正光束角透镜及具有该正光束角透镜的灯具及灯具组件的制作方法

本实用新型涉及一种灯具透镜，具体涉及一种正光束角透镜及具有该正光束角透镜的灯具。

背景技术：

随着传统的白炽灯泡慢慢淡出历史舞台，以led为代表的第四代固态光源逐渐建立起在照明领域的核心领导地位。led(lightemittingdiode)以其效率高，光色纯、能耗低、寿命长、无污染等优点成为21世纪具有竞争力的新型光源。随着led光通量及光效的不断提高，led在照明领域的应用也越来越广泛。然而，led芯片的表面出光为lambertian分布，无法直接应用于照明系统。因此，以led为光源的二次配光设计显得尤为重要。

目前的大功率照明灯具的光源一般由多颗led排列组成，所以相应的配光光学器件也要设计成多颗的模组形式。然而，目前市场上的多合一配光模组一般以反光杯为主，即通常用的透镜为反光束角透镜，这样的多合一反光杯模组一般存在体积过大的问题，反光束角透镜是角度越小，结构尺寸越大，占据空间就越大，由于单个反光杯的体积较大，多合一集成后，整体的体积更大，从而使得灯具整体设计尺寸无法减小，市场使用范围较小。

且现有的透镜投射的光斑为圆形，中心与周边之间的光强度相差较大；对于一些在某个方向上需要大范围照明，而在另一方向上却需要小范围照明的场合，例如道路照明，在道路延伸方向上要求照射范围宽，照明效果好，角度需求大；而在垂直道路方向上并不需要宽范围的照明，否则，既浪费电能，还会对周围环境造成光污染。但对于现有的圆形透镜的led来说，只能通过在道路延伸方向上多设灯具，通过相邻灯具的光斑叠加来达到光强度要求，即使这样，也难以避免“排骨路”的照明效果，灯具正下方的照度高，其它区域照度低，导致路面平均照度低且均匀度差，这种亮暗不均的照明，直接影响行车安全。

技术实现要素：

为了解决现有反光束角透镜体积过大、照明范围及均匀度的问题，本实用新型提供一种正光束角透镜及具有该正光束角透镜的灯具。

本实用新型的技术解决方案是提供一种正光束角透镜，其特殊之处在于：包括半球形凸透镜及位于半球形凸透镜正下方且一体设置的圆柱形镜体，半球形凸透镜与圆柱形镜体的直径相等；上述半球形凸透镜的半球形曲面作为出光面；上述圆柱形镜体的底部中心向内凹陷，形成光源容纳腔室，光源容纳腔室的内壁作为入光面，入光面与出光面中心线同轴。

进一步地，光源容纳腔室内部空腔的形状为三棱柱形状；且三棱柱的其中一个矩形面位于圆柱形镜体的底部，空腔内棱内角均倒圆；定义圆柱形镜体的底部上在平面为xy平面，使得沿xy平面的配光面为蝙蝠翼形状，沿yz平面的配光面为水滴状。

进一步地，光源容纳腔室顶部中心距离出光面中心的距离大于半球形凸透镜的半径；光源容纳腔室的z向高度与半球形凸透镜的半径相等，光源容纳腔室开口端x向尺寸大于半球形凸透镜的半径。

进一步地，该正光束角透镜z向高度为18mm，半球形凸透镜的半径为8mm，圆柱形镜体的z向高度为11.3mm，光源容纳腔室开口端y向尺寸为8.3mm，x向尺寸为9mm。

进一步地，为了方便安装，该正光束角透镜，还包括设置在圆柱形镜体底部的环形安装件，环形安装件的端面上设置凸起。

本实用新型还提供一种具有正光束角透镜的灯具，其特殊之处在于：包括固定座、多个led灯珠及多个上述的正光束角透镜；上述多个led灯珠均匀布设在固定座上，上述正光束角透镜扣设在每个led灯珠上，并固定在固定座上。

进一步地，光源容纳腔室内部空腔的形状为圆柱形状，且内棱倒圆，定义圆柱形镜体的底部上在平面为xy平面，使得沿xy平面的配光面为水滴状，沿yz平面的配光面为水滴状。

进一步地，光源容纳腔室顶部中心距离出光面中心的距离等于半球形凸透镜的半径；光源容纳腔室的z向高度小于半球形凸透镜的半径，光源容纳腔室开口端x向尺寸与y向尺寸均大于半球形凸透镜的半径。

进一步地，z向高度为15mm，半球形凸透镜的半径为8mm，圆柱形镜体的z向高度为8.5mm，光源容纳腔室的z向高度为7mm，倒圆半径为2mm。

进一步地，为了便于安装，该正光束角透镜还包括设置在圆柱形镜体底部的环形安装件，环形安装件的端面上设置凸起。

本实用新型还提供一种具有正光束角透镜的灯具，其特殊之处在于：包括固定座、多个led灯珠及多个上述的正光束角透镜；上述多个led灯珠均匀布设在固定座上，上述正光束角透镜扣设在每个led灯珠上，并固定在固定座上。

本实用新型还提供一种具有正光束角透镜的灯具组件，其特殊之处在于：包括上述两种的具有正光束角透镜的灯具。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型正光束角透镜出光面与入光面均为凸透镜，合理利用光的折射效应，使得发光角度越小，透镜结构越小；

2、本实用新型正光束角透镜具有结构小、制作简单、成本低、反光角度调整灵活、安装/更换方便、适用范围广，满足各种发光角度的led灯具，尤其适用于大功率、发光不同角度led灯具。

3、本实用新型正光束角透镜光强分布均匀，且在水平方向与竖直方向的分布范围不同，在实际应用中，光效利用率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例一正光束角透镜的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一正光束角透镜沿yz面的结构剖视图；

图3为本实用新型实施例一正光束角透镜的正视图；

图4为本实用新型实施例一正光束角透镜的仰视图；

图5为本实用新型实施例一正光束角透镜的光强分布曲线；

图6为本实用新型实施例二正光束角透镜的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二正光束角透镜的正视图；

图8为本实用新型实施例二正光束角透镜沿yz面的结构剖视图；

图9为本实用新型实施例二正光束角透镜的光强分布曲线；

图中附图标记为：1-半球形凸透镜，2-圆柱形镜体，3-光源容纳腔室，4-环形安装件，5-凸起。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步地描述。

实施例一

如图1所示，本实施例正光束角透镜的材料为pc，包括半球形凸透镜1及位于半球形凸透镜正下方且一体设置的圆柱形镜体2，半球形凸透镜与圆柱形镜体的直径相等；其中半球形凸透镜的半球形曲面作为该透镜的出光面；圆柱形镜体的底部中心向内凹陷，形成光源容纳腔室3，光源容纳腔室3的内壁作为入光面，入光面与出光面中心线同轴。

定义圆柱形镜体2的底部所在平面为xy平面，结合图2、图3与图4，本实施例中光源容纳腔3内部空腔的形状为三棱柱形状；且三棱柱的其中一个矩形面位于圆柱形镜体2的底部，空腔内棱内角均倒圆。

为了将正光束角透镜固定在lde灯珠外部，本实施例还包括设置在圆柱形镜体底部的环形安装件4，环形安装件4的端面上设置凸起5，通过凸起5实现安装固定。具体将lde灯珠均布在固定板上之后，再在lde灯珠上扣设本实施例的正光束角透镜，形成lde灯具。如图5，本实施例正光束角透镜在xy平面方向即水平方向的配光面为蝙蝠翼形状，在yz方向即竖直方向的配光面为水滴状，如应用与路灯，则可以解决排骨路现象，保证行车安全，也可以应用在船舶上，在确定行驶前方有异物时，可通过该正光束角透镜排查异物周围环境。

从图5中可以看出，本实施例正光束角透镜的光强分布曲线在yz方向的照射范围为10°，在xy平面方向的照射范围为50°。

本实施例正光束角透镜的具体结构参数如下：

正光束角透镜z向高度为18mm；

半球形凸透镜的半径为8mm，圆柱形镜体的z向高度为11.3mm，光源容纳腔室开口端y向尺寸为8.3mm，x向尺寸为9mm，三棱柱顶角角度为40°，环形安装件4的z向厚度为1mm，凸起z向厚度为0.6mm。

实施例二

如图6所示，本实施例正光束角透镜的材料为pc，也包括半球形凸透镜1及位于半球形凸透镜正下方且一体设置的圆柱形镜体2，半球形凸透镜与圆柱形镜体的直径相等；其中半球形凸透镜的半球形曲面作为该透镜的出光面；圆柱形镜体的底部中心向内凹陷，形成光源容纳腔室3，光源容纳腔室3的内壁作为入光面，入光面与出光面同轴。

结合图7与图8，与实施例一不同的是，本实施例光源容纳腔室内部空腔的形状为圆柱形状，且内棱倒圆。

为了将正光束角透镜固定在lde灯珠外部，本实施例还包括设置在圆柱形镜体底部的环形安装件4，环形安装件4的端面上设置凸起5，通过凸起5实现安装固定。具体将lde灯珠均布在固定板上之后，再在lde灯珠上扣设本实施例的正光束角透镜，形成lde灯具。

如图9，本实施例正光束角透镜在xy平面方向即水平方向的配光面为水滴形状，在yz方向即竖直方向的配光面为水滴状，可与实施例一中的正光束角透镜组合应用于船舶灯具上，通过本实施例的正光束角透镜确定行驶前方是否有异物，当有异物时，可通过实施例一中的正光束角透镜排查异物周围环境。

从图9可以看出，本实施例正光束角透镜的光强分布曲线在yz方向的照射范围为10°，在xy平面方向的照射范围为10°。

本实施例正光束角透镜的具体结构参数如下：

正光束角透镜z向高度为15mm，半球形凸透镜的半径为8mm，圆柱形镜体的z向高度为8.5mm，光源容纳腔室的z向高度为7mm，倒圆半径为2mm。