一种基于全反射原理和透射原理的平面透镜制造技术

本发明专利技术公开了一种基于全反射原理和透射原理的平面透镜，所述平面透镜包括透明镜体，所述透明镜体具有安装面、密封槽、定位柱、单体透镜和出射面，所述单体透镜包括底面和全反射面，所述入射面包括大角度入射面和小角度入射面，所述全反射面包括纵向全反射面和横向全反射面，所述纵向全反射面与横向全反射面之间为过渡面。该平面透镜具有表面平整、便于清洁、透光率高及LED光源光利用率高等优点。光率高及LED光源光利用率高等优点。光率高及LED光源光利用率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全反射原理和透射原理的平面透镜


[0001]本专利技术涉及一种光学设计构件，尤其是涉及一种基于全反射和透射原理的平面透镜。

技术介绍

[0002]目前，LED芯片的光度分布为郎伯型，照射在路面上的光斑呈圆形，有近一半光线照射在道路以外，使得整个LED芯片光利用率低，且光斑中心亮、周围暗，容易在道路上形成斑马纹，产生光污染和眩光等问题。因此，在路灯、隧道灯等LED照明灯具的结构组成上均采用二次光学处理的配光透镜，由于光度分布的需要，现有灯具透镜表面结构一般采用近似“W”型的自由曲面。该结构透镜外表面凹凸不平，长时间使用会在外表面沉积灰尘及汽车尾气的油污等且难以清理，从而导致透镜的透光率降低。同时，由于透镜外表面凹凸不平，容易造成透镜出光表面挤压磨损，从而影响透镜的配光质量。有些灯具在结构上设计了钢化玻璃，将玻璃安装在透镜外侧来解决平面清洁问题，但玻璃会使灯具光损7%。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于全反射和透射原理的平面透镜，整个透镜光学设计基于全反射原理和透射原理，解决了LED芯片光利用率低，且透镜出光表面采用整体平面设计，解决了透镜出射面的凹凸不平，难以清洁，极易磨损等问题。
[0004]本专利技术实施例提供了一种基于全反射原理和透射原理的平面透镜，包括透明镜体，所述透明镜体所述透明镜体具有安装面、密封槽、定位柱、单体透镜和出射面。
[0005]作为上述技术方案的改进，所述单体透镜包括透镜底面和全反射面。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进，所述透镜底面向着单体透镜内部方向设置有入射凹槽，所述入射凹槽的壁面为入射面。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述入射面包括大角度入射面和小角度入射面。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述全反射面包括纵向全反射面和横向全反射面，所述纵向全反射面与横向全反射面之间为过渡面。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述安装底面、透镜底面和出射面为平面，所述全反射面、入射面及过渡面为自由曲面。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述入射面与单体透镜纵向中心截面相交形成的自由曲线为对称设置。所述入射面与单体透镜横向中心截面相交形成的自由曲线为对称设置。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述入射面与单体透镜横向中心截面相交形成的自由曲线可为非对称设置。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述透明镜体的材料为聚碳酸酯、玻璃。
[0013]本专利技术的有益效果是：一种基于全反射和透射原理的平面透镜，所述平面透镜的
出射面为平面，可以有效的避免现有近似“W”型结构的透镜表面，不容易在透镜外表面沉积灰尘，便于清理，同于可以减少透镜表面的磨损。同时所述平面透镜结构设计中有小角度入射面和大角度入射面，并基于全反射原理设有纵向全反射面及横向全反射面，所述纵向全反射面与横向全反射面之间为过渡面的结构设置，可以有效的提高光的利用率。该平面透镜解决了LED芯片光利用率低以及现有透镜出射面的凹凸不平，难以清洁，极易磨损等问题。
[0014]本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述的附图是本专利技术的一种实施方式。
[0016]图1为本专利技术实施例中光源光度分布曲线极坐标图。
[0017]图2为本专利技术实施例中平面透镜背面轴侧图。
[0018]图3为本专利技术实施例中平面透镜正面轴侧图。
[0019]图4为本专利技术实施例中单体透镜横向剖面图。
[0020]图5为本专利技术实施例中单体透镜纵向剖面图。
[0021]图6为本专利技术实施例中单体透镜横向截面二维坐标图。
[0022]图7为本专利技术实施例中单体透镜纵向截面的二维坐标图。
[0023]图8为本专利技术实施例中单体透镜纵向轮廓曲线DE的光路图。
[0024]图9为本专利技术实施例中单体透镜纵向轮廓曲线AB、EF的光路图。
[0025]图10为本专利技术实施例中单体透镜横向截面光线方向示意图。
[0026]图11为本专利技术实施例中单体透镜纵向截面光线方向示意图。
[0027]图12为本专利技术实施例中平面透镜配光曲线极坐标图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一种实施例，而不是全部的实施例。
[0029]目前，LED芯片的光度分布为郎伯型，参照图1，LED芯片光度分布曲线110横向和纵向相同，半光强光束角的全宽度为120
°
，照射在路面上的光斑呈圆形。由于120
°
以外光强小，因此光斑中心亮，周围暗，易在道路上形成斑马纹，且120
°
以外的光容易产生光污染和眩光。本专利技术基于全反射原理对二次光学处理的配光透镜进行结构设计，使得透镜实现截光设计，完成光的高效利用。
[0030]为便于对本实施例进行理解，首先对本专利技术实施例所公开的一种平面透镜进行详细介绍，参照图2和图3所示，平面透镜200中包括单体透镜210、安装面220、密封槽230、定位柱240和出射面250。
[0031]参照图4和图5所示，作为上述技术方案的改进，所述单体透镜210包括透镜底面
211和全反射面212。
[0032]作为上述技术方案的进一步改进，所述透镜底面向着单体透镜内部方向设置有入射凹槽，所述入射凹槽的壁面为入射面213。
[0033]作为上述技术方案的进一步改进，所述入射面包括大角度入射面和小角度入射面。
[0034]在应用时，光源发出的光线经小角度入射面后先折射，然后通过出射面折射出透镜，光源发出的光线经大角度入射面后先折射到全反射面，再经全反射面反射到出射面，后经出射面折射出透镜。
[0035]作为上述技术方案的进一步改进，所述全反射面包括纵向全反射面和横向全反射面，所述纵向全反射面与横向全反射面之间为过渡面。
[0036]由于LED芯片的光度分布为郎伯型分布，为了高效的利用光源发出的光线，部分光源光线经大角度入射面后先折射到过渡面，再经过渡面反射到出射面，后经出射面折射出透镜。
[0037]作为上述技术方案的进一步改进，所述安装底面、透镜底面和出射面为平面，所述全反射面、入射面及过渡面为自由曲面。
[0038]作为上述技术方案的进一步改进，所述入射面与单体透镜纵向中心截面相交形成的自由曲线为对称设置。
[0039]参照图7，所述平面透镜纵向截面线段包括小角度入射面轮廓曲线DE，大角度入射面轮廓曲线EF，底面轮廓曲线AF，全反射轮廓曲线AB，出射面轮廓曲线B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面透镜，其特征在于：包括透明镜体，所述透明镜体具有安装面、密封槽、定位柱、单体透镜和出射面。2.根据权利要求1所述的一种平面透镜，其特征在于：所述单体透镜包括透镜底面和全反射面。3.根据权利要求2所述的一种平面透镜，其特征在于：所述透镜底面向着单体透镜内部方向设置有入射凹槽，所述入射凹槽的壁面为入射面。4.根据权利要求3所述的一种平面透镜，其特征在于：所述入射面包括大角度入射面和小角度入射面。5.根据权利要求2所述的一种平面透镜，其特征在于：所述全反射面包括纵向全反射面和横向全反射面，所述纵向全反射面与横向全反射面之间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆一经，郭昌盛，曹立明，赵飞，王昭，黄超宇，
申请(专利权)人：西安新骊电子技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：