CN108224363A - 超薄光学透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄光学透镜，包括透镜体和镜片，所述透镜体的底面设有放置光源的入射腔，所述透镜体的上表面设置为与出射光线垂直的第一光学平面，所述透镜体的底面围绕入射腔设置为向外凸起的反射面，所述透镜体上方设置有与第一光学面平行的镜片，所述镜片为透明的片形，所述第一光学面与镜片的间隔厚度为0.1‑0.3mm；所述入射腔的表面弧度设置为光源经入射腔表面折射进入透镜体后射向第一光学平面，经第一光学平面全反射后并射向反射面；所述反射面的表面弧度设置为由第一光学平面全反射的光线由反射面反射后垂直第一光学平面经镜片射出。本发明具有厚度只有传统透镜的1/4‑1/2、适用于携式照明设备的优点。
Description
技术领域
本发明涉及LED透镜，尤其是涉及一种厚度只有传统透镜的1/4-1/2、适用于携式照明设备的超薄光学透镜。
背景技术
LED光源由于具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、低热量等众多优点，目前得到了人们的广泛关注及应用，基于此，LED光源技术也得到了迅速发展，人们致力于通过技术改进提高LED光源的各种性能。LED光源的光束角约为110～120度，能够应用一般照明场合，但光束角不够大，光能利用效率不高。为了解决这一技术问题，人们在LED光源模块中的LED器件上使用二次配光透镜，通过对透镜的入射面及出射面的形状设计，根据需要有效利用光能。现有大多数便携照明设备的LED透镜高度在10mm左右，这种透镜在产品的设计中不适应于便携式照明设备的应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种厚度只有传统透镜的1/4-1/2、适用于携式照明设备的超薄光学透镜。
本发明通过以下技术措施实现的，一种超薄光学透镜，包括透镜体和镜片，所述透镜体的底面设有放置光源的入射腔，所述透镜体的上表面设置为与出射光线垂直的第一光学平面，所述透镜体的底面围绕入射腔设置为向外凸起的反射面，所述透镜体上方设置有与第一光学面平行的镜片，所述镜片为透明的片形，所述第一光学面与镜片的间隔厚度为0.1-0.3mm；所述入射腔的表面弧度设置为光源经入射腔表面折射进入透镜体后射向第一光学平面，经第一光学平面全反射后并射向反射面；所述反射面的表面弧度设置为由第一光学平面全反射的光线由反射面反射后垂直第一光学平面经镜片射出。
作为一种优选方式，所述透镜体上周边设置有凸起，所述镜片固定在凸起上。
作为一种优选方式，所述透镜体和镜片的整体厚度小于5mm。
作为一种优选方式，所述第一光学面与镜片的间隔厚度为0.2mm。
作为一种优选方式，所述透镜体的高度为2.5mm，所述镜片的厚度为1mm。
作为一种优选方式，所述反射面表面镀设有返光材料镀层。
作为一种优选方式，所述返光材料镀层为铝掺杂二氧化硅。
作为一种优选方式，所述镜片为增透钢化玻璃片。
作为一种优选方式，所述入射腔表面是一个圆锥面，圆锥面对光源的张角为π/3。
作为一种优选方式，所述透镜体和镜片一体成型，在中间抽离出一个间隔第一光学面与镜片的空气薄腔。
本发明由透镜体和镜片组成一个光学系统，并在二者中间形成一个0.1-0.3mm厚度的空气薄腔，光源射出的光线经入射腔表面折射进入透镜体，而后射向第一光学平面经第一光学平面全反射后并射向反射面，由第一光学平面全反射的光线由反射面反射后垂直第一光学平面经镜片射出。本本发明的入射腔表面将光线进行耦合整理，使其具有良好的传播角度；第一光学平面与上方的空气薄腔配合，创造全反射条件；反射面光线以垂直第一光学平面方向出射。第一光学平面受到镜片保护，与外界隔绝，避免因脏污和划伤等原因破坏全反射条件，光线在透镜体内发生了两次折射(常规设计是一次折射)，使透镜可以做得更薄，只有传统透镜的1/4-1/2。
附图说明
图1为本发明实施例的剖面结构示意图。
图2为本发明实施例工作时的剖面结构示意图。
图3为本发明实施例的光路示意图。
图4为本发明一体成型实施例的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
一种超薄光学透镜，参考图1至图3，包括透镜体200和镜片100，所述透镜体200的底面设有放置光源300的入射腔204，所述透镜体200的上表面设置为与出射光线垂直的第一光学平面201，所述透镜体200的底面围绕入射腔204设置为向外凸起的反射面203，所述透镜体200上方设置有与第一光学面201平行的镜片100，所述镜片100为透明的片形，所述第一光学面201与镜片100的间隔厚度为0.1-0.3mm；所述入射腔204的表面弧度设置为光源300经入射腔表面205折射进入透镜体200后射向第一光学平面201，经第一光学平面201全反射后并射向反射面203；所述反射面203的表面弧度设置为由第一光学平面201全反射的光线由反射面203反射后垂直第一光学平面201经镜片100射出。
本透镜由透镜体200和镜片100组成一个光学系统，并在二者中间形成一个0.1-0.3mm厚度的空气薄腔，光源300射出的光线经入射腔表面205折射进入透镜体200，而后射向第一光学平面201经第一光学平面201全反射后并射向反射面203，由第一光学平面201全反射的光线由反射面203反射后垂直第一光学平面201经镜片100射出。本透镜的入射腔表面205将光线进行耦合整理，使其具有良好的传播角度；第一光学平面201与上方的空气薄腔配合，创造全反射条件；反射面203光线以垂直第一光学平面201方向出射。第一光学平面201受到镜片100保护，与外界隔绝，避免因脏污和划伤等原因破坏全反射条件，光线在透镜体200内发生了两次折射(常规设计是一次折射)，使透镜可以做得更薄，只有传统透镜的1/4-1/2。
本发明的超薄光学透镜，参考图1至图2，在前面技术方案的基础上具体是，透镜体200上周边设置有凸起202，所述镜片100固定在凸起202上。
本发明的超薄光学透镜，参考图1至图2，在前面技术方案的基础上具体是，透镜体200和镜片100的整体厚度小于5mm。
本发明的超薄光学透镜，参考图1至图2，在前面技术方案的基础上具体是，第一光学面201与镜片100的间隔厚度为0.2mm。
本发明的超薄光学透镜，参考图1至图2，在前面技术方案的基础上具体是，透镜体200的高度为2.5mm，所述镜片100的厚度为1mm。
本发明的超薄光学透镜，参考图1至图2，在前面技术方案的基础上具体是，反射面203表面镀设有高效返光材料镀层，返光材料镀层优选铝掺杂二氧化硅。反射面203采用返光材料镀层，不依赖全发射(常规设计依赖全发射)，使透镜可以做得更薄。
本发明的超薄光学透镜，参考图1至图2，在前面技术方案的基础上具体是，镜片100为增透钢化玻璃片，从而增加强度及透光效果。
本发明超薄光学透镜光路分析，参考图3，入射腔表面205是一个圆锥面，圆锥面对光源300的张角为π/3。
入射腔表面205可以是一个圆锥面，折射率为n，圆锥面对光源的张角为π/3，圆锥面与水平夹角为θ；光线在圆锥面的入射角为θ1，在透镜体200内的折射角为θ2，光线与竖直方向夹角为θx，对应反射面203剖面的切线与水平面夹角为θy；
θy表达为固定运算函数f作用于θx
∵θ1＝θ-θxθy＝(θ-θ2)/2sinθ1/sinθ2＝n∴θy＝n*f(θx)θx∈[0，π/3]
在一种一体成型超薄光学透镜，参考4，在前面技术方案的基础上具体是，透镜体和镜片一体成型，在中间抽离出一个间隔第一光学面与镜片的空气薄腔。一样能达到上述效果。
以上是对本发明超薄光学透镜进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超薄光学透镜，其特征在于：包括透镜体和镜片，所述透镜体的底面设有放置光源的入射腔，所述透镜体的上表面设置为与出射光线垂直的第一光学平面，所述透镜体的底面围绕入射腔设置为向外凸起的反射面，所述透镜体上方设置有与第一光学面平行的镜片，所述镜片为透明的片形，所述第一光学面与镜片的间隔厚度为0.1-0.3mm；所述入射腔的表面弧度设置为光源经入射腔表面折射进入透镜体后射向第一光学平面，经第一光学平面全反射后并射向反射面；所述反射面的表面弧度设置为由第一光学平面全反射的光线由反射面反射后垂直第一光学平面经镜片射出。
2.根据权利要求1所述超薄光学透镜，其特征在于：所述透镜体上周边设置有凸起，所述镜片固定在凸起上。
3.根据权利要求1所述超薄光学透镜，其特征在于：所述透镜体和镜片的整体厚度小于5mm。
4.根据权利要求1所述超薄光学透镜，其特征在于：所述第一光学面与镜片的间隔厚度为0.2mm。
5.根据权利要求1所述超薄光学透镜，其特征在于：所述透镜体的高度为2.5mm，所述镜片的厚度为1mm。
6.根据权利要求1所述超薄光学透镜，其特征在于：所述反射面表面镀设有返光材料镀层。
7.根据权利要求6所述超薄光学透镜，其特征在于：所述返光材料镀层为铝掺杂二氧化硅。
8.根据权利要求1所述超薄光学透镜，其特征在于：所述镜片为增透钢化玻璃片。
9.根据权利要求1所述超薄光学透镜，其特征在于：所述入射腔表面是一个圆锥面，圆锥面对光源的张角为π/3。
10.根据权利要求1所述超薄光学透镜，其特征在于：所述透镜体和镜片一体成型，在中间抽离出一个间隔第一光学面与镜片的空气薄腔。
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