[发明专利]具有受控背光管理的透镜

说明书

技术领域

本发明涉及照明器材，更具体地说本发明涉及用于各种通用照明用途的LED照明器材。又更具体地说，本发明涉及在LED照明器材中的希望的LED光分布的透镜效应领域。

现有技术

最近几年，各种通用照明用途的发光二极管(LED)的使用越来越多，并且随着LED和被称为“LED模块”的LED阵列承载装置的进步，这种趋势在加速。的确，主要由采用高强度放电(HID)灯、卤素灯、小型荧光灯和其他光源的器材服务的照明需要现在逐步开始由LED服务了。在LED开发领域创造性的工作还在继续，并且在尽可能多有效利用LED发出的光的领域创造性的工作也在继续。

众所周知，在具有或者不具有“主透镜”的基底上通常包括单个LED(或者小LED群集)的“LED”封装分别具有在其上面的单独透镜，以便按期望引导来自LED封装的光。(当使用它的封装包括主透镜时，这种透镜有时被称为“次透镜”)。在这种透镜领域在进行开发努力，意在以对特定应用形成希望的照明模式(illumination pattern)的方式再引导某些封装发出的光。然而，这些透镜往往缺少最希望的性能，即，某些LED发射光被丢失。

通常，某些来自LED的光以导致LED照明器材提供不理想的并且不完全有效的照明模式的角度被发射。某些现有透镜被配置为用于防止不希望的光从透镜射出，而其他透镜立即阻挡从透镜射出的光。即使这些配置被认为是实现希望的照明模式和防止所谓光“侵入”所需要的，它们仍常常导致光丢失，并且降低了LED照明器的效率。非常希望在照明器材内提高由LED发射的光的使用效率。

典型的LED通过广角发射光，以致LED发出的光以稍许不同的角度到达透镜的输出面上的特定区域。这使得非常难以控制这种光的折射。因此，被折射的光只有一部分以希望的方向被折射，而其余部分几乎不受控地从透镜出射。希望提供对从这种透镜出射的光的方向的改进的控制。

侵入照明能够通过刚好多于沿不希望的方向发射的光量被评估，还要考虑这样的光被引导是距离希望的方向有多远。在通常的商业应用中，提供在对预期要被照射的空间发射的最大光量的情况下，产生希望的照明模式的照明设备是非常有好处的。

发明内容

本发明的目的是提供改善LED透镜效应，从而克服现有技术的一些问题和缺点，包括上面描述的问题和缺点。

本发明的另一个目的是提供一种具有对于各种特定用途的改善的光输出效率的LED透镜。

本发明的另一个目的是提供一种具有改善的控制光从该透镜出射方向的LED透镜。

根据下面的描述和附图，如何实现这些以及其他目的变得显而易见。

本发明是一种改善从具有发射轴并且限定发射面的诸如LED封装的光发射器主要向优先侧的光分布效率的透镜。优选地，该光发射器是没有周围反射面的LED封装。用本发明的透镜实现了这样改善从光发射器输出光的效率，本发明的透镜特别被设计用于折射及沿与希望的照明方向相反的方向发射的光的有用输出。本发明的透镜沿优先侧方向引导来自发射器的包含以先前导致这种光丢失的角度发出的光的绝大部分的光。不需要使用分立反射器，即，仅在透镜的基础上，就可以提供这样的光利用效率。

本发明的透镜具有：发射器相邻基底端，它形成对由内表面限定的发射器周围腔的发射器容纳开口。该内表面包含位于该优先侧上的中心的前扇区和位于在径向对着所述优先侧的非优先侧上的中心的后扇区。该前扇区具有用于折射来自发射器的光的第一配置。该后扇区具有用于折射来自该发射器的光的第二配置。非常优选地，该第二配置与该第一配置不同。该透镜还包含轴向偏移主后表面，被定位以接收来自该内表面后扇区的至少一部分的光，并且被配置用于其全内反射(TIR)。来自主后表面的光被引导向优先侧。

在此对折射或者TIR后的光的方向使用的术语“向”意味着，折射或者TIR后，这种光即使仍从所指方向发散但是仍较接近所指方向传播。例如，“向该优先侧”意味着，如果折射或者TIR后，该光仍以非优选方向传播，则它以(比折射或者TIR之前)更接近于将优先侧与非优先侧区别开的特定轴面的角度传播。

在本发明的非常优选实施例中，内表面后扇区和主后表面在基本上平行于该发射面的平面中具有基本上椭圆形的截面。

在此对基本上平行于发射面的平面中的表面的截面使用的术语“椭圆形”指这种截面是椭圆形的部分。在此对椭圆形使用的术语“宽侧”指，对着椭圆形主轴的一侧。