CN114877291B - 一种组合透镜及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于透镜技术领域，公开了一种组合透镜及其控制方法，组合透镜包括至少两个偏光透镜，每个偏光透镜的入光面对应布置有光源，所述偏光透镜的出光面的中心轴与入光面的中心轴具有偏转角度，且至少有两个偏光透镜的偏转角度不同，以使得在一照射平面内，透过所述偏光透镜的光线所形成的光斑呈线性排列，且光斑与光斑之间至少部分重叠。本发明的组合透镜能够实现光斑的部分控制，同时能够根据实际场所需要，形成线性排列光斑。

Description

一种组合透镜及其控制方法
技术领域
本发明涉及偏光透镜技术领域，具体而言，涉及一种组合透镜及其控制方法。
背景技术
由于标准化的LED光源发光一般呈现发散式朗伯分布，但在某些特定场合，需要LED光可以照到某一个形状的特定区域内，以适应各种场合的照明需求，需要利用光学系统对LED光源做二次配光，此类二次配光的光学元件有很多种，现有技术中大部分LED光源的二次配光光学元件是TIR透镜或是反射杯等。
两颗或两颗以上的透镜作为一个整体(例如四合一或六合一)，排布在同一平面的PCB上时，在适当的距离下，例如10倍以上光学元件的距离时，光源经过这类多合一透镜的二次配光所形成的光斑会合并成单一光斑形状，其形状可为圆形，也可为非圆形。以应用于照明的TIR透镜为例，四合一的TIR透镜光斑会呈现单一圆形，例如路灯多颗折射式透镜，最终照射的效果为单一的槽状形光斑；在照明过程中，若其中一颗或少数几颗透镜对应的LED光源失效时，光斑形状不会改变，但照度会减弱；在一定照射距离下，如果要使光斑亮暗随着光源亮暗的变化而变化，当前常见的多合一TIR透镜或多合一折射式透镜，其具有相同的偏光角度，单独开闭某个光源无法改变光斑形状从而无法实现控制部分光斑的效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中组合透镜的难以形成线性光斑且部分光斑不可控的问题，提供一种组合透镜，能够产生线性排列式光斑，同时提供该组合透镜的控制方法，能够在线性排列式光斑的基础上，随着光源的开闭光斑将产生局部变化。
本发明通过以下技术方案实现：
一种组合透镜，包括至少两个偏光透镜，每个偏光透镜的入光面对应布置有光源，所述偏光透镜的出光面的中心轴与入光面的中心轴具有偏转角度，且至少有两个偏光透镜的偏转角度不同，以使得在一照射平面内，透过所述偏光透镜的光线所形成的光斑呈线性排列，且光斑与光斑之间至少部分重叠。
可选地，所述偏光透镜的入光面和/或出光面均为非对称自由曲面结构。
可选地，还包括支架，所述支架具有至少两个倾斜的斜面部，且沿一方向间隔布置，所述偏光透镜分别布置在所述斜面部上，以实现倾斜布置。
可选地，所述支架还设置有一用于可吸附的贴片吸头部。
可选地，所述至少两个倾斜的斜面部中，沿所述方向、倾斜部的高度依次递增或递减。
可选地，所述偏光透镜的入光面的中心轴以及所述光源的中心轴均采用与所述照射平面的垂线之间具有夹角，以形成倾斜布置。
可选地，所述偏光透镜按矩形阵列或直线形阵列排布。
可选地，所述偏光透镜设置有2n个，n为大于或等于1的自然数。
可选地，所述偏光透镜设置有4个，分别为第一偏光透镜、第二偏光透镜、第三偏光透镜和第四偏光透镜，4个所述偏光透镜按方形或矩形的阵列排布，且第一偏光透镜偏轴0-20度，第二偏光透镜偏轴10度-30度，第三偏光透镜偏轴20度-50度，第四偏光透镜偏轴40度-70度。
一种利用所述的组合透镜的控制方法，所述偏光透镜设置有至少三个，当关闭位于中间位置的偏光透镜所对应的光源，能够在所述照射平面内获得间隔分布的光斑；当关闭位于端部位置的偏光透镜所对应的光源，能够在所述照射平面内获得长度变短的光斑；当开启位于端部位置的偏光透镜所对应的光源，能够在所述照射平面内获得长度变长的光斑。
本发明的技术方案至少具有如下有益效果：
本发明的组合透镜及其控制方法，通过设置有多个偏光透镜以形成多合一透镜，且每个偏光透镜单独匹配设置光源，从而实现每个透镜的单独控制，从而实现光斑的局部变化；偏光透镜的出光面的中心轴与入光面的中心轴采用偏轴设计，从而能够在照射平面内产生线性排列式光斑，以满足一些特殊场合的照明需求。
附图说明
图1为本发明的实施例1的组合透镜的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的组合透镜的主视图；
图3为本发明的实施例1的组合透镜的光照示意简图；
图4为本发明的实施例1的单个透镜的结构示意图；
图5为本发明的实施例1的光斑示意图；
图6为本发明的实施例2的组合透镜的光照示意简图；
图7为本发明的实施例2的组合透镜另外一种排布方式的光照示意简图；
图8本发明的实施例3的组合透镜的光照示意简图；
图9为本发明的实施例3的光斑示意图；
图10为本发明的实施例3的关闭中间偏光透镜的对应的光源光斑示意图；
图标：1-光源，2-偏光透镜，21-第一偏光透镜，22-第二偏光透镜，23-第三偏光透镜，24-第四偏光透镜，3-支架，31-贴片吸头部。
具体实施方式
实施例1
参照图1-5，本实施例的组合透镜，包括支架3和4个偏光透镜2，偏光透镜2分别固定于支架3上，形成矩阵排列，每个偏光透镜2的入光面对应布置有光源1，偏光透镜2的出光面的中心轴与入光面的中心轴存在夹角(或偏转角度)，从而形成偏轴设计，这样4个偏光透镜2均采用不同的偏转角度a，能够在光线照射在一照射平面内(本实施例中，照射平面为一水平面)，在该照射平面内，偏光透镜2的出光面出射的光能够在该照射平面内形成部分重叠，以产生线性排列式光斑。
其中，支架3具有两个倾斜的斜面部，且沿X方向间隔布置，偏光透镜2分别布置在斜面部上，以实现倾斜布置，从而获得较大的照射范围，本实施例中倾斜位置如图所示的向右设计的斜面结构，偏光透镜2布置在斜面部上，能够大致形成从中间向右侧方照射的直线光斑。每个倾斜部上布置2个偏光透镜2，这样即可形成2*2矩形阵列分布，布局紧凑，同时又能通过偏光透镜2的偏轴设计，从而形成直线光斑，矩阵的透镜中心间距可以为10mm*10mm、10mm*12mm、12mm*10mm、12mm*12mm、14mm*14mm、14mm*12mm、14mm*10mm等。
多个斜面部中，沿X方向、倾斜部的高度依次递增或递减，主要是通过设置高度差，这样避免前排的透镜会遮挡后排透镜的光线，本实施例中，高度差设置在大于1.5mm，小于5mm。
由于支架具有不规则的斜面部结构，使得整个组合透镜在生产过程中移动非常麻烦，本实施例的支架的中间还设置有一用于可吸附的贴片吸头部31，贴片吸头部31采用圆柱或多边形柱结构，顶面为平面结构，在贴片生产工艺中，通过吸附设备能够对该贴片吸头部31进行吸附，从而能够方便的在各个工位之间完成移动，完成对各个部件的贴片操作工艺。
本实施例中，4个偏光透镜2分别为第一偏光透镜21、第二偏光透镜22、第三偏光透镜23和第四偏光透镜24，第一偏光透镜21和第二偏光透镜22布置在左侧的斜面部上，第三偏光透镜23和第四偏光透镜24布置在右侧的斜面部上，且第一偏光透镜21偏轴0-20度，第二偏光透镜22偏轴10度-30度，第三偏光透镜23偏轴20度-50度，第四偏光透镜24偏轴40度-70度，通过这样的偏转角度的组合，使得最后能够在照射平面内形成直线光斑。而当其中一个偏光透镜2对应的光源1关闭时，则对应区域的光斑则消失，这样能够实现对光斑的准确控制。
当然，偏光透镜2的入光面的光轴以及光源1的光轴均采用与照射平面的垂线之间具有夹角，以形成倾斜布置。光源1与偏光透镜2的入光面所在的光轴也可以通过适当调整倾斜角度而保证在照射区域内能够形成直线光斑，该倾斜角度的布置可以根据偏光透镜2的出射而做辅助调整，所以主要完成照射区域调整的还是依靠多个偏光透镜2的偏转角度组合而实现，因此，前端的倾斜角度布置，本实施例不做过多赘述。
本实施例的偏光透镜2均采用入光面为凸透镜光学非对称自由曲面结构，将发散式朗伯分布光束汇聚，经过透镜凸面非对称自由曲面整形到特定区域内。本实施例的入光面和出光面均可以凸面非对称自由结构，入光面为非对称自由曲面设计，目的是为了抑制光线过度偏折，损失光效，以产生不必要的杂光，同时可以得到合理的光斑角度，同样的，出光面也采用非对称自由曲面设计，以实现光斑的多样性照射。
实施例2
参照图6-7，本实施例与实施例1的区别在于：
本实施例的偏光透镜2设置5个，5个偏光透镜2可以按直线一字排列，也可以按一排2个、另外一排3个排列方式，而偏光透镜2的偏转角度则根据照射实施例1的规律(偏转角度在0-90度的范围内分别选择)，然后根据具体位置、间距以及入光的偏角等因素进行选择布置即可，实施例不做过多赘述。
实施例3
参照图8-10，本实施例与实施例1的区别在于：
本实施例的偏光透镜2设置3个，3个偏光透镜2按直线一字排列，3个偏光透镜2的偏转角度分别是20度、40度和60度，然后透镜间距以及入光的偏角等因素做辅助微调，具体数值本实施例不做过多赘述，本领域技术人员根据需要实际场所需要，做微调布置即可，最终形成如图9所示的光斑图，当关闭最中间一个偏光透镜2所对应的光源1时，则会形成如图10所示的光斑图。
参考图10，本发明的组合透镜的控制方法，当偏光透镜设置有三个以上时，当关闭位于中间位置的偏光透镜所对应的光源，能够在所述照射平面内获得间隔分布的光斑，通过这样的控制方式，能够实现对直线光斑的图样进行改变，比如虚线状光斑及其类似光斑，只要有规律的关闭其中部分光源，则还可以在照射平面内形成类似虚线状光斑，当然也可以形成点划线、双点划线等类似光斑。
当关闭位于端部位置的偏光透镜所对应的光源，能够在所述照射平面内获得长度变短的光斑；当开启位于端部位置的偏光透镜所对应的光源，能够在所述照射平面内获得长度变长的光斑，从而能够方便的改变光斑的长度，从而实现照射需求。
本发明的可产生线性排列式光斑的组合透镜，透镜数量可以设置有2n个，n为大于或等于1的自然数，当然也可以设置奇数个，而偶数个透镜排列更加均匀，光斑也就更加均匀，每个区域的光照强度区域一致。

Claims (7)

1.一种组合透镜，包括至少两个偏光透镜，每个偏光透镜的入光面对应布置有光源，其特征在于，所述偏光透镜的出光面的中心轴与入光面的中心轴具有偏转角度，且至少有两个偏光透镜的偏转角度不同，以使得在一照射平面内，透过所述偏光透镜的光线所形成的光斑呈线性排列，且光斑与光斑之间至少部分重叠；
还包括支架，所述支架具有至少两个倾斜的斜面部，且沿一方向间隔布置，所述偏光透镜分别布置在所述斜面部上，以实现倾斜布置；
所述至少两个倾斜的斜面部中，沿所述方向、倾斜部的高度依次递增或递减；
所述偏光透镜的入光面的中心轴以及所述光源的中心轴均采用与所述照射平面的垂线之间具有夹角，以形成倾斜布置。
2.根据权利要求1所述的组合透镜，其特征在于，所述偏光透镜的入光面和/或出光面均为自由曲面结构。
3.根据权利要求1所述的组合透镜，其特征在于，所述支架还设置有一用于可吸附的贴片吸头部。
4.根据权利要求1所述的组合透镜，其特征在于，所述偏光透镜按矩形阵列或直线形阵列排布。
5.根据权利要求1所述的组合透镜，其特征在于，所述偏光透镜设置有2n个，n为大于或等于1的自然数。
6.根据权利要求4所述的组合透镜，其特征在于，所述偏光透镜设置有4个，分别为第一偏光透镜、第二偏光透镜、第三偏光透镜和第四偏光透镜，4个所述偏光透镜按方形或矩形的阵列排布，且第一偏光透镜偏轴0-20度，第二偏光透镜偏轴10度-30度，第三偏光透镜偏轴20度-50度，第四偏光透镜偏轴40度-70度。
7.一种利用权利要求1-6任意一项所述的组合透镜的控制方法，其特征在于，所述偏光透镜设置有至少三个，当关闭位于中间位置的偏光透镜所对应的光源，能够在所述照射平面内获得间隔分布的光斑；当关闭位于端部位置的偏光透镜所对应的光源，能够在所述照射平面内获得长度变短的光斑；当开启位于端部位置的偏光透镜所对应的光源，能够在所述照射平面内获得长度变长的光斑。
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