專利名稱：一種led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的具有泛光配光功能的全反射透鏡及使用該透鏡的LED燈具。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)LED的泛光配光一般采用反光杯，但是這種方式對(duì)光線的處理不是很理想，雖然可以通過反射器配光，但是通過反射器配光會(huì)使得該反光杯沿著LED光軸方向的光強(qiáng)較大，即中間部分的光強(qiáng)偏高。也有采用凸透鏡對(duì)LED進(jìn)行聚光的，但是這種方式對(duì)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)致燈具的光效利用率過低。目前還有一類泛光鏡，是在LED聚光全反射鏡(如圖I所示)的基礎(chǔ)上，在其出光面(圖I中的100)上加工出密布的小凸點(diǎn)(或凹孔)來實(shí)現(xiàn)泛光的效果，也有采用出光面磨砂處理的方式，但這些處理方式達(dá)到的泛光效果都不夠均勻，而且泛光角度一般較小，對(duì)光的利用率較低。此外，現(xiàn)有反光杯的旋轉(zhuǎn)母線一般為直線或拋物線，因此滿足配光要求的透鏡尺寸都比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種LED泛光全發(fā)射透鏡。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LED泛光全反射透鏡，該全反射透鏡為回轉(zhuǎn)體，所述回轉(zhuǎn)體由折線繞所述全反射透鏡的光軸回轉(zhuǎn)形成；所述全反射透鏡的入光面設(shè)有用于放置LED光源的向內(nèi)凹的半球形凹槽，所述半球形凹槽的球心位于所述全反射透鏡的入光面上且落在所述光軸上；所述LED光源發(fā)出的光從所述全反射透鏡的出光面射出；，所述出光面的直徑與所述全反射透鏡的深度之比為3. 1333 3. 5333，且所述全反射透鏡的出光角為99 101° ；所述折線由至少三條線段首尾依次相接形成，所述線段終點(diǎn)與所述全反射透鏡底面中心的連線與所述全反射透鏡光軸所呈角度的余角沿入光到出光方向以9. 5-10. 5°的夾角遞增，而所述線段與所述光軸的夾角沿入光到出光方向依次遞減。本發(fā)明所述的LED泛光全反射透鏡，其中，所述折線由三條線段首尾依次相接形成，分別為第一線段、第二線段和第三線段；以半球形凹槽的球心為原點(diǎn)，光軸為X軸，與所述X軸垂直并過原點(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D，則所述全反射透鏡的深度和出光面直徑由以下參數(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28. 5°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18.5°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8. 5°夾角。本發(fā)明所述的LED泛光全發(fā)射透鏡，其中，所述出光面直徑為7_13mm，所述深度為2-4mm。本發(fā)明所述的LED泛光全發(fā)射透鏡，其中，所述全反射透鏡的入光面直徑為8_。本發(fā)明所述的LED泛光全發(fā)射透鏡，其中，所述半球形凹槽的直徑為4_6mm。
本發(fā)明所述的LED泛光全發(fā)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LED泛光全發(fā)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LED泛光全發(fā)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LED泛光全發(fā)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，包括上述所述的LED泛光全反射透鏡、和置于所述半球形凹槽內(nèi)的LED光源，且所述LED光源的發(fā)光角為 110-130。。 實(shí)施本發(fā)明的LED泛光全反射透鏡，具有以下有益效果該LED泛光全反射透鏡的光效利用率高，由于其母線采用了折線，使得燈具在滿足照度要求的前提下體積可以做到盡可能地小，且入光面的半球形凹槽擴(kuò)大了 LED光源中間部分的光線出射角度，提高了 LED燈具照射的均勻度。


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LED反光杯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一種LED泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一種LED泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的正視圖；圖4是本發(fā)明一種LED泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)視圖；圖5是本發(fā)明一種LED泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的全剖圖；圖6是本發(fā)明一種LED泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例中母線的參數(shù)圖；圖7是本發(fā)明一種LED泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的光路圖；圖8是本發(fā)明一種LED泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的配光曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖示對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。如圖2所示，同時(shí)參見圖3、圖4和圖5。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該全反射透鏡I為回轉(zhuǎn)體，該回轉(zhuǎn)體由折線繞全反射透鏡I的光軸(即對(duì)稱軸)回轉(zhuǎn)形成，其入光面還設(shè)有用于放置LED光源的向內(nèi)凹的半球形凹槽2，該半球形凹槽2的球心位于全反射透鏡I的入光面上且落在全反射透鏡I的光軸上。LED光源發(fā)出的光從全反射透鏡I的出光面射出，其中，出光面的直徑與全反射透鏡I的深度之比為3. 1333 3. 5333，且該全反射透鏡I的出光角為99 101°。
全反射透鏡I入光面設(shè)置的半球形凹槽2有兩個(gè)作用，一是用來放置LED光源，二是對(duì)發(fā)光角比較小的光線有一定的發(fā)散作用，使得中間部分的光強(qiáng)不至于太集中。另，該全反射透鏡I的旋轉(zhuǎn)母線采用的是折線，使得該全反射透鏡可以在滿足燈具照度要求的前提下做到體積盡可能的小，而且較之旋轉(zhuǎn)母線為直線或者拋物線的透鏡，本發(fā)明的全反射透鏡的加工更加容易，制造成本更加低廉。值得注意的是，本發(fā)明適用于發(fā)光角(半強(qiáng)角)為110-130度之間的LED，半球形凹槽的直徑d是根據(jù)LED的外徑大小來確定的，應(yīng)該比LED的直徑稍大，通常比LED的外徑大l_2mm即可。另，LED的直徑尺寸應(yīng)該選擇比較小的，最好不要超過5mm，如果比5mm大太多，則不容易得到好的泛光效果。其次，在放置LED時(shí)，應(yīng)該使LED的光軸與全反射透鏡I的光軸重合，使LED發(fā)光芯片與透鏡底部所在的平面對(duì)齊。進(jìn)一步地，全反射透鏡I的旋轉(zhuǎn)母線折線由至少三條線段首尾依次相接形成，各線段終點(diǎn)與全反射透鏡I底面中心的連線與全反射透鏡I光軸夾角的余角沿入光到出光方向以9. 5-10. 5°的夾角遞增，因此各線段與光軸的夾角沿全反射透鏡I的入光到出光方向 依次遞減。優(yōu)選地，如圖6所示。上述折線由三條線段首尾依次相接形成，分別為第一線段101、第二線段102和第三線段103。以半球形凹槽2的球心為原點(diǎn)，光軸為X軸，與所述X軸垂直并過原點(diǎn)的直線為Y軸(及落在入光面上且過入光面中心的直線)建立直角坐標(biāo)系，定義全反射透鏡I的入光面直徑為D，則全反射透鏡I的開口大小和深度由以下參數(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28. 5°夾角；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軸呈18.5°夾角；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8.5°夾角。值得注意的是，以上參數(shù)由燈具的發(fā)光角逆向推導(dǎo)得出，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，燈具的發(fā)光角取100°。優(yōu)選地，上述出光面直徑為7-13mm，而全反射透鏡I的深度為2_4mm。此外，全反射透鏡I的入光面直徑可取8_，而半球形凹槽2的直徑可以取4-6_。在本發(fā)明的其中一具體實(shí)施例中，假設(shè)該全反射透鏡I采用PC材料作為透鏡材料，其折射率為I. 59，旋轉(zhuǎn)母線滿足以上條件，LED尺寸插入凹孔部分的外徑小于2mm，取
權(quán)利要求
1.一種LED泛光全反射透鏡，其特征在于，該全反射透鏡(I)為回轉(zhuǎn)體，所述回轉(zhuǎn)體由折線繞所述全反射透鏡(I)的光軸回轉(zhuǎn)形成；所述全反射透鏡(I)的入光面設(shè)有用于放置LED光源的向內(nèi)凹的半球形凹槽(2)，所述半球形凹槽(2)的球心位于所述全反射透鏡(I)的入光面上且落在所述光軸上；所述LED光源發(fā)出的光從所述全反射透鏡(I)的出光面射出，所述出光面的直徑與所述全反射透鏡(I)的深度之比為3. 1333 3. 5333，且所述全反射透鏡⑴的出光角為99 101° ； 所述折線由至少三條線段首尾依次相接形成，所述線段終點(diǎn)與所述全反射透鏡(1)底面中心的連線與所述全反射透鏡(I)光軸所呈角度的余角沿入光到出光方向以9. 5-10. 5°的夾角遞增，而所述線段與所述光軸的夾角沿的入光到出光方向依次遞減。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED泛光全發(fā)射透鏡，其特征在于，所述折線由三條線段首尾依次相接形成，分別為第一線段(101)、第二線段(102)和第三線段(103);以半球形凹槽(2)的球心為原點(diǎn)，光軸為X軸，與所述X軸垂直并過原點(diǎn)的直線為Y軸建立直角坐標(biāo)系，所述全反射透鏡(I)的入光面直徑為D，則所述全反射透鏡(I)的深度和出光面直徑由以下參數(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28.5°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軸呈18.5°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8. 5°夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED泛光全發(fā)射透鏡，其特征在于，所述出光面直徑為7_13mm,所述深度為2_4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED泛光全反射透鏡，其特征在于，所述全反射透鏡(I)的入光面直徑為8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED泛光全發(fā)射透鏡，其特征在于，所述半球形凹槽(2)的直徑為4_6mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED泛光全反射透鏡，其特征在于，所述全反射透鏡(I)由透明材料注塑成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED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。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED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。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED泛光全反射透鏡，其特征在于，所述全反射透鏡(I)的側(cè)面還鍍有增反膜。
10.一種LED燈具，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9所述的LED泛光全反射透鏡、和置于所述半球形凹槽(2)內(nèi)的LED光源，且所述LED光源的發(fā)光角為110-130°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED泛光全反射透鏡及使用該透鏡的LED燈具，該全反射透鏡為回轉(zhuǎn)體，由折線繞所述全反射透鏡的光軸回轉(zhuǎn)形成；全反射透鏡的入光面設(shè)有用于放置LED光源的向內(nèi)凹的半球形凹槽，該半球形凹槽的球心位于全反射透鏡的入光面上且落在全反射透鏡的光軸上；LED光源發(fā)出的光從全反射透鏡的出光面射出。該小尺寸LED泛光全反射透鏡的光效利用率高，由于其母線采用了折線，使得燈具在滿足照度要求的前提下體積可以做到盡可能地小，且入光面的半球形凹槽擴(kuò)大了LED光源中間部分的光線出射角度，提高了LED燈具照射的均勻度。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102759067SQ20111010557
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26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