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申请/专利权人：中国科学院工程热物理研究所

摘要：一种LED灯偏光透镜，包括透镜本体，其中：透镜本体的底部设置有透镜平台，是LED灯偏光透镜用于固定的结构；透镜本体底部还设有用于放置LED光源的腔体，腔体内壁形成有透镜本体的入光面，透镜本体与入光面相反一侧的表面形成有向外凸出的出光面；出光面的部分区域镀有反射膜。本发明的LED灯偏光透镜的照度比没镀膜的照度提高了1.4倍，改善了灯具下方的照度水平，进一步体现出LED灯的节能效果，同时具有体积小、结构紧凑、透镜效率高、照明效果好的技术优势，可以解决现有LED灯偏光透镜偏光角度小、灯下照度低、需在安装时调整灯具倾斜角度的技术问题。

主权项：1.一种LED灯偏光透镜，其特征在于，所述LED灯偏光透镜包括透镜本体，其中：所述透镜本体的底部设置有透镜平台，是所述LED灯偏光透镜用于固定的结构，利用透镜压圈将透镜平台固定到灯具散热器上；所述透镜本体底部还设有用于放置LED光源的腔体，所述腔体内壁形成有所述透镜本体的入光面，所述透镜本体与所述入光面相反一侧的表面形成有向外凸出的出光面；出光面的部分区域镀有反射膜；当LED光源发出的光线经过所述入光面行至所述出光面时，对于没有镀反射膜的区域，光线直接出射；对于镀有反射膜的区域，光线经过反射面反射后在没有镀反射膜的区域出射；镀反射膜的范围根据目标照明面上的照度分布要求进行调整；当LED光源安装在竖直平面上，透镜平台中心轴线沿水平方向，目标照明面在透镜平台中心轴线下方的水平面时，镀膜区域为出光面的透镜平台中心轴线所在水平面以上的区域；所述入光面包括入光面自由曲面，所述入光面自由曲面与所述透镜平台的内侧连接面有两个，分别为第一连接面和第二连接面，其中，所述第一连接面与所述透镜平台的夹角为0~20°，所述第二连接面与所述透镜平台平行；所述出光面包括出光面自由曲面，所述出光面自由曲面与所述透镜平台外侧的连接面为第三连接面；所述出光面自由曲面的一侧设有向透镜内凹入的凹槽面。

全文数据：led灯偏光透镜技术领域[0001]本发明属于Lm灯具技术领域，具体涉及一种led灯偏光透镜。背景技术[0002]LED灯具有光效高、节能、寿命长、环保等特点，应用越来越广泛。在大功率LED灯的实际工程应用中，由于安装条件限制，存在将led光源安装在灯具竖直平面上，但目标照明面是在灯具下方的水平面这种情况。由于led光源发光形式为朗伯光型，如果不做二次光学设计，水平方向光强最强，上半空间的光通量都浪费了，只剩一半的光通量照射到目标照明面上，能源浪费严重且目标照明面上照度不高，影响照明效果。因此，必须对LED光源进行二次光学设计。[0003]实际应用中，可采用偏光透镜对竖直面上的LED光源进行配光，将LED光源朝上照射的光线偏折到水平面上。但由于受光源尺寸、灯具结构、体积、重量及透镜材料等因素的影响，偏光透镜的偏光角度通常不够理想，使得水平面上的最大照度区域远离灯具下方具体距离由灯具的悬挂高度决定），导致灯下照度很低的情况。虽然可以通过调整灯具倾斜角来调节照度分布的，但当安装高度较高或灯具数量较多时，调整灯具倾斜角非常不方便，不利于LED灯的推广应用。发明内容[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种LED灯偏光透镜，以便解决上述问题至少之一。[0005]本发明是通过如下技术方案实现的：[0006]本发明公开了一种LED灯偏光透镜，包括透镜本体，其中：所述透镜本体的底部设置有透镜平台，是所述LED灯偏光透镜用于固定的结构;所述透镜本体底部还设有用于放置LED光源的腔体，所述腔体内壁形成有所述透镜本体的入光面，所述透镜本体与所述入光面相反一侧的表面形成有向外凸出的出光面；出光面的部分区域镀有反射膜。[0007]当LED光源发出的光线经过所述入光面行至所述出光面时，对于没有镀反射膜的区域，光线直接出射;对于镀有反射膜的区域，光线经过反射面反射后在没有镀反射膜的区域出射。[0008]进一步地，所述入光面包括入光面自由曲面，所述入光面自由曲面与所述透镜平台的内侧连接面有两个，其中，第一连接面与所述透镜平台的夹角为0〜20°，第一连接面与所述透镜平台的夹角为〇°;所述出光面包括出光面自由曲面，所述出光面自由曲面与所述透镜平台的外侧连接面为第三连接面;所述出光面自由曲面的一侧有向透镜内凹入的凹槽面。[0009]进一步地，所述入光面的最高点与所述第二连接面距离为2〜25mm;所述出光面的最高点与所述入光面最高点之间的距离为5〜4〇mm，所述第一连接面和所述第二连接面与所述透镜平台的夹角都为〇°时，该平面与所述透镜平台外端面的距离为0〜10mm。[0010]进一步地，所述凹槽面的侧面与所述透镜平台的夹角为0.5〜15°，所述凹槽面的底面靠近透镜平台中心一侧的轮廓曲线的顶点到所述透镜平台中心轴线的距离为0〜40mm;所述凹槽面底面为平面时，凹槽面底面到第二连接面的距离为〇〜3〇mm。+[0011]进一步地，所述反射膜靠近透镜平台中心一侧的边界线到透镜平台中心轴线距离为0〜30mm〇[0012]进一步地，所述反射膜的材质为铝、铬、银或介质高反膜，所述反射膜厚度为5〇〜400nm，所述反射膜的反射率为7〇〜100%。[0013]进一步地，所述反射膜的表面镀有一层保护膜，所述保护膜材质为Si02或蓝宝石，所述保护膜厚度为50〜300nm。[0014]进一步地，所述透镜平台和所述出光面之间装有用于透镜密封的防水胶圈。[0015]进一步地，所述透镜主体材质为聚碳酸酯PC、有机玻璃或玻璃。[0016]进一步地，镀反射膜的范围根据目标照明面上的照度分布要求进行调整；当Lm光源安装在竖直平面上，透镜平台中心轴线沿水平方向，目标照明面在透镜平台中心轴线下方的水平面时，镀膜区域为出光面的透镜平台中心轴线所在水平面以上的区域。[0017]从上述技术方案可以看出，本发明的LED灯偏光透镜具有以下有益效果：[0018]1通过在偏光透镜出光面上部分镀反射膜，可将光源向上出射的光线向下反射，提高光源的光通量利用率，改善灯具下方水平面上的照度水平，进一步体现出Lm灯的节能效果。[0019]2出光面上镀反射膜区域的面积可根据目标照明水平面上的照度分布要求调整，不需要在安装灯具时额外调整灯具倾斜角度，安装方便，有利于推广LED灯的应用。附图说明[0020]图1为本发明实施例中LED灯偏光透镜的立体图；[0021]图2为本发明实施例中LED灯偏光透镜的前视图；[0022]图3为本发明实施例中LED灯偏光透镜的后视图；[0023]图4为图2中A-A线的剖视图；[0024]图5为本发明实施例中LED灯偏光透镜的一种应用示意图；[0025]图6为本发明实施例中LED灯偏光透镜没镀膜时的照度分布；[0026]图7为本发明实施例中LED灯偏光透镜镀膜时的照度分布；[0027]其中：[0028]00-大功率集成LED扩展光源，[0029]卜入光面，[0030]11-入光面自由曲面，12-第一连接平面，[0031]丨3—第二连接平面，[0032]2-出光面，[0033]21-出光面自由曲面，22-第三连接面，[0034]3-凹槽面，[0035]31-凹槽侧面，32-凹槽底面，[0036]4-透镜平台。具体实施方式[0037]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本本发明作进一步的详细说明。[0038]本发明提供一种LED灯偏光透镜，包括透镜本体，其中：透镜本体的底部设置有透镜平台，是LED灯偏光透镜用于固定的结构;透镜本体底部还设有用于放置LED光源的腔体，腔体内壁形成有透镜本体的入光面，透镜本体与入光面相反一侧的表面形成有向外凸出的出光面；出光面的部分区域镀有反射膜。本发明的LED灯偏光透镜的照度比没镀膜的照度提高了1.4倍，改善了灯具下方的照度水平，进一步体现出LK灯的节能效果，同是具有体积小、结构紧凑、透镜效率高、照明效果好的技术优势，可以解决现有LED灯偏光透镜偏光角度小、灯下照度低、需在安装时调整灯具倾斜角度的技术问题。[0039]具体地，本发明提供一种LED灯偏光透镜，所述LED灯偏光透镜包括透镜本体，其中：所述透镜本体的底部设置有透镜平台，是所述LED灯偏光透镜用于固定的结构;所述透镜本体底部还设有用于放置LED光源的腔体，所述腔体内壁形成有所述透镜本体的入光面，所述透镜本体与所述入光面相反一侧的表面形成有向外凸出的出光面；出光面的部分区域镀有反射膜;当LED光源发出的光线经过所述入光面行至所述出光面时，对于没有镀反射膜的区域，光线直接出射;对于镀有反射膜的区域，光线经过反射面反射后在没有镀反射膜的区域出射。[0040]所述入光面包括入光面自由曲面，所述入光面自由曲面与所述透镜平台的内侧连接面有两个，其中，第一连接面与所述透镜平台的夹角为0〜20°，第一连接面与所述透镜平台的夹角为〇°;所述出光面包括出光面自由曲面，所述出光面自由曲面与所述透镜平台的外侧连接面为第三连接面。[0041]所述出光面的底部有向透镜内凹入的凹槽面，凹槽面包括凹槽面侧面和凹槽面底面，凹槽面侧面可以与透镜平台垂直，也可以有一定的夹角。当凹槽面侧面与透镜平台有一定夹角时，其夹角范围在0.5〜15°。[0042]凹槽面底面可以是平面、球面、非球面或自由曲面中的一种，凹槽面底面的轮廓曲线可以是圆锥曲线或自由曲线中的一种。凹槽面底面的轮廓曲线的顶点到透镜平台中心轴线的距离为0〜40mm，具体可根据配光要求调整。当凹槽面底面为平面时，凹槽底面与透镜平台平行，凹槽面底面到入光面第二连接平面的距离为0〜30mra，具体可根据透镜结构及配光要求调整。[0043]在出光面的上部分镀反射膜形成反射面，镀反射膜的区域在透镜平台中心轴线所在水平面的上方。出光面的镀膜区域边界线所在水平面到透镜平台中心轴线所在水平面的距离为0〜30mm，具体镀反射膜的区域范围可根据照明要求调整。反射膜的材质可以是铝、铬、银或介质高反膜中的一种，反射膜厚度为50〜400nm，反射膜的反射率在70%〜100%之间。为防止反射膜损坏，可在反射膜的表面镀一层保护膜，材质可以是Si〇2或蓝宝石，厚度在50〜^OOnm。[0044]入光面和出光面均为上下非对称结构，左右可以是对称或非对称结构。[0045]LED偏光透镜还包括透镜平台，透镜平台外形可根据灯具结构设计为圆形、方形、椭圆形或跑道形中的一种。[0046]透镜平台底部与入光面之间是中空的，用于放置大功率集成LED扩展光源。透镜平台为透镜的固定结构，可利用透镜压圈将透镜固定到灯具散热器上。透镜平台边缘和出光面边缘之间留有足够宽的距离，可以套装防水胶圈用于透镜密封，实现光源部分的防水防尘。当透镜平台外形设置为圆形时，可以将透镜平台与LED光源发光面设置为同轴心，方便灯具装配定位。[0047]LED灯偏光透镜材质可以根据适配的光源功率选择为PC、有机玻璃或玻璃。[0048]当LED光源发出的光线经过所述入光面行至所述出光面时，对于没有镀反射膜的区域，光线直接出射;对于镀有反射膜的区域，光线经过反射面反射后在没有镀反射膜的区域出射。[0049]下面举个具体的实施例，以对本发明的实施和应用效果做进一步的说明。[0050]实施例[0051]一种LED灯偏光透镜，图1到图4为为本发明实施例中LED灯偏光透镜的立体图，前视图，后视图和剖视图，如图1到图4所示，LED灯偏光透镜主要包括入光面1和出光面2,入光面1和出光面2设置于透镜平台4相对外端面的相应位置，入光面1至少包括入光面自由曲面11，入光面自由曲面11向透镜内凹入，出光面2至少包括出光面自由曲面21，出光面自由曲面21向透镜外凸出。入光面自由曲面11最高点与入光面第二连接平面13之间的距离为2〜25mm，出光面自由曲面21最高点与入光面自由曲面11最高点之间的距离为5〜40mm。[0052]入光面1还包括第一连接平面11和第二连接平面12,分别与入光面自由曲面11和透镜平台4连接，第一连接平面12和第二连接平面13可以在同一个平面上，也可以有一定的夹角。本实施例中第一连接平面11和第二连接平面12的夹角范围在0.5〜20°之间，第二连接平面12与透镜平台4平行。[0053]出光面2还包括第三连接面22，第三连接面22设置在出光面自由曲面21顶部，用于连接出光面自由曲面21和透镜平台4。[0054]出光面2还包括凹槽面3,凹槽面3设置在出光面自由曲面21底部，凹槽面3向透镜内凹入，凹槽面3包括凹槽面侧面31和凹槽面底面32,凹槽面侧面31可以与透镜平台4垂直，也可以有一定的夹角，当凹槽面侧面31与透镜平台4有一定夹角时，其夹角范围在0.5〜15。。[0055]凹槽面底面32可以是平面、球面、非球面或自由曲面中的一种，凹槽面底面32的轮廓曲线可以是圆锥曲线或自由曲线中，本实施例中为圆锥曲线。凹槽面底面32的轮廓曲线的顶点到透镜平台中心轴线的距离为0〜40mm。当凹槽面底面32为平面时，凹槽底面32与透镜平台4平行，凹槽面底面32到入光面第二连接平面13的距离为0〜30mm。[0056]在出光面2的上部分镀反射膜形成反射面，镀反射膜的区域在透镜平台4中心轴线所在水平面的上方。出光面2的镀膜区域边界线所在水平面到透镜平台4中心轴线所在水平面的距离为0〜30mm。反射膜的材质可以是铝、铬、银或介质高反膜中的一种，反射膜厚度为50〜400nm，反射膜的反射率在70%〜100%之间。为防止反射膜损坏，在反射膜的表面镀一层保护膜，材质可以是Si〇2或蓝宝石，厚度在50〜300nm。[0057]入光面1和出光面2均为上下非对称结构，左右为对称结构。[0058]LED偏光透镜还包括透镜平台4,透镜平台4外形可根据灯具结构设计为圆形、方形、椭圆形或跑道形中的一种。[0059]透镜平台4底部与入光面1之间是中空的，用于放置大功率集成LED扩展光源00透镜平台4为透镜的固定结构，可利用透镜压圈将透镜固定到灯具散热器上。透镜平台4边缘和出光面边缘之间留有足够宽的距离，可以套装防水胶圈用于透镜密封，实现大功率集成LED扩展光源00的防水防尘。当透镜平台4外形设置为圆形时，可以将透镜平台4与LK光源发光面00设置为同轴心，方便灯具装配定位。[0060]LED灯偏光透镜材质可以根据适配的光源功率选择为PC、有机玻璃或玻璃。[0061]本实施例中透镜材质为玻璃，可应用于单颗100W以上的大功率集成LED扩展光源上。[0062]图5为本发明实施例中LED灯偏光透镜的一种应用示意图，如图5所示，其中虚线网格标识的区域为一种可行的镀反射膜的区域，镀反射膜的范围可根据目标照明面上的照度分布要求进行调整，本实施例中镀膜区域为穿过透镜平台4中心轴线所在水平面以上的区域。当LED灯工作时，大功率集成LED扩展光源00发出的光线经过入光面1折射，行进至出光面2时，对于没有镀反射膜的区域，光线会再次经出光面2折射后直接出射至目标照明水平面上，对于镀了反射膜的区域，光线将经由反射面反射，有些光线直接从透镜下端没有镀反射膜的区域出射，有些光线经由入光面1反射后由没有镀反射膜的区域出射。[0063]在出光面2上部分镀膜可以提高大功率集成LED扩展光源00的光通量利用率，可大幅提高灯具下方的照度值，图6和图7分别没有镀反射膜和镀了反射膜的透镜配光后LED灯在灯具下方水平面上的照度分布，对比可以看出，出光面2上部分镀反射膜的透镜在灯具下方的照度比没镀膜的照度提高了1.4倍。表明在偏光透镜出光面上部分镀反射膜，可有效提高光源的光通量利用率，改善灯具下方的照度水平，进一步体现出LED灯的节能效果。此外，出光面上镀反射膜区域的面积可根据目标照明水平面上的照度分布要求调整，不需要在安装灯具时额外调整灯具倾斜角度，安装方便，有利于推广LED灯的应用。[0064]本发明的LED灯偏光透镜的照度比没镀膜的照度提高了1•4倍，改善了灯具下方的照度水平，进一步体现出LED灯的节能效果，同是具有体积小、结构紧凑、透镜效率高、照明效果好的技术优势，可以解决现有LED灯偏光透镜偏光角度小、灯下照度低、需在安装时调整灯具倾斜角度的技术问题。[0065]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而己，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种LED灯偏光透镜，其特征在于，所述LED灯偏光透镜包括透镜本体，其中：所述透镜本体的底部设置有透镜平台，是所述LED灯偏光透镜用于固定的结构；所述透镜本体底部还设有用于放置led光源的腔体，所述腔体内壁形成有所述透镜本体的入光面，所述透镜本体与所述入光面相反一侧的表面形成有向外凸出的出光面；出光面的部分区域镀有反射膜；当LED光源发出的光线经过所述入光面行至所述出光面时，对于没有镀反射膜的区域，光线直接出射;对于镀有反射膜的区域，光线经过反射面反射后在没有镀反射膜的区域出射。2.根据权利要求1所述的Lm灯偏光透镜，其特征在于，所述入光面包括入光面自由曲面，所述入光面自由曲面与所述透镜平台的内侧连接面有两个，其中，第一连接面与所述透镜平台的夹角为0〜20°，第一连接面与所述透镜平台的夹角为0°;所述出光面包括出光面自由曲面，所述出光面自由曲面与所述透镜平台外侧的连接面为第三连接面;所述出光面自由曲面的一侧设有向透镜内凹入的凹槽面。3.根据权利要求1所述的Lm灯偏光透镜，其特征在于，所述入光面的最高点与所述第二连接面距离为2〜25mm;所述出光面的最高点与所述入光面最高点之间的距离为5〜40mm，所述第一连接面和所述第二连接面与所述透镜平台的夹角都为〇°时，该平面与所述透镜平台外端面的距离为〇〜1〇_。4.根据权利要求2所述的LED灯偏光透镜，其特征在于，所述凹槽面的侧面与所述透镜平台的夹角为0.5〜15°，所述凹槽面的底面靠近透镜平台中心一侧的轮廓曲线的顶点到所述透镜平台中心轴线的距离为〇〜4〇mm;所述凹槽面底面为平面时，凹槽面底面到第二连接面的距离为0〜30mm。5.根据权利要求1所述的Lm灯偏光透镜，其特征在于，所述反射膜靠近透镜平台中心一侧的边界线到透镜平台中心轴线距离为0〜30mm。6.根据权利要求1所述的LED灯偏光透镜，其特征在于，所述反射膜的材质为错、铬、银或介质高反膜，所述反射膜厚度为5〇〜400nm，所述反射膜的反射率为70〜100%。7.根据权利要求1所述的LED灯偏光透镜，其特征在于，所述反射膜的表面镀有一层保护膜，所述保护膜材质为Si〇2或蓝宝石，所述保护膜厚度为5〇〜3〇〇nm。8.根据权利要求1所述的LED灯偏光透镜，其特征在于，所述透镜平台和所述出光面之间装有用于透镜密封的防水胶圈。9.根据权利要求1所述的LED灯偏光透镜，其特征在于，所述透镜主体材质为聚碳酸酯PC、有机玻璃或玻璃。10.根据权利要求1所述的LED灯偏光透镜，其特征在于，镀反射膜的范围根据目标照明面上的照度分布要求进行调整；_当LED光源安装在竖直平面上，透镜平台中心轴线沿水平方向，目标照明面在透镜平台中心轴线下方的水平面时，镀膜区域为出光面的透镜平台中心轴线所在水平面以上的区域。

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