CN109099389B - 一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜，用在LED芯片的前方，包括：透镜主体，透镜主体底面大于顶部，对所述透镜主体底面为入光面，其顶部为出光面，透镜主体为底面向顶部二者曲面过渡延伸而成，透镜主体的中心线相垂直的任一横截面形状均为四个点对称的弧边以及四条分别将相邻两弧边端点连接的直线段，透镜主体底面中央凹入非球面状的凹陷形成使从LED芯片输出的光入射的入光面，凹陷最高点位于透镜主体中心线上，形成使从LED发光元件输出的光入射的入光面，LED光线经过本发明的非球面光学透镜，使光斑由圆形变为矩形，并且使中部的光照更强；另外，光斑的光照分布也不再是杂乱的，变为合理的线性分布。
Description
技术领域
本发明属于LED透镜技术领域，具体地说是涉及一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜。
背景技术
目前大功率白光LED的光效已达到100lm/w，稳定的产品的光效也有90lm/w以上，这一光效使得LED进入普通照明成为可能，特别是在道路照明等属于定向照明的领域已经逐步获得应用，但是，由于目前LED的价格比传统光源高得多，LED用于普通照明的推广必须以提高LED照明***的整体光效为前提，而这要依靠提高LED灯的有效光利用率。
就目前的LED路灯、LED隧道灯而言，LED工作时所产生的光束是前射方向性的，还存在光照范围不大，光照强度在路面上分布不均匀的缺陷，从而在一定程度上限制了LED路灯、LED隧道灯的推广应用，为了有效控制LED光束改善光罩的均匀度，提高光通量，这就要配之以辅助光学器件进行二次配光。现有LED二次配光方面大多采用光杯、反光盘之类结构，以此改善LED光照均匀度，然而现有此类技术方案使得光束多次交叉反射或折射，光通量受到相当程度的衰减，影响LED的光照性能。
另外，目前还使用光学透镜对LED光线进行处理，但是现有的光学透镜设计均为回旋体，所产生的光斑为圆形光斑，不能满足单个像素点的矩形或方形光斑的需要，并且光照效果不理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜，其意在解决现有技术中存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜，用在LED芯片的前方，其特征在于：包括：透镜主体，所述透镜主体底面大于顶部，对所述透镜主体底面为入光面，其顶部为出光面，所述透镜主体为底面向顶部二者曲面过渡延伸而成，所述透镜主体的中心线相垂直的任一横截面形状均为四个点对称的弧边以及四条分别将相邻两弧边端点连接的直线段，所述透镜主体底面中央凹入非球面状的凹陷形成使从LED芯片输出的光入射的入光面，所述凹陷最高点位于透镜主体中心线上；
所述凹陷在透镜主体的中心线相垂直的任一横截面形状为四个点对称的弧边以及四条分别将相邻两弧边端点连接的直线段，在该横截面中所述凹陷截面四个弧边与透镜主体的四个横边夹角为45度。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述透镜主体材质为光学塑料，光学塑料光学性能好，易于大批量的、工业化的生产制造，生产成本低。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述透镜主体起到形成方形光斑作用。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述LED芯片包括可见光、红外光、紫外光，同时包括单色光、复合光，这样透不但可以单个透镜对应单个LED使用，而且此透镜可以单个透镜对应多个LED使用，从而实现RGB等其它颜色变换。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：LED光线经过本发明的非球面光学透镜，使光斑由圆形变为矩形，并且使中部的光照更强；另外，光斑的光照分布也不再是杂乱的，变为合理的线性分布。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的俯视图；
图4是本发明的仰视图；
图5是AA剖视图；
图6是BB剖视图；
图7是透镜部分构造线示意图；
图8是光线示意图；
图9是照明光斑图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图1-7，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜，用在LED芯片10的前方，包括：透镜主体20，所述透镜主体底面23大于顶部21，对所述透镜主体底面23为入光面，其顶部21为出光面，所述透镜主体20为底面向顶部二者曲面过渡延伸而成，所述透镜主体20的中心线相垂直的任一横截面形状均为四个点对称的第一弧边241、第二弧边242、第三弧边243、第四弧边244以及四条分别将相邻两弧边端点连接的第一直线段251、第二直线段252、第三直线段253、第四直线段254，所述透镜主体底面23中央凹入非球面状的凹陷22形成使从LED芯片10输出的光入射的入光面，所述凹陷22最高点位于透镜主体20中心线上；
所述凹陷22在透镜主体20的中心线相垂直的任一横截面形状为四个点对称的第一弧边2211、第二弧边2212、第三弧边2213、第四弧边2214以及四条分别将相邻两弧边端点连接的第一直线段2221、第二直线段2222、第三直线段2223、第四直线段2224，在该横截面中所述凹陷截面四个弧边与透镜主体的四个横边夹角为45度。
所述透镜主体20材质为光学塑料。
所述透镜主体20起到形成方形光斑作用。
所述LED芯片10包括可见光、红外光、紫外光，同时包括单色光、复合光。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜，用在LED芯片的前方，其特征在于：包括：透镜主体，所述透镜主体底面大于顶部，对所述透镜主体底面为入光面，其顶部为出光面，所述透镜主体为底面向顶部二者曲面过渡延伸而成，所述透镜主体的中心线相垂直的任一横截面形状均为四个点对称的外弧边以及四条分别将相邻两外弧边端点连接的外直线段，所述透镜主体底面中央凹入非球面状的凹陷形成使从LED芯片输出的光入射的入光面，所述凹陷最高点位于透镜主体中心线上；
所述凹陷在透镜主体的中心线相垂直的任一横截面形状为四个点对称的内弧边以及四条分别将相邻两内弧边端点连接的内直线段，在该横截面中所述凹陷截面四个内直线段与透镜主体的外直线段夹角为45度。
2.根据权利要求1所述的一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜，其特征在于：所述透镜主体材质为光学塑料。
3.根据权利要求1所述的一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜，其特征在于：所述透镜主体起到形成方形光斑作用。
4.根据权利要求1所述的一种可以实现方形光斑均匀照明的非球面透镜，其特征在于：所述LED芯片包括可见光、红外光、紫外光，同时包括单色光、复合光。
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