一種廣角度的led透鏡以及具有該透鏡的led燈具的製作方法
2023-12-11 20:45:47 1
一種廣角度的led透鏡以及具有該透鏡的led燈具的製作方法
【專利摘要】本實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，其特徵在於，其包括透鏡本體(101)和用於安裝所述LED透鏡(100)的安裝部件(102)，其中，所述透鏡本體(101)包括多個反射或折射面，並且所述多個反射或折射面構成了軸向開設在所述透鏡本體(101)頂部的盆狀出光口(103)，所述多個反射或折射面同時也限定了用於容納LED光源的底部空腔(104)。本實用新型體積小，出光均勻，光斑中心沒有暗區，可以運用在各種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
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種LED照明領域，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】
[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，並且出光角度越大透鏡的體積越大，既增大了產品結構又增加了生產成本。第二 種，不採用透鏡，通過改變LED光源的結構形式，如將常用的LED面光源形式變成一個球面 或圓柱面的發光體，以此形成一個大出光角的光源，從而獲得大出光角的LED光。這種方式 雖然解決了產品體積大的問題，但是需要多個LED光源組合使用，這不僅增加了產品成本 而且電路設計變得複雜，並且該種方式一般只適用於LED球泡燈或蠟燭燈，通用性不強，不 能用於更多的LED照明裝置。
[0003] 現有技術中的LED大角度透鏡大部分能達到180度左右，即使是做到200度以上， 也有很多發光不均勻，光斑中心有嚴重的暗區等現象。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，遠不能 滿足人們對大出光角LED照明裝置的需求，並且其出光的均勻性也未可知，不能保證獲得 良好照明效果。 實用新型內容
[0004] 本實用新型針對以上現有技術之不足，提供了一種廣角度透鏡，可以實現單顆或 多顆LED光源的大角度出光，並且體積小，出光均勻，光斑中心沒有暗區，可以運用在各種 LED照明裝置中。其具體技術方案為：一種廣角度的LED透鏡，其特徵在於，其包括透鏡本 體和用於安裝所述LED透鏡的安裝部件，其中，所述透鏡本體包括多個反射或折射面，並且 所述多個反射或折射面構成了軸向開設在所述透鏡本體頂部的盆狀出光口，所述多個反射 或折射面同時也限定了用於容納LED光源的底部空腔。
[0005] 根據一個優選實施方式，所述多個折射或反射面包括底部平整進光面、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形面，其中，所述底部平整進光面和 所述底部環形面構成了所述底部空腔的內表面，並且所述底部平整進光面平行於所述LED 光源的發光面，所述底部環形面相對於所述底部平整進光面呈環形斜面的形式，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，並且所述平整出光頂面平行於 所述LED光源的發光面，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形延伸的平面。
[0006] 根據一個優選實施方式，所述底部平整進光面和所述底部環形面構成了所述LED 透鏡的入射面，並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 緣面構成了所述LED透鏡的出光面。
[0007] 根據一個優選實施方式，在俯視圖中，所述平整出光頂面的面積明顯小於所述底 部平整進光面，並且所述平整出光頂面和所述底部平整進光面保持相互匹配的圓形、橢圓 形或多邊形。
[0008] 根據一個優選實施方式，所述底部環形面與光軸的夾角大於Γ。
[0009] 根據一個優選實施方式，在所述周向外表面上形成有用於固定所述安裝部件的凸 起，所述凸起包括兩個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 行於光軸，所述第二表面垂直於光軸。
[0010] 根據一個優選實施方式，所述安裝部件固定至所述第一表面，所述第二表面所在 平面的高度至少高於所述底部平整進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] 根據一個優選實施方式，所述盆狀出光口呈開口朝向所述LED透鏡頂部的喇叭 狀。
[0012] 根據一個優選實施方式，所述安裝部件設有螺紋或卡扣結構，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、驅動單元和散熱器，其特徵在於，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)是本實用新型的廣角度的LED透鏡的立體圖；
[0015] 圖1 (b)是本實用新型的廣角度的LED透鏡的立體圖；
[0016] 圖2 (a)是本實用新型的廣角度的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)是本實用新型的廣角度的LED透鏡的左視圖；
[0019] 圖3(b)是本實用新型的廣角度的LED透鏡的右視圖；
[0020] 圖3 (c)是本實用新型的廣角度的LED透鏡的俯視圖；
[0021] 圖3 (d)是本實用新型的廣角度的LED透鏡的仰視圖；
[0022] 圖4是本實用新型的廣角度的LED透鏡所建立的坐標圖；
[0023] 圖5是本實用新型的廣角度的LED透鏡的光線的路徑圖；
[0024] 圖6是本實用新型的廣角度的LED透鏡的配光曲線極坐標圖；和
[0025] 圖7是本實用新型的廣角度的LED透鏡的光斑圖。
[0026] 附圖標記列表
[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:底部環形面301:凸起
[0031] 302 :第一表面 303 :第二表面
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖具體說明本實用新型。
[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和用於 安裝LED透鏡100的安裝部件102。透鏡本體101包括多個反射或折射面。多個反射或折 射面構成了軸向開設在透鏡本體101頂部的盆狀出光口 103,所述多個反射或折射面同時 也限定了用於容納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）等其它的光學級塑料以及光學級玻璃材質制 成的，充分保證良好的照明效果，使光線全部透過透鏡。現給出幾種常用的光學塑料和玻璃 的折射率僅供參考。PMMA的折射率：1. 4935 ;PC的折射率：1. 5896 ;BK7(光學玻璃）的折射 率：1. 519。安裝部件102是具有高導熱效率的塑料或者彈性塑料製成的，能夠有效防止透 鏡本體101因長時間受熱而發生的起翹變形。並且安裝部件102能夠有效地和燈具結合固 定，避免了因用常規方法將透鏡直接安裝在燈具上而引起構件鬆動、安裝不牢固等問題。
[0034] 參見圖2(a)，多個折射或反射面包括底部平整進光面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和底部環形面206。底部平整進光面201 和底部環形面206構成了底部空腔104的內表面，使得LED光源發出的光透過底部平整進 光面和底部環形面進入到透鏡本體101。底部平整進光面201平行於LED光源的發光面。 底部環形面206相對於底部平整進光面呈環形斜面形式。底部環形面的作用除了將極少量 的光線折射出來以外，還為了本實用新型在生產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平行於LED光源的發 光面，使得靠近光軸的部分光線從平整出光頂面折射出來，並且平整出光頂面是平面。弧形 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。弧形出 光頂面204通過全反射現象，可以將光線向更大的角度擴散，如圖5所示。弧形出光頂面將 遠離光軸或者角度較大的大部分光線經過的發射或折射，從而擴大LED照明裝置的出光角 度。周向外表面203構成了透鏡本體101的周向外壁。自由曲面的周向外表面203具有兩 個作用：一是將遠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] 在設計自由曲面的過程中，根據已知的光源，將光源的各個角度進行離散，即本透 鏡的入射光線；根據我們所需要的出射角度，來確定出射光線，然後通過斯涅爾定律來計算 出射光線和入射光線的法線矢量。根據法線矢量來一點一點的確定各個自由曲面的節點。 本透鏡在設計中使用了 1〇〇個離散的點，最後將這些離散的點連成光滑的曲線而形成。
[0036] 在圖4的坐標圖中，呈自由曲面的弧形出光頂面204包括表1中的離散點。其中， X方向是垂直於紙面向外的。
[0037] 表 1
[0038]
【權利要求】
1. 一種廣角度的LED透鏡（100)，其特徵在於，其包括透鏡本體（101)和用於安裝所述 LED透鏡（100)的安裝部件（102)，其中， 所述透鏡本體（101)包括多個反射或折射面，並且所述多個反射或折射面構成了軸向 開設在所述透鏡本體（101)頂部的盆狀出光口（103)，所述多個反射或折射面同時也限定 了用於容納LED光源的底部空腔（104)。
2. 如權利要求1所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特徵在於，所述多個折射或反射面 包括底部平整進光面（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)和底部環形面（206)，其中， 所述底部平整進光面（201)和所述底部環形面（206)構成了所述底部空腔（104)的 內表面，並且所述底部平整進光面（201)平行於所述LED光源的發光面，所述底部環形面 (206)相對於所述底部平整進光面呈環形斜面形式， 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)，並且所述平整出光頂面（202)平行於所述LED光源的發光面，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)的周向邊緣環形延伸的平面。
3. 如權利要求2所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特徵在於，所述底部平整進光面 (201)和所述底部環形面（206)構成了所述LED透鏡（100)的入射面，並且所述平整出光頂 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)構成 了所述LED透鏡（100)的出光面。
4. 如權利要求3所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特徵在於，在俯視圖中，所述平整 出光頂面（202)的面積明顯小於所述底部平整進光面（201)，並且所述平整出光頂面（202) 和所述底部平整進光面（201)保持相互匹配的圓形、橢圓形或多邊形。
5. 如權利要求4所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特徵在於，所述底部環形面（206) 與光軸的夾角大於Γ。
6. 如權利要求5所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特徵在於，在所述周向外表面 (203)上形成有用於固定所述安裝部件（102)的凸起（301)，所述凸起（301)包括兩個彼此 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)平行於光軸， 所述第二表面（303)垂直於光軸。
7. 如權利要求6所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特徵在於， 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於所述底部平整進光面（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. 如權利要求1至7之一所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特徵在於，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. 如權利要求1至7之一所述的廣角度的LED透鏡（100)，其特徵在於，所述安裝部件 (102)設有螺紋或卡扣結構，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、驅動單元和散熱器，其特徵在於，所述 LED燈具還包括如權利要求1至7之一所述的LED透鏡（100)。
【文檔編號】F21V5/04GK204062850SQ201420359765
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月1日 優先權日:2014年7月1日
【發明者】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