[发明专利]涉及用于LED的光学透镜的方法和装置

说明书

技术领域

本发明基本上涉及一种光学透镜。更具体地，这里所公开的各种发明方法和装置涉及一种用于与至少一个LED结合使用以便提供非对称的光线输出模式的光学透镜。

背景技术

数字照明技术，即基于诸如发光二极管(LED)的半导体光源的照明，为传统的荧光、HID和白炽灯提出了一种可行的替换方式。LED的功能优势和好处包括高的能量转换和光学效率、耐久性、低操作成本等等。LED技术近期的发展已经提供了高效且鲁棒的全光谱光源，其支持许多应用中的各种发光效果。如美国专利号6016038和6211626中详细讨论的，一些包含这些光源的器材以发光模块为特征，其包括能够产生例如红色、绿色和蓝色的不同颜色的一个或多个LED以及用于独立控制LED的输出以便生成各种颜色和颜色变化的发光效果的处理器。

许多整合有一个或多个LED的照明器材以一个或多个光学透镜为特征，它们均提供在一个或多个LED上。例如，一些照明器材包括处于一个或多个LED上方的全内反射(TIR)准直器。TIR准直器包括反射内表面，其位于(多个)LED周围以捕捉并基本上使得由此所发射的大部分光线准直。常规TIR准直器的反射表面通常是圆锥形的，其从抛物线、椭圆或双曲线形的曲线所得出。所述反射表面被配置为使得其发生倾斜而为从(多个)LED入射于其上的大多数光射线提供高于临界角的入射角度，因此使得所述反射表面经由TIR进行反射。

TIR准直器通常包括：第一折射表面，其包围LED的发光部分并且对从LED所发出的光射线进行折射；包围所述折射表面的反射圆锥表面；和提供在所述反射圆锥表面顶端的离去表面。从LED所发射的光线通过这样的准直器的第一折射表面进行折射，在反射圆锥表面上(经由TIR)被反射，并且随后通过离去表面进行折射而因此产生基本上准直的光线输出。这样的准直光线输出通常是基本上对称的，这在某些照明应用中可能是不希望出现的。例如，在照明器材关于所期望光线输出目标偏离中心的照明应用中，对称的光束模式会包含相当部分的错过所期望光线输出目标的光线和/或可能不均匀地照亮光线输出目标。

因此，在本领域中需要提供一种用于结合至少一个LED使用以提供非对称的光线输出模式的光学透镜。

发明内容

本公开针对一种用于可结合至少一个LED利用以提供非对称光线输出模式的光学透镜的方法和装置。例如，在一些实施例中，所述光学透镜可以包括旋转部分，其具有部分围绕透镜的光学轴线进行旋转的外圆锥壁。所述光学透镜还可以包括沿线性突出轴线从所述旋转部分的末端进行延伸的突出部分。所述突出部分可以可选地具有如沿所述线性突出轴线所看到的基本上与TIR部分的末端处的外圆锥壁末端的轮廓相符的轮廓。诸如挖空、突起、带角度表面、棱柱和/或凹槽之类的一个或多个表面特征可以被可选地应用于所述光学透镜的外表面的多个部分。

基本上，在一个方面，提供了一种非对称光学透镜，其包括LED凹进，与所述LED凹进相交的光学轴线，以及垂直于所述光学轴线并且与所述LED凹进相交的突出轴线。所述光学透镜还包括旋转部分，其具有部分围绕光学轴线旋转的外圆锥壁。所述外圆锥壁包围LED凹进的一部分并且被配置为对源自于LED凹进的入射于其上的大部分光线输出进行内反射并使其准直。所述外圆锥壁在其末端定义了第一轮廓。所述光学透镜还包括从所述外圆锥壁的末端进行延伸的突出部分。所述突出部分具有沿突出轴线的任意点观看都基本上与所述第一轮廓的相对应部分相符的轮廓。

在一些实施例中，所述突出部分包括带角度末端，其向上带角度并且远离LED凹进以使得所述突出部分沿光学轴线的高度随着沿突出轴线而距旋转部分的距离增加而减小。在那些实施例的一些变化形式中，突出部分沿光学轴线的高度随着沿突出轴线而距旋转部分的距离的增加而线性减小。

在一些实施例中，所述旋转部分包括预定义的非平面上表面，其上具有光学配制(optical prescription)。在那些实施例的一些变化形式中，所述光学配制包括至少一个基本上垂直于光学轴线和突出轴线的凹槽。在那些实施例的一些变化形式中，所述光学配制包括相对于光学轴线成锐角并且相对于突出轴线成钝角的向上带角度的表面。