[发明专利]一种聚光透镜及使用该聚光透镜的灯具

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种透镜，尤其涉及一种适用于LED光源的聚光透镜以及使用该聚光透镜的灯具。

【背景技术】

随着制造科技和半导体技术的发展，LED光源以其耗电少、亮度强日益成为传统光源的替代品。

但是，LED光源受本身特性所限，辐射角度很大，容易扩散。在使用LED光源时需要对其进行聚光。

目前，对LED光源的聚光方式一般采用抛物面的反光杯，但是这种方式要实现发光角非常小(如发光角小于5度)需要将反光杯尺寸做得比较大，否则LED光源发光角较小的光线无法被利用，导致LED光源最终的发光角较大，同时浪费大量的制造材料。也有采用凸透镜对LED光源进行聚光的，但这种方式LED发光角较大的光线无法被利用，对LED光源光通量的利用率比较低，最终导致灯具的光效利用率太低。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种充分利用LED光源光线，发光角小于5度的聚光透镜以及使用该聚光透镜的灯具。

一种聚光透镜，所述聚光透镜为以透镜光轴对称的圆台型透镜，直径较小的第一端面中部向内凹陷形成一用于适配容置LED光源的光源容置腔，直径较大的第二端面中部向内凹陷形成凸面朝向第二端面的凸球面，聚光透镜的侧壁为全反射面，所述圆台型透镜的母线为抛物线，所述光源容置腔为半球型容置腔，所述光源容置腔球心与LED光源中心以及所述母线焦点重合。

优选的，所述光源容置腔表面为供光源光线入射到所述聚光透镜的半球面。

优选的，所述凸球面半径为R，且满足：

1/R＝1/[2(n-1)L]，

其中，L为凸球面的球面顶点到LED光源中心距离，n为聚光透镜折射率。

优选的，所述母线焦距大于等于所述光源容置腔的球面半径。

优选的，所述光源容置腔球面半径为2.45mm，所述折射率n为1.59，所述凸球面的球面顶点到光源中心距离L为14mm，所述凸球面半径R为8.25mm，所述母线焦距为3.5mm。

优选的，所述聚光透镜的材质采用聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯。

一种包括上述所述聚光透镜的灯具。

优选的，所述灯具包括三个同一水平分布，规则设置的聚光透镜。

优选的，所述每一个聚光透镜独立的对应一个LED光源。

上述聚光透镜以及使用该聚光透镜的灯具，第一端面中部向内凹陷形成光源容置腔，第二端面中部向内凹陷形成凸面朝向第二端面的凸球面，侧壁为全反射面，圆台型透镜的母线为抛物线，光源容置腔为半球型容置腔，且球心与光源中心和母线焦点重合，从而对LED光源任意角度的光线进行聚光，控制聚光透镜出射光线发光角小于5度，充分利用LED光源光线，极大的提高了对LED光源光线的利用率，大大增强了对光线的聚光效果。

【附图说明】

图1是一个实施例中聚光透镜结构剖面图；

图2是一个实施例中聚光透镜结构俯视图；

图3是一个实施例中聚光透镜结构侧视图；

图4是一个实施例中聚光透镜原理图；

图5是一个实施例中聚光透镜出射光线配光曲线示意图；

图6是一个实施例中灯具结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

该聚光透镜为以透镜光轴对称的圆台型透镜，直径较小的第一端面中部向内凹陷形成一个用于适配容置LED光源的光源容置腔，直径较大的第二端面中部向内凹陷形成凸面朝向第二端面的凸球面，聚光透镜的侧壁为全反射面，圆台型透镜的母线为抛物线，该母线绕透镜光轴旋转360度形成聚光透镜的侧壁，光源容置腔为半球型容置腔，其球心与LED光源中心以及母线焦点重合。

图1是一个实施例中聚光透镜结构剖面图。图2是一个实施例中聚光透镜结构俯视图。图3是一个实施例中聚光透镜结构侧视图。结合图1和图3，该聚光透镜为圆台型透镜，包括第一端面100、第二端面200以及连接第一端面100和第二端面200的侧壁300。

第一端面100中部向内凹陷形成光源容置腔110。该实施例中，光源容置腔110为半球型容置腔。LED光源光线经光源容置腔110的半球面111入射进聚光透镜。光源容置腔110球面半径为R₁，大小根据LED光源的具体尺寸确定。光源容置腔110球心与LED光源中心重合。