[发明专利]用于LED投光灯的复合曲面透镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于（LED（发光二极管固态照明）投光灯的光学装置，特别涉及一种可用于多芯片LED混光的二次光学透镜。

背景技术

室内照明中经常讲所谓的Par灯，英文的全称是Parabolic Aluminum Reflector”，即抛物面铝制反光器，即投光灯。LED广泛应用之后，市场上继续沿用传统金卤灯的称呼，即LED的Par灯。传统的Par灯的光源一般都是几十瓦至上百瓦的金卤灯，换成LED之后，一般只需要几瓦至十多瓦的阵列芯片的LED。对于多芯片的LED，由于芯片的排列是一颗一颗的，如果使用表面光滑的透镜，那么因为成像效应，投射出来的光斑容易出现芯片排列的规则的阴影，对于红绿蓝不同颜色芯片的LED，投影出来不同位置处还会有彩色的不均匀的光斑，所以一般需要进行混光处理。另外，现有大部分透镜的基本结构为中间一个光滑的非球面透镜，围绕中间非球面透镜的周围只有一圈全反射棱镜，如图2所示。当灯具的口径比较大时，这种透镜的高度会很高，注塑时需要用很厚的塑胶料，因而注塑的缩水会比较严重，并且注塑一个透镜所需要的循环时间比较长，从而影响透镜的配光性能、透镜生产效率以及生产成本。

图2现有大部分LED透镜的基本结构为中间一个非球面透镜，围绕中间非球面透镜的周围有一圈全反射棱镜

因此期望生产一种高度减小到现有技术透镜的高度的一半的二次光学透镜。还期望的是生产一种具有反射光并能够进行混光的反射面的二次光学透镜，从而使透射光斑变化比较柔和，并且光斑中间和边缘具有相同的色温。消除因为成像效应而投射出来光斑中出现LED芯片排列的阴影。

发明内容

基于目前存在的这些状况，本发明提出了一种二次光学透镜，围绕透镜下边中间位置非球面部分的周围采用了两圈全反射棱镜，可以将透镜的高度缩短为原先的一半。并且至少有一个或两个全反射棱镜的外侧反射面为鳞片状多面体反射面，在反射光线的同时还可以起到混光的作用，使投射出来的光斑变化比较柔和，而且光斑中间及边缘具有相同的色温，消除因为成像效应而投射出来光斑中出现LED芯片排列的阴影。透镜上边出光面的微透镜阵列则可以根据需要配成不同的光束角。

根据本发明的第一方面，提供了一种透镜，该透镜包括：

设置在所述透镜的顶侧上的光出射面；

包括凸出的非球面的中央光折射准直部分，该中央光折射准直部分在所述透镜的中央处形成在所述透镜的底侧，用于折射和准直从LED（发光二极管）射向所述光出射面的光的第一部分；

围绕所述中央光折射准直部分形成的第一环状棱镜部分，该第一环状棱镜部分具有第一折射面和第一全反射面，由此从所述LED发射出的光的第二部分由所述第一折射面折射，然后由所述第一全反射面反射成朝向所述光出射面的平行光束；以及

围绕所述第一环状棱镜部分形成的第二环状棱镜部分，该第二环状棱镜部分具有第二折射面和第二全反射面，由此从所述LED发射的光的第三部分由所述第二折射面折射，然后由所述第二全反射面反射成朝向所述光出射面的平行光束。

在一个实施方式中，所述凸出的非球面被构造成接收以与所述透镜的光轴呈大约0°到大约32°的角发射的所述光的所述第一部分，所述第一折射面被构造成接收以与所述透镜的光轴呈大约32°到大约56°的角发射的所述光的所述第二部分，并且所述第二折射面被构造成接收以与所述透镜的光轴呈大约56°到大约90°的角发射的所述光的所述第三部分。

在一个实施方式中，所述光射出面包括微透镜阵列。

在一个实施方式中，所述微透镜的配光角度为大约8°到大约46°。

在一个实施方式中，所述微透镜阵列的排列是如下组中的任何一个：放射状排列、六边形蜂窝状排列和四方形网格状排列。

在一个实施方式中，所述第一和第二全反射面中的至少一个采取鱼鳞片状多面体的形式。

在一个实施方式中，所述第一和第二全反射面二者都采取具有相同形状的鱼鳞片状多面体的形式。

在一个实施方式中，所述第一和第二全反射面二者都采取具有不同形状的鱼鳞片状多面体的形式。

在一个实施方式中，所述第一全反射面是光滑面。

在一个实施方式中，所述第一全反射面采取鳞片状多面体的形式，该鳞片状多面体包括从由四方形表面、六边形表面和钻石形表面构成的组中选择的表面。

在一个实施方式中，所述第二全反射面采取鳞片状多面体的形式，该鳞片状多面体包括从由四方形表面、六边形表面和钻石形表面构成的组中选择的表面。