CN202902156U - 全反射光学结构及采用该全反射光学结构的led透镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了全反射光学结构及采用该全反射光学结构的LED透镜，其中一种全反射光学结构，包括：形成光出射面的基底端；从基底端延伸，且围绕基底端中心垂直对称轴环绕形成的外曲面；从外曲面延伸，与对称轴平行，且围绕对称轴环绕形成的折射面；从折射面延伸，且围绕对称轴环绕形成的内曲面；所述内曲面与折射面形成有用于安装光源的空腔。本实用新型还公开了一种由至少一个位于旋转轴一侧的全反射光学结构绕该旋转轴旋转而成的全反射光学结构的LED透镜。本实用新型LED透镜由全反射光学结构围绕旋转轴旋转形成，其对应形成的透镜绕旋转轴的外侧有环形阵列光源，可形成带配光角度的模组。本实用新型在有限的尺寸范围内可排布更多的LED芯片，能够有效提升灯具整体光学性能，同时可以提高灯具光学设计的自由度。
Description
技术领域：
本实用新型涉及透镜，具体涉及的是一种LED透镜，更进一步的说，是一种全反射光学结构及采用该全反射光学结构的LED透镜。
背景技术：
LED光源作为一种新的光源类型正在快速进入照明领域，相比于传统光源，LED具有高光学效率、低能耗长寿命的优点，在绿色低碳和节能减排方面具有鲜明的优势。
由于LED芯片发出的光呈近似朗伯体分布，因此不能满足人们正常生活条件下的使用，而透镜作为能够对LED发出的光进行重新分布的重要元件，得到大量的使用。LED透镜分为一次透镜和二次透镜，一次透镜封装在LED器件上，通常对LED发出的光进行初步的整形，而通过对二次透镜的设计，能够使灯具或者光源发出的光满足日常照明的需要。
随着人们对照明要求的提高，更高光学效率、更高亮度的LED光源显得尤为重要，如何能提高现有光源的光学效率和光学亮度成为光学设计的重点。由于LED照明光源的发展是依据替换传统光源的原则，因此LED光源及灯具的尺寸及电器结构需要与传统照明一致。在LED光源内部，LED芯片分布在一块PCB板上，在有限尺寸及空间如何对LED芯片进行有效排布是光源或者灯具设计的基本。
在现有的使用透镜的LED射灯中，透镜都是对分布在PCB板上的LED芯片进行单独地配光，即是一颗透镜对应一颗LED芯片，光源尺寸及透镜形状的限制，使得在透镜的排布不能有效地利用空间，也即是在有限的尺寸范围内不能排布更多的LED芯片。
实用新型内容：
为此，本实用新型的目的在于提供一种全反射光学结构及采用该全反射光学结构的LED透镜，以实现在有限的尺寸范围内排布更多的LED芯片，达到提升灯具整体光学性能，提高灯具光学设计自由度的目的。
为实现上述目的，本实用新型主要采用以下技术方案：
一种全反射光学结构，包括：
形成光出射面的基底端；
从基底端延伸，且围绕基底端中心垂直对称轴环绕形成的外曲面；
从外曲面延伸，与对称轴平行，且围绕对称轴环绕形成的折射面；
从折射面延伸，且围绕对称轴环绕形成的内曲面；
所述内曲面与折射面形成有用于安装光源的空腔。
优选地，所述基底端为平面或弧面。
优选地，所述外曲面从基底端延伸并向对称轴靠近。
优选地，所述光源位于内曲面的弧面外侧，且内曲面的弧面顶点、光源均在对称轴上。
一种全反射光学结构的LED透镜，由至少一个位于旋转轴一侧的全反射光学结构剖面围绕旋转轴旋转而成。
优选地，该LED透镜由一个位于旋转轴一侧的全反射光学结构剖面围绕该旋转轴旋转而成。
优选地，该LED透镜由两个位于旋转轴一侧的全反射光学结构剖面围绕该旋转轴旋转而成。
本实用新型LED透镜由全反射光学结构剖面围绕旋转轴旋转形成，其对应形成的透镜绕旋转轴的外侧有环形阵列光源，可形成带配光角度的模组。本实用新型在有限的尺寸范围内可排布更多的LED芯片，能够有效提升灯具整体光学性能，同时可以提高灯具光学设计的自由度。
附图说明：
图1为本实用新型全反射光学结构的剖面示意图。
图2为本实用新型LED透镜实施例一的剖面结构示意图。
图3为本实用新型LED透镜实施例一的俯视图。
图4为本实用新型LED透镜实施例一光源与透镜装配的俯视图。
图5为本实用新型LED透镜实施例二的剖面结构示意图。
图6为本实用新型LED透镜实施例二的光源与透镜装配的俯视图。
图中标识说明：全反射光学结构剖面1、基底端101、对称轴102、外曲面103、折射面104、内曲面105、空腔106、光源107、空腔108、旋转轴2。
具体实施方式：
为阐述本实用新型的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
本实用新型的核心思想是：设计一种全反射的光学结构，并以该光学结构为基础单元，绕旋转轴旋转形成具有环形光源安装带的透镜，实现了LED光源对应在环形光源安装带中的自由设计安装，形成环形阵列光源，使有效安装面积中最大限度的安装多个光源，有效提升了灯具整体的光学性能。
请参见图1所示，图1为本实用新型全反射光学结构的剖面示意图。本实用新型提供了一种全反射光学结构，包括：形成光出射面的基底端101；与基底端101中心垂直的对称轴102；从基底端101延伸，且绕对称轴102环绕形成的外曲面103；从外曲面103延伸，与对称轴102平行，且绕对称轴102环绕形成的折射面104；从折射面104延伸，且绕对称轴102环绕形成的内曲面105；所述内曲面105与折射面104形成有用于安装光源107的空腔106。
其中所述的基底端101可以为平面，也可以为曲面，且曲面顶点在对称轴102上；而所述外曲面103从基底端101延伸并向对称轴102靠近；所述光源107位于内曲面105的弧面外侧，且内曲面105的弧面顶点与光源107均在对称轴102上。
光源107发出的光线一部分经过内曲面105第一次折射后，再经过光线出射面第二次折射，最后射出；另一部分光线经过折射面104的第一次折射后，到达外曲面103，再经过外曲面103的内部全反射，最后通过光线出射面的折射后射出。
由此可知，光源107发出的光线，可以通过内曲面105、外曲面103、折射面104及光线出射面几部分改变进行重新配光，从而使出射光的光线角度和光强都能达到设计的要求。
优选实施例一
请参见图2、图3、图4所示，图2为本实用新型LED透镜实施例一的剖面结构示意图；图3为本实用新型LED透镜实施例一的俯视图；图4为本实用新型LED透镜实施例一光源与透镜装配的俯视图。
本实施例中，采用了一个全反射光学结构剖面1，该全反射光学结构剖面1位于旋转轴2的一侧，并绕旋转轴2形成完整的透镜。
其中全反射光学结构剖面1中的空腔106绕旋转轴2旋转后，对应可以形成一条环形的空腔带，而该环形空腔带中可根据需要安装不同数量的LED光源107，通常光源安装时，需要对称，以保证光源发光的均匀性。
通过与传统透镜安装光源效果及数量比较，本实施例中可以更有效的利用空间，排布更多数量的光源。
优选实施例二
请参见图5、图6所示，图5为本实用新型LED透镜实施例二的剖面结构示意图；图6为本实用新型LED透镜实施例二的光源与透镜装配的俯视图。
本实施例中，采用了两个全反射光学结构剖面1，且这两个全反射光学结构剖面1位于旋转轴2的一侧，并绕旋转轴2形成完整的透镜。
其中由于两个全反射光学结构剖面1中的空腔在绕旋转轴2旋转后，可对应可以形成内外两条环形的空腔带，对应位于图中的空腔106和空腔108，这种设计方式可以更多的安装LED光源107。
本实施例是在实施例一的基础上增加了一个全反射光学结构剖面，从而形成两个环带结构。
透镜在相同大小形状的情况下，由于本身结构的设计限制，单个全反射透镜在有限大小的排布面上不能更有效的利用空间，不能排布更多数量的光源；而在本实用新型中，由于采用全反射环带结构的设计方式，能够在空腔环带处排布更多数量的光源，从而有效提升了灯具的整体光学性能，同时保证了灯具光学设计的自由度。
上述实施例所阐述的情况仅为本实用新型两种优选实施例，其也可以采用两个、三个、甚至多个全反射光学结构，绕旋转轴旋转形成不同类型的透镜，其具体可根据不同的需要进行制作。
以上是对本实用新型所提供的全反射光学结构及采用该全反射光学结构的LED透镜进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (7)
1.一种全反射光学结构，其特征在于包括：
形成光出射面的基底端；
从基底端延伸，且围绕基底端中心垂直对称轴环绕形成的外曲面；
从外曲面延伸，与对称轴平行，且围绕对称轴环绕形成的折射面；
从折射面延伸，且围绕对称轴环绕形成的内曲面；
所述内曲面与折射面形成有用于安装光源的空腔。
2.根据权利要求1所述的全反射光学结构，其特征在于所述基底端为平面或弧面。
3.根据权利要求1所述的全反射光学结构，其特征在于所述外曲面从基底端延伸并向对称轴靠近。
4.根据权利要求1所述的全反射光学结构，其特征在于所述光源位于内曲面的弧面外侧，且内曲面的弧面顶点、光源均在对称轴上。
5.一种采用权利要求1~4所述全反射光学结构的LED透镜，其特征在于由至少一个位于旋转轴一侧的全反射光学结构剖面围绕旋转轴旋转而成。
6.根据权利要求5所述的LED透镜，其特征在于由一个位于旋转轴一侧的全反射光学结构剖面围绕该旋转轴旋转而成。
7.根据权利要求5所述的LED透镜，其特征在于由两个位于旋转轴一侧的全反射光学结构剖面围绕该旋转轴旋转而成。
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