求1或7任一项所述的用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，所述发光部还具有相对的第三表面、第四表面，所述第三表面和所述第四表面平行设置，所述第三表面和所述导光部之间具有小于等于90度的第一夹角，所述出射面和所述第三表面之间具有小于90度的第二夹角。
9.如权利要求1所述的用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，所述光学透镜的材料为光学级塑料PC或PMMA。
10.如权利要求1所述的用于LED灯具的光学透镜，其特征在于，所述光学透镜的所有表面均为亮光泽面。
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