CN207162436U - 一种实现均匀照明的tir透镜及装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种实现均匀照明的TIR透镜，包括一透明镜体，所述透明镜体具有底面、TIR面和出射面，所述底面设置有第一入射面和第二入射面；其中，所述出射面包括周期性设置的波纹面。一种实现均匀照明的装置，包括所述的透镜，其还包括设置于所述透镜底部的LED光源。底部的TIR对光源入射光进行准直，顶部的每一个子波纹自由曲面将准直光入射在整个自由曲面，各个子波纹自由曲面的出射光在目标平面进行混光，从而提高出射光颜色均匀性。相对于传统荧光粉封装工艺的方法，本方案具有成本低，易加工的优点，并且能实现较高的光效和颜色均匀性，广泛应用于照明领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明领域，具体为TIR透镜及装置。
背景技术
由于LED具有体积小，响应快，节能环保等优点，LED已经成为当今最普遍的光源，其被广泛应用在道路照明，汽车大灯和背光显示等方面。这些应用都要求LED有较高的颜色均匀性，然而现有技术的照明，不均匀性较高，照明效果不好，如采用YAG(钇铝石榴石晶体)荧光粉涂覆LED，会存在边缘偏黄、中间偏蓝的现象。
现有的改善LED颜色均匀性的方法主要通过改善荧光粉涂覆工艺，该方法主要是通过改变荧光粉的涂覆方式，采用远离涂覆或者保形涂覆。这种方法的原理是使LED发出的蓝光在荧光粉内经过相同的传播路程，使得各个角度激发的黄光一致，从而实现各个空间分布角度的颜色均匀性。但这种方法对封装工艺的要求性较高，从而导致成本较高。
综上，颜色均匀性是LED应用中非常重要的技术指标，但现有的改善荧光粉涂覆方法实现比较困难，因此该技术有必要进行改进。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种可实现均匀照明的透镜及装置。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种实现均匀照明的TIR透镜，包括一透明镜体，所述透明镜体具有底面、TIR面和出射面，所述底面设置有第一入射面和第二入射面；其中，所述出射面包括周期性设置的波纹面。
作为该技术方案的改进，所述第一入射面为向着透明镜体内部方向凹陷的自由曲面。
作为该技术方案的改进，所述第二入射面为圆柱面。
作为该技术方案的改进，所述TIR面为自由曲面。
进一步地，所述透镜采用折射率为1.3～4.2的透明材料制成。
进一步地，所述透镜的第一入射面的最低点距离水平面的高度为3.5mm。
进一步地，所述透镜的第一入射面的直径为4mm。
进一步地，所述透镜的高度为10mm。
进一步地，所述出射面的直径为18.4mm。
另一方面，本实用新型还提供一种实现均匀照明的装置，包括所述的透镜，其还包括设置于所述透镜底部的LED光源。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种提高照明均匀性的自由曲面TIR波纹透镜，其包括底部的TIR(全内反射)面和顶部的周期性波纹自由曲面。底部的TIR对光源入射光进行准直，顶部的每一个子波纹自由曲面将准直光入射在整个自由曲面，各个子波纹自由曲面的出射光在目标平面进行混光，从而提高出射光颜色均匀性。本实用新型基于TIR技术，可以有效提高光效，并通过多段周期性自由曲面对光线进行混光，同时有效提高颜色均匀性。
相对于传统荧光粉封装工艺的方法，本方案具有成本低，易加工的优点，并且能实现较高的光效和颜色均匀性。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
图1是本实用新型第一实施例的结构示意图；
图2是本实用新型第二实施例的结构示意图；
图3是本实用新型第二实施例的剖视图；
图4是本实用新型第二实施例的仰视图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种实现均匀照明的TIR透镜，包括一透明镜体，所述透明镜体具有底面、TIR面和出射面，所述底面设置有第一入射面和第二入射面；其中，所述出射面包括周期性设置的波纹面。
作为该技术方案的改进，所述第一入射面为向着透明镜体内部方向凹陷的自由曲面。
作为该技术方案的改进，所述第二入射面为圆柱面。
作为该技术方案的改进，所述TIR面为自由曲面。
参照图1，是本实用新型第一实施例的结构示意图。本实用新型提供一种实现均匀照明的TIR透镜，包括一透明镜体，所述镜体包括第一入射面1、第二入射面2、TIR面3和出射面4；其中，第一入射面1采用向内凹陷的自由曲面设计，第二入射面2采用圆柱面状曲面设计，如图1所示，第二入射面2为垂直于水平面的曲面；所述TIR面3为全内发射面，使得折射到TIR面3的光线发生全反射，并从出射面4出射；所述出射面4采用规则的、周期性设计的波纹面设计。每一个子波纹面将入射光均匀分布在整个目标面，周期性的子波纹面使得所有出射光在目标平面进行混光，从而实现较高颜色均匀性。其中所述出射面4的波纹设计是通过计算得到的离散点进行连接得到的自由曲面。通过将图1所示结果360度旋转，即可得到旋转对称的透镜实体结构。
参照图2至图4，是本实用新型第二实施例的结构示意图。该自由曲面透镜顶部由周期性自由曲面构成，底部由准直TIR面构成，其可提高LED颜色均匀性和光效。如图3所示，为第二实施例的剖视图。其中，在透镜底部有一圆柱形凹坑5，照明光源LED安装于凹坑5内，从LED发出的光被第一入射面9和第二入射面6分成两部分。所述第一入射面9可为向内凹陷的弧状等或者自由曲面结构，经第一入射面9折射后的光线，成为准直光入射到波纹自由曲面出射面8。经第二入射面6折射后的光线，再经TIR自由曲面7的全内反射作用后，也成为准直光入射到波纹自由曲面出射面8。这两部分的出射光都是准直光，并作为波纹自由曲面出射面8的入射光。
波纹自由曲面出射面8是由周期性的子波纹面构成，每一个子波纹面将入射光均匀分布在整个目标面，周期性的子波纹面的所有出射光在目标平面进行混光，从而实现高颜色均匀性。
其中，优选的，第一入射面9、TIR面7、出射面8均为自由曲面，第二入射面6为圆柱面。
所述提高颜色均匀性和光效的自由曲面透镜，透镜折射率为1.3-4.2之间的透明材料。如采用PMMA、PC等。
作为一具体实施例，所述提高颜色均匀性和光效的自由曲面透镜，其内部凹坑5高度为3.5mm，即凹陷的最低点距离水平面的高度为3.5mm；其中凹坑5直径为4mm，其半角为30°，即透镜底面中心到凹坑最高点与透镜中线之间的夹角，透镜整体高度为10mm，其中出射面直径为18.4mm。
所述透镜采用折射率为1.3～4.2的透明材料制成。所述透镜的第一入射面的最低点距离水平面的高度为3.5mm。所述透镜的第一入射面的直径为4mm。所述透镜的高度为10mm。所述出射面的直径为18.4mm。
另一方面，本实用新型还提供一种实现均匀照明的装置，包括所述的透镜，其还包括设置于所述透镜底部的LED光源。
本方案提出了一种提高颜色均匀性和光效的自由曲面透镜，其底部是TIR面，用来准直光线，并且能提高透镜光效，其顶部是周期性波纹自由曲面，对准直的入射光在目标平面进行混光，从而提高颜色均匀性。
本实用新型提供的一种提高照明均匀性的自由曲面TIR波纹透镜，其包括底部的TIR(全内反射)面和顶部的周期性波纹自由曲面。底部的TIR对光源入射光进行准直，顶部的每一个子波纹自由曲面将准直光入射在整个自由曲面，各个子波纹自由曲面的出射光在目标平面进行混光，从而提高出射光颜色均匀性。本实用新型基于TIR技术，可以有效提高光效，并通过多段周期性自由曲面对光线进行混光，同时有效提高颜色均匀性。
相对于传统荧光粉封装工艺的方法，本方案具有成本低，易加工的优点，并且能实现较高的光效和颜色均匀性。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种实现均匀照明的TIR透镜，包括一透明镜体，其特征在于，所述透明镜体具有底面、TIR面和出射面，所述底面设置有第一入射面和第二入射面；其中，所述出射面包括周期性设置的波纹面。
2.根据权利要求1所述的实现均匀照明的TIR透镜，其特征在于：所述第一入射面为向着透明镜体内部方向凹陷的自由曲面。
3.根据权利要求1所述的实现均匀照明的TIR透镜，其特征在于：所述第二入射面为圆柱面。
4.根据权利要求1所述的实现均匀照明的TIR透镜，其特征在于：所述TIR面为自由曲面。
5.根据权利要求1至4任一项所述的实现均匀照明的TIR透镜，其特征在于：所述透镜采用折射率为1.3～4.2的透明材料制成。
6.根据权利要求5所述的实现均匀照明的TIR透镜，其特征在于：所述透镜的第一入射面的最低点距离水平面的高度为3.5mm。
7.根据权利要求6所述的实现均匀照明的TIR透镜，其特征在于：所述透镜的第一入射面的直径为4mm。
8.根据权利要求7所述的实现均匀照明的TIR透镜，其特征在于：所述透镜的高度为10mm。
9.根据权利要求8所述的实现均匀照明的TIR透镜，其特征在于：所述出射面的直径为18.4mm。
10.一种实现均匀照明的装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的透镜，其还包括设置于所述透镜底部的LED光源。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201721104425.2U CN207162436U (zh) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 一种实现均匀照明的tir透镜及装置 |
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| CN207162436U true CN207162436U (zh) | 2018-03-30 |
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Family Applications (1)
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| CN201721104425.2U Active CN207162436U (zh) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 一种实现均匀照明的tir透镜及装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
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2017
- 2017-08-30 CN CN201721104425.2U patent/CN207162436U/zh active Active
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