本发明涉及led透镜技术领域，具体涉及一种侧向宽幅照明透镜。
背景技术：
led光源已经非常普遍，现有技术中用于给led光源配光的透镜主要分为汇聚型透镜、扩散型透镜和异型透镜。所述汇聚型透镜可以将扩散的光进行汇聚，扩散型透镜可以对光进行扩散，异型透镜对光的作用不局限于汇聚或扩散，可以配光出异形光斑。
很多照明场合需要将光源安装在大约1米左右甚至更矮的位置，将光线投射到前方，形成大约10倍安装高度的范围内尽量均匀的照明。这种应用主要包括：1)护栏管照明，即将灯具安装在桥头侧壁或高速公路侧面护栏管上照射路面，形成均匀照度的照明；2)庭院照明，即将灯具安装在矮小的灯桩向尽量大范围进行照明，同时尽量少向高于灯桩高度以上方向照射的光线；3)汽车雾灯照明，即在汽车顶部或底盘位置安装的能够宽幅照射较远范围的照明。这些照明的特点都要求光斑既能够向较远的方向投射，同时兼顾一定宽度范围内的均匀照明。现有技术中，有的洗墙灯技术能够实现远距离的光线投射，但光斑很窄，扩展性差；或者，有的投光设计虽然可以实现宽幅的均匀照明，但投射高度长度比只能有效覆盖1：4范围以内，应用中有很多限制。
技术实现要素：
本发明的目的在为解决现有技术的问题，设计一种侧向宽幅照明透镜，可以实现1:10以上的投射高度长度比且能在宽度是高度5倍以上的范围内形成较为均匀的照明。
本发明的方案为：一种侧向宽幅照明透镜，以空间直角坐标系xyz为参考，所述透镜的结构包括：
底面，位于xy平面上，分别以x轴和y轴为对称轴；底面中间设有朝向透镜内部方向凹陷的光腔，光腔与底面连接处的口部以坐标系原点为中心，光腔用于容置led发光光源；
入光面，为光腔的内壁面，包括第一入光面、第二入光面和第三入光面；第一入光面以zy平面为对称面，与任一平行于zy平面的平面的相交线为平滑的弧线，弧线的两端点位于xy平面内；
第二入光面和第三入光面，位于第一入光面沿x方向前后的两侧，在第一入光面和底面之间过渡连接；第二入光面和第三入光面以zy平面为对称面；
全反射面，形成为一条位于xz平面内自x轴向上延伸的弧线围绕x轴旋转形成的曲面，该弧线向上延伸的过程中与z轴的垂直距离越来越远，该弧线围绕x轴左右两侧各旋转90度；所述全反射面有2个，位于透镜沿x方向的两端，以zy平面为对称面；
出光面，形成为一条位于zy平面上的平滑曲线沿x轴前后方向平移形成的曲面，所述出光面所有的点的z轴坐标均高于全反射面；
侧面，为非光学面，在所述出光面、入光面和底面之间过渡连接，形成为透镜的侧面。
作为本发明的进一步改进：所述出光面，被平行于zy平面的任一平面所截取的曲线，该曲线上与xz平面的交点与x轴的距离最短，该曲线上的其他点随着远离该交点而与x轴的距离逐渐增大。
作为本发明的进一步改进：所述出光面与zy平面的交线为一条向上凸起的弧线。
作为本发明的进一步改进：所述出光面与zy平面的交线为一条中间下凹、自中间分别向两侧上升后再下降的平滑曲线。
作为本发明的进一步改进：所述第一入光面与任一平行于zy平面的平面的交线上的各点，与原点的连线长度随着该连线与z轴的夹角逐渐增大而单调变长；所述第一入光面与任一经过x轴的平面的交线为抛物线。
作为本发明的进一步改进：所述第一入光面与任一经过x轴的平面的交线为下凹型抛物线。
作为本发明的进一步改进：所述第二入光面和第三入光面为扇形面。
作为本发明的进一步改进：所述全反射面与xz平面的交线，随着交线上各点向上延伸且远离z轴，各点的切线的斜率逐渐增大。
附图说明
图1为本发明实施例透镜的立体结构示意图
图2为本发明实施例透镜的底部结构示意图
图3为本发明实施例透镜沿xz平面方向的剖面示图
图4为本发明实施例透镜沿zy平面方向的剖面示意图
图5为根据本发明实施例的透镜结构利用计算机绘制的透镜效果图之一
图6为根据本发明实施例的透镜结构利用计算机绘制的透镜效果图之二
图7为本发明实施例透镜的照明效果图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1至图6所示，本实施例的一种侧向宽幅照明透镜，以空间直角坐标系xyz为参考，所述透镜的结构为：
底面5，位于xy平面上，分别以x轴和y轴为对称轴；底面中间设有朝向透镜内部方向凹陷的光腔，光腔与底面连接处的口部以坐标系原点为中心，光腔用于容置led发光光源；
入光面1,2，为光腔的内壁面，包括第一入光面1、第二入光面2和第三入光面；第一入光面1以zy平面为对称面，与任一平行于zy平面的平面的相交线为平滑的弧线，弧线的两端点位于xy平面内；
第二入光面2和第三入光面，位于第一入光面沿x方向前后的两侧，在第一入光面和底面之间过渡连接；第二入光面2和第三入光面以zy平面为对称面；
全反射面3，形成为一条位于xz平面内自x轴向上延伸的弧线围绕x轴旋转形成的曲面，该弧线向上延伸的过程中与z轴的垂直距离越来越远，该弧线围绕x轴左右两侧各旋转90度；所述全反射面有2个，位于透镜沿x方向的两端，以zy平面为对称面；
出光面4，形成为一条位于zy平面上的平滑曲线沿x轴前后方向平移形成的曲面，所述出光面所有的点的z轴坐标均高于全反射面；
侧面6，为非光学面，在所述出光面、入光面和底面之间过渡连接，形成为透镜的侧面。
如图1和图2所示，本发明的透镜，第一入光面1为光腔的顶部，第二入光面2和第三入光面为侧面入射面。光线经过透镜分为两个部分进行折射：一部分从第一入光面1入射后从出光面4出射；另一部分从第二入光面2和第三入光面入射，经过全反射面3全反射后，从出光面4准直出射。侧面6和y轴方向两端的端面为连接过渡的侧面，底面5为底平面，在本发明中不是光学面。
此外，出光面4，被平行于zy平面的任一平面所截取的曲线，该曲线上与xz平面的交点与x轴的距离最短，该曲线上的其他点随着远离该交点而与x轴的距离逐渐增大。
如图5所示，出光面与zy平面的交线为一条向上凸起的弧线；在其他实施例中，如图6所示，出光面与zy平面的交线为一条中间下凹、自中间分别向两侧上升后再下降的平滑曲线。
此外，第一入光面2与任一平行于zy平面的平面的交线上的各点，与原点的连线长度随着该连线与z轴的夹角逐渐增大而单调变长；所述第一入光面与任一经过x轴的平面的交线为下凹型抛物线。
此外，第二入光面和第三入光面为扇形面。
此外，全反射面与xz平面的交线，随着交线上各点向上延伸且远离z轴，各点的切线的斜率逐渐增大。
如图3所示，为透镜沿沿xz平面方向的剖面及其光路图，led光源位于光腔内。本图中，全反射面为xz平面上一条从底部向上扩展的曲线围绕x轴旋转扫略形成的扇形曲面，因此透镜被经过x轴的平面所截取的曲线的外侧曲线31为一相同的全反射面。
在图3中，对所有经过x轴的平面所截取的侧面曲线21从底部开始的部分都是相同的，只是上部分有的长有的短，但对应于与光轴夹角较大的光线，光线在不同截面上的路径是相同的，均为经过侧面曲线21折射后从侧曲线31全反射，从出光面4出射。
由于出光面4为一yz平面上的平滑曲线沿x轴拉伸得到的曲线，这样的结果是曲面4在经过x轴的平面所截取的曲线41均为一平直的直线，区别是这条直线的高度有所不同。且本发明中限定了出光面4所有点都在全反射面3的上方。
由于被透镜准直后的光线，从出光面4透过的光路，随着曲线41(如图4所示)的位置高度不同是不会变化的，因此只要出光面4的点都在曲线21和全反射面3的上方，所有经过x轴的平面上的出射光线都会垂直于曲线41出射。
此外，只要出光面4的曲面都在曲线21和全反射面3的上方，从曲线31入射的与光轴夹角最小的那根光线211都能够进入曲线21，那么所有的从侧入射面3入射的光线都会被准直出射，多余的透镜厚度通过曲线61连接即可。
如图4所示，为透镜沿沿zy平面方向的剖面及其光路图，从该图可知，光线在zy平面上是一宽幅扩展的过程，扩展的程度一方面由曲面4的截面线41来控制，另一方面顶部第一入光面1的截面线11也会成为调节入射光线的自由度，即顶部第一入光面为圆拱形结构，就不会改变入射光线；如果顶部第一入光面被zy平面截取的曲线各点与原点连线的长度随着所述连线与光轴之间夹角的增大单调增加，那么第一入光面1为扁的拱形面，对光线会略有汇聚的作用；如果顶部第一入光面被zy平面截取的曲线各点与原点连线的长度随着所述连线与光轴之间夹角的增大单调减小，那么第一入光面1为凸起的拱形面，对光线会略有发散的作用。这样的结构会使得透镜有充足的自由度控制扩展的程度。
如图5所示，为根据本发明实施例的透镜结构利用计算机绘制的透镜效果图之一，该图中，出光面为顶部突出的曲面。
如图6所示，为根据本发明实施例的透镜结构利用计算机绘制的透镜效果图之二，该图中，出光面为一中间凹陷两边突出的马鞍形曲面。
如图7所示，为本发明实施例透镜的照明效果图，从效果图上看，基本可以实现1:10以上的投射高度长度比且能在宽度是高度5倍以上的范围内形成较为均匀的照明。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。