CN201047878Y - 一种用于led光源的发散透镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的是提供一种用于LED光源的发散透镜，使LED光源发出的光相对于光轴发散，形成较理想的光分布效果。在LED光源之外再加装一个发散透镜，达到优化LED光源的光分布的目的。该发散透镜由透光材料构成基体，在其中具有腔体和U形反射面，为增加反射效果，反射面上还可加上一层反射膜；所述腔体收集LED光源所发出的光，反射面和反射层使光源发出的接近轴向的光向周围反射。LED光源发出的光通过所述的发散透镜，就形成了一个广角度的光分布效果。本实用新型另一个目的是提供一种使用上述发散透镜的光源，其中LED光源位于发散透镜的腔体中，且LED光源可根据应用需要，选择不同的颜色、功率、光通量、光强及封装类型。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体光发射二极管(LED)光源的光学结构；具体涉及用于LED光源的光学透镜，以及其用途。
技术背景
可见光的发光二极管(LED)起源于20世纪90年代，是超高亮度LED应用领域的拓展。随着超高亮LED的出现，其效率越来越高，且价格逐渐下降。同时LED具有寿命长、耐震动、发光效率高、无干扰、不怕低温、无汞污染问题和性价比高等特点。超高亮度功率型LED大大扩展了LED在各种信号显示和照明光源领域中的应用。
LED光源虽然有上述的多种优点，但是它与各类设备原先所采用的传统光源的形式完全不同，因此无法直接替代这些光源，必须专门为LED光源设计方案。由于LED是点光源，辐射图样是圆锥形，在实际应用中存在弊病：难以获得一个均匀的连续光源。
目前使用者为了用LED获得均匀的类似传统光源的发光效果，不得不采用较为复杂的光学、机械结构，例如设计时，令LED不仅仅在平面排列，而是在三维空间上排列，形成一个类似球面或圆柱面的发光体，来获得与传统光源类似的光分布效果，以适应原有的照明设备。这样的设计方案，在光学、机械结构和电路方面都增加了产品的复杂性和成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于LED光源的发散透镜，使LED光源发出的光相对于光轴发散，形成较理想的光分布效果。
本实用新型是通过在LED光源之外再加装一个发散透镜，达到优化LED光源的光分布的目的。该发散透镜由透光材料构成基体，在其中具有腔体和U形反射面，为增加反射效果，反射面上还可加上一层反射膜；所述腔体收集LED光源所发出的光，反射面和反射层使光源发出的接近轴向的光向周围反射。LED光源发出的光通过所述的发散透镜，就形成了一个广角度的光分布效果。
本实用新型另一个目的是提供一种使用上述发散透镜的光源，其中LED光源位于发散透镜的腔体中，且LED光源可根据应用需要，选择不同的颜色、功率、光通量、光强及封装类型等。
本实用新型的发散透镜的工作原理主要是利用光的折射和反射，使光线形成较理想的分布。发散透镜可选用各种光学材料制作，如光学玻璃，光学塑料PMMA、PC等。发散透镜的形状尺寸没有严格限制，根据用户对该光源的需要来设计。发散透镜与LED光源结合的地方，要存在一个收集LED发出的光线的腔体。发散透镜具有特别的光学设计，反射面和反射膜使光源发出的接近光轴的光向周围反射，从而实现需要的发散光分布。
反射面一般为曲面，其剖面形状可为抛物线，或其他二次或更高次曲线，也可由数段相切的圆弧构成；并由该曲线绕光轴旋转形成曲面。这种结构的形成完全是根据透镜的具体尺寸按照光学基本原理，即折射、反射的基本原理计算制作的，然后通过测量光的分布和均匀性来检验。这种曲线的形状不需要严格限制，这是本领域技术人员可以想到的，或者通过基本光学原理来计算的；而且最终结果可以是通过测量来验证的。为增加反射效果，反射面上还可加上一层反射膜。
本实用新型的一个优选实施方案中，参看图1，发散透镜1的形状为一圆柱形；透镜下部与LED光源结合的地方，有一个收集LED发出的光线的腔体11。透镜上部，在圆柱面内部形成反射面12，该反射面的剖面形状由三段相切的圆弧构成。反射面上镀一层镜面反射膜13，反射膜的反射率大于85％。透镜的制作比较简单，根据不同材质使用不同方法。例如，光学玻璃材质时，可使用光刻腐蚀，激光加工或模具热压等；光学塑料一般采用模具热压。反射膜用真空镀膜的方法形成，一般为铝膜或者银膜。LED光源2位于透镜下部的腔体中，所发射的光线由腔体进入透镜，通过折射、反射，形成所需的光分布。
通过采用发散透镜，可以得到比较均匀的广角度的光分布辐射图样，使后续的二次光学设计大大简化，更有利于光源与通用灯具设备的结合。
LED光源可采用粘结、螺丝固定等方式与透镜结合，形成一个整体的光源器件。
LED光源可以是单芯片也可是多芯片的光源，可以是单色芯片也可将多个单色芯片组合成一个芯片单元，以便得到所要求颜色的光。
本实用新型在LED光源上安装发散透镜，使LED光源形成较理想的光分布效果。其优点是：
(1)该光源与传统光源相比，具有LED光源的各种优点。
(2)通过合适的光学设计和结构设计，可以与设备兼容，可直接替代原有光源，而不需对设备重新设计，或只要做很小的改变就可以使用。
(3)结构简单，造价便宜，实施容易。
从上可知，本实用新型具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型发散透镜与的原理剖面示意图；
图2是本实用新型的结构剖面图；
图3是未使用发散透镜前LED光源的光辐射图样；
图4是LED光源安装了本实用新型的发散透镜后的光辐射图样。
附图中，1是发散透镜，其中11是透镜的腔体，12是透镜的反射面，13是反射膜；2是LED光源；3是光轴；4是LED光源发出的光线。
具体实施方式
下面参照附图结合实施例进一步详述本发明。
实施例1
请参阅图2，将一个LED光源2装在发散透镜1的下部；使LED光源的发光点位于发散透镜的腔体11内；发散透镜的反射面12的剖面形状是一段抛物线；反射面上用真空镀膜的方法形成一层镜面反射膜13，为铝膜。
本例中，发散透镜的材料为光学塑料PMMA，注塑制造；发散透镜的外形是圆柱形。选用的LED光源是单芯片、通过荧光粉发出白色光。
本例中，用粘接的方法将LED光源与发散透镜的底部固定。
未使用发散透镜前，LED光源的光辐射图样如图3所示，中间部分光轴附近光强度最大，越远离光轴强度越小；
LED光源安装了发散透镜后的光辐射图样如图4所示，中间光轴附近光强度被减弱，而远离光轴的方向光强度增强，在整个空间上，光的分布比原来均匀了。
实施例2
基本按照与实施例1相同的方案，不同的是LED光源2选用的是单芯片、发出红、绿或蓝的单色光。
实施例3
基本按照与实施例1相同的结构，不同的是LED光源2选用的是多芯片封装，即LED光源是将红(R)、绿(G)、蓝(B)等颜色中的某一种颜色的多个LED芯片组合到一个封装中或者是红、蓝、绿等不同颜色的多个LED芯片组合到一个封装中。
实施例4
基本按照与实施例1相同的结构，不同的是发散透镜的反射面12的剖面形状是由三段相切的圆弧组成；反射膜13为银膜。
实施例5
基本按照与实施例1相同的结构，不同的是用光透过率高、折射率与发散透镜的材料相近的胶将发散透镜的腔体11填充，并使胶固化。其中，所述胶可从市场购置。
以上详细叙述了本实用新型的结构，显然，本领域技术人员可作许多改良和变换，例如发散透镜的结构和尺寸以及材料的变化等，均落入本实用新型的精神范围。
Claims (7)
1.一种用于LED光源的发散透镜，其特征在于透镜具有腔体和U形反射面。
2.根据权利要求1所述的发散透镜，其特征在于在所述反射面上镀一层反射膜。
3.根据权利要求1所述的发散透镜，其特征在于选用光学玻璃，光学塑料之一的光学材料制作。
4.根据权利要求1所述的发散透镜，其特征在于所述反射面为曲面，其剖面形状可为抛物线，或其他二次或更高次曲线，或数段相切的圆弧构成；并由该曲线绕光轴旋转形成曲面。
5.根据权利要求1所述的发散透镜，其特征在于在反射膜为铝膜或者银膜。
6.根据权利要求1所述的发散透镜，其特征在于在发散透镜的腔体中放置LED光源。
7.根据权利要求6所述的发散透镜，其特征在于所述发散透镜的腔体内填充了透明的胶。
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