一種廣角度的led透鏡以及具有該透鏡的led燈具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種廣角度的LED透鏡(100)以及具有該透鏡的LED燈具，其特征在于，其包括透鏡本體(101)和用于安裝所述LED透鏡(100)的安裝部件(102)，其中，所述透鏡本體(101)包括多個(gè)反射或折射面，并且所述多個(gè)反射或折射面構(gòu)成了軸向開設(shè)在所述透鏡本體(101)頂部的盆狀出光口(103)，所述多個(gè)反射或折射面同時(shí)也限定了用于容納LED光源的底部空腔(104)。本實(shí)用新型體積小，出光均勻，光斑中心沒有暗區(qū)，可以運(yùn)用在各種LED照明裝置中。
【專利說明】-種廣角度的LED透鏡以及具有該透鏡的LED燈具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種LED照明領(lǐng)域，尤其涉及一種廣角度的LED透鏡以及具有該 透鏡的LED燈具。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，LED照明裝置獲得廣角度或大出光角度的方式主要有兩種方式：第一種，利 用光學(xué)透鏡。通過折射反射原理，改變光的傳播路徑來獲得大出光角度。但普通的LED透 鏡體積大，并且出光角度越大透鏡的體積越大，既增大了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)又增加了生產(chǎn)成本。第二 種，不采用透鏡，通過改變LED光源的結(jié)構(gòu)形式，如將常用的LED面光源形式變成一個(gè)球面 或圓柱面的發(fā)光體，以此形成一個(gè)大出光角的光源，從而獲得大出光角的LED光。這種方式 雖然解決了產(chǎn)品體積大的問題，但是需要多個(gè)LED光源組合使用，這不僅增加了產(chǎn)品成本 而且電路設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，并且該種方式一般只適用于LED球泡燈或蠟燭燈，通用性不強(qiáng)，不 能用于更多的LED照明裝置。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的LED大角度透鏡大部分能達(dá)到180度左右，即使是做到200度以上， 也有很多發(fā)光不均勻，光斑中心有嚴(yán)重的暗區(qū)等現(xiàn)象。中國專利CN203131701U公布了一種 大角度透鏡，在一定程度上解決了體積大、成本高的問題，但是其出光角度不夠大，遠(yuǎn)不能 滿足人們對大出光角LED照明裝置的需求，并且其出光的均勻性也未可知，不能保證獲得 良好照明效果。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型針對以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供了一種廣角度透鏡，可以實(shí)現(xiàn)單顆或 多顆LED光源的大角度出光，并且體積小，出光均勻，光斑中心沒有暗區(qū)，可以運(yùn)用在各種 LED照明裝置中。其具體技術(shù)方案為：一種廣角度的LED透鏡，其特征在于，其包括透鏡本 體和用于安裝所述LED透鏡的安裝部件，其中，所述透鏡本體包括多個(gè)反射或折射面，并且 所述多個(gè)反射或折射面構(gòu)成了軸向開設(shè)在所述透鏡本體頂部的盆狀出光口，所述多個(gè)反射 或折射面同時(shí)也限定了用于容納LED光源的底部空腔。
[0005] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述多個(gè)折射或反射面包括底部平整進(jìn)光面、平整出光 頂面、周向外表面、弧形出光頂面、頂部邊緣面和底部環(huán)形面，其中，所述底部平整進(jìn)光面和 所述底部環(huán)形面構(gòu)成了所述底部空腔的內(nèi)表面，并且所述底部平整進(jìn)光面平行于所述LED 光源的發(fā)光面，所述底部環(huán)形面相對于所述底部平整進(jìn)光面呈環(huán)形斜面的形式，所述平整 出光頂面與所述弧形出光頂面兩者限定了所述盆狀出光口，并且所述平整出光頂面平行于 所述LED光源的發(fā)光面，所述弧形出光頂面是從所述平整出光頂面向所述透鏡本體頂部延 伸的自由曲面，所述周向外表面構(gòu)成了所述透鏡本體的周向外壁，所述頂部邊緣面被形成 為與所述弧形出光頂面相鄰接的、且沿所述盆狀出光口的周向邊緣環(huán)形延伸的平面。
[0006] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述底部平整進(jìn)光面和所述底部環(huán)形面構(gòu)成了所述LED 透鏡的入射面，并且所述平整出光頂面、所述周向外表面、所述弧形出光頂面和所述頂部邊 緣面構(gòu)成了所述LED透鏡的出光面。
[0007] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在俯視圖中，所述平整出光頂面的面積明顯小于所述底 部平整進(jìn)光面，并且所述平整出光頂面和所述底部平整進(jìn)光面保持相互匹配的圓形、橢圓 形或多邊形。
[0008] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述底部環(huán)形面與光軸的夾角大于Γ。
[0009] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在所述周向外表面上形成有用于固定所述安裝部件的凸 起，所述凸起包括兩個(gè)彼此相互垂直的表面：第一表面和第二表面，其中，所述第一表面平 行于光軸，所述第二表面垂直于光軸。
[0010] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述安裝部件固定至所述第一表面，所述第二表面所在 平面的高度至少高于所述底部平整進(jìn)光面所在平面的高度，使得安裝部件以不影響所述 LED光源出光的方式固定至所述凸起。
[0011] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述盆狀出光口呈開口朝向所述LED透鏡頂部的喇叭 狀。
[0012] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述安裝部件設(shè)有螺紋或卡扣結(jié)構(gòu)，使得所述LED透鏡 以螺紋連接或卡扣連接的方式固定至LED燈具。
[0013] 一種LED燈具，其至少包括LED光源、燈殼、驅(qū)動(dòng)單元和散熱器，其特征在于，所述 LED燈具還包括如前所述的LED透鏡。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1 (a)是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的立體圖；
[0015] 圖1 (b)是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的立體圖；
[0016] 圖2 (a)是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的透鏡本體的剖視圖；
[0017] 圖2 (b)是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的透鏡本體的主視圖；
[0018] 圖3(a)是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的左視圖；
[0019] 圖3(b)是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的右視圖；
[0020] 圖3 (c)是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的俯視圖；
[0021] 圖3 (d)是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的仰視圖；
[0022] 圖4是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡所建立的坐標(biāo)圖；
[0023] 圖5是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的光線的路徑圖；
[0024] 圖6是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的配光曲線極坐標(biāo)圖；和
[0025] 圖7是本實(shí)用新型的廣角度的LED透鏡的光斑圖。
[0026] 附圖標(biāo)記列表
[0027] 100:LED透鏡 101 :透鏡本體 102 :安裝部件
[0028] 103:盆狀出光口 104:底部空腔 201 :底部平整進(jìn)光面
[0029] 202:平整出光頂面203:周向外表面204:弧形出光頂面
[0030] 205 :頂部邊緣面 206:底部環(huán)形面301:凸起
[0031] 302 :第一表面 303 :第二表面

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖具體說明本實(shí)用新型。
[0033] 圖1(a)和圖1(b)示出了一種廣角度的LED透鏡100,其包括透鏡本體101和用于 安裝LED透鏡100的安裝部件102。透鏡本體101包括多個(gè)反射或折射面。多個(gè)反射或折 射面構(gòu)成了軸向開設(shè)在透鏡本體101頂部的盆狀出光口 103,所述多個(gè)反射或折射面同時(shí) 也限定了用于容納LED光源的底部空腔104。透鏡本體100是由PC(聚碳酸酯）、PMMA(聚 甲基丙烯酸甲酯）或PP(聚甲基丙烯酸甲酯）等其它的光學(xué)級(jí)塑料以及光學(xué)級(jí)玻璃材質(zhì)制 成的，充分保證良好的照明效果，使光線全部透過透鏡?，F(xiàn)給出幾種常用的光學(xué)塑料和玻璃 的折射率僅供參考。PMMA的折射率：1. 4935 ;PC的折射率：1. 5896 ;BK7(光學(xué)玻璃）的折射 率：1. 519。安裝部件102是具有高導(dǎo)熱效率的塑料或者彈性塑料制成的，能夠有效防止透 鏡本體101因長時(shí)間受熱而發(fā)生的起翹變形。并且安裝部件102能夠有效地和燈具結(jié)合固 定，避免了因用常規(guī)方法將透鏡直接安裝在燈具上而引起構(gòu)件松動(dòng)、安裝不牢固等問題。
[0034] 參見圖2(a)，多個(gè)折射或反射面包括底部平整進(jìn)光面201、平整出光頂面202、周 向外表面203、弧形出光頂面204、頂部邊緣面205和底部環(huán)形面206。底部平整進(jìn)光面201 和底部環(huán)形面206構(gòu)成了底部空腔104的內(nèi)表面，使得LED光源發(fā)出的光透過底部平整進(jìn) 光面和底部環(huán)形面進(jìn)入到透鏡本體101。底部平整進(jìn)光面201平行于LED光源的發(fā)光面。 底部環(huán)形面206相對于底部平整進(jìn)光面呈環(huán)形斜面形式。底部環(huán)形面的作用除了將極少量 的光線折射出來以外，還為了本實(shí)用新型在生產(chǎn)過程中能夠更好的出模。平整出光頂面202 與弧形出光頂面204兩者限定了盆狀出光口 103。平整出光頂面202平行于LED光源的發(fā) 光面，使得靠近光軸的部分光線從平整出光頂面折射出來，并且平整出光頂面是平面?；⌒?出光頂面204是從平整出光頂面202向透鏡本體101頂部延伸的光滑的自由曲面?；⌒纬?光頂面204通過全反射現(xiàn)象，可以將光線向更大的角度擴(kuò)散，如圖5所示?；⌒纬龉忭斆鎸?遠(yuǎn)離光軸或者角度較大的大部分光線經(jīng)過的發(fā)射或折射，從而擴(kuò)大LED照明裝置的出光角 度。周向外表面203構(gòu)成了透鏡本體101的周向外壁。自由曲面的周向外表面203具有兩 個(gè)作用：一是將遠(yuǎn)離光軸或者角度較大的少部分光線折射出來；二是將從弧形出光頂面反 射出來的光線進(jìn)行折射，從而增大出光角度。頂部邊緣面205被形成為與弧形出光面頂面 204相鄰接的、且沿盆狀出光口 103的周向邊緣環(huán)形延伸的平面，使得少量的光線透過頂部 邊緣面折射出來。
[0035] 在設(shè)計(jì)自由曲面的過程中，根據(jù)已知的光源，將光源的各個(gè)角度進(jìn)行離散，即本透 鏡的入射光線；根據(jù)我們所需要的出射角度，來確定出射光線，然后通過斯涅爾定律來計(jì)算 出射光線和入射光線的法線矢量。根據(jù)法線矢量來一點(diǎn)一點(diǎn)的確定各個(gè)自由曲面的節(jié)點(diǎn)。 本透鏡在設(shè)計(jì)中使用了 1〇〇個(gè)離散的點(diǎn)，最后將這些離散的點(diǎn)連成光滑的曲線而形成。
[0036] 在圖4的坐標(biāo)圖中，呈自由曲面的弧形出光頂面204包括表1中的離散點(diǎn)。其中， X方向是垂直于紙面向外的。
[0037] 表 1
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種廣角度的LED透鏡（100)，其特征在于，其包括透鏡本體（101)和用于安裝所述 LED透鏡（100)的安裝部件（102)，其中， 所述透鏡本體（101)包括多個(gè)反射或折射面，并且所述多個(gè)反射或折射面構(gòu)成了軸向 開設(shè)在所述透鏡本體（101)頂部的盆狀出光口（103)，所述多個(gè)反射或折射面同時(shí)也限定 了用于容納LED光源的底部空腔（104)。
2. 如權(quán)利要求1所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特征在于，所述多個(gè)折射或反射面 包括底部平整進(jìn)光面（201)、平整出光頂面（202)、周向外表面（203)、弧形出光頂面（204)、 頂部邊緣面（205)和底部環(huán)形面（206)，其中， 所述底部平整進(jìn)光面（201)和所述底部環(huán)形面（206)構(gòu)成了所述底部空腔（104)的 內(nèi)表面，并且所述底部平整進(jìn)光面（201)平行于所述LED光源的發(fā)光面，所述底部環(huán)形面 (206)相對于所述底部平整進(jìn)光面呈環(huán)形斜面形式， 所述平整出光頂面（202)與所述弧形出光頂面（204)兩者限定了所述盆狀出光口 (103)，并且所述平整出光頂面（202)平行于所述LED光源的發(fā)光面，所述弧形出光頂面 (204)是從所述平整出光頂面（202)向所述透鏡本體（101)頂部延伸的自由曲面， 所述周向外表面（203)構(gòu)成了所述透鏡本體（101)的周向外壁， 所述頂部邊緣面（205)被形成為與所述弧形出光頂面（204)相鄰接的、且沿所述盆狀 出光口（103)的周向邊緣環(huán)形延伸的平面。
3. 如權(quán)利要求2所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特征在于，所述底部平整進(jìn)光面 (201)和所述底部環(huán)形面（206)構(gòu)成了所述LED透鏡（100)的入射面，并且所述平整出光頂 面（202)、所述周向外表面（203)、所述弧形出光頂面（204)和所述頂部邊緣面（205)構(gòu)成 了所述LED透鏡（100)的出光面。
4. 如權(quán)利要求3所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特征在于，在俯視圖中，所述平整 出光頂面（202)的面積明顯小于所述底部平整進(jìn)光面（201)，并且所述平整出光頂面（202) 和所述底部平整進(jìn)光面（201)保持相互匹配的圓形、橢圓形或多邊形。
5. 如權(quán)利要求4所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特征在于，所述底部環(huán)形面（206) 與光軸的夾角大于Γ。
6. 如權(quán)利要求5所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特征在于，在所述周向外表面 (203)上形成有用于固定所述安裝部件（102)的凸起（301)，所述凸起（301)包括兩個(gè)彼此 相互垂直的表面：第一表面（302)和第二表面（303)，其中， 所述第一表面（302)平行于光軸， 所述第二表面（303)垂直于光軸。
7. 如權(quán)利要求6所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特征在于， 所述安裝部件（102)固定至所述第一表面（302)， 所述第二表面（303)所在平面的高度至少高于所述底部平整進(jìn)光面（201)所在平面的 高度，使得安裝部件（102)以不影響所述LED光源出光的方式固定至所述凸起（301)。
8. 如權(quán)利要求1至7之一所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特征在于，所述盆狀出光 口（103)呈開口朝向所述LED透鏡（100)頂部的喇叭狀。
9. 如權(quán)利要求1至7之一所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特征在于，所述安裝部件 (102)設(shè)有螺紋或卡扣結(jié)構(gòu)，使得所述LED透鏡（100)以螺紋連接或卡扣連接的方式固定至 LED燈具。
10. -種LED燈具，其至少包括LED光源、燈殼、驅(qū)動(dòng)單元和散熱器，其特征在于，所述 LED燈具還包括如權(quán)利要求1至7之一所述的LED透鏡（100)。
【文檔編號(hào)】F21V5/04GK204062850SQ201420359765
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】高亞眉, 唐超, 李東明, 李明 申請人:四川新力光源股份有限公司