专利名称：光束角可调的大功率led二次光学透镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种LED照明系统的二次光学技术，尤其是涉及一种光束角可调 的全反射透镜。
背景技术：
目前几乎所有的LED 二次光学透镜，其光束角都是只有一个固定度值。如手电筒 用的LED 二次光学透镜，只是单一的把LED发出的光尽可能的准直，光斑聚得尽可能的小， 其光束角大约在10°以内，而室内用于泛光照明的LED筒灯，其二次光学透镜的光束角在 30°以上。如中国专利101556022 —种大功率LED点光源用二次光学透镜，包括下部、中部 和上部，其特征在于所述下部是与基板固定的多个支撑脚；所述中部为椭圆柱体，所述椭 圆柱体的底面向下突出有两个圆弧，所述两个圆弧用于定位LED，所述椭圆柱体的底面具有 内凹的圆弧柱体；所述上部是由平滑相连的三个曲面构成的复合出光面，所述复合出光面 的整体呈长椭圆体。通过本发明的二次光学透镜装置，能够使得整个LED点光源的圆形光 照转变为均勻的长条巨型光照，从而使得LED路灯在马路延伸的方向有均勻的光照。而对 于一些警用作业的场景，譬如交警在夜晚处理交通事故的时候，要求作业灯具的光束角可 随目标的远近作调节；当目标距离较远的时候，要求作业灯的光束角很小，以便有足够的亮 度可以照明和识别目标；当目标距离较近的时候，又要求作业灯的光束角很大，以便可以同 时照亮整个目标。
发明内容本实用新型的目的是设计一种可以从聚光到泛光，光束角连续可调的大功率LED 二次光学透镜。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种光束角可 调的大功率LED 二次光学透镜，其特征在于包括中间凸透镜部分、包围在凸透镜周边、全 反射的棱镜部分；所述凸透镜部分、棱镜部分二者连成一体。本实用新型的技术方案还可以进一步完善作为优选，凸透镜部分其上表面为非球面或球面，下表面为非球面、球面或环纹状 的菲涅尔面(视应用情况不同选择)。所述的非球面是指从透镜中心到周边曲率作连续变化 的曲面。作为优选，所述全反射的棱镜部分其内凹的入射面为圆锥面，外侧为回转的弧面， 上表面为二次曲面。作为优选，所述回转的弧面为满足光线全反射条件的B样条曲面。作为优选，所述棱镜部分的上面边缘设有用来装配的法兰部分。作为优选，所述法兰部分的上下表面都为平面，外侧为圆柱面。本实用新型的有益效果是当LED芯片处于凸透镜部份与全反射棱镜部份的焦距 内，并无限趋近透镜的凸透镜部份与全反射棱镜部份的焦点处时，LED部份发出的光线经凸
3射棱镜部份准直射出，此时光束角变小；当LED芯片处于 凸透镜部份与全反射棱镜部份的焦距内，并无限趋近透镜的凸透镜部份时，LED部份发出的 光线经凸透镜与全反射棱镜部份扩散射出，此时光束角变大；从而达到从聚光到泛光，光束 角连续可调的LED 二次光学透镜。
附图1是本实用新型的一种结构立体示意图；附图2是图1的剖面图；附图3是LED处于透镜的凸透镜与全反射棱镜的焦点处时的光束角；附图4是LED靠近透镜的凸透镜部分处时的光束角。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。实施例1 如图1、2所示的LED 二次光学透镜，包括中间聚光的凸透镜部分1和侧面全反射 的棱镜部分2以及透镜上面边缘用来装配的法兰部分3组成。中间聚光的凸透镜部分1，其 上表面11为非球面，下表面12为环纹的菲涅尔面。侧面全反射的棱镜部分2，其内凹的入 射面21为圆锥面，外侧回转的弧面22为全反射面，其为B样条曲面(B样条曲面是一个数 学概念)，满足光线的全反射条件；上表面23为二次曲面。上面边缘用来装配的法兰3，其 上下表面为平面，外侧为圆柱面。当LED芯片处于凸透镜部份1与全反射棱镜部份2的焦距内，并无限趋近透 镜的凸透镜部份1与全反射棱镜部份2的焦点F处时，LED部份发出的光线经凸透镜1准 直射出，其余光线经被全反射棱镜部份2准直射出，此时光束角变小，其原理图如图3所示。当LED芯片处于凸透镜部份1与全反射棱镜部份2的焦距内，并无限趋近透 镜的凸透镜部份1时，LED部份发出的光线经凸透镜1与全反射棱镜部份扩散射出，此时光 束角变大，其原理图如图4所示。实施例2 中间聚光的凸透镜部分1，其上表面11为球面，下表面12为非球面。其余同实施 例1。
权利要求一种光束角可调的大功率LED二次光学透镜，其特征在于包括中间凸透镜部分(1)、包围在凸透镜周边、全反射的棱镜部分(2)；所述凸透镜部分、棱镜部分为一体。
2.根据权利要求1所述的光束角可调的大功率LED二次光学透镜，其特征在于所述 凸透镜部分(1)其上表面(11)为非球面或球面，下表面(12)为非球面、球面或环纹状的菲 涅尔面。
3.根据权利要求1或2所述的光束角可调的大功率LED二次光学透镜，其特征在于 所述全反射的棱镜部分(2)其内凹的入射面(21)为圆锥面，外侧为回转的弧面(22)，上表 面(23)为二次曲面。
4.根据权利要求3所述的光束角可调的大功率LED二次光学透镜，其特征在于所述 回转的弧面(22)为满足光线全反射条件的B样条曲面。
5.根据权利要求1或2所述的光束角可调的大功率LED二次光学透镜，其特征在于 所述棱镜部分(2 )的上面边缘设有用来装配的法兰部分(3 )。
6.根据权利要求5所述的光束角可调的大功率LED二次光学透镜，其特征在于所述 法兰部分(3)的上、下表面为平面，外侧为圆柱面。
专利摘要本实用新型涉及一种光束角连续可调的大功率LED二次光学透镜。包括中间凸透镜部分和侧面全反射的棱镜部分以及透镜上面边缘用来装配的法兰部分组成。其特征在于中间凸透镜部分，其上表面为圆弧面或球面下表面为圆弧面或球面或环纹状的菲涅尔面。侧面全反射的棱镜部分，其内凹的入射面为圆锥面，外侧回转的弧面为全反射面，其为B样条曲面，满足光线的全反射条件，上表面为二次曲面。上面边缘用来装配的法兰，其上下表面都为平面，外侧为圆柱面。透镜相对于LED的距离可调节，其光束角变化过程中，光斑保持均匀分布，无明暗分界的光圈。
文档编号F21V5/02GK201652173SQ201020154308
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者包永浩 申请人:包永浩