CN203642077U - 光学透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学透镜，所述光学透镜具有长条状的主体，所述光学透镜的主体具有第一反射面、第二反射面和出射面；所述光学透镜的主体设有容纳光源的光输入槽，所述光输入槽呈长条状，部分光线被所述第一反射面反射和所述第二反射面反射，再通过所述出射面射出。所述光输入槽的入射表面设有菲涅尔光学透镜面，此光学透镜应用于LED灯具，多个LED光源可以共用一个光学透镜，对光继续再分配达到预计的光学效果的同时，避免光的损耗，有利于简化组装；同时，光输入槽的入射表面设有菲涅尔光学透镜面，减小了体积，且降低了成本。

Description

光学透镜

技术领域

本实用新型涉及一种光学透镜。

背景技术

由于LED灯具拥有节能、光效高、色彩丰富、寿命长等特点，近年来受到广泛推崇。但是在一些特殊的应用场合，环境要求LED的出光为特别的光束，比如有些需要聚焦光束，为获得这样的聚焦光束，一般制造工艺是为每个LED灯珠的出光口配置专门设计的聚光杯。每个灯珠配置一个聚光杯，导致制造工艺过于繁杂，LED灯具的结构也偏于复杂。

如何在获得特别的光束的同时，简化LED灯具的组装，成为业界人士思考的问题。

实用新型内容

为了使得在具有良好的光学效果的同时LED灯具组装更为简便，本实用新型提供一种光学透镜，所述光学透镜具有长条状的主体，所述光学透镜的主体具有第一反射面、第二反射面和出射面；所述光学透镜的主体设有容纳光源的光输入槽，所述光输入槽呈长条状，部分光线被所述第一反射面反射和所述第二反射面反射，再通过所述出射面射出；所述光输入槽的入射表面设有菲涅尔光学透镜面。

作为优选的，所述光输入槽的入射表面包括正向入射面、第一侧向入射面和第二侧向入射面；其中，部分光线进入所述第一侧向入射面后被所述第一反射面反射，再通过所述出射面射出；部分光线进入所述第二侧向入射面后被所述第二反射面反射，再通过所述出射面射出；部分光线经由所述正向入射面向所述出射面射出。

作为优选的，所述第一反射面与所述第一侧向入射面形成的焦点为第一焦点，所述第二反射面与所述第二侧向入射面形成的焦点为第二焦点，所述正向入射面和所述出射面形成的焦点为第三焦点，第一焦点、第二焦点和第三焦点两两之间的距离小于或等于20mm。

作为优选的，在光轴上，所述正向入射面距离光源最近的点为第一近点，所述第一焦点、所述第二焦点和所述第三焦点与所述第一近点距离之间的距离均在2～80mm之间。

作为优选的，所述第一侧向入射面、所述第二侧向入射面或者所述正向入射面之中的至少一个为具有凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

作为优选的，所述第一侧向入射面、所述第二侧向入射面或者所述正向入射面之中的至少一个为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

作为优选的，所述出射面为两侧平面，所述出射面的中间为具有凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面，所述正向入射面为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

作为优选的，从垂直于长度方向的横截面上看，所述第一侧向入射面和所述第二侧向入射面之中的至少一个为斜面且该斜面与光轴的夹角为-35°～+35°之间。

作为优选的，所述正向入射面为斜面且与水平面的夹角为-35°～+35°之间。

作为优选的，所述出射面为相互倾斜相交的两个斜面且与水平面的夹角在-35°～+35°之间，所述正向入射面为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

作为优选的，所述光学透镜的长度大于或等于150mm，所述正向入射面的宽度在2～80mm之间。

作为优选的，所述出射面为两侧斜面，所述出射面的中间为凸面或者为相互倾斜相交的两个斜面；所述出射面的两侧斜面与水平面的夹角角度在0°～45°之间。

本实用新型的光学透镜应用于LED灯具，光学透镜设置长条状的、容纳LED光源的光输入槽，这样，多个LED光源可以共用一个光学透镜，对光继续再分配达到预计的光学效果的同时，避免光的损耗，有利于简化组装；同时，光输入槽的入射表面设有菲涅尔光学透镜面，与传统的凸透镜或者凹透镜相比，减小了体积，且降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例光学透镜的相关示意图，其中，图1(a)为光学透镜与其他部件组装成LED灯具的组装图，图1(b)为的光学透镜的横截面的示意图，图1(c)为光学透镜的另一角度的立体图；

图2为本实用新型第二实施例的光学透镜，图2(a)为光学透镜的立体图，图2(b)为光学透镜的横截面示意图；

图3为本实用新型第三实施例的光学透镜，图3(a)为光学透镜的立体图，图3(b)为光学透镜的横截面示意图；

图4为本实用新型第四实施例的光学透镜，图4(a)为光学透镜的立体图，图4(b)为光学透镜的横截面；

图5为本实用新型第五实施例的光学透镜，图5(a)为光学透镜的立体图，图5(b)为光学透镜的横截面；

图6为本实用新型第六实施例的光学透镜，图6(a)为光学透镜的立体图，图6(b)为光学透镜的横截面；

图7为本实用新型第七实施例的光学透镜，图7(a)为光学透镜的立体图，图7(b)为光学透镜的横截面；

图8为本实用新型第八实施例的光学透镜，图8(a)为光学透镜的立体图，图8(b)为光学透镜的横截面；

图9为本实用新型第九实施例的光学透镜，图9(a)为光学透镜的立体图，图9(b)为光学透镜的横截面；

图10为本实用新型第十实施例的光学透镜，图10(a)为光学透镜的立体图，图10(b)为光学透镜的横截面；

图11为本实用新型第十一实施例的光学透镜，图11(a)为光学透镜的立体图，图11(b)为光学透镜的横截面；

图12为本实用新型第十二实施例的光学透镜，图12(a)为光学透镜的立体图，图12(b)为光学透镜的横截面。

附图标号说明

电路基板10；      LED光源20；    光学透镜30；

出射面31Aa、31Ab、31Ac、31Ba、31Bb、31Bc、31Ca、31Cb、31Cc、31Cd、31Da、31Db、31Dc、31Ea、31Eb、31Ec、31F、31Ga、31Gb、31Gc、31Ha、31Hb、31Hc、31Ia、31Ib、31Ic、31Jb、31Jc、31Jc、31Ka、31Kb、31Kc、31La、31Lb；

第一反射面32；    第二反射面33；

正向入射面34A、34B、34C、34D、34E、34F、34G、35H、34I、34J、34K；

第一侧向入射面35A、35B、35C、35D、35E、35F、35G、35H、35I、35J、35K；

第二侧向入射面36A、36B、36C、36D、36E、36F、36G、36H、36I、36J、36K；

第一焦点A；       第二焦点B；

第三焦点C；       第一近点O。

具体实施方式

以下结合具体实施例阐述本实用新型的光学透镜的构造。以下各个实施例之中，所用的方位词“上”、“下”、“中”均是以图1图面所示的方位为基准，因此，当其他图面之中的物体的摆放方向发生变动时，方位也相应发生改变；“凹”、“凸”在以下各个实施例，有不同的参照。

实施例1

请参照图1(a)所示，采用光学透镜的LED灯具包括电路基板10、固定于电路基板10的LED光源20（即LED灯珠）和光学透镜30，其中，多个LED光源20在电路基板10上依序排列成直线，光学透镜覆盖了LED光源20。LED灯具还具有外壳（未图示），电路基板10和光学透镜30都固定于外壳上。

请参照图1(b)和图1(c)所示，光学透镜30为塑料材质，呈长条状，光学透镜的主体延伸方向定义为长度方向（即纵向，X轴），光学透镜30的长度L大于或等于150mm。光学透镜30的下部分设有光输入槽，光输入槽也沿纵长方向延伸，光输入槽用于放置LED光源20。

请参照图1(b)所示，从垂直于长度方向的横截面上看，光学透镜30具有位于上面的出射面，出射面的中间部分为具有凸透镜效果的菲涅尔光学镜面31Ab，出射面的两旁为水平面；光学透镜30还具有位于主体两侧的第一反射面32和第二反射面33，第一反射面32和第二反射面33为抛物面。

光输入槽的入射表面划分为三个部分，分别为正向入射面34A，与第一反射面32相应的第一侧向入射面35A，与第二反射面33相应的第二侧向入射面36A。正向入射面34A为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。第一侧向入射面35A为凸面,凸向光轴；第二侧向入射面36A为具有凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

定义第一反射面32与第一侧向入射面35A形成的焦点为第一焦点A，定义第二反射面33与第二侧向入射面36A形成的焦点为第二焦点B；定义正向入射面34A与出射面的凸出部分31Ab形成的焦点为第三焦点C；定义一直角坐标系XYZ，穿过第三焦点C且与Z轴平行的虚拟的直线为光轴。

从横截面看，正向入射面34A的宽度在2～80mm之间。

请参照图1(b)和图1(c)所示，第一焦点A、第二焦点B和第三焦点C两两之间的距离小于或等于20mm。第一焦点A、第二焦点B和第三焦点C形成的范围定义为焦柱，LED光源20设置于焦柱范围内以利于光的射出，这样，部分光线进入第一侧向入射面35A后被第一反射面32反射，再通过出射面射出；部分光线进入第二侧向入射面36A后被第二反射面33反射，再通过出射面射出；部分光线经由正向入射面34A向出射面射出。在以下其他实施例之中，第一焦点A、第二焦点B在图面上省略了标示，也省略了带焦柱的光学透镜的立体图。

第一反射面32和第二反射面33可以对称设置，也可以不对称设置。本实施例之中，第一反射面32和第二反射面33对称设置，并且第一反射面32和第二反射面33均为同一抛物线的部分。请参照图1(b)所示，在光轴上，所述正向入射面34A距离所述LED光源10最近的点为第一近点O，第一焦点A、第二焦点B、第三焦点C与第一近点O距离之间的距离H均在2～80mm之间。在以下其他实施例之中，第一近点O在图面上省略了标示。

实施例2

请参照图2(a)和图2(b)所示，图2(b)为本实用新型的第二个实施例的光学透镜的横截面示意图。区别于第一实施例在于：（1）出射面的中间部分为凸出部分31Bb，出射面的两侧为倾斜平面（31Ba、31Bc）且与水平面（即X轴和Y轴所在的面）的夹角α在0°～45°之间；（2）从横截面看，第一侧向入射面35B为与光轴平行；（3）第二侧向入射面36B为凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面；（4）正向入射面34B为相互倾斜且相交的斜面，且从横截面看，交点向下。

实施例3

请参照图3(a)和图3(b)所示，图3(b)为本实用新型的第三个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：（1）出射面的中间部分为为相互倾斜且相交的斜面（31Cb、31Cc）；且从横截面看，交点向上；出射面的两侧为倾斜平面（31Ca、31Cc）且与水平面的夹角α在0°～45°之间；（2）正向入射面34C为凸面，向下凸出；（3）第一侧向入射面35C和第二侧向入射面36C均为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

实施例4

请参照图4(a)和图4(b)所示，图4(b)为本实用新型的第四个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：（1）出射面的中间凸出部分31Db为具有凹透镜的菲涅尔光学透镜面；出射面的两侧（31Da、31Dc）为水平面；（2）第一侧向入射面35D为凹面，凹向光轴；（3）第二侧向入射面36D为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

实施例5

请参照图5(a)和图5(b)所示，图5(b)为本实用新型的第五个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：（1）正向人射面34E和第一侧向入射面35E为具有凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面；（2）第二侧向入射面36E为斜面，从横截面上看，第二侧向入射面36E与光轴的夹角β在-35°～+35°之间。

实施例6

请参照图6(a)和图6(b)所示，图6(b)为本实用新型的第六个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：（1）出射面31F为斜面且与水平面的夹角α在0°～45°之间；（2）正向入射面34F、第一侧向入射面35F和第二侧向入射面36F为具有凸透镜效果的菲涅儿光学透镜面。

实施例7

请参照图7(a)和图7(b)所示，图7(b)为本实用新型的第七个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：（1）出射面的中间部分31Gb为凸面，向上凸出；出射面的两侧(31Ga、31Gc)为斜面且与水平面的夹角分别为α1、α2，α1、α2在0°～45°之间；（2）正向入射面34G为具有凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面；（3）从横截面上看，第一侧向入射面35G和第二侧向入射面36G平行于光轴。

实施例8

请参照图8(a)和图8(b)所示，图8(b)为本实用新型的第八个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：（1）正向入射面34H为凸面，向下凸出；（2）第一侧向入射面35H为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面；（3）从横截面上看，第二侧向入射面36H为斜面且与光轴的夹角β在-35°～+35°之间。

实施例9

请参照图9(a)和图9(b)所示，图9(b)为本实用新型的第九个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：（1）正向入射面35I为斜面且与水平面的夹角在-35°～+35°之间；（2）第一侧向入射面35I为具有凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面；（3）第二侧向入射面36I为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

实施例10

请参照图10(a)和图10(b)所示，图10(b)为本实用新型的第十个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：（1）出射面的中间部分31Jb为凸面，向上凸出，出射面的两侧为水平面（31Ja、31Jc）；（2）第一侧向入射面35J为凹面，凹向光轴；（3）第二侧向入射面36J为具有凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

实施例11

请参照图11(a)和图11(b)所示，图11(b)为本实用新型的第十一个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：（1）出射面的中间部分31b为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面，出射面的两侧为水平面（31Ka、31Kc）；（2）正向入射面34K为凸面，向下凸出；（3）第二侧向入射面36K为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

实施例12

请参照图12(a)和图12(b)所示，图12(b)为本实用新型的第十二个实施例的光学透镜的横截面示意图，区别于第一实施例在于：出射面为两相互倾斜且相交的平面（31La、31Lb）构成,与水平面的夹角α1、α2在+35°～-35°之间。

本实用新型的光学透镜，应用于LED灯具，具有以下优点：

（1）光学透镜采用塑料材质，有利于成型，降低生产成本，且重量轻；

（2）光输入槽的入射表面设有菲涅尔光学透镜面，与传统凸透镜或者凹透镜相比，减小了体积，也有利于降低成本；

（3）光学透镜采用长条形，使得多个依序排列成直线的LED光源无需一一配置多个透镜，多个LED光源共用一光学透镜，极大地方便了安装，有利于降低成本；

（4）LED光源设置于焦柱范围内，能够尽量将光以最优的入射角度进行传播；

（5）不同的光学透镜的实施方案就有不同的光效，满足不同的使用场合；

（6）第一反射面和第二反射面为抛物面，利于LED光源的的反射，降低光损耗；

（7）出射面的中间部分为凸/凹透镜面或者具有凸/凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面，两侧为斜面且与水平面的夹角均在0°～45°之间；或者出射面为相互倾斜相交的两个斜面且与水平面的夹角均在-35°～+35°之间；第一侧向入射面或者第二侧向入射面与光轴的夹角β在-35°～+35°之间，正向入射面为斜面且与水平面的夹角在-35°～+35°之间；这些参数的设置有利于实现焦点的变化来适应不同大小和不同高低的LED光源；

（8）相对于LED光源呈现矩阵式排列的灯具，光学透镜的排布亦可以为相互并排，以达到简化结构的效果，并且有利于光学效果的加强；

（9）光学透镜的长度L大于或等于150mm，正向入射面的宽度为2～80mm，第一焦点A、第二焦点B和第三焦点C与第一近点距离之间的距离H均为2～80mm，通过参数的设置，使得LED光源的光损耗较小，并且光分布效果也较好，灯具整体光效高。

应当理解的是，在所有面与面之间连接处加以倒角，或在某些面增加或者减少材料是本领域的常用技术手段。本实用新型的具有光学透镜的LED灯具，尤其适用于洗墙灯、投光灯、泛光灯、路灯等。

以上所述，仅仅是本实用新型的较佳实施例而已，熟悉本领域的普通技术人员仍可能基于本创作的教示及揭示，作出种种不背离本创作精神的替换与修饰，本创作的保护范围不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本创作的替换及修饰，均为本专利申请的权利要求书所主张。

Claims (12)

1.一种光学透镜，其特征在于，所述光学透镜具有长条状的主体，所述光学透镜的主体具有第一反射面、第二反射面和出射面；

所述光学透镜的主体设有容纳光源的光输入槽，所述光输入槽呈长条状，部分光线被所述第一反射面反射和所述第二反射面反射，再通过所述出射面射出；

所述光输入槽的入射表面设有菲涅尔光学透镜面。

2.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述光输入槽的入射表面包括正向入射面、第一侧向入射面和第二侧向入射面；其中，部分光线进入所述第一侧向入射面后被所述第一反射面反射，再通过所述出射面射出；部分光线进入所述第二侧向入射面后被所述第二反射面反射，再通过所述出射面射出；部分光线经由所述正向入射面向所述出射面射出。

3.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述第一反射面与所述第一侧向入射面形成的焦点为第一焦点，所述第二反射面与所述第二侧向入射面形成的焦点为第二焦点，所述正向入射面和所述出射面形成的焦点为第三焦点，第一焦点、第二焦点和第三焦点两两之间的距离小于或等于20mm。

4.根据权利要求3所述的光学透镜，其特征在于，在光轴上，所述正向入射面距离光源最近的点为第一近点，所述第一焦点、所述第二焦点和所述第三焦点与所述第一近点距离之间的距离均在2～80mm之间。

5.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述第一侧向入射面、所述第二侧向入射面或者所述正向入射面之中的至少一个为具有凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

6.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述第一侧向入射面、所述第二侧向入射面或者所述正向入射面之中的至少一个为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

7.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述出射面为两侧平面，所述出射面的中间为具有凸透镜效果的菲涅尔光学透镜面，所述正向入射面为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

8.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，从垂直于长度方向的横截面上看，所述第一侧向入射面和所述第二侧向入射面之中的至少一个为斜面且该斜面与光轴的夹角为-35°～+35°之间。

9.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述正向入射面为斜面且与水平面的夹角为-35°～+35°之间。

10.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述出射面为相互倾斜相交的两个斜面且与水平面的夹角在-35°～+35°之间，所述正向入射面为具有凹透镜效果的菲涅尔光学透镜面。

11.根据权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，所述光学透镜的长度大于或等于150mm，所述正向入射面的宽度在2～80mm之间。

12.根据权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，所述出射面为两侧斜面，所述出射面的中间为凸面或者为相互倾斜相交的两个斜面；所述出射面的两侧斜面与水平面的夹角角度在0°～45°之间。

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