LED泛光灯及其配光透镜制造技术

一种配光透镜，包括底面及顶面。顶面为自由曲面，底面为圆形平面，底面的边缘与顶面的边缘固定连接，配光透镜的光轴穿过底面及顶面的中心。底面的中心向内凹陷，形成凹槽，凹槽为旋转对称结构，凹槽的侧壁为入射面。LED芯片发出的光线可从入射面入射。根据折射原理，光线经过入射面后会向两侧偏折。光线经过入射面后，从顶面出射。由于光线从光密介质射向光疏介质时，出射角会大于入射角，从而使得光线进一步向两侧偏折。因此，通过两次偏折后，LED芯片发出的光线可射向更大的角度范围内，从而获得较大的泛光角度。此外，本发明专利技术还提供一种LED泛光灯。

【技术实现步骤摘要】
LED泛光灯及其配光透镜
本专利技术涉及照明技术，特别是涉及一种LED泛光灯及其配光透镜。
技术介绍
LED光源具有节能、环保、安全、显色指数高、寿命长、体积小、光效高、能耗小等显著特点。随着LED芯片和封装工艺的成熟，LED光源的亮度足以满足各个照明领域的需求，LED照明已经成为趋。然而，LED光源与白炽灯、金属卤素灯等全方向的传统光源不同，LED光源由其芯片封装的结构决定了发光的多样性。因此，将LED光源应用于环照型泛光灯具时，一般需要进行二次配光设计。传统配光一般采用反光杯，但反光杯对光型的处理不是很理想，灯具的出光角由反光杯开口的角度决定，从而使得灯具的泛光角度较小。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种泛光角度较大的LED泛光灯及其配光透镜。一种配光透镜，为旋转对称结构，所述配光透镜包括底面及顶面，所述顶面为自由曲面，所述底面为圆形平面，所述底面的边缘与所述顶面的边缘固定连接，所述配光透镜的光轴穿过所述底面及所述顶面的中心，所述底面的中心向内凹陷，形成凹槽，所述凹槽为旋转对称结构，所述凹槽的侧壁为入射面，且所述入射面为圆弧面；所述顶面的形状由下式得到：N＝Nxi+Nyj+Nzk；A＝Axi+Ayj+Azk；A′＝Bxi+Byj+Bzk;其中，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量，N为自由曲面的法线矢量。将自由曲面划分为多个网格节点，根据入射光线、出射光线及斯涅耳定律，通过迭代的方式求出自由曲面网格节点法线矢量坐标，通过所述法线矢量坐标便可构建出自由曲面的形状。在其中一个实施例中，所述底面为磨砂面，光线射向所述底面可发生漫反射。在其中一个实施例中，所述配光透镜由聚甲基丙烯酸甲酯制成。在其中一个实施例中，所述底面为由线段A绕光轴旋转形成的平面，所述顶面为由自由曲线B绕光轴旋转形成的自由曲面，所述入射面为由圆弧线C绕光轴旋转形成的圆弧面；在以底面的中心为原点、光轴为X轴以及形成所述底面的线段所在的直线为Y轴的坐标系中，线段A两个端点的坐标分别为a1（0，13.98）及a2（0，-13.98）；自由曲线B的端点为a1（0，13.98）及a2（0，-13.98），且还经过点b1（2.64，11.54）、b2（5.84，6.1）、b3（7.24，0）、b4（5.84，-6.1）及b5（2.64，-11.54）；圆弧线C两个端点的坐标分别为c1（0，6.72）、c2（0，-6.72），且圆弧线C还经过点c3（4.35，4.06）、c4（6.78，0）及c5（4.35，-4.06）。一种LED泛光灯，包括：如上述优选实施例中任一项所述的配光透镜；及LED芯片，固定于所述凹槽的边缘，且其发光部位于所述凹槽内，所述LED芯片的中心与所述底面的中心重合。在其中一个实施例中，所述LED芯片的发光部为球形，且且曲率半径与所述入射面的曲率半径相同。上述配光透镜及包含该配光透镜的LED泛光灯，LED芯片发出的光线从入射面入射。根据折射原理，光线经过入射面后会向两侧偏折。光线经过入射面后，从顶面出射。由于光线从光密介质射向光疏介质时，出射角会大于入射角，从而使得光线进一步向两侧偏折。因此，通过两次偏折后，LED芯片发出的光线可射向更大的角度范围内，从而使得上述LED泛光灯的泛光角度增大。附图说明图1为本专利技术较佳实施例中LED泛光灯的结构示意图；图2为图1所示LED偏射灯中配光透镜的结构示意图；图3为平面直角坐标系中配光透镜的坐标示意图；图4为图2所示配光透镜的尺寸示意图；图5为图1所示LED偏射灯的光强部分图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本专利技术较佳实施例中的LED泛光灯10包括配光透镜100及LED芯片101。请一并参阅图2，配光透镜100为旋转对称结构。配光透镜100包括底面110及顶面120。顶面120为自由曲面，底面110为圆形平面，底面110的边缘与顶面120的边缘固定连接。配光透镜100的光轴穿过底面110及顶面120的中心。底面110的中心向内凹陷，形成凹槽130。凹槽130为旋转对称结构，凹槽130的侧壁为入射面131。具体的，LED芯片101固定于凹槽130的边缘，且其发光部位于凹槽130内。LED芯片101的中心与底面110的中心重合。入射面131为圆弧面。具体在本实施例中，LED芯片101的发光部为球形，且且曲率半径与入射面131的曲率半径相同。如图1所示，LED芯片101发出的光线从入射面131入射。根据折射原理，光线经过入射面131后会向两侧偏折。光线经过入射面后，从顶面120出射。由于光线从光密介质射向光疏介质时，出射角会大于入射角，从而使得光线进一步向两侧偏折。因此，通过两次偏折后，LED芯片101发出的光线可射向更大的角度范围内，从而使得LED泛光灯10的泛光角度增大。配光透镜100中顶面120的自由曲面的形状根据入射光线与出射光线的关系以及斯涅耳定律求得，具体方式如下：N＝Ｎxi+Nyj+Nzk；A＝Axi+Ayj+Azk；A′＝Bxi+Byj+Bzk；其中，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量，N为法线矢量。将自由曲面划分为多个网格节点，根据入射光线、出射光线及斯涅耳定律，通过迭代的方式求出自由曲面网格节点法线矢量坐标，通过求出的坐标点便可构建出自由曲面的形状。具体的，在求顶面120的形状时，根据对LED泛光灯10光照分布的需求得到出射光线的矢量表示，再根据光线可逆原理，得到入射光线的矢量表示，代入上式便可求得顶面120的形状。请一并参阅图3，在本实施例中，底面110为由线段A绕光轴旋转形成的平面，顶面120为由自由曲线B绕光轴旋转形成的自由曲面，入射面131为由圆弧线C绕光轴旋转形成的圆弧面。在以底面110的中心为原点、光轴为X轴以及形成底面110的线段所在的直线为Y轴的坐标系中，线段A两个端点的坐标分别为a1（0，13.98）及a2（0，-13.98）。自由曲线B的端点为a1（0，13.98）及a2（0，-13.98），且还经过点b1（2.64，11.54）、b2（5.84，6.1）、b3（7.24，0）、b4（5.84，-6.1）及b5（2.64，-11.54）。圆弧线C两个端点的坐标分别为c1（0，6.72）、c2（0，-6.72），且圆弧线C还经过点c3（4.35，4.06）、c4（6.78，0）及c5（4.35，-4.06）。进一步的，请一并参阅图4，在本实施例中，底面110的直径为27.96毫米，凹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配光透镜，为旋转对称结构，所述配光透镜包括底面及顶面，所述顶面为自由曲面，所述底面为圆形平面，所述底面的边缘与所述顶面的边缘固定连接，所述配光透镜的光轴穿过所述底面及所述顶面的中心，其特征在于，所述底面的中心向内凹陷，形成凹槽，所述凹槽为旋转对称结构，所述凹槽的侧壁为入射面，且所述入射面为圆弧面；所述顶面的形状由下式得到：Nx=Ax-Bx2|A|-A·A′Ny=Ay-By2|A|-A·A′Nz=Az-Bz2|A|-A·A′]]>N＝Nxi+Nyj+Nzk；A＝Axi+Ayj+Azk；A′＝Bxi+Byj+Bzk；其中，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量，N为自由曲面的法线矢量。将自由曲面划分为多个网格节点，根据入射光线、出射光线及斯涅耳定律，通过迭代的方式求出自由曲面网格节点法线矢量坐标，通过所述法线矢量坐标便可构建出自由曲面的形状。

【技术特征摘要】
1.一种配光透镜，为旋转对称结构，所述配光透镜包括底面及顶面，所述顶面为自由曲面，所述底面为圆形平面，所述底面的边缘与所述顶面的边缘固定连接，所述配光透镜的光轴穿过所述底面及所述顶面的中心，其特征在于，所述底面的中心向内凹陷，形成凹槽，所述凹槽为旋转对称结构，所述凹槽的侧壁为入射面，且所述入射面为圆弧面；所述顶面的形状由下式得到：N＝Nxi+Nyj+Nzk；A＝Axi+Ayj+Azk；A′＝Bxi+Byj+Bzk；其中，A为入射光线矢量，A’为出射光线矢量，N为自由曲面的法线矢量；将自由曲面划分为多个网格节点，根据入射光线、出射光线及斯涅耳定律，通过迭代的方式求出自由曲面网格节点法线矢量坐标，通过所述法线矢量坐标便可构建出自由曲面的形状；所述底面为由线段A绕光轴旋转形成的平面，所述顶面为由自由曲线B绕光轴旋转形成的自由曲面，所述入射面为由圆弧线C绕光轴旋转形成的圆弧面；在以底面的中心为原点、光轴为X轴以及形成所述底面的线段所在的直线为Y轴的坐标系中，线段A两个端点的坐标分别为a1(0，13...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，乃业利，
申请(专利权)人：海洋王东莞照明科技有限公司，海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44