[发明专利]一种聚光透镜

说明书

技术领域

本发明属于LED光源照明领域，具体涉及一种聚光透镜。

背景技术

LED灯以其节能、环保、长寿命、可控性高等诸多优点逐渐取代了传统的灯具，被广泛使用。为了能够增加LED灯具的出光效率及光强度，现有技术中有人在LED光源上罩设光学透镜。通过透镜对LED光源发出的光线进行调整和布局，以满足不同的视觉需要，其已被广泛应用在舞台、酒吧、会议室等公共场合。但是该LED透镜产生的主光斑周围往往存在一个杂环，当光源的功率较大时，LED发光源发出的光线经透镜内腔侧壁进入透镜中，其中部分光线会被内腔壁反射回来，并从内腔另一侧进入透镜，最终导致在产生的光斑周围形成有异于主光斑的杂环杂晕，人眼能明显观察到该杂环或杂晕，对LED灯使用的视觉效果产生严重影响。

中国专利(CN103375767)公开了一种具挡余光结构之透镜及其模块，该透镜的第一入光面处设有一挡余光结构，用于阻挡光线经内腔侧壁反射的余光，使得被反射回内腔的部分光线不会从另一侧进入透镜。但其只考虑了余光的阻挡，却忽略了余光消除而引起出光效率和光斑中心光强的降低，而且由于内腔设置尖角结构会大大增加模具注塑的难度容易造成良率降低，此结构加工较难。对于LED灯具照明效果来说杂光的消除和中心光强的提高是同等重要的。故，消除主光斑周围杂环的同时提高中心光强强度和光斑均匀性是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于为了解决以上的不足，设计了一种聚光透镜，发光源发出的光线通过该聚光透镜，最终形成的光斑周围无杂光产生，且中心光强较强，光线均匀。

我们知道，由于光线在任何一个表面进行折射的时候，实际有部分的光能发生了反射，这种反射通常被称为“菲涅尔损耗”，该反射能量与入射角度、发生折反射两边折射率有关，通常不超过入射光能量的5％。然而，在一些高聚光的设计需求中，这部分反射光能会进入另一侧出射，由于聚光光学系统的光斑很小，这种损耗光很容易形成与中心汇聚光线的分离而形成杂斑。

通过出射面加周期性的细微结构可以降低这种杂光，但降低杂光同时会大幅降低中心光强。如何最小的代价消除杂散光，是本发明的主要考量。

为了实现本发明目的所采用的技术方案是：一种聚光透镜，包括出光面、侧曲面和入光面，所述出光面位于所述透镜顶部，所述侧曲面一侧与所述出光面连接，侧曲面另一侧与所述入光面连接；所述入光面位于所述透镜底部且凹设于所述透镜内，形成容纳发光源的内腔；所述内腔侧壁为第一入光面；所述内腔顶部设有向发光源一侧凸起的台阶，所述台阶上的点均位于所述内腔顶部一端与所述发光源的相对一端相连接形成的直线上方；被所述第一发光面反射回来的光线投射至所述台阶侧表面，被所述台阶侧表面散射或吸收。

优选的，所述台阶为倒梯形结构，所述倒梯形结构的下表面为第二入光面，所述第二入光面位于所述发光源的正上方，所述倒梯形结构的侧壁为第三入光面；

被所述第一发光面反射回来的光线投射至所述第三入光面上，被第三入光面散射或吸收；投射至第二入光面上的光线经第二入光面折射进入透镜内。

优选的，所述第二入光面为平行于所述发光源的平面。

优选的，所述第二入光面为相对于透镜顶部凸起的凸面。

所述凸面与所述出光面相结合，将光源中心部分的光线汇聚出射而不会被打散或损耗，以获得更高的中心光强。

优选的，所述出光面为从上至下的阶梯状台阶结构，所述阶梯状台阶结构的底面位于所述内腔上方。

优选的，所述第二入光面为相对于透镜底面凸起的凸面，且所述阶梯状台阶结构的底面相对于透镜底面向上凸起，透镜底面凸起的曲率大于台阶结构底面的曲率。

所述凸面与所述阶梯状台阶结构的向上凸起的底面相结合，具有一定的聚光作用，即将光源中心部分的光线汇聚出射而不会被打散或损耗，以获得更高和更亮的中心光强。

优选的，所述第三入光面为磨砂结构。

优选的，所述台阶底面为磨砂结构。

优选的，所述侧曲面为由弧线围绕透镜中心对称轴做周向旋转而形成的曲面。

优选的，所述侧曲面内壁为全反射面。

所述反射面可将投射到其上的光线全部反射回去，降低了光的损失率。

优选的，所述发光源为LED发光芯片或LED发光元件。

优选的，所述透镜上表面设有安装件，所述安装件为设于所述透镜上表面边沿的翻边结构；或者，所述安装件为周向设置于所述透镜上边沿的安装孔；以方便聚光透镜在预定位置的安装。

本发明的有益效果在于：