一种远近光圈可调led手电筒透镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种透镜，尤其涉及到照明领域中，一种远近光圈可调LED手电筒透镜，属于照明领域。
【背景技术】
[0002]LED手电照明在照明领域得到了越来越广泛的应用，为了提高手电筒照明的效率，增加手电筒照明距离，市场上也出现了许多基于LED手电筒的透镜，这些透镜大多数功能比较单一。既能满足近距离大光斑照度分布均匀，又能满足小发射角的远距离射程功能的透镜很少。目前，有许多利用全反射二次光学曲面准直透镜达到光线准直的效果的透镜，但是发射角较大，导致射程较小，效果不理想。还有一些射程较远，效果较好的透镜由于外围并非采用自由曲面，导致其尺寸较大，增大了手电筒的体积。对于一些效果较好的远近光圈可调的手电筒，这两种功能是通过更换透镜来实现，较为繁琐，其应用性也不理想。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种远近光圈可调LED手电筒透镜，该透镜具有光圈可调、准直发射角小、射程远、出射口径小等优点。
[0004]本发明为解决技术问题所采取的技术方案为:
[0005]一种远近光圈可调LED手电筒透镜，包括第一入射面(1)、第二入射面(2)、全反射面(3)、第一出射面(4)、第二出射面(5)、光源(6);所述的第二入射面(2)呈圆锥形，被向下凸出的第一入射面(I)截断；所述的第一出射面(4)在第一入射面(I)的正上方，与第二出射面(5)相连接；所述的第二出射面(5)呈倒置圆锥形，被第一出射面⑷截断；所述的全反射面(3)向外凸出，与第二入射面(2)的底部相接，与第二出射面(5)的顶部相接，处于透镜的最外围；所述的透镜关于基准光轴L旋转对称。
[0006]所述的第一入射面(I)的形状为自由曲面，对折射经过该自由曲面的光线进行准直。
[0007]所述的第二入射面(2)的圆锥角为24°，母线的长度为14mm。
[0008]所述的全反射面(3)的形状为自由曲面，对由该自由曲面反射的光线进行准直。
[0009]所述的第二出射面⑷的圆锥角为115°，母线长度为17mm。
[0010]所述的第一入射面(I)和第二入射面(2)交界处所成圆直径为19mm ;所述的第一出射面⑷和第二出射面(5)交界处所成圆直径为19mm，两圆之间垂直距离1.5mm。
[0011]所述的全反射面(3)与第二入射面(2)的底部相接成直径25_的圆，与第二出射面(5)的顶部相接成46mm的圆。
[0012]发明的有益效果为:
[0013]1、通过控制透镜的相对于光源的位置，使得手电筒远近光圈可以调节，具有远距离准直和近距散光两种功能。
[0014]2、将光源入射光分为两部分分别用二次光学曲面准直，准直后发射角度小，射程远。
[0015]3、全反射面为自由曲面，出射口径小，减小手电筒的口径。
【附图说明】
[0016]下面结合附图及其实施例对本发明作进一步说明。
[0017]图1为本发明远近光圈可调LED手电筒透镜的立体透视图；
[0018]图2为本发明远近光圈可调LED手电筒透镜和光源横截面图；
[0019]I为第一入射面；2为第二入射面；3为全反射面；4为第一出射面；5为第二出射面；6光源。
【具体实施方式】
[0020]以下结合发明的结构和工作原理作详细说明:
[0021]图1、图2中，一种远近光圈可调LED手电筒透镜，包括第一入射面1、第二入射面2、全反射面3、第一出射面4、第二出射面5、光源6 ;所述的第二入射面2呈圆锥形，被向下突出的第一入射面I截断；所述的第一出射面4在第一入射面I的正上方，与第二出射面5相连接；所述的第二出射面5呈倒置圆锥形，被第一出射面截断；所述的全反射面3向外凸出，与第二入射面2的底部相接，与第二出射面5的顶部相接，处于透镜的最外围；所述的透镜关于基准光轴L旋转对称。所述的光源6位置固定，透镜可以在基准光轴L方向上移动，以此根据需要可调节光线出射角度。光线出射角度最小满足远距离照明需要，出射角度变大满足近距离大范围照明需要。
[0022]一种远近光圈可调LED手电筒透镜工作原理:
[0023]在较远光源的准直作用中，通过调远透镜在基准光轴L上与光源6的位置，光源6发出的光分为两部分:一部分从有聚光作用的第一入射面I折射，再由第一出射面4折射光线，综合作用下，使得这部分出射光的发射角很小，为近似的平行光，方向近似平行于基准光轴L ;另一部分通过第二入射面2折射到全反射面3，在全反射面3的作用下将光反射为近似的平行光，再由第二出射面5折射后改变平行光方向，使得与基准光轴L近似平行，这样便达到了远距离准直效果，很好的满足了远距离传输的需要。
[0024]在较近光源的散光作用中，通过调近透镜在基准光轴L上与光源6的位置，光源6发出的光分为两部分，一部分从聚光作用的第一出射面I折射，再由第一出射面4折射光线，由于与光源位置较近，使得这部分出射光的发射角很大，在近处产生大圆形光斑，另一部分通过第二入射面2折射到全反射面3，光线反射后由第二出射面5折射出去，这些光线补充大圆形光斑中照度较弱的地方，使得大圆形光斑照度趋于均匀，从而得到大的照度较为均匀的圆形光斑。
[0025]实施例
[0026]一种远近光圈可调LED手电筒透镜，包括第一入射面(I)，形状为自由曲面，对折射经过该自由曲面的光线进行准直；第二入射面(2)呈圆锥形，圆锥角为24°，被向下凸出的第一入射面⑴截断，截得圆台母线长度为14mm ;全反射面(3)，形状为自由曲面，对由该自由曲面反射的光线进行准直；第一出射面(4)，为一圆形平面；第二出射面(5)，呈倒置圆锥形，圆锥角为115°，被第一出射面(4)截断、截得圆台母线长度为17mm;光源(6)，采用白光光源，光出射角度为120° ;所述的第一出射面(4)，在第一入射面(I)的正上方，与第二出射面(5)相连接；所述的全反射面(3)向外凸出，与第二入射面(2)的底部相接，与第二出射面(5)的顶部相接，处于透镜的最外围；所述的透镜关于基准光轴L旋转对称；所述的第一入射面(I)和第二入射面(2)交界处所成圆直径为19_;所述的第一出射面(4)和第二出射面(5)交界处所成圆直径为19mm，两圆之间垂直距离1.5mm ;所述的全反射面(3)与第二入射面(2)的底部相接成直径25mm的圆，与第二出射面(5)的顶部相接成46mm的圆。
[0027]光源和透镜分别安装在特制的可调节手电筒中，旋转可调节透镜位置。
[0028]旋转调节手电筒的透镜位置至最远处，此时光源距离透镜第一入射面10mm，得到最小发射角的光束。在环境照度为0.021x的无月光环境下测试，利用照度计在手手电筒的轴线方向400m处开始测量，其照度为0.611x，将照度计垂直地移离手电筒的轴线方向，照度值逐渐下降，移至距离轴线1m处照度为0.271x，通过沿光轴方向旋转手电筒，多次测量，其误差在0.0llx以内，因此认为在距离光源400m处，照明可以达到半径为1m的范围，能很好的满足夜间远距离照明的要求。
[0029]旋转调节手电筒的透镜位置至最近处，此时光源距离透镜第一入射面1mm，得到最大发射角在近处形成大圆形光斑。在环境照度为0.021x的无月光环境下测试，利用照度计在手电筒的轴线方向4m处开始测量，其照度为131x，将照度计垂直地移离手电筒的轴线方向，照度值逐渐在201x上下波动，再将照度计垂直地往外移动，照度值迅速变小，移至距离轴线2.4m处照度为ΙΟΙχ，继续往外移动照度值很小，可忽略。通过沿光轴方向旋转手电筒，多次测量，其误差在Ilx以内，因此认为在距离光源4m处，照明可以达到半径为2.4m的范围，能很好的满足夜间近距离照明的要求。
[0030]以上实施例只是本发明所有方案中优选方案之一，其它对远近光圈可调LED手电筒透镜结构数据的简单改变，包括各透镜材料的不同选择使得各反射面和折射面的简单变化等都属于本发明所保护的范围。
【主权项】
1.一种远近光圈可调LED手电筒透镜，包括第一入射面(I)、第二入射面(2)、全反射面(3)、第一出射面(4)、第二出射面(5)、光源(6);所述的透镜关于基准光轴L旋转对称，其特征在于所述的第二入射面(2)呈圆锥形，被向下凸出的第一入射面(I)截断；所述的第一出射面⑷在第一入射面⑴的正上方，与第二出射面(5)相连接；所述的第二出射面(5)呈倒置圆锥形，被第一出射面(4)截断；所述的全反射面(3)向外凸出，与第二入射面(2)的底部相接，与第二出射面(5)的顶部相接，处于透镜的最外围。
2.根据权利要求书I所述的一种远近光圈可调LED手电筒透镜，其特征在于所述的第一入射面(I)的形状为自由曲面。
3.根据权利要求书I所述的一种远近光圈可调LED手电筒透镜，其特征在于所述的第二入射面(2)的圆锥角为24°，母线的长度为14mm。
4.根据权利要求书I所述的一种远近光圈可调LED手电筒透镜，其特征在于所述的全反射面(3)的形状为自由曲面。
5.根据权利要求书I所述的一种远近光圈可调LED手电筒透镜，其特征在于所述的第二出射面(4)的圆锥角为115°，母线长度为17mm。
6.根据权利要求书I所述的一种远近光圈可调LED手电筒透镜，其特征在于所述的第一入射面(I)和第二入射面(2)交界处所成圆直径为19_ ;所述的第一出射面(4)和第二出射面(5)交界处所成圆直径为19mm，两圆之间垂直距离1.5mm。
7.根据权利要求书I所述的一种远近光圈可调LED手电筒透镜，其特征在于所述的全反射面(3)与第二入射面(2)的底部相接成直径25_的圆，与第二出射面(5)的顶部相接成直径46mm的圆。
【专利摘要】本发明公开了一种远近光圈可调LED手电筒透镜，属于照明领域，由第一入射面、第二入射面、全反射面、第一出射面、第二出射面、光源组成；所述的第二入射面呈圆锥形，被向下凸出的第一入射面截断；所述的第一出射面在第一入射面的正上方，与第二出射面相连接；所述的第二出射面呈倒置圆锥形，被第一出射面截断；所述的全反射面向外凸出，与第二入射面的底部相接，与第二出射面的顶部相接，处于透镜的最外围；所述的透镜关于基准光轴L旋转对称。本发明利用改变透镜和光源相对距离的方式，使得手电筒具备远距离准直和近距离散光两种功能，这种透镜的光圈可调、准直发射角小、射程远、出射口径小等优点，能很好的满足手电照明要求。
【IPC分类】F21L4-00, F21V14-06, F21Y101-02, F21V5-04
【公开号】CN104534287
【申请号】CN201410627681
【发明人】岑松原, 郭海龙, 尹侠, 罗凤国, 李文强
【申请人】中国计量学院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月10日