專利名稱：非對(duì)稱配光透鏡及其組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配光透鏡，尤其涉及一種能夠產(chǎn)生非對(duì)稱光分布的非對(duì)稱配光透
鏡及其組件。
背景技術(shù)：
LED(light emitting diode，發(fā)光二極管)燈通過電場(chǎng)發(fā)光，具有發(fā)光純度高、發(fā) 光熱量小、光束集中、耗電量低及超長(zhǎng)壽命等優(yōu)越性能，正在得到越來越多的應(yīng)用。在LED 照明技術(shù)中，為了提高LED的出光效率和使用方便，一般需要對(duì)LED芯片進(jìn)行封裝。對(duì)于 一些特定的應(yīng)用場(chǎng)合，如道路、巷道的LED照明，需要形成特定的光斑，需要對(duì)封裝后的LED 芯片進(jìn)行二次光學(xué)處理，一般來說，是通過加裝二次光學(xué)透鏡(配光透鏡)實(shí)現(xiàn)的。目前市 場(chǎng)上已出現(xiàn)較多的LED透鏡一種形式的透鏡配光呈現(xiàn)的光斑主要為圓形光斑。圓形光斑 不適用于一些特殊的場(chǎng)合，如馬路、巷道等狹長(zhǎng)范圍照射，由于圓形光斑的照射范圍近似圓 形，圓形光斑一方面由于在長(zhǎng)度方向照射距離短，需要排布更多LED光源。另一種形式的透 鏡配光呈現(xiàn)的光斑為矩形光斑，雖然矩形光斑在一定程度成可以滿足道路照明對(duì)配光的要 求，但是矩形光斑是關(guān)于中心對(duì)稱的，而在道路照明中，路燈一般安裝于馬路的邊沿，矩形 光斑有很大一部分沒有能照射到道路上，造成光源浪費(fèi)，因此需要一款透鏡，可以將光線偏 折到路面上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有的透鏡為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡只能產(chǎn) 生對(duì)稱光斑的技術(shù)問題，提供一種能產(chǎn)生非對(duì)稱的光斑、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的非對(duì)稱配光 透鏡。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種非對(duì)稱配光透鏡，包括透鏡主 體，所述透鏡主體設(shè)有入光面和出光面，所述出光面和入光面分別是由曲線圍繞旋轉(zhuǎn)對(duì)稱 軸旋轉(zhuǎn)180°形成的非球面面型，出光面和入光面的面型遵循以下公式z=-j-^-^+asO + aslr +as2r
l + Vl-cv2fcc + l>2 +as3/"6十a(chǎn)s4r8 + as5廠10 + 其中，r為透鏡的半徑，cv是面型曲率，cc是面型的二次項(xiàng)系數(shù)，as是方程的常數(shù) 項(xiàng)。 r的取值范圍為0 20mm ;cv的取值范圍為-0. 2 0. 2 ;cc的取值范圍是_5 5。 所述出光面和入光面面型不相同，r、 cv、 cc的取值不同。 所述出光面或/和入光面分別是由面型不同的上下兩部分組成，r、 cv、 cc的取值 不同。
所述透鏡主體由PMMA、 PC或ABS材料制成。 所述透鏡主體的兩側(cè)設(shè)置有用于固定透鏡的安裝耳，所述安裝耳上開有安裝孔。
所述透鏡主體的入光面一側(cè)開有用于對(duì)光源進(jìn)行定位的卡槽，所述卡槽對(duì)稱設(shè)置。 —種非對(duì)稱配光透鏡組件，采用至少兩個(gè)上述的非對(duì)稱配光透鏡并列組合而成， 所有的非對(duì)稱配光透鏡通過一個(gè)固定架固定在一起。 本發(fā)明透鏡主體的入光面和出光面為非球面面型，通過該面型所遵循的公式得到
的入光面和出光面面型是二維軸對(duì)稱的，即分別是由曲線圍繞旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)180°形成。
由于透鏡的入光面和出光面都為非球面面型，光源經(jīng)該非球面面型的入光面和出光面的配
光，形成的光斑為非對(duì)稱矩形光斑，使得光源形成的光斑偏向某一個(gè)方向。實(shí)現(xiàn)一些特殊場(chǎng)
合例如道路、巷道等需要偏離中心光斑的要求。本發(fā)明對(duì)透鏡的出光面和入光面進(jìn)行改進(jìn)，
與現(xiàn)有技術(shù)的透鏡相比，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝時(shí)適合大批量使用?？梢詮V泛應(yīng)用于LED
照明領(lǐng)域，獨(dú)特的非對(duì)稱矩形配光設(shè)計(jì)可以滿足一些道路照明場(chǎng)合的需要。 本發(fā)明的出光面和入光面中的至少一個(gè)面包括面型不同的上下兩部分，能分別對(duì)
光源進(jìn)行不同的配光，加強(qiáng)了形成光斑的非對(duì)稱性。并且本發(fā)明由環(huán)保型塑膠材料制成，透
鏡的材料對(duì)環(huán)境的污染較少。 本發(fā)明的透鏡可以將多個(gè)透鏡在同一個(gè)固定架上安裝好，形成一個(gè)非對(duì)稱透鏡組 件，使用時(shí)將該組件直接安裝，方便了現(xiàn)場(chǎng)施工。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的立體圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的正視圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的后視圖； 圖4是圖2的A-A的剖視圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例1的配光光路圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例1的配光曲線圖； 圖7是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、如圖1、2、3所示，一種非對(duì)稱配光透鏡，包括透鏡主體，所述透鏡主體設(shè) 有入光面2和出光面l，所述出光面1和入光面2分別是由曲線圍繞旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)180° 形成的非球面面型，并遵循以下公式
<formula>formula see original document page 4</formula>
+as3r6+as4r8 + as5/"1Q + -
其中，r為透鏡的半徑，cv是面型曲率，cc是面型的二次項(xiàng)系數(shù)，as是方程的常數(shù) 項(xiàng)。r的取值范圍為0 20mm ;cv的取值范圍為_0. 2 0. 2，優(yōu)選取值為-0. 05 0. 05 ;cc的取值范圍是-5 5。在上述取值范圍內(nèi)都可以形成本發(fā)明的非對(duì)稱配光透鏡，應(yīng)用變 量多曲率系數(shù)K及高次項(xiàng)，隨r值的變化，高次非球面可靈活改變面型以改變光線的出射角 度，以保證光線能量根據(jù)需要任意分配。 本實(shí)施例的出光面1和入光面2面型不相同，它們?cè)诿嫘凸街衦、 cv、 cc的取值 不同。并且如圖4、5所示，本實(shí)施例的透鏡主體關(guān)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸6對(duì)稱，由于出光面1和入 光面2分別是由面型不同的上下兩部分組成，出光面1和入光面2上下部分沒有對(duì)稱軸，相 對(duì)于設(shè)有光源的軸7也是呈不對(duì)稱的。出光面1和入光面2的這兩部分依據(jù)的面型公式中 r、cv、cc的取值不同，因而形成不同的光線出射角度，滿足將光斑偏向一側(cè)的需要。
本實(shí)施例的透鏡主體由PMMA、PC或ABS材料制成。所述透鏡主體的兩側(cè)設(shè)置有用 于固定透鏡的安裝耳3，所述安裝耳3上開有安裝孔4。安裝孔為螺孔，用來固定透鏡。所 述透鏡主體的入光面2 —側(cè)開有用于對(duì)光源進(jìn)行定位的卡槽5，所述卡槽5對(duì)稱設(shè)置，本實(shí) 施例的卡槽5對(duì)稱設(shè)置四個(gè)，LED光源的基板四角固定在這四個(gè)卡槽5內(nèi)。
圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例的配光光路圖。其中，LED光源8位于軸7和對(duì)稱軸6的 交點(diǎn)處，從LED光源8發(fā)出的光線經(jīng)過入光面2和出光面1的折射后出射。以下是本發(fā)明實(shí)施例透鏡主體設(shè)計(jì)面型的參數(shù)
透鏡上半部分的入光面r :-10. 0267982386087CC :-l. 0asl :-O. 4100737958345as2 :0.0273764451507 as3 :-O. 0007183545417透鏡上半部分的出光面r :-14. 9635258847808cc :6.4686119043938asl :-O. 170400444737as2 :0.0000616841772as3 :0.0004190414287as4 :-O. 0000205019925透鏡下半部分的入光面r:-9. 9593946864717cc :-9. 5641002146e+05asl :-O. 2019813766727as2 :0.0063420219041 as3 :-O. 0000821453511透鏡下半部分的出光面r :-8. 3373837213128cc :-ll. 8812541878624asl :0.0032657415658as2 :-O. 0336488039991as3 :-O. 0012839428438as4 :0.0072846968335當(dāng)然根據(jù)實(shí)際需要，透鏡的設(shè)計(jì)不局限上述實(shí)施例，透鏡的出光面和入光面也可以由兩個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)非球面面型的局部面組成。 依據(jù)上述實(shí)施例的非對(duì)稱配光透鏡，可以得到如圖6所示的光分布。從中可以清 楚地看出，曲線的左側(cè)部分在30度角附近達(dá)到極值，而曲線的右側(cè)部分則是在50度角附近 達(dá)到極值。因此，使用本發(fā)明的非對(duì)稱配光透鏡可以實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱的光分布。
實(shí)施例2、如圖7所示， 一種非對(duì)稱配光透鏡組件，采用至少兩個(gè)非對(duì)稱配光透鏡 100組合而成，所有的非對(duì)稱配光透鏡100通過一個(gè)固定架300固定在一起，固定架300通 過螺孔200與LED燈具的其他組件固定。本實(shí)施例采用六個(gè)非對(duì)稱配光透鏡100分兩行排 列組成一個(gè)組件，六個(gè)非對(duì)稱配光透鏡100都被固定在固定架300上。六個(gè)非對(duì)稱配光透 鏡100上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置六個(gè)LED光源。
權(quán)利要求
一種非對(duì)稱配光透鏡，包括透鏡主體，所述透鏡主體設(shè)有入光面和出光面，其特征在于，所述出光面和入光面分別是由曲線圍繞旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)180°形成的非球面面型，出光面和入光面的面型遵循以下公式 <mrow><mi>z</mi><mo>=</mo><mfrac> <msup><mi>cvr</mi><mn>2</mn> </msup> <mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msqrt> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msup><mi>cv</mi><mn>2</mn> </msup> <mrow><mo>(</mo><mi>cc</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>)</mo> </mrow> <msup><mi>r</mi><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow></mfrac><mo>+</mo><mi>as</mi><mn>0</mn><mo>+</mo><mi>as</mi><mn>1</mn><msup> <mi>r</mi> <mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup> <mrow><mi>as</mi><mn>2</mn><mi>r</mi> </mrow> <mn>4</mn></msup> </mrow> <mrow><mo>+</mo><mi>as</mi><mn>3</mn><msup> <mi>r</mi> <mn>6</mn></msup><mo>+</mo><msup> <mrow><mi>as</mi><mn>4</mn><mi>r</mi> </mrow> <mn>8</mn></msup><mo>+</mo><msup> <mrow><mi>as</mi><mn>5</mn><mi>r</mi> </mrow> <mn>10</mn></msup><mo>+</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo> </mrow>其中，r為透鏡的半徑，cv是面型曲率，cc是面型的二次項(xiàng)系數(shù)，as是方程的常數(shù)項(xiàng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱配光透鏡，其特征在于，r的取值范圍為0 20mm ;cv 的取值范圍為-0. 2 0. 2 ;cc的取值范圍是_5 5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的非對(duì)稱配光透鏡，其特征在于，所述出光面和入光面面型不 相同，r、cv、cc的取值不同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的非對(duì)稱配光透鏡，其特征在于，所述出光面或/和入光面 分別是由面型不同的上下兩部分組成，r、 cv、 cc的取值不同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非對(duì)稱配光透鏡，其特征在于，所述透鏡主體由PMMA、 PC或 ABS材料制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非對(duì)稱配光透鏡，其特征在于，所述透鏡主體的兩側(cè)設(shè)置有 用于固定透鏡的安裝耳，所述安裝耳上開有安裝孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非對(duì)稱配光透鏡，其特征在于，所述透鏡主體的入光面一側(cè) 開有用于對(duì)光源進(jìn)行定位的卡槽，所述卡槽對(duì)稱設(shè)置。
8. —種非對(duì)稱配光透鏡組件，其特征在于，采用至少兩個(gè)權(quán)利要求1 7任意一項(xiàng)所述 的非對(duì)稱配光透鏡并列組合而成，所有的非對(duì)稱配光透鏡通過一個(gè)固定架固定在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開一種非對(duì)稱配光透鏡及其組件，包括透鏡主體，所述透鏡主體設(shè)有入光面和出光面，所述出光面和入光面分別是由曲線圍繞旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)180°形成的非球面面型，出光面和入光面的面型遵循以下公式其中，r為透鏡的半徑，cv是面型曲率，cc是面型的二次項(xiàng)系數(shù)，as是方程的常數(shù)項(xiàng)。本發(fā)明提供一種能產(chǎn)生非對(duì)稱的光斑、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的非對(duì)稱配光透鏡及其組件。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK101788124SQ201010128410
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者周明杰, 張玉婷 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司