一种LED透镜与照明装置的制作方法

本发明涉及led技术领域，具体而言，涉及一种led透镜与照明装置。

背景技术：

在现代照明应用当中，随着白炽灯淘汰计划的实施，led照明逐渐得到普及，与传统照明相比，led照明具有显著的节能、环保和长寿命优势，使用越久，同比白炽灯或节能灯越节能，因此led照明已广泛应用于商场、酒店、医院、道路、建筑景观、舞台灯光等照明领域。

舞台娱乐灯光、户外景观照明类灯具由于所需功率较大，为实现这种大功率led照明，目前主要存在对单颗大功率led芯片进行封装或采用多芯片集成封装两种技术，对于前者，大功率的实现往往会受到芯片尺寸的限制，而集成封装则具有更大的灵活性，因此多采用大功率多颜色led集成封装光源。led集成封装也称多晶封装，根据所需功率的大小将不同数目的led芯片组合封装于基板底座，这种封装方式可将芯片设计为串联或并联，以灵活地适用不同的电压和电流，同时其具有较高的性价比，逐渐成为了led封装的主流方向之一。

由于集成封装结构中存在多个芯片，各芯片出光角度不同，需要在一次光学设计的基础上进行二次光学设计以满足用户的需求，一次光学设计的目的在于尽可能多的提取led芯片发出的光，二次光学设计的目的则在于使整个灯具系统发出的光满足设计需求。在二次光学设计中，led透镜是一种重要的工具，市面上采用较多的是传统的公模透镜，其虽然可以一定程度改善出光，但是存在照明装置的发光角度较大的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种led透镜，以解决现有技术中照明装置的发光角度较大的问题。

本发明的另一目的在于提供一种照明装置，以解决现有技术中照明装置的发光角度较大的问题。

本发明是这样实现的：

一方面，本发明实施例提供了一种led透镜，所述led透镜包括容置腔、全反射面以及出光面，所述容置腔设置于所述全反射面的一端，所述出光面设置于所述全反射面的另一端，所述出光面设置为沿所述全反射面凹陷的弧形凸面，所述容置腔用于安装一led光源，且所述容置腔靠近所述全反射面的一端设置有沿远离所述出光面方向凸起的第一折射部，所述led光源发出的光线中一部分经过所述第一折射部的折射后传播至所述出光面，所述led光源发出的光线中另一部分经所述全反射面的反射后传播至出光面，并经所述出光面的折射后传播出。

进一步地，所述出光面包括弧形凸面与中心凹陷区，其中，所述弧形凸面与所述中心凹陷区连接，所述led光源发出的光线中一部分经过所述第一折射部的折射后传播至所述中心凹陷区，并经所述中心凹陷区的折射后传播出；所述led光源发出的光线中另一部分经所述全反射面的反射后传播至所述弧形凸面，并经所述弧形凸面的折射后传播出。

进一步地，所述中心凹陷区包括向上凸起及用于与弧形凸面连接的侧壁，其中，所述弧形凸面为第二折射部，所述向上凸起为第三折射部，所述led光源发出的光线中一部分经过所述第一折射部的折射后传播至所述第三折射部，并经所述第三折射部的折射后传播出；所述led光源发出的光线中另一部分经所述全反射面的反射后传播至所述第二折射部，并经所述第二折射部的折射后传播出。

进一步地，所述弧形凸面由菱形自由曲面凸起阵列排布组成。

进一步地，所述菱形自由曲面凸起阵列包括多个菱形自由曲面凸起，所述菱形自由曲面凸起的尺寸和曲率半径沿所述弧形凸面的四周往中间位置逐渐减小。

进一步地，所述菱形自由曲面凸起的尺寸为1.13-2.46mm；所述菱形自由曲面凸起的曲率半径为37-67mm。

进一步地，所述容置腔还包括侧壁，所述侧壁与所述第一折射部连接，所述侧壁为第四折射部，所述led光源发出的光线中另一部分经所述第四折射部的折射后传播至所述全反射面，后经所述全反射面的反射后传播至出光面，并经所述出光面的折射后传播出。

进一步地，所述全反射面由自由曲线绕中心轴旋转而成。

进一步地，所述led透镜的直径沿所述全反射面至所述的出光面的方向依次增大。

另一方面，本发明实施例还提供了一种照明装置，所述照明装置包括led光源与led透镜，所述led光源安装于所述容置腔内。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种led透镜与照明装置，该led透镜包括容置腔、全反射面以及出光面，容置腔设置于全反射面的一端，出光面设置于全反射面的另一端，出光面设置为沿全反射面凹陷的弧形凸面，容置腔用于安装一led光源，且容置腔靠近全反射面的一端设置有沿远离出光面方向凸起的第一折射部，led光源发出的光线中一部分经过第一折射部的折射后传播至出光面，led光源发出的光线中另一部分经全反射面的反射后传播至出光面，并经出光面的折射后传播出。由于本发明提供的led透镜包括容置腔，且该容置腔设置有第一折射部，因此led光源发出的正面光线能够通过第一折射部的折射，然后传播至全反射面，进而能够减小led光源沿正面方向的发光角度；同时，led光源发出的侧面光线在经过全发射面的反射后，能够通过出光面的折射，使得光线的传播方向沿正面方向，从而使得整个照明装置的发光角度较小，发光效果更好。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例所提供的led透镜的剖面图。

图2示出了本发明实施例所提供的处于第一视角的led透镜的结构图。

图3示出了本发明实施例所提供的处于第二视角的led透镜的结构图。

图4示出了本发明实施例所提供的照明装置的光线传播示意图。

图标：100-led透镜；110-容置腔；111-第一折射部；112-第四折射部；120-全反射面；130-出光面；131-中心凹陷区；1311-向上凸起；1312-侧壁；132-弧形凸面；200-照明装置；210-led光源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式做详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参阅图1，本发明实施例提供了一种led透镜100，该led透镜100包括容置腔110、全反射面120以及出光面130第二折射部，其中，容置腔110设置于全反射面120的一端，出光面130设置于全反射面120的另一端，且容置腔110、全反射面120以及出光面130依次连接第二折射部全反射面120。

具体地，在本实施例中，容置腔110用于安装一led光源210，同时，容置腔110靠近全反射面120的一端设置有沿远离出光面130方向凸起的第一折射部111，该第一折射部111用于折射光线。由于第一折射部111设置为凸透镜的形式，因此当led光源210发出的光线透过第一折射部111时，根据折射原理，其能够形成一准直光束投射出去，使得经过该透镜的光源的发光角度更小。同时，对于led光源210而言，其发出的光线呈散射的方式传播出，由于仅在容置腔110的靠近全反射面120的一端设置第一折射部111，即在容置腔110的顶部设置第一折射部111，因此led光源210发出的经过容置腔110侧面的光线，会经过容置腔110的折射后传播至全反射面120，并经过全反射面120的反射传播至出光面130，并经出光面130的折射后传播出。

在本实施例中，容置腔110还包括侧壁1312，侧壁1312与第一折射部111连接，其中，侧壁1312为第四折射部112，led光源210在容置腔110内发出的光线中，一部分经第一折射部111折射，且经第一折射部111折射后的光线传播至出光面130；另一部分经第四折射部112的折射后传播至全反射面120，后经全反射面120的反射后传播至出光面130，并经出光面130的折射后传播出。

其中，本实施例所述的光源的发光角度指光束角，光束角指的是灯具1/10最大光强之间的夹角，用于描述投光灯类别。光束角反应在被照墙面上就是光斑大小和光强，同样的光源若应用在不同角度的反射器中，光束角越大，中心光强越小，光斑越大；应用在间接照明原理也一样，光束角越小，环境光强就越大，散射效果就越差。具体地，出光面130包括弧形凸面132与中心凹陷区131，其中，弧形凸面132与中心凹陷区131连接，led光源210发出的光线中一部分经过第一折射部111的折射后传播至中心凹陷区131，并经中心凹陷区131的折射后传播出；led光源210发出的光线中另一部分经全反射面120的反射后传播至弧形凸面132，并经弧形凸面132的折射后传播出。

其中，中心凹陷区131包括向上凸起1311及用于与弧形凸面132连接的侧壁1312，其中，弧形凸面132为第二折射部，向上凸起1311为第三折射部，led光源210发出的光线中一部分经过第一折射部111的折射后传播至第三折射部，并经第三折射部的折射后传播出；led光源210发出的光线中另一部分经全反射面120的反射后传播至第二折射部，并经第二折射部的折射后传播出。

通过第一折射部111、第二折射部、第三折射部以及第四折射部112对光线的折射，能够实现经过该透镜的光源的发光角度更小。

需要说明的是，其中，led透镜100的直径沿全反射面120至的出光面130的方向依次增大，即整个全反射面120从下向上的方向逐渐变大，当led光源210发出的光线透过容置腔110后，全反射面120会将光线进行反射，其反射后的光线的传播方向向垂直方向靠拢，并且经反射后的光线继续传播至出光面130。

并且，本实施例中，全反射面120由自由曲线绕中心轴旋转而成，使得全反射面120为对称结构，有利于从各个方向均匀的反射光线，使经过该led透镜100的光线更加柔和。

请参阅图2与图3，其中，出光面130用于对光线进行折射并传播出，作为发光面，出光面130设置于全反射面120的另一端，出光面130的弧形凸面132与中心凹陷区131使整个led光源210发出的光线的发光角度进一步减小。

并且，需要说明的是，经过第一折射部111折射后的光线一般会传播至出光面130的中间位置，而经过全反射面120反射的光线一般会传播至出光面130的边沿位置，由于出光面130设置有中心凹陷区131，为了进一步减小的出光的角度，中心凹陷区131的向上凸起1311的朝向出光的一面为平面，而中心凹陷区131的朝向靠近容置腔110的一面为一凸起，以形成第三折射部，因此当光线传播至通过第三折射部时，第三折射部能够将经过第一折射部111折射后的光线，再次进行折射后传播出，进而能够进一步减小led光源210的发光角度，在常规透镜外形尺寸下可实现低于3.5°的小角度光束投射，其可广泛应用于led户外投光灯、娱乐帕灯、洗墙灯、矩阵灯等。

同时，为了使光源发出的光线更加柔和，混光效果更好，在本实施例中，弧形凸面132由菱形自由曲面凸起阵列排布组成。通过组合的多个菱形自由曲面凸起，使得在led透镜100中形成鳞面出光面130，比传统透镜具有更佳的混色效果，同时还具有美观的外型，兼具优异的光学效果与美学特性。

并且，菱形自由曲面凸起阵列包括多个菱形自由曲面凸起，菱形自由曲面凸起的尺寸和曲率半径沿弧形凸面132的四周往中间位置逐渐减小，以满足全反射面120的实际尺寸。

进一步地，在本实施例中，菱形自由曲面凸起的尺寸为1.13-2.46mm。菱形自由曲面凸起的曲率半径为37-67mm。当然地，在其它的一些实施例中，菱形自由曲面凸起的尺寸与曲率也可以为其它值，本实施例对此并不做任何限定。

同时，全反射面120的底部为磨砂面，通过设置磨砂面，能够使整个led光源210发出的光线更加柔和。

进一步地，需要说明的是，容置腔110的底面直径大于或等于10mm，且led光源210与第一折射部111的间距大于或等于7mm，使得该led透镜100可适配5-50w之间任意功率的多色led光源210。

第二实施例

请参阅图4，本发明实施例还提供了一种照明装置200，该照明装置200包括led光源210与第一实施例所述led透镜100，该led光源210安装于容置腔110内。led光源210发出的光线通过led透镜100后，能够经过透镜本体侧部的全反射面120的反射传播至发光面，光线再经过自由曲面聚光和弧形凸面132的匀光混色处理后成为超窄光束投射出去，在常规透镜外形尺寸下可实现低于3°的超小角度光束投射，具有良好的匀光混色效果，可广泛应用于led户外投光灯、娱乐帕灯、洗墙灯、矩阵灯等。

综上所述，本发明提供了一种led透镜与照明装置，该led透镜包括容置腔、全反射面以及出光面，容置腔设置于全反射面的一端，出光面设置于全反射面的另一端，出光面设置为沿全反射面凹陷的弧形凸面，容置腔用于安装一led光源，且容置腔靠近全反射面的一端设置有沿远离出光面方向凸起的第一折射部，led光源发出的光线中一部分经过第一折射部的折射后传播至出光面，led光源发出的光线中另一部分经全反射面的反射后传播至出光面，并经出光面的折射后传播出。由于本发明提供的led透镜包括容置腔，且该容置腔设置有第一折射部，因此led光源发出的正面光线能够通过第一折射部的折射，然后传播至全反射面，进而能够减小led光源沿正面方向的发光角度；同时，led光源发出的侧面光线在经过全发射面的反射后，能够通过出光面的折射，使得光线的传播方向沿正面方向，从而使得整个照明装置的发光角度较小，发光效果更好。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。