聚光透鏡及使用該聚光透鏡的led燈具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚光透鏡，所述聚光透鏡為呈圓臺狀的回轉(zhuǎn)體，且具有與該回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸相重合的光軸，所述聚光透鏡包括在其小端凹陷形成的光源容納腔、在其大端向外凸出形成的出光面以及在其側(cè)壁形成的全反射面，所述光源容納腔為一回轉(zhuǎn)腔體，所述光源容納腔包括在其回轉(zhuǎn)面形成的第一入射面和在其底端向外凸出形成的第二入射面，所述聚光透鏡的配光角度為7-9度。光源發(fā)出的光經(jīng)該聚光透鏡后光斑均勻，在距光源一定距離處能形成規(guī)則光斑，并且該聚光透鏡的光效率較高。相應地，本發(fā)明還提出了一種使用該聚光透鏡的LED燈具。
【專利說明】聚光透鏡及使用該聚光透鏡的LED燈具

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED照明【技術領域】，尤其涉及一種聚光透鏡以及使用該聚光透鏡的 LED燈具。

【背景技術】
[0002] LED是一種新型的綠色光源，其具有發(fā)光效率高，耗電量少，使用壽命長等優(yōu)點， LED在照明領域的應用越來越廣泛。在LED便攜移動照明（如手電筒等）中，在探照時需對 LED進行二次配光以達到聚光效果。
[0003] 市場上的LED聚光燈具多數(shù)使用拋物線型的反射器達到聚光功能。這樣的聚光反 射器往往存在效率不高，光斑彌散，光損耗較大的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例所要解決的技術問題在于提供一種光斑均勻且光損耗較小的照明 燈具。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種聚光透鏡，所述聚光透鏡為呈圓臺狀 的回轉(zhuǎn)體，且具有與該回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸相重合的光軸，所述聚光透鏡包括在其小端凹陷形 成的光源容納腔、在其側(cè)壁形成的全反射面、以及在其大端向外凸出形成的出光面，所述光 源容納腔為一回轉(zhuǎn)腔體，所述光源容納腔包括在其回轉(zhuǎn)面形成的第一入射面和在其底端向 外凸出形成的第二入射面，
[0006] 建立一縱軸與所述回轉(zhuǎn)軸相重合的平面直角坐標系，所述第二入射面由第一自由 曲線的函數(shù)繞所述縱軸回轉(zhuǎn)形成，所述全反射面由第二自由曲線的函數(shù)繞所述縱軸回轉(zhuǎn)形 成，所述出光面由第三自由曲線的函數(shù)繞所述縱軸回轉(zhuǎn)形成，所述聚光透鏡的配光角度為 7-9 度。
[0007] 其中，所述第一自由曲線由插值節(jié)點al、a2、a3、a4、a5、a6和a7經(jīng)樣條插值形成，
[0008] 插值節(jié)點al的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-3. 6371、-5. 60133和 38.6455465° ；
[0009] 插值節(jié)點a2的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-2. 81390385、-4. 95471686和 37.15527544° ；
[0010] 插值節(jié)點a3的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-1. 95573148、-4. 35575057和 31.91596577° ；
[0011] 插值節(jié)點a4的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-1. 50129941、-4. 09613199和 27.26248674° ；
[0012] 插值節(jié)點a5的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-1. 02351002、-3. 88270156和 20.46089903° ；
[0013] 插值節(jié)點a6的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-0. 52057688、-3. 73867976和 11.03262124° ；
[0014] 插值節(jié)點a7的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為0、-3. 68803913和0°。
[0015] 其中，所述第二自由曲線由插值節(jié)點bl、b2、b3、b4、b5、b6和b7經(jīng)樣條插值形成，
[0016] 插值節(jié)點bl的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-13. 52513、-14. 08651和 58.64349865° ；
[0017] 插值節(jié)點b2的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-10. 14978424、-8. 57811053和 58.12522729° ；
[0018] 插值節(jié)點b3的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-8. 99449428、-6. 76085834和 56.72315907° ；
[0019] 插值節(jié)點b4的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-7. 77354807、-4. 98720925和 53.0462512° ；
[0020] 插值節(jié)點b5的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-6. 4608716、-3. 28034488和 51.25812192° ；
[0021] 插值節(jié)點b6的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-5. 08177273、-1. 62653013和 49.3182135° ；
[0022] 插值節(jié)點b7的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-3. 67051、0和48. 86728287°。
[0023] 其中，所述第三自由曲線由插值節(jié)點cl、c2、c3、c4、c5和c6經(jīng)樣條插值形成；
[0024] 插值節(jié)點cl的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-13. 55371、-16. 56565和 160.822076° ；
[0025] 插值節(jié)點c2的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-10. 25200669、-17. 68667342和 162.094043° ；
[0026] 插值節(jié)點c3的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-6. 90302738、-18. 65550468和 166.1385538° ；
[0027] 插值節(jié)點c4的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-5. 2000293、-19. 02852539和 169.2710552° ;
[0028] 插值節(jié)點c5的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-3. 47800907、-19. 30040952和 172.7956416° ;
[0029] 插值節(jié)點c6的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為0、-19. 52045439和0°。
[0030] 其中，所述光源容納腔為圓柱形腔體。
[0031] 其中，所述光源容納腔直徑為7. 341 ± 1mm，長度為5. 601 ± 1mm。
[0032] 其中，所述聚光透鏡的大端外沿環(huán)繞設置有一固定板，所述固定板呈圓環(huán)狀。
[0033] 其中，所述固定板由不透光材料制成。
[0034] 其中，所述固定板厚度為I. 479-3. 479mm。
[0035] 本發(fā)明還提出了一種LED燈具，包括上述的聚光透鏡。
[0036] 實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：光源發(fā)出的光經(jīng)該聚光透鏡后光斑均勻， 在距光源一定距離處能形成規(guī)則光斑，并且該聚光透鏡的光效率較高。。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述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)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，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。
[0038] 圖1為本發(fā)明聚光透鏡優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2為圖1所示的聚光透鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖3為圖1所示的聚光透鏡的光路原理圖；
[0041] 圖4為第一自由曲線、第二自由曲線和第三自由曲線的函數(shù)圖象；
[0042] 圖5為本發(fā)明聚光透鏡優(yōu)選實施例的極坐標配光曲線圖；
[0043] 圖6為本發(fā)明聚光透鏡優(yōu)選實施例的直角坐標配光曲線圖；
[0044] 圖7為本發(fā)明聚光透鏡優(yōu)選實施例在1米遠處的照度圖；
[0045] 圖8為本發(fā)明LED燈具優(yōu)選實施例的立體結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0046] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0047] 參照圖1至圖3,本發(fā)明提出了一種聚光透鏡100,聚光透鏡100為呈圓臺狀的回 轉(zhuǎn)體，聚光透鏡100包括在其小端凹陷形成的光源容納腔110、在其側(cè)壁形成的全反射面 120、以及在其大端向外凸出形成的出光面130,光源容納腔110為一回轉(zhuǎn)腔體，優(yōu)選為圓柱 形腔體，光源容納腔110包括在其回轉(zhuǎn)面形成的第一入射面111和在其底端向外凸出形成 的第二入射面112。第二入射面112、全反射面120和出光面130均為自由曲面，其中，第二 入射面112為第一自由曲線繞回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)形成，全反射面120為第二自由曲線繞回轉(zhuǎn)軸回 轉(zhuǎn)形成，出光面130為第三自由曲線繞回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)形成。本發(fā)明聚光透鏡100由透光材料 聚甲基丙烯酸甲酯制成。
[0048] 光源容納腔110用于容納LED光源200, LED光源200放置于光源容納腔110的進 口處并位于回轉(zhuǎn)軸上。LED光源200發(fā)出的光經(jīng)過聚光透鏡100后可形成配光角度7-9度 的光束，該光束的光軸與聚光透鏡100的回轉(zhuǎn)軸相重合。
[0049] 本發(fā)明聚光透鏡100的光源容納腔110直徑為7. 341 ± 1mm，長度為5. 601 ± 1mm， 出光面130直徑為27. 107±lmm。優(yōu)選地，光源容納腔110的直徑為7. 341mm，長度為 5. 601_，出光面130直徑為27. 107_。
[0050] 本發(fā)明采用多項式插值或樣條插值的方式擬合形成第一自由曲線、第二自由曲線 和第三自由曲線，多項式插值是根據(jù)少數(shù)給定的數(shù)據(jù)點（即插值節(jié)點）擬合構(gòu)建一通過上述 所有數(shù)據(jù)點的多項式函數(shù)，多項式插值的階次不高于插值節(jié)點的個數(shù)；本發(fā)明所述的樣條 插值是指分段多項式插值，通過相鄰的插值節(jié)點進行多項式插值，樣條插值避免了使用高 階多項式插值出現(xiàn)的龍格現(xiàn)象。本發(fā)明優(yōu)選采用二次樣條插值或三次樣條插值，且樣條插 值形成的曲線為光滑曲線。
[0051] 為了描述自由曲線，引入直角坐標系，該直角坐標系包括橫軸（X軸)、縱軸（Y軸） 和原點〇,其中縱軸與聚光透鏡的回轉(zhuǎn)軸相重合。樣條插值需要給出插值節(jié)點的橫坐標、縱 坐標和斜率(或傾斜角）。
[0052] 參照圖4，第一自由曲線&包括7個插值節(jié)點：&1， &2，&3，&4，&5， &6，&7。這7個插 值節(jié)點的橫縱坐標和傾斜角見下表：
[0053]

【權利要求】
1. 一種聚光透鏡，所述聚光透鏡為呈圓臺狀的回轉(zhuǎn)體，且具有與該回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸相 重合的光軸，其特征在于，所述聚光透鏡包括在其小端凹陷形成的光源容納腔、在其側(cè)壁形 成的全反射面、以及在其大端向外凸出形成的出光面，所述光源容納腔為一回轉(zhuǎn)腔體，所述 光源容納腔包括在其回轉(zhuǎn)面形成的第一入射面和在其底端向外凸出形成的第二入射面， 建立一縱軸與所述回轉(zhuǎn)軸相重合的平面直角坐標系，所述第二入射面由第一自由曲線 的函數(shù)繞所述縱軸回轉(zhuǎn)形成，所述全反射面由第二自由曲線的函數(shù)繞所述縱軸回轉(zhuǎn)形成， 所述出光面由第三自由曲線的函數(shù)繞所述縱軸回轉(zhuǎn)形成， 所述聚光透鏡的配光角度為7-9度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述第一自由曲線由插值節(jié)點al、 a2、a3、a4、a5、a6和a7經(jīng)樣條插值形成， 插值節(jié)點al的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-3. 6371、-5. 60133和38. 6455465° ; 插值節(jié)點a2的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-2. 81390385、-4. 95471686和 37.15527544° ； 插值節(jié)點a3的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-1. 95573148、-4. 35575057和 31.91596577° ； 插值節(jié)點a4的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-1. 50129941、-4. 09613199和 27.26248674° ； 插值節(jié)點a5的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-1. 02351002、-3. 88270156和 20.46089903° ； 插值節(jié)點a6的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-0. 52057688、-3. 73867976和 11.03262124° ； 插值節(jié)點a7的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為0、-3. 68803913和0°。
3. 根據(jù)權利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述第二自由曲線由插值節(jié)點bl、 b2、b3、b4、b5、b6和b7經(jīng)樣條插值形成， 插值節(jié)點bl的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-13. 52513、-14. 08651和 58.64349865° ； 插值節(jié)點b2的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-10. 14978424、-8. 57811053和 58.12522729° ； 插值節(jié)點b3的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-8. 99449428、-6. 76085834和 56.72315907° ； 插值節(jié)點b4的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-7. 77354807、-4. 98720925和 53.0462512° ； 插值節(jié)點b5的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-6. 4608716、-3. 28034488和 51.25812192° ； 插值節(jié)點b6的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-5. 08177273、-1. 62653013和 49.3182135° ； 插值節(jié)點b7的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-3. 67051、0和48. 86728287°。
4. 根據(jù)權利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述第三自由曲線由插值節(jié)點cl、 c2、c3、c4、c5和c6經(jīng)樣條插值形成； 插值節(jié)點cl的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-13. 55371、-16. 56565和 160.822076° ； 插值節(jié)點c2的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-10. 25200669、-17. 68667342和 162.094043° ； 插值節(jié)點c3的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-6. 90302738、-18. 65550468和 166.1385538° ； 插值節(jié)點c4的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-5. 2000293、-19. 02852539和 169.2710552° ; 插值節(jié)點c5的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為-3. 47800907、-19. 30040952和 172.7956416° ; 插值節(jié)點c6的橫坐標、縱坐標和傾斜角分別為0、-19. 52045439和0°。
5. 根據(jù)權利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述光源容納腔為圓柱形腔體。
6. 根據(jù)權利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述光源容納腔直徑為7. 341 ± 1mm， 長度為5. 601 ± 1謹。
7. 根據(jù)權利要求1所述的聚光透鏡，其特征在于，所述聚光透鏡的大端外沿環(huán)繞設置 有一固定板，所述固定板呈圓環(huán)狀。
8. 根據(jù)權利要求5所述的聚光透鏡，其特征在于，所述固定板由不透光材料制成。
9. 根據(jù)權利要求5所述的聚光透鏡，其特征在于，所述固定板厚度為1. 479-3. 479mm。
10. -種LED燈具，其特征在于，包括權利要求1-9任意一項所述的聚光透鏡。
【文檔編號】F21V5/04GK104344341SQ201310337924
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權日:2013年8月5日
【發(fā)明者】周明杰, 藍潔琳 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, 深圳市海洋王照明工程有限公司