[發明專利]一種實現均勻矩形光斑透鏡

無效

• 申請號: 201210152649.6
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102705776A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 熊威;余舒適;周鎮;吳乾;石超;王躍飛;向寶玉;李國平
• 申請（專利權）人: 廣州市鴻利光電股份有限公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;F21Y101/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本發明涉及一種實現均勻矩形光斑的LED透鏡，光源可以為點光源，也可以是擴展光源，特別是COB擴展光源。

背景技術

目前大部分封裝工藝的LED出射光都為非均勻的圓形或者矩形光斑，這樣的光斑肯定無法滿足在道路照明、隧道照明、背光源、投影儀、汽車前燈等需要均勻矩形光斑的照明應用領域的需求，因此，對LED進行二次光學設計是非常有必要的。

然而目前行業中的大部分成矩形光斑的二次光學透鏡都是針對路燈照明等遠場照明應用來設計的，在遠場照明中，光源面積相對于照射距離來說非常小，可以當作點光源來對待，從而進行透鏡的光學設計。如專利申請號201010215196.8，名稱為《LED透鏡》的專利文獻中所述的一款LED透鏡所示，該發明專利的LED透鏡為塑膠材料一體成型制成，該透鏡包含一透光材質的本體、一出光部及入光凹部，但是在近場照明中，這種透鏡結構就不適合了，近場照明中，目標面與光源的距離在????????????????????????????????????????????????（A為光源的發光面積）的范圍內，光源不可以再當作點光源來對待了，必須考慮到它的發光面積的影響。專利申請號200680010199.X，名稱為《有利于背后照明的LED廣角發射透鏡》的專利文獻公開了一款用于近場照明的LED發射透鏡，該款透鏡就是用在直下式LED背光照明應用領域中，但是該透鏡形成的是圓形光斑，在LED背光照明應用中的混光效果不如矩形光斑的效果好，且有效擴展角度也不大，這即意味著在應用中不得不使用更多數量的光源來彌補其有效擴展角度不足的缺陷。

綜上所述，設計一款應用在近場照明領域的成廣角的均勻矩形光斑的透鏡非常有必要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種擴展角度大、矩形光斑中各點照度的均勻性好的應用于近場照明的均勻光斑透鏡。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種實現均勻矩形光斑透鏡，所述透鏡具有一底面，所述底面中央設有一凹面，為透鏡的光線入射面；透鏡具有兩個或兩個以上的光線出射面，負責出射不同角度的光線；透鏡具有兩個或兩個以上的光線反射面，用來控制光線在透鏡內部的方向；透鏡的主體部分由透鏡的底面、光線入射面、光線反射面及光線出射面共同包圍的空間定義。

進一步作為優選的實施方式，所述光線入射面為球面或自由曲面或圓柱面或球面和圓柱面的組合曲面或自由曲面和圓柱面的組合曲面。

進一步作為優選的實施方式，所述透鏡的光線出射面由自由曲面拼接而成，負責不同角度光線的出射，通過調節其曲率參數可以控制光線的折射出射方向。

進一步作為優選的實施方式，所述透鏡的光線反射面由自由曲面拼接而成，負責控制水平角在α~90°范圍內光線在透鏡內部的方向，所述α的取值范圍為30°＜α＜45°。

進一步作為優選的實施方式，所述透鏡各個面之間連接部位為連續過渡或者非連續過渡的自由曲面拼接而成。

進一步作為優選的實施方式，所述透鏡的應用光源為點光源或者擴展面光源。

進一步作為優選的實施方式，所述透鏡底部設有定位引腳，所述定位引腳設有定位孔或定位栓。

進一步作為優選的實施方式，所述透鏡由PC或PMMA或PP或ABS或PVC或玻璃材料制成。

進一步作為優選的實施方式，所述透鏡為單顆或陣列形式，透鏡和光源對應關系為一對一或一對多或多對一關系。

本發明的有益效果是：本發明透鏡改變了傳統的LED透鏡光線入射面的設計，通過在光線入射面上不同部位的不同曲率來控制入射光線的折射方向，提高了出光效率；進一步，光線出射面上包括直接折射透鏡內光線的第一出射面和折射透鏡內經全反射的光線的第二出射面，通過調節第一出射面和第二出射面的曲率參數，可形成均勻的矩形光斑，且有效擴展角度可達到120~160度，從而能以較少的光源和透鏡數量達到更好的混光照明效果。

附圖說明

圖1是本發明透鏡的結構示意圖；

圖2是本發明透鏡的主向示意圖；

圖3是本發明透鏡的側面示意圖；

圖4是本發明透鏡的仰視示意圖；

圖5是本發明透鏡的光線分布示意圖；

圖6是本發明透鏡不同角度光線的出射示意圖；

圖7是本發明透鏡的立體結構示意圖；

圖8是本發明實施例中透鏡的照度分布效果示意圖；

圖9是本發明實施例中改變光線入射面形狀的透鏡結構示意圖；