分AB和第三部分BC，光线通过所述第一部分OA和第二部分AB入射到空气中的入射角Ic1满足ki=15°?22。，通过所述第三部分BC入射到空气中的入射角k2满足k2=12° ~17°。
[0040]如图3所示，所述罩子形的连续平滑曲面整体呈内凹形。所述透镜使LED发出的光线形成正方形光斑。以该内凹形的连续平滑曲面的四分之一结构为例，图中标号为301、302、303、304、305和309的小区域都属于出光面202，标号为306的小区域属于转角面204，标号为307和308小区域属于侧面203。对于每个小区域，它可以是内凹的，也可以是外凸的，但所有小区域形成的连续平滑曲面整体上是呈内凹形的。
[0041]如图4所示，所述入光面I是由抛物线A-3-A-1-A-2绕光学透镜的中轴线旋转形成的。
[0042]如图5所示，本实施例中，转角面204对光线进行折射射出，转角面204与所述正方形的夹角d的取值范围为30° < ?< 90°。
[0043]如图6所示，LED光源101发出的光线经过本实施例的光学透镜后形成的光斑发光角度大，光线在X轴方向与光学透镜中轴所成的角度γ满足γ=62.57~73.3°，在正方形对角线方向与光学透镜中轴所成的角度ε满足ε=70.53~78.02°。
[0044]如图7所示，LED光源101发出的光线经过本实施例的透镜后形成的正方形光斑各点照度均匀。
[0045]本实施例的正方形光斑的实现方法包括以下步骤:
[0046]S1、确定正方形目标照明区域的边长W及LED光源离照明区域的距离；
[0047]S2、确定形成所需光斑的光线在水平方向和对角线方向与透镜中轴所成的角度，分别为γ和ε ;
[0048]S3、选择透镜材料为玻璃，并确定透镜的折射率ng?’
[0049]S4、根据公式 δ =( θ ι2 - θ η)+( θ ι4 - θ i3)、nasin θ η = ngsin U口 ngsin θ ι3=确定光线经过透镜的最终折射角度5，其中，UP 分别为光线入射到透镜时产生的入射角和折射角，〃,_5^口 〃#分别为光线从透镜入射空气中时产生的入射角和折射角，A是空气的光线折射率；
[0050]S5、沿透镜中心向外侧的方向，将罩子形连续曲面分为第一部分0A、第二部分AB和第三部分BC，在满足ki=15° ~22°和1^=12° ~17°条件下，确定光线通过每一部分入射空气时的入射角大小；
[0051]S6、根据需要确定转角面204的面积以及其与侧面围成的正方形所成角度d。
[0052]实施例2:
[0053]如图1和图2所示，一种光学透镜，包括呈凸形形状的入光面201、出光面202、四个转角面204和四个侧面203，所述四个侧面203呈正方形排布在出光面202的四侧，所述四个转角面204分别位于所述正方形的四个转角，用于对光线进行折射或反射，所述凹透镜位于所述正方形的中心，所述出光面202、四个转角面204和四个侧面203之间平滑连接，形成罩子形的连续平滑曲面。
[0054]所述罩子形连续平滑曲面由中心向外侧划分为第一部分0A、第二部分AB和第三部分BC，光线通过所述第一部分OA和第二部分AB入射到空气中的入射角Ic1满足ki=15°?22。，通过所述第三部分BC入射到空气中的入射角k2满足k2=12° ~17°。
[0055]如图8所示，所述罩子形的连续平滑曲面整体呈外凸形。所述透镜使LED光线形成正方形光斑。以该外凸形的连续平滑曲面的四分之一结构为例，图中标号为801、802、803、804、805和809的小区域都属于出光面202，标号为807的小区域属于转角面204，标号为808和810的小区域属于侧面203。对于每个小区域，它可以是外凸的，也可以是内凹的，但是由每个小区域形成的连续平滑曲面整体呈外凸形。
[0056]如图9所示，所述入光面I是由三段相连的线段B-l-B-2、及组成的折线绕光学透镜的中轴线旋转形成的。
[0057]如图10所示，本实施例中，转角面204对光线进行全反射，转角面204与所述正方形的夹角d的取值范围为d> 120°。
[0058]本实施例中，透镜采用树脂材料制成。
[0059]本实施例的正方形光斑的实现方法包括以下步骤:
[0060]S1、确定正方形目标照明区域的边长W及LED光源离照明区域的距离；
[0061]S2、确定形成所需光斑的光线在水平方向和对角线方向与透镜中轴所成的角度，分别为γ和ε ;
[0062]S3、确定透镜材料为树脂，并根据透镜材料确定透镜的折射率ng.，
[0063]S4、根据公式 δ =( θ ι2 - θ η)+( θ ι4 - θ i3).、nasin θ η = ngsin U口 ngsin θ ι3=确定光线经过透镜的最终折射角度其中，Up 分别为光线入射到透镜时产生的入射角和折射角，〃,_5^口 〃#分别为光线从透镜入射空气中时产生的入射角和折射角，A是空气的光线折射率；
[0064]S5、沿透镜中心向外侧的方向，将罩子形连续曲面划分为第一部分0A、第二部分AB和第三部分BC，在满足ki=15°?22。和匕=12° ~17°条件下，确定光线通过每一部分入射空气时的入射角大小；
[0065]S6、根据需要确定转角面的面积以及其与侧面围成的正方形所成角度d。
【主权项】
1.一种光学透镜，包括入光面、出光面、四个转角面和四个侧面，所述入光面为凸形形状，其特征在于，所述四个侧面呈正方形排布在出光面的四侧，所述四个转角面分别位于所述正方形的四个转角，用于对光线进行折射或反射，所述入光面和出光面位于所述正方形的中心，所述出光面、四个转角面和四个侧面之间平滑连接，形成罩子形的连续平滑曲面。2.根据权利要求1所述的一种光学透镜，其特征在于，所述罩子形连续平滑曲面由中心向外侧至少划分为第一部分、第二部分和第三部分，光线通过所述第一部分和第二部分入射到空气中的入射角匕满足k1=15° -22°，通过所述第三部分入射到空气中的入射角匕满足 k2=12° ~17°。3.根据权利要求2所述的一种光学透镜，其特征在于，所述罩子形的连续平滑曲面整体呈外凸形或内凹形。4.根据权利要求3所述的一种光学透镜，其特征在于，所述透镜使LED发出的光线形成正方形光斑。5.根据权利要求4所述的一种光学透镜，其特征在于，所述入光面是由抛物线绕光学透镜的中轴线旋转形成的。6.根据权利要求4所述的一种光学透镜，其特征在于，所述入光面是由折线绕光学透镜的中轴线旋转形成的。7.根据权利要求6所述的一种光学透镜，其特征在于，所述折线由三条线段相连而成。8.根据权利要求4所述的一种光学透镜，其特征在于，用于折射的转角面与所述正方形的夹角d的取值范围为30° < d<90°。9.根据权利要求4所述的一种光学透镜，其特征在于，用于反射的转角面与所述正方形的夹角d的取值范围为d> 120°。
【专利摘要】本实用新型公开一种光学透镜，包括入光面、出光面、四个转角面和四个侧面，所述入光面呈凸型形状，所述四个侧面呈正方形排布在出光面的四侧，所述四个转角面分别位于所述正方形的四个转角，用于对光线进行折射或反射，所述凹透镜位于所述正方形的中心，所述出光面、四个转角面和四个侧面之间平滑连接，形成罩子形的连续平滑曲面。本实用新型的一种光学透镜能使LED光源产生正方形光斑，光斑发光角度大，光线转换效率高。
【IPC分类】F21V5/04, F21Y101/02
【公开号】CN204786161
【申请号】CN201520412853
【发明人】郭萌
【申请人】郭萌
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月16日