CN104676467A - 一种透镜及具有该透镜的led灯具 - Google Patents

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    • F21—LIGHTING
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    • F21V5/00—Refractors for light sources
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21Y2101/00—Point-like light sources

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Abstract

一种透镜及具有该透镜的LED灯具，透镜包括一入光端及一出光端，入光端是以光轴为回转轴的旋转抛物面回转体，入光端的外周为旋转抛物面，入光端小端开设光源容纳腔，光源容纳腔的球顶成型一凸球面，出光端的端面与光轴之间的夹角为锐角，出光端的端面上设置有多个相互连接的条状凸面，经由外周入射至光源容纳腔侧壁的光线由外周反射至出光端的端面。本发明提供的透镜及具有该透镜的LED灯具，透镜通过旋转抛物面的外周反射光线，及通过凸球面汇聚光线，由于出光端端面为与光轴呈一锐角的斜面，且设置有多个相互连接的条状凸面，光线经出光端端面折射后形成80度*20度的矩形光斑出射，从而使得出光范围广，结构简单，成本较低且提高了LED灯的光学利用率。

Description

一种透镜及具有该透镜的LED灯具
技术领域
本发明涉及照明领域，尤其涉及一种透镜及具有该透镜的LED灯具。
背景技术
目前，机场助航灯光设备的光源主要采用白炽灯、卤钨灯和气体放电灯等传统光源，光源光色近似为白色，加上有色玻璃光罩来得到不同颜色的灯光。现有灯光设备具有使用寿命短、能量损耗大和结构不罕固等缺点。而LED具有体积小、重量轻、耗能少、寿命长、响应时间短及抗震性能好等优点。不同颜色LED满足了机场助航灯光设备对不同颜色光源的需求，同时，LED光效的大幅度提升也使LED在机场中应用越来越广泛。然而，现有的LED灯具大多结构复杂，且LED灯具的照射范围较小，从而使得配光困难且光能利用率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单，利用LED灯的自身发光特点，能调节LED灯具的出光角度提高光能利用率的透镜及具有该透镜的LED灯具。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种透镜，所述透镜包括一入光端及一出光端，所述入光端是以光轴为回转轴的旋转抛物面回转体，所述入光端的外周为旋转抛物面，所述入光端小端开设光源容纳腔，所述光源容纳腔为圆柱形凹槽，所述光源容纳腔的球顶成型一凸球面，所述凸球面的球心位于所述入光端的光轴上，所述出光端的端面为斜面，且所述出光端的端面与所述光轴之间的夹角为锐角，所述出光端的端面上设置有多个相互连接的条状凸面，且多个所述条状凸面均与所述出光端的端面平行设置，经由所述外周入射至所述光源容纳腔侧壁的光线由所述外周反射至所述出光端的端面，所述光线经所述出光端端面折射后形成80度*20度的矩形光斑。
其中，所述外周为全反射面。
其中，所述出光端的端面与所述光轴之间的夹角为74度。
其中，多个所述条状凸面的横截面形状为半球状。
其中，所述透镜的材质为光学级透明塑胶材料，且采用注塑成型。
另一方面，本发明提供了一种LED灯具，包括前述的透镜及LED灯，所述LED灯收容于所述透镜的光源容纳腔中。
其中，所述LED灯的光通量为100lm。
其中，所述LED灯的出射光光斑范围为80度*20度。
其中，所述LED灯具还包括铝基板，所述LED灯固设于所述铝基板上，所述铝基板与所述透镜的入光端固定连接。
其中，所述铝基板为与所述透镜相配合的环状。
本发明提供的透镜及具有该透镜的LED灯具，所述透镜通过旋转抛物面的外周反射光线，及通过凸球面汇聚光线，由于出光端端面为与光轴呈一锐角的斜面，且设置有多个相互连接的条状凸面，光线经出光端端面折射后形成80度*20度的矩形光斑出射，从而使得出光范围广，结构简单，成本较低且提高了LED灯的光学利用率。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明优选实施例提供的LED灯具的结构示意图；
图2是图1的II向剖面图；
图3是图1LED灯具的透镜的分解示意图；
图4是图3中透镜的出光端端面的示意图；
图5是图3中出光端端面的V向剖面图；
图6是图3中出光端端面的VI向剖面图；
图7是LED灯具的光强分布曲线图；
图8是LED灯具的光斑分布图。
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。
参见图1至图2，为本发明优选实施例提供的一种LED灯具，包括透镜1、LED灯2及铝基板3。所述LED灯2固定于铝基板3上并与所述透镜1配合连接。
本实施例中，为了达到透光效果，透镜1的材质为光学级透明塑胶材料。具体的，所述透镜1的材质为聚碳酸酯，且所述透镜1采用注塑成型。当然，在其他实施例中，所述透镜1的材质也可为玻璃。
所述透镜1包括一入光端11及一出光端12，所述入光端11是以光轴OO’为回转轴的旋转抛物面回转体。所述入光端11的外周11a为旋转抛物面，且所述外周11a为全反射面，以保证将光线全部反射至所述出光端12上。所述入光端11小端111开设光源容纳腔111a，且为了平行出光，所述光源容纳腔111a为圆柱形凹槽。所述光源容纳腔111a的球顶成型一凸球面111b，所述凸球面111b的球心位于所述入光端11的光轴OO’上。经由所述外周11a入射至所述光源容纳腔111a侧壁111c的光线由所述外周11a全反射至所述出光端12的端面121。
本实施例中，所述出光端12的端面121为斜面，且所述出光端12的端面121与所述光轴OO’之间的夹角R为锐角。具体的，所述夹角R为74度。所述出光端12的端面121上设置有多个相互连接的条状凸面121a，具体的，所述多个条状凸面121a的横截面形状为半球形，以便于光线经过所述条状凸面121a时，能将光线散射到一定的角度范围，而从扩散光线的角度范围。为了增大所述LED灯的照射范围，从而满足配光要求，所述出光端12沿所述条状凸面121a的长度方向上的出光角度为80度，且沿所述条状凸面121a的宽度方向上的出光角度为20度。当然，在其他实施例中，所述出光端12的端面也可为平面、凹面或凸面。
所述LED灯2收容于所述光源容纳腔111a中，且位于所述外周11a的焦点F，所述LED灯2的光轴重合于所述透镜1的光轴OO’，所述LED灯2发射出的光线由所述入光端11的小端111射入所述透镜1，入射至所述凸球面111b的光线汇聚至所述出光端12的端面121。入射至所述光源容纳腔111a侧壁111c的光线由所述外周12a平行反射至所述出光端12的端面121上，由于所述出光端12的端面121为斜面，所述光线折反射后经由所述条状凸面121a发射出去。具体的，为了满足配光要求，所述LED灯2的光通量为100lm。
所述LED灯2固定于所述铝基板3上，且所述铝基板3与所述透镜1的入光端11固定连接。本实施例中，为了节省材料，降低制作成本，所述铝基板3为与所述透镜1相配合的环状。且为了连接紧密，所述LED灯2焊接在所述铝基板3上。
请一并参阅图3至图6，为本实施例中透镜1的分解图。所述透镜1由聚光透镜10、棱镜20及柱面透镜30通过一体成型制成。所述聚光透镜1上开设有所述光源容纳腔111a，且所述柱面透镜30的端面上设置有所述相互连接的条状凸面121a。所述LED灯2收容且固定于所述光源容纳腔111a中。当所述LED灯2发射出的光线L1通过所述聚光透镜10产生折反射后，所述光线L1平行所述光轴OO’的入射到所述棱镜20上，从而发生折射，所述光线L1折射后形成了偏转光线L2，所述偏转光线L2与所述光轴OO’之间形成偏角A。具体的，所述偏角A为10度。所述偏转光射向所述柱面透镜30，由于光线L1在所述条状凸面121a的长度方向上和宽度方向不同，因此所述光线L1在所述条状凸面121a的长度方向上发散，所述光线L1与所述光轴OO’之间的夹角B为40度，从而形成一个角度范围为80度的照明区域，如图5所示。所述光线在所述条状凸面121a的宽度方向上发散，所述光线L1与所述光轴OO’之间的夹角C为10度，从而形成一个角度范围为20度的照明区域，如图6所示。使得所述LED灯2发出的光线最终的角度范围发生变化，从而扩大了所述LED灯2的照射范围。
请参阅图7及图8，为本实施方式提供的LED灯具的光强分布曲线图及光斑分布图，由图中可以看出，所述LED灯2发射出的光线在经过所述透镜1的折反射后，所述光线经所述出光端12端面121折射后形成80度*20度的矩形光斑，从而扩大了LED灯的照射角度范围，满足配光要求且提高了光能利用率。
本发明提供的透镜及具有该透镜的LED灯具，所述透镜通过旋转抛物面的外周反射光线，及通过凸球面汇聚光线，由于出光端端面为与光轴呈一锐角的斜面，且设置有多个相互连接的条状凸面，光线经出光端端面折反射后形成80度*20度的矩形光斑出射，从而使得出光范围广，结构简单，成本较低且提高了LED灯的光学利用率。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透镜，其特征在于，所述透镜包括一入光端及一出光端，所述入光端是以光轴为回转轴的旋转抛物面回转体，所述入光端的外周为旋转抛物面，所述入光端小端开设光源容纳腔，所述光源容纳腔为圆柱形凹槽，所述光源容纳腔的球顶成型一凸球面，所述凸球面的球心位于所述入光端的光轴上，所述出光端的端面为斜面，且所述出光端的端面与所述光轴之间的夹角为锐角，所述出光端的端面上设置有多个相互连接的条状凸面，且多个所述条状凸面均与所述出光端的端面平行设置，经由所述外周入射至所述光源容纳腔侧壁的光线由所述外周反射至所述出光端的端面，所述光线经所述出光端端面折射后形成80度*20度的矩形光斑。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述外周为全反射面。
3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述出光端的端面与所述光轴之间的夹角为74度。
4.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，多个所述条状凸面的横截面形状为半球状。
5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜的材质为光学级透明塑胶材料，且采用注塑成型。
6.一种LED灯具，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的透镜及LED灯，所述LED灯收容于所述透镜的光源容纳腔中。
7.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于，所述LED灯的光通量为100lm。
8.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于，所述LED灯的出射光光斑范围为80度*20度。
9.根据权利要求6所述的LED灯具，其特征在于，所述LED灯具还包括铝基板，所述LED灯固设于所述铝基板上，所述铝基板与所述透镜的入光端固定连接。
10.根据权利要求9所述的LED灯具，其特征在于，所述铝基板为与所述透镜相配合的环状。
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