专利名称：一种led灯透镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种LED照明设备领域，特别涉及一种LED灯透镜。
背景技术：
发光二极管(Light-Emitting-Diode，简称LED)是一种能够将电能转化为光能的半导体，其核心部件是LED芯片。LED作为备受瞩目的新一代光源，具有体积小、光通量大、全固态工作、结构紧凑、 绿色无污染、高效、节能等诸多优点。但由于其典型出光特性为半空间朗伯光源，直接应用容易造成亮度分布不合理、眩光等缺点，所以通常灯具应用中均采用二次配光技术进行重新配光，各种LED光学透镜成为最理想的二次配光技术。目前二次配光透镜均采用硅胶或聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)等光学塑料材料制作，通过非成像光学设计透镜外形，利用折射、反射等光学效果改变LED光线射出方向，对LED发出的光源进行重新分配，从而得到预期的照度分布。常见的二次配光透镜设计需要考虑芯片本身的发光特性，针对不同的LED芯片或不同的LED封装，由于芯片发光特性存在差异，更换芯片后，就需要对二次光学透镜进行重新设计以满足同样的照度分配需求，即二次光学透镜的通用性具有较强的局限性，导致在实际生产过程中，针对不同芯片需要设计不同的透镜，这就增加了高昂的透镜开模成本，不利于普遍推广应用。现有技术中，LED灯具的二次配光透镜的配光效果也不是很理想，致使经过二次配光透镜配光发出的LED光源依然存在光线眩光、光线分布不均勻的技术问题。公开号为CN 101943368A的中国专利申请公开了一种LED聚光透镜，所述透镜为圆台形透镜，透镜后端面开有圆柱形的第一折射槽，其前端面开有圆柱形的第二折射槽，透镜外侧壁为全反射面，第一折射槽和第二折射槽的槽壁形成折射面，其提供了一种光束发散角小、高聚光、光效高的LED聚光透镜，解决了现有技术中LED形成的非圆形光斑、光斑不均勻的缺陷。但是二次光学透镜通用性的局限性、光线眩光、光线分布不均勻技术问题依然存在。因而，有必要提供改良的一种大功率LED灯透镜，以便克服现有技术中配光透镜通用性的局限性问题以及LED光源存在眩光和光分布不均勻的问题。
发明内容本实用新型提供了一种LED灯透镜，通过准直透镜和薄板透镜的组合，使得LED灯透镜适用于不同的LED芯片，通用性广，并且经过LED灯透镜发出的光线分布均勻、光线变得柔和。一种LED灯透镜，包括准直透镜，所述的准直透镜的侧面为全反射面，所述的准直透镜的出光面设有薄板透镜，所述的薄板透镜的出光面由三角形凸面微透镜的凸面和三角形凹面微透镜的凹面组成；所述的三角形凸面微透镜的凸面和所述的三角形凹面微透镜的凹面背向准直透镜的出光面；所述的准直透镜在与准直透镜的出光面相对的一端面设有折[0010]所述折射槽一方面用于承载LED芯片，另一方面用于将LED发出的光进行折射。 LED芯片发出的光一部分经折射槽的槽底的折射汇聚成平行光线垂直导向准直透镜的出光面，然后再经过薄板透镜射出；另一部分光经所述折射槽的侧壁的折射射入准直透镜内部再经准直透镜的侧面的全反射作用后汇聚成平行光线垂直导向准直透镜的出光面，最后从薄板透镜射出，得到照射面广、柔和以及分布均勻的光线。为了得到更好的效果，以下作为本实用新型的优选结构所述的准直透镜呈圆台形或近似圆台形，且所述的准直透镜的出光面的面积大于与准直透镜的出光面相对的一端面的面积，更利于光线的全反射，也有助于准直透镜的排列组合，便于安放入灯具外壳中。所述的准直透镜的侧面为光滑曲面。光滑曲面在准直透镜为全发射面的基础上进一步增强准直透镜的侧面的反射效果，有利于减少光线在经过准直透镜过程中的损失，增大了本实用新型LED灯透镜的出光率。所述的准直透镜的出光面为光滑平面；所述的薄板透镜的入光面为光滑平面。更利于平行光线平行进入薄板透镜。所述的准直透镜的出光面与所述的薄板透镜的入光面紧密贴合；或者，所述的准直透镜的出光面作为所述的薄板透镜的入光面。所述的折射槽为圆筒状，圆筒状的折射槽增大了 LED光源的出光角度，有利于光线的射出。所述的折射槽的槽底为背向所述的准直透镜的出光面凸起的凸面，凸面槽底可以把LED光源发出的光经折射作用汇聚成平行光线垂直导向准直透镜的出光面，有助于减少光线因在准直透镜内部发生多次折射而造成的光损失，增大了准直透镜的出光率。所述的薄板透镜的出光面由若干个相同大小的三角形凸面微透镜的凸面和若干个相同大小的三角形凹面微透镜的凹面交错紧密排列形成的平面阵列组成。所述三角形凸面微透镜可以使经过薄板透镜的光线直接分散射出形成不同于现有技术中圆形光斑的三角形光斑，所述三角形凹面微透镜使经过薄板透镜的光线先相交于一点后分散射出形成三角形光斑，同时，若干个相同大小的三角形凸面微透镜的凸面和若干个相同大小的三角形凹面微透镜的凹面呈交错紧密排列形成平面阵列，这样排列的作用是把原本经过每个三角形凸面微透镜和三角形凹面微透镜折射形成的三角形照射区域进行了一定部分的叠加，这样既不影响灯的亮度，同时达到光线照射均勻和光线变得柔和的效果。所述的薄板透镜与准直透镜可以一一对应，即一块薄板透镜对应一个准直透镜， 组合成独立的LED灯透镜，多个独立的LED灯透镜再进行合理切边密排形成阵列，组合成 LED灯透镜；也可以一块薄板透镜对应多个准直透镜，所述的准直透镜可以分体排列也可以合理切边密排或整合在一起，形成LED灯透镜。上述不同组合的LED灯透镜结构用以满足不同功率的照明需求。所述的薄板透镜和准直透镜可以根据不同需求进行排列组合、切边，这样的透镜结构不仅可以满足广大市场需求，而且又可以直接替换现有照明系统中的透镜。优选，所述的薄板透镜为一块，所述的准直透镜为多个，当采用这种形式的组合时，不但更容易组装、生产成本更低，而且光照面积更大、光线更柔和。所述的薄板透镜为圆形或者多边形等，薄板透镜可以根据不同要求作相应的修改(如切边或整合)，以便满足不同使用环境的要求和不同的安装要求，不但可以节省成本， 而且可以给灯具本身增加一定的观赏性。所述的LED灯透镜的外侧面设有用于与灯壳固定的钩脚或者一圈外沿，方便与灯壳固定。薄板透镜可以直接作为封装透镜，起到作为LED灯具的封装面板作用，同时节省了材料成本，降低了灯具价格。准直透镜和薄板透镜的材料可选用透明材料，具体的透明材料可优选PMMA塑料或PC塑料等。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点本实用新型折射槽减少了光线因在准直透镜内部发生多次折射而造成的光损失， 增大了准直透镜的出光率和增大了 LED光源的出光角度，有利于光线的射出。本实用新型准直透镜的侧面为全反射面，有利于减少光线在经过准直透镜过程中的损失，增大了本实用新型LED灯透镜的出光率。本实用新型LED灯透镜克服了现有技术中二次配光透镜通用的局限性缺陷，即针对不同LED芯片或不同出光角度，本实用新型LED灯透镜都可以实现满足特定照度分布的配光要求，使得本实用新型LED灯透镜能适用于不同的LED芯片，大大提高了其通用性。本实用新型LED灯透镜可以实现一体化透镜也可以进行分离化设计即通过薄板透镜与准直透镜分离，既可以实现对于不同芯片的兼容，也可以通过更换耗材极少的薄板透镜实现不同的照度分配设计；同时，通过由三角形凸面微透镜和三角形凹面微透镜组成的薄板透镜的折射作用解决了眩光和光分布不均勻的问题，同时采用平面阵列的形式进一步增大了 LED芯片发出光源的照射面范围，从而达到照射范围广、光线柔和以及光分布均勻的效果。
图1为本实用新型LED灯透镜的立体结构示意图；图2为本实用新型LED灯透镜中准直透镜的结构示意图；图3为本实用新型LED灯透镜中薄板透镜的结构示意图；图4为图3中薄板透镜的A向视图；图5为图3中薄板透镜的B向视图；图6为本实用新型多个准直透镜紧密排列形成的LED灯透镜的结构示意图；图7为图6的C向视图；图8为本实用新型多个准直透镜紧密排列形成的LED灯透镜的另一种结构示意图；图9为图8的D向视图；图10为本实用新型多个准直透镜分体排列形成的LED灯透镜的结构示意图；图11为本实用新型多个LED透镜紧密排列形成的LED灯透镜的结构示意图；图12为本实用新型的LED灯透镜的光路示意图；图13为光线经过本实用新型薄板透镜中的三角形凸面微透镜形成的光斑效果图；[0042]其中，图1 12中，1为薄板透镜，2为三角形凸面微透镜，3为三角形凹面微透镜， 4为准直透镜，5为折射槽，6为折射槽的槽底，7为准直透镜的侧面，8为准直透镜的出光面， 9为薄板透镜的入光面，10为连接部，11为LED芯片，12为钩脚，13为第一光路，14为第二光路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。如图1、图2所示，为本实用新型LED灯透镜，包括圆台形或近似圆台形的准直透镜 4 ；准直透镜4的侧面7为全反射面，准直透镜4的出光面8设有薄板透镜1，准直透镜4在与准直透镜4的出光面8相对的一端面设有折射槽5 ；准直透镜4的出光面8的面积大于与准直透镜4的出光面8相对的一端面的面积。如图3、图4、图5所示，薄板透镜1的入光面9为光滑平面，薄板透镜1的出光面由若干个相同大小的三角形凸面微透镜2的凸面和由若干个相同大小的三角形凹面微透镜3 的凹面组成；三角形凸面微透镜2的凸面和三角形凹面微透镜3的凹面背向准直透镜4的出光面8。准直透镜4的侧面7为光滑曲面，折射槽5为圆筒状，折射槽5的槽底6为背向准直透镜4的出光面8凸起的凸面；虽然准直透镜4的侧面7可以选择非光滑曲面，折射槽 5也可以椭圆状，折射槽5的槽底6可以为平面，但是这些选择的LED灯透镜的效果都不如光滑曲面的侧面7、圆筒状折射槽5及凸面槽底6的理想。如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实用新型LED灯透镜可以采用一体成型的方式得到，也可以在准直透镜4的出光面8与薄板透镜1分体组合，准直透镜4的出光面8及薄板透镜1的入光面9都为光滑平面，可以通过连接部10连接在一起，组合为一体，连接部 10可以选择放或者不放液体粘合物质，薄板透镜1的入光面9紧密贴合准直透镜4的出光面8。如图6、图7、图8、图9、图10所示，薄板透镜1为一块，准直透镜4为多个。即一块薄板透镜1可以对应多个准直透镜4，准直透镜4可以分体排列也可以合理切边紧密排列或整合在一起，形成LED灯透镜。薄板透镜1的形状可以根据需求进行切边，薄板透镜1可选择圆形、多边形等。薄板透镜1的多边形可选择正方形、矩形等，以满足不同功率的照明需求。如图6、图7所示，3个准直透镜4经过合理切边紧密排列在一起，形成LED灯透镜， 薄板透镜1切边成正方形。如图8、图9所示，5个准直透镜4经过合理切边紧密排列在一起，形成LED灯透镜，薄板透镜1切边成圆形。如图10所示，7个准直透镜4分体排列在一起，形成LED灯透镜，薄板透镜1切边成圆形。如图8、图9所示，LED灯透镜的外侧面设有用于与灯壳固定的钩脚12或者一圈外沿，方便与灯壳固定。如图10所示，薄板透镜1可以直接作为封装透镜，起到作为LED灯具的封装面板作用，同时节省了材料成本，降低了灯具价格。如图11所示，一块薄板透镜1也可以对应一个准直透镜4组合成独立的LED灯透镜，各个独立的LED灯透镜再进行合理切边密排形成阵列，形成LED灯透镜。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。[0051]本实用新型的LED灯透镜具体光路走向如下如图12，将LED芯片11置入折射槽5，LED芯片11的光一部分经折射槽5的槽底 6的折射汇聚成平行光线垂直导向准直透镜4的出光面，然后再从薄板透镜1射出，如第一光路13所示；另一部分光经折射槽5的侧壁的折射后射入准直透镜4内部再经准直透镜4 的侧面7的全反射作用后汇聚成平行光线垂直导向准直透镜4的出光面，再从薄板透镜1 射出，如第二光路14所示。第一光路13和第二光路14最后经过由若干个相同大小的三角形凸面微透镜2和若干个相同大小的三角形凹面微透镜3组成的薄板透镜1射出，形成光斑面积大小相等、分布均勻的照射效果，三角形凸面微透镜2的光斑效果如图13所示，三角形凹面微透镜3的光斑效果与三角形凸面微透镜2的光斑效果基本一致，最后形成柔和以及分布均勻的光线。从图13光斑效果图中，可以看到不同于现有技术中的光斑，本实用新型中的是三角形光斑，由于薄板透镜1的折射作用，把原本集中的光源在通过每个三角形凸面微透镜2 分散射出形成三角形光斑以及在通过每个三角形凹面微透镜3先相交于一点后分散射出形成倒立的三角形光斑，光源通过若干个相同大小的三角形凸面微透镜2和若干个相同大小的三角形凹面微透镜3呈交错紧密排列形成的平面阵列后，形成若干个方向一致的三角形光斑(即单个三角形照射区)，单个三角形照射区域进行了一定部分的叠加，从而达到一个既不影响灯的亮度，同时又使光线照射均勻和光线变得柔和的效果。从图13曲线图可知，经过本实用新型LED灯透镜形成的光斑光线均勻，适用于对光照均勻度有要求的室内、 室外照明中。
权利要求1.一种LED灯透镜，包括准直透镜G)，其特征在于，所述的准直透镜的侧面(7) 为全反射面；所述的准直透镜(4)的出光面(8)设有薄板透镜(1)，所述的薄板透镜(1)的出光面由三角形凸面微透镜O)的凸面和三角形凹面微透镜(3)的凹面组成；所述的准直透镜(4)在与准直透镜(4)的出光面(8)相对的一端面设有折射槽(5)。
2.根据权利要求1所述的LED灯透镜，其特征在于，所述的准直透镜(4)呈圆台形或近似圆台形，且所述的准直透镜(4)的出光面(8)的面积大于与准直透镜(4)的出光面(8) 相对的一端面的面积。
3.根据权利要求1所述的LED灯透镜，其特征在于，所述的准直透镜(4)的侧面(7)为光滑曲面。
4.根据权利要求1所述的LED灯透镜，其特征在于，所述的准直透镜(4)的出光面(8) 为光滑平面；所述的薄板透镜(1)的入光面(9)为光滑平面。
5.根据权利要求1或4所述的LED灯透镜，其特征在于，所述的准直透镜(4)的出光面 (8)与所述的薄板透镜(1)的入光面(9)紧密贴合；或者，所述的准直透镜的出光面(8)作为所述的薄板透镜(1)的入光面(9)。
6.根据权利要求1所述的LED灯透镜，其特征在于，所述的折射槽( 为圆筒状。
7.根据权利要求1或6所述的LED灯透镜，其特征在于，所述的折射槽( 的槽底(6) 为背向所述的准直透镜的出光面(8)凸起的凸面。
8.根据权利要求1所述的LED灯透镜，其特征在于，所述的薄板透镜(1)的出光面由若干个相同大小的三角形凸面微透镜O)的凸面和若干个相同大小的三角形凹面微透镜(3) 的凹面交错紧密排列形成的平面阵列组成。
9.根据权利要求1所述的LED灯透镜，其特征在于，所述的薄板透镜(1)为一块，所述的准直透镜(4)为多个。
10.根据权利要求1所述的LED灯透镜，其特征在于，所述的薄板透镜(1)为圆形或者多边形。
专利摘要本实用新型公开了一种LED灯透镜，包括准直透镜，所述的准直透镜的侧面为全反射面，所述的薄板透镜的出光面由三角形凸面微透镜的凸面和三角形凹面微透镜的凹面组成，所述的准直透镜在与准直透镜的出光面相对的一端面设有折射槽。通过准直透镜和薄板透镜的组合，使得LED灯透镜适用于不同的LED芯片，通用性广，并且经过LED灯透镜发出的光线分布均匀、光线变得柔和。
文档编号F21V5/04GK202203858SQ20112033923
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者刘涛, 吴秋萍, 宋伟杰, 张贤鹏, 林洁, 王振卫 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所湖州新能源产业创新中心