一种准确控制光斑的汇聚透镜的制作方法

1.本实用新型属于led照明技术领域，具体涉及一种准确控制光斑的汇聚透镜。


背景技术：

2.现有技术中，led照明灯具，通常包括led光源，以及对led光源进行配光的透镜，透镜根据应用场合的具体要求，可对led光源发出的光线进行再次调整。
3.而在商业照明和户外景观照明、舞台照明等领域，通常需要用到汇聚型的透镜。全反射透镜是目前广泛使用的一类汇聚透镜。在全反射汇聚透镜中，对于较大角度的光斑(通常指大于25度小于60度)的解决方案，大多采用透镜通过微结构将光线扩散的方案实现大角度光斑，如现有技术cn108204572a所示。这种技术路线可以实现半光强角度25度到60度的光斑，但同时会增加很多在对应角度以外的光线，使得透镜具有很大的逸散光。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于为解决上述提到的问题，设计一种准确控制光斑的汇聚透镜。
5.为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：一种准确控制光斑的汇聚透镜，包括一旋转对称的透镜本体，透镜本体的下端设有一用于容置led光源的向透镜本体内部凹陷的入射光腔，
6.所述入射光腔的内壁，包括位于顶面的第一入射面，以及位于侧壁而围绕第一入射面的第二入射面，第一入射面为一下凸曲面，第二入射面在第一入射面和透镜本体底面之间连接过渡；
7.所述透镜本体的上端，沿旋转对称的轴心位置自内而外依次设有第一出射面、台阶面和第二出射面；所述第一出射面位于第一入射面的上方，且第一出射面的高度低于第二出射面；所述台阶面在第一出射面和第二出射面之间过渡，且台阶面自下而上逐渐朝径向外倾斜；自led光源发出的光线，从第一入射面射入透镜本体内的部分光线从第一出射面射出；
8.所述透镜本体的上端外径大于下端外径，透镜本体的侧面在其上端和下端之间连接过渡，透镜本体的侧面为全反射面；所述全反射面自下而上延伸的过程中，其斜率逐渐变大；在全反射面的中部位置设有一斜率变大速率的突变点，在突变点前，斜率的变大速率为a，在突变点后，斜率的变大速率为b，则b＞a；自led光源发出的光线，从第二入射面射入透镜本体内的部分光线，先射至全反射面，经全反射面的反射后从第二出射面射出。
9.优选的，所述台阶面的轴向高度大于透镜本体高度的1/4。
10.优选的，所述第一出射面为平面或上凸曲面。
11.优选的，所述第二入射面为一下大、上小的朝下的喇叭状结构，第二入射面与轴线的夹角大于3度小于20度。
12.优选的，所述第二入射面被经过旋转对称轴的面所截取的截线，该截线为一自下
而上逐渐靠近对称轴的曲线，该曲线的斜率为负，斜率的绝对值自下而上逐渐减小。
13.优选的，所述第二入射面被经过旋转对称轴的面所截取的截线，该截线为一自下而上逐渐靠近对称轴的曲线，该曲线的斜率为负，斜率的绝对值自下而上逐渐增大，斜率的绝对值最大值不大于20。
14.优选的，所述第二出射面为一平面；或，
15.所述第二出射面为一下小、上大的锥面，锥面与对称轴的夹角不大于35度；或，
16.所述第二出射面被经过旋转对称轴的面所截取的截线，该截线为一自下而上逐渐远离对称轴的曲线，该曲线的斜率自下而上逐渐增大。
17.优选的，所述第一入射面的边缘到led光源的连线与对称轴的夹角不小于30度、不大于50度。
18.优选的，所述第二出射面的最大径向宽度不大于全反射面的最大径向宽度。
19.优选的，所述第一出射面和第二出射面上设有表面微结构阵列。
20.本实用新型的可准确控制光斑的汇聚透镜，将led光源的光线分为两部分控制，其中间部分光线经第一入射面第一出射面的“凸透镜”效果的组合汇聚射出，而外周部分的光线经第二出射面、全反射面第二出射面的类似“聚光罩”效果的组合汇聚射出，同时经特别设计的全反射面的曲率变化，使更外圈的光线得到更强的汇聚控制，另外还有台阶面的设计用于对菲涅尔损耗光线进行二次折射从而避免这部分光线射出透镜形成杂光和眩光。
附图说明
21.图1为本实用新型汇聚透镜的截面结构示意图；
22.图2为本实用新型汇聚透镜的光路示意图；
23.图3为本实用新型实施例中第一组光路的光斑图；
24.图4为本实用新型实施例中第二组光路的光斑图；
25.图5为本实用新型实施例中两组光路的光斑拼合图；
具体实施方式
26.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例以及附图，对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型要求的保护范围并不局限于实施例。
27.如图1至图5所示，本实施例的一种准确控制光斑的汇聚透镜，包括一旋转对称的透镜本体，透镜本体的下端设有一用于容置led光源的向透镜本体内部凹陷的入射光腔。
28.所述入射光腔的内壁，包括位于顶面的第一入射面11，以及位于侧壁而围绕第一入射面的第二入射面12，第一入射面11为一下凸曲面，第二入射面12在第一入射面和透镜本体底面之间连接过渡。
29.所述第一入射面11的边缘到led光源的连线与对称轴的夹角不小于30度、不大于50度。第二入射面12为一下大、上小的朝下的喇叭状结构，第二入射面与轴线的夹角大于3度小于20度。
30.所述透镜本体的上端，沿旋转对称的轴心位置自内而外依次设有第一出射面13、台阶面16和第二出射面14；所述第一出射面13位于第一入射面11的上方，且第一出射面13
的高度低于第二出射面14；所述台阶面16在第一出射面13和第二出射面14之间过渡，且台阶面16自下而上逐渐朝径向外倾斜。
31.所述第一出射面13为平面；所述第二出射面14为一平面，第二出射面14的最大径向宽度不超出全反射面16的最大径向宽度；所述台阶面的轴向高度大于透镜本体高度的1/4，本实施例中，台阶面的深度超过了透镜总高度的43％。
32.所述透镜本体的上端外径大于下端外径，透镜本体的侧面在其上端和下端之间连接过渡，透镜本体的侧面为全反射面15；所述全反射面15自下而上延伸的过程中，其斜率逐渐变大；在全反射面的中部位置设有一斜率变大速率的突变点，在突变点前，斜率的变大速率为a，在突变点后，斜率的变大速率为b，则b＞a。全反射面的高度与全反射面宽度的比值大于1.2。
33.本实施例对led光源的配光方案分为两组光路，第一组光路，自led光源发出的光线，从第一入射面11射入透镜本体内的部分光线从第一出射面13射出，第一组光路将光线均匀分布在角度45度的范围；第二组光路，自led光源发出的光线，从第二入射面射12入透镜本体内的部分光线，先射至全反射面15，经全反射面15的反射后从第二出射面14射出。
34.从第二组光路上看，从光源发出的光线，经过第二入射面12，经过全反射面15的曲线全反射的光路，在进入突变点之前均向径向向外的正向出射，出射角度逐渐变小；在斜率突变点附近，改为向向径向向内的负向出射，随着角度增大，负向角度越来越大，可见，光线出射方向的改变与斜率的突变有关。
35.此外，所述第一出射面13和第二出射面14上设有表面微结构阵列，用于增强混光效果和消减眩光。
36.图3为本实施例的第一组光路所实现的光斑图；图4为第二组光路所实现的光斑图。可以看到两个光斑大小尽量接近，拼接起来后的光斑图如图5所示，为一截止很干净的光斑。
37.本实施例的可准确控制光斑的汇聚透镜，将led光源的光线分为两部分控制，其中间部分光线经第一入射面第一出射面的“凸透镜”效果的组合汇聚射出，而外周部分的光线经第二出射面、全反射面第二出射面的类似“聚光罩”效果的组合汇聚射出，同时经特别设计的全反射面的曲率变化，使更外圈的光线得到更强的汇聚控制，另外还有台阶面的设计用于对菲涅尔损耗光线进行二次折射从而避免这部分光线射出透镜形成杂光和眩光。
38.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本实用新型书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。