專利名稱：一種全反射透鏡及使用該全反射透鏡的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全反射透鏡和使用該透鏡的LED燈具。
背景技術(shù)：
對(duì)LED燈的泛光方式一般采用全反射透鏡，但是這種方式對(duì)光型的處理不是很理想，尤其是沿著LED光軸方向的光強(qiáng)會(huì)比較集中；也有采用凸透鏡對(duì)LED進(jìn)行聚光的，但這種方式對(duì)LED的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)致燈具的光效利用率低；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)狀小凸點(diǎn)(或凹孔)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)泛光的效果，也有采用將出射面作磨砂處理的，這些處理方式達(dá)到的泛光效果都不夠均勻，而且泛光角度一般較小，對(duì)光的利用率也不高。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，因此滿足配光的透鏡尺寸較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種全反射透鏡和使用該全反射透鏡的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)造一種全反射透鏡，該全反射透鏡為回轉(zhuǎn)體，且所述回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)母線為折線；所述全反射透鏡的入光面中心設(shè)有用于放置LED的圓柱形凹槽,所述圓柱形凹槽向內(nèi)延伸形成一圓錐形凹槽,所述圓錐形凹槽的頂點(diǎn)落在所述全反射透鏡的對(duì)稱軸上；所述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(diǎn)落在所述全反射透鏡的對(duì)稱軸上；所述圓錐形凹槽的母線與所述全反射透鏡對(duì)稱軸的夾角為e，所述圓柱形凹槽的深度為/；則0與/ 滿足以下公式0 =90- a ( ri -[) / (2n-2);其中，a =15° , n = I. 6 I. 7,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。本發(fā)明所述的全反射透鏡，其中，所述圓錐形凹面的母線與所述全反射透鏡對(duì)稱軸的夾角為e，其頂點(diǎn)到所述全反射透鏡入光面的垂直距離為L(zhǎng)，則0與L滿足以下公式0 = 90- a ( n -L) / (2n_2)；其中，a =15° , n = I. 6 I. 7,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。本發(fā)明所述的全反射透鏡，其中，所述折線由至少六條線段依次相接形成，所述線段與所述全反射透鏡對(duì)稱軸的夾角沿所述全反射透鏡的入光面到出光面方向依次遞減。本發(fā)明所述的全反射透鏡，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；以全反射透鏡的入光面中心為原點(diǎn)，全反射透鏡的對(duì)稱軸為X軸，與所述X軸垂直且過原點(diǎn)的直線為Y軸建立直角坐標(biāo)系，所述全反射透鏡的入光面直徑為山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(diǎn)d/2處為起點(diǎn)，與Y軸呈10°夾角，與X軸呈38°夾角；所述第二線段以所述第一線段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈20°夾角，與X軸呈35.5°夾角；所述第三線段以所述第二線段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈30°夾角，與X軸呈28°夾角；所述第四線段以所述第三線段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈40°夾角，與X軸呈25.5°夾角；所述第五線段以所述第四線段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈50°夾角，與X軸呈18°夾角；所述第六線段以所述第五線段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈60°夾角，與X軸呈 10.5°夾角。本發(fā)明所述的全反射透鏡，其中，所述全反射透鏡由透明材料注塑成型。本發(fā)明所述的全反射透鏡，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)問題所采用的另一技術(shù)方案為構(gòu)造一種LED燈具，包括LED，該燈具還包括上述所述的全反射透鏡。本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述LED的發(fā)光角為110-130°。實(shí)施本發(fā)明的全反射透鏡，具有以下有益效果本發(fā)明的全反射透鏡的旋轉(zhuǎn)母線采用折線，使得燈具在滿足照度要求的前提下體積可以做到盡可能的??；其次，全反射透鏡入光面和出光面設(shè)置的圓錐形凹槽可以將集中在全反射透鏡對(duì)稱軸附近的光進(jìn)行發(fā)散，使得燈具在一定區(qū)域內(nèi)的照度更加均勻。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)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)明一種全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一種全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的主視圖；圖4是本發(fā)明一種全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例中主視圖中的A-A視圖；圖5是本發(fā)明一種全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖；圖6是本發(fā)明一種全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的光路圖；圖7是本發(fā)明一種全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的配光曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。如圖2所示，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該全反射透鏡為回轉(zhuǎn)體，該回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)母線為折線。全反射透鏡的入光面中心設(shè)有用于放置光源的圓柱形凹槽1，該圓柱形凹槽I繼續(xù)向內(nèi)延伸形成有一圓錐形凹槽2,圓錐形凹槽2的頂點(diǎn)落在全反射透鏡的對(duì)稱軸上；全反射透鏡的出光面中心設(shè)有圓錐形凹面3，圓錐形凹面3的頂點(diǎn)落在全反射透鏡的對(duì)稱軸上。圓柱形凹槽I的作用主要是用于放置LED燈，其直徑根據(jù)LED燈的具體尺寸大小進(jìn)行選擇，一般圓柱形凹槽I的直徑要稍大于LED燈插入部分的外徑，其深度要稍大于LED燈插入部分的長(zhǎng)度，而本發(fā)明主要適用于發(fā)光角為110-130°之間的LED燈。在放置LED燈時(shí)，應(yīng)該使LED燈的光軸與全反射透鏡的對(duì)稱軸(即全反射透鏡的光軸)重合，其次，應(yīng)該使LED燈的發(fā)光芯片落在全反射透鏡的底部平面上。LED燈的尺寸應(yīng)該選取比較小的，一般選擇外徑不大于5mm的LED燈。圓錐形凹槽2和圓錐形凹面3的作用主要用于擴(kuò)大近光軸的光線角度，使得中間部分的光強(qiáng)不至于太集中，因此使燈具在一定的發(fā)光角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)照度的均勻。此外，該全反射透鏡的旋轉(zhuǎn)母線采用了折線，從而使得燈具在滿足照度要求的前提下體積可以做到盡可能的小。進(jìn)一步地，圓錐形凹槽I的母線與全反射透鏡對(duì)稱軸的夾角為0，圓柱形凹槽I的深度為/；則0與/ 滿足以下公式
0 =90- a ( ri -[) / (2n-2);其中，a =15° , n = I. 6 I. 7,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。又，圓錐形凹面3的母線與全反射透鏡I對(duì)稱軸的夾角同為0，其頂點(diǎn)到全反射透鏡I入光面的垂直距離為L(zhǎng)，則0與L滿足以下公式0 = 90- a ( n -L) / (2n_2)；其中，a = 15°，11=1.6 1.7，且11 > n，n為全反射透鏡的折射率。一般來說，L應(yīng)該略小于全反射透鏡的深度h，取60% h至80% h。值得注意的是，以上兩個(gè)公式是根據(jù)既定的燈具發(fā)光角逆向推導(dǎo)得出，且理論上來說，圓錐形凹槽2母線與對(duì)稱軸的夾角0與圓錐形凹面3母線與對(duì)稱軸的夾角0可以相同也可以不同，但是在本發(fā)明中，為了計(jì)算上的方便，兩個(gè)0取相等的值。進(jìn)一步地，上述全反射透鏡的母線折線由六條線段依次相接形成，線段與全反射透鏡I對(duì)稱軸的夾角沿全反射透鏡I的入光面到出光面方向依次遞減。優(yōu)選地，折線采用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 ;同時(shí)以全反射透鏡I的入光面中心為原點(diǎn)，其對(duì)稱軸為X軸，與X軸垂直且過原點(diǎn)的直線為Y軸建立直角坐標(biāo)系，全反射透鏡I的入光面直徑為d，則全反射透鏡I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(diǎn)d/2處為起點(diǎn)，與Y軸呈10°夾角，與X軸呈38°夾角；第二線段102以第一線段101的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈20°夾角，與X軸呈35. 5°夾角；第三線段103以第二線段102的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈30°夾角，與X軸呈28°夾角；第四線段104以第三線段103的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈40°夾角，與X軸呈25. 5°夾角；第五線段105以第四線段104的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈50°夾角，與X軸呈18°夾角；
第六線段106以第五線段105的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈60°夾角，與X軸呈10. 5°夾角。假如滿足上述參數(shù)的全反射透鏡I采用PC材料注塑成型，其折射率為I. 59，其他
具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表所示
權(quán)利要求
1.一種全反射透鏡，其特征在于，該全反射透鏡為回轉(zhuǎn)體，且所述回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)母線為折線；所述全反射透鏡的入光面中心設(shè)有用于放置LED的圓柱形凹槽(I)，所述圓柱形凹槽(I)向內(nèi)延伸形成一圓錐形凹槽(2)，所述圓錐形凹槽(2)的頂點(diǎn)落在所述全反射透鏡的對(duì)稱軸上；所述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(diǎn)落在所述全反射透鏡的對(duì)稱軸上； 所述圓錐形凹槽(2)的母線與所述全反射透鏡對(duì)稱軸的夾角為e，所述圓柱形凹槽(I)的深度為/；則0與/ 滿足以下公式 0=90-a (n-/0/Un-2); 其中，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所述的全反射透鏡，其特征在于，所述圓錐形凹面(3)的母線與所述全反射透鏡對(duì)稱軸的夾角為9，所述圓錐形凹面(3)的頂點(diǎn)到所述全反射透鏡入光面的垂直距離為L(zhǎng)，則0與L滿足以下公式0 = 90- a ( n -L) / (2n-2)； 其中，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，所述線段與所述全反射透鏡對(duì)稱軸的夾角沿所述全反射透鏡的入光面到出光面方向依次遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全反射透鏡，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);以全反射透鏡的入光面中心為原點(diǎn)，所述全反射透鏡的對(duì)稱軸為X軸，與所述X軸垂直且過原點(diǎn)的直線為Y軸建立直角坐標(biāo)系，所述全反射透鏡的入光面直徑為山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(diǎn)d/2處為起點(diǎn)，與Y軸呈10°夾角，與X軸呈38°夾角； 所述第二線段(102)以所述第一線段(101)的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈20°夾角，與X軸M 35. 5° 夾角； 所述第三線段(103)以所述第二線段(102)的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈30°夾角，與X軸呈28°夾角； 所述第四線段(104)以所述第三線段(103)的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈40°夾角，與X軸M 25. 5° 夾角； 所述第五線段(105)以所述第四線段(104)的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈50°夾角，與X軸呈18°夾角； 所述第六線段(106)以所述第五線段(105)的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與Y軸呈60°夾角，與X軸呈10.5°夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全反射透鏡，其特征在于，所述全反射透鏡由透明材料注塑成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全反射透鏡，其特征在于，所述透明材料包括光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全反射透鏡，其特征在于，所述透明材料的折射率大于I.45。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全反射透鏡，其特征在于，所述全反射透鏡的側(cè)面還鍍有增反膜。
9.一種LED燈具，包括LED，其特征在于，該燈具還包括權(quán)利要求I至8任一項(xiàng)所述的全反射透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED燈具，其特征在于，所述LED的發(fā)光角為110-130°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全反射透鏡，該全反射透鏡為回轉(zhuǎn)體，且所述回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)母線為折線；所述全反射透鏡的入光面中心設(shè)有用于放置LED的圓柱形凹槽，所述圓柱形凹槽向內(nèi)延伸形成一圓錐形凹槽，所述圓錐形凹槽的頂點(diǎn)落在所述全反射透鏡的對(duì)稱軸上；所述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(diǎn)落在所述全反射透鏡的對(duì)稱軸上。本發(fā)明的全反射透鏡旋轉(zhuǎn)母線采用折線，使得燈具在滿足照度要求的前提下體積可以做到盡可能的?。黄浯?，全反射透鏡入光面和出光面設(shè)置的圓錐形凹槽可以將集中在全反射透鏡對(duì)稱軸附近的光進(jìn)行發(fā)散，使得燈具在一定區(qū)域內(nèi)的照度更加均勻。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102748711SQ201110101058
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)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(dá) 申請(qǐng)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