LED球面配光透镜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种LED配光部件，具体是LED球面配光透镜。该透镜包括：呈柱状的透镜主体，该透镜主体底部设有安装底座，其顶部设有用于将来自该底部的光线反射出透镜主体的反射面，其中：所述反射面为呈锥状的多段式结构的凹面。与现有技术相比，本透镜的球面空间光强分布的范围更大，且光强分布的均匀性更好。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种LED配光部件，具体是LED球面配光透镜。
技术介绍
由于LED的发光效率>70Lm/W，远大于白炽灯的发光效率(15Lm/W)。LED替代白炽 灯正成为全球节能照明的一个热点技术，但由于LED发光具有单向性的特点，不能满足白 炽灯全方位发光的某些应用要求，使用二次光学系统使单向发光的LED光源转换成近似全 方位发光的光源是当今市场需解决的技术。全方位发光表面的发光体为中心的空间上任一 个测量面的光强分布都是近似一个中心圆的曲线.除灯头部分外，其余部分均应该近似一 个以光源为中心的一个圆形曲线.该曲线越近似圆形表示光分布越均勻。中国技术专利申请说明书CN101718414 A公开了一种用于LED光源的透镜。 该透镜包括呈圆柱状的第一透镜体和呈圆弧体型的第二透镜体，第二透镜体设置在第一透 镜体的顶部，且第二透镜体中设有顶部朝向第一透镜体底部的圆锥状反射面。其配光原理 是LED光第一透镜体底部进入第一透镜体，由于LED光具有单向性，大部分光线直接射向 第二透镜体中的反射面而被反射至整个球面空间，而一部分光线则直接穿透第一透镜体， 此外，也有部分光线在第一透镜体内壁面发生全反射，而最终射向反射面。图6是上述透镜的配光曲线，该图中曲线61、62分别是CO平面和C90平面内的光 强度分布曲线(配光曲线)。其中，CO平面是指通过第一透镜体1轴线的某一平面，C90平面 为通过第一透镜体轴线并垂直于CO平面的平面。图6中的配光曲线61和曲线62的形状 大致相同，这与该透镜整体呈轴对称结构是相吻合的。但是从图6可以明显看出该透镜的存在以下问题( 1)光强空间分布不够均勻例如图6中，0°至20°范围的光强明显大于40°至90°空间的光强，而且20° 至40°范围的光强分布出现明显递减，透镜整体的光强度分布不够合理。(2)光分布角度过窄例图6中，70°至90°范围的光强降低较快，且90°至180°范围为暗区。透镜整 体的有效照明角度过窄。综上所述，提供一种光强空间分布较为均勻且光分布角度较广的LED球面配光透 镜是一个需要解决的技术问题。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是提供一种光强空间分布较为均勻且光分布角度较 广的LED球面配光透镜。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种LED球面配光透镜，其包括呈柱状的透镜主体，该透镜主体底部设有安装底 座，其顶部设有用于将来自该底部的光线反射出透镜主体的反射面，其中所述反射面为呈锥状的多段式结构的凹面。所谓多段是指反射面由多反射面部分构成。本技术中，反 射面为凹面或凸面是与等高等径的圆锥面相比较而言的。作为改进之一所述反射面为三段式结构，其包括依次连接反射角度范围朝向 透镜主体底部区域的第一反射面部分、反射角度范围朝向透镜主体中部区域的第二反射面 部分，以及反射角度范围朝向透镜主体顶部区域的第三反射面部分。采用这种三段式结构 的反射面的好处在于，当第一反射面部分和第三反射面部分的反射区域和光强分布基本确 定以后，第二反射面部分的光强分布可以同时兼顾到其余两个反射面部分的光强度分布， 即可以通过第二反射面部分来调节其与其余两者之间的光强分布的叠加范围。因此只需要 改变第二反射面部分既可以调节整体的光强分布，方便设计人员针对不同的条件设计得到 配光均勻的透镜。作为改进之二 所述第一反射面部分为中心角较大的底部圆锥台面，所述第二反 射面部分为中部圆弧面，所述第三反射面部分为中心角较小的顶部圆锥面。作为改进之三所述相邻反射面部分之间为平滑过渡。如果相邻反射面部分之间 的过渡不平滑，在连接处的将会发生光反射的突变，反映在配光曲线上则是明显的拐点。配 光曲线在拐点容易出现光圈现象，影响照明效果。作为改进之四所述透镜主体底部设有凹部。作为改进之五所述透镜主体与所述安装底座的结合处，和/或所述透镜主体与 所述反射面的结合处设有过渡面曲面。与相邻反射面部分之间应该平滑过渡同样的道理， 透镜主体与其他部件的连接处也应平滑过渡。与现有技术相比，本技术的有益效果是(1)光强度分布均勻反射面射向透镜主体内壁得一部分光会发生折射，而另一部分光则会发生全反 射，其中折射并不会减损光强，而全反射却会导致光强的减弱。由于LED光源、反射面和透 镜主体内壁面三者之间特殊的位置关系，以及LED光源并非理想的点光源，使得反射面出 射光线的光强因全反射减损的现象是普遍存在的。因此每一段圆锥面、凹面或凸面在其反 射角度范围内的光强度分布都是不均勻的。而技术的反射面采用多段式结构，尽管各 段反射面的光强分布仍然是不均勻的，但是各段反射面之间通过叠加组合可以得到分布更 加均勻的光强度分布曲线。(2)光分布角度较宽由于是采用呈锥状的凹面的形式，因此光分布角度比采用圆锥面形式的反射面的 反射角度范围更大。附图说明图1是本技术实施方式的透镜的立体图；图2是本技术实施方式的透镜的剖视图；图3是本技术实施方式的透镜的反射面结构的示意图；图4是本技术实施方式的透镜的光路示意图；图5是本技术实施方式的透镜的配光曲线图；图6是CN101718414 A所公开透镜的的配光曲线图。具体实施方式如图1至3所示，本实施方式的LED球面配光透镜包括呈柱状的透镜主体11，该透 镜主体1的底部11设有安装底座20，该透镜主体1的顶部12设有用于将来自该底部的光 线反射出透镜主体1的反射面30。为了获得在球面空间中更加均勻的光强分布，则该反射 面最好为回转面，该透镜主体最好为回转体。但是反射面和透镜主体略微修改成非标准的 回转面或回转体，只要其配光曲线大致合理，且光强分布偏差在人们的视觉不可察觉的范 围内，则该变形也是允许的。在本实施方式中，该反射面为呈锥状的多段式结构的凹面。反射面的凹凸是相对 与反射面等高等径的圆锥面来比较确定的。所谓的多段式，是指其母线由多段线组成，既可 以全部采用直线段或曲线段，也可以采用直线段与曲线段的组合等形式。如图3，该反射面包括依次连接的反射角度范围朝向透镜主体底部区域的第一 反射面部分31、反射角度范围朝向透镜主体中部区域的第二反射面部分32，以及反射角度 范围朝向透镜主体顶部区域的第三反射面部分33。该第一反射面部分为中心角较大的底部 圆锥台面31，该第二反射面部分为中部圆弧面32，该第三反射面部分为中心角较小的顶部 圆锥面33。虽然反射面整体为曲面时(例如反射面的母线为凹曲线)，光分布的角度也比现 有的圆锥式反射面的角度要大，但是任意曲面的光分布的角度和强度不容易控制，要设计 出发光角度合适(至少20°至120°范围内)和光强度分布均勻的透镜，难度相当大。而对 于本实施方式的反射面，工程师可以先通过光路较容易控制的底部圆锥台面31和顶部圆 锥面33控制两个区域的光强，然后再用中部圆弧面对整体的光强分布进行调节或补偿。即 通过综合利用圆锥面的光分布角度较窄、光强度分布比较容易控制的特点，以及曲面光分 布角度较广的特点，巧妙地解决了现有球面配光透镜光强度分布均勻性不佳和光分布角度 不合理的难题。此外，为进一步提高透镜的光强分布的均勻性，透镜主体1的底部还设有凹部13。 现有球面配光透镜的底部为平面将会导致两方面的问题一方面是，由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＥＤ球面配光透镜，其包括呈柱状的透镜主体（１），该透镜主体底部（１１）设有安装底座（２０），其顶部（１２）设有用于将来自该底部（１１）的光线反射出透镜主体（１）的反射面（３０），其特征在于：所述反射面（３０）为呈锥状的多段式结构的凹面，其包括多个反射面部分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王子能，
申请(专利权)人：王子能，
类型：实用新型
国别省市：44