[發明專利]LED聚光透鏡

有效

• 申請號: 200910108644.1
• 申請日: 2009-07-09
• 公開（公告）號: CN101943368A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 周明杰;劉廷明
• 申請（專利權）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
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;H01L33/00;F21Y101/02
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛;張秋紅

技術領域

本發明屬于照明技術領域，涉及一種透鏡，尤其涉及一種LED聚光透鏡。

背景技術

隨著LED封裝技術的提高，LED芯片上涂覆熒光粉的方法也多種多樣，傳統方法中主要是用熒光粉將芯片完全遮蓋，從外觀上看不到里面正方形的芯片。目前新的熒光粉涂敷方式僅將熒光粉薄薄的、均勻的涂在芯片表面，這樣封裝的LED可從外部看到內部的正方形芯片。上述兩種LED都得到了廣泛的應用，但從光效上比較，后者新的熒光粉涂敷方式的光效高于前者，應用量居多。但目前市場上與上述兩種LED匹配的聚光透鏡是相同的，該透鏡在靠近LED芯片的中心位置設有平凸的透鏡部分，透鏡外側壁為全反射面，對于后一種LED，LED發出的光分為兩部分經透鏡出射，其中在LED中軸線約+/-30度之間的光是通過平凸的透鏡部分折射后匯聚的，其余LED兩側的光是先折射入透鏡后在透鏡外側壁發生全反射后再匯聚出射。這種透鏡對LED光源有很好的匯聚效果，經透鏡配光后中心光強高，光束發散角小。并且這種透鏡對前一種LED，即芯片不可見的LED配光后光斑是圓的，且光斑均勻柔和，但對后一種LED，即芯片可見的LED配光后光斑效果就較差，光斑不均勻，在光斑中出現了芯片的像，這是因為芯片通過透鏡中的平凸透鏡部分成像引起的，由于人們已習慣于接受光斑為圓型的光線均勻的手電，而且圓型光斑給人眼的視覺感受是舒適的，而方形光斑會給人眼造成視覺疲勞，給工作上帶來危險。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中LED形成的非圓形光斑、光斑不均勻的缺陷，提供一種能形成圓形光斑，且光斑均勻的LED聚光透鏡。

本發明進一步要解決的技術問題在于，提供一種光束發散角小、高聚光、光效高的LED聚光透鏡。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種LED聚光透鏡，所述透鏡為圓臺形透鏡，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。

所述第一折射槽與第二折射槽的底面為相互平行的平面。

所述第一折射槽與第二折射槽關于透鏡中軸線對稱。

第二折射槽的直徑大于第一折射槽的直徑。

第一折射槽的直徑與LED芯片正前方設置的封裝透鏡的直徑配合，第二折射槽的直徑根據光源射到第一折射槽底部邊緣的光線經折射后，折射光線恰好經過第二折射槽的底部邊緣來確定。

圓臺形透鏡由折射率為1.4～1.7的光學材料制成。

圓臺形透鏡的外側壁是由近似拋物線的曲線圍繞透鏡中軸線旋轉形成的曲面，所述圓臺形透鏡外側壁的曲率為2.8～3.2。

所述圓臺形透鏡由PMMA或PC材料制成。

所述圓臺形透鏡前端外側設有一圈外沿，所述外沿為非透光外沿。

所述外沿是經磨砂處理的非透光外沿。

本發明采用圓臺形透鏡，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，LED封裝芯片裝配在第一折射槽中心軸線上，芯片所發的光均勻發射到第一折射槽的壁面每一部分，光經圓柱形的第一折射槽的弧形側壁和底面均勻折射，其中經第一折射槽底面折射的光再經第二折射槽底面折射出光，經第一折射槽側壁折射的光再經透鏡外側壁的全反射面的全反射后出光，由于第一折射槽、第二折射槽為圓柱形，底面無曲率，消除了芯片在光斑中的成像，因此形成均勻的圓形光斑。

第一折射槽與第二折射槽的底面為相互平行的無曲率平面，并且第一折射槽與第二折射槽關于透鏡中軸線對稱，透鏡形成完全對稱的結構，有利于形成圓形的、均勻的光斑。

本發明透鏡由折射率為1.4～1.7的光學材料制成，并且透鏡的外側壁是由近似拋物線的曲線圍繞透鏡中軸線旋轉形成的曲面，且圓臺形透鏡外側壁的曲率為2.8～3.2，這里的折射率條件和曲率條件，是經過精確的光線計算，有利于獲得高聚光的光照效果，并保證較小的光束發散角。折射率為1.4～1.7的光學材料可選擇PMMA(折射率1.494)、PC(折射率1.591)兩種。

圓臺形透鏡前端外側設有一圈外沿，所述外沿為非透光外沿，該外沿的作用是便于透鏡的固定安裝，但為了保證不影響透鏡的配光效果，將外沿做成非透光的外沿，外沿一般采用磨砂制成。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明實施例的立體圖；

圖2是本發明實施例的剖視圖；

圖3是本發明實施例的透鏡全反射面母線圖；

圖4是本發明實施例的光路圖；

圖5是本發明實施例的照射效果圖；

圖6是本發明實施例的配光曲線圖。