CN203240487U - 一种新型led全反射透镜 - Google Patents

Abstract

一种LED全反射透镜，其特征在于：透明材质形成出射面呈阶梯槽状的全反射透镜(1)，全反射透镜(1)底部向内凹陷形成可放置LED的光源区域(2)，围绕所述光源区域(2)的全反射透镜(1)表面为折射面(3)，全反射透镜(1)的周围为可反射光线的全反射面(4)，全反射透镜(1)上部为一阶梯槽状出射面(5)。光源区域(2)的LED光源射出的光线穿过折射面(3)进入全反射透镜(1)后，光线直接穿过阶梯槽状出射面(5)或光线经全反射面(4)反射后，再次进入全反射透镜(1)进而穿过阶梯槽状出射面(5)。本实用新型吸收损耗小，重量轻。

Description

一种新型LED全反射透镜

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种LED全反射透镜。 

背景技术

随着半导体照明技术的发展，发光二极管(LED)正逐渐取代传统光源，成为新一代光源。由于在尺寸和节能方面的优势，越来越多的照明系统使用LED作为光源。 

节能、环保是未来社会工业发展的主流，LED照明在节能、环保方面极具发展潜力。LED光源属“一次光源”，其耗电量只是同等亮度白炽灯的十分之一，同时还将减少二氧化碳的排放量和荧光灯的汞污染。此外，LED照明还具有无频闪、无红外和紫外辐射、光色度纯等优点，因此LED光源已逐步替代其他光源成为备受瞩目的下一代照明光源。 

目前全反射透镜主要以注塑成型工艺制造。所使用的透镜材质为亚克力(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)，其透光效率为90％～92％，折射率为1.491。主要应用于投光灯、射灯、LED手电等照明设备上。 

发明内容

本实用新型的目的：在于针对现有全反射透镜的吸收损耗与重量等技术问题，提供一种LED全反射透镜。 

为了实现实用新型之目的，拟采用以下技术方案：透明材质形成出射面呈阶梯槽状的全反射透镜1，全反射透镜1底部向内凹陷形成可放置LED的光源区域2，围绕所述光源区域2的全反射透镜1表面为折射面3，全反射透镜1的周围为可反射光线的全反射面4，全反射透镜1上部为一阶梯槽状出射面5。光源区域2的LED光源射出的光线穿过折射面3进入全反射透镜1后，光线直接穿过阶梯槽状出射面5或光线经全反射面4反射后，再次进入全反射透镜1进而穿过阶梯槽状出射面5。 

本实用新型吸收损耗小，重量轻。 

附图说明

图1为本实用新型LED全反射透镜的侧视图： 

图2为本实用新型LED全反射透镜的剖视图： 

图中：1、全反射透镜；2、光源区域；3、折射面；4、全反射面；5、阶梯槽状出射面；6、圆锥面；7、非球面；8、圆柱面；9、圆环面；10、圆形面。 

具体实施方式

下面配合附图详细说明本新型透镜的实施案例，使熟悉本透镜相关技术人员，能依本说明书的说明进行实施。 

参见附图2，为本实用新型LED全反射透镜，其是由透明材质形成出射面呈阶梯槽状的全反射透镜1。透明材质选择PMMA，整体为一个旋转对称透镜。 

下面详细说明设计本透镜的方法： 

将LED光源放置于光源区域的底部，光线可分为两部分。第一部分，光线与非球面7相交，经过折射后光线进入全反射透镜1，再经过圆形面10后，沿对称轴平行射出。第二部分，光线与圆锥面6相交，经过折射后光线进入全反射透镜1，光线投射到全反射面4上进行全反射，再经过圆环面9后，沿对称轴平行射出。因此需要对这两部分进行分别设计。 

第一部分包括非球面7和圆形面10。设定非球面7的起始点C的位置为(4.83，5)，根据光的折射定律和几何关系，可以较容易的得到非球面7的数值解，用犀牛件进行拟合，可得到非球面7。圆形面10是简单的一个圆面。 

第二部分包括圆锥面6、全反射面4和圆环面9。圆锥面6的圆锥角设定为2°，主要是为了便于加工。LED中心O到圆锥面6下端点A的距离为5mm，圆锥面6下端点A与全反射面4的下端点B的距离为0.85mm。全反射面4需要根据光的全反射定律和几何关系来确定其数值解，用犀牛软件进行拟合，即可得到全反射面4。透镜的口径为20mm。圆环面9和圆柱面8的交点与圆形面10的半径端点D一样，在非球面7和圆锥面6的交点C和全反射面4的上端点E的连线上。圆环面9和圆柱面8的交点D，其横坐标与全反射面4的下端点B的横坐标相同。圆环面9将透镜的半径与圆形面10的半径之差进行三等分，因此可方便确定各个面。 

所有的面都可以通过现有的技术进行加工制造。 

透镜的工作过程为：将LED光源放置于光源区域的底部O处，来自于LED光源的光线与折射非球面相交，经过折射后光线进入全反射透镜，再经过圆环面后，沿对称轴平行射出。来自于LED光源的光线与折射圆锥面相交，经过折射后光线进入全反射透镜，光线投射到全反射面上进行全反射，再经过圆环面后，沿对称轴平行射出。 

Claims (4)

1.一种新型LED全反射透镜，其特征在于：透明材质形成出射面呈阶梯槽状的全反射透镜(1)，全反射透镜(1)底部向内凹陷形成可放置LED的光源区域(2)，围绕所述光源区域(2)的全反射透镜(1)表面为折射面(3)，全反射透镜(1)的周围为可反射光线的全反射面(4)，全反射透镜(1)上部为一阶梯槽状出射面(5)，光源区域(2)的LED光源射出的光线穿过折射面(3)进入全反射透镜(1)后，光线直接穿过阶梯槽状出射面(5)或光线经全反射面(4)反射后，再次进入全反射透镜(1)进而穿过阶梯槽状出射面(5)。 

2.根据权利要求1所述的一种新型LED全反射透镜，其特征在于：所述的全反射透镜(1)具有旋转对称结构，所述的全反射透镜(1)的口径一般为10～100mm左右，从旋转对称轴剖切后，所述折射面(3)基本呈M形，所述的全反射透镜(1)收集LED光源出射的光线不受LED发光类型的限制，所述的阶梯槽状出射面(5)从上往下有多层阶梯。 

3.根据权利要求2所述的全反射透镜(1)，其特征在于：所述的折射面(3)由圆锥面(6)和非球面(7)构成，圆锥角为0°～10°。 

4.根据权利要求2所述的全反射透镜(1)，其特征在于：所述的多层阶梯槽状出射面(5)为圆柱形阶梯槽，分别为相互垂直的圆柱面(8)、圆环面(9)和圆形面(10)组成。 

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