專利名稱：一種泛光全反射透鏡及使用該透鏡的led燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種泛光全反射透鏡及使用該透鏡的LED燈具。
背景技術(shù)：
對LED燈一般采用反光杯配光，但是這種方式對光型的處理不是很理想，尤其是沿著LED光軸方向的光強(qiáng)較大，但通過反射器進(jìn)行配光又總會出現(xiàn)近光軸部分的光強(qiáng)偏高。此外，也有采用凸透鏡對LED進(jìn)行聚光的，但這種方式對LED光通量的利用率較低，表現(xiàn)在LED發(fā)光角較大的光線無法被利用，最終導(dǎo)致燈具的光效利用率低。目 前還有一類泛光透鏡，是在LED聚光全反射透鏡(如圖I所示)的基礎(chǔ)上，在其出光面(圖I中的100)上加工出密布的小凸點(diǎn)或采用磨砂處理來實(shí)現(xiàn)泛光的效果，這些處理方式達(dá)到的泛光效果都不夠均勻，而且泛光角度小，對光的利用率低。此外，現(xiàn)有透鏡的旋轉(zhuǎn)母線一般為直線或者拋物線，依次滿足配光要求的透鏡尺寸都比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種泛光全反射透鏡及使用該全反射透鏡的LED燈具。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種泛光全反射透鏡，該全反射透鏡旋轉(zhuǎn)母線為折線的回轉(zhuǎn)體，所述回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)母線為四條線段依次相接形成的折線，所述全反射透鏡的入光面設(shè)有光源安裝孔，所述全反射透鏡的出光面中心設(shè)有頂點(diǎn)落在所述全反射透鏡對稱軸上的圓錐形凹面；所述光源安裝孔包括圓柱形盲孔、以及由所述圓柱形盲孔向內(nèi)延伸形成的圓錐形凹孔；所述圓柱形盲孔的對稱軸與所述全反射透鏡的對稱軸重合，所述圓錐形凹孔的頂點(diǎn)落在所述全反射透鏡的對稱軸上。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述四條線段依次為第一線段、第二線段、第三線段和第四線段，以所述全反射透鏡的入光面中心為原點(diǎn)，其對稱軸為X軸，與X軸垂直并過原點(diǎn)的直線為Y軸建立直角坐標(biāo)系，所述全反射透鏡的入光面直徑為d，則所述第一線段以Y軸上距原點(diǎn)d/2處為起點(diǎn)，與X軸呈36. 5°夾角，與Y軸呈10°夾角；所述第二線段以所述第一線段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與X軸呈26. 5°夾角，與Y軸呈20°夾角；所述第三線段以所述第二線段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與X軸呈16. 5°夾角，與Y軸呈30°夾角；所述第四線段以所述第三線段的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與X軸呈6. 5°夾角，與Y軸呈40°夾角。
本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述圓錐形凹面的母線與所述全反射透鏡對稱軸的夾角為e，所述圓錐形凹面頂點(diǎn)到所述全反射透鏡入光面的垂直距離為L，則0與L滿足以下公式0 = 90-a ( n-L) / (2n-2)式中，a =15° , n = I. 9 2. 0,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述圓錐形凹槽的母線與所述全反射透鏡的夾角為e，所述圓柱形盲孔的深度為/;則0與/ 滿足以下公式0 =90- a ( n -[) / (2n-2)式中，a = 15°，n = I. 9 2. 0，且n > n，n為全反射透鏡的折射率。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述全反射透鏡由透明材料注塑成型，所述 透明材料包括光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料。本發(fā)明所述的泛光全反射透鏡，其中，所述透明材料的折射率大于I. 45。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的另一技術(shù)方案為構(gòu)造一種LED燈具，包括LED，該燈具還包括上述所述的泛光全反射透鏡。本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述LED的發(fā)光角為110-130°。本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述LED的外徑小于或等于5mm。本發(fā)明所述的LED燈具，其中，所述LED的光軸與所述全反射透鏡的對稱軸重合。實(shí)施本發(fā)明的泛光全反射透鏡，具有以下有益效果本發(fā)明的泛光全反射透鏡的旋轉(zhuǎn)母線采用了折線，使得該全反射透鏡在滿足發(fā)光角要求和實(shí)現(xiàn)泛光照明的同時體積可以做到盡可能的小；其出光面的圓錐形凹面和底部的圓錐形凹孔能夠擴(kuò)大光源近光軸部分的光線角度，極大提高了燈具在發(fā)光角內(nèi)的照度均勻度。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖I是現(xiàn)有技術(shù)中泛光透鏡的的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的主視圖；圖4是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例中主視圖中的A-A視圖；圖5是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖；圖6是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的光路圖；圖7是本發(fā)明一種泛光全反射透鏡優(yōu)選實(shí)施例的配光曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。如圖2所示，同時參見圖3和圖4。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該全反射透鏡為旋轉(zhuǎn)母線為折線的回轉(zhuǎn)體，其中，回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)母線由四條線段依次相接形成，其底部設(shè)有光源安裝孔，其出光面中心設(shè)有頂點(diǎn)落在全反射透鏡對稱軸上的圓錐形凹面3。上述光源安裝孔包括位于全反射透鏡入光面中心的圓柱形盲孔I、和與圓柱形盲孔I相接的圓錐形凹孔2，其中圓柱形盲孔I用于安裝光源。該圓柱形盲孔I的對稱軸與全反射透鏡的對稱軸重合，圓錐形凹孔2的頂點(diǎn)落在全反射透鏡的對稱軸上，且可以理解的，圓柱形盲孔I的直徑與圓錐形凹孔2的入光面半徑相等。圓錐形凹孔2和圓錐形凹面3能夠發(fā)散光源近光軸部分的光線，使得該部分的光線不至于太集中從而使燈具在一定的照度范圍內(nèi)發(fā)光更加均勻。而全反射透鏡的旋轉(zhuǎn)母線采用了折線使得全反射透鏡在滿足發(fā)光角和泛光照明要求的前提下體積可以做到盡可能的小。值得注意的是，圓柱形盲孔I的直徑應(yīng)該根據(jù)光源的尺寸來確定，通常需要讓圓柱形盲孔I的直徑大于光源插入部分的外徑，其深度大于光源插入部分的長度以獲得好的照射效果。進(jìn)一步地，如圖5所示，全反射透鏡的旋轉(zhuǎn)母線折線由四條線段依次相接形成，四條線段依次為第一線段101、第二線段102、第三線段103和第四線段104，以全反射透鏡的入光面中心為原點(diǎn)，其對稱軸為X軸，與X軸垂直并過原點(diǎn)的直線為Y軸建立直角坐標(biāo)系，且定義全反射透鏡的入光面直徑為d，則第一線段101以Y軸上距原點(diǎn)d/2處為起點(diǎn)，與X軸呈36. 5°夾角，與Y軸呈10° 夾角；第二線段102以第一線段101的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與X軸呈26. 5°夾角，與Y軸呈20°夾角；第三線段103以第二線段102的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與X軸呈16. 5°夾角，與Y軸呈30°夾角；第四線段104以第三線段103的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與X軸呈6. 5°夾角，與Y軸呈40°夾角。四條線段的參數(shù)不僅決定了該全反射透鏡的深度h和出光面直徑D，還在一定程度上決定了該全反射透鏡的發(fā)光角。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，滿足上述參數(shù)的全反射透鏡的發(fā)光角為80°。進(jìn)一步地，圓錐形凹面3的母線與全反射透鏡對稱軸的夾角為0，其頂點(diǎn)到全反射透鏡入光面的垂直距離為L，則0與L滿足以下公式0 = 90- a ( n -L) / (2n_2)式中，a = 15° , n =1.9 2.0,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。在上述公式中，L通常略小于全反射透鏡的深度h，一般取L = O. 6-0. 8h。又，圓錐形凹槽2的母線與全反射透鏡的夾角為9，圓柱形盲孔I的深度為/；則9與/ 滿足以下公式0 =90- a ( n -[) / (2n-2)式中，a = 15° , n =1.9 2.0,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。上述公式是根據(jù)燈具要求的發(fā)光角逆向推導(dǎo)而來，兩個0的值可以相同也可以不同，目的是盡可能讓圓錐形凹槽2和圓錐形凹面3在發(fā)散光線的同時，能夠?qū)⒐獗M量反射在燈具規(guī)定的發(fā)光角內(nèi)以提高全反射透鏡的光效利用率?，F(xiàn)結(jié)合全反射透鏡的具體參數(shù)對本發(fā)明作進(jìn)一步說明假設(shè)全反射透鏡采用PC材料作為透鏡材料，PC材料的折射率為I. 59，旋轉(zhuǎn)母線折線滿足上述參數(shù)，光源插入圓柱形盲孔I的外徑小于3mm，其他具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表所示
滿足上述結(jié)構(gòu)參數(shù)的全反射透鏡的光路圖如圖6所示，光源中間部分的光線經(jīng)過全反射透鏡的折射而擴(kuò)大了角度，其他部分的光線經(jīng)過全反射后出射。光線朝全反射透鏡對稱軸一側(cè)方向出射的光，其出射方向朝對稱軸的另一側(cè)方向，即光線呈交叉方式出射。配光曲線圖如圖7所示。從配光曲線圖中可以看出，燈具發(fā)光角為80°，且在該發(fā)光角內(nèi)照度十分均勻。優(yōu)選地，上述全反射透鏡由透明材料注塑成型，透明材料包括光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料，且透明材料的折射率大于I. 45。此外，為了提高全反射透鏡的反射率還可以再全反射透鏡的側(cè)面鍍上增反膜。在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，一種LED燈具包括上述泛光全反射透鏡和設(shè)于該泛光全反射透鏡光源安裝孔內(nèi)的LED，該LED的發(fā)光角為110°，也可以是120°或130°。值得注意的是，為了保證泛光全反射透鏡的使用效果，LED的外徑最好不要超過5_，該實(shí)施例中為4mm，根據(jù)需要，也可以是3mm。進(jìn)一步地，在放置LED時，應(yīng)保證LED的光軸與全反射透鏡的光軸(即對稱軸)重合，且應(yīng)該讓LED燈的發(fā)光芯片落在全反射透鏡的入光面上。以上實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)此實(shí)施，并不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡跟本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的涵差范圍。
權(quán)利要求
1.一種泛光全反射透鏡，其特征在于，該全反射透鏡為旋轉(zhuǎn)母線為折線的回轉(zhuǎn)體，該回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)母線為四條線段依次相接形成的折線，所述全反射透鏡的入光面設(shè)有光源安裝孔，所述全反射透鏡的出光面中心設(shè)有頂點(diǎn)落在所述全反射透鏡對稱軸上的圓錐形凹面(3)； 所述光源安裝孔包括圓柱形盲孔(I)、以及由所述圓柱形盲孔(I)向內(nèi)延伸形成的圓錐形凹孔(2);所述圓柱形盲孔(I)的對稱軸與所述全反射透鏡的對稱軸重合，所述圓錐形凹孔(2)的頂點(diǎn)落在所述全反射透鏡的對稱軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述四條線段分別為第一線段(101)、第二線段(102)、第三線段(103)和第四線段(104)，以所述全反射透鏡的入光面中心為原點(diǎn)，所述全反射透鏡的對稱軸為X軸，與X軸垂直并過原點(diǎn)的直線為Y軸建立直角坐標(biāo)系，所述全反射透鏡的入光面直徑為d，則 所述第一線段(101)以Y軸上距原點(diǎn)d/2處為起點(diǎn)，與X軸呈36. 5°夾角，與Y軸呈10°夾角； 所述第二線段(102)以所述第一線段(101)的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與X軸呈26.5°夾角，與Y軸呈20°夾角； 所述第三線段(103)以所述第二線段(102)的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與X軸呈16. 5°夾角，與Y軸呈30°夾角； 所述第四線段(104)以所述第三線段(103)的終點(diǎn)為起點(diǎn)，與X軸呈6. 5°夾角，與Y軸呈40°夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述圓錐形凹面(3)的母線與所述全反射透鏡對稱軸的夾角為0，所述圓錐形凹面的頂點(diǎn)到所述全反射透鏡入光面的垂直距離為L，則0與L滿足以下公式0 = 90-a (n-L)/ (2n-2) 式中，a = 15° , n = I. 9 2. 0,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述圓錐形凹槽(2)的母線與所述全反射透鏡的夾角為e，所述圓柱形盲孔(I)的深度為/；則0與/ 滿足以下公式 0=90-a (n-/0/Un-2) 式中，a = 15° , n = I. 9 2. 0,且n > n, n為全反射透鏡的折射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述全反射透鏡由透明材料注塑成型，所述透明材料包括光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泛光全反射透鏡，其特征在于，所述透明材料的折射率大于I.45。
7.一種LED燈具，包括LED，其特征在于，該燈具還包括權(quán)利要求I至6任一所述的泛光全反射透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED燈具，其特征在于，所述LED的發(fā)光角為110-130°。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的LED燈具，其特征在于，所述LED的外徑小于或等于5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED燈具，其特征在于，所述LED的光軸與所述全反射透鏡的對稱軸重合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種泛光全反射透鏡，該全反射透鏡為旋轉(zhuǎn)母線為折線的回轉(zhuǎn)體，該回轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)母線為四條線段依次相接形成的折線，全反射透鏡的入光面設(shè)有光源安裝孔，出光面中心設(shè)有頂點(diǎn)落在全反射透鏡對稱軸上的圓錐形凹面；光源安裝孔包括圓柱形盲孔、以及由圓柱形盲孔向內(nèi)延伸形成的圓錐形凹孔；圓柱形盲孔的對稱軸與全反射透鏡的對稱軸重合，圓錐形凹孔的頂點(diǎn)落在全反射透鏡的對稱軸上。本發(fā)明的泛光全反射透鏡的旋轉(zhuǎn)母線采用了折線，使得該全反射透鏡在滿足發(fā)光角要求和實(shí)現(xiàn)泛光照明的同時體積可以做到盡可能的?。黄涑龉饷娴膱A錐形凹面和底部的圓錐形凹孔能夠擴(kuò)大光源近光軸部分的光線角度，極大提高了燈具在發(fā)光角內(nèi)的照度均勻度。
文檔編號F21Y101/02GK102748707SQ201110101038
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者周明杰, 羅英達(dá) 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司