[发明专利]一种全反射透镜及其成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透镜及其成型方法，尤其涉及一种全反射透镜及其成型方法。

背景技术

随着LED照明技术的快速发展，LED灯具因其具有节能、环保、寿命长、工作电压低且造型多样化等方面的优势，引起了科技界和工业界的广泛关注，成为传统灯具无法比拟的新型照明光源。目前，LED灯具的发光效率己高于白炽灯，甚至超过荧光灯，其节能效果十分显著，基于这些优势，LED照明技术正以更快的速度拓展到各应用领域，比如，主要应用于大尺寸液晶电视背光源、汽车、商业和工业用照明。

现有的照明灯具中，大多采用LED光源，并且将LED光源与二次配光技术结合后，形成各类产品，这种LED光源包括LED、基板等，LED光源产品中有一个重要的性能要求，就是对光源的出光效率及发光均匀度要求很高，且此类问题是目前LED光源产品的瓶颈之一。例如，通过透镜对LED光源进行二次配光的过程中，大多是将透镜制成半球状，LED光源固定安装于透镜的底部，当LED光源发出的光线射入透镜之内时，其中的平行光直接由透镜的端面出射，其他方向的散射光在透镜的临界曲面形成全反射，之后得到平行光或者趋向于平行的光线，其中，受透镜的制造工艺、材料及曲面形状的影响，部分光线在透镜的曲面处直接出射或者泄漏，从而造成光损失，使得出光效率降低，导致LED灯具的发光效率较差，为了提高发光效率，市场上出现了COB封装的LED光源，即在LED光源内封装多个LED芯片，由于LED芯片排布密集，相邻LED芯片的光线容易形成重影，所以依然会造成光损耗并且发光均匀度不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种全反射透镜及其成型方法，采用该成型方法生产的全反射透镜，通过对平凸透镜部和反射镜部结构的合理设置，提高了LED光源的全反射效率、漫反射效率和发光均匀度，以及减少了光损耗。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种全反射透镜，其包括有平面透镜部，所述平面透镜部的下端部向下延伸而形成有平凸透镜部和反射镜部，所述平凸透镜部位于反射镜部之内且二者之间设有一空气隔离层，所述平凸透镜部的下端部开设有凹陷部，所述凹陷部位于反射镜部的焦点处，该反射镜部的反射面形状与平凸透镜部的全反射面形状相同。

优选地，所述平面透镜部呈条形设置，所述平凸透镜部和反射镜部沿平面透镜部的长度方向延伸。

优选地，所述凹陷部呈狭槽状设置。

优选地，所述凹陷部的数量是多个，多个凹陷部沿平凸透镜部的长度方向以预设间距依次设置。

优选地，所述平面透镜部呈圆盘状设置，所述平凸透镜部呈半球状设置，所述反射镜部环绕于该平凸透镜部。

优选地，所述平面透镜部、平凸透镜部和反射镜部一体成型。

优选地，所述平面透镜部与平凸透镜部一体成型，所述平面透镜部与反射镜部固定连接。

一种全反射透镜成型方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，构建平凸透镜部的全反射面结构，以平凸透镜部的中心对称轴方向为Y轴方向，以垂直于该Y轴的方向为X轴方向，建立直角坐标系，该平凸透镜部的全反射面由如下公式确定：

Yn+1=tan[arcisn(cosam)](Xn+1-r)+rocta]]>

上式中，m为平凸透镜部的折射率，LED光源在凹陷部的侧壁的投影为A点，r为LED光源至A点的距离，a为入射光与Y轴的夹角；

步骤二，将上述公式联立，得到该全反射面的曲线方程离散解：

步骤三，根据LED光源的固定位置和LED光源的大小，确定曲线的初始点，之后根据龙格-库塔法进行微分求解，得到平凸透镜部的全反射面的形状及各点坐标；