[发明专利]具备可控光折射的透镜

说明书

技术领域

本发明涉及照明灯具，并且更具体地涉及被设计用于期望的LED光分布的光学器件。本发明还涉及LED光学器件领域。

背景技术

近年来，用于各种常见照明用途的发光二极管(LED)的使用不断增多，并且这种趋势正随着在LED和经常被称为“LED模块”的LED阵列承接设备中取得的进步而加速。实际上，主要由使用高强度放电(HID)灯、卤素灯、节能灯(CFL)以及其他光源的灯具满足的照明需求现在已经开始越来越多地由LED来满足。创造性的工作在LED研发领域内持续进行，并且也在尽可能多地有效利用由LED发出的光的领域内持续进行。

已经对研发小透镜进行了一些尝试，小透镜用于引导由小型LED封装发出的光，并且使用透镜是为了重新定向一定量的发射光以形成期望的照明模式。但是，由于经常会损失一部分LED的发射光，因此这样的透镜在最为需要的性能方面可能有所不足。

通常，LED的发射光线的一部分是以先前会导致照明不合需要的区域并由此形成低于全效的照明模式的角度取向。现有的透镜通常被设置为或者是避免这些不合需要的光线离开透镜，或者就是在这样的光线离开透镜之后立刻加以阻挡。尽管这些步骤被认为是要实现期望的照明模式和避免所谓的照明“侵扰”所必需的，但是它们会导致光损失并降低LED照明装置的效率。非常希望能够提高由LED发出的光的输出效率。

典型的LED照明装置以很宽的角度范围发光，使得光线以不同的角度到达透镜输出面的相同区域。这就使得非常难以控制这些光的折射。因此，只有一部分被折射的光是以期望方向被折射的，而其余部分则在几乎没有控制的情况下离开透镜。希望能够对离开透镜的光的方向提供更好的控制。

侵扰的照明不仅可以通过射向不合需要的方向的光量来评估，而且还可以考量这样的光线的方向与期望方向偏离多远。提供一种通过将最大的光量射向想要照亮的区域而形成期望照明模式的照明装置将会是非常有利的。

发明目的

本发明的一个目的是提供改进的LED光学器件(透镜)以克服现有技术中包括以上提及内容在内的部分问题和缺点。

本发明的另一个目的是提供一种LED透镜，具有提高的光输出效率。

本发明的另一个目的是提供一种LED透镜，具有改进的离开光学器件的光的方向控制。

根据以下的说明内容和附图，如何实现这些以及其他的目的就将是清楚的。

发明内容

本发明是一种透镜，具有提高的来自光发射器的光的输出效率，光发射器具有发射器轴并且界定出发射器平面。优选的是光发射器是一种没有围绕反射面的LED封装。这种对来自光发射器的光输出效率的提高是通过本发明的透镜实现的，该透镜位于发射器上方并且专门被设计用于控制透镜输出面处的可控光折射。本发明的透镜提供了包括以先前会导致这样的光损失的角度发射的光在内的几乎全部发射光的有效输出。

本发明的透镜包括发射器附近的底座端，形成有开向围绕发射器的内腔的开口。内腔表面优选地包括轴附近的第一内部区域，与第一内部区域间隔开的第二内部区域，以及连接第一和第二区域的中间内部区域。轴附近的第一内部区域被设置用于将发射器的光线折射远离轴。第二内部区域被设置用于将发射器的光线向轴折射。中间内部区域基本上截面渐近至轴附近的区域和底座附近的区域。优选的是中间内部区域相对于发射器被设置为通过在逐渐接近至底座附近的内部区域的多个位置处以逐渐减少的量来折射光远离轴。

透镜进一步具有包括输出区域的外表面，每一个输出区域都被设置用于折射来自相应的其中一个内部区域的光线以使来自每一个内部区域的光线在外表面基本都被折射而不会与来自其他内部区域的光线重叠。

在优选的实施例中，外表面的输出区域包括轴附近的第一输出区域，与第一输出区域间隔开的第二输出区域，以及连接第一和第二输出区域的中间输出区域。轴附近的第一输出区域被设置用于接收来自轴附近的第一内部区域的发射器光线并优选地将其折射远离轴。第二输出区域被设置用于接收来自第二内部区域的发射器光线并优选地基本上将其折射远离轴。中间输出区域被设置用于接收来自中间内部区域的发射器光线并优选地基本上将其折射远离轴。

优选的是外表面进一步包括底座附近的外表面区域，该区域从第二输出区域延伸并且基本上不会接收任何发射器光线。底座附近的外表面区域优选地基本垂直于发射器平面。