专利名称：一种透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种透镜，特别是一种应用于发光二极管光源的透镜。
背景技术：
现在，发光二极管(Light Emitting Diode, LED)已被广泛应用到很多领域，尤其 是广泛应用于照明。在此，一种新型发光二极管可参见Daniel A. Steigerwald等人在文献 IEEEJournal on Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.8, No. 2, March/April 2002 中的 Illumination With Solid State Lighting Technology—文。LED近似于一个点光源，其光线的发散角较大，若要实现远距离照明，一般需要在 LED光源前面设置一个聚焦透镜，减少LED光线的发散角，使其集中于光轴附近出射。如图 1所示，一般的凸透镜10可以作为LED光源11的聚焦透镜，光源11设置在凸透镜10的焦 点附近，其发出的光线110经过透镜后平行出射。参见图2，中国发明专利200710091159. 9公开了一种改进型的聚焦透镜，其包括 一个透明本体20，形成于透明本体内的第一透镜部200，及掩盖第一透镜200的第二透镜部 210。第一透镜200包含第一非球面透镜表面23及第二非球面透镜表面24，第二透镜包含 入射面25、反射面26及出射面27。入射面25围绕着LED光源12，反射面26呈凸出的曲面 形状，其从入射面25向第二非球面透镜表面24延伸并以倾斜状扩张，发射面27具有凹入 表面，其从反射面26向第二非球面透镜24延伸并且倾斜。采用这种透镜的设计，LED光源 12在较大角度发出的光线120也可以在透镜的反射面的作用下，以全反射的形式形成沿透 镜光轴的出射光。无论LED光源采用传统的聚焦透镜还是改进型的聚焦透镜，其所形成的都是一个 连续的照明区域。但在某些使用场合下，如采用LED光源的手电筒或者自行车灯时，既希望 光源能够实现远处区域的照明，又希望实现近处地面区域的照明，上述的聚焦透镜设计将 不能满足要求。
发明内容
因此，有必要提供一种透镜，使到采用这种透镜的LED光源既能实现远处区域的 照明，也能实现近处地面的照明。以下将以实施例说明一种应用于LED光源的透镜。一种透镜，包括一个入光面与一个第一出光面，该入光面与该透镜的光轴垂直，该 第一出光面为一个凸曲面且与该入光面相对，该透镜进一步包括一个第二出光面，该第二 出光面与该入光面相对且与该第一出光面相邻接，该第二出光面该入光面与该入光面之间 的靠近该透镜光轴部分的厚度大于该第二出光面与该该入光面之间的远离该透镜光轴部 分的厚度。与现有技术相比，所述透镜的第一出光面为凸曲面，入光面与第二出光面之间的 靠近该透镜光轴部分的厚度大于入光面与第二出光面之间的远离该透镜光轴部分的厚度，使得光源所发出的光分成角度不同的两部分，一部分用于远处区域的照明，另一部分用于 近处地面的照明，从而实现对不同区域进行照明的目的。
图1是采用凸透镜作为LED光源的聚焦透镜的光路分布图。图2是一种改进型的聚焦透镜结构图。图3是本发明第一实施例提供的透镜的结构示意图。图4是本发明第一实施例提供的透镜的光路分布图。图5是一个光源所发出的光线经由图3中所示透镜出射后的远场照度分布图。图6是一个光源所发出的光线经由图3中所示透镜出射后的近场照度分布图。图7是本发明第二实施例提供的透镜的光路分布图。图8是一个光源所发出的光线经由本发明第二实施例提供的透镜出射后的远场 照度分布图。图9是一个光源所发出的光线经由本发明第二实施例提供的透镜出射后的近场 照度分布图。图10是本发明第三实施例提供的透镜的光路分布图。图11是一个光源所发出的光线经由本发明第三实施例提供的透镜出射后的远场 照度分布图。图12是一个光源所发出的光线经由本发明第三实施例提供的透镜出射后的近场 照度分布图。图13是本发明第四实施例提供的透镜的光路分布图。图14是一个光源所发出的光线经由本发明第四实施例提供的透镜出射后的远场 照度分布图。图15是一个光源所发出的光线经由本发明第四实施例提供的透镜出射后的近场 照度分布图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。参见图3与图4，Z轴为透镜30的光轴00’方向；Y轴为垂直于地面的方向，其与 Z轴方向垂直；X轴垂直于Y轴与Z轴所形成的平面。本发明第一实施例所提供的一种透 镜30，其包括一个入光面301、一个第一出光面311、一个第二出光面312及一个第三出光面 313。入光面301与透镜30的光轴00’垂直，第一出光面为一个凸曲面且设置于透镜30上 部，即远离地面的部分；第二出光面312设置于透镜30的下部，即靠近地面的部分。入光面301为一个平面，其设置于靠近LED光源13的一端。在使用时，LED光源 13设置于透镜30的光轴00’位置上，其发出的光线130经过入光面301进入透镜30的内 部。第一出光面311是一个凸曲面，该凸曲面用于对将LED光源13所发出的光线130 进行汇聚。在本实施例中，该第一出光面311在XZ平面，即水平面上的投影为圆弧、椭圆 弧、抛物线或者曲线方程为二次以上的高次曲线，其在YZ平面，即竖直面上的投影可以是
4圆弧、椭圆弧、抛物线或者曲线方程为二次以上的高次曲线。根据所需照明区域的照度分布的不同，第一出光面311可以是轴对称曲面，也可 以是非轴对称曲面，只要满足其Y轴焦距范围为3mm 25mm，X轴的焦距为Y轴的焦距的 1. 0 1. 3倍即可。在本实施例中，透镜30的第一出光面311符合等式1所述的关系式等式
权利要求
一种透镜，包括一个入光面与一个第一出光面，该入光面与该透镜的光轴垂直，该第一出光面为一个凸曲面且与该入光面相对，其特征在于该透镜进一步包括一个第二出光面，该第二出光面与该入光面相对且与该第一出光面相邻接，该第二出光面与该入光面之间的靠近该透镜光轴部分的厚度大于该第二出光面与该入光面之间的远离该透镜光轴部分的厚度。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于所述第一出光面在XZ平面，即水平面上 的投影是圆弧、椭圆弧、抛物线或者曲线方程为二次以上的高次曲线，其在YZ平面，即竖直 方向上的投影是被截掉一端的圆弧、椭圆弧、抛物线或者曲线方程为二次以上的高次曲线， 其中，Z轴为透镜光轴方向；Y轴为垂直于水平面方向；X轴垂直于Y轴与Z轴所形成的平
3.根据权利要求2所述的透镜，其特征在于所述第一出光面在X轴方向的焦距要大 于Y轴方向的焦距，Y轴方向的焦距范围为3mm 25mm，X轴方向的焦距为Y轴方向焦距的 1. 0 1. 3 倍。
4.根据权利要求2所述的透镜，其特征在于该第二出光面在Y轴方向的宽度d的范 围为0 < d彡Φ/2, Φ为透镜在Y轴方向的总的宽度，其中Y轴为垂直于水平面的方向。
5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于该第二出光面为一平面，其与入光面的夹 角为15度 45度。
6.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于该第二出光面为曲率半径大于50mm的球 面，该球面在YZ平面上投影的弦与入光面的夹角为15度 45度，其中，Z轴为透镜光轴方 向；Y轴为垂直于水平面方向。
7.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于该透镜进一步包括一个第三出光面，该 第三出光面位于该第一出光面与该第二出光面之间，该第三出光面沿该透镜的光轴方向延 伸。
8.根据权利要求7所述的透镜，其特征在于该第三出光面为一平面，其与该透镜光轴 之间的夹角为0度 10度。
9.根据权利要求7或8所述的透镜，其特征在于所述第三出光面上设置有一层金属 反射膜。
10.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于所述透镜的制作材料是聚碳酸酯、聚甲 基丙烯酸甲酯、硅胶、树脂、光学玻璃或其他光学透镜材料。
全文摘要
一种用于LED光源的透镜。包括一个入光面与一个第一出光面，该入光面与该透镜的光轴垂直，该第一出光面为一个凸曲面且与该入光面相对，该透镜进一步包括一个第二出光面，该第二出光面与该入光面相对且与该第一出光面相邻接，该第二出光面与该入光面之间的靠近该透镜光轴部分的厚度大于该第二出光面与该入光面之间的远离该透镜光轴部分的厚度。通过这种透镜的设计，在远场区域与近场区域都形成了一个照明区域，以实现同时照明两个区域的功能。
文档编号H01L33/00GK101943369SQ20091030405
公开日2011年1月12日 申请日期2009年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者陈添宝, 黄志德 申请人:富士迈半导体精密工业(上海)有限公司;沛鑫能源科技股份有限公司