CN110388624A - 一种防止眩光的准直透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面；还包括一个环形消眩坝，该环形消眩坝与透镜本体可一体成型或作为独立部件与透镜本体固定安装。本发明的准直透镜，在保证透镜中部最强光线无阻挡出射的情况下，能有效防止眩光而几乎不降低光通量。
Description
技术领域
本发明属于LED光学系统配件的技术领域，具体涉及一种防止眩光的准直透镜。
背景技术
LED照明芯片已经是较为广泛应用的照明技术，LED芯片经过初步的封装后已经完成了初次配光，由封装组件完成，初次配光后具有一定的随机设计的发光角度，在应用于照明灯具上时，往往还需要再次配光，即二次配光，以根据具体照明场景的应用需求完成配光设计，比如室内照明、路灯照明、舞台照明、景观照明等。
随着技术的进步，人们对照明的细节和舒适度提出了更高的要求，从以前单纯追求高亮度高光效，逐渐关注于颜色舒适和低眩光的照明感受。对于防止眩光的方法，现有技术通过在透镜外加消光筒以及遮挡透镜中部出眩光的位置等的方法，都可以起到降低眩光的目的，但是都会大大降低出光效率。其中，加消光筒或者格栅的结构会均匀的挡住各个角度的眩光，但是也无差别地吸收掉了透镜各个位置出射的本来不会形成眩光的光线，降低光效；中部加消光件的结构可以只挡住中间部分的出射光线，但是由于LED光源正向出光最强，这种消光方式还是会造成很大的光损失(光通量损失一般大于20％左右)。另外更大的问题是，随着LED功率密度越来越高，COB封装的LED光源功率越来越高，损失的光通量会形成很大的热，很容易造成挡光材料的老化甚至熔解，极大限制了相关技术的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对上述提到的现有技术问题，设计一种在保证透镜中部最强光线无阻挡出射的情况下，能有效防止眩光而几乎不降低光通量的准直透镜。
为实现本发明的目的所采用的技术方案为：
方案之一为：一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面；
入光端中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面和位于第一入光面外周的第二入光面；第二入光面的法线方向与对称轴在第一入光面的下方交叉；
第一入光面的下方用于放置LED光源，LED光源正面朝向第一入光面；第二入光面的法线方向经过LED光源的发光表面；光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出；
出光端的上方中间设有一环形消眩坝，环形消眩坝与透镜本体同材质且一体成型；环形消眩坝将出光端分隔为位于中间的第一出光面和位于外周的第二出光面，第一出光面位于第一入光面上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面位于透镜本体侧面的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出；
环形消眩坝自透镜的出光端向上延伸凸起，环形消眩坝包括位于内侧的内侧面和相对的外侧面，内侧面和外侧面之间的径向厚度逐渐向上方收窄，且内侧面和外侧面在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝的底部。
优选的，所述环形消眩坝的内侧面和外侧面中至少有一个面为磨砂表面。
优选的，所述环形消眩坝的内侧面和外侧面自下而上逐渐相互靠拢，内侧面和外侧面在顶端处设有圆角过渡。
方案之二为：一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面；
入光端中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面和位于第一入光面外周的第二入光面；第二入光面的法线方向与对称轴在第一入光面的下方交叉；
第一入光面的下方用于放置LED光源，LED光源正面朝向第一入光面；第二入光面的法线方向经过LED光源的发光表面；光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出；
出光端的上方中间设有一环形消眩坝，环形消眩坝作为独立部件与透镜本体安装连接；环形消眩坝将出光端分隔为位于中间的第一出光面和位于外周的第二出光面，第一出光面位于第一入光面上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面位于透镜本体侧面的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出；
环形消眩坝为沿上下方向设置的管状结构，环形消眩坝包括位于内侧的内侧面和相对的外侧面，内侧面和外侧面在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝的底部。
优选的，所述环形消眩坝为不透明结构。更进一步，可以采用黑色吸光材料制成。
优选的，所述第一出光面沿外周向相对出光端向上凸起形成一台阶结构，环形消眩坝下端内侧与台阶结构通过过盈配合安装固定。
作为方案一和方案二共同的优选方案，透镜本体的侧面为镀有反射膜的反射面，或为光滑的全反射面，或为设有辐射状齿条的全反射面。齿状的结构组成具有全反射功能的结构，可以起到与镀反射膜同样的反射效果且没有光损失。
作为方案一和方案二共同的优选方案，所述第二入光面为1个连续的环周面，所述透镜本体的侧面也为1个连续的环周面；(该方案中，光线分为两种路径出射，一种是与对称轴夹角较小的光线通过第一入光面折射进入透镜本体后从第一出光面折射出射；另一种是与对称轴夹角较大的光线，从第二入光面折射进入透镜本体后射至透镜的侧面，被透镜侧面反射或全反射向第二出光面，从第二出光面出射；)或，
所述第二入光面为1个连续的环周面，而所述侧面则由2个以上不连续的环面组成，各环面之间呈阶梯状连接，在连接处形成阶梯环；(该方案中，光线分为三种机制出射，机制1的光线是与对称轴夹角最小的部分光线，光线通过第一入光面进入透镜后从出第一光面出射；机制2的光线是与光轴夹角最大的部分光线，从第二入光面折射进入透镜本体后射至侧面靠内侧的环面上，被该环面反射或全反射至第二出光面，再从第二出光面出射；机制3的光线与对称轴的夹角介于机制1和机制3之间，这部分光线会从第二入射面折射进入透镜本体，先直接射至第二出光面，被第二出光面全反射至侧面靠外侧的环面上，经过环面的反射或全反射再次射至第二出光面出射；)或，
所述第二入光面由2个以上不连续的环面组成，所述侧面也具有相同数量的不连续环面，第二入光面的环面与侧面的环面相互间隔连接，除第二入光面最内侧的环面与第一入光面连接外，其余第二入光面的环面均相互被侧面的环面间隔开，第二入光面的任一环面与其外侧相邻的一个侧面环面之间形成齿环，各齿环以对称轴为中心相互嵌套分布。(该方案中，光线分为二种机制出射，一种是与对称轴夹角较小的光线通过第一入光面折射进入透镜本体后从第一出光面折射出射；另一种是与对称轴夹角较大的光线，从第二入光面的各个环面折射进入透镜本体后射至对应透镜侧面的各个环面上，被透镜侧面的各个环面反射或全反射向第二出光面，从第二出光面出射。)
作为方案一和方案二共同的优选方案，所述第一出光面的半径设为x1，所述透镜本体侧面最内边的半径为x2，所述第二出光面最内边的半径为x3，所述环形消眩坝的径向厚度为r，则r≤1.1*min(x2,x3)-0.9*x1，且环形消眩坝在出光端上的轴向投影落在上述1.1*min(x2,x3)-0.9*x1所表述的出光端表面范围内。
min(x2,x3)含义是，取x2和x3两者中值最小的一个。
作为方案一和方案二共同的优选方案，所述第一出光面和第二出光面为光滑曲面或有微结构单元的曲面。
优选的，还可以在透镜本体上设置一些非光学结构，例如在透镜下端设置一些定位柱，或者定位卡点，同样的结构也可以设置在透镜上端，这些结构不涉及光学配光作用，不需要形成旋转对称体的结构。
本发明中提到的反射和全反射，根据其功能和效果的不同，反射大致包括镜面反射和全反射两种反射方式。
本发明提出了一种防止眩光的准直透镜。与之前的技术方案相比，这种结构是基于光学系统中间的光线完全出射的情况下实现防眩的，基本不会阻挡形成配光的主光线，但可以阻挡大量从中间光学面出射形成眩光的菲涅尔损耗光线。
附图说明
图1为实施例一的结构图
图2为实施例二的结构图
图3为实施例三内部结构的光路示意图
图4为实施例四内部结构的光路示意图
图5为实施例五的结构图
图6为实施例六的结构图
图7为中部眩光的产生机制示意图
图8为本发明消除中部眩光的原理示意图
图9为实施例七的结构图
图10为实施例八的结构图
图11为实施例九的结构图
图12为无防眩设计的亮度分布实验图
图13为本发明做了防眩设计后的亮度分布实验图
图14为无防眩设计的配光曲线图
图15为本发明做了防眩设计的配光曲线图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
参考图7所示，为透镜中部眩光的产生机制示意图。
根据波动光学原理，进入第二入光面63的光线会有一部分能量反射，反射能量比例大约为4％至30％不等，且与光线与第二入光面63法线方向的夹角有关，夹角越大，这种反射能量也越大。光线631为与第二入光面63夹角较小的入射光线经过反射的光路；光线632为与第二入光面63夹角较大的入射光线经过反射的光路。因此，对于入射到第二入光面63的光线而言，在第二入光面63上部的反射光632的能量远大于下部的反射光631；而这些反射的光线632由于靠近第一入光面61，基本都会从第一入光面61进入透镜本体；而这部分光线是不受控制的光线，从第一出光面63出射的时候，角度会偏离配光设计的角度范围，出射至透镜出光端62外的时候，形成杂散光和眩光。通常情况下，这一组与光轴夹角较大的光线，形成人眼直接看到透镜时产生的大角度眩光。这种眩光产生的主要机制并不是光源出射的光线经过两个曲面折射后形成，而是由于光学曲面菲涅尔损耗的光线经过这两个曲面折射形成。
实施例一
如图1所示，本实施例的一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端21和入光端22，出光端21的径向宽度比入光端22大；入光端22与出光端21之间，沿外周向为透镜本体的侧面223。
入光端22中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面220和位于第一入光面外周的第二入光面221；第二入光面221的法线方向与对称轴在第一入光面220的下方交叉。
第一入光面220的下方用于放置LED光源9，LED光源9正面朝向第一入光面220；第二入光面221的法线方向经过LED光源的发光表面。
光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出。
出光端21的上方中间设有一环形消眩坝1，环形消眩坝1与透镜本体同材质且一体成型；环形消眩坝1将出光端21分隔为位于中间的第一出光面210和位于外周的第二出光面211，第一出光面210位于第一入光面220上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面211位于透镜本体侧面223的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出。
环形消眩坝1自透镜的出光端向上延伸凸起，环形消眩坝1包括位于内侧的内侧面11和相对的外侧面12，内侧面和外侧面之间的径向厚度逐渐向上方收窄，且内侧面和外侧面在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝的底部。
环形消眩坝1的内侧面和外侧面中至少有一个面为磨砂表面。
所述环形消眩坝1的内侧面11和外侧面12自下而上逐渐相互靠拢，内侧面11和外侧面12在顶端处设有圆角13过渡。
透镜本体的侧面223为镀有反射膜的反射面，或为光滑的全反射面。
所述第二入光面221为1个连续的环周面，而所述侧面223则为2个不连续的环面，环面之间呈阶梯状连接，在连接处形成阶梯环224。
本实施例中，光线分为三种机制出射，机制1的光线是与对称轴夹角最小的部分光线，光线通过第一入光面进入透镜后从出第一光面出射；机制2的光线是与光轴夹角最大的部分光线，从第二入光面折射进入透镜本体后射至侧面靠内侧的环面上，被该环面反射或全反射至第二出光面，再从第二出光面出射；机制3的光线与对称轴的夹角介于机制1和机制3之间，这部分光线会从第二入射面折射进入透镜本体，先直接射至第二出光面，被第二出光面全反射至侧面靠外侧的环面上，经过环面的反射或全反射再次射至第二出光面出射。
实施例二
如图2所示，本实施例一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面。
入光端中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面和位于第一入光面外周的第二入光面；第二入光面的法线方向与对称轴在第一入光面的下方交叉。
第一入光面的下方用于放置LED光源，LED光源正面朝向第一入光面；第二入光面的法线方向经过LED光源的发光表面；光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出。
出光端的上方中间设有一环形消眩坝1a，环形消眩坝1a作为独立部件与透镜本体安装连接；环形消眩坝1a将出光端分隔为位于中间的第一出光面和位于外周的第二出光面，第一出光面位于第一入光面上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面位于透镜本体侧面的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出。
环形消眩坝1a为沿上下方向设置的管状结构，环形消眩坝包括位于内侧的内侧面11a和相对的外侧面12a，内侧面11a和外侧面12a在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝1a的底部。
所述环形消眩坝1a为不透明结构。更进一步，可以采用黑色吸光材料制成。
所述第一出光面沿外周向相对出光端向上凸起形成一台阶结构，环形消眩坝1a下端内侧与台阶结构通过过盈配合安装固定。台阶结构的高度不低于2mm。
透镜本体的侧面为镀有反射膜的反射面，或为光滑的全反射面。
所述第二入光面为1个连续的环周面，而所述侧面则为2个不连续的环面，环面之间呈阶梯状连接，在连接处形成阶梯环224。
本实施例中，光线分为三种机制出射，机制1的光线是与对称轴夹角最小的部分光线，光线通过第一入光面进入透镜后从出第一光面出射；机制2的光线是与光轴夹角最大的部分光线，从第二入光面折射进入透镜本体后射至侧面靠内侧的环面上，被该环面反射或全反射至第二出光面，再从第二出光面出射；机制3的光线与对称轴的夹角介于机制1和机制3之间，这部分光线会从第二入射面折射进入透镜本体，先直接射至第二出光面，被第二出光面全反射至侧面靠外侧的环面上，经过环面的反射或全反射再次射至第二出光面出射。
本实施例的透镜结构除了环形消眩坝1a与实施例一不同之外，其余结构与实施例一大致相同。
实施例三
如图3所示，本实施例一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面34。
入光端中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面31和位于第一入光面外周的第二入光面33；第二入光面33的法线方向与对称轴在第一入光面31的下方交叉。
第一入光面31的下方用于放置LED光源，LED光源正面朝向第一入光面31；第二入光面33的法线方向经过LED光源的发光表面。
光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出。
出光端的上方中间设有一环形消眩坝，环形消眩坝与透镜本体同材质且一体成型；环形消眩坝将出光端分隔为位于中间的第一出光面32和位于外周的第二出光面35，第一出光面32位于第一入光面31上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面35位于透镜本体侧面33的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出。
环形消眩坝自透镜的出光端向上延伸凸起，环形消眩坝包括位于内侧的内侧面和相对的外侧面，内侧面和外侧面之间的径向厚度逐渐向上方收窄，且内侧面和外侧面在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝的底部。
环形消眩坝的内侧面和外侧面中至少有一个面为磨砂表面。
所述环形消眩坝的内侧面和外侧面自下而上逐渐相互靠拢，内侧面和外侧面在顶端处设有圆角过渡。
透镜本体的侧面34为镀有反射膜的反射面，或为光滑的全反射面。
所述第二入光面33为1个连续的环周面，所述透镜本体的侧面34也为1个连续的环周面。
本实施例中，光线分为两种路径出射，一种是与对称轴夹角较小的光线通过第一入光面折射进入透镜本体后从第一出光面折射出射；另一种是与对称轴夹角较大的光线，从第二入光面折射进入透镜本体后射至透镜的侧面，被透镜侧面反射或全反射向第二出光面，从第二出光面出射。
本实施例与实施例一的主要区别在于透镜的侧面不同。
实施例四
如图4所示，本实施例的一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面44,46。
入光端中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面41和位于第一入光面外周的第二入光面43；第二入光面43的法线方向与对称轴在第一入光面41的下方交叉。
第一入光面41的下方用于放置LED光源，LED光源正面朝向第一入光面41；第二入光面43的法线方向经过LED光源的发光表面。
光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出。
出光端的上方中间设有一环形消眩坝，环形消眩坝与透镜本体同材质且一体成型；环形消眩坝将出光端分隔为位于中间的第一出光面42和位于外周的第二出光面45，第一出光面42位于第一入光面41上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面45位于透镜本体侧面44,46的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出。
环形消眩坝自透镜的出光端向上延伸凸起，环形消眩坝包括位于内侧的内侧面和相对的外侧面，内侧面和外侧面之间的径向厚度逐渐向上方收窄，且内侧面和外侧面在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝的底部。
环形消眩坝的内侧面和外侧面中至少有一个面为磨砂表面。
所述环形消眩坝的内侧面和外侧面自下而上逐渐相互靠拢，内侧面和外侧面在顶端处设有圆角过渡。
所述第二入光面43为1个连续的环周面，而所述侧面则为2个不连续的环面(44和46)，环面之间呈阶梯状连接，在连接处形成阶梯环。
本实施例中，光线分为三种机制出射，机制1的光线是与对称轴夹角最小的部分光线，光线通过第一入光面进入透镜后从出第一光面出射；机制2的光线是与光轴夹角最大的部分光线，从第二入光面折射进入透镜本体后射至侧面靠内侧的环面上，被该环面反射或全反射至第二出光面，再从第二出光面出射；机制3的光线与对称轴的夹角介于机制1和机制3之间，这部分光线会从第二入射面折射进入透镜本体，先直接射至第二出光面，被第二出光面全反射至侧面靠外侧的环面上，经过环面的反射或全反射再次射至第二出光面出射。
所述第一出光面42和第二出光面45的表面上设有微结构单元，微结构单元属于现有技术，其在出光表面形成方形、六边形等各种形状的微结构，用于进一步混光。微结构单元是本实施例与实施例一的主要区别点。
实施例五
如图5所示，本实施例一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面84。
入光端中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面83和位于第一入光面外周的第二入光面85；第二入光面的法线方向与对称轴在第一入光面的下方交叉。
第一入光面的下方用于放置LED光源，LED光源正面朝向第一入光面；第二入光面的法线方向经过LED光源的发光表面；光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出。
出光端的上方中间设有一环形消眩坝1a，环形消眩坝1a作为独立部件与透镜本体安装连接；环形消眩坝1a将出光端分隔为位于中间的第一出光面81和位于外周的第二出光面82，第一出光面81位于第一入光面83上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面82位于透镜本体侧面84的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出。
环形消眩坝1a为沿上下方向设置的管状结构，环形消眩坝包括位于内侧的内侧面和相对的外侧面，内侧面和外侧面在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝的底部。
所述环形消眩坝为不透明结构。更进一步，可以采用黑色吸光材料制成。
所述第二入光面85由4个不连续的环面组成，所述侧面84也具有相同数量的不连续环面，第二入光面85的环面与侧面84的环面相互间隔连接，除第二入光面最内侧的环面与第一入光面连接外，其余第二入光面的环面均相互被侧面的环面间隔开，第二入光面的任一环面与其外侧相邻的一个侧面环面之间形成齿环86，各齿环86以对称轴为中心相互嵌套分布。
本实施例中，光线分为二种机制出射，一种是与对称轴夹角较小的光线通过第一入光面折射进入透镜本体后从第一出光面折射出射；另一种是与对称轴夹角较大的光线，从第二入光面的各个环面折射进入透镜本体后射至对应透镜侧面的各个环面上，被透镜侧面的各个环面反射或全反射向第二出光面，从第二出光面出射。
本实施例的透镜结构除了侧面和第二入光面与实施例二不同之外，其余结构与实施例一大致相同。
实施例六
如图6所示，本实施例的一种防止眩光的准直透镜，在上述实施例三的基础上，将透镜本体的侧面设为辐射状齿条的全反射面。
实施例七
如图9所示，本实施例的一种防止眩光的准直透镜，在实施例三的基础上作出更进一步的改进。如下：
假设第一出光面32最远离光轴的点的横坐标为x1(第一出光面的半径),侧面34的起点的横坐标为x2(透镜本体侧面最内边的半径)，所述第二出光面最内边的半径为x3，且x2小于x3，那么环形消眩坝的起点位置不小于x1*0.9，终点位置不大于1.1*x2。即，所述环形消眩坝的径向厚度r位于x1*0.9和1.1*x2之间。
实施例八
如图10所示，本实施例的一种防止眩光的准直透镜，在实施例一的基础上作出更进一步的改进。如下：
所述第一出光面的半径设为x1，所述透镜本体侧面最内边的半径为x2，所述第二出光面最内边的半径为x3，所述环形消眩坝的径向厚度为r，则r≤1.1*min(x2,x3)-0.9*x1，且环形消眩坝在出光端上的轴向投影落在上述1.1*min(x2,x3)-0.9*x1所表述的出光端表面范围内。
实施例九
如图11所示，本实施例的一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面54。
入光端中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面和位于第一入光面外周的第二入光面53；第二入光面53的法线方向与对称轴在第一入光面的下方交叉。
第一入光面的下方用于放置LED光源，LED光源正面朝向第一入光面；第二入光面的法线方向经过LED光源的发光表面。
光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出。
出光端的上方中间设有一环形消眩坝，环形消眩坝与透镜本体同材质且一体成型；环形消眩坝将出光端分隔为位于中间的第一出光面52和位于外周的第二出光面55，第一出光面52位于第一入光面上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面55位于透镜本体侧面54的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出。
环形消眩坝自透镜的出光端向上延伸凸起，环形消眩坝包括位于内侧的内侧面和相对的外侧面，内侧面和外侧面之间的径向厚度逐渐向上方收窄，且内侧面和外侧面在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝的底部。
环形消眩坝的内侧面和外侧面中至少有一个面为磨砂表面。
所述环形消眩坝的内侧面和外侧面自下而上逐渐相互靠拢，内侧面和外侧面在顶端处设有圆角过渡。
所述第二入光面53为1个连续的环周面，而所述侧面54则由2个以上不连续的环面组成，各环面之间呈折线状连接，在连接处具有拐角。
本实施例中，光线分为三种机制出射，机制1的光线是与对称轴夹角最小的部分光线，光线通过第一入光面进入透镜后从出第一光面出射；机制2的光线是与光轴夹角最大的部分光线，从第二入光面折射进入透镜本体后射至侧面靠内侧的环面上，被该环面反射或全反射至第二出光面，再从第二出光面出射；机制3的光线与对称轴的夹角介于机制1和机制3之间，这部分光线会从第二入射面折射进入透镜本体，先直接射至第二出光面，被第二出光面全反射至侧面靠外侧的环面上，经过环面的反射或全反射再次射至第二出光面出射。
本实施例与实施例三的主要区别在于透镜的侧面不同。
实施例十
本实施例在上述所有实施例的基础上，作如下改进：
关于环形消眩坝的高度，取决于防眩角度。这里的高度定义为环形消眩坝最高点与环形消眩坝内侧面起始点的纵坐标的差别。对于防眩角度为a即肉眼从大于a以外观察透镜中心不会感到刺眼来说，环形消眩坝的高度不高于2.5*x1/tan(a)，不低于1*x1/tan(a)。高度的太高会阻挡两侧的正常出射的光线，太低则不足以阻挡眩光。
关于防眩原理说明：
参考图8所示，为本发明消除中部眩光的原理示意图。
延续本具体实施方式开头所述的中部眩光产生机制，本发明的凸起消光结构安装在透镜出光端62的外部，通过合理的高度，不会阻挡角度较小的主光线，但刚好可以阻挡大角度的光线，即杂散光和眩光。
如图所示杂散光线632被第二入光面63反射后经第一入光面61射出透镜内，然后以较大的角度自透镜出光端62射出，但被环形消眩坝1a挡住，阻挡了眩光。
如图12和图13所示，为无防眩设计的亮度分布实验和本发明有防眩设计后的亮度分布实验对比图。
从60度方向看透镜表面的亮度分布可知，图12为无防眩结构的亮度分布，最大亮度为68000cd/mm2；图13为设置了凸起消光结构的亮度分布，最大亮度仅为6600cd/mm2。可见本发明的技术手段可以明显抑制眩光。
图14和图15为不加防眩设计和加防眩设计的配光曲线对比图。
图14为不加防眩设计，其中收集总功率为430.35lm，效率为0.86416，最大强度为7549.5cd。
图15为加防眩设计，其中收集总功率为419.37lm，效率为0.84210，最大强度为7557.1cd。
可见该结构仅仅损失了2％的光效，基本不会阻挡主光线，对于效率的影响很小。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面；其特征在于，
入光端中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面和位于第一入光面外周的第二入光面；第二入光面的法线方向与对称轴在第一入光面的下方交叉；
第一入光面的下方用于放置LED光源，LED光源正面朝向第一入光面；第二入光面的法线方向经过LED光源的发光表面；光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出；
出光端的上方中间设有一环形消眩坝，环形消眩坝与透镜本体同材质且一体成型；环形消眩坝将出光端分隔为位于中间的第一出光面和位于外周的第二出光面，第一出光面位于第一入光面上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面位于透镜本体侧面的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出；
环形消眩坝自透镜的出光端向上延伸凸起，环形消眩坝包括位于内侧的内侧面和相对的外侧面，内侧面和外侧面之间的径向厚度逐渐向上方收窄，且内侧面和外侧面在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝的底部。
2.根据权利要求1所述的准直透镜，其特征在于，所述环形消眩坝的内侧面和外侧面中至少有一个面为磨砂表面。
3.根据权利要求1所述的准直透镜，其特征在于，所述环形消眩坝的内侧面和外侧面自下而上逐渐相互靠拢，内侧面和外侧面在顶端处设有圆角过渡。
4.一种防止眩光的准直透镜，包括透镜本体，透镜本体上对光线起到配光作用的主体部分为旋转对称体；透镜本体沿对称轴方向的上下两端分别为出光端和入光端，出光端的径向宽度比入光端大；入光端与出光端之间，沿外周向为透镜本体的侧面；其特征在于，
入光端中间设有内凹的光腔，光腔内壁包括位于顶部中间的第一入光面和位于第一入光面外周的第二入光面；第二入光面的法线方向与对称轴在第一入光面的下方交叉；
第一入光面的下方用于放置LED光源，LED光源正面朝向第一入光面；第二入光面的法线方向经过LED光源的发光表面；光线从第一入光面和第二入光面射入透镜本体内，并自出光端表面朝向对称轴延伸方向的远端射出；透镜本体的侧面将自透镜本体内射至侧面的光反射向出光端射出；
出光端的上方中间设有一环形消眩坝，环形消眩坝作为独立部件与透镜本体安装连接；环形消眩坝将出光端分隔为位于中间的第一出光面和位于外周的第二出光面，第一出光面位于第一入光面上方，自第一入光面折射至的光线从第一出光面射出；第二出光面位于透镜本体侧面的上方，自侧面反射至的光线从第二出光面射出；
环形消眩坝为沿上下方向设置的管状结构，环形消眩坝包括位于内侧的内侧面和相对的外侧面，内侧面和外侧面在出光端上的轴向投影不超出环形消眩坝的底部。
5.根据权利要求4所述的准直透镜，其特征在于，所述环形消眩坝为不透明结构。
6.根据权利要求4所述的准直透镜，其特征在于，所述第一出光面沿外周向相对出光端向上凸起形成一台阶结构，环形消眩坝下端内侧与台阶结构通过过盈配合安装固定。
7.根据权利要求1或4所述的准直透镜，其特征在于，透镜本体的侧面为镀有反射膜的反射面，或为光滑的全反射面，或为设有辐射状齿条的全反射面。
8.根据权利要求1或4所述的准直透镜，其特征在于，所述第二入光面为1个连续的环周面，所述透镜本体的侧面也为1个连续的环周面；或，
所述第二入光面为1个连续的环周面，而所述侧面则由2个以上不连续的环面组成，各环面之间呈阶梯状连接，在连接处形成阶梯环；或，
所述第二入光面由2个以上不连续的环面组成，所述侧面也具有相同数量的不连续环面，第二入光面的环面与侧面的环面相互间隔连接，除第二入光面最内侧的环面与第一入光面连接外，其余第二入光面的环面均相互被侧面的环面间隔开，第二入光面的任一环面与其外侧相邻的一个侧面环面之间形成齿环，各齿环以对称轴为中心相互嵌套分布。
9.根据权利要求8所述的准直透镜，其特征在于，所述第一出光面的半径设为x1，所述透镜本体侧面最内边的半径为x2，所述第二出光面最内边的半径为x3，所述环形消眩坝的径向厚度为r，则r≤1.1*min(x2,x3)-0.9*x1，且环形消眩坝在出光端上的轴向投影落在上述1.1*min(x2,x3)-0.9*x1所表述的出光端表面范围内。
10.根据权利要求1或4所述的准直透镜，其特征在于，所述第一出光面和第二出光面为光滑曲面或有微结构单元的曲面。
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