CN201351867Y - 一种成矩形光斑的发光二极管二次光学透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种成矩形光斑的发光二极管(LED)二次光学透镜。由入光面、内表面、定位斜面和出光面组成，内表面呈矩形结构，共有4个，4个内表面两两相接形成框架结构，入光面与相连的4个内表面相接，定位斜面呈台体结构，位于4个内表面的外围，出光面位于入光面底部，所述入光面为鞍形面。本实用新型是基于现有大功率发光二极管(LED)的常见输出光型分布的二次光学透镜。LED输出光经此二次光学透镜后，输出光斑将变为接近于矩形，且在此矩形光斑中各点的照度均匀性良好。同时该二次光学透镜的传输效率高，大部分光线均出射于此矩形范围内。该二次光学透镜适用于道路照明等定向照明的领域，具有很高的光有效利用率。

Description

一种成矩形光斑的发光二极管二次光学透镜

技术领域

本实用新型涉及一种成矩形光斑的发光二极管(LED)二次光学透镜。

背景技术

随着LED制造技术的不断进步，其光效不断攀升，截止目前大功率白光LED的光效已达到100lm/w，稳定的产品光效也有90lm/w以上。这一光效使得LED进入普通照明成为可能，特别是在道路照明等属于定向照明的领域已经逐步获得应用。但是，由于目前LED的价格比传统光源高的多，而光效也只与荧光灯、金卤灯等接近，比高压钠灯略低。因此，LED用于普通照明的推广必须以提高LED照明系统的整体光效为前提，而这依靠提高LED的灯具效率或者有效光利用率。本实用新型目的就是希望通过二次光学透镜的设计，获得道路照明等定向照明场合下高的有效光利用率。

LED用于定向照明等的优势如下：

(一)尽管LED目前的光效还仅90lm/W左右，但通过对LED发光机理的研究，可以推算出LED的潜在光效可达350lm/w以上。考虑到工艺上的局限，实际LED光效有望达到200lm/w，单从光源角度来看，LED有望成为未来光效最高的光源。

(二)与传统光源相比，LED体积小，在许多应用场合甚至可以将其当做点光源来处理，这就给灯具的光学设计带来很大的便利。同时，使用大尺寸传统光源灯具中出现的光源遮挡与吸收作用也不存在了。

(三)LED只向半空间发出光线，这意味着不加任何形式的反射器，光源发出的光线也能全部射向受照面方向。这样，可以通过合理的光学设计达到很高的灯具效率或者有效光利用率。

(四)LED的窄光谱特性使得LED在需要特殊光谱照明的场合具有很大的优势。在道路照明应用时，如采用中间视觉计算，LED将又有优势。

以上几点，使LED在未来的照明市场具有广阔的应用前景。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种成矩形光斑的发光二极管(LED)二次光学透镜。

本实用新型提出的成矩形光斑的发光二极管(LED)二次光学透镜，由入光面1、内表面2、定位斜面3和出光面4组成，内表面2呈矩形结构，共有4个，4个内表面2两两相接形成框架结构，入光面1与相连的4个内表面2相接，定位斜面3呈台体结构，位于4个内表面2的外围，出光面4位于入光面1底部，所述入光面1为鞍形面。

本实用新型中，所述定位斜面3的每个侧面的倾斜角度为20度到40度。

本实用新型中，所述定位斜面3的每个侧面之间采用圆弧结构过渡。

本实用新型中，所述入光面1从正面看呈中间下凹两边上翘结构，从侧面看呈中间上凸两边下收结构。

本实用新型中，出光面4为平面或曲面。

本实用新型主要针对大功率LED光源，产生近似矩形光斑的LED二次光学透镜。

本实用新型中，主要曲面起光线折射作用，其功能是将LED发出的光分布改变为在较远距离的平面上产生较均匀照度的矩形光斑的光分布。

定位面起二次光学透镜的安装与定位作用，也可以设计为起一定的反射光线与折射光线的作用。

本实用新型中，每个二次光学透镜对应一颗LED光源，形成一个配光单元。每个配光单元实现道路照明等应用要求的照度均匀性良好的矩形光斑。当需要的照度大于一个配光单元所需的照度时，可采用多个配光单元，所形成的光斑形状不变，照度是单个配光单元照度的简单相加。

本实用新型的主要特点有：

(一)每颗LED光源对应单独的一个该二次光学透镜，形成一个配光单元。该配光单元输出的光线在照射目标面形成一个照度均匀的矩形光斑。

(二)在实际的灯具中，可以采用多个这样的配光单元以增加灯具的输出总光通量。多个这样的配光单元不改变在照射面的照度分布，而照度是简单相加。

本实用新型是基于现有大功率发光二极管(LED)的常见输出光型分布的二次光学透镜。LED输出光经此二次光学透镜后，输出光斑将变为接近于矩形，且在此矩形光斑中各点的照度均匀性良好。同时该二次光学透镜的传输效率高，大部分光线均出射于此矩形范围内。该二次光学透镜适用于道路照明等定向照明的领域，具有很高的光有效利用率。

附图说明

图1为实施例1的二次光学透镜结构图示。

图2为实施例1中的LED光源与二次光学透镜安装后的主视图。

图3为实施例1中的LED光源与二次光学透镜安装后的左视图。

图中标号：1为入光面，2内表面，3为定位斜面，4为出光面，5为LED光源。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。

实施例1：

如图1所示，LED二次光学透镜由入光面1、内表面2、定位斜面3、出光面4组成，入光面1是自由曲面，类似鞍形面，入光面1从正面看呈中间下凹两边上翘结构(如图2所示)，从侧面看呈中间上凸两边下收结构(如图3所示)。内表面2共有4个，每个内表面2均为矩形平面，4个内表面2两两相连组成框架结构，内表面2位于透镜的内侧；定位斜面3呈台体结构，位于透镜的外围，每个侧面的倾斜角度在30度。出光面4为平面或曲面，是透镜的底面。定位斜面3的每个侧面之间采用圆弧结构过渡。

本实用新型的使用方法如下：

如图2所示，将二次光学透镜位于LED光源5前面，LED光源5放置在二次光学透镜的进光口中心。光线通过入光面1后，在一侧面(如图2所示)光线被折射发散分开照射到观察面成为矩形光斑的长方向，在另一侧面(如图3所示)光线被折射会聚照射到观察面成为矩形光斑的宽方向。该矩形光斑中各点的照度均匀性良好。

Claims (6)

1、一种成矩形光斑的发光二极管二次光学透镜，由入光面(1)、内表面(2)、定位斜面(3)和出光面(4)组成，其特征在于内表面(2)呈矩形结构，共有4个，4个内表面(2)两两相接形成框架结构，入光面(1)与相连的4个内表面(2)相接，定位斜面(3)呈台体结构，位于4个内表面(2)的外围，出光面(4)位于入光面(1)底部，所述入光面(1)为鞍形面。

2、根据权利要求1所述的成矩形光斑的发光二极管二次光学透镜，其特征在于所述定位斜面(3)的每个侧面的倾斜角度为20度到40度。

3、根据权利要求1所述的成矩形光斑的发光二极管二次光学透镜，其特征在于所述定位斜面(3)的每个侧面之间采用圆弧结构过渡。

4、根据权利要求1所述的成矩形光斑的发光二极管二次光学透镜，其特征在于所述入光面(1)从正面看呈中间下凹两边上翘结构，从侧面看呈中间上凸两边下收结构。

5、根据权利要求1所述的成矩形光斑的发光二极管二次光学透镜，其特征在于出光面(4)为平面或曲面。

6、根据权利要求1所述的成矩形光斑的发光二极管二次光学透镜，其特征在于每个二次光学透镜对应一颗LED光源(5)。

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