[发明专利]一种发光二极管透镜和照明装置

说明书

技术领域  本发明涉及一种发光二极管透镜和照明装置。

背景技术  大功率发光二极管是一种定向发光的点光源，需要使用光学透镜来定向改变光强分布曲线，光学透镜的设计会影响发光二极管的光源转换率，好的光学透镜的设计不仅能调整发光二极管的发光亮度均匀性和色彩均匀性，还能最大限度提高光源转换率，并且减少光源眩光。

发明内容  本发明的主要目的在于提供一种发光二极管透镜和照明装置，使用光学透镜和光学透镜的组合来定向改变光强分布，改善发光二极管的发光亮度均匀性和色彩均匀性，最大限度提高光源转换率，减少光源眩光。

本发明公开的一种发光二极管透镜，所述透镜的形状为以平行于柱体的中轴线的平面截取的部分中空的柱体，该平面为所述透镜的透镜区与非透镜区的分界面；所述部分中空的柱体的内表面为所述透镜的入光面，外表面为所述透镜的出光面；所述透镜的出光面为不规则的柱面。

所述部分中空的柱体关于过柱体的轴线且垂直于透镜区与非透镜区的分界面的面对称，在离对称面的距离较小处的透镜的厚度较小，离所述对称面的距离较大处的厚度较大。

以所述透镜出光面指向光源中心和入光面相交之间的最短距离h为透镜基本厚度，所述透镜出光面指向光源中心并且和入光面相交之间的最大距离H为透镜参考厚度；所述透镜基本厚度h和透镜参考厚度H的比例关系为：7.5h≥H≥h。

设光源中轴线上透镜曲面点切线和光源轴线的最小夹角b为透镜中心切线夹角，则透镜中心切线夹角的角度为：90°≥b≥48°

设透镜出光曲面边缘的任意一点指向光源中心的连接线和光源中轴线的夹角a为透镜曲面夹角，则透镜曲率面夹角的角度为：a≤45°。

所述透镜的入光面和透镜的出光面为镜面；或者所述透镜的入光面为镜面，出光面为非镜面。

本发明还公开了一种发光二极管照明装置，包括分布于同一个平面上的多个发光二极管，和位置与所述多个发光二极管一一对应、并且分别罩于发光二极管之上的如权利要求1至6中任意一个所述的多个发光二极管透镜。

所述发光二极管透镜和发光二极管的分布方式是：多个所述发光二极管透镜以所述柱体的中轴线头尾相接的方式排列成行，多行之间相互平行。

本发明公开的一种发光二极管透镜，由于采用了特定的透镜形状，使得光强在一个方向上的分布比另一个方向上的分布更均匀可调，同时该方向光源转换率更高，整体上提高了发光二极管的发光亮度均匀性和色彩均匀性，提高光源转换率，减少光源眩光。本发明公开的一种发光二极管照明装置，对多点发光二极管阵列采用同型半透镜的阵列组合，产品制成容易，多点组合成本低，可大面积阵列组合。

附图说明

图1为本发明的一种半透镜结构立体示意图。

图2为本发明的一种半透镜的入光面为镜面或者非镜面时的光路示意图。

图3为本发明的一种半透镜的出光面为镜面或者非镜面时的光路示意图。

图4为本发明的一种同型半透镜的多点阵列组合结构示意图。

图5为本发明的一种采用同型半透镜的多点阵列组合的光源结构示意图。

图6为本发明的一种半透镜的光路示意图。

图7为图1所示半透镜的光强分布图。

图8为透镜基本厚度示意图。

图9为透镜参考厚度示意图。

图10是透镜曲率面夹角和透镜中心切线夹角示意图。

具体实施方式  下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

光学透镜一般以光学级PMMA/PC材料，以注塑或挤出的方式制成，如图1所示，为本发明的一个实施例的透镜结构立体示意图，透镜的形状为在中空的柱体上以平行于柱体中轴线的方向截出的一部分，截面是在一个平面上的相互平行的两个矩形，这个截面就是透镜的透镜区与非透镜区的分界面；在分界面之上透镜之下是光源的物理发光区。该中空的柱体的内表面为透镜的入光面，外表面为透镜的出光面。

一般以发光二极管的光源物理发光区域的最大截面的中心点称为光源中心点，在上述实施例中分界面的中心点为光源中心点，从光源中心点垂直指向透镜出光中轴线的连线称为光源中轴线，多点单阵列的带透镜光源组合时各个带透镜光源的光源中轴线构成中轴面，多点多阵列组合时就有多中轴面。即从出光面垂直指向透镜区与非透镜区的分界面并和光源中心点连接的直线称为光源中轴线。

图1所示的半透镜是左右对称的，其对称面过光源中轴线且垂直于透镜区与非透镜区的分界面的截面。在对称面附近透镜的厚度较小，往两边的厚度较大。也即，柱体的外表面不是光滑的圆柱表面，在这个部分柱体的外表面的中心线附近向下凹陷。这个柱体的高度一般小于其直径。