專利名稱：一種led燈透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種LED照明設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種LED燈透鏡。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light-Emitting-Diode，簡(jiǎn)稱LED)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體，其核心部件是LED芯片。LED作為備受矚目的新一代光源，具有體積小、光通量大、全固態(tài)工作、結(jié)構(gòu)緊湊、 綠色無(wú)污染、高效、節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)。但由于其典型出光特性為半空間朗伯光源，直接應(yīng)用容易造成亮度分布不合理、眩光等缺點(diǎn)，所以通常燈具應(yīng)用中均采用二次配光技術(shù)進(jìn)行重新配光，各種LED光學(xué)透鏡成為最理想的二次配光技術(shù)。目前二次配光透鏡均采用硅膠或聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)等光學(xué)塑料材料制作，通過(guò)非成像光學(xué)設(shè)計(jì)透鏡外形，利用折射、反射等光學(xué)效果改變LED光線射出方向，對(duì)LED發(fā)出的光源進(jìn)行重新分配，從而得到預(yù)期的照度分布。常見的二次配光透鏡設(shè)計(jì)需要考慮芯片本身的發(fā)光特性，針對(duì)不同的LED芯片或不同的LED封裝，由于芯片發(fā)光特性存在差異，更換芯片后，就需要對(duì)二次光學(xué)透鏡進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以滿足同樣的照度分配需求，即二次光學(xué)透鏡的通用性具有較強(qiáng)的局限性，導(dǎo)致在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，針對(duì)不同芯片需要設(shè)計(jì)不同的透鏡，這就增加了高昂的透鏡開模成本，不利于普遍推廣應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中，LED燈具的二次配光透鏡的配光效果也不是很理想，致使經(jīng)過(guò)二次配光透鏡配光發(fā)出的LED光源依然存在光線眩光、光線分布不均勻的技術(shù)問(wèn)題。公開號(hào)為CN 101943368A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種LED聚光透鏡，所述透鏡為圓臺(tái)形透鏡，透鏡后端面開有圓柱形的第一折射槽，其前端面開有圓柱形的第二折射槽，透鏡外側(cè)壁為全反射面，第一折射槽和第二折射槽的槽壁形成折射面，其提供了一種光束發(fā)散角小、高聚光、光效高的LED聚光透鏡，解決了現(xiàn)有技術(shù)中LED形成的非圓形光斑、光斑不均勻的缺陷。但是二次光學(xué)透鏡通用性的局限性、光線眩光、光線分布不均勻技術(shù)問(wèn)題依然存在。因而，有必要提供改良的一種大功率LED燈透鏡，以便克服現(xiàn)有技術(shù)中配光透鏡通用性的局限性問(wèn)題以及LED光源存在眩光和光分布不均勻的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種LED燈透鏡，通過(guò)準(zhǔn)直透鏡和薄板透鏡的組合，使得LED燈透鏡適用于不同的LED芯片，通用性廣，并且經(jīng)過(guò)LED燈透鏡發(fā)出的光線分布均勻、光線變得柔和。一種LED燈透鏡，包括準(zhǔn)直透鏡，所述的準(zhǔn)直透鏡的側(cè)面為全反射面，所述的準(zhǔn)直透鏡的出光面設(shè)有薄板透鏡，所述的薄板透鏡的出光面由三角形凸面微透鏡的凸面和三角形凹面微透鏡的凹面組成；所述的三角形凸面微透鏡的凸面和所述的三角形凹面微透鏡的凹面背向準(zhǔn)直透鏡的出光面；所述的準(zhǔn)直透鏡在與準(zhǔn)直透鏡的出光面相對(duì)的一端面設(shè)有折[0010]所述折射槽一方面用于承載LED芯片，另一方面用于將LED發(fā)出的光進(jìn)行折射。 LED芯片發(fā)出的光一部分經(jīng)折射槽的槽底的折射匯聚成平行光線垂直導(dǎo)向準(zhǔn)直透鏡的出光面，然后再經(jīng)過(guò)薄板透鏡射出；另一部分光經(jīng)所述折射槽的側(cè)壁的折射射入準(zhǔn)直透鏡內(nèi)部再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡的側(cè)面的全反射作用后匯聚成平行光線垂直導(dǎo)向準(zhǔn)直透鏡的出光面，最后從薄板透鏡射出，得到照射面廣、柔和以及分布均勻的光線。為了得到更好的效果，以下作為本實(shí)用新型的優(yōu)選結(jié)構(gòu)所述的準(zhǔn)直透鏡呈圓臺(tái)形或近似圓臺(tái)形，且所述的準(zhǔn)直透鏡的出光面的面積大于與準(zhǔn)直透鏡的出光面相對(duì)的一端面的面積，更利于光線的全反射，也有助于準(zhǔn)直透鏡的排列組合，便于安放入燈具外殼中。所述的準(zhǔn)直透鏡的側(cè)面為光滑曲面。光滑曲面在準(zhǔn)直透鏡為全發(fā)射面的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強(qiáng)準(zhǔn)直透鏡的側(cè)面的反射效果，有利于減少光線在經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡過(guò)程中的損失，增大了本實(shí)用新型LED燈透鏡的出光率。所述的準(zhǔn)直透鏡的出光面為光滑平面；所述的薄板透鏡的入光面為光滑平面。更利于平行光線平行進(jìn)入薄板透鏡。所述的準(zhǔn)直透鏡的出光面與所述的薄板透鏡的入光面緊密貼合；或者，所述的準(zhǔn)直透鏡的出光面作為所述的薄板透鏡的入光面。所述的折射槽為圓筒狀，圓筒狀的折射槽增大了 LED光源的出光角度，有利于光線的射出。所述的折射槽的槽底為背向所述的準(zhǔn)直透鏡的出光面凸起的凸面，凸面槽底可以把LED光源發(fā)出的光經(jīng)折射作用匯聚成平行光線垂直導(dǎo)向準(zhǔn)直透鏡的出光面，有助于減少光線因在準(zhǔn)直透鏡內(nèi)部發(fā)生多次折射而造成的光損失，增大了準(zhǔn)直透鏡的出光率。所述的薄板透鏡的出光面由若干個(gè)相同大小的三角形凸面微透鏡的凸面和若干個(gè)相同大小的三角形凹面微透鏡的凹面交錯(cuò)緊密排列形成的平面陣列組成。所述三角形凸面微透鏡可以使經(jīng)過(guò)薄板透鏡的光線直接分散射出形成不同于現(xiàn)有技術(shù)中圓形光斑的三角形光斑，所述三角形凹面微透鏡使經(jīng)過(guò)薄板透鏡的光線先相交于一點(diǎn)后分散射出形成三角形光斑，同時(shí)，若干個(gè)相同大小的三角形凸面微透鏡的凸面和若干個(gè)相同大小的三角形凹面微透鏡的凹面呈交錯(cuò)緊密排列形成平面陣列，這樣排列的作用是把原本經(jīng)過(guò)每個(gè)三角形凸面微透鏡和三角形凹面微透鏡折射形成的三角形照射區(qū)域進(jìn)行了一定部分的疊加，這樣既不影響燈的亮度，同時(shí)達(dá)到光線照射均勻和光線變得柔和的效果。所述的薄板透鏡與準(zhǔn)直透鏡可以一一對(duì)應(yīng)，即一塊薄板透鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)準(zhǔn)直透鏡， 組合成獨(dú)立的LED燈透鏡，多個(gè)獨(dú)立的LED燈透鏡再進(jìn)行合理切邊密排形成陣列，組合成 LED燈透鏡；也可以一塊薄板透鏡對(duì)應(yīng)多個(gè)準(zhǔn)直透鏡，所述的準(zhǔn)直透鏡可以分體排列也可以合理切邊密排或整合在一起，形成LED燈透鏡。上述不同組合的LED燈透鏡結(jié)構(gòu)用以滿足不同功率的照明需求。所述的薄板透鏡和準(zhǔn)直透鏡可以根據(jù)不同需求進(jìn)行排列組合、切邊，這樣的透鏡結(jié)構(gòu)不僅可以滿足廣大市場(chǎng)需求，而且又可以直接替換現(xiàn)有照明系統(tǒng)中的透鏡。優(yōu)選，所述的薄板透鏡為一塊，所述的準(zhǔn)直透鏡為多個(gè)，當(dāng)采用這種形式的組合時(shí)，不但更容易組裝、生產(chǎn)成本更低，而且光照面積更大、光線更柔和。所述的薄板透鏡為圓形或者多邊形等，薄板透鏡可以根據(jù)不同要求作相應(yīng)的修改(如切邊或整合)，以便滿足不同使用環(huán)境的要求和不同的安裝要求，不但可以節(jié)省成本， 而且可以給燈具本身增加一定的觀賞性。所述的LED燈透鏡的外側(cè)面設(shè)有用于與燈殼固定的鉤腳或者一圈外沿，方便與燈殼固定。薄板透鏡可以直接作為封裝透鏡，起到作為L(zhǎng)ED燈具的封裝面板作用，同時(shí)節(jié)省了材料成本，降低了燈具價(jià)格。準(zhǔn)直透鏡和薄板透鏡的材料可選用透明材料，具體的透明材料可優(yōu)選PMMA塑料或PC塑料等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型折射槽減少了光線因在準(zhǔn)直透鏡內(nèi)部發(fā)生多次折射而造成的光損失， 增大了準(zhǔn)直透鏡的出光率和增大了 LED光源的出光角度，有利于光線的射出。本實(shí)用新型準(zhǔn)直透鏡的側(cè)面為全反射面，有利于減少光線在經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡過(guò)程中的損失，增大了本實(shí)用新型LED燈透鏡的出光率。本實(shí)用新型LED燈透鏡克服了現(xiàn)有技術(shù)中二次配光透鏡通用的局限性缺陷，即針對(duì)不同LED芯片或不同出光角度，本實(shí)用新型LED燈透鏡都可以實(shí)現(xiàn)滿足特定照度分布的配光要求，使得本實(shí)用新型LED燈透鏡能適用于不同的LED芯片，大大提高了其通用性。本實(shí)用新型LED燈透鏡可以實(shí)現(xiàn)一體化透鏡也可以進(jìn)行分離化設(shè)計(jì)即通過(guò)薄板透鏡與準(zhǔn)直透鏡分離，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同芯片的兼容，也可以通過(guò)更換耗材極少的薄板透鏡實(shí)現(xiàn)不同的照度分配設(shè)計(jì)；同時(shí)，通過(guò)由三角形凸面微透鏡和三角形凹面微透鏡組成的薄板透鏡的折射作用解決了眩光和光分布不均勻的問(wèn)題，同時(shí)采用平面陣列的形式進(jìn)一步增大了 LED芯片發(fā)出光源的照射面范圍，從而達(dá)到照射范圍廣、光線柔和以及光分布均勻的效果。

圖1為本實(shí)用新型LED燈透鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型LED燈透鏡中準(zhǔn)直透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型LED燈透鏡中薄板透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中薄板透鏡的A向視圖；圖5為圖3中薄板透鏡的B向視圖；圖6為本實(shí)用新型多個(gè)準(zhǔn)直透鏡緊密排列形成的LED燈透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6的C向視圖；圖8為本實(shí)用新型多個(gè)準(zhǔn)直透鏡緊密排列形成的LED燈透鏡的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖8的D向視圖；圖10為本實(shí)用新型多個(gè)準(zhǔn)直透鏡分體排列形成的LED燈透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本實(shí)用新型多個(gè)LED透鏡緊密排列形成的LED燈透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本實(shí)用新型的LED燈透鏡的光路示意圖；圖13為光線經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型薄板透鏡中的三角形凸面微透鏡形成的光斑效果圖；[0042]其中，圖1 12中，1為薄板透鏡，2為三角形凸面微透鏡，3為三角形凹面微透鏡， 4為準(zhǔn)直透鏡，5為折射槽，6為折射槽的槽底，7為準(zhǔn)直透鏡的側(cè)面，8為準(zhǔn)直透鏡的出光面， 9為薄板透鏡的入光面，10為連接部，11為L(zhǎng)ED芯片，12為鉤腳，13為第一光路，14為第二光路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1、圖2所示，為本實(shí)用新型LED燈透鏡，包括圓臺(tái)形或近似圓臺(tái)形的準(zhǔn)直透鏡 4 ；準(zhǔn)直透鏡4的側(cè)面7為全反射面，準(zhǔn)直透鏡4的出光面8設(shè)有薄板透鏡1，準(zhǔn)直透鏡4在與準(zhǔn)直透鏡4的出光面8相對(duì)的一端面設(shè)有折射槽5 ；準(zhǔn)直透鏡4的出光面8的面積大于與準(zhǔn)直透鏡4的出光面8相對(duì)的一端面的面積。如圖3、圖4、圖5所示，薄板透鏡1的入光面9為光滑平面，薄板透鏡1的出光面由若干個(gè)相同大小的三角形凸面微透鏡2的凸面和由若干個(gè)相同大小的三角形凹面微透鏡3 的凹面組成；三角形凸面微透鏡2的凸面和三角形凹面微透鏡3的凹面背向準(zhǔn)直透鏡4的出光面8。準(zhǔn)直透鏡4的側(cè)面7為光滑曲面，折射槽5為圓筒狀，折射槽5的槽底6為背向準(zhǔn)直透鏡4的出光面8凸起的凸面；雖然準(zhǔn)直透鏡4的側(cè)面7可以選擇非光滑曲面，折射槽 5也可以橢圓狀，折射槽5的槽底6可以為平面，但是這些選擇的LED燈透鏡的效果都不如光滑曲面的側(cè)面7、圓筒狀折射槽5及凸面槽底6的理想。如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實(shí)用新型LED燈透鏡可以采用一體成型的方式得到，也可以在準(zhǔn)直透鏡4的出光面8與薄板透鏡1分體組合，準(zhǔn)直透鏡4的出光面8及薄板透鏡1的入光面9都為光滑平面，可以通過(guò)連接部10連接在一起，組合為一體，連接部 10可以選擇放或者不放液體粘合物質(zhì)，薄板透鏡1的入光面9緊密貼合準(zhǔn)直透鏡4的出光面8。如圖6、圖7、圖8、圖9、圖10所示，薄板透鏡1為一塊，準(zhǔn)直透鏡4為多個(gè)。即一塊薄板透鏡1可以對(duì)應(yīng)多個(gè)準(zhǔn)直透鏡4，準(zhǔn)直透鏡4可以分體排列也可以合理切邊緊密排列或整合在一起，形成LED燈透鏡。薄板透鏡1的形狀可以根據(jù)需求進(jìn)行切邊，薄板透鏡1可選擇圓形、多邊形等。薄板透鏡1的多邊形可選擇正方形、矩形等，以滿足不同功率的照明需求。如圖6、圖7所示，3個(gè)準(zhǔn)直透鏡4經(jīng)過(guò)合理切邊緊密排列在一起，形成LED燈透鏡， 薄板透鏡1切邊成正方形。如圖8、圖9所示，5個(gè)準(zhǔn)直透鏡4經(jīng)過(guò)合理切邊緊密排列在一起，形成LED燈透鏡，薄板透鏡1切邊成圓形。如圖10所示，7個(gè)準(zhǔn)直透鏡4分體排列在一起，形成LED燈透鏡，薄板透鏡1切邊成圓形。如圖8、圖9所示，LED燈透鏡的外側(cè)面設(shè)有用于與燈殼固定的鉤腳12或者一圈外沿，方便與燈殼固定。如圖10所示，薄板透鏡1可以直接作為封裝透鏡，起到作為L(zhǎng)ED燈具的封裝面板作用，同時(shí)節(jié)省了材料成本，降低了燈具價(jià)格。如圖11所示，一塊薄板透鏡1也可以對(duì)應(yīng)一個(gè)準(zhǔn)直透鏡4組合成獨(dú)立的LED燈透鏡，各個(gè)獨(dú)立的LED燈透鏡再進(jìn)行合理切邊密排形成陣列，形成LED燈透鏡。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。[0051]本實(shí)用新型的LED燈透鏡具體光路走向如下如圖12，將LED芯片11置入折射槽5，LED芯片11的光一部分經(jīng)折射槽5的槽底 6的折射匯聚成平行光線垂直導(dǎo)向準(zhǔn)直透鏡4的出光面，然后再?gòu)谋“逋哥R1射出，如第一光路13所示；另一部分光經(jīng)折射槽5的側(cè)壁的折射后射入準(zhǔn)直透鏡4內(nèi)部再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡4 的側(cè)面7的全反射作用后匯聚成平行光線垂直導(dǎo)向準(zhǔn)直透鏡4的出光面，再?gòu)谋“逋哥R1 射出，如第二光路14所示。第一光路13和第二光路14最后經(jīng)過(guò)由若干個(gè)相同大小的三角形凸面微透鏡2和若干個(gè)相同大小的三角形凹面微透鏡3組成的薄板透鏡1射出，形成光斑面積大小相等、分布均勻的照射效果，三角形凸面微透鏡2的光斑效果如圖13所示，三角形凹面微透鏡3的光斑效果與三角形凸面微透鏡2的光斑效果基本一致，最后形成柔和以及分布均勻的光線。從圖13光斑效果圖中，可以看到不同于現(xiàn)有技術(shù)中的光斑，本實(shí)用新型中的是三角形光斑，由于薄板透鏡1的折射作用，把原本集中的光源在通過(guò)每個(gè)三角形凸面微透鏡2 分散射出形成三角形光斑以及在通過(guò)每個(gè)三角形凹面微透鏡3先相交于一點(diǎn)后分散射出形成倒立的三角形光斑，光源通過(guò)若干個(gè)相同大小的三角形凸面微透鏡2和若干個(gè)相同大小的三角形凹面微透鏡3呈交錯(cuò)緊密排列形成的平面陣列后，形成若干個(gè)方向一致的三角形光斑(即單個(gè)三角形照射區(qū))，單個(gè)三角形照射區(qū)域進(jìn)行了一定部分的疊加，從而達(dá)到一個(gè)既不影響燈的亮度，同時(shí)又使光線照射均勻和光線變得柔和的效果。從圖13曲線圖可知，經(jīng)過(guò)本實(shí)用新型LED燈透鏡形成的光斑光線均勻，適用于對(duì)光照均勻度有要求的室內(nèi)、 室外照明中。
權(quán)利要求1.一種LED燈透鏡，包括準(zhǔn)直透鏡G)，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡的側(cè)面(7) 為全反射面；所述的準(zhǔn)直透鏡(4)的出光面(8)設(shè)有薄板透鏡(1)，所述的薄板透鏡(1)的出光面由三角形凸面微透鏡O)的凸面和三角形凹面微透鏡(3)的凹面組成；所述的準(zhǔn)直透鏡(4)在與準(zhǔn)直透鏡(4)的出光面(8)相對(duì)的一端面設(shè)有折射槽(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈透鏡，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡(4)呈圓臺(tái)形或近似圓臺(tái)形，且所述的準(zhǔn)直透鏡(4)的出光面(8)的面積大于與準(zhǔn)直透鏡(4)的出光面(8) 相對(duì)的一端面的面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈透鏡，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡(4)的側(cè)面(7)為光滑曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈透鏡，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡(4)的出光面(8) 為光滑平面；所述的薄板透鏡(1)的入光面(9)為光滑平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的LED燈透鏡，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡(4)的出光面 (8)與所述的薄板透鏡(1)的入光面(9)緊密貼合；或者，所述的準(zhǔn)直透鏡的出光面(8)作為所述的薄板透鏡(1)的入光面(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈透鏡，其特征在于，所述的折射槽( 為圓筒狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的LED燈透鏡，其特征在于，所述的折射槽( 的槽底(6) 為背向所述的準(zhǔn)直透鏡的出光面(8)凸起的凸面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈透鏡，其特征在于，所述的薄板透鏡(1)的出光面由若干個(gè)相同大小的三角形凸面微透鏡O)的凸面和若干個(gè)相同大小的三角形凹面微透鏡(3) 的凹面交錯(cuò)緊密排列形成的平面陣列組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈透鏡，其特征在于，所述的薄板透鏡(1)為一塊，所述的準(zhǔn)直透鏡(4)為多個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈透鏡，其特征在于，所述的薄板透鏡(1)為圓形或者多邊形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種LED燈透鏡，包括準(zhǔn)直透鏡，所述的準(zhǔn)直透鏡的側(cè)面為全反射面，所述的薄板透鏡的出光面由三角形凸面微透鏡的凸面和三角形凹面微透鏡的凹面組成，所述的準(zhǔn)直透鏡在與準(zhǔn)直透鏡的出光面相對(duì)的一端面設(shè)有折射槽。通過(guò)準(zhǔn)直透鏡和薄板透鏡的組合，使得LED燈透鏡適用于不同的LED芯片，通用性廣，并且經(jīng)過(guò)LED燈透鏡發(fā)出的光線分布均勻、光線變得柔和。
文檔編號(hào)F21V5/04GK202203858SQ20112033923
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者劉濤, 吳秋萍, 宋偉杰, 張賢鵬, 林潔, 王振衛(wèi) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所湖州新能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心