一种LED射灯组合透镜结构的制作方法

本实用新型涉及光学透镜技术领域，特别涉及一种LED射灯组合透镜结构。

背景技术：

照明灯光的应用包括环境照明和重点照明，环境照明提供了视觉所需的基础照度，重点照明则通过聚光设计提高重点区域照度，突出重点展示物品。

照明聚光设计主要是把发光光源的大角度光束调整为小角度光束，主要有两种方案，光学反射器和光学透镜。其中，光学透镜利用透镜材料的光学折射和内部全反射实现光束角度的调整。

如发明专利申请号20150081535.0，公布了一种双自由曲面的LED准直透镜设计方法，通过内表面(入光面)和外表面(出光面)曲率的变化，实现凸透镜的折射聚光；

如发明专利申请号201210550997.9，公布了一种LED准直透镜的设计方法，通过内表面(入光面)、透镜内部全反射面、出光面三个曲面的配合，实现聚光的设计；

如发明专利申请号01805486.2，公布了又一种聚光透镜结构，把光源的光束分成两部分，一部分通过中间部分的双凸透镜结构实现聚光，另一部分通过内侧壁的曲面入光，经过外侧壁内部全反射后，由透镜上表面环形平面出光；

发明专利申请号201110128186.5，公布了一种结构紧凑型非成像LED准直系统，如下图所示，光源的光束分成两部分，一部分通过中间折射结构出光，另一部分经过入光面折射到透镜上表面环形位置产生第一次内部全反射，到透镜下表面产生第二次反射，改变方向后由上表面环形位置出射；

发明专利201610073520.4，公布了一种透镜及照明灯具和机动车远光照明光学系统，把光源光束分成两部分，一小部分由内侧面入光折射到全反射面后改变方向由上表面出射，另一大部分经过内侧面入光折射到上表面产生第一次全反射，再到透镜外壁表面棱状结构产生两次全反射后，改变方向由上表面出射；

上述的多种聚光透镜设计方案，为了实现小角度(50％光束角小于15度)。申请号20150081535.0，单纯靠折射方案，透镜的尺寸大，重量也大，光学效率偏低；申请号201210550997.9、01805486.2采用折射方案和一次内部全反射方案，在相同尺寸下，相比单纯折射方案提高了光学效率。申请号201110128186.5、201610073520.4，实现了透镜尺寸高度的降低，但是光束大部分(70％)以上通过三次内部反射后出光，导致光学效率偏低，同时由于LED光源具有一定尺寸，小部分从LED不同位置出射的光线没有理想的按照设计的光路出射，成为无效光线，还导致了杂散光和眩光的不良现象。另外申请号201610073520.4，透镜棱状结构为双层嵌套，棱状脊线为曲线结构，这增加了模具加工成本。

技术实现要素：

本实用新型是鉴于上述问题作出的，通过提供一种新的透镜结构，改善现有技术中的缺陷，以简单的结构实现光斑边沿锐利清晰，具体的，包括壳体，所述壳体内部自下而上依次设有线路板、LED灯珠、导光透镜、窗口片和凸透镜，其特征在于：所述壳体包括依次连接的顶端部、中端部和底端部，所述线路板设在所述壳体的底端部内，所述线路板上焊接有LED灯珠，所述LED灯珠上覆盖有导光透镜，用于收集LED灯珠发出的光线，所述导光透镜上方的中端部内设有透射所述光线的窗口片，所述窗口片上方的顶端部内设有一凸透镜；

所述导光透镜径向截面积自其中部向上下两端逐渐递减，使所述导光透镜的上下两部分呈非对称圆锥状。

具体的，上述结构的透镜结构，保证了LED灯珠发出的光源直接进入导光透镜中，并且，经过特殊结构的导光透镜之后，一方面减少了反射的次数，提升了光学效率，另一方面结构简单，便于制造及维护。

优选的，所述导光透镜包括上锥部、下锥部和环部，所述上锥部上方水平设置上端面，所述下锥部下方水平设置下端面，所述上端面与窗口片连接，所述环部设在所述导光透镜的中部，且同时与上锥部和下锥部连接。

具体的，上述结构的导光透镜，实现了简单结构模型下的高效率折射方案，既减小了透镜的尺寸，也提供了一种不会降低反射效率的透镜，并且避免了出现杂散光和眩光的缺陷。

优选的，所述下锥部的底部向内凹陷形成凹口，所述凹口覆盖在所述LED灯珠上，所述凹口的内壁在导光透镜沿壳体轴向的竖直剖面状态下呈M型。

具体的，上述结构的凹口，完全将LED灯珠覆盖在内，LED灯珠发出的光源，能通过凹口的内壁完全反射至凸透镜中，提升了光源的利用效率

优选的，所述中端部为横截面直径自下而上逐渐收缩的空心圆柱体，所述上锥部位于所述中端部内，所述下锥部位于所述底端部内。

具体的，壳体的特殊结构，一方面为其内部部件提供了稳定的连接结构，比如窗口片能稳定的卡合在中端部之内，而导光透镜通过环部与壳体内壁的卡合，使其能稳定的与壳体连接，由于导光透镜的特殊结构，因此，中端部与底端部的特殊结构也保证了壳体与导光透镜的稳固连接。另一方面，壳体的特殊结构，也减少了材料的浪费，减小了整体结构的体积，能适用于更多场合。

优选的，所述凹口的直径范围为壳体直径的1/3到1/2之间；

所述上端面的直径小于所述壳体的直径。

具体的，该范围的直径既能覆盖LED灯珠，也避免了因凹口过大导致LED灯珠发出的光源损耗过大，该范围是最优范围。不代表其他范围不可行。

优选的，所述窗口片的外缘设为与所述中端部内壁一致的形状，所述窗口片中部设有窗口开孔，所述窗口开孔的直径小于等于上端面的直径。

具体的，上述结构使窗口片稳定的与壳体连接，并且该中部设置的窗口开孔能将光源按照预定形状传递至凸透镜，因此窗口开孔的直径小于上端面的直径。

优选的，所述凸透镜上表面为凸面，下表面为平面，且所述凸面形成为自所述平面向上延伸具有一定厚度的凸面。

具体的，上述凸透镜具有一定的厚度，能保证光板的均匀，无杂质。

优选的，所述窗口片上方的中端部内部，以间隔窗口片和凸透镜的方式形成有间隔腔。

具体的，间隔腔的设置保证了从窗口片射出的光源能全部通过透镜射出，避免了因透镜与窗口片距离过近导致光源被透镜折射回窗口片，造成光源浪费的缺陷。

优选的，所述壳体的高度数值为壳体的最宽处直径数值的两倍。

具体的，上述结构，是实现本申请技术方案的最优结构，既提供了合理的大小，也避免了磨具过大产生了浪费。但并不代表其他尺寸不可行。

有益效果

本实用新型提供的新的透镜结构，和其它射灯透镜相比，其优点是光斑边沿锐利清晰，光斑形状根据应用可变化，光斑照度均匀分布。

并且，上述技术方案的结构稳定，有效的提高了使用寿命。

附图说明

图1是表示实施例的射灯组合透镜结构的立体图。

图2是表示实施例的射灯组合透镜结构的主视图。

图3是表示A-A的剖面视图。

图4是表示导光透镜的立体图。

图5是表示导光透镜的主视图。

图6是表示B-B的剖面视图。

图7是表示凸透镜的立体图。

图8是表示实施例1和实施例2中窗口片的结构示意图。

图9是表示现有技术中一般射灯透镜的光斑效果。

图10是表示实施例1中透镜结构的光斑效果图。

图11是表示实施例2中透镜结构的光斑效果图。

附图标记说明

1线路板；

2LED灯珠；

3导光透镜，31上锥部，32下锥部，33环部，34上端面，35下端面，36凹口；

4窗口片，41窗口开孔；

5凸透镜，51凸面，52凹面；

6壳体，61顶端部，62中端部，63底端部；

7间隔腔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

实施例1

本实施例提供了一种LED射灯组合透镜结构，如图1-10所示，包括壳体6，所述壳体6内部自下而上依次设有线路板1、LED灯珠2、导光透镜3、窗口片4和凸透镜5；

所述壳体6包括依次连接的顶端部61、中端部62和底端部63，所述线路板1设在所述壳体6的底端部63内，所述线路板1上焊接有LED灯珠2，所述LED灯珠2上覆盖有导光透镜3，用于收集LED灯珠2发出的光线，所述导光透镜3上方的中端部62内设有透射所述光线的窗口片4，所述窗口片4上方的顶端部61内设有一凸透镜5；

所述导光透镜3径向截面积自其中部向上下两端逐渐递减，使所述导光透镜3的上下两部分呈非对称圆锥状。

所述导光透镜3包括上锥部31、下锥部32和环部33，所述上锥部31上方顶部水平设置上端面34，所述下锥部32下方底部水平设置下端面35，所述上端面34与窗口片4连接，所述环部33设在所述导光透镜3的中部，且同时与上锥部31和下锥部32连接。

所述下锥部32的底部向内凹陷形成凹口36，所述凹口36覆盖在所述LED灯珠2上，所述凹口36的内壁在导光透镜3沿壳体轴向方向的竖直剖面状态下呈M型。

所述中端部62为横截面直径自下而上逐渐收缩的空心圆柱体，所述上锥部31位于所述中端部62内，所述下锥部32位于所述底端部63内。所述环部33与壳体6内壁卡合连接，用以固定导光透镜3。

所述凹口36的直径范围为壳体6直径的1/3；所述上端面34的直径小于所述壳体6的直径。

所述窗口片4的外缘设为与所述中端部62内壁一致的形状，所述窗口片4中部设有窗口开孔41，所述窗口开孔41的直径小于等于上端面34的直径。

所述凸透镜5上表面为凸面51，下表面为平面52，且所述凸面51形成为自所述平面52向上延伸具有一定厚度的凸面51。

所述窗口片4上方的中端部62内部，以间隔窗口片4和凸透镜5的方式形成有间隔腔7。

所述壳体6的高度数值为壳体6的最宽处直径数值的两倍。

所述顶端部61和底端部63为空心圆柱状，且顶端部61最大处直径与底端部63最大处直径相等。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于窗口片采用矩形开孔，如图11所示。

由此可知，窗口开孔的形状可以是圆形、矩形、菱形、心形或其它形状。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于采用双面凸透镜，实施例1采用单一凸透镜5，透镜厚度比较大，注塑生产周期较长，本实施例改进为采用两个厚度较薄的凸透镜，降低了注塑生产周期。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属技术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，保护范围并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对权利要求的一些修改和变更也应当落入本实用新型的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。