專利名稱：一種led矩形光斑透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種實(shí)現(xiàn)光線控制的LED透鏡，尤其是一種LED矩形光斑透鏡。
背景技術(shù)：
LED是一種新型的電致發(fā)光器件，被譽(yù)為新一代的綠色照明光源，與傳統(tǒng)光源相比較，具有更高的發(fā)光效率，更好的顯色性，更低的能耗，更長的使用壽命等優(yōu)勢，并已經(jīng)在很多領(lǐng)域里都得到了廣泛的應(yīng)用，是照明光源市場的主要方向，具有巨大的市場潛力。 目前大部分封裝工藝的LED出射光都為非均勻的圓形光斑,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(yīng)用領(lǐng)域的需求，因此，對LED進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)是非常有必要的。申請?zhí)枮?00920307020. 8，專利名稱為《LED路燈的矩形光斑形成裝置》的中國實(shí)用新型專利文獻(xiàn)公開了一種LED路燈的矩形光斑形成裝置，參照


圖1，該裝置用于包括至少一個LED芯片I’的LED路燈上，在LED芯片的前方依次設(shè)置導(dǎo)光座2’和出光鏡3’，所述導(dǎo)光座2’和出光鏡3’連成一體，出光鏡3’為長形橢圓狀，其頂面為拋物面，左右端面為非球面透鏡。LED燈發(fā)出的光線通過出光鏡3’出射時，通過出光鏡的拋物面出射的光線按45度角折射，通過出光鏡兩端的非球面出射的光線按120度角折射，這樣在出光鏡3’前端形成矩形的光斑。還包括如下所述的類似的產(chǎn)生矩形光斑的典型實(shí)現(xiàn)方案參照圖2，一種LED 二次光學(xué)透鏡,所述透鏡具有一底面105，底面105為平面；透鏡底面105中央有一凹面(圖中未示出)，為透鏡的光線入射面；透鏡的光線出射面106與底面相貫，界定出底面的輪廓；光線出射面106至少由兩片自由曲面101拼接形成；透鏡的主體部分由透鏡的底面105、光線入射面、光線出射面106共同包圍的空間定義；透鏡還包括設(shè)置于底面上的安裝腳或平板103，所述兩片自由曲面101的連接過渡面102為平面或曲面。上述兩種二次光學(xué)透鏡，其形成的矩形光斑皆是以犧牲出光效率為代價的，光線在透鏡內(nèi)部出現(xiàn)了較多的全發(fā)射，導(dǎo)致了光損耗，出光效率不高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種出光效率高、矩形光斑中各點(diǎn)照度的均勻性好的LED矩形光斑透鏡。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種LED矩形光斑透鏡，該透鏡具有一底面，所述底面中央設(shè)有一接收LED光線的光線入射面，與底面相貫通的透鏡的外表面為光線出射面，所述光線入射面為利用多重曲率調(diào)節(jié)不同角度入射光線的折射方向的多個球面或者多個第一自由曲面，所述光線出射面包括多個利用其表面不同曲率使輸出光斑接近矩形的第二自由曲面。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述光線出射面上的多個第二自由曲面對稱排列。[0012]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述多個第二自由曲面之間的連接部位設(shè)有用于過渡的連接部件。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述連接部件為與透鏡一體成型的實(shí)現(xiàn)多個第二自由曲面之間連續(xù)過渡的第三自由曲面。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述連接部件為與透鏡一體成型的實(shí)現(xiàn)多個第二自由曲面之間非連續(xù)過渡的非自由曲面。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述透鏡由PC、PMMA、PP、ABS或者玻璃材料制成。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述透鏡的底面上設(shè)置有定位栓，所述定位栓沿遠(yuǎn)離底面方向逐漸變窄。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型透鏡改變了傳統(tǒng)的LED透鏡光線入射面的設(shè)計(jì)，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，從而減小了 全反射發(fā)生的幾率，提高了出光效率；進(jìn)一步，光線出射面上多個第二自由曲面使得輸出光斑接近矩形，并且光斑中各點(diǎn)的照度均勻性良好。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明圖I是現(xiàn)有技術(shù)中LED透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中LED透鏡的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型透鏡的側(cè)面視圖；圖4是本實(shí)用新型透鏡的俯視圖。
具體實(shí)施方式
參照圖3，一種LED矩形光斑透鏡，該透鏡具有一底面2，所述底面2中央設(shè)有一接收LED光線的光線入射面，與底面2相貫通的透鏡的外表面為光線出射面，所述光線入射面為利用多重曲率調(diào)節(jié)不同角度入射光線的折射方向的多個球面或者多個第一自由曲面1，所述光線出射面包括多個利用其表面不同曲率使輸出光斑接近矩形的第二自由曲面3。透鏡的主體部分由透鏡的底面2、光線入射面和光線出射面共同包圍的空間定義。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述透鏡采用透明材料做成，例如由PC、PMMA, PP、ABS或者玻璃材料制成，透鏡通過注塑或者精密加工制成，透鏡的光線入射面和光線出射面經(jīng)過拋光處理。在具體實(shí)施例中，參照圖3，光線入射面由三個第一自由曲面I構(gòu)成，多個第一自由曲面I可以對不同入射角的入射光線的折射方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，位于中間的第一自由曲面I的曲率和高度可以調(diào)節(jié)中軸線附近的光束的折射方向，位于兩側(cè)的第一自由曲面I通過曲率和高度的選擇可以調(diào)節(jié)其他部分的光束的折射方向，使其盡量往上方折射。在實(shí)際應(yīng)用中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)LED光源與透鏡的相對位置，以及LED陣列間隔和背光源預(yù)期厚度來選擇第一自由曲面I的高度值和曲率，提高LED背光照射的均勻度。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，光線入射面亦可以采用多個球面或者圓柱面與自由曲面的組合來調(diào)整各入射位置處的入射光線的折射方向，第一自由曲面或者球面的個數(shù)并不受圖3中所示的個數(shù)限定，可以為三個以上的更多個。[0026]圖4是本實(shí)用新型透鏡的俯視圖，參照圖4，透鏡的光線出射面包括四個第二自由曲面3，優(yōu)選地，在四個第二自由曲面3之間的連接部位設(shè)有用于過渡的連接部件。所述連接部件為與透鏡一體成型的實(shí)現(xiàn)多個第二自由曲面3之間連續(xù)過渡的第三自由曲面4。在實(shí)際應(yīng)用中，LED光源出射的具有近似朗伯型光強(qiáng)分布的光束由光線入射面上的第一自由曲面I進(jìn)入透鏡，第二自由曲面3為主要出光面，第三自由曲面4為輔出光面。出射光線經(jīng)過第三自由曲面4的調(diào)整可以使得矩形光斑中各點(diǎn)的照度均勻性更好。優(yōu)選的，所述光線出射面上的多個第二自由曲面3對稱排列。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述連接部件為與透鏡一體成型的實(shí)現(xiàn)多個第二自由曲面之間非連續(xù)過渡的非自由曲面。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，透鏡的光線出射面上可以采用四個以上更多的第二自由曲面3，以形成矩形光斑并保證光斑中各點(diǎn)的照度均勻度。優(yōu)選的，參照圖3，所述透鏡的底面2上設(shè)置有定位栓5，所述定位栓沿遠(yuǎn)離底面2 方向逐漸變窄，呈上寬下窄的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型LED矩形光斑透鏡可為單孔或者多孔形式，安裝時，孔位與光源呈一一對應(yīng)的關(guān)系。以上是對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可以作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種LED矩形光斑透鏡，該透鏡具有一底面，所述底面中央設(shè)有ー接收LED光線的光線入射面，與底面相貫通的透鏡的外表面為光線出射面，其特征在于所述光線入射面為利用多重曲率調(diào)節(jié)不同角度入射光線的折射方向的多個球面或者多個第一自由曲面，所述光線出射面包括多個利用其表面不同曲率使輸出光斑接近矩形的第二自由曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種LED矩形光斑透鏡，其特征在于所述光線出射面上的多個第二自由曲面對稱排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種LED矩形光斑透鏡，其特征在于所述多個第二自由曲面之間的連接部位設(shè)有用于過渡的連接部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種LED矩形光斑透鏡，其特征在于所述連接部件為與透鏡一體成型的實(shí)現(xiàn)多個第二自由曲面之間連續(xù)過渡的第三自由曲面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種LED矩形光斑透鏡，其特征在于所述連接部件為與透鏡一體成型的實(shí)現(xiàn)多個第二自由曲面之間非連續(xù)過渡的非自由曲面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的ー種LED矩形光斑透鏡，其特征在于所述透鏡由PC、PMMA、PP、ABS或者玻璃材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種LED矩形光斑透鏡，其特征在于所述透鏡的底面上設(shè)置有定位栓，所述定位栓沿遠(yuǎn)離底面方向逐漸變窄。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種LED矩形光斑透鏡，該透鏡具有一底面，所述底面中央設(shè)有一接收LED光線的光線入射面，與底面相貫通的透鏡的外表面為光線出射面，所述光線入射面為利用多重曲率調(diào)節(jié)不同角度入射光線的折射方向的多個球面或者多個第一自由曲面，所述光線出射面包括多個利用其表面不同曲率使輸出光斑接近矩形的第二自由曲面。本實(shí)用新型透鏡改變了傳統(tǒng)的LED透鏡光線入射面的設(shè)計(jì)，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，從而減小了全反射發(fā)生的幾率，提高了出光效率；進(jìn)一步，光線出射面上多個第二自由曲面使得輸出光斑接近矩形，并且光斑中各點(diǎn)的照度均勻性良好。
文檔編號F21V5/04GK202581120SQ20122010847
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者熊威, 余舒適, 尹鍵, 向?qū)氂? 王躍飛, 李國平 申請人:廣州市鴻利光電股份有限公司