一种改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜

1.一种改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜，包括出光面，其特征在于：所述透镜出光面上的局部区域呈磨砂状。
2.根据权利要求1所述的改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜，其特征在于：所述磨砂呈点状。
3.根据权利要求1所述的改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜，其特征在于：所述磨砂呈条纹状。
4.根据权利要求3所述的改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜，其特征在于：所述磨砂呈均匀或不均匀分布的条纹状。
5.根据权利要求1至4中任一所述的改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜，其特征在于：所述磨砂程度根据公式 来决定，其中α为原光线的扩散角，Δ为磨砂表面的扩散角度，β为通过磨砂表面之后的光线扩散角。

一种改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及照明领域，更进一步的，涉及一种LED照明灯用的能够改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜结构。\n背景技术\n[0002] 目前，常用的LED道路照明一般是通过透镜来配光得到理想的光型，但使用透镜配光的路灯普遍存在着光斑照度和颜色分布不均匀的问题。这是由于LED芯片的封装方式的限制，以及白光本身是一种混色光，在使用透镜的过程中不可避免因为色散而产生色斑，并且照射角度较大的情况下还会使得色斑更加显著，影响照明效果。而且，透镜的表面形状也会影响被照区域的照度分布，产生光线分布不均匀的亮斑问题。单纯依靠改变透镜表面的自由曲面形状来消除此问题，在加工注塑过程中难免会出现误差，而微小的误差会引起光型和光斑较大程度的改变，并且这样的方式后期改进比较困难。\n实用新型内容\n[0003] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜，使用该透镜的LED照明灯，在维持原有光型的情况下，可以很明显的减弱色斑、亮斑现象，而且该方案使得透镜设计和制造过程简单化，应用广泛，适用性强。\n[0004] 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：\n[0005] 一种改善光斑照度和颜色分布不均匀的透镜，包括出光面，所述透镜出光面上的局部区域呈磨砂状。\n[0006] 所述磨砂为点状。\n[0007] 所述磨砂呈条纹状。\n[0008] 所述磨砂呈均匀或不均匀分布的条纹状。\n[0009] 所述磨砂程度根据公式 来决定，其中α为原光线的扩散角，Δ为磨砂表面的扩散角度，β为通过磨砂表面之后的光线扩散角。\n[0010] 本实用新型技术方案带来的有益效果：\n[0011] 在透镜表面做微结构这种方法主要基于磨砂处理可以使得通过磨砂区域的光线得到散射这一原理。因为光线是可逆的，假使透镜表面完全抛光透明，那么在接收面上形成的光斑每一小块逆向追迹可以得到对应的透镜表面区域。如果光斑存在着个别的色斑或亮斑，那么只要找到透镜上对应的出光区域，在透镜的这个区域上做磨砂处理，使得过强的光线得到散射，对应的色斑或亮斑就得到了减弱。\n[0012] 另外表面磨砂对于色斑亮斑的改善也有可控性，可以采用两种不同的磨砂方式：\n点状磨砂和条纹状磨砂。点状磨砂方式适用于具有点状、块状色斑和亮斑的情况，使得光线往180°空间范围内散射。条纹状的磨砂方式适用于色条纹和亮条纹的情况，使得光线大致上沿着与条纹垂直的方向散射，得到的效果更佳。条纹的分布可以呈均匀和不均匀分布，均匀性分布可以使得照度和颜色的分布更加均匀，光线更加柔和。\n[0013] 经过本实用新型技术方案处理过的透镜，光损失可以控制在3％之内，而对透镜表面的局部区域磨砂对于透镜整体的光型影响很小。这种方法不仅对色斑或亮斑的改善非常明显，而且既不会有很大的光损失又维持了原有光型。\n附图说明\n[0014] 以下通过附图对本实用新型的技术方案做进一步详细的描述：\n[0015] 图1是本实用新型实施例的结构示意图；\n[0016] 图2是图1中区域1的局部放大图一；\n[0017] 图3是图1中区域1的局部放大图二；\n[0018] 图4是图2实施例的剖面和光线走向图；\n[0019] 图5是图3实施例的剖面和光线走向图；\n[0020] 图6是确定磨砂程度的原理图；\n[0021] 图7是普通透镜的光斑分布示意图；\n[0022] 图8是普通透镜的照度分布示意图；\n[0023] 图9是本实施例的透镜照度分布示意图。\n具体实施方式\n[0024] 图1所示是本实用新型实施例的透镜结构示意图，该透镜是配合Nichia 183芯片的特性来设计的。如果采用表面抛光透明的普通透镜，会出现如图7所示的光斑分布示意图和图8所示的照度分布示意图。光斑的中心区域2呈偏黄白光，两端区域3呈偏蓝白光，颜色分布不均匀。在被照面的两端出现了亮条纹，照度分布也不均匀。因为光线是可逆的，在透镜表面完全抛光透明时，那么在接收面上形成的光斑每一小块逆向追迹可以得到对应的透镜表面区域。本实施例中找到该偏蓝光斑和亮条纹在透镜上对应的出光区域，即图1所示的区域1，在该区域1上做磨砂打毛处理，可以处理成如图2所示的区域1的局部放大图一，其磨砂形状呈点状，光线经过该磨砂区域1时，过强的光线得到散射，如图4所示的透镜剖面以及光线走向图，图中虚线即表示点状磨砂4，经过点状磨砂4后的光线将会无规则的散射，从而将偏蓝颜色打散，对应的亮条纹就得到了减弱。也可以处理成如图3所示的局部放大图二，其磨砂形状呈条纹状。如图5所示的透镜剖面以及光线走向图，图中曲线即表示条纹状磨砂5，光线经过该条纹状磨砂5后，大致上沿着与条纹状磨砂5垂直的方向散射，不仅将偏蓝颜色打散，亮条纹得到改善，而且可以使光线照射到实际需要的区域。图9是采用图3所示的条纹状磨砂5时照射的照度分布示意图，从该图可明显看出，图8中两侧的亮斑已得到改善，光斑呈非常柔和均匀的分布。\n[0025] 对透镜表面磨砂处理相当于增加了一层扩散膜，对于扩散膜有以下公式：\n式中α为原光线的扩散角，Δ为扩散膜的扩散角，β为通过扩散膜之后的光线扩散角，如图6所示。因此可以根据原光线的扩散角α和希望通过磨砂表面以后光线改变的扩散角β来确定磨砂表面的扩散角Δ，从而确定表面磨砂打毛的程度，比如点状或条纹状分布的稀疏程度，颗粒大小，条纹深浅等。