[发明专利]一种大功率LED用小角度透镜

说明书

技术领域

本发明属于LED照明技术领域，涉及一种LED透镜，具体地说涉及一种大功率LED用小角度透镜。

背景技术

随着白炽灯淘汰计划的实施，LED照明逐渐得到普及，与传统照明相比，LED照明具有显著的节能、环保和长寿命优势，使用越久，同比白炽灯或节能灯越节能，因此LED照明已广泛应用于商场、酒店、医院、道路、建筑景观、舞台灯光等照明领域。

舞台娱乐灯光、户外景观照明类灯具由于所需功率较大，为实现这种大功率LED照明，目前主要存在对单颗大功率LED芯片进行封装或采用多芯片集成封装两种技术，对于前者，大功率的实现往往会受到芯片尺寸的限制，而集成封装则具有更大的灵活性，因此多采用大功率多颜色LED集成封装光源。LED集成封装也称多晶封装，根据所需功率的大小将不同数目的LED芯片组合封装于基板底座，这种封装方式可将芯片设计为串联或并联，以灵活地适用不同的电压和电流，同时其具有较高的性价比，逐渐成为了LED封装的主流方向之一。

由于集成封装结构中存在多个芯片，各芯片出光角度不同，需要在一次光学设计的基础上进行二次光学设计以满足用户的需求，一次光学设计的目的在于尽可能多的提取LED芯片发出的光，二次光学设计的目的则在于使整个灯具系统发出的光满足设计需求。在二次光学设计中，LED透镜是一种重要的工具，市面上采用较多的是传统的公模透镜，其虽然可以一定程度改善出光，但是存在小角度混色表现差，小角度光束投射混色匀光不够充分，对大功率高光密度输出LED高温适应性差，大功率光源近场温度过高易对入光面造成烫伤等问题，另外其外观造型也不够美观，难以满足市场上快速多变及个性化的需求。

发明内容

为此，本发明正是要解决上述技术问题，从而提出一种提高了小角度光束混色效果、防止LED光源烫伤透镜入光面、解决了透镜外观与光学性质难以兼顾的问题的大功率LED用小角度透镜。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供一种大功率LED用小角度透镜，所述透镜包括透镜本体，所述透镜本体底部具有LED容置腔，所述透镜本体包括侧面的全反射面和顶部的弧形凹面，所述弧形凹面底部设置有自由曲面，所述LED容置腔顶部设置有圆锥折射部。

作为优选，所述弧形凹面由复眼透镜阵列排布组成。

作为优选，沿由透镜本体底部至顶部的方向，所述复眼透镜阵列中的透镜尺寸和曲率半径逐渐增大，且所述复眼透镜为方形复眼透镜。

作为优选，所述复眼透镜的曲率半径为2.51-7.16。

作为优选，所述弧形凹面的曲率半径为30-70。

作为优选，所述容置腔底部为入光口，所述入光口直径不小于10mm；所述LED容置腔底部设置有LED光源，所述LED光源的出光面与所述圆锥折射部顶面间距不小于8mm。

作为优选，所述全反射面为内全反射面，所述全反射面围合得到的透镜本体外形为圆锥台状，圆锥台透镜本体顶面直径大于底面直径。

作为优选，所述圆锥折射部的入光面为磨砂面，所述自由曲面的出光面为磨砂面。

作为优选，所述方形复眼透镜阵列由2000个透镜组成，其形成的轮廓线为双曲线。

作为优选，所述圆锥折射部的底角为120°。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的大功率LED用小角度透镜，所述透镜包括透镜本体，所述透镜本体底部具有LED容置腔，所述透镜本体包括侧面的全反射面和顶部的弧形凹面，所述弧形凹面底部设置有自由曲面，所述LED容置腔顶部设置有圆锥折射部。LED光源在LED容置腔底部发出光线，经过透镜本体侧部的全反射面的反射和圆锥折射部的投射后，光线再经过自由曲面聚光和弧形凹面的匀光混色处理后成为准直光束投射出去，在常规透镜外形尺寸下可实现低于10°的小角度光束投射，具有良好的匀光混色效果，可广泛应用于LED户外投光灯、娱乐帕灯、洗墙灯、矩阵灯等。

(2)本发明所述的大功率LED用小角度透镜，所述弧形凹面由复眼透镜阵列排布组成。所述弧形凹面为透镜的出光面，其由2000个方形复眼透镜阵列排列组合而成，形成鳞面出光面，比传统透镜具有更佳的混色效果，同时还具有美观的外型，兼具优异的光学效果与美学特性。