CN106402798B - 一种用于led灯照明的透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明属于LED路灯照明技术领域，并公开了一种用于LED灯照明的透镜，包括底盘部、离轴透射部和全内反射部，离轴透射部和全内反射部均设置在所述底盘部上，所述离轴透射部和所述全内反射部分别具有第一入射面和第二入射面，所述第一入射面和所述第二入射面分别朝向LED灯；所述离轴透射部还具有自由曲面；所述全内反射部还具有全内反射面和偏折面。本发明在LED路灯正面朝下安装时，通过改进光学透镜设计生成离轴均匀光斑的方式实现宽阔道路的照明。本发明结合全内反射的透镜结构，提高能量利用率，减少背离目标平面方向上的杂散光。

Description

一种用于LED灯照明的透镜
技术领域
本发明属于LED路灯照明技术领域，更具体地，涉及一种用于LED灯照明的透镜。
背景技术
LED作为光源应用于路灯的设计，已经变得越来越普遍。LED相比白炽灯、荧光灯等传统的光源具有非常大的优势，比如高效、安全、节能、环保、寿命长、体积小、显色指数高、响应速度快等等。目前，LED已经广泛应用于平板显示、室内室外照明、汽车照明、景观照明等各个不同的领域。
LED芯片的出光为Lambertian分布，这样的光场分布一般情况下难以在实际照明应用中满足需要的性能标准。因此，需要对LED芯片进行二次光学设计，以满足实际照明需求。
目前用于路灯等应用的LED二次光学的设计结构中主要有自由曲面透镜和全内反射透镜两种结构。而自由曲面透镜用于离轴照明的时候，难以控制沿人行道方向的杂散光；而单独的全内反射透镜则很难实现LED的离轴照明方案和非旋转对称照明方案。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于LED灯照明的透镜，通过改进光学透镜设计生成离轴均匀光斑的方式实现宽阔道路的照明。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于LED灯照明的透镜，其特征在于，包括底盘部、离轴透射部和全内反射部，其中，所述离轴透射部和全内反射部均设置在所述底盘部上，所述离轴透射部和所述全内反射部分别具有第一入射面和第二入射面，所述第一入射面和所述第二入射面分别朝向LED灯，以使LED灯发出的光线分别从第一入射面和第二入射面进入所述离轴透射部和所述全内反射部，其中，所述第一入射面为二次曲面或高斯面，所述第二入射面为竖直平面；
所述离轴透射部还具有自由曲面，以接收第一入射面过来的光线并使光线发生偏折后抵达地面；
所述全内反射部还具有全内反射面和偏折面，所述全内反射面用于反射第二入射面过来的光线并光线射向所述偏折面，所述偏折面用于使光线发生偏折后抵达地面，另外，所述偏折面为平面。
优选地，所述自由曲面用于使光线发生偏折后在目标物体上形成矩形照明。
优选地，所述偏折面垂直于所述第二入射面。
优选地，所述偏折面与所述第二入射面的夹角为锐角，并且沿着远离所述第一入射面的方向，所述偏折面的高度逐渐降低。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)本发明在LED路灯正面朝下安装时，通过改进光学透镜设计生成离轴均匀光斑的方式实现宽阔道路的照明。
2)本发明结合全内反射的透镜结构，提高能量利用率，减少背离目标平面方向上的杂散光。
3)本发明采用二次曲面，使光线经过第一入射面之后形成偏斜的光斑，从而降低自由曲面对光线的偏折需求，设计上在满足离轴照明的要求下能进一步保证整体结构的紧凑性。
4)全内反射机制的使用和偏移二次曲面的设计，能极大地减小光学表面的菲涅耳损耗，提高整个灯具的光学效率(普通机械封装之后，能达到92％以上)。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是图1中沿A-A线的剖面图；
图4是图1中所示的B-B线的剖面图；
图5是本发明的仰视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1～图5，一种用于LED灯照明的透镜，包括底盘部3、离轴透射部7和全内反射部8，其中，所述离轴透射部7和全内反射部8均设置在所述底盘部3上，所述离轴透射部7和所述全内反射部8分别具有第一入射面6和第二入射面5，所述第一入射面6和所述第二入射面5分别朝向LED灯，以使LED灯发出的光线分别从第一入射面6和第二入射面5进入所述离轴透射部7和所述全内反射部8，其中，所述第一入射面6为二次曲面或高斯面，所述第二入射面5为竖直平面；
所述离轴透射部7还具有自由曲面1，以接收第一入射面6过来的光线并使光线发生偏折后抵达地面；优选地，所述自由曲面1用于使光线发生偏折后在目标物体上形成矩形照明。
所述全内反射部8还具有全内反射面4和偏折面2，所述全内反射面4用于反射第二入射面5过来的光线并光线射向所述偏折面2，所述偏折面2用于使光线发生偏折后抵达地面，另外，所述偏折面2为平面。
进一步，所述偏折面2垂直于所述第二入射面5，或者，所述偏折面2与所述第二入射面5的夹角为锐角，并且沿着远离所述第一入射面6的方向，所述偏折面2的高度逐渐降低
LED灯可以放在二次曲面的中心对称轴(如果二次曲面有中心对称轴的话)与本透镜下底面所在平面的交界点处，或者如果二次曲面如果是离轴二次曲面的话(如果二次曲面有中心对称轴的话，二次曲面的中心对称轴不穿过LED灯所在位置)，则LED灯离第二入射面5的水平距离大于二次曲面的轴线离第二入射面5的水平距离，LED灯照明时，被竖直平面接收的光线经过全反射面被其反射之后通过偏折面2的折射，抵达地面，可以用于针对LED的离轴均匀照明应用，如道路照明、4S店汽车渲染照明等。其中，自由曲面1在第一入射面6的协助下实现离轴的矩形照明，其设计结构是采用光线映射的方法推导而得。
本发明将全内反射面4和自由曲面1结合起来，实现LED的离轴照明，同时能较好地控制***的杂散光。
另外，如果第一入射面6为离轴二次曲面，在满足斜射照明的前提下，光学结构更加紧凑。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于LED灯照明的透镜，其特征在于，包括底盘部、离轴透射部和全内反射部，其中，所述离轴透射部和全内反射部均设置在所述底盘部上，所述离轴透射部和所述全内反射部分别具有第一入射面和第二入射面，所述第一入射面和所述第二入射面分别朝向LED灯，以使LED灯发出的光线分别从第一入射面和第二入射面进入所述离轴透射部和所述全内反射部，其中，所述第一入射面为二次曲面或高斯面，所述第二入射面为竖直平面；且，
LED灯离第二入射面的水平距离大于二次曲面的轴线离第二入射面的水平距离；
所述离轴透射部还具有自由曲面，以接收第一入射面过来的光线并使光线发生偏折后抵达地面；
所述全内反射部还具有全内反射面和偏折面，所述全内反射面用于反射第二入射面过来的光线并光线射向所述偏折面，所述偏折面用于使光线发生偏折后抵达地面，另外，所述偏折面为平面，且全内反射面和自由曲面结合起来，实现LED灯的离轴照明。
2.根据权利要求1所述的一种用于LED灯照明的透镜，其特征在于，所述自由曲面用于使光线发生偏折后在目标物体上形成矩形照明。
3.根据权利要求1所述的一种用于LED灯照明的透镜，其特征在于，所述偏折面垂直于所述第二入射面。
4.根据权利要求1所述的一种用于LED灯照明的透镜，其特征在于，所述偏折面与所述第二入射面的夹角为锐角，并且沿着远离所述第一入射面的方向，所述偏折面的高度逐渐降低。
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