一种用于功率型LED灯的配光透镜

1.一种用于功率型LED灯的配光透镜，包括透镜体，所述的透镜体的上表面为出光面（101），透镜体的下表面为内凹的入光面（102），其特征在于：所述的入光面（102）设有混光区（103）形成具有内凹图案的入光面（102），使LED芯片发出的光在透镜体的入光面上（102）因混光区（103）图案的作用产生多次反射和折射混光后出射到透镜体外。
2.根据权利要求1所述的一种用于功率型LED灯的配光透镜，其特征在于：所述的混光区（103）图案为内凹的刻制点（104）或刻制线槽（105），入光面（102）全部或局部设置混光区（103）。
3.根据权利要求2所述的一种用于功率型LED灯的配光透镜，其特征在于：所述的入光面（102）为内凹的锥面、柱面或半球面，其顶部为光滑圆弧面。
4.根据权利要求2所述的一种用于功率型LED灯的配光透镜，其特征在于：混光区（103）图案为刻制线槽（105），刻制线槽（105）平行设于入光面（102）上；或呈放射状设于入光面（102）上；或呈交织状设于入光面（102）上。
5.根据权利要求4所述的一种用于功率型LED灯的配光透镜，其特征在于：所述的入光面（102）的底端呈椭圆形，其向上逐渐收缩形成上凹的入光面（102）。
6.根据权利要求2所述的一种用于功率型LED灯的配光透镜，其特征在于：所述的刻制线槽（105）和刻制点（104）的横截面均呈半圆形。
7.根据权利要求2-6任一权利要求所述的一种用于功率型LED灯的配光透镜，其特征在于：入光面（102）的顶部为光滑面，入光面（102）的下部设有多根轴向排布的刻制线槽（105）。
8.根据权利要求7所述的一种用于功率型LED灯的配光透镜，其特征在于：所述的入光面（102）呈内凹锥形，锥顶为光滑圆弧面，在锥面上刻制放射状排列的刻制线槽（105）。
9.根据权利要求8所述的一种用于功率型LED灯的配光透镜，其特征在于：刻制线槽（105）深度为0.4-0.6mm，整个锥面均布大于40条的刻制线槽（105）；光滑圆弧面直径为
20mm。
10.根据权利要求2-6任一权利要求所述的一种用于功率型LED灯的配光透镜，其特征在于：入光面（102）的顶部为光滑面，入光面（102）的下部设刻制点（104）；所述的刻制点（104）呈内凹的半球体或菱形体。

一种用于功率型LED灯的配光透镜\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种透镜，尤其指一种用于功率型LED灯的配光透镜。\n背景技术\n[0002] 白光LED问世以来，LED在作为显示器件的同时，开始向作为照明光源方向发展。\n由于LED具有环保、高光效、节能、长寿命等一系列优点，受到政府和照明界的重视，技术提高非常快，在光效已超过了绝大多数的传统光源，但作为照明的应用，大多数场合需要几百、几千甚至几万流明的光通量，这就促使了LED向大功率方向发展。无论是用单片的方式，还是芯片组合的方式，最后都会导致光源发光面积的增大。\n[0003] LED光源的光强分布通常是朗伯形的，这并不能满足各种应用场合的要求。因此以LED作为光源的灯具都需要配置一个二次光学系统。透镜是当前应用最广的二次光学系统元件。由于光源面积大，不能作点光源处理。目前应用透镜来实现配光的LED灯其照射出的光斑在边缘地带会出现彩色条纹，以黄色最为明显。\n[0004] 这一现象的存在影响了LED灯的照明效果，尤其是在对光质要求高的场合影响更大，所以它影响了LED灯应用面的推广。\n实用新型内容\n[0005] 本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种用于功率型LED灯的配光透镜，以达到减少光斑色散的目的。为此，本实用新型采取以下技术方案。\n[0006] 一种用于功率型LED灯的配光透镜，包括透镜体，所述的透镜体的上表面为出光面，透镜体的下表面为内凹的入光面，其特征在于：所述的入光面设有混光区，使LED芯片发出的光在透镜的入光面上因混光区图案的作用产生多次反射和折射混光后出射到透镜外。透镜由光学玻璃或透明塑料或透明硅胶制成，出光面可以是二次曲面或自由曲面，其大小形状由所需出射光斑形状而定。透镜下表面的入光面（即朝向LED光源的一面），其内凹部分的大小和形状由所用光源而定，需能容纳LED的发光面。\n[0007] 目前的白光LED所发的光是一种蓝光和黄光混合而成的互补色白光，蓝光和黄光的波长不同，它们在通过同一介质时，折射率是不同的，波长长的光折射率低，波长短的光折射率高，蓝光的折射率略大于黄光的折射率。当一束LED发出的白光以同一入射角射入某透明介质时，黄光的偏向角小于蓝光的偏向角，蓝光和黄光就会分开，造成色散。在透镜中心区域，多个光点发出的光经透镜射出有色散的光，但由于多点色散光相互重叠，所以观察不到色散，但在边缘地带，因无法重叠而形成色散带。\n[0008] 本实用新型技术方案中，透镜入光面图案的存在使LED发出的光在透镜入光面经历多次反射和折射后才出射到透镜外，多次反射和折射的结果使不同折射率的单色光分开后又混在一起；提高了混光程度，达到消除色差的目的。不但可以消除色散，还可以制作大出光角的LED透镜。\n[0009] 作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下附加技术特征。\n[0010] 所述的混光区图案为内凹的刻制点或刻制线槽，入光面全部或局部设置混光区。\n所述的内凹的入光面上有一混光区可以均匀或局部地设置在入光面上。所述透镜入光面上刻制的混光区图案可以是平行的直线，也可以是放射形的直线，也可以是半球体、菱形体的排列。图案可以分布在整个内表面，也可以只分布在部分内表面上。\n[0011] 所述的入光面为内凹的锥面、柱面或半球面。但其顶部可为光滑圆弧面，光滑圆弧面正好位于光源正前方的一个小区域内（圆锥顶部圆弧区域）不制作图案，有利于提高出光效率。\n[0012] 混光区图案为刻制线槽，刻制线槽平行设于入光面上；或呈放射状设于入光面上；\n或呈交织状设于入光面上。\n[0013] 所述的入光面的底端呈椭圆形，其向上逐渐收缩形成上凹的入光面。所述的刻制线槽和刻制点的横截面均呈半圆形。直径为0.2-0.6mm。\n[0014] 入光面的顶部为光滑面，入光面的下部设有多根轴向排布的刻制线槽。刻制线槽深度为0.4-0.6mm，线条间距0.4-1.2mm。\n[0015] 所述的入光面呈内凹锥形，锥顶为光滑圆弧面，在锥面上刻制放射状排列的刻制线槽。\n[0016] 刻制线槽深度为0.4-0.6mm，整个锥面均布大于40条的刻制线槽；光滑圆弧面直径为20mm。\n[0017] 入光面的顶部为光滑面，入光面的下部设刻制点；所述的刻制点呈内凹的半球体或菱形体。入光面上混光区刻制图形的形状不同，可以达到不同的出光角度和不同的光强分布，如同样的面光源，同样的透镜，如果在出光面上是选用放射线直线排列的图案，可达到的出光角为140度左右。而选用半球体图案，可达到出光角是120度左右。如果是同样的光源，为了都达到同样的混光效果。对于内部空间狭小类的透镜，出光面相对陡峭，出光面曲线斜率大于45度时，通过在出光面上刻制放射线直线来解决；对于内部空间相对宽大，出光面相对平坦型，出光面曲线斜率小于45度时，通过在出光面上刻半球体、菱形类颗粒排布状图案来解决。\n[0018] 有益效果：入光面图案的存在使LED发出的光在透镜内表面经历多次反射和折射后才出射到透镜外，多次反射和折射的结果使不同折射率的单色光分开后混在一起；提高了混光程度，达到消除色散的目的，也可以帮助调整光强分布。\n附图说明\n[0019] 图1是本实用新型LED透镜光束折射图。\n[0020] 图2（a）是本实用新型第一种入光面图形示意图。\n[0021] 图2（b）是本实用新型第二种入光面图形示意图。\n[0022] 图2（c）是本实用新型第三种入光面图形示意图。\n[0023] 图2（d）是本实用新型第四种入光面图形示意图。\n[0024] 图3（a）是本实用新型制作的透镜半剖结构示意图。\n[0025] 图3（b）是图3（a）的仰视结构示意图。\n[0026] 图中：1-透镜；101-出光面；102-入光面 ；103-混光区；104-刻制点；105-刻制线槽；2-白光光束；3-蓝光；4-黄光。\n具体实施方式\n[0027] 以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。\n[0028] 如图2（a）-（d）、3（a）-（b）所示，本实用新型包括透镜体，所述的透镜体的上表面为出光面101，透镜体的下表面为内凹的入光面102，所述的入光面102设有内凹的混光区103形成具有内凹图案的入光面102使LED芯片发出的光在透镜1的入光面102经历多次反射和折射混光后出射到透镜1外。所述的混光区103为内凹的刻制点104或刻制线槽105，混光区103均匀或局部地设置在入光面102上。入光面102为内凹的锥面、柱面或半球面。\n[0029] 如图2（a）所示，混光区103为刻制线槽105，其平行设于入光面102上；或呈放射状设于入光面102上，如图2（b）所示；或呈交织状设于入光面102上，如图2（d）所示；\n如图2（c）所示，混光区103为半球状的刻制点104。所述的刻制线槽105和刻制点104的横截面均呈半圆形。\n[0030] 混光区103形状不同，可以达到不同的出光角度和光强分布，如同样的面光源，同样的透镜1，如果在出光面101上是选用放射线直线排列的图案，可达到的出光角为140度左右。而选用半球体图案，可达到出光角是120度左右。如果是同样的光源，为了都达到同样的混光效果。对于内部空间狭小类的透镜1，出光面101相对陡峭，通过在出光面101上刻制放射线直线来解决；对于内部空间相对宽大，出光面101相对平坦型，通过在出光面\n101上刻半球体、菱形类颗粒排布状图案来解决。\n[0031] 为提高出光效率，入光面102的顶部为光滑面，入光面102的下部设刻制点104。\n[0032] 图案的存在使LED发出的光在透镜1内表面经历多次反射和折射后才出射到透镜\n1外，多次折射的结果使不同折射率的单色光分开后又混在一起。目前的白光LED所发的白光光束2是一种蓝光3和黄光4混合而成的互补色白光，蓝光3合黄光4的波长不同，它们在通过同一介质时，折射率是不同的，波长长的光折射率低，波长短的光折射率高，蓝光3的折射率略大于黄光4的折射率。当一束LED白光2以同一入射角射入某透明介质时，蓝光3和黄光4就会分开，黄光4的偏向角就小，造成色散。在中心区域，多个光点发出的光色散光相互重叠，所以观察不到色散，但在边缘地带，因无法重叠而形成色散带。本技术方案，在透镜1的入光面102上刻制图案形成混光区，使LED发出的光在透镜1内表面经历多次折射提高了混光程度，达到消除色散的目的，引用透镜1内表面刻制图案的方法，不但可以消除色散，还可以制作大出光角的LED透镜1，如图1所示。\n[0033] 以下以作一个50wLED路灯透镜1为例，具体说明。\n[0034] 如图3（a）、3（b）所示，采用光学玻璃制作透镜1的原材料，透镜1的外形采用自由曲面形式，内侧面中心处有一个锥形内凹，入光面102的底端呈椭圆形，其向上逐渐收缩形成上凹的入光面102。入光面102的顶部为光滑面，入光面102的下部设有多根轴向排布的刻制线槽105。\n[0035] 锥顶上是一个直径为20mm的小圆弧，锥底的直径0.5mm，在锥面上刻制放射状排列的刻制线槽105，条纹高度为0.5mm，整个锥面均布42条。光源正前方的一个小区域内圆锥顶部圆弧区域不制作图案，有利于提高出光效率。\n[0036] 以上图1、2（a）-（d）、3（a）-（b）所示的一种用于功率型LED灯的配光透镜是本实用新型的具体实施例，已经体现出本实用新型突出的实质性特点和显著进步，可根据实际的使用需要，在本实用新型的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。