專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)光束控制的led透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)光束控制的 LED透鏡。
背景技術(shù)：
'發(fā)光二極管(LED)是一類可直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光和輻射能 的電致發(fā)光器件。LED相比傳統(tǒng)光源具有發(fā)光效率高，顯色性好， 耗電量少，節(jié)能環(huán)保，安全可靠性高，使用壽命長的優(yōu)勢，并已經(jīng)開 始在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，被業(yè)界認(rèn)為是照明光源市場的主要方 向，具有巨大的市場潛力。
目前各種封裝形式的LED出射的都為非均勻圓形光斑，但是這樣 的光斑不能滿足實(shí)際照明的需求，很難直接應(yīng)用，如道路照明、隧道 照明、背光源、投影儀、汽車前燈等都需要均勻的矩形光斑，而一些 室內(nèi)照明、射燈、探照燈、舞臺(tái)燈等則需要均勻的圓形或橢圓形光斑。 因此在LED照明應(yīng)用時(shí)需要二次光學(xué)設(shè)計(jì)。
二次光學(xué)系統(tǒng)大致可以分為反光杯控制、透鏡控制和反光杯+透 鏡控制三種。反光杯只能控制LED大角度的出射光線，對于能量集 中的小角度的光線沒有控制作用，因此反光杯無法有效控制LED出 光。相比反光杯，透鏡具有體積小、重量輕、可模塊化設(shè)計(jì)、便于陣 列安裝等優(yōu)點(diǎn)，是目前LED燈具主要采用的二次光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。 然而，目前LED燈具多采用圓對稱透鏡，光斑基本為圓形，不能滿 足it路照明、隧道照明、背光源、投影儀、汽車前燈等照明要求，并 且光損較大(>15%)，用戶反饋較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種新型的出光效率高、容易控制照明設(shè)備光斑形狀和均勻度的二次光學(xué)透鏡。 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 一種LED二次光學(xué)透鏡，其特征在于，透鏡具有一底面，底面 為平面；透鏡底面中央有一凹面，為透鏡的光線入射面；透鏡的光線 出射面與底面相貫，界定出底面的輪廓；光線出射面至少由兩片自由 曲面拼接形成；透鏡的主體部分由透鏡的底面、光線入射面、光線出 射面共同包圍的空間定義；透鏡還包括設(shè)置于底面上的安裝腳或平 板
所述光線入射面為球面或圓柱面或球面與圓柱面組合曲面。 所述光線出射面至少由兩片自由曲面拼接形成，兩片曲面的連接 部位為連續(xù)過渡或者非連續(xù)過渡。
所述兩片自由曲面的連接過渡面為平面或曲面。 所述安裝腳底面為平面或斜面或圓弧面。
所述平板中心與透鏡主體部分光線入射面對應(yīng)區(qū)域加工有通孔， 通孔側(cè)壁與透鏡主體部分光線入射面一起構(gòu)成透鏡光線入射面。 .所述平板厚度為1 10mm。
所述透鏡是由PC或PMMA或PP或ABS或PVC或玻璃材料通 過注塑或精密加工制造，透鏡的光線入射面和光線出射面經(jīng)過拋光處 理。
所述透鏡為單顆或陣列形式，安裝時(shí)透鏡與光源對應(yīng)關(guān)系為一對 一或一對多或多對一關(guān)系。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過改變透鏡各分離光線出射面自由曲面面型 來精確控制出射光束能量空間分布，提高透鏡出光效率，并能實(shí)現(xiàn)滿 足不同照明需要的光斑形狀與照度分布。本發(fā)明的LED透鏡具有出 光效率高、光束容易控制(多種光斑形狀與高均勻度)、體積小等優(yōu) 點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例側(cè)視圖； 圖2是圖1中俯視圖； 圖3是圖1中仰視圖； 圖4是圖2中C0剖視圖5是圖2中C1剖視圖6是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例側(cè)視圖7是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例側(cè)視圖8是圖7中俯視圖； '圖9是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例示意圖10'是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例模擬光斑。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖例對本發(fā)明中各實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1至圖5所示為本發(fā)明的第一實(shí)施例，為一款路燈透鏡。第一 實(shí)施例具有一個(gè)平的底面105;透鏡底面有一個(gè)圓形LED安裝孔104， 安裝孔內(nèi)的曲面由球面或圓柱面或二者的組合面構(gòu)成，這個(gè)面與平板 103的通孔側(cè)壁構(gòu)成透鏡的光線入射面；透鏡的光線出射面106由至 少兩片自由曲面101拼接組成，兩片自由曲面之間可以連續(xù)過渡或者 不連續(xù)過渡；連接兩片自由曲面的過渡曲面102可以是平面或曲面； 透鏡的底面105，光線入射面104，光線出射面106共同包圍的空間 為LED透鏡的實(shí)體部分10; LED透鏡10的底面105上有一個(gè)一定 厚度的平板103，平板103與透鏡底面105平行，且與底面接觸，平 板在透鏡10的安裝孔104同一位置有一同樣大小的通孔，平板的厚 度為lmm 10mm。本實(shí)施例中透鏡的材料可以為PC或PMMA或PP 或ABS或PVC或玻璃。本實(shí)施例中光線入射面104，光線出射面106 需要經(jīng)過拋光。
圖6^f示為本發(fā)明的第二實(shí)施例，為一款路燈透鏡。第二實(shí)施例 與第一實(shí)施例的區(qū)別為第二實(shí)施例中在透鏡底面上加了安裝腳203而不是平板，安裝腳203的高度有具體的LED型號(hào)決定，材料與透 鏡相同。
圖7至圖8所示為本發(fā)明的第三實(shí)施例，為一款隧道燈透鏡。第 三實(shí)施例具有一個(gè)平的底面304;透鏡底面有一個(gè)圓形LED安裝孔， 安裝孔內(nèi)的曲面由球面或圓柱面或二者的組合面構(gòu)成，這個(gè)面與平板 303的通孔側(cè)壁構(gòu)成透鏡的光線入射面；透鏡的光線出射面由至少兩 片自由曲面301拼接組成，兩片自由曲面之間可以連續(xù)過渡或者不連 續(xù)過渡；連接兩片自由曲面的過渡曲面302可以是平面或曲面；透鏡 的底面304,光線入射面，光線出射面305共同包圍的空間為LED 透鏡的實(shí)體部分;LED透鏡的底面304上有一個(gè)一定厚度的平板303 ， 平板303與透鏡底面304平行，且與底面接觸，平板在透鏡的安裝孔 同一位置有一同樣大小的通孔，平板的厚度為lmm 10mm。本實(shí)施 例中透鏡的材料可以為PC或PMMA或PP或ABS或PVC或玻璃。 本實(shí)施例中光線入射面，光線出射面305需要經(jīng)過拋光。
圖9是本發(fā)明的第四實(shí)施例，為一款外形與第二實(shí)施例不同的一 款LED路燈。第四實(shí)施例中使用的LED透鏡401為本發(fā)明的第二實(shí) 施例。圖IO為第四實(shí)施例的模擬光斑。
權(quán)利要求
1.一種LED二次光學(xué)透鏡，其特征在于，透鏡具有一底面，底面為平面；透鏡底面中央有一凹面，為透鏡的光線入射面；透鏡的光線出射面與底面相貫，界定出底面的輪廓；光線出射面至少由兩片自由曲面拼接形成；透鏡的主體部分由透鏡的底面、光線入射面、光線出射面共同包圍的空間定義；透鏡還包括設(shè)置于底面上的安裝腳或平板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED 二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述光 線入射面為球面或圓柱面或球面與圓柱面組合曲面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述光 線出射面至少由兩片自由曲面拼接形成，兩片曲面的連接部位為 連續(xù)過渡或者非連續(xù)過渡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED 二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述兩 -片自由曲面的連接過渡面為平面或曲面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡LED二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述安裝腳底面為平面或斜面或圓弧面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述平 板中心與透鏡主體部分光線入射面對應(yīng)區(qū)域加工有通孔，通孔側(cè) 壁與透鏡主體部分光線入射面一起構(gòu)成透鏡光線入射面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述平 板厚度為1 10mm。
8..根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED 二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述透 鏡是由PC或PMMA或PP或ABS或PVC或玻璃材料通過注塑或 精密加工制造，透鏡的光線入射面和光線出射面經(jīng)過拋光處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED二次光學(xué)透鏡，其特征在于所述透 鏡為單顆或陣列形式，安裝時(shí)透鏡與光源對應(yīng)關(guān)系為一對一或一對 多或多對一關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)，尤其涉及一種可以精確控制光束的LED透鏡，其特征在于，透鏡具有一底面，底面為平面；透鏡底面中央有一凹面，為透鏡的光線入射面；透鏡的光線出射面與底面相貫，界定出底面的輪廓；光線出射面至少由兩片自由曲面拼接形成；透鏡的主體部分由透鏡的底面、光線入射面、光線出射面共同包圍的空間定義；透鏡還包括設(shè)置于底面上的安裝腳或平板。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過改變透鏡各分離光線出射面自由曲面面型來精確控制出射光束能量空間分布，提高透鏡出光效率，并能實(shí)現(xiàn)滿足不同照明需要的光斑形狀與照度分布。本發(fā)明的LED透鏡具有出光效率高、光束容易控制(多種光斑形狀與高均勻度)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F21V5/04GK101660706SQ20081022070
公開日2010年3月3日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者勝 劉, 劉宗源, 愷 王, 甘志銀, 羅小兵, 金春曉, 飛 陳, 陳明祥 申請人:廣東昭信光電科技有限公司