專利名稱：二次光學(xué)透鏡的制作方法
二次光 學(xué)透鏡
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)透鏡，更確切地說，涉及一種用于LED照明裝置的二次光 學(xué)透鏡。
背景技術(shù)：
路燈、隧道燈作為戶外照明裝置的主要成員大批量裝置在各個(gè)需要照明的道路 上，其已經(jīng)成為戶外照明電力消耗的主力軍。LED作為照明光源，以其高節(jié)能、長壽命 等特性已經(jīng)進(jìn)入各個(gè)照明領(lǐng)域。因此，以LED作為照明光源的路燈、隧道燈應(yīng)運(yùn)而生， 并且很快成為不少道路照明的工具。LED路燈、LED隧道燈以其低能耗、長壽命、環(huán) 保等優(yōu)點(diǎn)正越來越受到各國政府及人們的青睞，尤其是在能源危機(jī)、電力日趨緊張的今 天，LED路燈、LED隧道燈在道路照明中應(yīng)用的優(yōu)勢不言而喻。但就目前的LED路燈、 LED隧道燈而言，還存在光照范圍不大，光照強(qiáng)度在路面上的分布不均勻的缺陷，從而 在一定程度上限制了 LED路燈、LED隧道燈的推廣應(yīng)用。因此，需要設(shè)計(jì)一種新的技術(shù) 方案以克服上述問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種二次光學(xué)透鏡， 使用該二次光學(xué)透鏡的LED照明裝置具備出光范圍較大、光照強(qiáng)度更為均勻，且具有較 高有效光能利用率的特性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種二次光學(xué)透鏡，包括一透鏡底座及光 學(xué)處理模組，所述透鏡座體形成有LED光源放置槽，其特征在于，所述光學(xué)處理模組包 括光入射面，該光入射面為朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面為一 柱面；光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系 由兩條在法向(即光軸)上相互垂直的曲線運(yùn)動(dòng)而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列 條件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面為以光 軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z = C1XiCtl ；以及全反射側(cè)面，該全反射側(cè)面為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條 件Z = DiX+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面設(shè)置于所述光入射面的正上方位，覆蓋整個(gè)光 入射面；所述斜面光出射面對稱地設(shè)置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面 設(shè)置在所述全反射側(cè)面的正上方，覆蓋整個(gè)全反射側(cè)面；其中，X為光軸坐標(biāo)，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標(biāo)中的Y、Z坐標(biāo)；上 述方程式中的項(xiàng)次以及各項(xiàng)的系數(shù)(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D1,D0)根據(jù)實(shí)際照明需求，通過光線追跡計(jì)算、仿真進(jìn)行優(yōu)化確定。所述光入射面需與LED光源的相應(yīng)外形尺寸精確定位。所述二次光學(xué)透鏡的光軸中心與所述LED光源芯片的中心重合并且保持符合設(shè)計(jì)要求的間距。所述二次光學(xué)透鏡采用PMMA，PC, ZEONEX光學(xué)塑料注塑形成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明二次光學(xué)透鏡通過對光入射面以及光出射面的形狀及 結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在保證二次光學(xué)透鏡形成的光斑的長寬比例以及照度均勻性的同時(shí)，又提 高有效光能利用率，該二次光學(xué)透鏡應(yīng)用于道路照明中的LED路燈、LED隧道燈等將大 幅度改善現(xiàn)有LED道路照明燈具的照明效果。

圖1為本發(fā)明二次光學(xué)透鏡的立體圖。圖2為本發(fā)明二次光學(xué)透鏡的主視圖。圖3為本發(fā)明二次光學(xué)透鏡的后視圖。圖4為圖2在安裝LED后沿A-A的剖視圖旋轉(zhuǎn)90°后的視圖。圖5為圖2在安裝LED后沿B-B的剖視圖旋轉(zhuǎn)90°后的視圖。
具體實(shí)施方式
請參閱圖1至圖5所示，本發(fā)明二次光學(xué)透鏡8包括一透鏡底座1及光學(xué)處理模 組2，所述光學(xué)處理模組2位于所述透鏡底座1的正上方位，二者固定連接(本實(shí)施例中 二者為一體成型)，所述透鏡底座1形成有LED光源放置槽10，所述光學(xué)處理模組2包括 一光入射面21、光出射面21以及全反射側(cè)面23，其中所述光入射面21為朝出光方向形 成的凹坑表面形成，且所述光入射面21為一柱面；及一光出射面22，該光出射面22包 括曲面光出射面221和斜面光出射面222，其中，所述的曲面光出射面221系由兩條在法 向(即光軸)上相互垂直的曲線運(yùn)動(dòng)而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列條件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B0 ；所述的斜面光出射面222的軌跡滿足下 列條件Z = C1XiCtl;所述全反射側(cè)面23為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列 條件Z = D1XiDtl;所述光入射面21位于整個(gè)二次光學(xué)透鏡8的中部，所述光出射面22 中的曲面光出射面221設(shè)置于所述光入射面21的正上方位，覆蓋整個(gè)光入射面21;所述 斜面光出射面222對稱地設(shè)置于所述曲面光出射面221的兩側(cè)，且該斜面光出射面222設(shè) 置在所述全反射側(cè)面23的正上方，覆蓋整個(gè)全反射側(cè)面23;其中，X為光軸坐標(biāo)，Y、 Z為與X軸垂直形成的三維坐標(biāo)中的Y、 Z坐標(biāo)；上述方程式中的項(xiàng)次以及各項(xiàng)的系數(shù) (即 A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C” C0, D1, Dtl)根據(jù)實(shí)際照明需求，通過光線
追跡計(jì)算、軟件仿真進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化確定，這樣就可做到既保證二次光學(xué)透鏡8形成的光 斑的長寬比例以及照度均勻性，又提高有效光能利用率。所述二次光學(xué)透鏡8的光入射 面21需與LED光源3的相應(yīng)外形尺寸精確定位，確保LED芯片的中心與所述二次光學(xué)透 鏡8的光軸中心重合且兩者保持符合設(shè)計(jì)要求的間距。為便于加工，降低成本和減輕重 量，所述二次光學(xué)透鏡8采用光學(xué)塑料注塑成型，所用的光學(xué)塑料可以是PMMA，PC, ZEONEX等，根據(jù)所述透鏡所需的精度，性價(jià)比，耐熱性進(jìn)行選用。
以上描述僅為本發(fā)明的實(shí)施 例，諒能理解，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，對 本發(fā)明的簡單修改和替換皆應(yīng)包含在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種二次光學(xué)透鏡，包括一透鏡底座及光學(xué)處理模組，所述透鏡座體形成有LED 光源放置槽，其特征在于，所述光學(xué)處理模組包括光入射面，該光入射面為朝出光方向形成的凹坑表面形成，所述光入射面為一柱光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，其中，所述的曲面光出射面系由兩 條在法向(即光軸)上相互垂直的曲線運(yùn)動(dòng)而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列條 件X = A2Z2+A4Z4+……+A0, X = B2Y2+B4Y4+……+B。；所述的斜面光出射面為以光軸 為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z = C1XiCtl;以及全反射側(cè)面，該全反射側(cè)面為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡滿足下列條件Z=DiX+Do ；所述光出射面中的曲面光出射面設(shè)置于所述光入射面的正上方位，覆蓋整個(gè)光入射所述斜面光出射面對稱地設(shè)置于所述曲面光出射面的兩側(cè)，且該斜面光出射面設(shè)置 在所述全反射側(cè)面的正上方，覆蓋整個(gè)全反射側(cè)面；其中，X為光軸坐標(biāo)，Y、Z為與X軸垂直形成的三維坐標(biāo)中的Y、Z坐標(biāo)；上述方 程式中的項(xiàng)次以及各項(xiàng)的系數(shù)(即A2、A4、......A0, B2、B4、......B0, C1 > C0, D” D0)根據(jù)實(shí)際照明需求，通過光線追跡計(jì)算、仿真進(jìn)行優(yōu)化確定。
2.如權(quán)利要求1所述的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述光入射面需與LED光源的 相應(yīng)外形尺寸精確定位。
3.如權(quán)利要求2所述的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述二次光學(xué)透鏡的光軸中心 與所述LED光源芯片的中心重合并且保持符合設(shè)計(jì)要求的間距。
4.如權(quán)利要求1所述的二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述二次光學(xué)透鏡采用 PMMA, PC, ZEONEX光學(xué)塑料注塑形成。
全文摘要
一種二次光學(xué)透鏡，包括透鏡底座及光學(xué)處理模組，光學(xué)處理模組包括一呈柱面的光入射面；一光出射面，包括曲面光出射面和斜面光出射面，曲面光出射面系由兩條在法向上相互垂直的曲線運(yùn)動(dòng)而形成的自由曲面，該二條曲線滿足下列條件X＝A2Z2+A4Z4+……+A0，X＝B2Y2+B4Y4+……+B0，斜面光出射面為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡為Z＝C1X+C0；全反射側(cè)面，該全反射側(cè)面為以光軸為對稱軸的斜平面，其軌跡為Z＝D1X+D0；光出射面中的曲面光出射面設(shè)置于光入射面的正上方覆蓋整個(gè)光入射面，斜面光出射面對稱地設(shè)置于曲面光出射面的兩側(cè)，且其設(shè)置在全反射側(cè)面的正上方，覆蓋整個(gè)全反射側(cè)面。
文檔編號(hào)F21V5/04GK102012000SQ200910195120
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者何慧娟, 劉學(xué)勇, 張東標(biāo), 楊相利, 王賽 申請人:寧波安迪光電科技有限公司, 杭州照相機(jī)械研究所