CN113251382A - 一种珠面及使用该珠面的透镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学透镜技术领域，其目的在于提供一种珠面及使用该珠面的透镜。其中，珠面包括多个珠面单元，多个珠面单元沿阿基米德螺旋线排列，相邻所述珠面单元具有不同的形状和/或大小。透镜包括透明基板及珠面，所述珠面设置在透明基板任一表面。本发明经由珠面射出的光线叠加后呈现的光斑为圆形，可提高灯具的良品率。具体地，本发明中的珠面和透镜在实施过程中，由于多个珠面单元的设置，同时多个珠面单元沿阿基米德螺旋线排列，相邻所述珠面单元具有不同的形状和/或大小，使得多个珠面单元的排列顺序被打散，经过多个珠面单元的多个不同轮廓的光斑所叠合的光斑呈圆形，同时可避免射出的光线变色，从而有效提高灯具的良品率。

Description

一种珠面及使用该珠面的透镜

技术领域

本发明涉及光学透镜技术领域，特别是涉及一种珠面及使用该珠面的透镜。

背景技术

TIR(Total Internal Reflection，全内反射)透镜是灯具中光学控制元件的一种，是一种把光源发出的光尽可能多的通过全内反射控制光线的角度及形状射向目标面形成特定光斑的光控制器。TIR透镜的珠面是一种混光结构，由于LED(light-emittingdiode，发光二极管)的结构特质和材料的分色特性，光经过TIR透镜会产生分色现象，而TIR透镜的珠面可通过混合各种颜色的光线，最终可形成颜色一致度高的光斑。

光源晶片发出的蓝紫色的光激发黄色荧光粉混合而成为白光，该白光呈角度为120°的朗伯分布，经过TIR透镜的收集，该白光可偏转为特定角度的光线，同时通过TIR透镜的珠面可进一步混合不同颜色的光线，使侦测面形成颜色和照度都均匀的光斑。

如图1所示，现有技术中，TIR透镜的珠面结构多呈六边形排列，由于每个珠面结构都为六边形，光斑有几率会出现珠面成像的现象，造成光斑呈六边形。具体地，采用珠面结构呈六边形排列的TIR透镜信息，在TRACEPRO软件中进行模拟的过程及结果如下：设置均匀发散的激光光源，模拟现实中二次光学控制后的光学的效果，距离10mm处放置上图所示六边形珠面结构，距离1000mm处放置接收屏，光斑的模拟成像图如图2所示，可见光斑的模拟结果为正六边形。

然而，灯具在应用时，光斑为圆形是基本要求，若光斑出现六边形为不良品。因而，有必要研究一种光斑呈圆形的TIR透镜。

发明内容

为了至少在一定程度上解决上述技术问题，本发明提供了一种珠面及使用该珠面的透镜。

本发明采用的技术方案是：

一种珠面，包括多个珠面单元，多个珠面单元沿阿基米德螺旋线排列，相邻所述珠面单元具有不同的形状和/或大小。

优选地，珠面单元凸起度的临界值为半径等于珠面单元上最高凸起点之间的间距。

优选地，所述阿基米德螺旋线由以下公式得到：

其中，r为预定的珠面半径，v为圆周速度，w为直线运动速度，θ为螺旋线上某点A的旋转角度，ρ为螺旋线上某点A与极点的距离。

优选地，根据阿基米德螺旋的直线运动速度w为圆周速度v的不同，珠面单元1的排列方式设置为多种。阿基米德螺旋的垂直速度和线速度的关系可设置为：直线运动速度w为圆周速度v的1.4倍，直线运动速度w为圆周速度v的1.6倍，或直线运动速度w为圆周速度v的1.8倍。

优选地，所述珠面单元的外缘设置为弧形。

优选地，所述珠面单元的表面为平面、凸面或凹面。由此可使得射出光线的照度保持不变、逐渐减弱或逐渐增强。

一种透镜，包括透明基板及如上述任一项所述的珠面，所述珠面设置在透明基板任一表面。

优选地，所述透明基板为平面镜片、TIR透镜、平板透镜或菲涅尔透镜。

进一步地，所述透镜还包括灯杯和灯芯；所述灯杯设置为圆台型，所述灯杯的进光面的外径小于出光面的外径，所述灯芯设置在灯杯的进光面，所述透明基板设置在灯杯的出光面；所述灯杯的侧面为透镜的全反射面。

更进一步地，所述灯杯的进光面开设有容纳槽，所述灯芯设置在容纳槽内；所述容纳槽的槽底设置为凸面，所述容纳槽的内壁为透镜的折射面。

本发明的有益效果集中体现在，经由珠面射出的光线叠加后呈现的光斑为圆形，可提高灯具的良品率。具体地，本发明中的珠面和透镜在实施过程中，光线经过单个珠面单元时，可对单个珠面单元的边沿成像，形成当前珠面单元形状的光斑，此时当所有珠面单元都为统一形状时，最终的叠加的光斑也是单个珠面单元形状的光斑；而由于多个珠面单元的设置，同时多个珠面单元沿阿基米德螺旋线排列，相邻所述珠面单元具有不同的形状和/或大小，使得多个珠面单元的排列顺序被打散，且相邻所述珠面单元具有不同的形状和/或大小，使得经过多个珠面单元的多个不同轮廓的光斑所叠合的光斑呈圆形，同时可避免射出的光线变色，从而有效提高灯具的良品率。

附图说明

图1是现有技术中珠面的结构示意图；

图2是光线经过图1所示结构后光斑的模拟成像图；

图3是阿基米德螺旋线的示意图；

图4是珠面的第一种实施方式的结构示意图；

图5是图4中珠面的多个珠面单元的顶点的排列图；

图6是珠面的第二种实施方式的结构示意图；

图7是图6中珠面的多个珠面单元的顶点的排列图；

图8是珠面的第三种实施方式的结构示意图；

图9是图8中珠面的多个珠面单元的顶点的排列图；

图10是光线经过图4、图6或图8所示结构后光斑的模拟成像图；

图11是透镜的结构示意图。

图中：1-珠面单元；2-透明基板；3-灯杯；4-灯芯；5-进光面；6-出光面；7-容纳槽；8-槽底；9-折射面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1：

本实施例提供一种珠面，包括多个珠面单元1，多个珠面单元1沿阿基米德螺旋线排列，相邻所述珠面单元1具有不同的形状和/或大小。本实施例中，所述珠面单元1凸起度极大地影响珠面的发光角度，珠面的发光角度指珠面的出射光束的最大偏转角度；所述珠面单元1凸起度的临界值为半径等于珠面单元1上最高凸起点之间的间距。应当理解的是，多个珠面单元1的顶点沿阿基米德螺旋线排列，本实施例，沿任一阿基米德螺旋线排列的相邻珠面单元1的顶点之间的弧长可设置为等距或非等距。

经由珠面射出的光线叠加后呈现的光斑为圆形，可提高灯具的良品率。具体地，本实施例在实施过程中，光线经过单个珠面单元1时，可对单个珠面单元1的边沿成像，形成当前珠面单元1形状的光斑，此时当所有珠面单元1都为统一形状时，最终的叠加的光斑也是单个珠面单元1形状的光斑；而由于多个珠面单元1的设置，同时多个珠面单元1沿阿基米德螺旋线排列，相邻所述珠面单元1具有不同的形状和/或大小，使得多个珠面单元1的排列顺序被打散，且相邻所述珠面单元1具有不同的形状和/或大小，使得经过多个珠面单元1的多个不同轮廓的光斑所叠合的光斑呈圆形，如图10所示，同时可避免射出的光线变色，从而有效提高灯具的良品率。

本实施例中，所述阿基米德螺旋线由以下公式得到：

其中，r为预定的珠面半径，即珠面所在铺设面的半径，v为圆周速度，w为直线运动速度，θ为螺旋线上某点A的旋转角度，ρ为螺旋线上某点A与极点的距离。

阿基米德螺旋线的示意图如图3所示，本实施例中，根据阿基米德螺旋的直线运动速度w为圆周速度v的不同，珠面单元1的排列方式设置为多种，不同种类的珠面结构图分别如图4-9所示。当直线运动速度w为圆周速度v的1.4倍时，珠面单元1的排列方式为图4和5所对应的结构图；当直线运动速度w为圆周速度v的1.6倍时，珠面单元1的排列方式为图6和7所对应的结构图；当直线运动速度w为圆周速度v的1.8倍时，珠面单元1的排列方式为图8和9所对应的结构图。

本实施例中，所述珠面单元1的外缘设置为弧形。需要说明的是，珠面单元1外缘设置为弧形，可进一步避免光斑成像呈多边形。

根据对光线照度要求的不同，可将所述珠面单元1的表面设置为平面、凸面或凹面。需要说明的是，珠面单元1的表面设置为凸面或凹面时，可在将珠面单元1视为透镜，并在光线射入时起到对光线的折射作用，将珠面单元1的表面设置为平面、凸面或凹面，可使得射出光线的照度保持不变、逐渐减弱或逐渐增强。

实施例2：

本实施例提供一种透镜，如图11所示，包括透明基板2及如权利要求1至4任一项所述的珠面，所述珠面设置在透明基板2任一表面。需要说明的是，透明基板2和珠面的设置，使得珠面可应用于灯具中光线的出光面。

根据对光线照度要求的不同，可将所述透明基板2设置为平面镜片、TIR透镜、平板透镜或菲涅尔透镜。应当理解的是，透明基板2的设置，可进一步调整光线照度。

本实施例中，所述透镜还包括灯杯3和灯芯4；所述灯杯3设置为圆台型，所述灯杯3的进光面5的外径小于出光面6的外径，所述灯芯4设置在灯杯3的进光面5，所述透明基板2设置在灯杯3的出光面6；所述灯杯3的侧面为透镜的全反射面。需要说明的是，灯杯3用于固定灯芯4，以将灯芯4、透明基板2和珠面组合为一体。

本实施例中，所述灯杯3的进光面5开设有容纳槽7，所述灯芯4设置在容纳槽7内；所述容纳槽7的槽底8设置为凸面，所述容纳槽7的内壁为透镜的折射面9。

透镜在使用过程中，灯芯4发射的一部分光经由容纳槽7的凸面槽底8射出至出光面6，在此过程中，容纳槽7的凸面槽底8用于对光进行折射；灯芯4发射的另一部分光经由容纳槽7的内壁和灯杯3的侧面射出至出光面6，在此过程中，容纳槽7的内壁用于对光进行折射，灯杯3的侧面用于对由容纳槽7内壁折射的光进行全反射。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。

最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.一种珠面，其特征在于：包括多个珠面单元(1)，多个珠面单元(1)沿阿基米德螺旋线排列，相邻所述珠面单元(1)具有不同的形状和/或大小。

2.根据权利要求1所述的一种珠面，其特征在于：所述阿基米德螺旋线由以下公式得到：

其中，r为预定的珠面半径，v为圆周速度，w为直线运动速度，θ为螺旋线上某点A的旋转角度，ρ为螺旋线上某点A与极点的距离。

3.根据权利要求1所述的一种珠面，其特征在于：所述珠面单元(1)的外缘设置为弧形。

4.根据权利要求1所述的一种珠面，其特征在于：所述珠面单元(1)的表面为平面、凸面或凹面。

5.一种透镜，其特征在于：包括透明基板(2)及如权利要求1至4任一项所述的珠面，所述珠面设置在透明基板(2)任一表面。

6.根据权利要求5所述的一种透镜，其特征在于：所述透明基板(2)为平面镜片、TIR透镜、平板透镜或菲涅尔透镜。

7.根据权利要求6所述的一种透镜，其特征在于：所述透镜还包括灯杯(3)和灯芯(4)；所述灯杯(3)设置为圆台型，所述灯杯(3)的进光面(5)的外径小于出光面(6)的外径，所述灯芯(4)设置在灯杯(3)的进光面(5)，所述透明基板(2)设置在灯杯(3)的出光面(6)；所述灯杯(3)的侧面为透镜的全反射面。

8.根据权利要求7所述的一种透镜，其特征在于：所述灯杯(3)的进光面(5)开设有容纳槽(7)，所述灯芯(4)设置在容纳槽(7)内；所述容纳槽(7)的槽底(8)设置为凸面，所述容纳槽(7)的内壁为透镜的折射面(9)。

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