一种用于LED灯具的二次光学透镜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于LED灯具的二次光学透镜，该用于LED灯具的二次光学透镜，包括透镜基体，所述透镜基体上设置有总出光面、一次受光面全反射弧面、一次受光面下表面、一次出光面和圆周面，一次受光面全反射弧面、一次受光面下表面和一次出光面的内部设置有二次受光面全反射弧面、二次受光面下表面和二次出光面，二次受光面全反射弧面、二次受光面下表面和二次出光面的内部设置有二次受光面透光表面弧面，总出光面、一次受光面下表面、二次受光面下表面、一次出光面、二次出光面互相平行，一次受光面全反射弧面和二次受光面全反射弧面为曲面。本实用新型专利技术具有空间色度一致性好、结构简单易加工、成本低的优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种用于LED灯具的二次光学透镜
本技术涉及一种用于LED灯具的二次光学透镜，特别是一种用于改善LED灯具空间色度一致性的复合式TIR 二次光学透镜，用于将LED光源发出的光线在空间进行两次重新分布。
技术介绍
近年来，随着半导体技术的快速发展，功率型LED的发光效率已经取得了显著的提高，消费者对照明灯具要求也逐渐由追求高亮度转向光品质上来，空间色度一致性是LED灯具的一项重要指标。目前市场上的大多数LED灯具的光效尚可达到相关标准要求，但是空间色度一致性却远达不到标准要求。国内目前还没有LED灯具空间色度一致性相关的研究，美国Energy Star V1.0对出口到其国内的LED球泡灯明确要求空间色度一致性u’、V’〈0.004。该系统旨在通过不额外增加元器件，只通过改变现有TIR透镜结构的方法来改善灯具的空间色度一致性。目前采用的透射式透镜，经过非球面技术设计的曲面光斑将会非常均匀，但因为透镜直径的局限性，透镜侧面的光线得不到充分利用(漏光)，一般应用在大角度灯具中。但是现有技术中，尚没有对空间色度一致性做出良好改善的透镜结构，存在经过二次光学元件出射的光线颜色在空间分布不均匀的现象。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、空间色度一致性好、结构简单易加工、成本低的用于LED灯具的二次光学透镜。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案是该用于LED灯具的二次光学透镜，包括透镜基体，所述透镜基体上设置有总出光面、一次受光面全反射弧面、一次受光面下表面、一次出光面和圆周面，其结构特点是:所述的一次受光面全反射弧面、一次受光面下表面和一次出光面的内部设置有二次受光面全反射弧面、二次受光面下表面和二次出光面，所述二次受光面全反射弧面、二次受光面下表面和二次出光面的内部设置有二次受光面透光表面弧面，所述总出光面、一次受光面下表面、二次受光面下表面、一次出光面、二次出光面互相平行，所述一次受光面全反射弧面和二次受光面全反射弧面为曲面。该二次光学透镜在传统的TIR透镜基础上增加了一层二次光学面，为一种复合式TIR透镜，将受光面设计成三层凸形弧面和平面相结合的结构，光源发出的光线照射在二次光学透镜的前级受光面上时，光线经过全反射和透射进行了初次分布，再经过后级受光面对光线进行再次分布，经过两次复合的分布后，使得从光源发出的光线在空间再分布，不但提高了光线的利用率，最重要的是大大改善了光斑照度均匀性和空间色度一致性。作为优选，本技术所述的二次受光面全反射弧面的曲率半径大于一次受光面全反射弧面的曲率半径。进一步实现光线在空间的再次分布，保证二次光学透镜的空间色度和照度一致性。作为优选，本技术所述的一次受光面全反射弧面和二次受光面全反射弧面为凸形抛物线的一段经旋转而成的凸形弧面或者经其他形状的凸形线旋转得到的凸形弧面。这样的设置，能够进一步的使光线得到充分利用，而且能够进一步的使空间色度均匀。作为优选，本技术所述的一次受光面全反射弧面和二次受光面全反射弧面为二次曲面。二次曲面更加容易加工，生产工艺过程简单，易于工业自动化生产。作为优选，本技术所述的透明基体中还包括一垂直于一次出光面并和一次受光面全反射弧面的凸形弧面底端相交的圆周面。作为优选，本技术所述的透明基体中还包括垂直于二次出光面并和二次受光面全反射弧面的凸形弧面底端相交的二次圆周面。圆周面与二次圆周面的设置，能够有效的控制透射光线和反射光线的比例，提高空间色度一致性和照度均匀性。作为优选，本技术所述的总出光面外设置有磨砂面。磨砂面部分对光线具有较小的会聚作用，可以得到更加均匀的光斑，经过磨砂面后光斑可较均匀地照射在接收面上。作为优选，本技术所述的总出光面外设置有微透镜表面。微透镜表面部分对光线同样具有较小的会聚作用，可以得到更加均匀的光斑，经过微透镜面后光斑可较均匀地照射在接收面上。作为优选，本技术所述的透镜基体材料的折射率要小于2.0。作为优选，本技术所述的透镜基体的材料为PC (聚碳酸酯)、PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、玻璃或者其透光性较好的材料。为了降低成本，LED 二次光学透镜通常采用PC或者PMMA材料，可采用简单的注塑工艺实现，同时可以根据消费者的不通需求设计出各种形状的透镜，成本较低、较玻璃不易脆、高精度的非球面设计易实现、生产效率较高。本技术同现有技术相比具有以下优点及效果:1、本技术的二次光学透镜在传统的TIR透镜基础上增加了一层二次光学面,为一种复合式TIR透镜,将受光面设计成三层凸形弧面和平面相结合的结构，光源发出的光线照射在二次光学透镜的前级受光面上时，光线经过全反射和透射进行了初次分布，再经过后级受光面对光线进行再次分布，经过两次复合的分布后，使得从光源发出的光线在空间再分布，不但提高了光线的利用率，最重要的是大大改善了光斑照度均匀性和空间色度一致性。2、本技术二次受光面全反射弧面的曲率半径大于一次受光面全反射弧面的曲率半径，因此进一步实现光线在空间的再次分布，保证二次光学透镜的空间色度和照度一致性。3、本技术的一次受光面全反射弧面和二次受光面全反射弧面为凸形抛物线的一段经旋转而成的凸形弧面或者经其他形状的凸形线旋转得到的凸形弧面。这样的设置，能够进一步的使光线得到充分利用，而且能够进一步的使空间色度均匀。4、本技术的一次受光面全反射弧面和二次受光面全反射弧面为二次曲面，更加容易加工，生产工艺过程简单，易于工业自动化生产。5、圆周面与二次圆周面的设置，能够有效的控制透射光线和反射光线的比例，提高空间色度一致性和照度均匀性。6、本技术的总出光面可以根据需要设计成平面、磨砂面、微透镜表面、珠面、螺纹面、条纹面、凸或凹面等得到不同效果的光斑。设计成磨砂面或微透镜表面时，可以得到更加均匀的光斑。7、本技术将受光面设计成三层凸形弧面和平面相结合的结构，光源发出的光线照射在二次光学透镜的前级受光面上时，光线经过全反射和透射进行了初次分布，再经过后级受光面对光线进行再次分布，经过两次复合的分布后，使得光线在空间达到均匀分布的目的。磨砂或微透镜出光面部分对光线具有较小的会聚作用，可以得到较为均匀的光斑，经过出光面后光斑可较均匀地照射在接收面上。【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的俯视示意图。图3为本技术的仰视示意图。图4为使用常规TIR 二次光学透镜后的光强度分布示意图。图5为使用本技术透镜后的光强度分布示意图。图6是本技术透镜应用于LED灯具中的结构示意图。标号说明:透镜基体1、总出光面1-1、二次受光面下表面1-2、一次受光面全反射弧面1-3、一次受光面下表面1-4、二次受光面全反射弧面1-5、二次受光面透光表面弧面1-6、二次圆周面1-7、一次出光面1-8、二次出光面1-9、二次出光面平面1-10、圆周面1_11、微透镜面1-12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于LED灯具的二次光学透镜，包括透镜基体，所述透镜基体上设置有总出光面、一次受光面全反射弧面、一次受光面下表面、一次出光面和圆周面，其特征是：所述的一次受光面全反射弧面、一次受光面下表面和一次出光面的内部设置有二次受光面全反射弧面、二次受光面下表面和二次出光面，所述二次受光面全反射弧面、二次受光面下表面和二次出光面的内部设置有二次受光面透光表面弧面，所述总出光面、一次受光面下表面、二次受光面下表面、一次出光面、二次出光面互相平行，所述一次受光面全反射弧面和二次受光面全反射弧面为曲面。

【技术特征摘要】
1.一种用于LED灯具的二次光学透镜，包括透镜基体，所述透镜基体上设置有总出光面、一次受光面全反射弧面、一次受光面下表面、一次出光面和圆周面，其特征是:所述的一次受光面全反射弧面、一次受光面下表面和一次出光面的内部设置有二次受光面全反射弧面、二次受光面下表面和二次出光面，所述二次受光面全反射弧面、二次受光面下表面和二次出光面的内部设置有二次受光面透光表面弧面，所述总出光面、一次受光面下表面、二次受光面下表面、一次出光面、二次出光面互相平行，所述一次受光面全反射弧面和二次受光面全反射弧面为曲面。2.根据权利要求1所述的用于LED灯具的二次光学透镜，其特征是:所述的二次受光面全反射弧面的曲率半径大于一次受光面全反射弧面的曲率半径。3.根据权利要求1或2所述的用于LED灯具的二次光学透镜，其特征是:所述的一次受光面全反射弧面和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文进，汪乐，宋姚，王伟，
申请(专利权)人：浙江中博光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：