CN203731286U - Led透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及LED产品领域，公开了一种LED透镜。该透镜LED透镜包括镜体、位于镜体前端的透镜外表面曲面、位于镜体侧面的透镜侧表面曲面以及位于镜体后部的透镜内槽，所述透镜外表面曲面为使光线向上折射的曲面，所述透镜侧表面曲面为全反射面。使用该LED透镜的灯具不用倾斜放置即可完成配光，且具有较高的光线利用率，其占用体积小、结构紧凑、制作简单，光斑均匀，可应用于LED泛光灯、洗墙灯等照明领域。

Description

LED透镜

技术领域

本实用新型涉及LED产品领域，尤其是一种LED透镜。

背景技术

目前，LED泛光灯、洗墙灯等灯具中，配光大体分为两种，一种通过反光杯进行配光，另一种通过透镜进行配光，两者都需要将灯具倾斜放置。为使目标面上部光线强度达到要求，倾斜放置的配光方法往往会造成光束上部光线超出目标面，对光线的浪费较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有较高光线利用率的LED透镜。

本实用新型公开的LED透镜包括镜体、位于镜体前端的透镜外表面曲面、位于镜体侧面的透镜侧表面曲面以及位于镜体后部的透镜内槽，所述透镜外表面曲面为使光线向上折射的曲面，所述透镜侧表面曲面为全反射面。

优选地，所述透镜外表面曲面向上折射的光线与水平面的夹角为18度。

优选地，所述透镜内槽为一杯状孔洞，透镜内槽包括内槽入射面和内槽侧面。

优选地，所述内槽入射面为平面。

优选地，所述内槽入射面为二次曲面，内槽入射面方程为其中，半径半径r满足：0≤r≤10mm，曲面系数k满足：﹣∞≤k≤﹣1。

优选地，内槽侧面外边线长度大于内槽侧面内边线长度，所述内槽侧面与光轴的夹角大于1度。

优选地，所述透镜侧表面曲面包括上部曲面和下部曲面，透镜内槽与上部曲面的之间的距离大于透镜内槽与下部曲面的距离。

本实用新型的有益效果是：使用该LED透镜的灯具不用倾斜放置即可完成配光，且具有较高的光线利用率，其占用体积小、结构紧凑、制作简单，光斑均匀，可应用于LED泛光灯、洗墙灯等照明领域。

附图说明

图1是本实用新型的示意图；

图2是本实用新型中实现透镜外表面曲面特性的示意图；

图3是本实用新型的立体示意图；

图4是本实用新型中0°-180°的光线路径图；

图5是本实用新型中90°-270°的光线路径图；

图6是本实用新型中一个实施例的配光曲线极坐标图；

图7是本实用新型中内槽侧面与光轴夹角的示意图。

图中标记：1-透镜外表面曲面，2-透镜侧表面曲面，201-上部曲面，202-下部曲面，3-透镜内槽，301-内槽入射面，302-内槽侧面，303-内槽侧面外边线，304-内槽侧面内边线，4-LED光源，5-目标面，6-镜体，7-光轴，8-夹角。

图6中虚线曲线表示0°～180°的剖面配光曲线，而实线曲线表示90°-270°的剖面配光曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型公开的LED透镜，包括镜体6、位于镜体6前端的透镜外表面曲面1、位于镜体6侧面的透镜侧表面曲面2以及位于镜体6后部的透镜内槽3，所述透镜外表面曲面1为使光线向上折射的曲面，所述透镜侧表面曲面2为全反射面。

其中，透镜内槽3用于安放LED光源4，LED光源4发出的光线经过透镜内槽3进入透镜的镜体6，其中一部分光线直接通过透镜外表面曲面1折射出来，另一部分光线经过透镜侧表面曲面2全反射，然后再通过透镜外表面曲面1折射出来，而透镜外表面曲面1特性是将折射光线向上折射，所以，使用了该LED透镜的灯具无须倾斜放置即可达到配光效果。

所述透镜侧表面曲面2为全反射面是指：透镜侧表面曲面2可以全反射安放在透镜内槽3中LED光源4所发射的光线。上文中的“所述透镜外表面曲面1为使光线向上折射的曲面”，其折射光线的入射光线来源是LED光源4通过透镜镜体6到达透镜外表面曲面1的光线，但并非所有到达透镜外表面曲面1的光线都被向上折射，只需有95%的到达透镜外表面曲面1的光线被向上折射即可达到设计要求。如图2所示，这里的光线向上折射也并非是指折射光线竖直向上，而是折射光线会与水平面成一定的锐角夹角。如图2所示，实现上述透镜外表面曲面1上述特性的优选方法为：

首先将LED光源4发出的光线进行离散，其次确定目标面5，将目标面5进行网格划分，同时设定透镜外表面曲面1上的初始点，然后将目标面5和透镜外表面曲面1上的初始点对应起来。目标面5确定后，即可得到目标面5到透镜外表面曲面1的矢量，即折射光线，将LED光源4发出的光线进行离散后，即得到入射光线，根据斯涅尔定律，可得到透镜外表面曲面1初始点的法向矢量，同时确定该切面方程。当网格划分足够细时，下一个点，即第二点的入射光线必定与该点的切面元相交，进而确定第二点，第二点确定后，根据其相对应的目标点可确定出入射矢量和折射矢量，然后得到第二点对应的法向矢量，通过迭代法，依次确定透镜外表面曲面1上的各个点，然后将透镜外表面曲面1上的各个点连接起来，即形成一个光滑的曲面，这就是本实用新型所需的透镜外表面曲面。

图4到图6为本实用新型中一个优选实施例中光线路径图以及配光曲线极坐标图，从图中0°～180°的剖面配光曲线中可以看出，在20°以后，随着角度的增加，光强度迅速减弱，所以，使用本LED透镜时，只要调节适当，既能保证使用中目标面上部光线强度较高，又能使光束中上部超过目标面的光线较少，从而提高了光线的利用率，其光线利用率可达98%以上。

根据实际运用中的配光要求，作为优选方式，所述透镜外表面曲面1向上折射的光线与水平面的夹角为18度。当然在实际制作中，允许一定范围内的角度误差。

如上所述，透镜内槽3用于安放LED光源，为更好地安放LED光源，作为优选方式，所述透镜内槽3为一杯状孔洞，透镜内槽3包括内槽入射面301和内槽侧面302。在此所述内槽入射面301可以是平面，也可以是二次曲面。如果内槽入射面301为二次曲面，其方程为 $z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}},$ 其中，半径 $r=\sqrt{x^2+y^2},$ 曲面系数k满足：﹣∞≤k≤﹣1。根据一般LED灯具的尺寸，半径r满足：0≤r≤10mm。

为在制作该透镜时更好地出模，作为优选方式，如图3所示，内槽侧面外边线303长度大于内槽侧面内边线304长度，所述内槽侧面302与光轴7的夹角8大于1度。

如图4所示，部分经过透镜侧表面曲面2的上部曲面201全反射的光线会被透镜外表面曲面1向下折射，为使更多的光线向上折射，作为优选方式，所述透镜侧表面曲面2包括上部曲面201和下部曲面202，透镜内槽3与上部曲面201的之间的距离大于透镜内槽3与下部曲面202的距离。如此，不但能够减少上述经上部曲面201全反射后被向下折射的光线，还能使更多的LED光源发出的光线经下部曲面202全反射后被透镜外表面曲面1向上折射，从而实现了使更多的光线被向上折射。

Claims (7)

1.LED透镜，包括镜体（6）、位于镜体（6）前端的透镜外表面曲面（1）、位于镜体（6）侧面的透镜侧表面曲面（2）以及位于镜体（6）后部的透镜内槽（3），其特征在于：所述透镜外表面曲面（1）为使光线向上折射的曲面，所述透镜侧表面曲面（2）为全反射面。

2.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于：所述透镜外表面曲面（1）向上折射的光线与水平面的夹角为18度。

3.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于：所述透镜内槽（3）为一杯状孔洞，透镜内槽（3）包括内槽入射面（301）和内槽侧面（302）。

4.如权利要求3所述的LED透镜，其特征在于：所述内槽入射面（301）为平面。

5.如权利要求3所述的LED透镜，其特征在于：所述内槽入射面（301）为二次曲面，内槽入射面（301）方程为 $z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}},$ 其中，半径 $r=\sqrt{x^2+y^2},$ 半径r满足：0≤r≤10mm，曲面系数k满足：﹣∞≤k≤﹣1。

6.如权利要求3所述的LED透镜，其特征在于：内槽侧面外边线（303）长度大于内槽侧面内边线（304）长度，所述内槽侧面（302）与光轴（7）的夹角（8）大于1度。

7.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于：所述透镜侧表面曲面（2）包括上部曲面（201）和下部曲面（202），透镜内槽（3）与上部曲面（201）的之间的距离大于透镜内槽（3）与下部曲面（202）的距离。