CN105402687A - 聚光透镜以及使用该聚光透镜的灯具 - Google Patents

聚光透镜以及使用该聚光透镜的灯具 Download PDF

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Abstract

一种聚光透镜，应用于LED光源，其包括第一端面，第二端面，以及连接该第一端面与该第二端面的侧曲面，该第一端面上向内凹陷形成一个容置腔，该容置腔用于收容LED光源，该第二端面向内凹陷形成第一全反射面，该第一全反射面能够对经该第一端面进入的光线进行全反射，该侧曲面为第二全反射面，该第二全反射面能够对经过该第一全反射面全反射后的光线再次进行全反射，且全反射后的光线由该第二端面射出。

Description

聚光透镜以及使用该聚光透镜的灯具
技术领域
本发明涉及一种透镜，尤其涉及一种适用于LED(LightEmittingDiode，发光二极管)光源的聚光透镜及使用该聚光透镜的灯具。
背景技术
随着制造科技和半导体技术的发展，LED光源以其耗电少、亮度强等特点日益成为传统光源的替代品。但是，LED光源受本身特性所限，辐射角度很大，容易扩散，在使用LED光源时需要对其进行聚光。
目前，对LED光源的聚光方式一般使用TIR(TotalInternalReflection，全内反射)的方式聚光，但是这种方式要实现发光角度较小(如发光角度小于20度)的聚光，聚光透镜的尺寸需较大；否则，LED光源发光角度较小的光线无法被利用，导致LED光源光线不能够充分被利用。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种能够充分利用LED光源光线的聚光透镜及使用该聚光透镜的灯具。
一种LED聚光透镜，包括第一端面，第二端面，以及连接该第一端面与该第二端面的侧曲面，该第一端面的上向内凹陷形成一个容置腔，该容置腔用于收容LED光源，该第二端面向内凹陷形成第一全反射面，该第一全反射面能够对经该第一端面进入的光线进行全反射，该侧曲面为第二全反射面，该第二全反射面能够对经过该第一全反射面全反射后的光线再次进行全反射，且全反射后的光线由该第二端面射出。
一种灯具，其包括至少一个聚光透镜及装设在该至少一个聚光透镜上的至少一个LED光源，该聚光透镜包括第一端面，第二端面，以及连接该第一端面与该第二端面的侧曲面，该第一端面上向内凹陷形成一个容置腔，该容置腔用于收容该LED光源，该LED光源发出的光线经该第一端面发生折射入射在该聚光透镜内部，该第二端面向内凹陷形成第一全反射面，该第一全反射面能够对经该第一端面折射后的LED光源光线进行全反射，该侧曲面为第二全反射面，该第二全反射面能够对经过该第一全反射面反射后的光线进行反射，且反射后的光线由该第二端面射出。
本发明所提供的LED聚光透镜含有一个折射面和两个全反射面，使得LED光源发出的光线经该聚光透镜发生二次全反射后射出该聚光透镜，光线经折射后在经两次全反射后射出聚光透镜，提高了光线输出效率，且该聚光透镜设计为包含有两个全反射面，其有效地增加光线在灯具内的利用空间，提高光线的利用率。
附图说明
图1是本发明实施例中灯具的立体示意图。
图2是图1所示的灯具的立体分解示意图。
图3是图1所示的灯具中聚光透镜另一视角的立体示意图。
图4是图1所示灯具沿IV-IV线的剖视图。
主要元件符号说明
聚光透镜 500
第一端面 100
容置腔 110
第二端面 200
凹陷槽 220
第一凹槽 221
第二凹槽 223
第一全反射面 227
侧曲面 300
透镜光轴 400
灯具 600
LED光源 700
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请同时参见图1及图2，本发明实施例提供的灯具600包括一个聚光透镜500及装设在该聚光透镜500上的LED光源700，可以理解，灯具600还可以包括灯罩等其他结构，本实施方式中，未将灯罩等其他结构示出。
可以理解，灯具600中可以包含有多个聚光透镜500及对应设置的多个LED光源700。
请同时参阅图3，聚光透镜500为以透镜光轴400对称的圆台形透镜，其包括大致呈圆形状的第一端面100，大致呈圆形状的第二端面200，以及连接第一端面100与第二端面200的侧曲面300。本实施方式中，聚光透镜500为透明塑料制作。
第一端面100与第二端面200相互平行，且第一端面100与第二端面200的圆心位于聚光透镜500的透镜光轴400上。第一端面100的直径小于第二端面200的直径。
第一端面100的中部向内凹陷形成一个大致为圆柱形的容置腔110，该容置腔110用于收容LED光源700。该LED光源700可为COB(ChiponBoard)多晶封装LED、单晶封装数组型LED光源等。本实施方式中，该LED光源700为单晶封装数组型LED光源，且放置LED光源700时，LED光源700的中心线与聚光透镜500的透镜光轴400重合。LED光源700发出的光线经第一端面100进入聚光透镜500，具体来讲，LED光源700光线经第一端面100发生折射后进入聚光透镜500的内部。
第二端面200为光线出射面，即LED光源700光线从第二端面200射出聚光透镜500。第二端面200可为Dot结构设计、Pillow结构设计、喷砂雾化、FresnelLens设计。本实施方式中，第二端面200为Dot结构设计。
请同时参阅图4，第二端面200中部向内凹陷形成沿该聚光透镜500的透镜光轴400延伸的凹陷槽220，该凹陷槽220的中心轴线与聚光透镜500的透镜光轴400重叠。凹陷槽220包括远离第一端面100的一端大致为圆柱体状的第一凹槽221，及靠近第一端面100的一端且大致为圆锥体状的第二凹槽223。第一凹槽221与第二凹槽223相互贯通，且第一凹槽221贯穿第二端面200，从而与聚光透镜500之外部相连通。围成该第二凹槽223的面为第一全反射面227，即该第一全反射面收容在该凹陷槽220中。第一全反射面227用于接收经第一端面100折射后的光线，并能够将光线全反射至聚光透镜500内部。该第一全反射面227可为直线、曲面、多重曲面、自由曲面、抛物面等设计而成，且该第一全反射面227可经电镀镜面处理、喷涂白反射漆处理、作扩散咬花、喷砂等表面处理。
侧曲面300为聚光透镜500的第二全反射面，其是由一条两端分别与第一端面100及第二端面200边缘连接的弧线绕聚光透镜500的透镜光轴400旋转一周而形成曲面。侧曲面300对第一全反射面227反射后的LED光线再次进行全反射，使得光线经全反射后与透镜光轴400接***行并由第二端面200射出。该第二全反射面可为直线、曲面、多重曲面组成、自由曲面、抛物面设计而成，且该第二全反射面可电镀镜面处理、喷涂白反射漆处理、作扩散咬花、喷砂等表面处理。
使用时，将LED光源700安装在聚光透镜500的容置腔110中，且使得LED光源700中心与聚光透镜500的透镜光轴400重合，LED光源700发出的光线首先经第一端面100折射后射在第一全反射面227上，经第一全反射面227全反射后射在侧曲面300上，侧曲面300为第二全反射面，经侧曲面300全反射后大致垂直射在第二端面200上，且由第二端面200射出。
本发明的聚光透镜500包括一个折射面和两个全反射面，使得LED光源700发出的光线入射进入聚光透镜500，光线于第一端面100（即折射面）将LED入射光折射至第一全反射面，第一全反射面227对光线进行全反射，经第一全反射面227反射后的光线再经由第二全反射面反射后，由第二端面200，即出光面出光；此光学Lens设计将LED全部光线经由两次全反射后于正向出光，达到正向集中聚光、缩小发光角度之效果，有别于一般透镜设计，可有效减少透镜直径及高度尺寸，增加灯具内的利用空间。
可以理解，该聚光透镜500也可以为透明压克力之塑料原料、玻璃或其他可透光材质制作而成。
可以理解，人为改变侧曲面300的设计，能够满足各种发光角度的要求，且第二端面200可增加结构性设计，进而达到均匀发光之效果。另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种LED聚光透镜，包括第一端面，第二端面，以及连接该第一端面与该第二端面的侧曲面，该第一端面上向内凹陷形成一个容置腔，该容置腔用于收容LED光源，其特征在于：该第二端面向内凹陷形成第一全反射面，该第一全反射面能够对经该第一端面进入的光线进行全反射，该侧曲面为第二全反射面，该第二全反射面能够对经过该第一全反射面全反射后的光线再次进行全反射，且全反射后的光线由该第二端面射出。
2.如权利要求1所述的LED聚光透镜，其特征在于：该第二端面上向内凹陷形成沿该聚光透镜的透镜光轴延伸的凹陷槽，该第一全反射面收容在该凹陷槽中。
3.如权利要求2所述的LED聚光透镜，其特征在于：该凹陷槽包括设置在远离该第一端面的一端的第一凹槽，及靠近该第一端面的的第二凹槽，该第一凹槽与该第二凹槽相连通，且该第一凹槽贯穿该第二端面，该第一全反射面围成该第二凹槽。
4.如权利要求1所述的LED聚光透镜，其特征在于：该第一端面与该第二端面均大致呈圆形，且该第一端面的直径小于该第二端面的直径。
5.如权利要求1所述的LED聚光透镜，其特征在于：该聚光透镜为透明塑料制作。
6.如权利要求1所述的LED聚光透镜，其特征在于：该第一反射面为锥形面，该第二全反射面为一条两端分别与第一端面及第二端面边缘连接的弧线绕该聚光透镜的透镜光轴旋转一周而形成的曲面。
7.一种灯具，其包括至少一个聚光透镜及装设在该至少一个聚光透镜上的至少一个LED光源，该聚光透镜包括第一端面，第二端面，以及连接该第一端面与该第二端面的侧曲面，该第一端面上向内凹陷形成一个容置腔，该容置腔用于收容该LED光源，其特征在于：该LED光源发出的光线经该第一端面发生折射入射在该聚光透镜内部，该第二端面向内凹陷形成第一全反射面，该第一全反射面能够对经该第一端面折射后的LED光源光线进行全反射，该侧曲面为第二全反射面，该第二全反射面能够对经过该第一全反射面反射后的光线进行反射，且反射后的光线由该第二端面射出。
8.如权利要求7所述的灯具，其特征在于：该第二端面上向内凹陷形成沿该聚光透镜的透镜光轴延伸的凹陷槽，该第一全反射面为围城该第二凹槽的面。
9.如权利要求7所述的灯具，其特征在于：该第一端面与该第二端面均大致呈圆形状，且该第一端面的直径小于该第二端面的直径。
10.如权利要求7所述的灯具，其特征在于：该聚光透镜为透明塑料制作。
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