CN205535602U - 一种透镜及照明灯具和机动车远光照明光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学透镜技术领域，具体涉及一种透镜及照明灯具和机动车远光照明光学系统，所述透镜，包括：用于光线进入透镜内部的入射面、用于透镜内部光线射出的出射面、以及设置于入射面和出射面之间的反射区域，所述反射区域分为第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域靠近所述入射面，所述第二反射区域靠近所述出射面，所述第一反射区域与第二反射区域形成台阶结构。在本申请的透镜，照明区域可以更加均匀，而且还使得，在达到相同照明效果时，较传统结构的透镜而言，可以采用更小体积尺寸的透镜，节约透镜制作材料的同时，也有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

Description

一种透镜及照明灯具和机动车远光照明光学系统

技术领域

本实用新型涉及光学透镜技术领域，具体涉及一种透镜及照明灯具和机动车远光照明光学系统。

背景技术

在照明技术领域中，为了使光源发出的光线能够按照人们的需要进行分布，通常是需要采用各种光线转换装置对光线进行或反射、或折射、或聚集、或发散，如此改变光线的传播路径，最终得到符合人们实际需要的照明区域。

在目前的光线转换装置中，透镜被广泛的运用，原因在于，透镜的各个侧面即可作为反射光线的反射面或者作为折射光线的折射面，各个侧面的相对位置统一，具有良好的可靠性和一致性，并且加工方便，制造简单。

由于LED光源具有耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点，正逐步取代传统光源，已经广泛应用于各种照明场合。为了满足不同应用场合的需求，要得到想要的照明效果，必须采用二次配光元件如透镜等对光源光线进行再次分配。

传统配光方案尤其是有会聚要求的射灯或汽车前照灯等，是通过将光源发出的中心部分的光线透射和大角度光线经由鳞片或连续面组成的全反射面反射的方式实现对光线的再次分配，这种方案对于光源中心部分的光线和大角度光线的控制能力较弱，而且对于不同发光面、不同发光角度、不同中心光强要求的透镜设计时口径高度不同，为了尽量保证照明区域的均匀性，发光角度越小所需透镜的光学口径越大，中心光强越高所需透镜光学高度越高，其实质也是减少中心部分的出光量，但是这样的代价是增加了材料成本，也增加了注塑的难度和收缩的风险，难以保证所设计的照明效果。

所以，基于上述，目前亟需一种能够减小透镜光学高度，进而降低材料成本，降低注塑难度和收缩风险，保证设计照明效果的透镜结构。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对目前透镜存在的光学高度高，注塑难度大和收缩风险高，难以保证所设计的照明效果的不足，提供一种能够减小透镜光学高度，进而降低材料成本，降低注塑难度和收缩风险，保证设计照明效果的透镜结构。

一种透镜，包括：用于光线进入透镜内部的入射面、用于透镜内部光线射出的出射面、以及设置于入射面和出射面之间的反射区域，

所述反射区域分为第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域靠近所述入射面，所述第二反射区域靠近所述出射面，所述第一反射区域与第二反射区域形成台阶结构，

由所述入射面进入透镜的光线中，至少有一部分光线直接照射在所述第一反射区域上，经第一反射区域全反射后，由所述出射面射出透镜，

由所述入射面进入透镜的光线中，至少有一部分光线经出射面全反射后照射在所述第二反射区域上，经第二反射区域全反射后，由所述出射面射出透镜。

在本申请的上述方案中，将透镜的反射区域设置为第一反射区域和第二反射区域，第一反射区域与第二反射区域之间形成台阶结构，进入透镜体的光线分别被第一反射面区域和第二反射区域反射后由出射面射出透镜，首先是提高了透镜对光线的控制能力，并且，第一反射区域和第二反射区域分别对不同入射角度的光线进行反射，可以实现透镜对不同入射角度光线的分别控制，如此，也进一步的提高了本申请透镜结构对光线的控制能力和调整能力，不仅使得照明区域可以更加均匀，而且还使得，在达到相同照明效果时，较传统结构的透镜而言，可以采用更小体积尺寸的透镜，节约透镜制作材料的同时，也有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

作为优选，所述第二反射区域由两层或者两层以上的反射层构成，相邻反射层之间形成台阶结构，由所述入射面进入透镜的光线中，至少有一部分光线经出射面全反射后照射在所述第二反射区域的各个反射层上，经各个反射层全反射后，由所述出射面射出透镜。

在本申请上述方案中，将第二反射区域由两层或者两层以上的反射层构成，相邻反射层之间形成台阶结构，如此，进一步的提高了本申请透镜结构对光线的控制能力和调整能力，进而使得，在达到相同照明效果时，较传统结构的透镜而言，可以进一步的采用更小体积尺寸的透镜，节约透镜制作材料的同时，也有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果；

而且，通过对各个反射层的控制，进一步的方便各个反射层对光线反射角度的控制，通过各个反射层各个参数的精细调节，将光线进行微分分割处理，不仅有利于调控不同角度的光线，进一步提高本申请透镜结构对光线的控制能力，而且还能够增加光线的混光效果，提高照明区域的均匀性；而且，还可以将不同入射角度的光线反射成更多的角度范围，对各个角度范围的光线进行调整，便于分别细致的调整光线，进一步提高本申请透镜结构对光线的控制能力。

作为优选，所述第二反射区域的相邻两层反射层之间，靠近所述出射面的反射层下缘环绕于靠近所述入射面的反射层上缘外。

在本申请的上述方案中，第二反射区域的相邻两层反射层之间，靠近出射面的反射层下缘环绕于靠近入射面的反射层上缘外，即，也使得第二反射区域在沿透镜的中轴线方向上呈台阶状，如此，进一步的节约透镜制作材料，同时，也进一步的有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

作为优选，所述第二反射区域由若干反射单元组成，照射在所述第二反射区域上的光线至少在第二反射区域的反射单元中反射两次后再由所述出射面射出透镜。

在本申请的上述方案中，第二反射区域由若干反射单元组成，经入射面进入透镜的光线中，至少有一部分光线经出射面全反射后照射在第二反射区域上的反射单元中至少反射两次后再由出射面射出透镜，使得这部分光线的光路得到有效的折叠，在达到相同照明效果前提下，可以进一步的减小透镜的高度，进而，进一步的节约透镜制作材料，同时，也进一步的有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

作为本申请的另一优选，所述反射层由若干反射单元组成，照射所述反射层上的光线，至少在所述反射层的反射单元中反射两次后再由所述出射面射出透镜。

在本申请的上述方案中，照射所述反射层上的光线，至少在反射层的反射单元中反射两次后再由出射面射出透镜，也使得照射在各个反射层上的光线的光路得到有效的折叠，在达到相同照明效果前提下，可以进一步的减小透镜的高度，进而，进一步的节约透镜制作材料，同时，也进一步的有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

作为优选，所述反射区域在沿透镜中轴线的方向上分为第一反射区域和第二反射区域，所述第二反射区域靠近所述入射面的下缘环绕于所述第一反射区域靠近所述出射面的上缘外。

在上述方案中，将透镜的反射区域在沿透镜中轴线的方向上分为第一反射区域和第二反射区域，第一反射区域靠近入射面，第二反射区域靠近出射面，第二反射区域靠近入射面的下缘环绕于第一反射区域靠近出射面的上缘外，即使得透镜在沿中轴线的方向上呈台阶状，较反射区域为整体曲面的透镜而言，具有更小的体积，进而降低了材料成本，也降低了注塑难度和收缩风险。

作为优选，不同的所述反射层上的反射单元数量可以相同也可以不同，位于同一所述反射层上的反射单元之间沿透镜的中轴线成轴对称分布。

在上述方案中，各个反射层上的反射单元数量可以相同也可以不同，即，根据实际所需照明效果进行设计，也进一步的提高了透镜对光线的控制能力，位于同一个反射层上的各个反射单元之间沿透镜的中轴线成轴对称分布，使得照射在反射层上的光线能够得到均匀的反射，增加光线的混光效果，提高透镜输出光线的均匀性。

作为优选，所述反射单元由至少两个鳞片面组成。

在本申请的上述方案中，反射单元由至少两个鳞片面组成，使得当光线照射在反射单元时，光线在一个反射单元内即可反射至少两次，提高透镜对光线的控制能力，而且也进一步的折叠光线的光路，降低透镜的厚度，节约透镜制作材料，同时，也有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，保证透镜结构可靠的设计照明效果。

作为优选，所述鳞片面为平面或者曲面，所述鳞片面沿透镜的中轴线成轴对称分布。

在本申请的上述方案中，将鳞片面设置为平面或者曲面，可以根据实际需要选用不同形状的鳞片面，进一步的提高透镜结构对光线的控制能力，而鳞片面沿透镜的中轴线成轴对称分布，也进一步保证第二反射区域反射光线的均匀性。

作为优选，所述第一反射区域由若干反射鳞片面组成，所述反射鳞片面沿透镜的中轴线成轴对称分布。

在本申请的上述方案中，第一反射区域由若干反射鳞片面组成，所述反射鳞片面沿透镜的中轴线成轴对称分布，使得第一反射区域将照射在其上的光线反射得更加均匀，提高本申请透镜的照明效果。

作为优选，所述出射面为沿透镜中轴线轴对称的连续面或者为沿透镜中轴线轴对称的非连续面。

在上述方案中，出射面可以根据实际配光需要设计为不同的面型，进一步的提高本申请透镜的光线控制能力。

本申请还公开了一种照明灯具，其使用上述的透镜进行配光。

本申请的照明灯具，由于采用了上述的透镜进行配光，达到相同的照明效果，可以采用更小体积的透镜，而且透镜能够保证可靠的设计照明效果，使得本申请的照明灯具，能够采用更小尺寸的透镜安装结构，减小照明灯具的结构尺寸，降低制造成本，而且还能够提高照明灯具的照明效果。

本申请还公开了一种机动车远光照明光学系统，其使用上述的透镜进行配光。

本申请的机动车远光照明光学系统，由于采用了上述的透镜进行配光，达到相同的照明效果，可以采用更小体积的透镜，而且透镜能够保证可靠的设计照明效果，使得本申请的机动车远光照明光学系统，能够采用更小尺寸的透镜安装结构，减小机动车远光照明光学系统的结构尺寸，降低制造成本，而且还能够提高机动车远光照明光学系统的照明效果。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本申请的有益效果是：

1、提高了透镜对光线的控制能力，可以实现透镜对不同入射角度光线的分别控制，不仅使得照明区域可以更加均匀，而且还使得，在达到相同照明效果时，较传统结构的透镜而言，可以采用更小体积尺寸的透镜，节约透镜制作材料；

2、有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

附图说明

图1为本申请透镜的结构示意图；

图2为图1透镜结构的光路示意图；

图3为本申请透镜的另一结构示意图；

图4为图3透镜结构的光路示意图；

图5为图3透镜结构的立体图；

图6为图3透镜结构另一视角的立体图；

图7为图6中A处的局部放大图；

图8为光线在出射面与反射单元之间的光路示意图，

图中标记：1-入射面，2-出射面，3-第一反射区域，4-第二反射区域，5-反射单元，6-反射层，7-鳞片面，8-反射鳞片面。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1-8所示，

一种透镜，包括：用于光线进入透镜内部的入射面1、用于透镜内部光线射出的出射面2、以及设置于入射面1和出射面2之间的反射区域，所述反射区域分为第一反射区域3和第二反射区域4，所述第一反射区域3靠近所述入射面1，所述第二反射区域4靠近所述出射面2，所述第一反射区域3与第二反射区域4形成台阶结构，由所述入射面1进入透镜的光线中，至少有一部分光线直接照射在所述第一反射区域3上，经第一反射区域3全反射后，由所述出射面2射出透镜，由所述入射面1进入透镜的光线中，至少有一部分光线经出射面2全反射后照射在所述第二反射区域4上，经第二反射区域4全反射后，由所述出射面2射出透镜。

在本实施例的上述方案中，将透镜的反射区域设置为第一反射区域3和第二反射区域4，第一反射区域3与第二反射区域4之间形成台阶结构，进入透镜体的光线分别被第一反射面区域和第二反射区域4反射后由出射面2射出透镜，首先是提高了透镜对光线的控制能力，并且，第一反射区域3和第二反射区域4分别对不同入射角度的光线进行反射，可以实现透镜对不同入射角度光线的分别控制，如此，也进一步的提高了本实施例透镜结构对光线的控制能力和调整能力，不仅使得照明区域可以更加均匀，而且还使得，在达到相同照明效果时，较传统结构的透镜而言，可以采用更小体积尺寸的透镜，节约透镜制作材料的同时，也有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

实施例2，如图3-8所示，

如实施例1所述的透镜结构，所述第二反射区域4由两层或者两层以上的反射层6构成，相邻反射层6之间形成台阶结构，由所述入射面1进入透镜的光线中，至少有一部分光线经出射面2全反射后照射在所述第二反射区域4的各个反射层6上，经各个反射层6全反射后，由所述出射面2射出透镜。

在本实施例上述方案中，将第二反射区域4由两层或者两层以上的反射层6构成，相邻反射层6之间形成台阶结构，如此，进一步的提高了本实施例透镜结构对光线的控制能力和调整能力，进而使得，在达到相同照明效果时，较传统结构的透镜而言，可以进一步的采用更小体积尺寸的透镜，节约透镜制作材料的同时，也有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果；

而且，通过对各个反射层6的控制，进一步的方便各个反射层6对光线反射角度的控制，通过各个反射层6各个参数的精细调节，将光线进行微分分割处理，不仅有利于调控不同角度的光线，进一步提高本实施例透镜结构对光线的控制能力，而且还能够增加光线的混光效果，提高照明区域的均匀性；而且，还可以将不同入射角度的光线反射成更多的角度范围，对各个角度范围的光线进行调整，便于分别细致的调整光线，进一步提高本实施例透镜结构对光线的控制能力。

作为优选，所述第二反射区域4的相邻两层反射层6之间，靠近所述出射面2的反射层6下缘环绕于靠近所述入射面1的反射层6上缘外。

在本实施例的上述方案中，第二反射区域4的相邻两层反射层6之间，靠近出射面2的反射层6下缘环绕于靠近入射面1的反射层6上缘外，即，也使得第二反射区域4在沿透镜的中轴线方向上呈台阶状，如此，进一步的节约透镜制作材料，同时，也进一步的有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

实施例3，如图1和2所示，

如实施例1所述的透镜结构，所述第二反射区域4由若干反射单元5组成，照射在所述第二反射区域4上的光线至少在第二反射区域4的反射单元5中反射两次后再由所述出射面2射出透镜。

在本实施例的上述方案中，第二反射区域4由若干反射单元5组成，经入射面1进入透镜的光线中，至少有一部分光线经出射面2全反射后照射在第二反射区域4上的反射单元5中至少反射两次后再由出射面2射出透镜，使得这部分光线的光路得到有效的折叠，在达到相同照明效果前提下，可以进一步的减小透镜的高度，进而，进一步的节约透镜制作材料，同时，也进一步的有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

实施例4，如图3-8所示，

如实施例2所述的透镜结构，所述反射层6由若干反射单元5组成，照射所述反射层6上的光线，至少在所述反射层6的反射单元5中反射两次后再由所述出射面2射出透镜。

在本实施例的上述方案中，照射所述反射层6上的光线，至少在反射层6的反射单元5中反射两次后再由出射面2射出透镜，也使得照射在各个反射层6上的光线的光路得到有效的折叠，在达到相同照明效果前提下，可以进一步的减小透镜的高度，进而，进一步的节约透镜制作材料，同时，也进一步的有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，可靠的保证透镜结构的设计照明效果。

实施例5，如图1-8所示，

如实施例1所述的透镜结构，所述反射区域在沿透镜中轴线的方向上分为第一反射区域3和第二反射区域4，所述第二反射区域4靠近所述入射面1的下缘环绕于所述第一反射区域3靠近所述出射面2的上缘外。

在上述方案中，将透镜的反射区域在沿透镜中轴线的方向上分为第一反射区域3和第二反射区域4，第一反射区域3靠近入射面1，第二反射区域4靠近出射面2，第二反射区域4靠近入射面1的下缘环绕于第一反射区域3靠近出射面2的上缘外，即使得透镜在沿中轴线的方向上呈台阶状，较反射区域为整体曲面的透镜而言，具有更小的体积，进而降低了材料成本，也降低了注塑难度和收缩风险。

实施例6，如图3-8所示，

如实施例4所述的透镜结构，不同的所述反射层6上的反射单元5数量可以相同也可以不同，位于同一所述反射层6上的反射单元5之间沿透镜的中轴线成轴对称分布。

在上述方案中，各个反射层6上的反射单元5数量可以相同也可以不同，即，根据实际所需照明效果进行设计，也进一步的提高了透镜对光线的控制能力，位于同一个反射层6上的各个反射单元5之间沿透镜的中轴线成轴对称分布，使得照射在反射层6上的光线能够得到均匀的反射，增加光线的混光效果，提高透镜输出光线的均匀性。

实施例7，如图1-8所示，

如实施例3或者4或者6所述的透镜结构，所述反射单元5由至少两个鳞片面7组成，所述鳞片面7为平面或者曲面，所述鳞片面7沿透镜的中轴线成轴对称分布。

在本实施例的上述方案中，反射单元5由至少两个鳞片面7组成，使得当光线照射在反射单元5时，光线在一个反射单元5内即可反射至少两次，提高透镜对光线的控制能力，而且也进一步的折叠光线的光路，降低透镜的厚度，节约透镜制作材料，同时，也有利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，保证透镜结构可靠的设计照明效果；

将鳞片面7设置为平面或者曲面，可以根据实际需要选用不同形状的鳞片面7，进一步的提高透镜结构对光线的控制能力，而鳞片面7沿透镜的中轴线成轴对称分布，也进一步保证第二反射区域4反射光线的均匀性。

实施例8，如图1-8所示，

如实施例1-7任意一个所述的透镜结构，所述第一反射区域3由若干反射鳞片面8组成，所述反射鳞片面8沿透镜的中轴线成轴对称分布。

在本实施例的上述方案中，第一反射区域3由若干反射鳞片面8组成，所述反射鳞片面8沿透镜的中轴线成轴对称分布，使得第一反射区域3将照射在其上的光线反射得更加均匀，提高本实施例透镜的照明效果。

实施例9，如图1-7所示，

如实施例1-8任意一个所述的透镜结构，所述出射面2为沿透镜中轴线轴对称的连续面或者为沿透镜中轴线轴对称的非连续面。

在上述方案中，出射面2可以根据实际配光需要设计为不同的面型，进一步的提高本实施例透镜的光线控制能力。

实施例10，如图1-8所示，

一种照明灯具，采用如实施例1-9任意一个所述的透镜作为配光透镜。

本实施例的照明灯具，由于采用了上述的透镜进行配光，达到相同的照明效果，可以采用更小体积的透镜，而且透镜能够保证可靠的设计照明效果，使得本实施例的照明灯具，能够采用更小尺寸的透镜安装结构，减小照明灯具的结构尺寸，降低制造成本，而且还能够提高照明灯具的照明效果。

实施例11，如图1-8所示，

一种机动车远光照明光学系统，采用如实施例1-9任意一个所述的透镜作为配光透镜。

本实施例的机动车远光照明光学系统，由于采用了上述的透镜进行配光，达到相同的照明效果，可以采用更小体积的透镜，而且透镜能够保证可靠的设计照明效果，使得本实施例的机动车远光照明光学系统，能够采用更小尺寸的透镜安装结构，减小机动车远光照明光学系统的结构尺寸，降低制造成本，而且还能够提高机动车远光照明光学系统的照明效果。

凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种透镜，包括：用于光线进入透镜内部的入射面、用于透镜内部光线射出的出射面、以及设置于入射面和出射面之间的反射区域，其特征在于：

所述反射区域分为第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域靠近所述入射面，所述第二反射区域靠近所述出射面，所述第一反射区域与第二反射区域形成台阶结构，

由所述入射面进入透镜的光线中，至少有一部分光线直接照射在所述第一反射区域上，经第一反射区域全反射后，由所述出射面射出透镜，

由所述入射面进入透镜的光线中，至少有一部分光线经出射面全反射后照射在所述第二反射区域上，经第二反射区域全反射后，由所述出射面射出透镜。

2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述第二反射区域由两层或者两层以上的反射层构成，相邻反射层之间形成台阶结构，由所述入射面进入透镜的光线中，至少有一部分光线经出射面全反射后照射在所述第二反射区域的各个反射层上，经各个反射层全反射后，由所述出射面射出透镜。

3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述第二反射区域由若干反射单元组成，照射在所述第二反射区域上的光线至少在第二反射区域的反射单元中反射两次后再由所述出射面射出透镜。

4.根据权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述反射层由若干反射单元组成，照射在所述反射层上的光线，至少在所述反射层的反射单元中反射两次后再由所述出射面射出透镜。

5.根据权利要求4所述的透镜，其特征在于：不同反射层上的反射单元数量可以相同也可以不同，位于同一所述反射层上的反射单元之间沿透镜的中轴线成轴对称分布。

6.根据权利要求3-5任意一项所述的透镜，其特征在于：所述反射单元由至少两个鳞片面组成。

7.根据权利要求6所述的透镜，其特征在于：所述鳞片面为平面或者曲面，所述鳞片面沿透镜的中轴线成轴对称分布。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的透镜，其特征在于：所述第一反射区域由若干反射鳞片面组成，所述反射鳞片面沿透镜的中轴线成轴对称分布。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的透镜，其特征在于：所述出射面为沿透镜中轴线轴对称的连续面或者非连续面。

10.一种照明灯具，其特征在于：采用如权利要求1-9任意一项所述的透镜作为配光透镜。

11.一种机动车远光照明光学系统，其特征在于：采用如权利要求1-9任意一项所述的透镜作为配光透镜。