[发明专利]一种出光均匀的小角度LED光源单透镜

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明应用技术领域,具体是一种对LED光源进行小角度配光，得到较为均匀照度分布的LED光源单透镜。

背景技术

LED光源直接发射的光的角度（取半角50%中心光强角）一般在120-140度之间。光通过传统透镜后，发光角度在30度左右。LED在很多应用场合被要求小角度配光。由此人们也专门设计出小角度透镜。但在实际应用中发现这种透镜虽符合角度要求，但在有效照明区域内，光照度分布极不均匀。中心部分的光强往往是靠近边缘的4倍以上。即使在中心增加凸透镜结构，效果也并不明显。

菲涅尔透镜，简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹。通过这些齿纹，可以达到对指定光谱范围的光带通(反射或者折射)的作用。菲涅尔透镜是透镜的一个分支，由于它同其他的透镜相比，具有体积小，重量轻，结构紧凑的优点，同时它拥有不逊于其它透镜的良好聚光性和成像性能，因此在国防、航空、空间、工业生产和民用等各个领域获得广泛的应用。但是相对于传统的LED透镜，其透光率并不高。业内较好的菲涅尔透镜透光率仅85%，而比较传统的LED透镜透光率一般都在92%以上。

发明内容

为克服现有技术的不同，本发明的发明目的在于提供一种出光均匀的小角度LED光源单透镜，以将LED光源的光强/光照度分布集中在小角度范围内，且保证光强/光照度均匀。

为实现上述发明目的，本发明包括菲涅耳透镜、LED单透镜及填充硅胶，菲涅尔透镜与LED单透镜无缝贴合，内部缝隙由填充硅胶填充。

所述菲涅尔透镜为正菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的焦距大于整个小角度LED光源单透镜的长度，菲涅尔透镜的锯齿部分朝内。

所述LED单透镜竖直剖面的上圆平面直径大于下圆平面直径；侧面由曲线绕中心线旋转一周而成；下圆平面挖了一个和匹配LED光源尺寸相符的方形或圆形的孔。

所述填充硅胶的混合粘度小于3000cps，在100℃条件下为液态，其折射率大于等于1.51。

所述菲涅尔透镜与LED单透镜材质为有机合成的透明材料，或分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物。

所述菲涅尔透镜与LED单透镜材质为聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯。

本发明与现有技术相比，克服了传统LED透镜和菲涅尔透镜的缺点，通过将传统的LED透镜与菲涅尔透镜组合，之间填充硅胶，将光束的发光角度进一步减小，以达到8度-15度范围内，对应全角（取10%中心光强角）角度为10度-25度之间，来实现LED光源的光强/光照度分布集中在小角度范围内，且光强/光照度均匀。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为本发明的分解图。

图3为本发明原理图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明包括菲涅耳透镜1、LED单透镜3及填充硅胶2，菲涅尔透镜1与LED单透镜3无缝贴合，内部缝隙由填充硅胶2填充。注塑成图1中阴影线部分。

所述菲涅尔透镜1为正菲涅尔透镜，菲涅尔透镜1的焦距大于整个小角度LED光源单透镜的长度，菲涅尔透镜1的锯齿部分朝内。

所述LED单透镜3竖直剖面的上圆平面直径大于下圆平面直径；侧面由曲线绕中心线旋转一周而成；下圆平面挖了一个和匹配LED光源尺寸相符的方形或圆形的孔。

所述填充硅胶2的混合粘度小于3000cps，在100℃条件下为液态，其折射率大于等于1.51。

所述菲涅尔透镜1与LED单透镜3材质为有机合成的透明材料，或分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物。

所述菲涅尔透镜1与LED单透镜3材质为聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯

本发明透镜的原理如图3所示，LED光源光线通过不同路径最终都以小角度光线出射。并且LED的中心光束在菲涅尔透镜部分横截面被扩大，因此最强的中心光束强度、光照度变低，进而接近边缘光线的亮度。

本发明的中心光束与周围光束照度差值从传统的LED透镜的3倍以上降至1.2倍左右，整体有效区域的能量达90%。