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：
本實(shí)用新型涉及半導(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。
技術(shù)背景
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，并己經(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 足道路照明、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
本實(shí)用新型的目的是針對已有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種新型
4的出光效率高、容易控制照明設(shè)備光斑形狀和均勻度的實(shí)現(xiàn)光束控制
的LED透鏡。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為 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。
所述兩片曲面的連接部位若為非連續(xù)過渡，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。
本實(shí)用新型的優(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。本實(shí)用新型的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是本實(shí)用新型第一個實(shí)施例側(cè)視圖2是圖1中俯視圖3是圖1中仰視圖4是圖2中C0剖視圖5是圖2中C1剖視圖6是本實(shí)用新型第二個實(shí)施例側(cè)視圖7是本實(shí)用新型第三個實(shí)施例側(cè)視圖8是圖7中俯視圖9是本實(shí)用新型第四個實(shí)施例側(cè)視圖； 圖10是圖9的俯視圖； 圖11是圖9的仰視圖； 圖12是圖IO中CO剖視圖； 圖13是圖IO中CI剖視圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖例對本實(shí)用新型中各實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖1至圖5所示為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例，為一款表面非連續(xù)
路燈透鏡。第一實(shí)施例具有一個平的底面105;透鏡底面有一個圓形
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所示為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例，為一款表面非連續(xù)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型號決 定，材料與透鏡相同。
圖7至圖8所示為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例，為一款表面非連續(xù) 隧道燈透鏡。第三實(shí)施例具有一個平的底面304;透鏡底面有一個圓 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至圖13所示為本實(shí)用新型的第四個實(shí)施例，為一款表面連 續(xù)的路燈透鏡。第四個實(shí)施例具有一個平的底面405;透鏡底面有一 個圓形LED安裝孔404，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，這個面與平板403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406由至少兩片自由曲面401拼接組成，兩片自由 曲面之間部分402可以連續(xù)過渡；透鏡的底面405，光線入射面404， 光線出射面406共同包圍的空間為LED透鏡的實(shí)體部分40; LED透 鏡40的底面405上有一個一定厚度的平板403，平板403與透鏡底
7面405平行，且與底面接觸，平板在透鏡40的安裝孔404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404，光線出射面406需要經(jīng)過拋光。
權(quán)利要求1、一種實(shí)現(xiàn)光束控制的LED透鏡，其特征在于該透鏡具有一底面，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所述的實(shí)現(xiàn)光束控制的LED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所述的實(shí)現(xiàn)光束控制的LED透鏡，其特征在 于所述光線出射面至少由兩片曲面的連接部位為連續(xù)過渡或者非連 續(xù)過渡的自由曲面拼接形成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)光束控制的LED透鏡，其特征在 于所述兩片曲面的連接部位為非連續(xù)過渡時，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所述的實(shí)現(xiàn)光束控制的LED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所述的實(shí)現(xiàn)光束控制的LED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所述的實(shí)現(xiàn)光束控制的LED透鏡，其特征在 于所述平板厚度為l-10mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)光束控制的LED透鏡，其特征在 于透鏡由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所述的實(shí)現(xiàn)光束控制的LED透鏡，其特征在于所述透鏡為單顆或陣列形式，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。
專利摘要本實(shí)用新型涉及半導(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，兩片曲面的連接部位為連續(xù)過渡或者非連續(xù)過渡；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。本實(shí)用新型的優(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。本實(shí)用新型的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F21Y101/02GK201416838SQ200920051178
公開日2010年3月3日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13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