一种对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的制作方法

本实用新型属于光学领域，尤其涉及一种对3合1贴片LED灯进行混色的透镜。

背景技术：

LED的发光原理是将电流通过化合物半导体，通过电子与空穴的结合，过剩的能量将以光的形式释出，达到发光的效果。用于可见光的发光二极体的波长在400 - 700 nm。现有的LED照明光源主要分为直插型和贴片型两种。

直插LED也称为插件发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。直插式LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型腔内注入液态环氧树脂，然后插入压焊好的LED支架，放入烘箱中让环氧树脂固化后，将LED从模腔中脱离出即成型。

贴片LED是用柔软的PCB板为基板,高亮度贴片LED作为发光体,发光体均匀的排布在条型PCB板正面,使用防水接头相互连接，适合SMT加工，可回流焊，贴片式LED很好的解决了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题，相对于其他封装器件，它有着抗振能力强、焊点缺陷率低、高频特性好等优点，它在更小的面积上封装了更多的LED芯片，采用更轻的PCB和反射层材料，显示反射层需要填充的环氧树脂更少，通过去除较重的碳钢材料引脚，缩小尺寸，可轻易地将产品重量减轻一半，体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，采用贴片式封装后，电子产品体积缩小40%一60%，重量减轻了60%一80%，最终使应用更趋完美。

随着科技水平的进步，人们的生活质量也越来越高，对显示和照明的质量要求也越来越高。传统的直插LED器件已经逐渐被贴片LED所取代。

当3合1贴片灯用在显示领域时，除了需要考虑亮度的提高和视角的改变外，还需要确保3合1贴片灯在显示白色、黄色和其他需要混色的颜色时的颜色在各个角度上的一致性。而采用传统的透镜无法解决需要混色的颜色时的颜色在各个角度上的一致性。

现有3合1贴片灯的混色主要通过圆柱形导光柱或双透镜配合黑色窄通道来实现。但是，利用圆柱形导光柱进行混色时，无法到对LED贴片灯视角对控制。利用双透镜和黑色窄通道的形式混色时，光效降低太多。另外，上述技术主要针对的贴片灯对象是较老设计的3528封装的贴片灯。此种贴片灯已经逐渐被新的设计所取代。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种对3合1贴片LED灯进行混色的透镜，旨在解决针对一字型排列的3合1贴片灯进行混色时保证各个角度一致性的问题。

本实用新型是这样实现的，一种对3合1贴片LED灯进行混色的透镜，包括基板，至少一个设置在所述基板一侧的透镜，设置在所述基板另一侧的与所述透镜一一对应的发光面；所述透镜包括形状相同的、设置在所述透镜两端的入光面和出光面；所述出光面与所述发光面相连；所述入光面的面积小于所述出光面；所述透镜的侧面为直线。通过该种设计保证了一字型排除的贴片LED的三个灯头发出的灯光可以完全的在透镜里发生混光。从而保证了发出的光线在各个角度都可以一致，避免了在不同方向上看带来不同颜色的问题。

本实用新型的进一步技术方案是：所述透镜的入光面和出光面为矩形，所述入光面的对称中心位于所述出光面的竖直对称轴上且高于所述出光面的对称中心；所述透镜设有向下倾斜的上侧面和向上倾斜的下侧面，所述上侧面与水平线的夹角为X1，所述下侧面与水平线的夹角为X2，所述X1的取值范围为0-8，所述X2的取值范围为0-20。该设置可以减少光线的损耗，同时避免了光线向上发射造成浪费。

本实用新型的进一步技术方案是：所述X1的取值范围为0<X1<2或2.3<X1<8;所述X2的取值范围为0<X2<3.8或4.3<X2<20。

本实用新型的进一步技术方案是：所述透镜的入光面和出光面为矩形，所述入光面的对称中心与所述出光面的对称中心重合；所述透镜设有向下倾斜的上侧面和向上倾斜的下侧面，所述上侧面与水平线的夹角为X5，所述下侧面与水平线的夹角为X6，所述X5的取值范围为0-10，所述X6的取值范围为0-10。该设置可以减少光线的损耗，同时避免了光线向上发射造成浪费。

本实用新型的进一步技术方案是：所述X5的取值范围为0<X5<2或2.3<X5<10;所述X6的取值范围为0<X6<3.8或4.3<X6<10。

本实用新型的进一步技术方案是：所述透镜的入光面和出光面为圆形，所述入光面的圆心位于所述出光面的竖直对称轴上且高于所述出光面的圆心；所述透镜的横截面的上边与水平线的夹角为X3，所述透镜的横截面的下边与水平线的夹角为X4，所述X3的取值范围为0-12，所述X4的取值范围为0-20。该设置可以减少光线的损耗，同时避免了光线向上发射造成浪费。

本实用新型的进一步技术方案是：所述X3的取值范围为0<X3<2或2.3<X3<12;所述X4的取值范围为0<X4<3.8或4.3<X4<20。

本实用新型的进一步技术方案是：所述入光面的面积为2-16 平方毫米。可以根据贴片LED的形状设计入光面的面积。

本实用新型的进一步技术方案是：所述入光面为透明面或磨砂面。

本实用新型的进一步技术方案是：所述透镜的长度为2-50 毫米，所述透镜的长度系所述入光面与所述出光面之间的距离，所述基板的厚度为2-5毫米。可以根据需要对透镜的长度和基板的厚度进行调整，不同的透镜长度会对导光和光效折射产生影响。

本实用新型的有益效果是：本方案提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜通过独特的透镜设计确保了发出的光线在各个角度均可以充分的混光，避免了偏色的现象；同时，透镜的角度设计集中的光线，大幅降低了光污染，提高了有效区域内的光线亮度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的对3合1贴片LED灯的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的侧面结构图。

图3是图2中A部分的局部放大图。

图4是本实用新型实施例一提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的入光方向的结构图。

图5是本实用新型实施例二提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的侧面结构图。

图6是图5中B部分的局部放大图。

图7是本实用新型实施例二提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的入光方向的结构图。

图8是本实用新型实施例二提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的侧面结构图。

图9是图8中C部分的局部放大图。

图10是本实用新型实施例三提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的入光方向的结构图。

图11是本实用新型实施例三提供的对3合1贴片LED灯中LED灯头的结构示意图。

附图标记： 2-透镜层； 1-PCB板； 7-入光面；8-透镜；9-定位孔；10-发光面。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。

图1是本实用新型实施例提供的对3合1贴片LED灯的结构示意图。

从图中可以看出，本方案提供的的3合1贴片LED灯结构如图，主要包括透镜层1和PCB板2，其中PCB板上设有若干LED贴片，透镜层包括若干透镜体，每个透镜体和贴片LED一一对应，主要起到提高发光光源亮度、改变光源角度的作用。

本方案提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的使用对象为一字型设计排列的LED灯珠，图11是本实用新型实施例三提供的对3合1贴片LED灯中LED灯头的结构示意图。从图中可以看出其结构。这种一字型排布的LED灯的光路与现在市场上三角形分布的LED灯的灯头光路具有较大差异，适用于三角形分布灯头的透镜无法有效的对一字型排布的贴片LED进行混光。贴片LED优选国星牌2727型或日亚牌132型。其他性能相近、尺寸相近的贴片LED也都在选用范围内。

本实用新型的改进点主要在于透镜层。从图1中可以看出透镜层上包括多个透镜体。每个透镜体都包括透镜、发光面和基板；透镜和发光面一一对应相互配合。多个透镜之间规律的组合共同形成一个整体。

本方案中的透镜可以使用亚克力PMMA或聚碳酸酯PC制成，根据不同的材料需要对透镜的具体参数进行调整。其中聚碳酸酯的材料优选拜耳公司Makrolon 2405产品；亚克力材料优选日本三菱公司生产的ACRYPET品牌产品中导光板级产品（包括VH5、TF8、TF9、VH6四种型号）。

具体实施例一如图2-4所示。本具体实施例中透镜层与图1提供的方案不同，而是将多个透镜体做成了一体化设计，这样更有利于组装。

图2是本实用新型实施例一提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的侧面结构图。如图，所述透镜8包括形状相同的、设置在所述透镜两端的入光面7和出光面（被发光面所遮挡，无法示出）；所述出光面与所述发光面10相连；所述入光面的面积小于所述出光面；所述透镜的侧面为直线。通过该种设计保证了一字型排除的贴片LED的三个灯头发出的灯光可以完全的在透镜里发生混光。从而保证了发出的光线在各个角度都可以一致，避免了在不同方向上看带来不同颜色的问题。

图3是图2中A部分的局部放大图。从图中可见，所述透镜的入光面和出光面为矩形，所述入光面的对称中心位于所述出光面的竖直对称轴上且高于所述出光面的对称中心；所述透镜设有向下倾斜的上侧面和向上倾斜的下侧面，所述上侧面与水平线的夹角为X1，所述下侧面与水平线的夹角为X2，所述X1的取值范围为0-8，所述X2的取值范围为0-20。该设置可以减少光线的损耗，同时避免了光线向上发射造成浪费。进一步的，所述X1的取值范围为0<X1<2或2.3<X1<8;所述X2的取值范围为0<X2<3.8或4.3<X2<20。

图4是本实用新型实施例一提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的入光方向的结构图。从图中可以看出入光面与出光面的位置关系。

此外，从图2中还可以看出基板上设有定位孔9，该结构的主要目的在于定位，以确保托架3和透镜层2之间能够准确的进行组合。

具体实施例二如图5-7所示。从图5可以看出本实施例与具体实施例一的不同点在于透镜的形状。

图6是图5中B部分的局部放大图。从图中可见，所述透镜的入光面和出光面为圆形，所述入光面的圆心位于所述出光面的竖直对称轴上且高于所述出光面的圆心；所述透镜的横截面的上边与水平线的夹角为X3，所述透镜的横截面的下边与水平线的夹角为X4，所述X3的取值范围为0-12，所述X4的取值范围为0-20。该设置可以减少光线的损耗，同时避免了光线向上发射造成浪费。

优选的，所述X3的取值范围为0<X3<2或2.3<X3<12;所述X4的取值范围为0<X4<3.8或4.3<X4<20。

图7是本实用新型实施例二提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的入光方向的结构图。从图7中可以更清晰的看出两个圆形之间的位置关系。

具体实施例三如图8-10所示。从图中可以看出本实施例与具体实施例1中入光面的形状相同，但入光面和出光面的位置关系不同。图10是本实用新型实施例三提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的入光方向的结构图。从图中可以清晰的看出入光面在出光面的正中心。

图8是本实用新型实施例三提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜的侧面结构图。图9是图8中C部分的局部放大图。如图，所述透镜的入光面和出光面为矩形，所述入光面的对称中心与所述出光面的对称中心重合；所述透镜设有向下倾斜的上侧面和向上倾斜的下侧面，所述上侧面与水平线的夹角为X5，所述下侧面与水平线的夹角为X6，所述X5的取值范围为0-10，所述X6的取值范围为0-10。该设置可以减少光线的损耗，同时避免了光线向上发射造成浪费。

所述X5的取值范围为0<X5<2或2.3<X5<10;所述X6的取值范围为0<X6<3.8或4.3<X6<10。

根据入光面形状以及其他需求的不同可以对入光面的面积进行调整，其面积的变化范围为2-16平方毫米之间。同样，可以根据需要对透镜长度和基板厚度进行调整，不同的透镜长度和基板厚度会对导光和光效折射产生影响。所述透镜的长度为2-50 毫米，所述透镜的长度系所述入光面与所述出光面之间的距离。所述基板的厚度为2-5毫米。

也可以将入光面设计成为透明面或者是磨砂面。

本方案提供的对3合1贴片LED灯进行混色的透镜通过独特的透镜设计确保了发出的光线在各个角度均可以充分的混光，避免了偏色的现象；同时，透镜的角度设计集中的光线，大幅降低了光污染，提高了有效区域内的光线亮度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。