次级光学透镜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于LED洗墙灯的次级光学透镜。次级光学透镜包括凹陷本体，其具有从基面延伸到顶面的外表面，所谓的外表面包括钻石纹理薄片反射图案。此外，次级光学透镜包括从凹陷本体的基面向上延伸的光入射表面，所谓的光入射表面包括圆柱形入射面和在圆柱形入射面的顶部上的非球面入射面。在凹陷本体的顶面有发光表面，所述发光表面具有正弦波形条纹纹理。
【专利说明】次级光学透镜
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年9月5日申请的申请序列号为13/604，203的美国申请的优先权,其全部内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明总体上涉及洗墙灯的LED透镜，更具体地，涉及被设计用于在小角度内均匀混合光束以在墙面上产生均匀照明和一致色温的次级光学透镜。
【背景技术】
[0004]洗墙灯一般是指用于照明大面积墙面的灯具。其主要用于外部建筑墙体的照明、景观照明、广告牌照明、文化设施照明等等。此外，其还广泛用于诸如旅馆大厅、舞厅和酒吧场所的氛围照明。
[0005]近年来，LED洗墙灯已经广泛应用于各种场所，并且涉及的范围也变得越来越广，例如从室内到室外和从局部照明到整体照明。此外，洗墙灯的应用水平处于连续强化和发展中。如果这些最近的趋势持续，LED洗墙灯将很可能发展成照明工程不可或缺的部分。预期LED洗墙灯将发展成为小型、精致和体积轻便的，并且将主要基于大功率LED光源。通常，用长条(即，灯条)实施LED洗墙灯，长条具有线性地安装在塑料外壳或类似装置中的多个LED。
[0006]对于某些洗墙照明应用，需要为LED提供次级光学透镜以根据某些所需的特性分布光束。次级光学透镜的设计原理通常如下:全反射的准直透镜首先用来将从LED射出的光束会聚成非常小的光束角，然后通过透镜顶部的线形光分布曲面将光束以宽角度向墙面散射，而在垂直于墙面的方向上，非常小的光束角没有改变。因此，大多数的光束可以聚集在墙面上。然而，传统的次级光学透镜的一个缺点是因为外表面的全反射曲面是光滑的，所以当LED芯片的荧光粉没有均匀涂覆时，由于棱镜色散效应，透镜可能在墙面上的不同高度处产生不同的色温。例如，在与LED光源相邻的墙面上的较低高度处的颜色倾向于有点蓝，而在较高墙体高度处的颜色倾向于有点黄。因而，需要一种LED洗墙灯透镜，其可以将混合光束均匀混合在小角度内以在墙面上产生均匀照明和一致色温。
【发明内容】
[0007]根据在此公开的一个方面，次级光学透镜被提供用于LED洗墙灯。次级光学透镜包括凹陷本体，具有从基面延伸到顶面的外表面，并且具有带有钻石纹理薄片反射图案的外表面。此外，次级光学透镜包括从凹陷本体的基面向上延伸的光入射表面和在凹陷本体的顶面的发光表面，光入射表面具有圆柱形入射面和在圆柱形入射面的顶部上的非球面入射面，发光表面具有正弦波形条纹纹理。
[0008]在另一个方面中，次级光学透镜进一步包括与发光表面相邻且具有至少一个定位销的凸缘。[0009]在另一个方面中，圆柱形入射面相对于次级光学透镜的光轴具有范围在1°和7°之间的拔模角。
[0010]在另一个方面中，圆柱形入射面构形成收集从位于非球面入射面下面的LED射出的相对于次级光学透镜的光轴呈30°和90°之间的角度的光束，并且进一步构形成将光束折射到外表面。
[0011]在另一个方面中，钻石纹理薄片反射图案完全反射光束并且构形成以±3° -±5°的小角度范围混合光束。
[0012]在另一个方面中，非球面入射面构形成收集从位于非球面入射面下面的LED射出的相对于次级光学透镜的光轴呈0°到30°之间的角度的光束，并且进一步构形成会聚光束，和其中会聚的光束作为入射光束照射到发光表面上。
[0013]在另一个方面中，发光表面的正弦波形条纹纹理使光束垂直于条纹散射和分布，和其中输出光束以大于45°至75°的范围散布。
[0014]在另一个方面中，具有钻石纹理薄片反射图案的外表面从基面到顶面为0.5mm至5_之间，和其中每个薄片平面的尺寸在更接近顶面的位置增大。
[0015]在另一个方面中，从位于非球面入射面下面的LED的中心点射出的光束在通过圆柱形入射面之后作为入射光束照射在钻石纹理薄片反射图案的薄片的中心点位置上，和其中反射之后的出射光沿着平行于次级光学透镜的光轴的方向被准直并射出。
[0016]在另一个方面中，由圆柱形入射面折射的另外的光束作为另外的入射光束分别照射在钻石纹理薄片反射图案的薄片的上部边缘点和下部边缘点上，和其中反射之后的出射光束具有大约3°和5°之间的散射角。
`[0017]在另一个方面中，非球面入射面构形成使从位于非球面入射面下面的LED射出的光束分布在0°到45°的范围内。
[0018]在另一个方面中，非球面入射面包括光滑表面、磨砂表面、和具有光束混合效果的微透镜阵列表面之一。
[0019]在另一个方面中，非球面入射面包括满足下列条件的入射角Θ I和对应的出射角δ i:
[0020]
【权利要求】
1.一种用于LED洗墙灯的次级光学透镜，包括: 凹陷本体，包括从基面延伸到顶面的外表面，所述外表面具有钻石纹理薄片反射图案； 从所述凹陷本体的所述基面向上延伸的光入射表面，所述光入射表面具有圆柱形入射面和在所述圆柱形入射面的顶部上的非球面入射面；和 在所述凹陷本体的顶面的发光表面，所述发光表面具有正弦波形条纹纹理。
2.如权利要求1所述的次级光学透镜，还包括与所述发光表面相邻且具有至少一个定位销的凸缘。
3.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述圆柱形入射面相对于所述次级光学透镜的光轴具有范围在1°和7°之间的拔模角。
4.如权利要求3所述的次级光学透镜，其中所述圆柱形入射面构形成收集从位于非球面入射面下面的LED射出的相对于所述次级光学透镜的光轴呈30°和90°之间的角度的光束，并且进一步构形成将所述光束折射到所述外表面。
5.如权利要求4所述的次级光学透镜，其中所述钻石纹理薄片反射图案完全反射所述光束并且构形成以±3° -±5°的小角度范 围混合所述光束。
6.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述非球面入射面构形成收集从位于非球面入射面下面的LED射出的相对于所述次级光学透镜的光轴呈0°到30°之间的角度的光束，并且进一步构形成会聚所述光束，和其中所述会聚的光束作为入射光束照射到所述发光表面上。
7.如权利要求6所述的次级光学透镜，其中所述发光表面的正弦波形条纹纹理使所述光束垂直于所述条纹散射和分布，和其中输出光束以大于45°至75°的范围散布。
8.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中具有钻石纹理薄片反射图案的所述外表面从所述基面到所述顶面为0.5mm至5mm之间，和其中每个薄片平面的尺寸在更接近所述顶面的位置增大。
9.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中从位于所述非球面入射面下面的LED的中心点射出的光束在通过所述圆柱形入射面之后作为入射光束照射在所述钻石纹理薄片反射图案的薄片的中心点位置上，和其中反射之后的出射光沿着平行于所述次级光学透镜的光轴的方向被准直并射出。
10.如权利要求9所述的次级光学透镜，其中由所述圆柱形入射面折射的另外的光束作为另外的入射光束分别照射在所述钻石纹理薄片反射图案的薄片的上部边缘点和下部边缘点上，和其中反射之后的出射光束具有大约3°和5°之间的散射角。
11.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述非球面入射面构形成使从位于所述非球面入射面下面的LED射出的光束分布在0°到45°的范围内。
12.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述非球面入射面包括光滑表面、磨砂表面、和具有光束混合效果的微透镜阵列表面之一。
13.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述非球面入射面包括满足下列条件的入射角Θ I和对应的出射角δ i:
14.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述发光表面的条纹纹理具有如下的光分布原理:对于正弦波的第一个八分之一周期内的第i个入射光束，对应的第i个输出光束的出射角满足下列分布条件:
15.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述发光表面的条纹纹理具有如下的光分布原理:对于正弦波的第二个八分之一周期内的第i个入射光束，对应的第i个输出光束的出射角满足下列分布条件:
16.如权利要求14或15所述的次级光学透镜，其中所述出射角UU处于45。≤ 2Wmax≤ 75°的范围内。
17.如权利要求2所述的次级光学透镜，其中所述凸缘是正方形的、六边形的或圆形的。
18.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述发光表面相对于所述顶面倾斜。
19.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述发光表面相对于所述顶面是凹陷的。
20.如权利要求1所述的次级光学透镜，其中所述发光表面相对于所述顶面是凸起的。
【文档编号】F21V5/04GK103672731SQ201210372086
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月5日
【发明者】蒋金波, 江文达 申请人:创高国际企业有限公司