CN105627252A - 一种具有狭长光斑的led拱形透镜 - Google Patents

一种具有狭长光斑的led拱形透镜 Download PDF

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Abstract

本发明属于透镜技术领域,特别涉及一种具有狭长光斑的LED拱形透镜,所述透镜包括LED灯珠和形成于所述透镜的底部的入射孔、形成于所述透镜的两侧的第一反射面和第二反射面,以及形成于所述透镜的顶部的第一拱起部、第二拱起部和第三拱起部,所述第三拱起部形成于所述第一拱起部和所述第二拱起部之间,所述LED灯珠位于所述入射孔内。与现有技术相比,本发明通过全内反射原理结合自由曲面实现LED灯发出的光线在透镜宽度方向准直射出;本发明采用拱形结构结合自由曲面实现LED灯发出的光线在透镜长度方向射到更大角度的地方。因此,本发明不仅具有聚光集中、光损小、结构简单、体积小灯特点,还能产生更狭窄更细长的光斑。

Description

一种具有狭长光斑的LED拱形透镜
技术领域
本发明属于透镜技术领域,特别涉及一种具有狭长光斑的LED拱形透镜。
背景技术
LED灯被越来越广泛的使用,对于许多行业来说,LED透镜被要求具有特殊光型、高出光率以及高亮度。现有技术中的矩形光斑透镜,在一些场合其光斑宽度太宽,且长度不够,如窗台灯、洗墙灯等。目前,能够产生矩形光斑的光学透镜专利,如申请号为200820095648.1、名称为《产生矩形光斑的槽式结构二次光学透镜》的中国专利申请;申请号为201210269541.5、名称为《单透镜产生矩形光斑的聚光灯》的中国专利申请;申请号为201410414480.6、名称为《用于灯具的准直仪光学装置》的中国专利申请;申请号为201520380096.9、名称为《一种小光学角度长条透镜集成LED灯》的中国专利申请等专利文献提出的能够产生矩形光斑的均是长条形槽式或者棒状结构透镜,透镜体积大,增加了灯具的体积与重量,而且成本较高。
有鉴于此,确有必要提供一种具有狭长光斑的LED拱形透镜,其结构简单、成本低、适于广泛推广,大功率LED灯珠借助该透镜可以产生细长的、狭窄的光斑分布从而产生所需的狭长照明效果。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供一种具有狭长光斑的LED拱形透镜,其结构简单、成本低、适于广泛推广,大功率LED灯珠借助该透镜可以产生细长的、狭窄的光斑分布从而产生所需的狭长照明效果。
为了实现上述目的,本发明所采用如下技术方案:
一种具有狭长光斑的LED拱形透镜,所述透镜包括LED灯珠和形成于所述透镜的底部的入射孔、形成于所述透镜的两侧的第一反射面和第二反射面,以及形成于所述透镜的顶部的第一拱起部、第二拱起部和第三拱起部,所述第三拱起部形成于所述第一拱起部和所述第二拱起部之间,所述LED灯珠位于所述入射孔内。
作为本发明具有狭长光斑的LED拱形透镜的一种改进,所述透镜的顶部设置有凹槽,所述第三拱起部设置于所述凹槽内。
作为本发明具有狭长光斑的LED拱形透镜的一种改进,所述凹槽的侧壁上设置有拔模角。
作为本发明具有狭长光斑的LED拱形透镜的一种改进,所述第三拱起部的高度低于所述第一拱起部和所述第二拱起部的高度。
作为本发明具有狭长光斑的LED拱形透镜的一种改进,所述第一反射面和所述第二反射面均为扇形自由曲面,并且所述第一反射面的圆心角所在的位置比所述第一反射面的边缘弧形段所在的位置更加靠近所述第三拱形部,所述所述第二反射面的圆心角所在的位置比所述第二反射面的边缘弧形段所在的位置更加靠近所述第三拱形部。
作为本发明具有狭长光斑的LED拱形透镜的一种改进,所述第一拱起部、所述第二拱起部和所述第三拱起部的外表面均为自由曲面,所述入射孔设置于所述第三拱起部的中央部。
作为本发明具有狭长光斑的LED拱形透镜的一种改进,所述透镜的底部还设置有防水孔,所述防水孔形成于所述入射孔的外侧且与所述入射孔相通。
作为本发明具有狭长光斑的LED拱形透镜的一种改进,所述透镜的底部还设置有安装柱,并且所述安装柱设置于所述防水孔的外侧。
作为本发明具有狭长光斑的LED拱形透镜的一种改进,所述入射孔由第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁和底壁合围而成,所述第一侧壁和所述第三侧壁相对设置,所述第二侧壁和所述第四侧壁相对设置,所述底壁设置为平面。
本发明的工作原理为:在透镜宽度方向上,LED灯珠发出的一部分光线通过入射孔的侧壁折射分别到达第一反射面和第二反射面,到达第一反射面的光线经过其反射后到达第一拱起部,经过第一拱起部折射后准直射出;到达第二反射面的光线经过其反射后到达第二拱起部,经过第二拱起部折射后准直射出。此外,LED灯珠发出的一部分光线通过入射孔顶部的折射后到达第三拱起部,经过第三拱起部的折射后准直射出。通过对以上几个部分自由曲率的调控,在透镜宽度方向最终得到了狭窄的光斑。
与现有技术相比,本发明通过全内反射原理结合自由曲面实现LED灯发出的光线在透镜宽度方向准直射出;本发明采用拱形结构结合自由曲面实现LED灯发出的光线在透镜长度方向射到更大角度的地方。因此,本发明不仅具有聚光集中、光损小、结构简单、体积小灯特点,还能产生更狭窄更细长的光斑。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图之一。
图2为本发明的立体结构示意图之二。
图3为本发明匹配LED的立体结构的截面图。
图4为本发明的立体结构的侧视图。
图5为本发明使用时透镜长度方向的光线追际图之一。
图6为本发明使用时透镜宽度方向的光线追际图之二。
图7为本发明匹配大功率LED光线追际后1米远处获得的光斑效果图。
图8为本发明匹配大功率LED光线追际后的坎德拉曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述,但本发明的实施方式并不限于此。
如图1至图6所示,本发明提供的一种具有狭长光斑的LED拱形透镜,透镜包括LED灯珠5和形成于透镜的底部1的中央的内凹的入射孔13、形成于透镜的两侧的第一反射面21和第二反射面22,以及形成于透镜的顶部3的第一拱起部31、第二拱起部32和第三拱起部33,第三拱起部33形成于第一拱起部31和第二拱起部32之间,LED灯珠5位于入射孔13的中央,并且LED灯珠5的底部与入射孔13的底边平齐,即LED灯珠5并不伸出于入射孔13之外。光线在入射孔13的不同点的折射方向不一样,通过控制入射孔13不同点处的曲率参数调控光线以合适的角度折射射入透镜内部,从而避免光线的损失。第一拱起部31、第二拱起部32和第三拱起部33的设置可以减小透镜的长度。
入射孔13用于接收LED入射光线,并可控制光线进入透镜的角度;第一反射面21和第二反射面22可控制光线在透镜内部的方向;第一拱起部31、第二拱起部32和第三拱起部33负责光线出射方向和角度。
在透镜的长度方向上,透镜看起来像个拱形,光线不受任何约束,可以自由的折射,通过调控各个自由曲面的曲率参数,可以在该方向上得到超过灯珠本身发光角的角度,达到更长的照射范围。
透镜的顶部3设置有凹槽4,第三拱起部33设置于凹槽4内,以减小透镜体积。
凹槽4的侧壁上设置有拔模角,有利于生产。
第三拱起部33的高度低于第一拱起部31和第二拱起部32的高度。
第一反射面21和第二反射面22均为扇形自由曲面,并且第一反射面21的圆心角所在的位置比第一反射面21的边缘弧形段所在的位置更加靠近第三拱形部33,第二反射面22的圆心角所在的位置比第二反射面22的边缘弧形段所在的位置更加靠近第三拱形部33,即第一反射面21和第二反射面22都是内凹的,从而在达到约束光斑的目的的同时,还能大大减轻透镜的体积,减少成本。第一反射面21和第二反射面22利用自由曲面的曲率来控制反射光线。
第一拱起部31、第二拱起部32和第三拱起部33的外表面均为自由曲面,它们可以利用其表面不同曲率来控制反射和折射后的光线出射方向从而使出射光形成狭长光斑。入射孔13设置于第三拱起部33的中央部,第二拱起部第三拱起部33可以配合入射孔13控制折射部分的光线。第一拱起部31、第二拱起部32分别配合第一反射面21和第二反射面22控制反射部分的光准直出射。
透镜的底部还设置有防水孔12,防水孔12形成于入射孔13的外侧且与入射孔13相通,该防水孔12可以完全罩住LED灯珠5,当将透镜与其他部件连接固定后,灰尘和液体无法进入透镜内部,从而起到保护灯珠的作用。
透镜的底部1还设置有安装柱11,并且安装柱11设置于防水孔12的外侧,以便于与其他部件固定连接。
入射孔13由第一侧壁131、第二侧壁132、第三侧壁133、第四侧壁和底壁134合围而成,第一侧壁131和第三侧壁133相对设置,第二侧壁132和第四侧壁相对设置,底壁134设置为平面。
第一反射面21设置于第一拱起部31的侧边,第一反射面21的起点靠近第一侧壁131的中部,且由该起点向第一拱起部31的周缘圆弧扩散而成;第二反射面22设置于第二拱起部32的侧边,第二反射面22的起点靠近第三侧壁133的中部,且由该起点向第二拱起部32的周缘圆弧扩散而成。
本发明的工作原理为:在透镜宽度方向上,LED灯珠5发出的一部分光线通过入射孔13的侧壁折射分别到达第一反射面21和第二反射面22,到达第一反射面21的光线经过其反射后到达第一拱起部31,经过第一拱起部31折射后准直射出;到达第二反射面22的光线经过其反射后到达第二拱起部32,经过第二拱起部32折射后准直射出。此外,LED灯珠5发出的一部分光线通过入射孔13顶部的折射后到达第三拱起部33,经过第三拱起部33的折射后准直射出。通过对以上几个部分自由曲率的调控,在透镜宽度方向最终得到了狭窄的光斑。
图7和图8为本实施例的大功率3535LED光源透过透镜后在1m远处所得的光斑效果图和坎德拉曲线图,可以看出光线经过透镜的折射和反射,1m远处的光斑宽度为0.2m,长度可达5米,50%最大光强角达到7°×130°以上,从而达到了狭窄、细长的照明效果。
与现有技术相比,本发明通过全内反射原理结合自由曲面实现LED灯发出的光线在透镜宽度方向准直射出;本发明采用拱形结构结合自由曲面实现LED灯发出的光线在透镜长度方向射到更大角度的地方。因此,本发明不仅具有聚光集中、光损小、结构简单、体积小灯特点,还能产生更狭窄更细长的光斑。
总之,本发明解决了现有透镜的矩形光斑不够狭窄、不够细长的问题,该透镜不仅结构简单、便于生产,而且成本低,适于广泛推广。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种具有狭长光斑的LED拱形透镜,其特征在于:所述透镜包括LED灯珠和形成于所述透镜的底部的入射孔、形成于所述透镜的两侧的第一反射面和第二反射面,以及形成于所述透镜的顶部的第一拱起部、第二拱起部和第三拱起部,所述第三拱起部形成于所述第一拱起部和所述第二拱起部之间,所述LED灯珠位于所述入射孔内。
2.根据权利要求1所述的具有狭长光斑的LED拱形透镜,其特征在于:所述透镜的顶部设置有凹槽,所述第三拱起部设置于所述凹槽内。
3.根据权利要求2所述的具有狭长光斑的LED拱形透镜,其特征在于:所述凹槽的侧壁上设置有拔模角。
4.根据权利要求2所述的具有狭长光斑的LED拱形透镜,其特征在于:所述第三拱起部的高度低于所述第一拱起部和所述第二拱起部的高度。
5.根据权利要求1所述的具有狭长光斑的LED拱形透镜,其特征在于:所述第一反射面和所述第二反射面均为扇形自由曲面,并且所述第一反射面的圆心角所在的位置比所述第一反射面的边缘弧形段所在的位置更加靠近所述第三拱形部,所述所述第二反射面的圆心角所在的位置比所述第二反射面的边缘弧形段所在的位置更加靠近所述第三拱形部。
6.根据权利要求1所述的具有狭长光斑的LED拱形透镜,其特征在于:所述第一拱起部、所述第二拱起部和所述第三拱起部的外表面均为自由曲面,所述入射孔设置于所述第三拱起部的中央部。
7.根据权利要求1所述的具有狭长光斑的LED拱形透镜,其特征在于:所述透镜的底部还设置有防水孔,所述防水孔形成于所述入射孔的外侧且与所述入射孔相通。
8.根据权利要求7所述的具有狭长光斑的LED拱形透镜,其特征在于:所述透镜的底部还设置有安装柱,并且所述安装柱设置于所述防水孔的外侧。
9.根据权利要求1所述的具有狭长光斑的LED拱形透镜,其特征在于:所述入射孔由第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁和底壁合围而成,所述第一侧壁和所述第三侧壁相对设置,所述第二侧壁和所述第四侧壁相对设置,所述底壁设置为平面。
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