一種led透鏡、攝像裝置及照明裝置制造方法
【專利摘要】一種LED透鏡、攝像裝置及照明裝置。本發(fā)明適用于光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種LED透鏡，包括一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的本體，本體的底部開設(shè)有用于放置LED的凹槽，凹槽具有位于LED出射方向且中間部分凹向LED的內(nèi)凹面，以及環(huán)繞于LED四周的側(cè)壁，內(nèi)凹面為自由曲面，本體還包括位于LED出射方向的出射面，以及外側(cè)面；LED發(fā)出的部分光束經(jīng)過內(nèi)凹面及出射面以±30°的角度射出，另一部分光束經(jīng)過側(cè)壁進(jìn)入本體并由外側(cè)面進(jìn)行全反射，最后經(jīng)出射面以±28°～±35°的角度射出。本發(fā)明通過內(nèi)凹面、側(cè)壁及外側(cè)面的配合，使LED發(fā)出的光分為兩束，分別以±30°及±28°～±35°的角度射出，獲得半光強(qiáng)角為70°的均勻照明光束適用于照相補(bǔ)光、生產(chǎn)生活、藝術(shù)照明等。
【專利說明】—種LED透鏡、攝像裝置及照明裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種LED透鏡、攝像裝置及照明裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]人們?cè)谌粘Ｉ钪袕V泛采用攝像鏡頭記錄信息，例如照相機(jī)、帶有拍照功能的手機(jī)、手提電腦等，特別是拍照手機(jī)，它的出現(xiàn)使得人們對(duì)信息的記錄更加便利。但使用攝像鏡頭拍照或錄影都需要有照明光，在光線比較暗或在晚上拍攝時(shí)，必須對(duì)鏡頭進(jìn)行補(bǔ)光。目前，大部分手機(jī)或攝像監(jiān)控器的鏡頭旁邊都裝有LED進(jìn)行補(bǔ)光，但這種照明光都是由LED發(fā)出直接照射在被拍物體上，其光束的角度、均勻度和光照度一般都不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種LED透鏡，旨在對(duì)LED發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)整，使之滿足攝像補(bǔ)光的照明角度、照度和均勻度的要求。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種LED透鏡，包括一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的本體，所述本體的底部開設(shè)有用于放置LED的凹槽，所述凹槽具有位于LED出射方向且中間部分凹向LED的內(nèi)凹面，以及環(huán)繞于LED四周的側(cè)壁，所述內(nèi)凹面為自由曲面，所述本體還包括位于LED出射方向的出射面，以及外側(cè)面；所述LED發(fā)出的部分光束經(jīng)過所述內(nèi)凹面及出射面以±30°的角度射出，另一部分光束經(jīng)過所述側(cè)壁進(jìn)入所述本體并由所述外側(cè)面進(jìn)行全反射，最后經(jīng)所述出射面以±28°?±35°的角度射出。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種攝像裝置，包括攝像鏡頭及補(bǔ)光組件，所述補(bǔ)光組件包括LED及罩設(shè)于所述LED之上的配光透鏡，所述配光透鏡采用所述的LED透鏡。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種照明裝置，包括發(fā)光組件，所述發(fā)光組件包括LED及罩設(shè)于所述LED之上的配光透鏡，所述配光透鏡采用所述的LED透鏡。
[0007]本發(fā)明通過對(duì)凹槽的內(nèi)凹面、側(cè)壁及透鏡的外側(cè)面進(jìn)行上述設(shè)計(jì)，使LED發(fā)出的±50°及±50°?±90°的兩束光分別經(jīng)過內(nèi)凹面及側(cè)壁進(jìn)入透鏡本體，±50°內(nèi)的光束最終經(jīng)過出射面以±30°的角度射出，±50°?±90°的光束則經(jīng)過外側(cè)面的全反射并最終以±28°?±35°的角度于出射面射出，兩束光疊加后形成半光強(qiáng)角為70°的均勻照明光束，適用于照相補(bǔ)光及具有上述照明需求的環(huán)境中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED透鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED透鏡的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED透鏡的光路圖；
[0011]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED透鏡配光的光強(qiáng)曲線；
[0012]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED透鏡配光的光照度效果圖；
[0013]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED透鏡配光的光照度曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0016]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的LED透鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的LED透鏡的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的LED透鏡的光路圖，為了便于說明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。
[0017]如圖1、2，該LED透鏡包括一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的本體1，該本體I可以采用高透光的PMMA材料射出成型。本體I的底部開設(shè)有用于放置LED的凹槽2，凹槽2具有位于LED的出射方向的內(nèi)凹面21和環(huán)繞LED四周的側(cè)壁22，其中，內(nèi)凹面21的面型是中間凹向LED的自由曲面，側(cè)壁22為一環(huán)狀壁，優(yōu)選為上窄下寬的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，相對(duì)本體I的中心軸Z成一較小斜角，這樣便于本體I的成型脫模并便于光路設(shè)計(jì)。該本體I還包括出射面11和外側(cè)面12，出射面11為光線的最終射出面，而外側(cè)面12可作為光線在本體I中傳播的一個(gè)反射面，將來自LED的光線進(jìn)行全反射，最終經(jīng)出射面11射出，當(dāng)然，外側(cè)面12還可做為一折射面，將來自LED的光線折射出本體1，通過對(duì)本體結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，可盡量減少折射部分，以避免光損失。如圖3，凹槽2中的LED發(fā)出的一定角度(如±50° )內(nèi)的光束LI經(jīng)內(nèi)凹面21折射后射向本體I的出射面11，經(jīng)過出射面11的第二次折射后以±30°的出射角射出透鏡；另一角度(±50°?±90° )內(nèi)的光束L2則經(jīng)過側(cè)壁22折射后射向外側(cè)面12，經(jīng)過外側(cè)面12的全反射后由出射面23以±28°?±35°的角度射出。這兩部分光束疊加后形成均勻的半光強(qiáng)角為70°的照明光束，可以很好的滿足照相補(bǔ)光的要求。
[0018]進(jìn)一步的，可將內(nèi)凹面21的邊緣與LED的發(fā)光中心之間的連接線與本體I的中心軸Z之間的夾角設(shè)計(jì)為50°?60°，優(yōu)選為50°，使LED發(fā)出的±50°范圍內(nèi)的光照射到內(nèi)凹面21，再經(jīng)出射面11的第二次折射后以±30°出射角射出透鏡。
[0019]進(jìn)一步的，凹槽2的側(cè)壁22與透鏡本體I的中心軸Z之間的夾角為1°?5°，優(yōu)選為2° ,既便于成型脫模,又便于控制光線的傳輸方向。若夾角過大，自LED發(fā)出的±50°?±90°的光束在該側(cè)壁22上折射后會(huì)偏向本體I的出射面11，而射向外側(cè)面12的光線減少，因此使±50°?±90°范圍內(nèi)的光束L2的傳輸方向整體向出射面11方向偏移，未經(jīng)過外側(cè)壁12的全反射，使其出射角過大，不宜被利用。
[0020]進(jìn)一步的，出射面11可以為平面結(jié)構(gòu)，外側(cè)面12優(yōu)選為圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，便于光路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)成型。外側(cè)面12相對(duì)本體I的中心軸Z的夾角可以為130°?140°，若該角度過大，則經(jīng)過該外側(cè)面12全反射的光線出射角仍然較大，部分光線以大角度射出，經(jīng)過一定距離后會(huì)更加發(fā)散，最終形成的光斑會(huì)出現(xiàn)邊緣不清晰，光能量不集中，光斑過于發(fā)散的現(xiàn)象；而當(dāng)該夾角過小時(shí)，則全反射的光線出射角過小，光斑大小不滿足照明要求。
[0021]當(dāng)然，外側(cè)面12與凹槽2的側(cè)壁22的傾斜角度需要相輔相成，相互制約，一變俱變，才可以形成適度大小、照度足夠大且均勻的照明光。作為一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)凹槽2的側(cè)壁22與中心軸Z的夾角為2°時(shí)，外側(cè)面12與中心軸Z的夾角為135°。這樣使得LED發(fā)出的±50°?±90°范圍內(nèi)的光束最終以±28°?±35°的角度射出。再與經(jīng)內(nèi)凹面21及出射面11射出的±30°的光束疊加，恰好形成70°半光強(qiáng)角的照明光束。
[0022]經(jīng)過上述設(shè)計(jì)后，可以獲得半光強(qiáng)角為70°、1米處光斑直徑為1.6m、中心照度為901x的圓形光斑，適合用于照相補(bǔ)光。采用功率為IW的OSRAM 0SL0N80芯片模擬，在I米處采集了光斑效果及相應(yīng)光強(qiáng)、光照度數(shù)據(jù)，如圖4所示的光強(qiáng)分布曲線，最大光強(qiáng)值達(dá)到96cd，I米遠(yuǎn)中心照度為901x，可以達(dá)到半徑為0.Sm的照射范圍，光強(qiáng)在±35°時(shí)降為最大光強(qiáng)的一半，即半光強(qiáng)角為70°，可以覆蓋視場(chǎng)角為70°的攝像區(qū)域。另外，0°和90°參考面的光強(qiáng)曲線近似重合，證明該照明光斑呈規(guī)則的圓形，亮度和照度均勻。
[0023]進(jìn)一步參考圖5，I米處照明光斑呈規(guī)則的圓形光斑，亮度和照度均勻，無明顯亮環(huán)或暗斑，如圖6，光照度最大可達(dá)到901x，且在半徑為0.2m的圓形區(qū)域內(nèi)照度均勻，約901x，證明其在中心較大范圍內(nèi)照度較高且均勻；在半徑增大到0.6m時(shí)，照度均勻下降到501x,未發(fā)生驟降，無明顯亮暗環(huán)，光斑均勻；在半徑增大至0.Sm時(shí)，照度由501x驟降到51x以下，且仍是均勻下降，證明光斑的邊緣清晰，由亮到暗過度清晰，邊緣無過多雜光，光能量都集中在半徑為0.8m的圓形區(qū)域內(nèi)。該照明光束中心高亮度范圍較大，并自中心向外均勻變化，整個(gè)光斑足夠大、亮、圓且均勻，適合用于拍照補(bǔ)光。
[0024]進(jìn)而，本發(fā)明進(jìn)一步提供一種攝像裝置，包括攝像鏡頭及補(bǔ)光組件，補(bǔ)光組件包括LED及罩設(shè)于LED上的透鏡，該透鏡即采用上述的LED透鏡，LED則設(shè)置于該LED透鏡的凹槽中。采用了該透鏡后，使得補(bǔ)光組件發(fā)出的光可以覆蓋視場(chǎng)角為70°的攝像區(qū)域，且照射區(qū)域亮度高、均勻且光斑圓度好，光能利用率高，保證了高質(zhì)量的攝像效果。
[0025]另外，本實(shí)施例提供的LED透鏡還可用于其它場(chǎng)合，如用于生活照明或有上述照明要求的生產(chǎn)加工、藝術(shù)照明等場(chǎng)合，本實(shí)施例不局限于用于照相補(bǔ)光。
[0026]進(jìn)而，本發(fā)明進(jìn)一步提供一種照明裝置，包括發(fā)光組件，該發(fā)光組件包括LED及罩設(shè)于LED上的透鏡，該透鏡采用上述的LED透鏡，LED設(shè)置于該LED透鏡的凹槽中。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種[￡0透鏡，其特征在于，包括一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的本體，所述本體的底部開設(shè)有用于放置120的凹槽，所述凹槽具有位于120出射方向且中間部分凹向120的內(nèi)凹面，以及環(huán)繞于120四周的側(cè)壁，所述內(nèi)凹面為自由曲面，所述本體還包括位于120出射方向的出射面，以及外側(cè)面；所述[即發(fā)出的部分光束經(jīng)過所述內(nèi)凹面及出射面以±30。的角度射出，另一部分光束經(jīng)過所述側(cè)壁進(jìn)入所述本體并由所述外側(cè)面進(jìn)行全反射，最后經(jīng)所述出射面以±28。?±35。的角度射出。
2.如權(quán)利要求1所述的[￡0透鏡，其特征在于，所述側(cè)壁為上窄下寬的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的[￡0透鏡，其特征在于，所述側(cè)壁與所述本體的中心軸的夾角為1。?5。。
4.如權(quán)利要求3所述的[￡0透鏡，其特征在于，所述側(cè)壁與所述本體的中心軸的夾角為2° 。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的1^0透鏡，其特征在于，所述外側(cè)面為圓臺(tái)結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的[￡0透鏡，其特征在于，所述外側(cè)面與所述本體的中心軸的夾角為 130。?140。。
7.如權(quán)利要求6所述的[￡0透鏡，其特征在于，所述外側(cè)面與所述本體的中心軸的夾角為 135。。
8.如權(quán)利要求1至4、6、7任一項(xiàng)所述的[￡0透鏡，其特征在于，所述1^0的發(fā)光中心與所述內(nèi)凹面的邊緣之間的連接線與所述本體的中心軸的夾角為50°?60°。
9.一種攝像裝置，包括攝像鏡頭及補(bǔ)光組件，其特征在于，所述補(bǔ)光組件包括1^0及罩設(shè)于所述[￡0之上的配光透鏡，所述配光透鏡采用權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的1^0透鏡。
10.一種照明裝置，包括發(fā)光組件，其特征在于，所述發(fā)光組件包括1^0及罩設(shè)于所述120之上的配光透鏡，所述配光透鏡采用權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的…!)透鏡。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK104421839SQ201310407993
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】周明杰, 乃業(yè)利 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, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司