大发光角度透镜及具有该大发光角度透镜的led灯的制作方法
【专利摘要】一种大发光角度透镜，用于供LED光源发射的光出射，该大发光角度透镜包括内凹面、外凹面和咬花面；该内凹面为半球形面，用于供LED光源发射的光射入该大发光角度透镜；该外凹面设于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出；该咬花面连接该内凹面与该外凹面。本发明还提供一种应用上述大发光角度透镜的LED灯。上述具有大发光角度透镜的LED灯不仅照射角度大且具有很好的照度均匀度。
【专利说明】大发光角度透镜及具有该大发光角度透镜的LED灯
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明领域，尤其涉及一种便于随意放置的大发光角度透镜及具有该大发光角度透镜的LED灯。
【背景技术】
[0002]现有的环照型泛光LED灯大多数都是利用反光杯进行配光，然而，采用反光杯配光的方式会导致沿着LED光轴方向的光强较大，因此反光杯配出的泛光总会出现中间部分的光强偏高。为解决中间部分光强偏高的问题，往往会在LED灯的出射面做成密布的小凸点(或凹孔)结构来实现泛光效果，也有采用出射面摩擦处理实现泛光的。然而这些处理方式达到的泛光效果都不够均匀，而且泛光角度一般较小。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种泛光角度大且泛光均匀的大发光角度透镜。
[0004]此外，本发明的目的还在于提供一种应用上述大发光角度透镜的LED灯。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种大发光角度透镜，用于供LED光源发射的光线出射，该大发光角度透镜包括内凹面、外凹面和咬花面；该内凹面为半球形面，用于供LED光源发射的光线射入该大发光角度透镜；该外凹面位于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出；该咬花面连接该内凹面与该外凹面；该外凹面的形状通过如下方法设计:
[0006]将该外凹面和预设目标光斑在预设的立体空间内分成等量的网格，该外凹面控制网格节点的法线矢量根据以下公式计算出:
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[0008]N = Nx i+Nyj+Nzk ；
[0009]A = Axi+Ayj+Azk ；k' = Bxi+Byj+Bzk ；
[0010]其中，N为法线矢量，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量；
[0011]且所述预设目标光斑均匀分布在一与该内凹面同球心的半球面上；
[0012]根据入射光线和出射光线斯涅耳(snell)定律，将网格的节点一一对应，整个外凹面的网格节点坐标由迭代计算求出，最后将控制网格蒙皮形成曲面，再填充后形成实体，得到外凹面的形状。
[0013]其中，所述咬花面位于一平面上。
[0014]其中，所述大发光角度透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
[0015]其中，所述咬花面通过咬花雾化处理制成。
[0016]本发明还提供一种LED灯，包括LED光源和与该LED光源相对设置的大发光角度透镜，该大发光角度透镜用于供LED光源发射的光线出射,大发光角度透镜包括内凹面、夕卜凹面和咬花面；该内凹面为半球形面，该LED光源固定于该内凹面内，该内凹面用于供LED光源发射的光线射入该大发光角度透镜；该外凹面位于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出；该咬花面连接该内凹面与该外凹面；该外凹面的形状通过如下方法设计:
[0017]将该外凹面和预设目标光斑在预设的立体空间内分成等量的网格，该外凹面控制网格节点的法线矢量根据以下公式计算出:
f
A.X - Mx
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[0019]N = Nxi+Nyj+Nzk ；
[0020]A = Axi+Ayj+Azk ；k' = Bxi+Byj+Bzk;
[0021]其中，N为法线矢量，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量；
[0022]且所述预设目标光斑均匀分布在一与该内凹面同球心的半球面上；
[0023]根据入射光线和出射光线斯涅耳(snell)定律，将网格的节点一一对应，整个外凹面的网格节点坐标由迭代计算求出，最后将控制网格蒙皮形成曲面，再填充后形成实体，得到外凹面的形状。
[0024]其中，所述咬花面位于一平面上。
[0025]其中，所述LED光源的发光角度范围为150°?170°。
[0026]其中，所述LED光源的发光角度为170°。
[0027]其中，所述大发光角度透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
[0028]其中，所述咬花面通过咬花雾化处理制成。
[0029]具有大发光角度透镜的LED灯的照射角度达到了 180°，而且有效照射角度内的照度都很均匀，因此上述具有大发光角度透镜的LED灯不仅照射角度大且具有很好的照度均匀度。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本发明实施方式提供的大发光角度透镜的立体图。
[0032]图2是图1所示大发光角度透镜的剖视图。
[0033]图3是图2所示大发光角度透镜应用于LED灯上的示意图。
[0034]图4是图1所示大发光角度透镜的控制网格的法线及入射出射光线关系图。
[0035]图5是应用图1所示大发光角度透镜的LED灯的光强分布图。
【具体实施方式】
[0036]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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0037]请参阅图1-3，本发明实施方式提供一种LED灯100，其包括一 LED光源10和一与LED光源10相对设置的大发光角度透镜20。大发光角度透镜20的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其用于分配LED光源10发射的光透过出射。
[0038]LED光源10的发光角度范围为150°?170°。本实施例中，LED光源10的型号为发光角度为 170° 的 OSRAM LUff W5AM3W (光效:601m/w)。
[0039]大发光角度透镜20包括一内凹面22、一外凹面24及一连接内凹面22与外凹面24的咬花面26。内凹面22为半球形面，LED光源10固定于内凹面22内。外凹面24位于内凹面22外侧，大致呈一类半球面，用于供LED光源10发射的光线折射后射出大发光角度透镜20。咬花面26通过咬花雾化处理制成。咬花面26主要起漫反射作用，以增加光的利用率及防止杂散光影响。
[0040]外凹面24的类半球面形状通过如下方法设计:
[0041]请一并参阅图4，将外凹面24和预设目标光斑在预设的立体空间内分成等量的网格，外凹面24控制网格节点的法线矢量根据以下公式计算出:
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[0043]N = Nxi+Nyj+Nzk ；
[0044]A = Axi+Ayj+Azk ；k' = Bxi+Byj+Bzk ；
[0045]其中，N为法线矢量，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量；
[0046]且所述预设目标光斑均匀分布在一与该内凹面同球心的半球面上；
[0047]根据入射光线和出射光线斯涅耳(snell)定律，将网格的节点一一对应，整个外凹面24的网格节点坐标由迭代计算求出，最后将控制网格蒙皮形成曲面，再填充后形成实体，得到外凹面24的类球面形状。
[0048]在使用上述LED灯100时，LED光源10产生的光线由内凹面22射入大发光角度透镜20，由于内凹面22为规则的半球状面，因此射入大发光角度透镜20内的光线将不会折射而偏移。所述光线再由外凹面24经折射后射出大发光角度透镜20，射出的光线将照射在以内凹面22为球心的180°辐射范围内。
[0049]请一并参阅图5，从大发光角度透镜20的配光曲线图可知，具有大发光角度透镜20的LED灯100的照射角度达到了 180°，而且有效照射角度内的照度都很均匀，因此上述具有大发光角度透镜20的LED灯100不仅照射角度大且具有很好的照度均匀度。
[0050]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种大发光角度透镜，用于供LED光源发射的光线出射，其特征在于，该大发光角度透镜包括内凹面、外凹面和咬花面；该内凹面为半球形面，用于供LED光源发射的光线射入该大发光角度透镜；该外凹面位于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出；该咬花面连接该内凹面与该外凹面；该外凹面的形状通过如下方法设计: 将该外凹面和预设目标光斑在预设的立体空间内分成等量的网格，该外凹面控制网格节点的法线矢量根据以下公式计算出:
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N = Nxi+Nyj+-Nzk ；
A = Axi+Ayj+Azk ；A/ = Bxi+Byj+Bzk ； 其中，N为法线矢量，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量； 且所述预设目标光斑均匀分布在一与该内凹面同球心的半球面上； 根据入射光线和出射光线斯涅耳(snell)定律，将网格的节点一一对应，整个外凹面的网格节点坐标由迭代计算求出，最后将控制网格蒙皮形成曲面，再填充后形成实体，得到该外凹面的形状。
2.根据权利要求1所述的大发光角度透镜，其特征在于，该咬花面位于一平面上。
3.根据权利要求1所述的大发光角度透镜，其特征在于，该大发光角度透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
4.根据权利要求1所述的大发光角度透镜，其特征在于，该咬花面通过咬花雾化处理制成。
5.一种LED灯，包括LED光源和与该LED光源相对设置的大发光角度透镜，该大发光角度透镜用于供LED光源发射的光线出射，其特征在于，该大发光角度透镜包括内凹面、外凹面和咬花面；该内凹面为半球形面，该LED光源固定于该内凹面内，该内凹面用于供LED光源发射的光线射入该大发光角度透镜；该外凹面位于该内凹面外侧，用于供LED光源发射的光线射出；该咬花面连接该内凹面与该外凹面；该外凹面的形状通过如下方法设计: 将该外凹面和预设目标光斑在预设的立体空间内分成等量的网格，该外凹面控制网格节点的法线矢量根据以下公式计算出:
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A 1- A * A 、 1 1 N = Nxi+Nyj+Nzk ；
A = Axi+Ayj+Azk 'A' = Bxi+Byj+Bzk ； 其中，N为法线矢量，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量； 且所述预设目标光斑均匀分布在一与该内凹面同球心的半球面上； 根据入射光线和出射光线斯涅耳(snell)定律，将网格的节点一一对应，整个外凹面的网格节点坐标由迭代计算求出，最后将控制网格蒙皮形成曲面，再填充后形成实体，得到该外凹面的形状。
6.根据权利要求5所述的LED灯，其特征在于，该咬花面位于一平面上。
7.根据权利要求5所述的LED灯，其特征在于，该LED光源的发光角度范围为150°?170。。
8.根据权利要求7所述的LED灯，其特征在于，该LED光源的发光角度为170°。
9.根据权利要求5所述的LED灯，其特征在于，该大发光角度透镜的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
10.根据权利要求5所述的LED灯，其特征在于，该咬花面通过咬花雾化处理制成。
【文档编号】F21V5/04GK104180294SQ201310194953
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2013年5月23日
【发明者】周明杰, 乃业利 申请人:海洋王（东莞）照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司