本发明专利技术公开了一种用于LED照明装置的透镜及LED照明装置。透镜具有底面（203）和从底面（203）上隆起的出射面（201），底面（203）具有相对于基准平面凹进的凹进区域（204），凹进区域的表面形成入射面（202），透镜具有限定出基准平面的第一轴线（X）和垂直于第一轴线（X）的第二轴线（Y）、以及垂直于基准平面的第三轴线（Z）。出射面（201）形成为相对于第三轴线（Z）的旋转对称曲面，入射面（202）形成为相对于第三轴线（Z）的非旋转对称曲面，使得光源发出的光通过透镜形成偏轴椭圆形光分布。本发明专利技术的透镜在实现偏轴椭圆光分布的同时可以实现高照明强度，并可以与其它灯具的透镜保持一致的外观，使设计和制造的困难降低且可以允许较大容差。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于LED照明装置的透镜及LED照明装置。透镜具有底面（203）和从底面（203）上隆起的出射面（201），底面（203）具有相对于基准平面凹进的凹进区域（204），凹进区域的表面形成入射面（202），透镜具有限定出基准平面的第一轴线（X）和垂直于第一轴线（X）的第二轴线（Y）、以及垂直于基准平面的第三轴线（Z）。出射面（201）形成为相对于第三轴线（Z）的旋转对称曲面，入射面（202）形成为相对于第三轴线（Z）的非旋转对称曲面，使得光源发出的光通过透镜形成偏轴椭圆形光分布。本专利技术的透镜在实现偏轴椭圆光分布的同时可以实现高照明强度，并可以与其它灯具的透镜保持一致的外观，使设计和制造的困难降低且可以允许较大容差。【专利说明】用于LED照明装置的透镜及LED照明装置
本专利技术涉及一种用于LED照明装置的透镜及LED照明装置。
技术介绍
LED作为一种新光源，由于其具有效率高、光色纯、能耗低、寿命长、可靠耐用、污染少、控制灵活等优点，因而得到了广泛应用。LED所发出的光为朗伯(Lambertian)分布,这样的光分布如果不经过合适的光学元件处理而直接应用的话，将在大多数应用情况下都难以满足照明需求。因此，对以LED为光源的照明系统进行二次光学设计以改善其光分布是十分必要的。特别地，LED发光组件的光学兀件设计对LED灯的光分布及光学输出效率至关重要。在一些应用场合中，需要偏轴的光分布。例如，在街道灯等应用场合，特别期望形成这样的照明效果，即，仅照亮所期望照亮的路面，而对于这些路面之外的区域(例如，邻街的居民住宅等)期望能够实现无照明，以避免照明影响这些区域(例如，邻街的影响居民的夜晚休息等)。例如，期望用于道路照明的LED路灯发出的所有光刚刚可以覆盖住道路，而道路之外的光污染几乎为零。即，希望从LED灯发出的所有光朝向特定的方向(例如，朝向道路)偏离，这称为“偏轴分布(off-axis light distribution,偏光分布)”。在已知偏轴的光分布中，偏轴椭圆光分布由于其比较容易实现而被人们通常采用。为了实现偏轴的椭圆形光分布，已知的方案通常采用图1至6中所示的透镜100。该透镜100具有从底面凹入而形成的入射面102、以及出射面101。在该种透镜中，出射面101和入射面102均为非旋转对称形状。这种透镜至少具有以下缺点:1、由于出射面101和入射面102均为非旋转对称形状，所以在进行为了实现偏轴的椭圆形光分布的设计时需要调整数量较多的参数，使得透镜的设计和制造都非常困难，而且其尺寸将导致许多大的容差。2、由于出射面101和入射面102均为非旋转对称形状，所以透镜的制造过程(例如注塑过程)中对模具等要求复杂且严格，使得制造过程难度大；并且难以精确地确保所形成的形状精度。3、这种透镜由于出射面具有非旋转对称形状，因而外形形成得与其它常用的灯的透镜外形不同，使得灯具系统在整体上难以保持一致的外观。例如，在加油站等应用场合中，照明系统中具有多种形式的光分布的灯具，例如，位于照明系统中央部位中的用于形成蝴蝶形光分布的灯具以及位于照明系统边缘部位中的用于形成偏轴椭圆光分布的灯具。但是已知的用于形成蝴蝶形光分布的灯具的透镜的出射面具有旋转对称的形状，但用于形成偏轴椭圆光分布的透镜却形成为图1-6的形状，从而这种光分布的透镜的外形差异巨大，使得整个照明系统的外观不一致，进而对安装及使用带来不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，从而提供一种透镜及具有该透镜的LED照明装置，从而实现偏轴光分布并且同时能够保持与其它常用灯的透镜一致的外观。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于LED照明装置的透镜，具有底面和从底面上隆起的出射面，底面具有相对于基准平面凹进的凹进区域，凹进区域的表面形成入射面，透镜具有限定出基准平面的第一轴线和垂直于第一轴线的第二轴线、以及垂直于基准平面的第三轴线，出射面形成为相对于第三轴线的旋转对称曲面，入射面形成为相对于第三轴线的非旋转对称曲面。进一步地，所述透镜设置成使得位于凹进区域中的光源所发出的光通过透镜形成偏轴椭圆形光分布。进一步地，入射面在通过第二轴线和第三轴线的竖直平面上的投影形成第一曲线，第一曲线相对于第三轴线为对称的弧形线。进一步地，第一曲线具有通过以下公式所表达的形状:z=0.0024y4-lE_14y3-0.215y2+2E_13y+2.55进一步地，入射面在底面所在的平面上的投影形成第二曲线，第二曲线具有关于第一轴线的轴对称形状。进一步地，第二曲线相对于第二轴线非对称。进一步地，第二曲线形成为沿第一轴线朝向光线偏离的方向渐缩的封闭曲线。进一步地，第二曲线具有通过以下公式所表达的形状:y=-0.0001χ6+0.0002χ5+0.0022χ4+0.0006χ3_0.085x2+0.257x+3.7517进一步地，入射面在第一轴线和第三轴线限定的竖直平面上的投影形成第三曲线，第三曲线相对于第三轴线为非对称的弧形线。进一步地，第三曲线形成为使得弧形线的最高点相对于第三轴线位于与光线偏离的方向相反的一侧。进一步地，第三曲线相对于最高点具有朝向光线偏离的方向的第一段和背离光线偏离的方向的第二段，第一段的倾斜度小于第二段的倾斜度。进一步地，第三曲线可具有通过以下公式所表达的形状:z=-0.0003χ5-0.0017χ4_0.0003χ3_0.0158χ2+0.4902χ+2.55进一步地，出射面在通过第二轴线和第三轴线的竖直平面上的投影形成第四曲线，第四曲线相对于第三轴线为对称的弧形线。进一步地，第四曲线可具有通过以下公式所表达的形状:ζ=-0.0005y6+0.0086y5-0.0534y4+0.135y3-0.1493y2+0.0404y+5.4根据本专利技术的另一方面，提供一种LED照明装置，该照明装置具有前述的任一种透镜。通过本专利技术的各种实施例，至少可以实现以下效果中的一种或多种:1.通过出射面的旋转对称曲面以及入射面的非旋转对称曲面而以简单的方式实现了偏轴椭圆光分布。2.由于出射面设置为旋转对称曲面，所以在进行为了对透镜进行设计以实现偏轴的椭圆形光分布时仅需要调整数量较少的参数，使得透镜的设计和制造变得容易；3.由于出射面具有旋转对称形状，而这种旋转对称的形状使得透镜的外形形成得与其它常用的灯的透镜外形相同，从而在具有多种形式的光分布的灯具的照明系统中，可以使得根据本专利技术实施例的透镜在整体上保持一致的外观；4.根据本专利技术实施例的透镜由于仅具有一个自由形状的表面(即，入射面)，因而当用于各种不同的应用场合时，保持外表面的形状不变而仅改变入射面的形状即可，因而设计和制造的困难降低、成本减少，并且可以允许较大容差；5.本专利技术实施例的透镜可以实现高照明强度。【专利附图】【附图说明】附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本专利技术。附图图解了本专利技术的实施例，并与说明书一起用来说明本专利技术的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出:图1示出了根据已知技术的用于实现偏轴椭圆光分布的透镜的从上部观看的立体图；图2示出了根据已知技术的用于实现偏轴椭圆光分布的透镜的从下部观看的立体图；图3示出了根据已知技术的用于实现偏轴椭圆光分布本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于LED照明装置的透镜，具有底面（203）和从所述底面（203）上隆起的出射面（201），所述底面（203）具有相对于基准平面（X‑Y）凹进的凹进区域（204），所述凹进区域的表面形成入射面（202），所述透镜具有限定出所述基准平面（X‑Y）的第一轴线（X）和垂直于所述第一轴线（X）的第二轴线（Y）、以及垂直于所述基准平面（X‑Y）的第三轴线（Z），其特征在于，所述出射面（201）形成为相对于所述第三轴线（Z）的旋转对称曲面，所述入射面（202）形成为相对于所述第三轴线（Z）的非旋转对称曲面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：明玉生，林爱民，杨江辉，程彦刚，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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