[實用新型]用于大功率LED光源的菲涅爾透鏡

有效

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• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN202835182U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 甄何平;蔣金波
• 申請（專利權）人: 北京星光影視設備科技股份有限公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;G02B3/08;F21Y101/02
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦;賈興昌

技術領域

本實用新型涉及一種菲涅爾透鏡，尤其涉及一種用于大功率LED光源或者光源陣列的菲涅爾透鏡，屬于影視照明燈具領域。

背景技術

菲涅爾透鏡也稱螺紋透鏡，其特點是鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓（即環(huán)紋菲涅爾面）。菲涅爾透鏡在投影顯示、聚光聚能、照明光學等領域得到廣泛應用。例如傳統(tǒng)的大功率投光燈一般由HID光源（高密度氣體放電燈）及具有較大尺寸的菲涅爾透鏡組成。由于HID光源是360°發(fā)光，其中只有一小部分的光可以通過前方的菲涅爾透鏡實現(xiàn)會聚，光能的利用率比較低。因此，為了增加光能的利用率，需要在HID光源的后面放置一個球形的反射鏡。然而，HID光源的溫度非常高，容易將結構件表面的黑漆烤化后蒸發(fā)，蒸發(fā)后的化學物質(zhì)會玷污反射鏡以及菲涅爾透鏡，從而降低反射鏡的反射率及菲涅爾透鏡的透過率。因此，傳統(tǒng)大功率投光燈的光衰十分嚴重，壽命也比較短。

目前，由于功率型LED光源的技術已經(jīng)比較成熟，并且在很多領域有了廣泛的應用，越來越多的大功率投光燈開始改用多芯片集成的大功率LED光源或者是多顆LED組成的光源陣列。此類光源僅在前方180°的范圍內(nèi)發(fā)光，其光強的遠場角度分布（即配光曲線）為郎伯型，峰值光強一半位置處的光束全角寬度大約為120°，因此不需要在光源后再放置一個球形的反光杯，而只用一個菲涅爾透鏡就可以收集大部分的光線。

在現(xiàn)有技術中，用于燈具的菲涅爾透鏡的結構都比較相似，均包括入射面和與入射面相對的折射凹面。其中，入射面是光滑的面，折射凹面是由多個同心設置的圓環(huán)凹槽分割而成的環(huán)紋菲涅爾面，該環(huán)紋菲涅爾面對入射光線有會聚的作用。例如公開號為CN102537832A的中國發(fā)明申請中公開的菲涅爾透鏡，即是其中的一個例子。由于菲涅爾透鏡對多芯片集成的大功率LED光源或者是多顆LED組成的光源陣列僅具有光線會聚的作用，當這種菲涅爾透鏡用于大功率LED投光燈，并且當光源位于菲涅爾透鏡的焦平面位置時，菲涅爾透鏡會投射出整齊排列的一顆顆LED芯片或者一顆顆LED的像，而不是圓形的均勻光斑。雖然通過離焦可以改善光斑的形狀，但離焦后光束角就會變得比較大，而且由于色差的存在，有時光斑邊緣還會出現(xiàn)黃圈。因此，菲涅爾透鏡的結構限制了其在大功率LED燈具領域的應用。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種改進的菲涅爾透鏡。該菲涅爾透鏡尤其適合在大功率LED光源或者光源陣列中使用。

為了達到上述的目的，本實用新型采用下述的技術方案：

一種菲涅爾透鏡，包括環(huán)紋菲涅爾面，所述環(huán)紋菲涅爾面的背面是基面，其中，所述基面是由多個蠅眼透鏡單元排列而成的蠅眼透鏡陣列面。

較優(yōu)地，所述蠅眼透鏡單元以所述基面的光軸為中心，呈環(huán)形分布在所述基面上。

較優(yōu)地，各所述蠅眼透鏡單元具有相同的混光角度。

較優(yōu)地，所述混光角度在2°～5°之間。

較優(yōu)地，所述基面為平面、圓弧面、非球面中的任意一種。

較優(yōu)地，所述基面為內(nèi)凹的圓弧面。

較優(yōu)地，所述蠅眼透鏡陣列面與所述基面一體成型。

本實用新型提供的菲涅爾透鏡光源陣列通過環(huán)紋菲涅爾面和蠅眼透鏡陣列面的結合，可以將菲涅爾透鏡的聚光作用和蠅眼透鏡陣列面的混光作用結合起來，在幾乎不改變菲涅爾透鏡的光束角的情況下，對輸出光束進行小角度范圍的混光，從而將出射光斑修正為圓形的均勻光斑。當光源從透鏡的焦平面位置一直調(diào)至靠近透鏡下表面時，輸出光束的光束角從小連續(xù)變到大，輸出光斑可以從聚光連續(xù)變到泛光，一直保持比較均勻的變化，無明顯的亮環(huán)和暗斑。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的菲涅爾透鏡的俯視圖；

圖2為本實用新型提供的菲涅爾透鏡的仰視圖；

圖3為本實用新型提供的菲涅爾透鏡的主視圖；

圖4為圖3所示結構的剖面圖；

圖5為圖4中A部的局部放大圖；

圖6為本實用新型提供的菲涅爾透鏡的混光原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型的具體內(nèi)容作進一步的詳細說明。