一种LED光学透镜及透镜组的制作方法

本实用新型涉及车辆前照灯
技术领域：
，特别涉及一种led光学透镜及透镜组。
背景技术：
：随着机车以及乘用车辆的发展，其前照灯的光源逐渐从传统卤素光源发展为照明亮度更大、照射范围更远的氙气灯光源和led光源。其中led光源因其高效率、高亮度、低能耗以及响应迅速的优势而得到广泛的应用。因led光源光谱复杂，光路分散，因此需要配合光学透镜使用，才能获得较好的光路出射角度以及较高的光通量效率。根据国家机车前照灯的相关标准，其射程、角度以及光照强度都有较高的要求，而传统的反光碗、单纯的全反射tir透镜均难以达到标准所涉要求。通过专利检索，没有发现与本实用新型相同的专利文献报道，与本实用新型相关的有以下几个：1、专利号为“cn201420602759”，名称为“大功率led聚光透镜及led聚光透镜组”的实用新型专利，该实用新型提供了一种大功率led聚光透镜及led聚光透镜组。该led聚光透镜包括：透镜本体，其具有相对的顶面和底面；第一凹入结构，由透镜本体的底面中部向内侧凹入形成，其具有一弧形底面；以及第二凹入结构，由透镜本体的顶面中部向内侧凹入形成，其具有一弧形底面；其中，第一凹入结构的弧形底面与第二凹入结构的弧形底面之间的透镜本体部分形成一双凸透镜。该实用新型结合了透镜和反光杯各自的优点，小角度光束由透镜中心的双凸透镜结构进行准直，实现了小角度配光，能实现发光角度小于10°的配光，并且远距离照射时的光通量利用率高达86％。但此技术方案仍然未能达到国家机车前照灯的相关标准。2、专利号为“cn201721641123”，名称为“一种大功率led用小角度透镜”的实用新型专利，本实用新型公开了一种大功率led用小角度透镜，所述透镜包括透镜本体，所述透镜本体底部具有led容置腔，所述透镜本体包括侧面的全反射面和顶部的弧形凹面，所述弧形凹面底部设置有自由曲面，所述led容置腔顶部设置有圆锥折射部。led光源在led容置腔底部发出光线，经过透镜本体侧部的全反射面的反射和圆锥折射部的投射后，光线再经过自由曲面聚光和弧形凹面的匀光混色处理后成为准直光束投射出去，在常规透镜外形尺寸下可实现低于10°的小角度光束投射，具有良好的匀光混色效果，可广泛应用于led户外投光灯、娱乐帕灯、洗墙灯、矩阵灯等。该实用新型专利公开的技术方案同样未能达到相关技术标准。综上所述，提出在常规外形尺寸下使光效92%以上，角度2.8度以下，射程1~2公里的高聚光led光学透镜及透镜组具有重大意义。技术实现要素：本实用新型涉及一种led光学透镜，包括透镜本体，所述透镜本体的顶部为凸面，所述顶部凸面中部向内侧凹入形成上入子腔，所述上入子腔的底部向内测凹入形成凹面底面一；所述透镜本体的底部向内测凹入形成下入子腔，所述下入子腔的顶部向内测凹入形成凹面底面二；所述上入子腔和下入子腔的凹面底面相对，形成一个双凸透镜。进一步地，所述透镜本体的侧面为全反射面。进一步地，所述上入子腔和下入子腔的凹面底面为弧面底面。进一步地，所述上入子腔和下入子腔的侧面为圆台锥面，所述上入子腔的直径由所述透镜本体顶部自上入子腔的弧面底面单调减小；所述下入子腔的直径由所述透镜本体底部自上入子腔的弧面底面单调减小.进一步地，所述上入子腔的底面直径大于所述下入子腔的底面直径。进一步地，所述透镜本体的顶部的凸面为圆弧面。进一步地，所述透镜本体的侧面为圆台锥面，所述透镜本体的顶部的直径大于所述透镜本体的底部的直径。进一步地，所述透镜本体的顶部与侧面的交界处还包括凸起边缘，用于所述led光学透镜的安装和固定，在下入子腔的中部包括led光源固定座，用于安装固定led光源。本实用新型还涉及一种led聚光透镜组，其包括n个如上所述的led光学透镜，其中n≥2。进一步地，所述n个led光学透镜沿led聚光透镜组的周向均匀分布在led聚光透镜组上，相邻的两个led光学透镜之间的周向角度间隔360°/n设置。本实用新型具有以下优点：1、通过双凸透镜和顶部凸透镜的结合，将光线进行二次准直与聚光，能形成特别小的光斑，且光斑中心的光照强度非常高；2、通过双凸透镜和顶部凸透镜的结合，加之透镜侧面的全反射面，可使得射程设计非常远，其综合参数能达到光效92%以上，角度2.8度以下，射程1~2公里，完全符合机车前照灯的相关技术标准。附图说明图1是本实用新型实施例一的结构示意图；图2是本实用新型实施例一的光路图；图3是本实用新型实施例二的结构正视图；图4是本实用新型实施例一光斑示意图；图5是本实用新型实施例一光强分布图；图6是本实用新型实施例一聚光度分布图；图7是本实用新型实施例一射程示意图一；图8是本实用新型实施例一射程示意图二；附图标记说明：1：下入子腔；11：凹面底面二2：上入子腔；21：凹面底面一3：透镜本体；4：顶部；5：透镜底部；6：凸起边缘；7：led光源固定座；8：双凸透镜；9：led聚光透镜组；10：led光学透镜。具体实施方式为了本领域普通技术人员能充分实施本实用新型，下面结合附图以及具体实施例来进一步阐述本
实用新型内容。如图1所示：一种led光学透镜，包括透镜本体3，所述透镜本体3的透镜顶部4为凸面，所述顶部4凸面中部向内侧凹入形成上入子腔2，所述上入子腔2的底部向上入子腔内凹入形成凹面底面一21；所述透镜本体3的透镜底部5向内侧凹入形成下入子腔1，所述下入子腔1的顶部向下入子腔内凹入形成凹面底面二11；所述上入子腔2和下入子腔1的凹面底面相对，形成一个双凸透镜8。如图2所示，处于所述透镜本体3中轴线上的led光源发出的光，经过下入子腔1的凹面底面二11射入，再经过上入子腔2凹面底面一21射出，此部分光线经过上入子腔2和下入子腔1的凹面底面相对形成的双凸透镜8准直后，形成了亮度高，直径小中心光斑。另一部分从下入子腔1的侧面射入的光线，经过下入子腔1的侧面的折射后到达透镜本体3的侧面，经侧面反射后从透镜顶部4射出，由于透镜顶部4为凸面，因此该部分光线经过透镜顶部4时被准直，出射角度将大大减小。因此，led光源的光线一部分经过上入子腔2和下入子腔1的凹面底面相对形成的双凸透镜准直，一部分经过透镜顶部4凸面准直，最终形成高亮度、小直径的中心光斑以及外围出射角度小，射程远的出射光线。所述透镜本体3的侧面为全反射面。在本实施例中，透镜本体3的侧面采用tir全反射罩杯，到达透镜本体3侧面的光线将全部反射至透镜顶部4。所述上入子腔2和下入子腔1的凹面底面为弧面底面。上入子腔2和下入子腔1的凹面底面可采用圆锥面、圆锥曲线面、抛物线面、球面等凹面底面，优选地，采用圆锥曲线面、抛物线面、球面等弧面底面的折射效果最佳，在本实施例中，上入子腔2和下入子腔1的凹面底面采用球面。所述上入子腔2和下入子腔1的侧面为圆台锥面，所述上入子腔2的直径由所述透镜顶部4自上入子腔2的弧面底面单调减小；所述下入子腔1的直径由所述透镜底部5自上入子腔2的弧面底面单调减小。上入子腔2和下入子腔1的侧面均具有一定的斜度，光线在经过下入子腔1侧面折射入透镜本体3时，倾斜的侧面能使光线具有更小的入射角；光线经过上入子腔2的凹面底面射出时，上入子腔2的侧面具有一定斜度能避免射出的光线从上入子腔2的侧面折射人透镜本体3中。所述上入子腔2的底面直径大于所述下入子腔1的顶面直径。为保证从下入子腔1的凹面底面射出的光线能全部从上入子腔2的凹面底面射入，从下入子腔1的凹面底面边缘射出的光线能从上入子腔2的凹面底面射入。所述透镜顶部4的凸面为圆弧面。透镜顶部4的凸面可采用圆锥面、圆锥曲线面、抛物线面、球面等凹面底面，优选地，采用圆锥曲线面、抛物线面、球面等弧面底面的折射效果最佳，在本实施例中，透镜顶部4的凸面采用球面。所述透镜本体3的侧面为圆台锥面，所述透镜顶部4的直径大于所述透镜底部5的直径。透镜本体3的侧面可采用圆台锥面、类圆台锥面、或者带曲面的圆台锥面及其相结合的侧面。类圆台锥面为多个圆台锥面上下拼接而成，带曲面的圆台锥面为一腰为曲线的直角梯形绕直角边旋转所得，所述相结合的侧面则是由上述的圆台锥面、类圆台锥面、或者带曲面的圆台锥面上下叠加拼接而成。出于结构的简单化，本实施例中采用单一的圆台锥面。所述透镜顶部4和透镜底部5与侧面的交界处还包括凸起边缘6，用于所述led光学透镜的安装和固定，在下入子腔1的中部包括led光源固定座7，用于安装固定led光源。本实施例经过软件模拟及实验验证，led光学透镜能达到光效92%以上，配光角度2.8度以下，射程1~2公里。实验数据如下表所示，实验次数配光角度（°）光效（%）射程（km）12.793.71.522.594.11.832.393.21.942.692.81.6另外，通过软件模拟结果示意图如图4至图8所示：从图4至图6中可以看出，光线经过本实施例中的透镜二次准直后发射出来的光线，在中心区域形成一个小直径、高亮度的中心光斑，透镜的中心聚光能力最强、光线位于中心区域亮度高。从图7和图8可以看出，光线经过本实施例中的透镜二次准直后发射出来的光线，其理论射程保持在1~2km，典型值为1.8km。实施例二：如图3所示，一种led聚光透镜组9，包括n个实施例一中所述的led光学透镜10，其中n≥2。所述n个led光学透镜10沿led聚光透镜组9的周向均匀分布在led聚光透镜组9上，相邻的两个led光学透镜9之间的周向角度间隔360°/n设置。在本实施例中，n=4，即4个led聚光透镜周向均匀分布在led聚光透镜组9上，相邻的两个led光学透镜之间的周向角度间隔90°。显然，以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12