聚光透鏡以及燈具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種聚光透鏡，聚光透鏡為呈圓臺(tái)狀的回轉(zhuǎn)體，并具有與回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸重合的光軸，其包括：全反射面；出射面；其還包括：入射光源腔，其包括：第一圓臺(tái)面，其設(shè)于圓臺(tái)形槽的側(cè)壁上，其與光軸的夾角為第一設(shè)定角度；第一自由曲面，其設(shè)于入射光源腔的底部，并凸向入射光源腔的開口處；出射光源腔，出射光源腔設(shè)于回轉(zhuǎn)體的頂部的中心處，出射光源腔為圓臺(tái)形槽，其包括：第二圓臺(tái)面，其設(shè)于圓臺(tái)形槽的側(cè)壁上，其與光軸的夾角為第二設(shè)定角度；第二自由曲面，其設(shè)于出射光源腔的底部，并凸向出射光源腔的開口處。本發(fā)明還提出一種燈具。本發(fā)明的體積小，能夠使得采用該發(fā)明的燈具的體積變小，并且聚光效果很好。
【專利說明】聚光透鏡以及燈具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，尤其涉及一種聚光透鏡以及燈具。

【背景技術(shù)】
[0002]LED燈作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，隨著它的發(fā)光效率高，耗電量少，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，LED燈在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在便攜移動(dòng)照明中如手電筒，常用在探照等的小范圍聚光領(lǐng)域，所以對(duì)LED燈進(jìn)行二次配光以達(dá)到聚光效果就顯得很重要。
[0003]市場(chǎng)上的聚光手電筒多數(shù)使用拋物線型的反射器達(dá)到聚光功能。這樣的聚光反射器往往存在以下缺陷:1、體積較大，手電筒的體積無(wú)法設(shè)計(jì)得更小。2、效率不高，光損耗較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出一種聚光透鏡以及燈具，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中聚光透鏡體積較大導(dǎo)致燈具的體積無(wú)法設(shè)計(jì)得更小、聚光效果較差等問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種聚光透鏡，聚光透鏡為呈圓臺(tái)狀的回轉(zhuǎn)體，并具有與回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸重合的光軸，其包括:全反射面，其由圓臺(tái)的母線環(huán)繞光軸設(shè)置而成，其設(shè)于聚光透鏡的外側(cè)壁；出射面，其設(shè)于聚光透鏡的頂部；其還包括:入射光源腔，其用于容置LED燈，其設(shè)于回轉(zhuǎn)體的底部的中心處，入射光源腔為圓臺(tái)形槽，其包括:第一圓臺(tái)面，其設(shè)于圓臺(tái)形槽的側(cè)壁上，其與光軸的夾角為第一設(shè)定角度；第一自由曲面，其設(shè)于入射光源腔的底部，并凸向入射光源腔的開口處；出射光源腔，出射光源腔設(shè)于回轉(zhuǎn)體的頂部的中心處，出射光源腔為圓臺(tái)形槽，其包括:第二圓臺(tái)面，其設(shè)于圓臺(tái)形槽的側(cè)壁上，其與光軸的夾角為第二設(shè)定角度；第二自由曲面，其設(shè)于出射光源腔的底部，并凸向出射光源腔的開口處。
[0006]優(yōu)選地，入射光源腔的開口處的直徑范圍為5.537mm±lmm，入射光源腔底部的直徑范圍為4.428mm土 1mm，入射光源腔的深度范圍為2.943mm土 1mm。
[0007]優(yōu)選地，出射光源腔的開口處的直徑范圍為6.14mm±lmm，入射光源腔的底部的直徑范圍為5.50mm土 1mm，出射光源腔的深度范圍為2.991mm土 1mm。
[0008]優(yōu)選地，聚光透鏡的厚度范圍為8.086mm±lmm。
[0009]優(yōu)選地，聚光透鏡的光線出射面的直徑范圍為14.09mm±lmm。
[0010]優(yōu)選地，聚光透鏡的材質(zhì)為PMMA。
[0011]優(yōu)選地，聚光透鏡用于范圍在12°至14°的光束角的配光。
[0012]優(yōu)選地，第一設(shè)定角度為11°。
[0013]優(yōu)選地，第二設(shè)定角度為6°。
[0014]本發(fā)明還提出一種燈具，其包括上述的聚光透鏡。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的聚光透鏡以及LED燈具，通過減小聚光透鏡的體積，使得其能夠減小采用該聚光透鏡的燈具的體積，并且自由曲面的設(shè)計(jì)能夠提高聚光效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的聚光透鏡的主視圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的聚光透鏡的側(cè)視圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的聚光透鏡的仰視圖。
[0019]圖4是LED光線在本發(fā)明的聚光透鏡的走向圖。
[0020]圖5是本發(fā)明的聚光透鏡的極坐標(biāo)配光曲線圖。
[0021]圖6為本發(fā)明的聚光透鏡的直角坐標(biāo)配光曲線圖。
[0022]圖7為L(zhǎng)ED光線通過本發(fā)明的聚光透鏡后照射的5米遠(yuǎn)處的光斑效果圖。
[0023]附圖標(biāo)記說明如下:入射光源腔1第一圓臺(tái)面11第一自由曲面12出射光源腔2第二圓臺(tái)面21第二自由曲面22全反射面3光線出射面4光軸5。

【具體實(shí)施方式】
[0024]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025]請(qǐng)參閱圖1至圖4，本發(fā)明的聚光透鏡為呈圓臺(tái)狀的回轉(zhuǎn)體，并具有與回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸重合的光軸5，其包括:入射光源腔1、出射光源腔2、全反射面3以及出射面4。
[0026]全反射面3由圓臺(tái)的母線環(huán)繞光軸5設(shè)置而成，其設(shè)于聚光透鏡的外側(cè)壁。出射面其設(shè)于聚光透鏡的頂部。入射光源腔1用于容置LED燈，其設(shè)于回轉(zhuǎn)體的底部的中心處，入射光源腔1為圓臺(tái)形槽。出射光源腔2設(shè)于回轉(zhuǎn)體的頂部的中心處，出射光源腔2為圓臺(tái)形槽。
[0027]入射光源腔1包括:第一圓臺(tái)面11以及第一自由曲面12。第一圓臺(tái)面11設(shè)于圓臺(tái)形槽的側(cè)壁上，其與光軸5的夾角為第一設(shè)定角度。第一自由曲面12設(shè)于入射光源腔1的底部，并凸向入射光源腔1的開口處。
[0028]出射光源腔2包括:第二圓臺(tái)面21以及第二自由曲面22。第二圓臺(tái)面21設(shè)于圓臺(tái)形槽的側(cè)壁上，其與光軸5的夾角為第二設(shè)定角度。第二自由曲面22設(shè)于出射光源腔2的底部，并凸向出射光源腔2的開口處。
[0029]本實(shí)施例中，入射光源腔1的開口處的直徑范圍a2為5.537mm± 1mm，入射光源腔1的底部的直徑范圍al為4.428mm土 1mm，入射光源腔1的深度范圍hi為2.943mm土 1mm。本實(shí)施例中，入射光源腔1的開口處的直徑為5.54mm，入射光源腔1的底部的直徑為4.43mm,入射光源腔1的深度為2.943mm。
[0030]出射光源腔2的開口處的直徑范圍b2為6.14mm±lmm,出射光源腔2的底部的直徑范圍bl為5.50mm土 1mm，出射光源腔2的深度范圍h2為2.991mm土 1mm。本實(shí)施例中，出射光源腔2的開口處的直徑為6.18mm,出射光源腔2的全反射面3的直徑為5.55mm,出射光源腔2的深度為2.991mm。
[0031]本實(shí)施例中，第一設(shè)定角度a的度數(shù)為11°。第二設(shè)定角度b的度數(shù)為6°。
[0032]聚光透鏡的厚度范圍h為8.086mm±lmm。本實(shí)施例中，聚光透鏡的厚度為8.086mmo
[0033]聚光透鏡的光線出射面4的直徑范圍c為14.09mm±lmm。本實(shí)施例中，聚光透鏡的光線出射面4的直徑為15.11mm。
[0034]本實(shí)施例中，聚光透鏡的材質(zhì)為PMMA (Polymethyl Methacrylate聚甲基丙烯酸甲酯)。
[0035]本實(shí)施例中，聚光透鏡用于范圍在11°至14°的光束角的配光。
[0036]本發(fā)明還提出一種燈具，其包括如上述的聚光透鏡。
[0037]請(qǐng)參閱圖4，LED光源4安裝在入射光源腔1的圓心處，光線分成兩部分。第一部分的光線通過第一圓臺(tái)面11后，遵循光的折射定律，光線發(fā)生第一次折射。隨后，光線在全反射面3上發(fā)生全反射，且反射光線沿水平方向經(jīng)過出射面4水平射出。第二部分的光線依次通過第一自由曲面12、第二自由曲面22以及光線出射面4水平射出。
[0038]請(qǐng)繼續(xù)參閱圖5至圖6，觀察該聚光透鏡的極坐標(biāo)配光曲線圖以及直角坐標(biāo)配光曲線圖。聚光透鏡用于范圍在12°至14°的光束角的配光。本實(shí)施例中，聚光透鏡能夠很好地實(shí)現(xiàn)13°光束角的配光效果。根據(jù)光束角的定義，光束角是指于垂直光束中心線之一平面上，光強(qiáng)度等于50%最大光強(qiáng)度的二個(gè)方向之間的夾角。從圖5和圖6可以看到，聚光透鏡的最大光強(qiáng)度在1200cd (candela,坎德拉)左右，則一半的光強(qiáng)度為600cd左右，對(duì)應(yīng)了圖中的6.5°以及-6.5°，這樣可以判定該光束角為13°左右，應(yīng)用范圍在12°至14°之間。
[0039]請(qǐng)參閱圖7，使用LED燈來(lái)測(cè)試聚光透鏡1，該LED燈的出射光線的參數(shù)可以通過軟件來(lái)設(shè)置，光線經(jīng)過透鏡后，能在5米處形成一個(gè)半徑為1000_的規(guī)則光斑，光通量/發(fā)射光通量為0.90304，亦即光效為90%。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的聚光透鏡以及LED燈具，通過減小聚光透鏡的體積，使得其能夠減小采用該聚光透鏡的燈具的體積，并且自由曲面的設(shè)計(jì)能夠提聞聚光效果。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例，并非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種聚光透鏡，所述聚光透鏡為呈圓臺(tái)狀的回轉(zhuǎn)體，并具有與回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸重合的光軸，其包括: 全反射面，其由所述圓臺(tái)的母線環(huán)繞所述光軸設(shè)置而成，其設(shè)于所述聚光透鏡的外側(cè)壁； 出射面，其設(shè)于所述聚光透鏡的頂部； 其特征在于，其還包括: 入射光源腔，其用于容置LED燈，其設(shè)于所述回轉(zhuǎn)體的底部的中心處，所述入射光源腔為圓臺(tái)形槽，其包括: 第一圓臺(tái)面，其設(shè)于所述圓臺(tái)形槽的側(cè)壁上，其與所述光軸的夾角為第一設(shè)定角度； 第一自由曲面，其設(shè)于所述入射光源腔的底部，并凸向所述入射光源腔的開口處； 出射光源腔，所述出射光源腔設(shè)于所述回轉(zhuǎn)體的頂部的中心處，所述出射光源腔為圓臺(tái)形槽，其包括: 第二圓臺(tái)面，其設(shè)于所述圓臺(tái)形槽的側(cè)壁上，其與所述光軸的夾角為第二設(shè)定角度； 第二自由曲面，其設(shè)于所述出射光源腔的底部，并凸向所述出射光源腔的開口處。
2.如權(quán)利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述入射光源腔的開口處的直徑范圍為5.537mm± 1mm，所述入射光源腔底部的直徑范圍為4.428mm± 1mm，所述入射光源腔的深度范圍為2.943mm±lmm。
3.如權(quán)利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述出射光源腔的開口處的直徑范圍為6.14mm± 1mm，所述入射光源腔的底部的直徑范圍為5.50mm± 1mm，所述出射光源腔的深度范圍為 2.991mm+ Imnin
4.如權(quán)利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述聚光透鏡的厚度范圍為8.086mm土 1mm。
5.如權(quán)利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述聚光透鏡的光線出射面的直徑范圍為 14.0Qmni+ Imnin
6.如權(quán)利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述聚光透鏡的材質(zhì)為PMMA。
7.如權(quán)利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述聚光透鏡用于范圍在12°至14°的光束角的配光。
8.如權(quán)利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述第一設(shè)定角度為11°。
9.如權(quán)利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述第二設(shè)定角度為6°。
10.一種燈具，其特征在于，其包括如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的聚光透鏡。
【文檔編號(hào)】F21L4/00GK104344339SQ201310337465
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】周明杰, 藍(lán)潔琳 申請(qǐng)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, 深圳市海洋王照明工程有限公司