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LED准直透镜

阅读：580发布：2020-05-11

专利汇可以提供LED准直透镜专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种LED 准直透镜，包括底面、自由曲面、出光端面、侧面。自由曲面位于透镜顶部，使得光线发生全反射并形成准直光线，底面设有一凹槽。LED 准直透镜包括2个以上的偶数个自由曲面，自由曲面为顶部凸出的抛物面或椭球面。出光端面、侧面、底面相互垂直。本发明的LED准直透镜具有结构简单、设计合理，准直效果好，光学效率高等优点，解决了双向准直、四向准直或四向以上的偶数或奇数向准直的难题，可用于潜水艇等需要准直光束的照明场合。，下面是LED准直透镜专利的具体信息内容。

权利要求

1.LED准直透镜，包括自由曲面和底面，其特征在于：还包括出光端面和侧面；所述自由曲面位于透镜顶部，使得光线发生全反射并形成准直光线，所述底面设有一凹槽。
2.根据权利要求1所述的LED准直透镜，其特征在于：所述LED准直透镜包括2个以上的偶数个自由曲面。
3.根据权利要求1或2所述的LED准直透镜，其特征在于：所述自由曲面与出光端面相互对应，形成多个准直出光面。
4.根据权利要求1或2所述的LED准直透镜，其特征在于：所述自由曲面为顶部凸出的抛物面或椭球面。
5.根据权利要求1所述的LED准直透镜，其特征在于：所述出光端面、底面、侧面，两两相互垂直。
6.根据权利要求1所述的LED准直透镜，其特征在于：制造LED准直透镜的材料为PC或PMMA。

说明书全文

LED准直透镜

技术领域

[0001] 本发明属于光学元件、系统或仪器技术领域，具体是指一种LED准直透镜。

背景技术

[0002] LED相对于传统照明光源具有节能、环保、使用寿命长、反应速度快等优点，被认为21世纪最优质的光源，LED照明产品的开发、研制、生产已成为十分诱人的朝阳产业。

[0003] 然而，大多使用的传统光学透镜如柱面镜或球面镜等，它们的出光面一般采用一个光滑平面或者光滑曲面，它们对LED的出光角度较大，光照范围较广，而实际照明中大部分场所需要光照范围小但光线集中、亮度高的照明光斑。在这些情况下，如果直接使用常规透镜，则可能造成一部分光会照射到所需照明区域外造成光能的浪费甚至光污染，同时也使所需照明区内照明强度明显不够，影响照射效果。因此，有必要对LED进行准直设计。但是，现有技术中的LED准直透镜，大多仅限于单方向的准直，并且存在着结构复杂、实现成本高、准直效果不理想的缺陷和不足，限制了其推广使用。

发明内容

[0004] 本发明为解决现有LED准直透镜结构复杂，光束发散角大且能量不集中等问题，提出一种新型LED准直透镜，其结构简单，光能利用率高，对LED出射光的准直效果好。

[0005] 为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种LED准直透镜，包括自由曲面和底面、出光端面和侧面；所述自由曲面位于透镜顶部，使得光线发生全反射并形成准直光线，所述底面设有一凹槽。

[0006] 优选地，所述LED准直透镜包括2个、4个、6个、8个或8个以上的偶数个自由曲面。

[0007] 优选地，所述自由曲面与出光端面相互对应，自由曲面上的光线进行全反射，从相邻的出光端面出射，形成多向准直出光面，解决了多向准直出光的难题。

[0008] 优选地，所述自由曲面为顶部凸出的抛物面、椭球面或其它适宜的曲面。

[0009] 优选地，所述出光端面与底面垂直，出光端面为准直光的出射面。

[0010] 优选地，所述侧面与底面垂直，侧面为透镜的结构面。

[0011] 优选地，所述出光端面与侧面相互垂直。

[0012] 优选地，所述底面设有一凹槽，用于嵌入 LED灯珠，使芯片的发光面与透镜底面处于同一平面，并且芯片中心位于凹槽的中心位置。

[0013] 优选地，所述LED准直透镜为PC或PMMA等折射率大于空气折射率的材料。

[0014] 本发明取得的有益效果是：本发明提供的LED准直透镜，自由曲面与出光端面相互对应，形成多向准直出光面，解决了双向准直、四向准直或四向以上的偶数或奇数向准直的难题；LED准直透镜结构简单，设计合理，准直效果好，能够达到准直度为1度的准直效果；LED准直透镜可用于潜水艇等需要准直光束的照明场合。附图说明

[0015] 图1为实施例1结构图。

[0016] 图2为实施例1立体图。

[0017] 图3为LED准直透镜出光原理图。

[0018] 图4为实施例2结构图。

[0019] 图5为实施例2立体图。

[0020] 附图标号：11、自由曲面；12、底面；121、凹槽；13侧面；14出光端面；21、自由曲面；22、底面；221、凹槽；23侧面；24出光端面。

具体实施方式

[0021] 实施例1：参见附图1和2一种LED准直透镜，包括自由曲面11和底面12，出光端面14和侧面
13，所述自由曲面11位于透镜顶部，使得光线发生全反射并形成准直光线，所述底面12设有一凹槽。

[0022] 其中，所述LED准直透镜包括2个、4个、6个、8个或8个以上的偶数个自由曲面11。

[0023] 其中，所述自由曲面11与出光端面12相互对应，自由曲面11上的光线进行全反射，从相邻的出光端面14出射，形成多向准直出光面，解决了多向准直出光的难题。

[0024] 其中，所述自由曲面11为顶部凸出的抛物面、椭球面或其它适宜的曲面。

[0025] 其中，所述出光端面14与底面12垂直，出光端面14为准直光的出射面。

[0026] 其中，所述侧面13与底面12垂直，侧面13为透镜的结构面。

[0027] 其中，所述出光端面14与侧面13相互垂直。

[0028] 其中，所述底面12设有一凹槽121，用于嵌入LED灯珠，使芯片的发光面与透镜底面处于同一平面，并且芯片中心位于凹槽的中心位置。

[0029] 其中，如图3所示，从芯片发出的光线由透镜底部的半球面入射透镜，几乎不改变传播方向，在透镜中传播一段距离后光线被分为两部分，以光线d为临界，一部分光线（如光线a、b、c）均能够传播至透镜顶部的自由曲面11，经全反射后由出光端面14出射，形成准直光；另一部分光线（如光线e、f）则未经透镜顶部的自由曲面11反射直接由出光端面14出射，未形成准直光。

[0030] 图5中，L为透镜的半长度，H为透镜的高度，临界光线d与竖直方向的夹角可由公式（1）确定（1）
LED光源出光一般为朗伯型，即光强I呈朗伯型分布
（2）
其中为最大光强。由此可推算出直接从出光端面14出射光强的大小，从而可根据需要调节L与H的比值来控制自由曲面11反射光能量的多少，从而达到更好的准直效果。由于光强随的增大而减小，直接从出光端面14出射的光线光强较弱，可适量放弃控制以缩小透镜的尺寸而不影响准直效果。

[0031] 其中，，所述LED准直透镜为PC或PMMA等折射率大于空气折射率的材料。

[0032] 实施例2：参见附图4和5一种LED准直透镜，包括自由曲面21和底面22，出光端面24和侧面
23，所述自由曲面21位于透镜顶部，使得光线发生全反射并形成准直光线，所述底面22设有一凹槽。

[0033] 其中，所述LED准直透镜包括2个、4个、6个、8个或8个以上的偶数个自由曲面21。

[0034] 其中，所述自由曲面21与出光端面12相互对应，自由曲面21上的光线进行全反射，从相邻的出光端面24出射，形成多向准直出光面，解决了多向准直出光的难题。

[0035] 其中，所述自由曲面21为顶部凸出的抛物面、椭球面或其它适宜的曲面。

[0036] 其中，所述出光端面24与底面22垂直，出光端面24为准直光的出射面。

[0037] 其中，所述侧面23与底面22垂直，侧面23为透镜的结构面。

[0038] 其中，所述出光端面24与侧面23相互垂直。

[0039] 其中，所述底面22设有一凹槽221，用于嵌入LED灯珠，使芯片的发光面与透镜底面处于同一平面，并且芯片中心位于凹槽的中心位置。

[0040] 其中，所述LED准直透镜为PC材料或PMMA等折射率大于空气折射率的材质。

[0041] 以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明所要保护的范围。

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