CN104949063A - Led灯具及其透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种LED透镜，用于对LED光源进行配光，LED透镜包括呈圆台形的本体，本体包括小头端、大头端以及侧面。小头端开设有凹槽，LED光源可收容于凹槽的开口处，凹槽的底部为关于透镜的光轴对称的外凸弧面。大头端与小头端相对设置，大头端的端面为平面形，并且为LED透镜的出光面，LED发出的部分光照到外凸弧面后在出光面折射后形成第一出射光。侧面位于小头端与大头端之间并且连接小头端与大头端。侧面由多个边缘为矩形的向外凸的弧面拼接形成的鳞状曲面，侧面以LED透镜的光轴为旋转对称轴，侧面为全反射面。其中，LED光源发出的部分光在侧面发生全反射后由出光面折射形成第二出射光，第一出射光与第二出射光叠加形成出射光。本发明提供一种LED灯具。
Description
技术领域
本发明涉及透镜领域，尤其涉及一种适用于LED光源的透镜以及使用该透镜的灯具。
背景技术
目前随着LED芯片和封装工艺的成熟，LED亮度要求足以满足各个照明领域的需求，LED固态照明已经成为趋势。它节能，环保，安全，具有显色指数高，寿命长的等性能特点；同时其也具有体积小，光效高，能耗小等显著特点。LED光源以其明显的优势被广泛地应用到科研实验、生产、生活的各个领域，如道路、隧道、景观、室内家居、商业广告、工业制造等照明灯具的应用。
与白炽灯、金属卤素灯等发光是360度全方向的传统光源不同的是，LED由其芯片封装的结构决定了发光的多样性，如朗伯型、侧射型、蝙蝠型和聚光型几种。因此在具体应用领域中，为符合该领域的行业或国家标准，需要进行二次光学设计，尤其是大功率LED光源，从而使得LED的光照范围、光强分布、照度等符合该行业照明的需求。在进行LED应用的二次光学设计中，现有的反射体容易出现明暗相间的斑纹，导致光照不均匀。
发明内容
基于此，有必要提供一种光照均匀的LED光源的透镜以及使用该透镜的灯具。
一方面，提供一种LED透镜，用于对LED光源进行配光，所述LED透镜包括呈圆台形的本体，所述本体包括：
小头端，开设有凹槽，所述LED光源可收容于所述凹槽的开口处，所述凹槽的底部为关于透镜的光轴对称的外凸弧面；
与所述小头端相对设置的大头端，所述大头端的端面为平面形，并且为所述LED透镜的出光面，所述LED发出的部分光照到所述外凸弧面后在所述出光面折射后形成第一出射光；
位于所述小头端与所述大头端之间、并且连接所述小头端与所述大头端的侧面；所述侧面由多个边缘为矩形的向外凸的弧面拼接形成的鳞状曲面，并且所述侧面以所述LED透镜的光轴为旋转对称轴，所述侧面为全反射面；
其中，所述LED光源发出的部分光在所述侧面发生全反射后由所述出光面折射形成第二出射光，所述第一出射光与第二出射光叠加形成出射光。
在其中一个实施例中，所述侧面由曲线绕LED透镜的光轴旋转形成，所述曲线上的点坐标满足yi=-xitgθi，其中，θ为光源的发射角，β为反射面与水平轴的夹角，所述LED光源发出的与所述透镜的光轴呈40～90度角的光在所述侧面发生反射后在所述出光面发生折射形成与所述透镜的光轴的夹角为8～22度角的光线。
在其中一个实施例中，其中，所述β满足β=1/2(π/2+δ+θ")，n*sinθ"=sinθ，δ是出射的角度，n为透镜的折射率，根据要求定所述出射的角度δ的取值。
在其中一个实施例中，所述外凸弧面的曲率半径为4.3±0.2mm，所述LED光源距离所述外凸弧面的顶部的距离为3.4mm～3.6mm。
在其中一个实施例中，所述LED透镜的折射率为1.4～1.6。
在其中一个实施例中，所述凹槽的侧壁相对于所述凹槽的底部倾斜设置，所述侧壁的倾斜角为0度～2度。
在其中一个实施例中，所述LED透镜还包括定位柱，所述定位柱设在所述本体的大头端的外沿上。
在其中一个实施例中，所述定位柱包括数个第一定位片、数个第二定位片，所述第一定位片与第二定位片间隔设置，所述第一定位片的长度大于第二定位片的长度，在其中一部分的所述第一定位片的中部上还设有凸台，所述凸台的延伸方向与第一定位片的延伸方向相同。
另一方面，提供一种LED灯具，LED灯具包括：
如前述的LED透镜；
光源组件，包括LED光源及固定板，所述LED光源设于所述固定板上，所述固定板收容于所述凹槽的开口处；
灯壳，开设有收容腔，所述LED透镜及所述LED光源收容于所述收容腔内。
在其中一个实施例中，所述LED光源与所述外凸弧面的边缘之间的连线与所述透镜的光轴之间的夹角为40度，所述LED光源发出的与所述透镜的光轴的夹角为40度角的光照到所述外凸弧面后在所述出光面发生折射形成与所述透镜的光轴的夹角为15度角的光线。
鳞状的全反射面LED透镜，配光照度均匀性更佳，光通利用率更高。透镜结构比较简单、开模成型容易。
附图说明
图1为本实施例所述LED透镜的剖视图；
图2为本实施例所述的LED灯具的局部示意图；
图3为本实施例所述LED透镜的配光原理图；
图4为本实施例所述LED透镜的光强分布图。
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方式。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方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
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方式的目的，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以及图2，本实施方式的LED灯具包括光源组件100、LED透镜200及灯壳（图未示）。
光源组件100包括LED光源120及固定板140。具体在本实施方式中，LED光源120固定在固定板140上。LED光源120采用朗伯型发光的芯片。
LED透镜200用于对LED光源120进行配光。图示实施例中，LED透镜200包括本体210、以及定位柱290。本体210包括小头端220、大头端240、以及侧面260。
LED透镜200的本体210的折射率为1.4-1.6。本体210的材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯缩（poly methyl methacryl ate），简称PMMA。本体210的材料也可以为聚碳酸酯（Polycarbonate），简称PC。
小头端220开设有凹槽222。LED光源120收容于凹槽222的开口处。凹槽222的底部为关于透镜的光轴对称的外凸弧面224。凹槽222的直径与待容置的LED光源的直径相适配，放置光源时，光源的中心与透镜的光轴相重合。LED光源120发出的光照到外凸弧面224发生折射。图示中，LED光源120与外凸弧面224的边缘之间的连线与透镜的光轴之间的夹角为40度。
外凸弧面224的曲率半径为4.3±0.2mm。LED光源120距离外凸弧面224的顶部的距离为3.4mm-3.6mm。图示实施例中，外凸弧面224的曲率半径为4.4mm，LED光源120距离外凸弧面224的顶部的距离为3.5mm。
具体在本实施方式中，凹槽222的侧壁相对于透镜的光轴倾斜设置，侧壁与透镜的光轴之间的夹角为倾斜角。倾斜角的大小为0度-2度。在当注塑成型之后，进行脱模的时候，具有2度倾斜角的侧壁可以方便脱模，方便操作。
大头端240与小头端220相对设置。大头端240的端面280为一平面，并且为所述LED透镜的出光面。LED发出的部分光照到外凸弧面224后在出光面280折射后射出，LED光源120发出的部分光在侧面260发生反射后由出光面280折射射出形成第一出射光。
侧面260位于所述小头端220与所述大头端240之间。并且侧面260连接所述小头端220与所述大头端240。侧面260由多个边缘为矩形的向外凸的弧面262拼接形成的鳞状曲面，并且所述侧面260以所述LED透镜的光轴为旋转对称轴。所述侧面260为全反射面。所述LED光源发出的部分光在所述侧面260发生反射后由所述出光面折射形成第二出射光，所述第一出射光与第二出射光叠加形成出射光。
LED光源120发出的光射向凹槽222的侧壁折射后射向侧面260并发生折射。在侧面260不同入射点的光线产生全反射后相互叠加，由于侧面260呈鳞状，使得各个方向的光照更加均匀，避免了平滑曲面反射所容易出现明暗相间斑纹，光照均匀性更佳。
图示实施例中，LED光源120发出的与透镜的光轴的夹角为40度角的光照到外凸弧面224后在出光面280后折射形成与透镜的光轴的夹角为15度角的光射出。
LED透镜200的侧面260由曲线绕LED透镜的光轴旋转形成，曲线上的点坐标（xi,yi）满足以下公式yi=-xitgθi，其中，θ为光源的发射角，β为侧面260与水平轴的夹角。母线的起始点的位置由实际需求而定，其中β满足β=1/2(π/2+δ+θ")，n*sinθ"=sinθ，δ是出射的角度，n为透镜的折射率，根据要求定所述出射的角度δ的取值。曲线绕轴线旋转360度后形成侧面。
可以理解的是，侧面260上的点坐标不仅仅限于以上公式确定。只要满足LED光源120发出的与透镜的光轴呈40～90度角的光在鳞状侧面260发生反射后，由出光面280折射形成与透镜的光轴的夹角为8～22度角的光线射出即可。
请结合图3，图示实施例中，LED发出的与透镜的光轴角度为40°的光照到外凸弧面224，经外凸弧面224折射后射向出光面280。在出光面280产生第二次折射后形成与透镜的光轴角度为15°的第一出射光310。LED光源120发出的与透镜的光轴角度40°～90°的光射向凹槽222的侧壁产生第一次折射后射向鳞状侧面260，全反射出来的光再射向出光面280，由出光面280产生折射形成与透镜的光轴角度为8°～22°的第二出射光320射出。在鳞状侧面260不同入射点的光线产生全反射后相互叠加，使得各个方向的光照更加均匀，避免了平滑曲面反射所容易出现明暗相间斑纹，光照均匀性更佳。第一出射光310、第二出射光320叠加后形成一半光强角度为40°的光束。
请参阅图4，采用朗伯型发光的芯片1PCS，光通100lm/PCS模拟其配光，结果最大光强值达到165cd，半光强角度为40°。
定位柱290安装在大头端240的外沿。定位柱290用于安装定位本体210。定位柱290包括数个第一定位片291，数个第二定位片292。第一定位片291与第二定位片292间隔设置。第一定位片291的长度大于第二定位片292的长度。在其中一部分的第一定位片291的中部上还设有凸台293，凸台293的延伸方向与第一定位片291的延伸方向相同。
具有鳞状的全反射面的LED透镜，配光照度均匀性更佳，光通利用率更高。透镜结构比较简单、开模成型容易。
第一出射光310、第二出射光320叠加后形成一半光强角度为40°的光束，实现重点照明、高照度要求。
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 (10)
1.一种LED透镜，用于对LED光源进行配光，其特征在于，所述LED透镜包括呈圆台形的本体，所述本体包括：
小头端，开设有凹槽，所述LED光源可收容于所述凹槽的开口处，所述凹槽的底部为关于透镜的光轴对称的外凸弧面；
与所述小头端相对设置的大头端，所述大头端的端面为平面形，并且为所述LED透镜的出光面，所述LED发出的部分光照到所述外凸弧面后在所述出光面折射后形成第一出射光；
位于所述小头端与所述大头端之间、并且连接所述小头端与所述大头端的侧面；所述侧面由多个边缘为矩形的向外凸的弧面拼接形成的鳞状曲面，并且所述侧面以所述LED透镜的光轴为旋转对称轴，所述侧面为全反射面；
其中，所述LED光源发出的部分光在所述侧面发生全反射后由所述出光面折射形成第二出射光，所述第一出射光与第二出射光叠加形成出射光。
2.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于，所述侧面由曲线绕LED透镜的光轴旋转形成，所述曲线上的点坐标满足yi=-xitgθi，其中，θ为光源的发射角，β为反射面与水平轴的夹角，所述LED光源发出的与所述透镜的光轴呈40～90度角的光在所述侧面发生反射后在所述出光面发生折射形成与所述透镜的光轴的夹角为8～22度角的光线。
3.如权利要求3所述的LED透镜，其特征在于，其中，所述β满足β=1/2(π/2+δ+θ")，n*sinθ"=sinθ，δ是出射的角度，n为透镜的折射率，根据要求定所述出射的角度δ的取值。
4.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于，所述外凸弧面的曲率半径为4.3±0.2mm，所述LED光源距离所述外凸弧面的顶部的距离为3.4mm～3.6mm。
5.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于，所述LED透镜的折射率为1.4～1.6。
6.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于，所述凹槽的侧壁相对于所述凹槽的底部倾斜设置，所述侧壁的倾斜角为0度～2度。
7.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于，所述LED透镜还包括定位柱，所述定位柱设在所述本体的大头端的外沿上。
8.如权利要求7所述的LED透镜，其特征在于，所述定位柱包括数个第一定位片、数个第二定位片，所述第一定位片与第二定位片间隔设置，所述第一定位片的长度大于第二定位片的长度，在其中一部分的所述第一定位片的中部上还设有凸台，所述凸台的延伸方向与第一定位片的延伸方向相同。
9.一种LED灯具，其特征在于，包括：
如权利要求1～8任意一项所述的LED透镜；
光源组件，包括LED光源及固定板，所述LED光源设于所述固定板上，所述固定板收容于所述凹槽的开口处；
灯壳，开设有收容腔，所述LED透镜及所述LED光源收容于所述收容腔内。
10.如权利要求1所述的LED灯具，其特征在于，所述LED光源与所述外凸弧面的边缘之间的连线与所述透镜的光轴之间的夹角为40度，所述LED光源发出的与所述透镜的光轴的夹角为40度角的光照到所述外凸弧面后在所述出光面发生折射形成与所述透镜的光轴的夹角为15度角的光线。
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|---|---|
| CN (1) | CN104949063A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106051515A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 众普森科技（株洲）有限公司 | 一种配光单元及配光组件 |
| CN107143825A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-08 | 深圳市中奇创享照明科技有限公司 | 一种透镜及灯具 |
| CN108709159A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-10-26 | 浙江彩丞照明科技有限公司 | 一种具有截光结构的非球面光学透镜 |
| CN111103741A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-05-05 | 深圳市同为数码科技股份有限公司 | 一种用于广角摄像机照明系统的led自由曲面透镜 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120054952A (ko) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 삼성엘이디 주식회사 | 광학 렌즈 및 조명 장치 |
| CN202521496U (zh) * | 2012-04-25 | 2012-11-07 | 霍永峰 | Led照明灯具用的微积分配光透镜 |
| CN102853374A (zh) * | 2012-08-24 | 2013-01-02 | 霍永峰 | Led舞台灯透镜组及led舞台灯 |
| CN102954440A (zh) * | 2011-08-29 | 2013-03-06 | 惠州元晖光电股份有限公司 | 可用于多芯片半导体led照明的二次配光透镜 |
| CN202884798U (zh) * | 2012-11-03 | 2013-04-17 | 甘柏枝 | 用于led灯的透镜 |
| CN103133987A (zh) * | 2011-11-22 | 2013-06-05 | 海洋王照明科技股份有限公司 | Led透镜及含有该led透镜的led灯具 |
| US20130286657A1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | Chin-Chung Chen | Optical lens and light source module having the same |
| CN103423701A (zh) * | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 惠州元晖光电股份有限公司 | 用于led投光灯的复合曲面透镜 |
-
2014
- 2014-03-27 CN CN201410121120.7A patent/CN104949063A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120054952A (ko) * | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 삼성엘이디 주식회사 | 광학 렌즈 및 조명 장치 |
| CN102954440A (zh) * | 2011-08-29 | 2013-03-06 | 惠州元晖光电股份有限公司 | 可用于多芯片半导体led照明的二次配光透镜 |
| CN103133987A (zh) * | 2011-11-22 | 2013-06-05 | 海洋王照明科技股份有限公司 | Led透镜及含有该led透镜的led灯具 |
| CN202521496U (zh) * | 2012-04-25 | 2012-11-07 | 霍永峰 | Led照明灯具用的微积分配光透镜 |
| US20130286657A1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | Chin-Chung Chen | Optical lens and light source module having the same |
| CN103423701A (zh) * | 2012-05-25 | 2013-12-04 | 惠州元晖光电股份有限公司 | 用于led投光灯的复合曲面透镜 |
| CN102853374A (zh) * | 2012-08-24 | 2013-01-02 | 霍永峰 | Led舞台灯透镜组及led舞台灯 |
| CN202884798U (zh) * | 2012-11-03 | 2013-04-17 | 甘柏枝 | 用于led灯的透镜 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106051515A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 众普森科技（株洲）有限公司 | 一种配光单元及配光组件 |
| CN106051515B (zh) * | 2016-05-30 | 2019-06-14 | 众普森科技（株洲）有限公司 | 一种配光单元及配光组件 |
| CN107143825A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-09-08 | 深圳市中奇创享照明科技有限公司 | 一种透镜及灯具 |
| CN108709159A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-10-26 | 浙江彩丞照明科技有限公司 | 一种具有截光结构的非球面光学透镜 |
| CN111103741A (zh) * | 2020-02-25 | 2020-05-05 | 深圳市同为数码科技股份有限公司 | 一种用于广角摄像机照明系统的led自由曲面透镜 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150930 |