專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學(xué)元件，更具體的說，涉及一種LED用的從側(cè)面出光且能 夠360度全景照射的透鏡。
背景技術(shù)：
在燈具的一些特殊使用場合，比如障礙物燈、草坪燈等，這類應(yīng)用場合通常希望光 線能夠?qū)φ系K物或草坪達到360度全角度照射的效果。目前這類燈具，通常是采用傳統(tǒng)光 源外加特殊燈罩做成，其光線利用效率很低，更重要的是體積龐大，重量很重，不論從使用 方便程度還是制作成本上均非常不理想。隨著LED光源的優(yōu)點日益被人們所發(fā)現(xiàn)，其在照 明領(lǐng)域已得到普遍應(yīng)用。所以，用LED光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的障礙物燈或草坪燈是行業(yè)發(fā)展的一 種趨勢。然而，采用LED光源，如何達到理想的配光曲線以及所需要的照明效果，則必須通 過光學(xué)元件，即透鏡來進行配光。
實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，能夠?qū)?現(xiàn)側(cè)面出光且360度全景照射的效果，滿足特殊的使用要求，且光線利用率很高，適用于各 種類型的LED光源。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，經(jīng)過該透鏡的出射光線為向四周發(fā)射的平行光，包括一個 安裝底部，在所述安裝底部上設(shè)有供LED安裝于其內(nèi)的凹坑，該凹坑的內(nèi)表面構(gòu)成透鏡的 入射面；還包括形成光線出射面的外表面；在透鏡的任一旋轉(zhuǎn)截面上，透鏡的入射截面由 相互連接的第一折射線和第三折射線組成，出射截面由依次連接的第四全反射線、第五折 射線以及第二折射線組成，其中第一折射線上的全部出射光線僅經(jīng)第二折射線折射出來， 第三折射線上的全部出射光線先經(jīng)第四全反射線反射，全部反射光線再經(jīng)第五折射線折射 出來，所述第一折射線、第二折射線分別與所述安裝底部相交，第三折射線和第四全反射線 與光軸相交。在所述旋轉(zhuǎn)截面上，所述第一折射線、第二折射線位于所述安裝底部上的點以及 第五折射線最靠近所述安裝底部的點與光軸的距離較該線上其他的點大，最遠離所述安裝 底部的點與光軸的距離較該線上其他的點小。在所述旋轉(zhuǎn)截面上，所述第四全反射線上最靠近光軸的點的反射光線經(jīng)過第二折 射線與第五折射線的連接點，且該入射光線和反射光線之間的夾角α≥2arCSin(l/n)，其 中η是透鏡的折射率。所述第一折射線、第二折射線、第三折射線、第四全反射線以及第五折射線分別為 平滑的曲線。所述安裝底部呈平面或與安裝基座相配合的結(jié)構(gòu)形式。所述透鏡采用折射率為1. 3 4. 2之間的透明材料。[0011]本實用新型技術(shù)方案，采用折射面和全反射面結(jié)合并且光線平行出射，實現(xiàn)光線 的側(cè)面出光照射效果。第一折射線、第二折射線分別與安裝底部相交，第三折射線和第四全 反射線與光軸相交，即該透鏡對光源在180度范圍內(nèi)發(fā)出的光線均能利用，因此適用于任 何類型和品牌的LED光源，不會造成光線的浪費，光線利用率非常高，可以達到90%以上。 為了使透鏡在制作時拔膜方便，所述第一折射線、第二折射線位于所述安裝底部上的點以 及第五折射線最靠近所述安裝底部的點與光軸的距離較該線上其他的點大，最遠離所述安 裝底部的點與光軸的距離較該線上其他的點小。并且為了使第四全反射線上的所有入射光 線均反射出來，第四全反射線上最靠近光軸的點的反射光線經(jīng)過第二折射線與第五折射線 的連接點，且該入射光線和反射光線之間的夾角α >2arCSin(l/n)，其中η是透鏡的折射 率。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細(xì)的說明
圖1為本實用新型實施例的透鏡示意圖；圖2是
圖1的主視圖；圖3為圖2沿A-A方向的剖面圖；圖4為
圖1所示透鏡的旋轉(zhuǎn)截面圖；圖5為圖4所示截面上的光線走向圖；圖6為
圖1實施例透鏡的光強分布圖。
具體實施方式
圖1 圖5所示，本實用新型所公開的一種旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，經(jīng)過該透鏡后的出射 光線為向四周發(fā)射的平行光，該平行光可以是水平平行，也可以是與水平方向呈一定的夾 角，為設(shè)計方便，本實施例為水平平行光。該透鏡包括一個平面形安裝底部10，在所述安裝 底部10的中部開設(shè)有供LED光源0安裝于其內(nèi)的凹坑20，該凹坑20的內(nèi)表面構(gòu)成透鏡的 入射面。如圖3所示的剖面圖和圖4所示的旋轉(zhuǎn)截面圖上，透鏡的入射截面是由相互連接 的第一折射線1和第三折射線3組成，而透鏡的出射截面由依次連接的第四全反射線4、第 五折射線5以及第二折射線2組成。在圖4所示的旋轉(zhuǎn)截面上，所述第一折射線1、第二折 射線2分別與安裝底部10相交于點a和b，第三折射線3和第四全反射線4分別與光軸L 相交于點c和d。第一折射線1和第二折射線2位于安裝底部10上的點a和b與光軸L的 距離較該線上其他的點與光軸L的距離大，最遠離安裝底部10的點e和f與光軸的距離較 該線上其他的點與光軸L的距離小。第五折射線5上最靠近安裝底部10的點，也即與第二 折射線2的連接點f與光軸L的距離較該線上其他的點與光軸L的距離大，最遠離所述安 裝底部10的點g與光軸L的距離較該線上其他的點與光軸L的距離小。圖5所示是在旋轉(zhuǎn)截面上的光線走向圖，所述第四全反射線4上最靠近光軸L的 點d的反射光線經(jīng)過第二折射線2與第五折射線5的連接點f，且在點d的入射光線cd和 反射光線df之間的夾角α滿足α >2arCSin(l/n)(其中η是透鏡的折射率)，以使第四 全反射線4上的所有入射光線均反射向第五折射線5。圖5所示的光線走向圖示意了第一 折射線1上的所有出射光線僅經(jīng)第二折射線2折射出來，第三折射線3的所有出射光線先經(jīng)第四全反射線4反射，所有反射光線再經(jīng)第五折射線5折射出來，所述第一折射線1、第二折射線2、第三折射線3、第四全反射線4以及第五折射線 5分別為平滑的曲線。圖6是本實用新型實施例透鏡的光強分布圖，橫坐標(biāo)表示角度，縱坐標(biāo)表示相對 光強。從該圖看出，90度附近的光強分布最強，表示光線幾乎分布在左右90度的附近，實現(xiàn) 了側(cè)光全景照射的效果。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，經(jīng)過該透鏡的出射光線為向四周發(fā)射的平行光；包括一個安 裝底部，在所述安裝底部上設(shè)有供LED安裝于其內(nèi)的凹坑，該凹坑的內(nèi)表面構(gòu)成透鏡的入 射面；還包括形成光線出射面的外表面；其特征在于在透鏡的任一旋轉(zhuǎn)截面上，透鏡的入 射截面由相互連接的第一折射線和第三折射線組成，出射截面由依次連接的第四全反射 線、第五折射線以及第二折射線組成，其中第一折射線上的全部出射光線僅經(jīng)第二折射線 折射出來，第三折射線上的全部出射光線先經(jīng)第四全反射線反射，全部反射光線再經(jīng)第五 折射線折射出來；所述第一折射線、第二折射線分別與安裝底部相交，第三折射線和第四全 反射線與光軸相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，其特征在于在所述旋轉(zhuǎn)截面上，所述第一 折射線、第二折射線位于所述安裝底部上的點以及第五折射線最靠近所述安裝底部的點與 光軸的距離較該線上其他的點大，最遠離所述安裝底部的點與光軸的距離較該線上其他的點小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，其特征在于在所述旋轉(zhuǎn)截面上，所述第四 全反射線上最接近光軸的點的反射光線經(jīng)過第二折射線與第五折射線的連接點，且該入射 光線和反射光線之間的夾角α彡2arCSin(l/n)，其中η是透鏡的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，其特征在于所述第一折射線、第二折射 線、第三折射線、第四全反射線以及第五折射線分別為平滑的曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，其特征在于所述安裝底部呈平面或與安 裝基座相配合的結(jié)構(gòu)形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，其特征在于所述透鏡采用折射率為 1.3 4. 2之間的透明材料。
專利摘要一種旋轉(zhuǎn)對稱型透鏡，其出射光線為平行光，包括一個安裝底部，所述安裝底部上設(shè)有供LED安裝于其內(nèi)的凹坑，該凹坑的內(nèi)表面構(gòu)成透鏡的入射面；還包括形成光線出射面的外表面；在透鏡的任一旋轉(zhuǎn)截面上，透鏡的入射截面由相互連接的第一折射線和第三折射線組成，出射截面由依次連接的第四全反射線、第五折射線以及第二折射線組成，其中第一折射線上的全部出射光線僅經(jīng)第二折射線折射出來，第三折射線上的全部出射光線先經(jīng)第四全反射線反射，再經(jīng)第五折射線折射出來，第一折射線、第二折射線分別與安裝底部相交，第三折射線和第四全反射線與光軸相交。該透鏡能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)面出光且360度全景照射的效果，滿足特殊的使用要求。
文檔編號F21Y101/02GK201787488SQ201020521109
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者周士康, 成鑫, 李晟 申請人:上海三思電子工程有限公司, 上海三思科技發(fā)展有限公司, 嘉善晶輝光電技術(shù)有限公司