CN106195916B - 透镜 - Google Patents

Abstract

一种透镜，包括一基座，所述基座包括一底面和一顶面，所述基座的底面设有一入光面，所述入光面自基座的底面朝向顶面一侧凹陷，所述基座的顶面设有一出光面，所述出光面自基座的顶面朝远离底面的一侧凸出。所述基座底面还设有一反光面，所述反光面自基座的底面朝向顶面一侧凹陷，光线由所述入光面进入所述透镜，所述进入透镜的光线包括第一部分光线和第二部分光线，所述第一部分光线由入光面进入透镜后入射至出光面，再由出光面射出所述透镜，所述第二部分光线由入光面进入透镜并入射至出光面后，在出光面发生全反射至所述反光面，然后经反光面反射至出光面并射出所述透镜。

Description

透镜

技术领域

本发明涉及一种透镜。

背景技术

发光二极管（light emitting diode，LED）作为新一代的光源，其二次光学设计尤为重要，多颗LED芯片共同封装已成为应用LED光源的新趋势，但是，对于这种光源，如果透镜结构设计不当，容易出现黄斑的现象。

发明内容

本发明目的在于提供一种透镜以解决光源易产生黄斑的难题。

一种透镜，包括一基座，所述基座包括一底面和一顶面，所述基座的底面设有一入光面，所述入光面自基座的底面朝向顶面一侧凹陷，所述基座的顶面设有一出光面，所述出光面自基座的顶面朝远离底面的一侧凸出。所述基座底面还设有一反光面，所述反光面自基座的底面朝向顶面一侧凹陷，光线由所述入光面进入所述透镜，所述进入透镜的光线包括第一部分光线和第二部分光线，所述第一部分光线由入光面进入透镜后入射至出光面，再由出光面射出所述透镜，所述第二部分光线由入光面进入透镜并入射至出光面后，在出光面发生全反射至所述反光面，然后经反光面反射至出光面并射出所述透镜。

本发明通过在透镜的底面设置反光面，将由出光面全反射至透镜内的光线由反光面再次反射，最终由出光面出射，使得应用该透镜的光源的配光曲线关于光源的光轴呈非对称分布，有效解决了具有多颗LED芯片的光源易产生黄斑的难题。

附图说明

图1为本发明所提供的透镜的一个方向的立体图。

图2为图1所示的透镜的另一方向的立体图。

图3为图1所示的透镜的底面的示意图。

图4为图3所示的透镜的沿IV-IV的截面图。

图5为应用本发明所提供的透镜的光源示意图。

图6为图1所示的透镜的顶面的示意图。

图7为应用本发明所提供的透镜的光源的配光曲线图。

主要元件符号说明

透镜	10
		基座	101
顶面	1011
		底面	1012
第一边	1012a
		第二边	1012b
第三边	1012c
		第四边	1012d
入光面	11
		光轴	P-P’
出光面	12
		反光面	13
轴线	Q-Q’
		反光部	131
中心部	1311
		端部	1312
第一反光部	131a
		第二反光部	131b
原点	O
		点	R，I，J，K
第一方向	A
		第二方向	B
第三方向	C
		第四方向	D

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1-4，一种透镜10包括一基座101。所述基座101包括一顶面1011和一底面1012。所述基座101的底面1012设有一入光面11所述入光面11自基座101的底面1012朝向顶面1011一侧凹陷。所述基座101的顶面1011设有一出光面12。所述出光面12自基座101的顶面1011朝远离底面1012的一侧凸出。所述基座101的底面1012还设有一反光面13。所述反光面13自基座101的底面1012朝向顶面1011一侧凹陷。

在底面1012所在平面定义相互垂直的X轴和Y轴。所述X轴和Y轴相交于原点O。定义由原点O朝向X轴一端的方向为X轴的正向，由原点O朝向X轴的另一端的方向为X轴的负向。定义一Z轴，所述Z轴通过原点O，且垂直于底面1012。所述轴线Q-Q’平行于Z轴。

请参阅图4-5，所述入光面11具有光轴P-P’。所述光轴P-P’垂直于底面1012。所述光轴P-P’与X轴相交。所述入光面11为一部分球面。在应用本发明所提供的透镜10时，光源20可设置于入光面11的光轴P-P’上。所述光源20可为LED光源。所述光源20可以为单颗LED芯片21的光源，亦可以为多颗LED芯片21的光源。在本实施例中，所述光源20为具有多颗LED芯片21的光源。该多颗LED芯片21呈矩阵分布。

请参阅图4和6，所述出光面12为自由曲面。所述出光面12关于X轴对称。在本实施例中，所述出光面12为水滴形出光面。所述出光面12具有轴线Q-Q’。所述轴线Q-Q’垂直于底面1012，并与出光面12相交于点R。所述点R与所述底面1012之间的距离大于所述出光面12上其余各点（如点I，点J或点K）与底面1012之间的距离。所述轴线Q-Q’与X轴相交。所述入光面11的光轴P-P’和出光面12的轴线Q-Q’不重合。所述入光面11的光轴P-P’和出光面12的轴线Q-Q’平行设置。在本实施例中，所述光轴P-P’相交于X轴的负向，所述轴线Q-Q’相交与X轴的正向。所述出光面12具有第一部分12a和第二部分12b。所述第一部分12a的曲率大于所述第二部分12b的曲率。在本实施例中，所述第一部分12a位于所述轴线Q-Q’朝向X轴的负向的一侧。所述第二部分12b位于所述轴线Q-Q’朝向X轴的正向的一侧。所述第一部分12a在底面1012的投影的长度F1小于所述第二部分12b在12a在底面1012的投影的长度F2。定义所述出光面12在底面1012投影的宽度方向平行于底面1012的宽度方向。在本实施例中，所述第一部分12a在底面1012的投影的宽度S1由轴线Q-Q’朝向X轴的负向先增大在减小。在其他实施例中，所述第一部分12a在底面1012的投影的宽度S1可由轴线Q-Q’朝向X轴的负向逐渐减小。在本实施例中，所述第二部分12b在底面1012的投影的宽度S22由轴线Q-Q’朝向X轴的正向逐渐减小。在其他实施例中，所述第二部分12b在底面1012的投影的宽度S22亦可由轴线Q-Q’朝向X轴的正向先增大在减小。

请参阅图2-4，所述反光面13关于X轴对称。定义所述入光面11和反光面13的宽度方向为平行于底面1012的宽度方向。所述入光面11的宽度G1小于等于所述反光面13的宽度G2。所述反光面13设置于X轴的正向。所述反光面13包括若干反光部131。在本实施例中，每一反光部131为长条状的凹槽。每一反光部131的长度方向与底面1012的宽度方向平行。每一反光部131包括中心部1311和端部1312。所述中心部1311为部分圆柱面。所述端部1312为部分圆锥面。所述端部1312由中心部1311朝向远离中心部1311的方向减缩形成。在本实施例中，所述端部1312由中心部1311沿远离X轴的方向减缩形成。所述若干反光部131可分为第一反光部131a和第二反光部131b。所述第一反光部131a的宽度大于第二反光部131b的宽度。所述第二反光部131b与第一反光部131a平行设置。所述第二反光部131b包括若干条平行并排排列的凹槽，所述第一反光部131a位于第二反光部131b的外部。在其他实施例中，所述反光部131可以为三角形的凹槽、圆形的凹槽或其他多边形的凹槽。

在本实施例中，所述基座101为一长方体。所述底面1012为一长方形。所述底面1012具有第一边1012a，第二边1012b，第三边1012c和第四边1012d。所述第一边1012a和第三边1012c相对设置。所述第二边1012b和第四边1012d相对设置。在本实施例中，所述第二边1012b和第四边1012d为长方体的长边，所述第一边1012a和第三边1012c为长方体的宽边。所述X轴平行于底面1012的长度方向，也即所述X轴与第二边1012b和第四边1012d平行。所述X轴指向第一边1012a的一侧为X轴的正向，指向第三边1012c的一侧为X轴的负向。所述Y轴平行于底面1012的宽度方向，也即所述Y轴与第一边1012a和第三边1012c平行。所述原点O位于底面的中心，也即所述原点O与第一边1012a之间的距离等于与第三边1012c之间的距离，同时所述原点O与第二边1012b之间的距离等于与第四边1012d之间的距离。所述原点O位于入光面11在底面1012上的投影的范围内。

在其他实施例中，所述基座101也可以为一椭圆柱体。所述底面1012为椭圆形。所述椭圆形的底面1012具有长轴和短轴。所述X轴为所述底面1012的长轴，所述Y轴为所述底面1012的短轴。

光线L由所述入光面11进入所述透镜10。所述进入透镜10的光线L自所述出光面12射出透镜10。所述进入透镜10的光线L包括第一部分光线L1和第二部分光线L2。所述第一部分光线L1由入光面11进入透镜10后入射至出光面12，再由出光面12射出所述透镜10。所述第二部分光线L2由入光面11进入透镜10并入射至出光面12后，在出光面12发生全反射至所述反光面13，然后经反光面13反射至出光面12并射出所述透镜10。在本实施例中，所述光线L由光源20发出。

请参阅图2和7，所述光源20设置于透镜10的入光面11的光轴P-P’上。为方便描述，定义平行于Y轴的方向为第一方向A，与Y轴交角为30度的方向为第二方向B，与Y轴交角为60度的方向为第三方向C，平行于X轴的方向（也即与Y轴交角为90的方向）为第四方向D。

在平行于第一方向A且包含光轴P-P’的截面内，应用该透镜10的配光曲线关于光轴P-P’对称分布，从透镜10射出的光线的光强自光轴P-P’朝向透镜10的两侧先逐渐增加，光强峰值出现在偏离光轴P-P’约35度附近，随后光强再逐渐下降。

在平行于第二方向B且包含光轴P-P’的截面内，应用该透镜10的配光曲线关于光轴P-P’非对称分布，从透镜10射出的光线的光强自光轴P-P’朝向透镜10的其中一侧（0度线的左侧）先逐渐增加，光强峰值出现在偏离光轴P-P’约40度附近，随后光强再逐渐下降。

在平行于第三方向C且包含光轴P-P’的截面内，应用该透镜10的配光曲线关于光轴P-P’非对称分布，从透镜10射出的光线的光强自光轴P-P’朝向透镜10的其中一侧（0度线的左侧）先逐渐增加，光强峰值出现在偏离光轴P-P’约50度附近，随后光强再逐渐下降。

在平行于第四方向D且包含光轴P-P’的截面内，应用该透镜10的配光曲线关于光轴P-P’非对称分布，从透镜10射出的光线的光强自光轴P-P’朝向透镜10的其中一侧（0度线的左侧）先逐渐增加，光强峰值出现在偏离光轴P-P’约55度附近，随后光强再逐渐下降。

在本发明中，通过在底面1012设置反光面13，将由出光面12全反射至透镜10内的光线由反光面13再次反射，最终由出光面12出射，使得应用该透镜10的配光曲线均关于光轴P-P’非对称分布，有效解决了具有多颗LED芯片21的光源20易产生黄斑的难题，同时，增加了透镜10的出光效率。

对于本领域的技术人员来说可以在本发明技术构思内做其他变化，但是，根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种透镜，包括一基座，所述基座包括一底面和一顶面，所述基座的底面设有一入光面，所述入光面自基座的底面朝向顶面一侧凹陷，所述基座的顶面设有一出光面，所述出光面自基座的顶面朝远离底面的一侧凸出，其特征在于：所述基座的底面还设有一反光面，所述反光面设置于所述入光面的一侧，所述反光面自基座的底面朝向顶面一侧凹陷，光线由所述入光面进入所述透镜，所述进入透镜的光线包括第一部分光线和第二部分光线，所述第一部分光线由入光面进入透镜后入射至出光面，再由出光面射出所述透镜，所述第二部分光线由入光面进入透镜并入射至出光面后，在出光面发生全反射至所述反光面，然后经反光面反射至出光面并射出所述透镜。

2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述入光面具有光轴，所述光轴垂直于底面。

3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述出光面具有轴线，所述轴线垂直于底面，所述轴线与出光面的交点与所述底面之间的距离大于所述出光面上其余各点与底面之间的距离。

4.如权利要求3所述的透镜，其特征在于：所述入光面的光轴和出光面的轴线不重合。

5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述出光面具有第一部分和第二部分，所述第一部分的曲率大于所述第二部分的曲率。

6.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述反光面包括若干反光部。

7.如权利要求6所述的透镜，其特征在于：每一反光部为长条状的凹槽。

8.如权利要求7所述的透镜，其特征在于：每一反光部包括中心部和端部，所述中心部为部分圆柱面，所述端部为部分圆锥面，所述端部由中心部朝向远离中心部的方向减缩形成。

9.如权利要求7所述的透镜，其特征在于：所述若干反光部分为第一反光部和第二反光部，所述第一反光部的宽度大于第二反光部的宽度，所述第二反光部与第一反光部平行设置。

10.如权利要求9所述的透镜，其特征在于：所述第二反光部包括若干条平行并排排列的凹槽，所述第一反光部位于第二反光部的外部。