CN203202909U

CN203202909U - 带反射罩和散射层的led聚光透镜

Info

Publication number: CN203202909U
Application number: CN 201320253689
Authority: CN
Inventors: 胡建人
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2023-05-09

Abstract

本实用新型涉及一种带反射罩和散射层的LED聚光透镜。本实用新型包括半凹球形，导光柱体，聚光透镜前端面，聚光透镜后端面。在聚光透镜后端面和靠近聚光透镜后端面的导光柱体S2侧面专门设置一反光罩，在聚光透镜前端面设置一层散射层。反光罩为碗状覆盖在聚光透镜后端面和导光柱体后侧面，裸露出半凹球形；散射层为磨砂层或者是乳白色薄膜贴膜。本实用新型制作方便，材料易得，与OEM零部件市场完全相容，可以直接替代原有的聚光透镜，且制作成本低廉。

Description

带反射罩和散射层的LED聚光透镜

技术领域

本实用新型属于照明领域，特别涉及一种带反射罩和散射层的LED聚光透镜。

背景技术

现有的LED投射灯采用集光-光学聚光装置，投射面积与投射角均小，使得投射灯只能用于局部照明，或者要求一定照明效果的场合，但投射面积内的照度不够均匀，这限制了投射灯的用途。LED投射灯具与溴钨灯投射灯具的结构略有不同，大功率LED灯珠表面呈半球形，灯光呈半球面出射，通过专用的带凹球形状的聚光透镜，LED光线经过聚光透镜的折射及局部传播途径中的全反射，以小角度出射，灯具发光面的亮度过高，产生强烈的眩光。市场供货的LED投射灯已经形成产业链，LED投射灯或者其他LED灯的零部件已经规模生产，生产灯具的厂商采用OEM组装形式形成批生产。

采用局部光导形式的聚光透镜形成投射光的模式已经形成了模具、成型生产、供货一条龙，产业链中的LED投射灯整体结构中的各个零部件已经固定，任意一个零部件的尺寸改动可能会牵一发而动全局。聚光透镜有3灯珠、5灯珠、7灯珠，……以及其他形式，若采用最常用的1W LED灯珠，它们分别对应3W、5W、7W，……。由于3W LED投射灯的使用率最高，3灯珠的聚光透镜最为普及，价格最低；5灯珠的聚光透镜使用量大幅度降低，价格较高；7灯珠规格的LED投射灯使用少、成本压力过大。为了提高聚光透镜的通用性，采用n个单聚光透镜组成n W的LED投射灯，通过灯具出光口的多寡调整LED投射灯的功率，但这样一来，组装的复杂程度和难度大幅度上升，随着人工费的上调，制造成本也大幅度升高。

发明内容

针对现有技术的聚光透镜的不足，本实用新型根据规模化生产的LED投射灯的组件，设计具有反光特色和散射层的LED聚光透镜光学部件，替代原有的LED聚光透镜，提高了LED灯在同等条件下的出射光强度和柔光性。

本实用新型包括半凹球形，导光柱体，聚光透镜前端面，聚光透镜后端面。在聚光透镜后端面和靠近聚光透镜后端面的导光柱体S2侧面专门设置一反光罩，在聚光透镜前端面设置一层散射层。反光罩为碗状覆盖在聚光透镜后端面和导光柱体后侧面，裸露出半凹球形；散射层为磨砂层或者是乳白色薄膜贴膜。

本实用新型的有益效果是：制作方便，材料易得，与OEM零部件市场完全相容，可以直接替代原有的聚光透镜，且制作成本低廉；使用本实用新型制作的LED灯具表面亮度降低，减小了眩光，减少了来自聚光透镜前端面的反射光和聚光透镜内部的杂散光线通过聚光透镜后端面的泄漏损失，也大大减少了LED直射光在聚光透镜靠近聚光透镜后端面的导光柱体侧面形成的折射泄漏，具有出光率高，灯光柔和等优点，可以直接替代原有的LED聚光透镜。

附图说明

图1（a）为市售较大功率的LED投射灯内部使用的针对单个LED灯珠的LED聚光透镜结构示意图。

图1（b）为市售的3W LED投射灯的针对3个LED灯珠的聚光透镜结构示意图。

图2（a）为本实用新型针对单个LED灯珠的聚光透镜结构示意图。

图2（b）为本实用新型针对3W LED投射灯3个LED灯珠的聚光透镜的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型。

附图1（a）为市售较大功率的LED投射灯内部使用的针对单个LED灯珠的聚光透镜结构示意图。图中，单个LED的聚光透镜1，半凹球形S1与LED灯珠的外形吻合，使用时包裹住LED灯珠发光面。导光柱体S2，聚光透镜前端面O（平板），聚光透镜前端面的厚度h，聚光透镜后端面OB（平面）。

附图1（b）以销量最大的3W LED投射灯（3灯珠）的3孔聚光透镜为例的结构示意图。图中，针对3个LED灯珠的聚光透镜2，3个半凹球形S1与3个LED灯珠的外形和位置吻合，使用时包裹住LED灯珠发光面。导光柱体S2，聚光透镜前端面O（平板），聚光透镜前端面的厚度h，聚光透镜后端面OB（平面）。

附图2（a）为本实用新型针对单个LED灯珠的聚光透镜的结构示意图。图中，单个LED的聚光透镜1，半凹球形S1与LED灯珠的外形吻合，使用时包裹住LED灯珠发光面。导光柱体S2，聚光透镜前端面O（平板），聚光透镜前端面的厚度h，聚光透镜后端面OB（平面），这些结构、尺寸均与附图1（a）的大功率LED投射灯内针对单个LED灯珠的聚光透镜1相同；在聚光透镜1的聚光透镜后端面OB和靠近聚光透镜后端面OB的导光柱体S2侧面增加了与聚光透镜1光学透光表面紧密结合的反射罩R；在聚光透镜前端面O的前表面增设了散射层D。

光线经过导光柱体S2侧面的多次全反射后，到达聚光透镜前端面O，聚光透镜前端面O前表面增设的散射层D将一部分光反射回去（逆向运行），大部分光透射后呈漫射状向外出射。聚光透镜前端面O与空气的交界也会反射一部分光，不少高分子材料和无机材料的折射率在1.45～1.50之间，但重要的透明工程塑料聚碳酸酯（PC）折射率1.586，聚苯乙烯（PS）折射率1.59，LED聚光透镜前端面O外面为空气，其折射率1.0，按光学公式计算反射率为[(1.586－1.0)/(1.586＋1)]²=5.13%。散射层的反光远比平面反光大，这二部分的反射光经导光柱体S2侧面的多次全反射逆向行进到达聚光透镜后端面OB后，原有的聚光透镜1没有反射罩R，结果被聚光透镜后端面OB折射后出射泄漏；本实用新型在聚光透镜后端面OB上加了反射罩R，从聚光透镜后端面OB折射后形成的出射光被反射罩R反射回聚光透镜1的导光柱体S2内部，重新向出射面——聚光透镜前端面O行进，增大了聚光透镜前端面O的出射光强度。LED灯珠发出的光直射半凹球形S1后，进入导光柱体S2的一部分光束与导光柱体S2侧面形成的入射角小，不符合全反射条件，反射罩防止了经导光柱体S2侧面折射到导光柱体S2的外侧空气中造成的光损失；反射罩无法涉及的LED灯光的入射角较大，已经满足光密媒质到光疏媒质的全反射条件。反射罩反射的聚光透镜后端面OB和靠近其的导光柱体S2侧面两部分的LED光，共同增强了最终LED投射灯的漫射出射光。

附图2（b）为本实用新型针对3W LED投射灯3个LED灯珠的聚光透镜的结构示意图，其他5个聚光透镜，7个，……依此类推。图中例举了与3个LED灯珠位置匹配的聚光透镜2，半凹球形S1与LED灯珠的外形吻合，使用时包裹住LED灯珠发光面。导光柱体S2，聚光透镜前端面O（平板），聚光透镜前端面的厚度h，聚光透镜后端面OB（平面），这些结构、尺寸均与附图1（b）的LED投射灯内3个LED灯珠或者更多灯珠的聚光透镜2匹配；在聚光透镜2的聚光透镜后端面OB和靠近聚光透镜后端面OB的导光柱体S2侧面增加了与聚光透镜2光学透光表面紧密结合的反射罩R。光线经过导光柱体S2侧面的多次全反射后，到达聚光透镜前端面O，聚光透镜前端面O前表面增设的散射层D将一部分光反射回去（逆向运行），大部分光透射后呈漫射状向外出射。聚光透镜前端面O的前表面也是散射层D的前表面，它与空气的交界也会反射一部分光，不少高分子材料和无机材料的折射率在1.45～1.50之间，但重要的透明工程塑料聚碳酸酯（PC）折射率1.586，聚苯乙烯（PS）折射率1.59，LED聚光透镜前端面O外面为空气，其折射率1.0，按光学公式计算反射率为[(1.586－1.0)/(1.586＋1)]²=5.13%。散射层的反光远比平面反光大，它与散射层的反射光一起经导光柱体S2侧面的多次全反射逆向行进到达聚光透镜后端面OB后，原有的聚光透镜2没有反射罩R，结果被聚光透镜后端面OB折射后逸出；本实用新型在聚光透镜后端面OB上加了反射罩R，从聚光透镜后端面OB折射后形成的出射光被反射罩R反射回聚光透镜2的导光柱体S2内部，重新向出射面——聚光透镜前端面O行进，增大了聚光透镜前端面O的漫射出光强度。反射罩R同时防止多个LED灯珠发出直射半凹球形S1的光，进入导光柱体S2侧面的入射角过小，不符合全反射条件的光束被反射罩反射回导光柱体S2，防止经导光柱体S2侧面折射到空气中而造成光损失；反射罩无法涉及的LED灯光的入射角较大，已经满足光密媒质到光疏媒质的全反射条件。

反射罩反射的聚光透镜后端面OB和靠近其的导光柱体S2侧面两部分泄漏的LED光，共同增强了最终LED投射灯的出射的漫射光。

实施方法

在原有单个LED灯珠聚光透镜1或者多LED灯珠聚光透镜2的模具和生产工艺的基础上，或者在OEM市场产品的聚光透镜基础上，在聚光透镜前端面O的前表面增加散射层，散射层可以是磨砂层或者是乳白色薄膜贴膜，磨砂层采用砂打磨而成；在聚光透镜后端面OB增加反射罩R，反射罩R面积涉及靠近聚光透镜后端面OB的导光柱体S2侧面。反射罩R可以利用银镜效应形成，但要保证未污染半凹球形S1，对于高分子材料的聚光透镜1或者聚光透镜2，采用烫金工艺形成反光罩，所需的耗材烫金纸市场有售。本实用新型的整体尺寸与原有OEM产品的尺寸相同，聚光透镜前端面的厚度h保持原来的尺寸，以保证安装。

Claims

1. 带反射罩和散射层的LED聚光透镜，包括半凹球形（S1），导光柱体（S2），聚光透镜前端面（O），聚光透镜后端面（OB），其特征在于：在聚光透镜后端面（OB）和靠近聚光透镜后端面（OB）的导光柱体（S2）侧面设置一反光罩（R）；在聚光透镜前端面（O）的表面设置了一层散射层（D）。

2.根据权利要求1所述的LED聚光透镜，其特征在于：所述的反光罩（R）为碗状覆盖在聚光透镜后端面（OB）和导光柱体（S2）后侧面，裸露出半凹球形（S1）；散射层（D）由磨砂层或者乳白色贴膜形成。