Led燈具及其透鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LED燈具及其透鏡。LED燈具包括LED光源及透鏡。透鏡包括一反射面及設(shè)于反射面兩端的入光面及出光面，反射面由對稱的兩弧線繞其對稱軸旋轉(zhuǎn)180度而成，且兩弧線對稱點(diǎn)之間的距離沿朝向出光面的方向逐漸增大，入光面包括由反射面的一端朝向出光面方向延伸的圓錐凹面以及由圓錐凹面的頂部沿遠(yuǎn)離出光面方向延伸的自由凸面，圓錐凹面及自由凸面形成一用于設(shè)置光源的容置槽；出光面上設(shè)有多個相互平行設(shè)置的柱形鏡，柱形鏡的柱面包括凸弧面及平面，多個柱形鏡的凸弧面的突出方向相同，多個柱形鏡的平面相互平行。利用柱形鏡的凸弧面將出光光線折射偏向設(shè)有平面的一側(cè)，形成偏心效果，使得整個LED燈具實現(xiàn)偏心橢圓形配光。
【專利說明】LED燈具及其透鏡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及LED燈配光領(lǐng)域，尤其涉及一種LED燈具及其透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)的白熾燈泡慢慢淡出歷史舞臺，以LED為代表的第四代固態(tài)光源逐漸建立起在照明領(lǐng)域的核心領(lǐng)導(dǎo)地位。LED (Light Emitting Diode)以其效率高,光色純、能耗低、壽命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)成為21世紀(jì)具有競爭力的新型光源。隨著LED光通量及光效的不斷提高，LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。然而,LED芯片的表面出光為Lambertian分布，無法直接應(yīng)用于照明系統(tǒng)。因此，以LED為光源的二次配光設(shè)計顯得尤為重要。
[0003]目前，市場上對LED光源的二次配光設(shè)計主要以在被照面上形成圓形光斑的透鏡為主，此類配光透鏡能夠滿足普通的對稱型立體空間的配光要求；然而，如果將這種圓形的對稱配光用于墻角或者狹窄的巷道邊緣等完全非對稱的立體空間中，不僅會造成照度分布嚴(yán)重不均勻，更重要的是會造成LED光能的極大浪費(fèi)，從而造成電能的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種在被照面形成偏心橢圓形光斑的LED燈具及其透鏡。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種透鏡，所述透鏡包括一反射面及設(shè)于所述反射面兩端的入光面及出光面，所述反射面由對稱的兩弧線繞其對稱軸旋轉(zhuǎn)180度而成，且所述兩弧線對稱點(diǎn)之間的距離沿朝向出光面的方向逐漸增大，所述入光面包括由所述反射面的一端朝向所述出光面方向延伸的圓錐凹面以及由所述圓錐凹面的頂部沿遠(yuǎn)離所述出光面方向延伸的自由凸面，所述圓錐凹面及自由凸面形成一用于設(shè)置光源的容置槽；
所述出光面上設(shè)有多個相互平行設(shè)置的柱形鏡，所述柱形鏡的柱面包括凸弧面及平面，多個所述柱形鏡的凸弧面的突出方向相同，多個所述柱形鏡的平面相互平行。
[0006]其中，所述平面平行于所述透鏡的光軸。
[0007]其中,所述凸弧面的橫截面為圓周角為90°的圓弧。
[0008]其中，所述平面與相鄰柱形鏡的凸弧面相切連接。
[0009]其中，所述圓弧的半徑為0.5mm。
[0010]其中，所述棱鏡柱形鏡的數(shù)目為25?35個。
[0011]其中，所述兩弧線對稱點(diǎn)之間的距離沿朝向出光面的方向逐漸增大2?3倍，所述透鏡沿光軸方向總長度為所述兩弧線在入光處的端點(diǎn)間距離的廣1.5倍。
[0012]其中，所述兩弧線對稱點(diǎn)在出光處端點(diǎn)間的距離為14.447mm、在入光處端點(diǎn)間的距離為6mm,所述透鏡沿光軸方向的總長度為8_。
[0013]其中，所述LED光源位于所述透鏡的光軸上且朝向所述自由凸面，所述自由凸面的周向邊緣與LED光源發(fā)光點(diǎn)之間的連線和所述透鏡光軸的夾角為35°?45°。
[0014]同時，本發(fā)明還提供了一種LED燈具，包括前述的透鏡及LED光源，所述LED光源固定在所述透鏡的容置槽中。
[0015]本發(fā)明提供的LED燈具及其透鏡，利用柱形鏡增大LED燈具整體在柱形鏡徑向上的照射范圍，而不改變LED燈具整體在柱形鏡長度方向的照射范圍，從而實現(xiàn)橢圓配光；由于凸弧面將出光光線折射偏向設(shè)有平面的一側(cè)，而設(shè)置凸弧面一側(cè)的光線較少，從而形成偏心效果，使得整個LED燈具實現(xiàn)偏心橢圓形配光。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施方式提供的透鏡的示意圖；
圖2是圖1的透鏡的側(cè)面正投影圖；
圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施方式提供的LED燈具的軸向剖面圖；
圖4是圖3中的柱形鏡處光線折射示意圖；
圖5是圖3的LED燈具在I米處的照度圖；
圖6是圖3的LED燈具的配光曲線圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實施方式中的附圖，對本發(fā)明實施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0019]請一并參閱圖1至圖3，本發(fā)明實施方式提供的一種LED燈具，包括透鏡I及LED光源2。透鏡I包括一反射面11及設(shè)于反射面11兩端的入光面12及出光面13,反射面11由對稱的兩弧線IlaUlb繞其對稱軸旋轉(zhuǎn)180度而成，且兩弧線IlaUlb對稱點(diǎn)之間的距離沿朝向出光面的方向逐漸增大，入光面12包括由反射面11的一端朝向出光面方向延伸的圓錐凹面121以及由圓錐凹面121的頂部沿遠(yuǎn)離出光面方向延伸的自由凸面122，圓錐凹面121及自由凸面122形成一用于設(shè)置光源的容置槽10，LED光源2固定在容置槽10中。
[0020]在本實施例中，透鏡I還包括連接于反射面11與入光面之間的底端面15。當(dāng)然，此處反射面11與入光面12之間也可以直接連接，而不設(shè)置底端面15。
[0021]作為優(yōu)選，反射面11為全反射面，即透鏡I為TIR (TotalInternalReflection ,全內(nèi)反射)透鏡。
[0022]作為優(yōu)選，兩弧線IlaUlb對稱點(diǎn)之間的距離沿朝向出光面的方向逐漸增大2?3倍，透鏡I的軸向總長度h為兩弧線IlaUlb在入光處的端點(diǎn)間距離dl的f 1.5倍，以達(dá)到最好的配光效果。在本實施方式中，兩弧線IlaUlb對稱點(diǎn)在出光處端點(diǎn)間的距離d2為14.447mm、在入光處端點(diǎn)間的距離dl為6mm,透鏡I沿光軸方向的總長度h為8mm。整個透鏡I體積小，集成度更高，方便后續(xù)的LED整燈設(shè)計。
[0023]如圖1所示，出光面13上設(shè)有多個相互平行設(shè)置的柱形鏡14，如圖4所示，柱形鏡14的柱面包括凸弧面14a及平面14b，多個柱形鏡14的凸弧面14a的突出方向相同，多個柱形鏡14的平面14b相互平行，使得凸弧面14a朝向透鏡的同一側(cè)，利用凸弧面14a可將出光光線折射偏向設(shè)有平面14b的一側(cè)，而設(shè)置凸弧面14a—側(cè)的光線較少，從而形成偏心效果；利用柱形鏡14增大LED燈具整體在柱形鏡14徑向上的照射范圍，而不改變LED燈具整體在柱形鏡14長度方向的照射范圍，整體可實現(xiàn)偏心橢圓配光。
[0024]作為優(yōu)選，平面14b平行于透鏡的軸向，以便使盡可能多的光線射向凸弧面14a，進(jìn)而偏向設(shè)有平面14b的一側(cè)。
[0025]優(yōu)選地，凸弧面14a的橫截面為圓周角為90°的圓弧,其曲率一定,可使折射出的光線均勻過渡，光斑過渡平滑。進(jìn)一步，平面14b與相鄰柱形鏡的凸弧面14a相切連接，可使平面14b通過同一柱形鏡的凸弧面14a圓弧的圓心，進(jìn)而使射到凸弧面14a上的光線全部折射偏向平面14b的一側(cè)。
[0026]如圖1至圖3所示，作為優(yōu)選，為了實現(xiàn)最佳的橢圓形配光效果，柱形鏡14的數(shù)目為25~35個。在本實施方式中，柱形鏡14的凸弧面14a圓弧的半徑R為0.5_ (如圖4所示)，其數(shù)目約為28個,即柱形鏡14的徑向?qū)挾葹?.5mm,在透鏡光軸上的高度為0.5mm。
[0027]如圖3所示，在本實施例中，圓錐凹面121的母線與透鏡I的光軸之間的夾角β為6.34°，即圓錐凹面121的母線與透鏡I的橫截面之間的夾角為83.66°，加工方便，同時便于將LED光源的四周側(cè)面光線折射至透鏡I的反射面11，并通過反射面11全反射呈平行于透鏡I軸向的平行光束，利于將光照控制在一定范圍內(nèi)。
[0028]LED光源2位于透鏡I的光軸上且朝向自由凸面122，自由凸面122的周向邊緣與LED光源2之間的連線和透鏡I光軸的夾角α為35°~45°。即LED光源2正前方大約0-40° ±5°的光線會照射到自由凸面122上，通過自由凸面14a可起到聚光作用，使光線更加集中。LED光源2的側(cè)面光線即40° ±5°、0°的光線經(jīng)圓錐凹面121及反射面11全反射至透鏡I的出光面13。
[0029]具體地，在本實施例中，自由凸面`122的周向邊緣與LED光源2發(fā)光點(diǎn)之間的連線和透鏡I光軸的夾角α為40°，自由凸面122對應(yīng)控制LED光源0-40°的正前方光線，圓錐凹面122對應(yīng)控制LED光源40°、0°的側(cè)面光線。當(dāng)然，此處角度由于LED光源2設(shè)置在容置槽10內(nèi)的深度不同而有所偏差。
[0030]本實施方式提供的LED燈具的在I米處的照度圖如圖5所示，可見其在被照面上形成的光斑為偏心橢圓形光斑；如6圖所示，LED燈具的配光曲線圖，從曲線可見該LED燈具的配光為偏心配光。
[0031]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種透鏡，其特征在于，所述透鏡包括一反射面及設(shè)于所述反射面兩端的入光面及出光面，所述反射面由對稱的兩弧線繞其對稱軸旋轉(zhuǎn)180度而成，且所述兩弧線對稱點(diǎn)之間的距離沿朝向出光面的方向逐漸增大，所述入光面包括由所述反射面的一端朝向所述出光面方向延伸的圓錐凹面以及由所述圓錐凹面的頂部沿遠(yuǎn)離所述出光面方向延伸的自由凸面，所述圓錐凹面及自由凸面形成一用于設(shè)置光源的容置槽； 所述出光面上設(shè)有多個相互平行設(shè)置的柱形鏡，所述柱形鏡的柱面包括凸弧面及平面，多個所述柱形鏡的凸弧面的突出方向相同，多個所述柱形鏡的平面相互平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于，所述平面平行于所述透鏡的光軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡，其特征在于，所述凸弧面的橫截面為圓周角為90°的圓弧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡，其特征在于，所述平面與相鄰柱形鏡的凸弧面相切連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡，其特征在于，所述圓弧的半徑為0.5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于，所述棱鏡柱形鏡的數(shù)目為25?35個。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于，所述兩弧線對稱點(diǎn)之間的距離沿朝向出光面的方向逐漸增大2?3倍，所述透鏡沿光軸方向總長度為所述兩弧線在入光處的端點(diǎn)間距離的廣1.5倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于，所述兩弧線對稱點(diǎn)在出光處端點(diǎn)間的距離為14.447mm、在入光處端點(diǎn)間的距離為6mm,所述透鏡沿光軸方向的總長度為8mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于，所述LED光源位于所述透鏡的光軸上且朝向所述自由凸面，所述自由凸面的周向邊緣與LED光源發(fā)光點(diǎn)之間的連線和所述透鏡光軸的夾角為35°?45。。
10.一種LED燈具，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項所述的透鏡及LED光源，所述LED光源固定在所述透鏡的容置槽中。
【文檔編號】F21V5/04GK103851537SQ201210501514
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】周明杰, 杜金 申請人:海洋王（東莞）照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司