專(zhuān)利名稱(chēng)：全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)及采用該全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)的led透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡，具體涉及的是一種LED透鏡，更進(jìn)一步的說(shuō)，是一種全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)及采用該全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)的LED透鏡。
背景技術(shù)：
LED光源作為一種新的光源類(lèi)型正在快速進(jìn)入照明領(lǐng)域，相比于傳統(tǒng)光源，LED具有高光學(xué)效率、低能耗長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)，在綠色低碳和節(jié)能減排方面具有鮮明的優(yōu)勢(shì)。
由于LED芯片發(fā)出的光呈近似朗伯體分布，因此不能滿(mǎn)足人們正常生活條件下的使用，而透鏡作為能夠?qū)ED發(fā)出的光進(jìn)行重新分布的重要元件，得到大量的使用。LED透鏡分為一次透鏡和二次透鏡，一次透鏡封裝在LED器件上，通常對(duì)LED發(fā)出的光進(jìn)行初步的整形，而通過(guò)對(duì)二次透鏡的設(shè)計(jì)，能夠使燈具或者光源發(fā)出的光滿(mǎn)足日常照明的需要。
隨著人們對(duì)照明要求的提高，更高光學(xué)效率、更高亮度的LED光源顯得尤為重要， 如何能提高現(xiàn)有光源的光學(xué)效率和光學(xué)亮度成為光學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。由于LED照明光源的發(fā)展是依據(jù)替換傳統(tǒng)光源的原則，因此LED光源及燈具的尺寸及電器結(jié)構(gòu)需要與傳統(tǒng)照明一致。在LED光源內(nèi)部，LED芯片分布在一塊PCB板上，在有限尺寸及空間如何對(duì)LED芯片進(jìn)行有效排布是光源或者燈具設(shè)計(jì)的基本。
在現(xiàn)有的使用透鏡的LED射燈中，透鏡都是對(duì)分布在PCB板上的LED芯片進(jìn)行單獨(dú)地配光，即是一顆透鏡對(duì)應(yīng)一顆LED芯片，光源尺寸及透鏡形狀的限制，使得在透鏡的排布不能有效地利用空間，也即是在有限的尺寸范圍內(nèi)不能排布更多的LED芯片。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的在于提供一種全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)及采用該全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)的 LED透鏡，以實(shí)現(xiàn)在有限的尺寸范圍內(nèi)排布更多的LED芯片，達(dá)到提升燈具整體光學(xué)性能， 提高燈具光學(xué)設(shè)計(jì)自由度的目的。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要采用以下技術(shù)方案
一種全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括
形成光出射面的基底端；
從基底端延伸，且圍繞基底端中心垂直對(duì)稱(chēng)軸環(huán)繞形成的外曲面；
從外曲面延伸，與對(duì)稱(chēng)軸平行，且圍繞對(duì)稱(chēng)軸環(huán)繞形成的折射面；
從折射面延伸，且圍繞對(duì)稱(chēng)軸環(huán)繞形成的內(nèi)曲面；
所述內(nèi)曲面與折射面形成有用于安裝光源的空腔。
優(yōu)選地,所述基底端為平面或弧面。
優(yōu)選地，所述外曲面從基底端延伸并向?qū)ΨQ(chēng)軸靠近。
優(yōu)選地，所述光源位于內(nèi)曲面的弧面外側(cè)，且內(nèi)曲面的弧面頂點(diǎn)、光源均在對(duì)稱(chēng)軸上。
一種全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)的LED透鏡，由至少一個(gè)位于旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而成。
優(yōu)選地，該LED透鏡由一個(gè)位于旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面圍繞該旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)而成。
優(yōu)選地，該LED透鏡由兩個(gè)位于旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面圍繞該旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)而成。
本發(fā)明LED透鏡由全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)形成，其對(duì)應(yīng)形成的透鏡 繞旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)有環(huán)形陣列光源，可形成帶配光角度的模組。本發(fā)明在有限的尺寸范圍內(nèi) 可排布更多的LED芯片，能夠有效提升燈具整體光學(xué)性能，同時(shí)可以提高燈具光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度。





圖1為本發(fā)明全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例一的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例一的俯視圖。圖4為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例一光源與透鏡裝配的俯視圖。圖5為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例二的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例二的光源與透鏡裝配的俯視圖。圖中標(biāo)識(shí)說(shuō)明全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面I、基底端101、對(duì)稱(chēng)軸102、外曲面103、折射 面104、內(nèi)曲面105、空腔106、光源107、空腔108、旋轉(zhuǎn)軸2。
具體實(shí)施例方式
為闡述本發(fā)明的思想及目的，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的 說(shuō)明。
本發(fā)明的核心思想是設(shè)計(jì)一種全反射的光學(xué)結(jié)構(gòu)，并以該光學(xué)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)單元， 繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)形成具有環(huán)形光源安裝帶的透鏡，實(shí)現(xiàn)了 LED光源對(duì)應(yīng)在環(huán)形光源安裝帶中 的自由設(shè)計(jì)安裝，形成環(huán)形陣列光源，使有效安裝面積中最大限度的安裝多個(gè)光源，有效提 升了燈具整體的光學(xué)性能。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示，圖1為本發(fā)明全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。本發(fā)明提供了一種 全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括形成光出射面的基底端101 ;與基底端101中心垂直的對(duì)稱(chēng)軸102 ； 從基底端101延伸，且繞對(duì)稱(chēng)軸102環(huán)繞形成的外曲面103 ;從外曲面103延伸，與對(duì)稱(chēng)軸 102平行，且繞對(duì)稱(chēng)軸102環(huán)繞形成的折射面104 ;從折射面104延伸，且繞對(duì)稱(chēng)軸102環(huán)繞 形成的內(nèi)曲面105 ;所述內(nèi)曲面105與折射面104形成有用于安裝光源107的空腔106。
其中所述的基底端101可以為平面，也可以為曲面，且曲面頂點(diǎn)在對(duì)稱(chēng)軸102上； 而所述外曲面103從基底端101延伸并向?qū)ΨQ(chēng)軸102靠近；所述光源107位于內(nèi)曲面105 的弧面外側(cè)，且內(nèi)曲面105的弧面頂點(diǎn)與光源107均在對(duì)稱(chēng)軸102上。
光源107發(fā)出的光線(xiàn)一部分經(jīng)過(guò)內(nèi)曲面105第一次折射后，再經(jīng)過(guò)光線(xiàn)出射面第 二次折射，最后射出；另一部分光線(xiàn)經(jīng)過(guò)折射面104的第一次折射后，到達(dá)外曲面103，再經(jīng) 過(guò)外曲面103的內(nèi)部全反射，最后通過(guò)光線(xiàn)出射面的折射后射出。
由此可知，光源107發(fā)出的光線(xiàn)，可以通過(guò)內(nèi)曲面105、外曲面103、折射面104及光線(xiàn)出射面幾部分改變進(jìn)行重新配光，從而使出射光的光線(xiàn)角度和光強(qiáng)都能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。
優(yōu)選實(shí)施例一
請(qǐng)參見(jiàn)圖2、圖3、圖4所示，圖2為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例一的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例一的俯視圖；圖4為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例一光源與透鏡裝配的俯視圖。
本實(shí)施例中，采用了一個(gè)全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面1，該全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面I位于旋轉(zhuǎn)軸2的一側(cè)，并繞旋轉(zhuǎn)軸2形成完整的透鏡。
其中全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面I中的空腔106繞旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)后，對(duì)應(yīng)可以形成一條環(huán)形的空腔帶，而該環(huán)形空腔帶中可根據(jù)需要安裝不同數(shù)量的LED光源107，通常光源安裝時(shí)，需要對(duì)稱(chēng)，以保證光源發(fā)光的均勻性。
通過(guò)與傳統(tǒng)透鏡安裝光源效果及數(shù)量比較，本實(shí)施例中可以更有效的利用空間， 排布更多數(shù)量的光源。
優(yōu)選實(shí)施例二
請(qǐng)參見(jiàn)圖5、圖6所示，圖5為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例二的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明LED透鏡實(shí)施例二的光源與透鏡裝配的俯視圖。
本實(shí)施例中，采用了兩個(gè)全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面1，且這兩個(gè)全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面I 位于旋轉(zhuǎn)軸2的一側(cè)，并繞旋轉(zhuǎn)軸2形成完整的透鏡。
其中由于兩個(gè)全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面I中的空腔在繞旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)后，可對(duì)應(yīng)可以形成內(nèi)外兩條環(huán)形的空腔帶，對(duì)應(yīng)位于圖中的空腔106和空腔108，這種設(shè)計(jì)方式可以更多的安裝LED光源107。
本實(shí)施例是在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面，從而形成兩個(gè)環(huán)帶結(jié)構(gòu)。
透鏡在相同大小形狀的情況下，由于本身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)限制，單個(gè)全反射透鏡在有限大小的排布面上不能更有效的利用空間，不能排布更多數(shù)量的光源；而在本發(fā)明中，由于采用全反射環(huán)帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式，能夠在空腔環(huán)帶處排布更多數(shù)量的光源，從而有效提升了燈具的整體光學(xué)性能，同時(shí)保證了燈具光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度。
上述實(shí)施例所闡述的情況僅為本發(fā)明兩種優(yōu)選實(shí)施例，其也可以采用兩個(gè)、三個(gè)、 甚至多個(gè)全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)，繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)形成不同類(lèi)型的透鏡，其具體可根據(jù)不同的需要進(jìn)行制作。
以上是對(duì)本發(fā)明所提供的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)及采用該全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)的LED透鏡進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述， 以上實(shí)施例只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于包括 形成光出射面的基底端； 從基底端延伸，且圍繞基底端中心垂直對(duì)稱(chēng)軸環(huán)繞形成的外曲面； 從外曲面延伸，與對(duì)稱(chēng)軸平行，且圍繞對(duì)稱(chēng)軸環(huán)繞形成的折射面； 從折射面延伸，且圍繞對(duì)稱(chēng)軸環(huán)繞形成的內(nèi)曲面； 所述內(nèi)曲面與折射面形成有用于安裝光源的空腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基底端為平面或弧面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述外曲面從基底端延伸并向?qū)ΨQ(chēng)軸靠近。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述光源位于內(nèi)曲面的弧面外偵牝且內(nèi)曲面的弧面頂點(diǎn)、光源均在對(duì)稱(chēng)軸上。
5.一種采用權(quán)利要求f 4所述全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)的LED透鏡，其特征在于由至少一個(gè)位于旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED透鏡，其特征在于由一個(gè)位于旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面圍繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED透鏡，其特征在于由兩個(gè)位于旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)剖面圍繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括形成光出射面的基底端；從基底端延伸，且圍繞基底端中心垂直對(duì)稱(chēng)軸環(huán)繞形成的外曲面；從外曲面延伸，與對(duì)稱(chēng)軸平行，且圍繞對(duì)稱(chēng)軸環(huán)繞形成的折射面；從折射面延伸，且圍繞對(duì)稱(chēng)軸環(huán)繞形成的內(nèi)曲面；所述內(nèi)曲面與折射面形成有用于安裝光源的空腔。本發(fā)明還公開(kāi)了一種由至少一個(gè)位于旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而成的全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)的LED透鏡。本發(fā)明LED透鏡由全反射光學(xué)結(jié)構(gòu)圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)形成，其對(duì)應(yīng)形成的透鏡繞旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)有環(huán)形陣列光源，可形成帶配光角度的模組。本發(fā)明在有限的尺寸范圍內(nèi)可排布更多的LED芯片，能夠有效提升燈具整體光學(xué)性能，同時(shí)可以提高燈具光學(xué)設(shè)計(jì)的自由度。
文檔編號(hào)F21Y101/02GK102980137SQ20121046488
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者鐘雄, 蘇丹 申請(qǐng)人:深圳市九洲光電科技有限公司