[发明专利]一种LED光源透镜及具有该透镜的LED灯具

说明书

技术领域

本发明属于LED灯具及其光学透镜的技术领域，具体涉及一种LED光源透镜及具有该透镜的LED灯具。

背景技术

目前市场对LED照明的要求越来越高。灯具在满足很好的光色设计指标的情况下，还需要尽量减小透镜的体积从而降低成本和灯具重量。满足相同照明效果的情况下，更小的透镜还意味着能够安装在更小的散热器上，从而大大增加了灯具设计的自由度。

中国专利ZL201110147871.2(公布号为CN102221178B)公开了一种LED透镜的结构，其包括位于底部的柱体和自柱体顶端向上凸起的曲面体，曲面体由两个曲面平滑衔接而成，其中一侧的曲面为四分之一个旋转椭球面，而另一侧的曲面由两个对称的椭球面球冠曲面通过一内凹的连接曲面平滑衔接而成。

现有技术中，透镜的入射面为一个平整体的腔体面，LED安装的位置是整体放置于墙体中，LED光源的底部与透镜底平面在同一平面上。这种内腔设计是目前普遍采用的LED路灯透镜的入射面设计方案。这种方案的设计对于内腔模具较为简化，但存在的主要问题是，透镜的内腔为了容纳整个LED光源，入射面底部的孔径一定要大于LED光源的最大直径；而大多数情况下，LED的实际发光面仅仅占到光源整体面积的一部分，大多数情况下不到50％(对于目前市场典型的大功率LED集成封装光源而言，光源尺寸达到40mm*40mm以上，而发光面为22mm*22mm)；加上LED光源与基板焊接的位置，要容纳整个光源的透镜入射面实际尺寸还要比LED光源最大直径更大。入射面完全容纳光源的时候，会大大增加透镜整体的尺寸。因为在原本的设计中，入射面的曲面可以设计为对放置到入射面以内很大的范围都其折射作用，但现有方案中只能对放置到入射面的一小部分尺度的光线其作用，这样无疑会造成透镜体积增加。透镜的尺寸过大，其制造成本、材料(塑胶、玻璃)成本势必较高，采用等比例缩小透镜尺寸的方法是行不通的，因为其要受到光源大小、灯具规格、透镜配光效果要求等的制约。

发明内容

本发明的目的在于为解决上述问题，提供一种适用于宽路面照明灯具的LED光源透镜及具有该透镜的LED灯具。

为实现本发明的目的所采用的技术方案：一种LED光源透镜，包括位于底部的柱体和自柱体顶端向上凸起的曲面体，柱体底面设有用于容置LED光源元件的凹腔；柱体的侧表面与曲面体的凸出曲面平滑衔接，所述凸出曲面为光线出射面；所述凹腔的内表面为光线入射面；所述凸出曲面由两个位于相对侧的第一和第二侧曲面沿两者之间平滑衔接组成；所述第一侧曲面的宽度小于第二侧曲面，所述凹腔的中心位于对应第二侧曲面的一侧；所述第一侧曲面由两个相互对称的平滑凸曲面通过一内凹的连接曲面平滑衔接而成，该连接曲面由底部至顶部均内凹；所述平滑凸曲面的侧向宽度小于纵向宽度；所述第二侧曲面由两个对称分开的旋转椭球冠曲面和位于两者之间的连接面平滑衔接而成，该连接面底部平直、底部至顶部逐渐内凹加深；所述旋转椭球冠曲面是由两个垂直于旋转椭球冠底面的正交平面截取该旋转椭球冠所得的曲面，其侧向宽度等于纵向宽度。

在现有设计中，透镜包括一旋转椭球面，其中间部分会比两边的部分更宽。本发明的LED光源透镜，从光路可以发现，相比椭圆曲面，如果配合椭圆型内腔，中间由一顶部内凹底部呈直线形式的连接面使得光源向该侧靠近中间发出的光线向另一侧(路边方向)汇聚，使得配光偏光程度更大，让光源更多的光线从第二侧曲面向第一侧曲面的路边方向折射，从而提高光能利用率并让路灯能够覆盖更宽的道路。同时，这种直线连接两个椭球冠的设计，在透镜宽度上较椭圆设计更小。

作为本发明的进一步改进，所述第一侧曲面的平滑凸曲面为椭球冠曲面，所述椭球冠曲面是由两个垂直于椭球冠底面的正交平面截取该椭球冠所得的曲面。

作为本发明的进一步改进，第一侧曲面的平滑凸曲面与第二侧曲面的圆球冠曲面或旋转椭球冠曲面的高度相同、纵向宽度相同；第一侧曲面和第二侧曲面沿两者间的纵向最高处平滑连接，其连接线呈马鞍形。

作为本发明的进一步改进，所述第一侧曲面的平滑凸曲面的底面与第二侧曲面的圆球冠曲面或旋转椭球冠曲面的底面平行或位于同一平面内，所述第一、第二侧曲面的衔接处的曲面法线方向垂直于两者的底面。

作为本发明的进一步改进，所述第二侧曲面的旋转椭球冠曲面为八分之一椭球，该椭球的中心位于第二侧曲面的底面上，该椭球位于第二侧曲面底面上的曲线为四分之一圆；该椭球高度与该圆半径比值为0.88至0.9。