專利名稱：一種泛光全反射透鏡及使用該透鏡的led燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種適用于LED燈的具有泛光配光功能的泛光全反射透鏡。本發(fā)明還涉及一種使用泛光全反射透鏡的LED燈具。
背景技術(shù)：
LED燈一般采用反光杯進行配光，但是這種方式對光型的處理不是很理想，尤其是近LED光軸的范圍內(nèi)的光強加大，導(dǎo)致中間部分的光強偏高；也有采用凸透鏡進行聚光的，但是這種方式對LED光通量的利用率比較低，表現(xiàn)在LED發(fā)光角較大的光線無法被利用， 最終導(dǎo)致光效利用率低；目前還有一類泛光透鏡，是在LED聚光全反射透鏡(如圖I所示)的基礎(chǔ)上，在其出射面(圖I中的100)加工出密布的網(wǎng)狀小點(或凹孔)來實現(xiàn)泛光的效果，也有采用出射面磨砂處理的，這些處理方式達到的泛光效果都不是很均勻，而且泛光角度一般較小，同時對光效的利用率也不高。此外，現(xiàn)有透鏡的側(cè)面旋轉(zhuǎn)母線一般為直線或者拋物線，因此滿足配光要求的透鏡尺寸一般都比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種泛光全反射透鏡及使用該透鏡的LED燈具。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種泛光全反射透鏡，該全反射透鏡由折線繞所述全反射透鏡的對稱軸回轉(zhuǎn)形成，其出光面中心設(shè)有圓錐形凹面，所述圓錐形凹面的頂點落在所述全反射透鏡的對稱軸上；入光面中心開有用于放置LED燈的圓柱形盲孔，所述圓柱形盲孔的頂部向內(nèi)延伸有圓錐形凹槽，所述圓錐形凹槽的入光面直徑和所述圓柱形盲孔的直徑相等且其頂點落在所述全反射透鏡的對稱軸上；所述圓錐形凹面的母線與所述全反射透鏡對稱軸的夾角為e，其頂點到所述全反射透鏡入光面的垂直距離為L，則0與L滿足以下公式0 = 90- a ( n -L) / (2n_2)式中，a =15° , n = I. 6 I. 7,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述圓錐形凹槽的母線與所述全反射透鏡對稱軸的夾角為e，圓柱形盲孔的深度為/；則0與/ 滿足以下公式0 =90- a ( n -[) / (2n-2)式中，a =15° , n = I. 6 I. 7,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述折線由六條線段依次相接形成，分別為第一線段、第二線段、第三線段、第四線段、第五線段和第六線段；以所述全反射透鏡的入光面中心為原點,所述全反射透鏡的對稱軸為X軸，與所述X軸垂直并過原點的直線為Y軸建立直角坐標系，所述全反射透鏡的入光面直徑為d，則所述全反射透鏡的出光面直徑D和深度h由以下參數(shù)決定所述第一線段以Y軸上距原點d/2處為起點，與Y軸呈10°夾角，與X軸呈38. 5°夾角；所述第二線段以所述第一線段的終點為起點，與Y軸呈20°夾角，與X軸呈33.5°夾角；所述第三線段以所述第二線段的終點為起點，與Y軸呈30°夾角，與X軸呈26°夾角；所述第四線段以所述第三線段的終點為起點，與Y軸呈40°夾角，與X軸呈23.5°夾角；所述第五線段以所述第四線段的終點為起點，與Y軸呈50°夾角，與X軸呈11°夾角；所述第六線段以所述第五線段的終點為起點，與Y軸呈60°夾角，與X軸呈0°夾 角。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述全反射透鏡為由透明材料注塑成型的全反射透鏡。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述透明材料包括光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述透明材料的折射率大于I. 45。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述全反射透鏡的側(cè)面還鍍有增反膜。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的另一技術(shù)方案為構(gòu)造一種LED燈具，包括LED，該燈具包括上述所述的泛光全反射透鏡。本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述LED的發(fā)光角為110-130°。本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述LED的發(fā)光芯片落在所述全反射透鏡的入光面上，所述LED的光軸與所述全反射透鏡的對稱軸重合。實施本發(fā)明的泛光全反射透鏡，具有以下有益效果本發(fā)明中，全反射透鏡的旋轉(zhuǎn)母線采用了折線，使得透鏡在實現(xiàn)泛光照明的同時，體積可以做到盡可能的小；此外，出光面的圓錐形凹面和底部的圓錐形凹槽能夠?qū)ED近光軸部分的光線起到發(fā)散作用，因此使得燈具在一定的發(fā)光角內(nèi)發(fā)光更加均勻。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖I是現(xiàn)有技術(shù)中全反射透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實施例的主視圖；圖4是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實施例中主視圖中的A-A視圖；圖5是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖；圖6是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實施例的光路圖；圖7是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實施例的配光曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作詳細說明。如圖2所示，同時參見圖3和圖4。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該全反射透鏡由折線繞其對稱軸回轉(zhuǎn)形成，其出光面中心設(shè)有圓錐形凹面3，該圓錐形凹面3的頂點落在全反射透鏡的對稱軸上；同時，入光面中心還開有用于放置LED的圓柱形盲孔1，該圓柱形盲孔I的頂部向內(nèi)延伸形成一圓錐形凹槽2，可以理解的，圓錐形凹槽2的入光面直徑和圓柱形盲孔I的直徑是相等的且其頂點落在全反射透鏡的對稱軸上。燈具的泛光照明可以通過調(diào)節(jié)折線中各線段的傾斜角度和長度來實現(xiàn)，同時在滿足照度要求的前提下，允許該全反射透鏡的體積做到盡可能的小。而底部中心開設(shè)的圓錐形凹槽2和頂部的圓錐形凹面3能夠擴大近LED光軸部分的光線角度，從而使得在該范圍內(nèi)的光強不至于太集中，滿足燈具在一定發(fā)光角內(nèi)照度均勻的要求。進一步地，上述圓錐形凹面3的母線與該全反射透鏡對稱軸的夾角為e，其頂點到全反射透鏡入光面的垂直距離為L，則0與L應(yīng)滿足以下公式9 = 90— a ( r[ —L) / (2n—2)式中，a = 15° , n = I. 6 I. 7,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。其中，L 應(yīng)該比全反射透鏡的深度h略小，一般L為60% h 80% h。同時，圓錐形凹槽2的母線與全反射透鏡對稱軸的夾角為0，圓柱形盲孔的深度為/；則e與/ 滿足以下公式0 =90- a ( n -[) / (2n-2)式中，a = 15° , n =1.6 I. 7,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。由于燈具有發(fā)光角的要求，因此，在圓錐形凹面3和圓錐形凹槽2起到發(fā)散光線的同時，應(yīng)該還要讓折射后的光線盡量落在要求的發(fā)光角內(nèi)以盡可能地提高全反射透鏡對光線的利用率。上述公式即根據(jù)前述要求逆向推導(dǎo)而來。且值得注意的是，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，兩個0取的是相同的值，這只是為了計算上的方便，如需要對全反射透鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行調(diào)整，那么以上兩個e的值也可以取不同的值。優(yōu)選地，該全反射透鏡的旋轉(zhuǎn)母線折線由六條線段依次相接形成，分別為第一線段101、第二線段102、第三線段103、第四線段104、第五線段105和第六線段106。若以全反射透鏡的入光面中心為原點，其對稱軸為X軸，與所述X軸垂直并過原點的直線為Y軸建立直角坐標系，令全反射透鏡的入光面直徑為山則全反射透鏡的出光面直徑D和深度h由以下參數(shù)決定第一線段101以Y軸上距原點d/2處為起點，與Y軸呈10°夾角，與X軸呈38. 5°夾角；第二線段102以第一線段101的終點為起點，與Y軸呈20°夾角，與X軸呈33. 5°夾角；第三線段103以第二線段102的終點為起點，與Y軸呈30°夾角，與X軸呈26°夾角；第四線段104以第三線段103的終點為起點，與Y軸呈40°夾角，與X軸呈23. 5°夾角；第五線段105以第四線段104的終點為起點，與Y軸呈50°夾角，與X軸呈11°夾角；第六線段106以第五線段105的終點為起點，與Y軸呈60°夾角，與X軸呈0°夾角。
現(xiàn)結(jié)合具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)來對本發(fā)明作進一步說明。假設(shè)采用PC材料作為該全反射透鏡的材料，則材料的折射率為I. 59，同時全反射鏡的母線滿足上述條件，其他結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表所示
全反射透鏡圓柱形盲孔直徑d (mm)5. 0 全反射透鏡圓柱形盲孔的深度I (mm)__3. 5 全反射透鏡底部圓錐形凹槽的母線與對稱軸的夾角 81
6 (度)__
全反射透鏡的入光面直徑d (mm)8 全反射透鏡出光面圓錐形凹面的母線與光軸的夾角72 6(度)__
全反射透鏡出光面圓錐形凹面的頂點到透鏡底部平 11 面的距離L ( mm ) 全反射透鏡的深度h ( mm )14 全反射透鏡出光面的直徑D ( mm )16貝IJ滿足上述參數(shù)的全反射透鏡的光路圖如圖6所示，其配光曲線圖如圖7所示。從圖6中可以看出，近光軸(全反射鏡的對稱軸)部分光線的角度被擴大了，而從配光曲線圖7中亦可看出，該燈具的發(fā)光角約為40°且在該范圍內(nèi)照度亦十分均勻。優(yōu)選地，全反射透鏡為由透明材料注塑成型的全反射透鏡。其中，透明材料包括光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料，且透明材料的折射率應(yīng)該大于I. 45。優(yōu)選地，為了進一步提高全反射透鏡的折射率，還可以在全反射透鏡的側(cè)面還鍍上增反膜。在本發(fā)明的另一具體實施例中，一種LED燈具，包括LED和上述的泛光全反射透鏡。LED采用的是半光強角為110°，也可以是120°或130°。上述圓柱形盲孔I的直徑應(yīng)該根據(jù)選定LED的外形尺寸來確定，LED的尺寸應(yīng)該選取比較小的，盡量不要超過5mm，即選用4_或3mm。而圓柱形盲孔I的直徑應(yīng)該大于LED插入圓柱形盲孔I部分的外徑，其深度/ 要大于LED燈插入圓柱形盲孔I部分的長度。進一步地，在安裝LED時，應(yīng)該使LED的發(fā)光芯片落在全反射透鏡的入光面上，其光軸應(yīng)該與全反射透鏡的對稱軸重合，只有這樣才能得到好的泛光照明效果。以上實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)此實施，并不能限制本發(fā)明的保護范圍。凡跟本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種泛光全反射透鏡，其特征在于，該全反射透鏡由折線繞所述全反射透鏡的對稱軸回轉(zhuǎn)形成，該全反射透鏡的出光面中心設(shè)有圓錐形凹面(3)，所述圓錐形凹面(3)的頂點落在所述全反射透鏡的對稱軸上；該全反射透鏡的入光面中心開有用于放置LED的圓柱形盲孔(I)，所述圓柱形盲孔(I)的頂部向內(nèi)延伸形成一圓錐形凹槽(2)，所述圓錐形凹槽(2)的入光面直徑和所述圓柱形盲孔(I)的直徑相等且其頂點落在所述全反射透鏡的對稱軸上； 所述圓錐形凹面(3)的母線與所述全反射透鏡對稱軸的夾角為0，其頂點到所述全反射透鏡入光面的垂直距離為L，則0與L滿足以下公式0 = 90-a (n-L)/ (2n-2) 式中，a = 15° , n = I. 6 I. 7,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述圓錐形凹槽(2)的母線與所述全反射透鏡對稱軸的夾角為0，圓柱形盲孔(I)的深度為/；則0與/ 滿足以下公式 0=90-a (n-/0/Un-2) 式中，a = 15° , n = I. 6 I. 7,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述折線由六條線段依次相接形成，分別為第一線段(101)、第二線段(102)、第三線段(103)、第四線段(104)、第五線段(105)和第六線段(106);以所述全反射透鏡的入光面中心為原點，所述全反射透鏡的對稱軸為X軸，與所述X軸垂直并過原點的直線為Y軸建立直角坐標系，所述全反射透鏡的入光面直徑為d，則所述全反射透鏡的出光面直徑D和深度h由以下參數(shù)決定 所述第一線段(101)以Y軸上距原點d/2處為起點，與Y軸呈10°夾角，與X軸呈38.5°夾角； 所述第二線段(102)以所述第一線段(101)的終點為起點，與Y軸呈20°夾角，與X軸M 33. 5° 夾角； 所述第三線段(103)以所述第二線段(102)的終點為起點，與Y軸呈30°夾角，與X軸呈26°夾角； 所述第四線段(104)以所述第三線段(103)的終點為起點，與Y軸呈40°夾角，與X軸M 23. 5° 夾角； 所述第五線段(105)以所述第四線段(104)的終點為起點，與Y軸呈50°夾角，與X軸呈11°夾角； 所述第六線段(106)以所述第五線段(105)的終點為起點，與Y軸呈60°夾角，與X軸呈0°夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述全反射透鏡為由透明材料注塑成型的全反射透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述透明材料包括光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述透明材料的折射率大于I. 45。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述全反射透鏡的側(cè)面還鍍有增反膜。
8.—種LED燈具，包括LED，其特征在于，該燈具包括權(quán)利要求I至7任一所述的泛光全反射透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED燈具，其特征在于，所述LED的發(fā)光角為110-130°。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的LED燈具，其特征在于，所述LED的發(fā)光芯片落在所述全反射透鏡的入光面上，所述LED的光軸與所述全反射透鏡的對稱軸重合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種泛光全反射透鏡，該全反射透鏡由折線繞所述全反射透鏡的對稱軸回轉(zhuǎn)形成，該全反射透鏡的出光面中心設(shè)有圓錐形凹面，所述圓錐形凹面的頂點落在所述全反射透鏡的對稱軸上；該全反射透鏡的入光面中心開有用于放置LED燈的圓柱形盲孔，所述圓柱形盲孔的頂部向內(nèi)延伸形成一圓錐形凹槽，所述圓錐形凹槽的入光面直徑和所述圓柱形盲孔的直徑相等且其頂點落在所述全反射透鏡的對稱軸上。本發(fā)明中，全反射透鏡的旋轉(zhuǎn)母線采用了折線，使得透鏡在實現(xiàn)泛光照明的同時，體積可以做到盡可能的??；此外，出光面的圓錐形凹面和底部的圓錐形凹槽能夠?qū)ED近光軸部分的光線起到發(fā)散作用，因此使得燈具在一定的發(fā)光角內(nèi)發(fā)光更加均勻。
文檔編號F21Y101/02GK102748710SQ201110101050
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者周明杰, 羅英達 申請人: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