CN105546477A - 一种led侧向光透镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED侧向光透镜，所述透镜包括设于顶面的平面出光部，以及连接于平面出光部边缘的曲面出光部，所述曲面出光部自平面出光部的边缘沿弧线方向平滑延伸至透镜的一侧；所述透镜还包括设于透镜底部的入射光腔，所述入射光腔包括设于光腔顶部的第一入光面，平滑连接于第一入光面边缘并沿光腔一侧延伸的第二入光面，以及与第一入光面和第二入光面连接的第三入光面；所述第二入光面位于对应曲面出光部的一侧。本发明的透镜用于对LED光源进行配光后形成侧向的均匀照明，如侧栏灯，配光效果良好。

Description

一种LED侧向光透镜

技术领域

本发明属于LED照明技术领域，具体涉及一种LED侧向光透镜。

背景技术

LED光源通过与LED透镜紧密联系在一起能增强光的使用效率和发光效率，并可以根据不同的效果选择不同的透镜来改变LED的光场分布。传统的透镜一般包括聚光型和发散性的透镜，随着对LED配光要求的多样化，随着应用领域的不断细分，逐渐出现了具备各种配光效果的异型透镜。

现有技术中，对于路面照明一般采用的是高悬的路灯，但安装路灯比较麻烦，成本大，对路面改造大，施工难度高等，并且并不是所有场合都适合安装路灯。在一些场合，是通过在路边的侧栏上安装照明的灯具进行照明的，但这种方式存在一些不足，比如容易对驾驶员产生刺眼的眩光，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于为解决现有技术中存在的问题，设计一种对LED光源进行侧向均匀配光的侧向光透镜。

为实现本发明的目的所采用的技术方案为：一种LED侧向光透镜，所述透镜包括设于顶面的平面出光部，以及连接于平面出光部边缘的曲面出光部，所述曲面出光部自平面出光部的边缘沿弧线方向平滑延伸至透镜的一侧；所述透镜还包括设于透镜底部的入射光腔，所述入射光腔包括设于光腔顶部的第一入光面，平滑连接于第一入光面边缘并沿光腔一侧延伸的第二入光面，以及与第一入光面和第二入光面连接的第三入光面；所述第二入光面位于对应曲面出光部的一侧。

优选的，所述第一入光面形成为光腔顶部向下凸起的曲面，第二入光面形成为圆环体的内侧面，第一入光面和第二入光面于连接处的平滑过渡。

优选的，所述第一入光面的高度自远离第二入光面的一侧向靠近第二入光面的一侧逐渐降低；所述第三入光面为以第一入光面和第二入光面的边缘向透镜底部延伸的曲面。

优选的，所述第一入光面形成为1/2的椭球冠曲面，该1/2椭球冠曲面由经过轴线的平面切割椭球冠曲面而成。

优选的，所述1/2椭球冠曲面于切面处与所述第二入光面平滑连接。

优选的，所述曲面出光部自平面出光部的边缘向透镜的一侧沿弧线延伸，所述弧线沿延伸的方向按连接顺序依次包括：上升段，上升段的高度逐渐高出平面出光部的表面上方；下降段，下降段的高度逐渐降低至平面出光部的表面下方，并延伸至透镜一侧的最远端；回收段，回收段的高度逐渐降低，并自透镜一侧的远端向近端延伸。

优选的，所述曲面出光部沿延伸方向两侧之间的宽度，沿上升段和下降段逐渐增大，沿回收段逐渐减小。

优选的，所述平面出光部形成为半圆形表面，所述曲面出光部连接于半圆的直边一侧；所述半圆的直边位于所述第一入光面和第二入光面连接处的垂直上方。

优选的，所述平面出光部的半圆的圆边至透镜的底面边缘之间沿向外侧凸起的弧形延伸。

优选的，所述透镜的底面包括位于第一入光面一侧的第一底面和位于第二入光面一侧的第二底面；所述第一底面为半圆形，所述第二底面为扇形，扇形的宽度沿远离第一底面的方向逐渐变大。

优选的，所述曲面出光部延伸至透镜的底面，所述透镜的侧面形成于平面出光部、曲面出光部和透镜底面的边缘之间，从背向曲面出光部的一侧可观察到透镜侧面的全部表面。

优选的，所述第二入光面延伸至透镜的底面，所述圆环体的圆心位于透镜底面所在平面内；所述透镜底面背向第二入光面的一侧与所述圆环体圆心的最远距离等于所述第二入光面与所述圆环体圆心的最近距离。

优选的，第二入光面的上下两端与圆环体圆心的连线形成的夹角为90°

本发明相对于现有技术具有以下优点：

本发明的透镜一方面可以将LED的光线形成一个条形发光的形状，同时还可以将光线向一个方向照射。当安装在侧栏上用于照明道路时，这种结构既能够将光线投射到很远的距离，又能够将光线向车辆前进方向投射而不会直接照射到车辆上，避免了眩光。

附图说明

图1为本发明实施例侧向光透镜的立体结构透视图

图2为图1中Q-Q方向的剖视图

图3为本发明实施例侧向光透镜的侧视图

图4为图1中P-P方向的剖视图

图5为本发明实施例侧向光透镜的俯视图

图6为本发明实施例侧向光透镜的入光面的立体网格视图

图7为本发明实施例侧向光透镜的后视图

图8为本发明实施例侧向光透镜的立体视图

图9为图8中U-U方向的剖视图

图10为本发明实施例侧向光透镜的入射光腔的网格结构视图

图11为本发明实施例侧向光透镜的光线光路图

图12为本发明实施例侧向光透镜沿后侧方向的光路图

图13为本发明实施例单个透镜使用时的光照效果图(透镜侧向放置，向下倾5度)

图14为本发明实施例单个透镜使用时的配光曲线图

图15为本发明实施例多个透镜排列使用时的光照效果图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1至10所示，本实施例的一种LED侧向光透镜，其包括一设于透镜底面40上的入射光腔7、设于入射光腔上方的平面出光部20和设于入射光腔侧方的曲面出光部30，平面出光部20和曲面出光部30于连接处平滑过渡，构成透镜的出光面；入射光腔7的内表面形成为本透镜的入光面10，包括第一入光面102，第二入光面101、第三入光面103。

图1为本实施例透镜的立体结构透视图，从中可看出，入光面10位于透镜内部，出光面从透镜的顶部向一侧延伸至透镜底面。入光面和出光面相互对应。

图2为图1的Q-Q剖视图，图中可看出入射光腔7从透镜底面40向上凹入透镜主体的内部，安装时，可将LED光源罩于入射光腔7内，入光面10跟随出光面延伸。

图3、图4和图9所示，图3为本实施例的侧视图，图4为图1的P-P剖视图，图9为图8的U-U剖视图；在平面出光部20和曲面出光部30的连接处，垂直于平面出光部20对本透镜做剖割，对应平面出光部20的一侧为第一透镜主体1-1，对应曲面出光部30的一侧为第二透镜主体1-2。

位于第一透镜主体1-1上的入光面为第一入光面102，第一入光面102形成为1/2的椭球冠曲面，该1/2椭球冠曲面形成为经过轴线的平面切割椭球冠曲面而成，第一入光面102由经过最低点的垂直平面所截取的剖面形成为向上抛物线的一半。

从图4中看出，位于第一透镜主体1-1上的入射光腔的底面为半圆状，且其侧壁的水平截面均呈半圆状，其半径r自下而上逐渐减小。

所述第一入光面102的水平截面也是呈半圆状，其半径R自下而上逐渐增大。

所述圆心O’和圆心D’位于上下对应的垂直方向上。

所述平面出光部20亦呈半圆状，其圆心与所述圆心O’和圆心D’对应。

所述第一透镜主体1-1的底面亦呈半圆状，其圆心与所述圆心O’和圆心D’对应。

所述第一透镜主体1-1的侧面50的水平截面也是呈半圆状，其半径自下而上逐渐增大。

所述第一透镜主体1-1的侧面50形成为自其底面边缘向平面出光部20边缘的平滑过渡，且在本实施中，侧面50以弧线过渡，如图3所示，所述虚线f为第一透镜主体底面边缘至平面出光部20边缘的直线，所述侧面50向外凸出于虚线f，凸出的最大高度为k；另外，虚线f为自下而上向外侧倾斜。

如图3所示，第一透镜主体1-1和第二透镜主体1-2之间的虚分线与底面平线的交接点O为圆心，第一入光面102的最低点C、底面40的左侧最远点A、第二入光面101位于底面40上的左侧最远点B，点C、点A和点B位均于圆O上。

所述位于第二透镜主体1-2上的入射面为第二入射面101，第一入射面102和第二入射面101于连接处平滑过渡。所述第二入射面101自第一入射面102的半圆切口边缘处向侧面延伸至透镜的底面40。

如图6和图10所示，所述第二入射面101形成为圆环体的1/4扇形区域的内侧面，且其环的截面为椭圆形，在其他实施例中亦可为圆形。点O作为该圆环体的环心。

又如图3所示，所述第二入射面101的平行于纸面的剖面为1/4圆，其半径自中间向两端逐渐变大；所述第二入射面101的垂直于纸面并经过圆心O的剖面为抛物线形，且各剖面的抛物线形一致，并且与所述第一入射面102的平滑连接处一致。

图3中还可以看出，曲面出光部30在与平面出光部20连接处平滑过渡，其表面高度先是逐渐上升至高出平面出光部距离h后，再逐渐向下弯曲至底面40，曲面出光部30表面沿垂直方向的切线与底面40的距离为d。

如图5所示，所述曲面出光部30两侧边缘的宽度大于平面出光部20，其宽度变化先是在与平面出光部边缘的连接处最小，平滑过渡，然后宽度逐渐变大达到最大值，之后又逐渐变小，并最终与底面40连接；其宽度最大值处，位于底面40和曲面出光部30连接的边缘对应的正上方处；如图5所示，距离n即为一侧的最大宽度与平面发光部的差值。

图6所示，示出了第一入光面102和第二入光面101的立体网格视图，可见其包括第一入光面102，第一入光面102为1/2的椭球冠曲面，包括第二入光面101，第二入光面101为1/4扇形区内的圆环体的内侧面。第一入光面102和第二入光面101在连接处是匹配的平滑过渡。

图7为本实施例透镜的后视图，从该视图可以看出，侧面60未被侧面50挡住视线，可见其第二透镜主体1-2的侧面60沿两侧的宽度是大于第一透镜主体1-1的侧面50的。

图8为本实施例的立体视图，图9为图8的U-U剖视图，侧面50和侧面60之间也是平滑过渡的。

图10示出了本实施例透镜的入射光腔7的立体网格结构视图，图中可看出第三入光面103沿第一入光面102和第二入光面101的边缘向下延伸至透镜底部，在透镜的入射光腔7内，第三入光面103自上而下具有一个向外开阔的细微的倾斜角度。

图11和图12所示为本实施例透镜内部的光路折射图，从图中可看出，光线在平面出光部为垂直出射，而在曲面出光部随着远离平面出光部，光线的偏转角度越大，实现了偏光照射的特点。当本实施例的透镜安装在道路的侧栏上用于照明道路时，这种结构既能够沿透镜前方将光线投射到很远的距离，又能够将光线沿车辆前进方向投射，从而不会直接照射到车辆上，避免了眩光。

图13为包含单个透镜的灯具的光照效果图；图14为单个透镜的配光曲线图；图15为多个透镜共同使用下的光照效果图。

以上是本实施例的优选实施方案，不排除本领域技术人员在本实施例基础上对其作一些变更，例如在底面上增加一些凸起或凹入的固定装置等，这些设计造成底面形状的变化，但这些变化依然依赖本实施例的核心方案，不影响本发明对其保护范围的界定。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种LED侧向光透镜，其特征在于，所述透镜包括设于顶面的平面出光部，以及连接于平面出光部边缘的曲面出光部，所述曲面出光部自平面出光部的边缘沿弧线方向平滑延伸至透镜的一侧；所述透镜还包括设于透镜底部的入射光腔，所述入射光腔包括设于光腔顶部的第一入光面，平滑连接于第一入光面边缘并沿光腔一侧延伸的第二入光面，以及与第一入光面和第二入光面连接的第三入光面；所述第二入光面位于对应曲面出光部的一侧。

2.根据权利要求1所述的LED侧向光透镜，其特征在于，所述第一入光面形成为光腔顶部向下凸起的曲面，第二入光面形成为圆环体的内侧面，第一入光面和第二入光面于连接处的平滑过渡。

3.根据权利要求2所述的LED侧向光透镜，其特征在于，所述第一入光面的高度自远离第二入光面的一侧向靠近第二入光面的一侧逐渐降低；所述第三入光面为以第一入光面和第二入光面的边缘向透镜底部延伸的曲面。

4.根据权利要求1所述的LED侧向光透镜，其特征在于，所述曲面出光部自平面出光部的边缘向透镜的一侧沿弧线延伸，所述弧线沿延伸的方向按连接顺序依次包括：

上升段，上升段的高度逐渐高出平面出光部的表面上方；

下降段，下降段的高度逐渐降低至平面出光部的表面下方，并延伸至透镜一侧的最远端；

回收段，回收段的高度逐渐降低，并自透镜一侧的远端向近端延伸。

5.根据权利要求4所述的LED侧向光透镜，其特征在于，所述曲面出光部沿延伸方向两侧之间的宽度，沿上升段和下降段逐渐增大，沿回收段逐渐减小。

6.根据权利要求1所述的LED侧向光透镜，其特征在于，所述平面出光部形成为半圆形表面，所述曲面出光部连接于半圆的直边一侧；所述半圆的直边位于所述第一入光面和第二入光面连接处的垂直上方。

7.根据权利要求6所述的LED侧向光透镜，其特征在于，所述平面出光部的半圆的圆边至透镜的底面边缘之间沿向外侧凸起的弧形延伸。

8.根据权利要求1所述的LED侧向光透镜，其特征在于，所述透镜的底面包括位于第一入光面一侧的第一底面和位于第二入光面一侧的第二底面；所述第一底面为半圆形，所述第二底面为扇形，扇形的宽度沿远离第一底面的方向逐渐变大。

9.根据权利要求1所述的LED侧向光透镜，其特征在于，所述曲面出光部延伸至透镜的底面，所述透镜的侧面形成于平面出光部、曲面出光部和透镜底面的边缘之间，从背向曲面出光部的一侧可观察到透镜侧面的全部表面。

10.根据权利要求2所述的LED侧向光透镜，其特征在于，所述第二入光面延伸至透镜的底面，所述圆环体的圆心位于透镜底面所在平面内；所述透镜底面背向第二入光面的一侧与圆环体圆心的最远距离等于所述第二入光面与圆环体圆心的最近距离。