CN111174137A - 一种led透镜及灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED透镜,包括旋转体,旋转体上设有入射区域和出射区域,位于出射区域和入射区域之间的外侧壁面形成反射区域,入射区域设有凹槽,凹槽的顶壁构成第一入射面,凹槽的侧壁靠近光源的区域构成第二入射面,凹槽的侧壁远离光源的区域构成第三入射面,反射区域靠近光源的区域构成第一反射面,反射区域远离光源的区域构成第二反射面,出射区域包括第一出射面、第二出射面和第三出射面,第一入射面和/或第一出射面为由多个第三凸起单元组合形成的复眼面,第二入射面、和/或第一反射面、和/或第二出射面包括多个沿径向布置的第一凸起单元,第三入射面、和/或第二反射面、和/或第三出射面包括多个沿环向布置的第二凸起单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种透镜,特别是一种LED透镜及灯具。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)具有省电、轻巧与寿命长等特性,使用LED的半导体照明产品是目前常见的环保节能产品。目前,半导体照明产品的封装结构是直接将荧光粉覆盖在LED芯片表面上,通过LED芯片发出的单色光激发荧光粉发光,与未被荧光粉吸收的单色光混合而产生白光,再盖上透镜以提高LED的出光效率。但是由于LED照明产品的该封装特性,不可避免的存在LED芯片处的色温较高,而荧光粉处的色温较低的问题,即由于LED照明产品的封装特性导致色温差异,特别是在近光场色温差异较为明显。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术存在的由于LED照明产品的封装特性导致色温差异,特别是在近光场色温差异较为明显的问题,提供一种LED透镜及灯具。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种LED透镜,包括旋转体,所述旋转体上设有入射区域和出射区域,位于所述出射区域和入射区域之间的外侧壁面形成反射区域,所述入射区域设有用于放置光源的凹槽,其特征在于,所述凹槽的顶壁构成第一入射面,所述凹槽的侧壁靠近所述光源的区域构成第二入射面,所述凹槽的侧壁远离所述光源的区域构成第三入射面,所述反射区域靠近所述光源的区域构成第一反射面,所述反射区域远离所述光源的区域构成第二反射面,所述第二反射面的旋转半径大于所述第一反射面的旋转半径,所述出射区域包括第一出射面、第二出射面和第三出射面,所述第二出射面环绕于所述第一出射面外,所述第三出射面环绕于所述第二出射面外,
所述第一入射面和/或所述第一出射面包括由多个第三凸起单元组合形成的复眼面,所述第三凸起单元在所述旋转体环向和径向均具有弧度;
所述第二入射面、和/或所述第一反射面、和/或所述第二出射面包括多个沿所述旋转体径向布置的第一凸起单元,每个所述第一凸起单元在所述旋转体环向具有弧度;
所述第三入射面、和/或所述第二反射面、和/或所述第三出射面包括多个沿所述旋转体环向布置的第二凸起单元,每个所述第二凸起单元在所述旋转体径向具有弧度。
本发明的原理是:
光源发出的第一部分光线经由第一入射面、第一出射面后射出,这部分光线由于距光源的距离较近,且未经过反射面的反射,这部分光线在环向和径向的拓展量均较大,因此,需要在第一入射面和/或第一出射面上设置由第三凸起单元组合形成的复眼面,且所述第三凸起单元在所述旋转体环向和径向均具有弧度,通过第三凸起单元对环向和径向均进行混光,减小色温差异;
光源发出的第二部分光线经由所述第二入射面、所述第一反射面、所述第二出射面后射出,这部分光线由于距光源的距离较近,虽然经过反射面的反射,在径向的拓展量较小,但是在环向的拓展量较大,因此,需要在所述第二入射面、和/或所述第一反射面、和/或所述第二出射面设置沿所述旋转体径向布置的第一凸起单元,每个所述第一凸起单元在所述旋转体环向具有弧度,通过所述第一凸起单元对环向进行混光,减小色温差异;
光源发出的第三部分光线由所述第三入射面、所述第二反射面、所述第三出射面后射出,这部分光线距离光源的距离较远,且经过反射面的反射,在环向的拓展量较小,但是在径向仍有部分拓展,因此,需要在所述第三入射面、和/或所述第二反射面、和/或所述第三出射面设置沿所述旋转体环向布置的第二凸起单元,每个所述第二凸起单元在所述旋转体径向具有弧度,通过所述第二凸起单元对径向进行混光,减少色温差异。
综上,本发明通过在LED透镜表面使用不同的柱面或球面,使得光源的光线实现各个不同的方向的混光,可以减少色温差异,使得光斑颜色更加一致均匀。
作为本发明的优选方案,所述复眼面为多个所述第三凸起单元阵列排布而成。
作为本发明的优选方案,所述第三凸起单元为环形阵列排布,或所述第三凸起单元为蜂窝阵列排布。
作为本发明的优选方案,所述复眼面为多个所述第三凸起单元沿着螺旋线排布而成。此种设置方法,各个第三凸起单元的规律性较弱,使得对应的光线不容易成像,不容易将LED光源的初始缺陷呈现在光斑上。
作为本发明的优选方案,所述螺旋线为费马骡线。
作为本发明的优选方案,所述出射区域沿垂直于透镜光轴方向的最大直径为R,所述第一出射面沿垂直于透镜光轴方向的最大直径为R1,所述第二出射面沿垂直于透镜光轴方向的最大直径为R2,其中0.1≤R2-R1/R-R1≤0.7。
作为本发明的优选方案,所述凹槽的侧壁沿透镜光轴的分布高度为0至H,所述第二入射面沿透镜光轴的分布高度为0至H1,所述第三入射面沿透镜光轴的分布高度为H1至H,其中0.3H≤H1≤0.7H。
作为本发明的优选方案,所述反射区域沿透镜光轴的分布高度为0至K,所述第一反射面沿透镜光轴的分布高度为0至K1,所述第二反射面沿透镜光轴的分布高度为K1至K,其中0.3K≤K1≤0.7K。
作为本发明的优选方案,所述第一凸起单元和所述第二凸起单元均为柱面凸起,所述第三凸起单元为球面凸起或非球面凸起。
作为本发明的优选方案,每个所述第一凸起单元沿其长度方向分割成至少两个凸起段,每个所述凸起段沿所述旋转体径向具有弧度。如此设置,第一凸起单元被设置成具有两个不同方向(环向和径向)的弧度,因此对光线的控制更加精细。
作为本发明的优选方案,所有所述第三凸起单元布满所述第一入射面和/或所述第一出射面。
作为本发明的优选方案,所有所述第一凸起单元布满所述第二入射面、和/或所述第一反射面、和/或所述第二出射面。
作为本发明的优选方案,所有所述第二凸起单元布满所述第三入射面、和/或所述第二反射面、和/或所述第三出射面。
作为本发明的优选方案,所述第一出射面的最低点低于所述第二出射面的最低点。如此设置,可以改变发生界面反射的大角度光线的出射方式,使得光斑更加均匀,同时更加便于生产注塑。
作为本发明的优选方案,所述第一出射面包括单元面一和单元面二,所述单元面二环绕于所述单元面一,且所述单元面一的最低点低于所述单元面二的最高点。如此设置,可以改变发生界面反射的大角度光线的出射方式,使得光斑更加均匀,同时更加便于生产注塑。
作为本发明的优选方案,所述第一出射面包括单元面一和单元面二,所述单元面二环绕于所述单元面一,且所述单元面一的最低点低于所述单元面二的最高点,所述单元面二的最低点低于所述第二出射面的最低点。如此设置,可以改变发生界面反射的大角度光线的出射方式,使得光斑更加均匀,同时更加便于生产注塑。
本发明还公开了一种灯具,包括任一所述的一种LED透镜。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明通过在LED透镜表面使用不同的柱面或球面,使得光源的光线实现各个不同的方向的混光,可以减少色温差异,使得光斑颜色更加一致均匀。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的LED透镜的三维结构示意图。
图2是本发明实施例1所述的LED透镜的俯视图。
图3是本发明实施例1所述的LED透镜的仰视图。
图4是本发明实施例1所述的LED透镜的正视图。
图5是本发明实施例1所述的LED透镜的侧视图。
图6是图2中的A-A剖视图。
图7是图6中反射区域的局部放大图。
图8是图2中的B-B剖视图。
图9是本发明实施例1所述的光源的第一部分光线的光路图(径向)。
图10是本发明实施例1所述的光源的第一部分光线的光路图(环向)。
图11是本发明实施例1所述的光源的第二部分光线的光路图(径向)。
图12是本发明实施例1所述的光源的第二部分光线的光路图(环向)。
图13是本发明实施例1所述的光源的第三部分光线的光路图(径向)。
图14是本发明实施例1所述的光源的第三部分光线的光路图(环向)。
图15是采用本发明的LED透镜和采用常规透镜的色温分布的对比图。
图16是本发明实施例2所述的LED透镜的俯视图。
图17是本发明实施例2所述的第一凸起单元的局部放大图。
图18是本发明实施例3所述的LED透镜的三维结构示意图。
图19是本发明实施例3所述的LED透镜的俯视图。
图20是本发明实施例3所述的LED透镜的侧视图。
图21是本发明实施例4所述的LED透镜的三维结构示意图。
图22是本发明实施例4所述的LED透镜的侧视图。
图23是本发明实施例5所述的LED透镜的三维结构示意图一。
图24是本发明实施例5所述的LED透镜的三维结构示意图二。
图25是本发明实施例6所述的LED透镜的三维结构示意图一。
图26是本发明实施例6所述的LED透镜的三维结构示意图二。
图27是本发明实施例7所述的LED透镜的三维结构示意图。
图28是本发明实施例7所述的LED透镜的剖视图。
图29是本发明实施例8所述的LED透镜的三维结构示意图。
图30是本发明实施例8所述的LED透镜的剖视图。
图31是本发明实施例8所述的LED透镜的俯视图。
图32是本发明实施例9所述的LED透镜的三维结构示意图。
图33是本发明实施例9所述的LED透镜的剖视图。
图标:1-入射区域,11-第一入射面,12-第二入射面,13-第三入射面,2-反射区域,21-第一反射面,22-第二反射面,3-出射区域,31-第一出射面,311-单元面一,312-单元面二,32-第二出射面,33-第三出射面,4-凹槽,5-第三凸起单元,6-第一凸起单元,61-凸起段,7-第二凸起单元。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-图8所示,一种LED透镜,包括旋转体,所述旋转体上设有入射区域1和出射区域3,位于所述出射区域3和入射区域1之间的外侧壁面形成反射区域2,所述入射区域1设有用于放置光源的凹槽4。
所述凹槽4的顶壁构成第一入射面11,所述凹槽4的侧壁靠近所述光源的区域构成第二入射面12,所述凹槽4的侧壁远离所述光源的区域构成第三入射面13。具体的,所述凹槽4的侧壁沿透镜光轴的分布高度为0至H,则所述第二入射面12沿透镜光轴的分布高度为0至H1,所述第三入射面13沿透镜光轴的分布高度为H1至H,其中0.3H≤H1≤0.7H。
所述反射区域2靠近所述光源的区域构成第一反射面21,所述反射区域2远离所述光源的区域构成第二反射面22,所述第二反射面22的旋转半径大于所述第一反射面21的旋转半径。具体的,所述反射区域2沿透镜光轴的分布高度为0至K,则所述第一反射面21沿透镜光轴的分布高度为0至K1,所述第二反射面22沿透镜光轴的分布高度为K1至K,其中0.3K≤K1≤0.8K。
所述出射区域3包括第一出射面31、第二出射面32和第三出射面33,所述第二出射面32环绕于所述第一出射面31外,所述第三出射面33环绕于所述第二出射面32外。具体的,所述出射区域3沿垂直于透镜光轴方向的最大直径为R,则所述第一出射面31沿垂直于透镜光轴方向的最大直径为R1,所述第二出射面32沿垂直于透镜光轴方向的最大直径为R2,其中0.1≤R2-R1/R-R1≤0.7。
所述第一出射面31包括由多个第三凸起单元5组合形成的复眼面,所述第三凸起单元5为球面凸起或非球面凸起,所述第三凸起单元5在所述旋转体环向和径向均具有弧度,所述复眼面为多个所述第三凸起单元5阵列排布而成,所述第三凸起单元5为环形阵列排布,或所述第三凸起单元5为蜂窝阵列排布,或所述第三凸起单元5沿着螺旋线排布,所述螺旋线可以为费马螺线,且所有所述第三凸起单元5布满所述第一出射面31。
所述第二出射面32包括多个沿所述旋转体径向布置的第一凸起单元6,所述第一凸起单元6为柱面凸起,每个所述第一凸起单元6在旋转体环向具有弧度,且所有所述第一凸起单元6布满所述第二出射面32。
所述第三出射面33包括多个沿所述旋转体环向布置的第二凸起单元7,所述第二凸起单元7为柱面凸起,每个所述第二凸起单元7在旋转体径向具有弧度,且所有所述第二凸起单元7布满所述第三出射面33。
如图9-图10所示,光源发出的第一部分光线经由第一入射面11、第一出射面31后射出,本实施例在第一出射面31设置了由第三凸起单元5组合形成的复眼面,光线进入复眼面后,通过第三凸起单元5对旋转体环向和径向均进行混光,从而减小色温差异;
如图11-图12所示,光源发出的第二部分光线经由所述第二入射面12、所述第一反射面21、所述第二出射面32后射出,本实施例在第二出射面32设置沿旋转体径向布置的第一凸起单元6,且每个所述第一凸起单元6在旋转体环向具有弧度,光线进入第一凸起单元6后,通过所述第一凸起单元6对旋转体环向进行混光,减小色温差异。
如图13-图14所示,光源发出的第三部分光线由所述第三入射面13、所述第二反射面22、所述第三出射面33后射出,本实施例在所述第三出射面33设置沿所述旋转体环向布置的第二凸起单元7,且每个所述第二凸起单元7在旋转体径向具有弧度,通过所述第二凸起单元7对旋转体径向进行混光,减少色温差异。
图15为模拟距离透镜1m处,500×500mm区域的色温分布图,从图中可以看出,相较于现有的常规透镜,本发明所述的LED透镜色温分分布高低差值更小。因此,本发明通过在LED透镜表面使用不同的柱面或球面,使得光源的光线实现各个不同的方向的混光,可以减少色温差异,使得光斑颜色更加一致均匀。
实施例2
如图16-图17所示,本实施例与实施例1的区别在于,每个所述第一凸起单元6沿其长度方向分割成至少两个凸起段61,每个所述凸起段61沿旋转体径向具有弧度。即每个凸起段61不仅具有沿旋转体环向的弧度,也具有沿旋转体径向的弧度,因此对光线的控制更加精细。
实施例3
如图18-图20所示,本实施例与实施例1的区别在于,所述第一凸起单元6不是设置在第二出射面32,而是设置在第一反射面21。同理,能够实现对光源发出的第二部分光线进行混光。
实施例4
如图21-图22所示,本实施例与实施例3的区别在于,所述第一凸起单元6沿其长度方向分割成至少两个凸起段61,每个所述凸起段61沿旋转体径向具有弧度。即每个凸起段61不仅具有沿旋转体环向的弧度,也具有沿旋转体径向的弧度,因此对光线的控制更加精细。
实施例5
如图23-图24所示,本实施例与实施例1的区别在于,所述第一凸起单元6不是设置在第二出射面32,而是设置在第二入射面12。同理,能够实现对光源发出的第二部分光线进行混光。
实施例6
如图25-图26所示,本实施例与实施例5的区别在于,所述第一凸起单元6沿其长度方向分割成至少两个凸起段61,每个所述凸起段61沿旋转体径向具有弧度。即每个凸起段61不仅具有沿旋转体环向的弧度,也具有沿旋转体径向的弧度,因此对光线的控制更加精细。
实施例7
如图27-图28所示,本实施例与实施例1的区别在于,所述第一出射面31的最低点低于所述第二出射面32的最低点,即所述第一出射面31整体下沉设计。
实施例8
如图29-图31所示,本实施例与实施例1的区别在于,所述第一出射面31包括单元面一311和单元面二312,所述单元面二312环绕于所述单元面一311,且所述单元面一311的最低点低于所述单元面二312的最高点,即所述第一出射面31局部下沉设计。
实施例9
如图32-图33所示,本实施例与实施例1的区别在于,所述第一出射面31包括单元面一311和单元面二312,所述单元面二312环绕于所述单元面一311,且所述单元面一311的最低点低于所述单元面二312的最高点,且所述单元面二312的最低点低于所述第二出射面32的最低点。即所述第一出射面31整体下沉,且分层下沉设计。
实施例10
一种灯具,包括如实施例1-9任一所述的一种LED透镜。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种LED透镜,包括旋转体,所述旋转体上设有入射区域和出射区域,位于所述出射区域和入射区域之间的外侧壁面形成反射区域,所述入射区域设有用于放置光源的凹槽,其特征在于,所述凹槽的顶壁构成第一入射面,所述凹槽的侧壁靠近所述光源的区域构成第二入射面,所述凹槽的侧壁远离所述光源的区域构成第三入射面,所述反射区域靠近所述光源的区域构成第一反射面,所述反射区域远离所述光源的区域构成第二反射面,所述第二反射面的旋转半径大于所述第一反射面的旋转半径,所述出射区域包括第一出射面、第二出射面和第三出射面,所述第二出射面环绕于所述第一出射面外,所述第三出射面环绕于所述第二出射面外,
所述第一入射面和/或所述第一出射面包括由多个第三凸起单元组合形成的复眼面,所述第三凸起单元在所述旋转体环向和径向均具有弧度;
所述第二入射面、和/或所述第一反射面、和/或所述第二出射面包括多个沿所述旋转体径向布置的第一凸起单元,每个所述第一凸起单元在所述旋转体环向具有弧度;
所述第三入射面、和/或所述第二反射面、和/或所述第三出射面包括多个沿所述旋转体环向布置的第二凸起单元,每个所述第二凸起单元在所述旋转体径向具有弧度。
2.根据权利要求1所述的一种LED透镜,其特征在于,所述复眼面为多个所述第三凸起单元阵列排布而成。
3.根据权利要求2所述的一种LED透镜,其特征在于,所述第三凸起单元为环形阵列排布,或所述第三凸起单元为蜂窝阵列排布。
4.根据权利要求1所述的一种LED透镜,其特征在于,所述复眼面为多个所述第三凸起单元沿着螺旋线排布而成。
5.根据权利要求4所述的一种LED透镜,其特征在于,所述螺旋线为费马螺线。
6.根据权利要求1所述的一种LED透镜,其特征在于,所述出射区域沿垂直于透镜光轴方向的最大直径为R,所述第一出射面沿垂直于透镜光轴方向的最大直径为R1,所述第二出射面沿垂直于透镜光轴方向的最大直径为R2,其中≤0.1≤R2-R1/R-R1≤0.7。
7.根据权利要求1所述的一种LED透镜,其特征在于,所述凹槽的侧壁沿透镜光轴的分布高度为0至H,所述第二入射面沿透镜光轴的分布高度为0至H1,所述第三入射面沿透镜光轴的分布高度为H1至H,其中0.3H≤H1≤0.7H。
8.根据权利要求1所述的一种LED透镜,其特征在于,所述反射区域沿透镜光轴的分布高度为0至K,所述第一反射面沿透镜光轴的分布高度为0至K1,所述第二反射面沿透镜光轴的分布高度为K1至K,其中0.3K≤K1≤0.7K。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种LED透镜,其特征在于,所述第一凸起单元和所述第二凸起单元均为柱面凸起,所述第三凸起单元为球面凸起或非球面凸起。
10.根据权利要求9所述的一种LED透镜,其特征在于,每个所述第一凸起单元沿其长度方向分割成至少两个凸起段,每个所述凸起段沿所述旋转体径向具有弧度。
11.根据权利要求1-8任一所述的一种LED透镜,其特征在于,所述第一出射面的最低点低于所述第二出射面的最低点。
12.根据权利要求11所述的一种LED透镜,其特征在于,所述第一出射面包括单元面一和单元面二,所述单元面二环绕于所述单元面一,且所述单元面一的最低点低于所述单元面二的最高点,所述单元面二的最低点低于所述第二出射面的最低点。
13.根据权利要求1-8任一所述的一种LED透镜,其特征在于,所述第一出射面包括单元面一和单元面二,所述单元面二环绕于所述单元面一,且所述单元面一的最低点低于所述单元面二的最高点。
14.一种灯具,其特征在于,包括如权利要求1-13任一所述的一种LED透镜。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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