CN207394744U - 一种组合式透镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式透镜，包括菲涅尔透镜与反光杯，还包括有TIR透镜，所述TIR透镜、所述菲涅尔透镜与所述反光杯轴心在同一中心轴线上，所述TIR透镜与所述反光杯固定连接，所述菲涅尔透镜相对于所述反光杯的相对距离可调节。本实用新型的一种组合式透镜增加了TIR透镜，通过调节菲涅尔透镜与反光杯的距离，从而对光束的聚光角度进行调节，实现聚光光束角可调，聚光效果更优越，可调节范围较大，能达到的最小光束角更小的效果，聚光效果显著且出光率高。

Description

一种组合式透镜

技术领域

本实用新型属于LED透镜技术领域，具体地说，涉及一种组合式透镜。

背景技术

LED因其低功耗、长寿命等优势，已经越来越多地应用在日常生活中；特别是在照明系统中，有取代功耗高、寿命短的传统白炽灯的趋势。

LED作为一种面光源，出射光分布基本上为朗伯型分布，其发散角约为120°，如果不经过合适的光学处理而直接应用，很难满足照明器件所需要达到的性能指标，如亮度、均匀度等。通过二次配光来改变灯具的光强分布的研究由来已久， 早期采用标准双曲线或者非球面作为光学面的透镜组来实现二次配光系统。

文献号为204664964 U的实用新型专利中公开了一种高效反光杯菲涅尔透镜LED灯具，其结构包括LED灯主体、反光杯和菲涅尔透镜。菲涅尔透镜设于反光杯的上方,且透镜与所述反光杯之间的间距为可变间距,透镜的上表面设有以透镜所在圆的圆心为圆心且沿透镜所在圆直径分布的呈圆形排列的锥面。其中，菲涅尔透镜和内壁涂覆有反光膜的反光杯之间的距离越大，经反射和折射后其照射范围越小，所得的光束角越小，从而实现聚光角度可调。但其光线仅进行一次会聚，光线反射和折射后光束角可调节的范围较小，能达到的最小光束角仍然是个较大的数值，聚光效果难以满足某些场合的要求，同时其光效较低，无法将发散角度较大的光线加以收集利用。

实用新型内容

本发明的所要解决的技术问题在于提供一种光束角可调节范围大、出光率高、且聚光性能好的组合式透镜。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：

一种组合式透镜，包括菲涅尔透镜与反光杯，还包括有TIR透镜，所述TIR透镜、所述菲涅尔透镜与所述反光杯轴心在同一中心轴线上，所述TIR透镜与所述反光杯固定连接，所述菲涅尔透镜相对于所述反光杯的相对距离可调节。

具体的，所述TIR透镜底面中心位置设有一孔径，所述孔径位于所述TIR透镜内部的一端设有一半球体，所述半球体的半径与所述孔径的半径相等。

优选的，所述反光杯为抛物线型旋转曲面，所述反光杯的入光口与所述TIR透镜相吻合并相互固定。

具体的，还包括有导管，所述菲涅尔透镜设置在所述导管内，所述导管一端与所述反光杯的出光口固定连接。

具体的，所述导管为中空的圆柱形，所述菲涅尔透镜的直径与所述导管的内直径相符合，所述菲涅尔透镜垂直放置在所述导管中并可在所述导管的中空部位前后移动。

优选的，所述TIR透镜的外壁与所述导管的内表面涂覆有反光材料。

具体的，所述菲涅尔透镜放置在所述孔径中，并可在所述孔径的中空部位前后移动。

具体的，所述菲涅尔透镜的直径与所述孔径的直径相符合，所述菲涅尔透镜垂直放置在所述孔径中。

优选的，所述TIR透镜的外壁涂覆有反光材料。

本实用新型的具有以下有益效果：增加了TIR透镜，通过调节菲涅尔透镜与反光杯的距离，从而对光束的聚光角度进行调节，实现聚光光束角可调，聚光效果更优越，可调节范围较大，能达到的最小光束角更小的效果，聚光效果显著且出光率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图；

附图中各序号表示的意义如下：

1LED光源，2TIR透镜，21孔径，22半球体，3反光杯，4导管，5实施例1的菲涅尔透镜，5’实施例2的菲涅尔透镜。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细说明。

实施例1：

本实用新型实施例1的一种组合式透镜，包括菲涅尔透镜5与反光杯3，还包括有TIR透镜2，所述TIR透镜2、所述菲涅尔透镜5与所述反光杯3轴心在同一中心轴线上，所述TIR透镜2与所述反光杯3固定连接，所述菲涅尔透镜5相对于所述反光杯3的相对距离可调节。菲涅尔透镜5、反光杯3与TIR透镜2的配合，使整个透镜的聚光效果更好，TIR透镜2的底面中心放有LED光源1，在此实施例中LED光源1的发光角度为120°，为朗伯光强分布类型。在正常的设置中，该LED光源1的封装中可以包含尺寸适当的电源组件、散热组件及其他结构等，本实施例提供的组合是透镜能够将LED光源1所照射出来的光线更好的聚集起来，提高聚光效果。具体的，所述TIR透镜2底面中心位置设有一孔径21，所述孔径21位于所述TIR透镜2内部的一端设有一半球体22，所述半球体22的半径与所述孔径21的半径相等。优选的，所述反光杯3为抛物线型旋转曲面，所述反光杯3的入光口与所述TIR透镜2相吻合并相互固定。LED光源1的发光部对准TIR透镜2对应的孔径21开口处，使LED光源1发出的光线均进入TIR透镜2中，可以减少光线散射的情况，使LED光源1中的光线均作用到TIR透镜2上，提高光线的利用率。

具体的，本实施例中的组合式透镜还包括有导管4，所述菲涅尔透镜5设置在所述导管4内，所述导管4一端与所述反光杯3的出光口固定连接。具体的，所述导管4为中空的圆柱形，所述菲涅尔透镜5的直径与所述导管4的内直径相符合，所述菲涅尔透镜5垂直放置在所述导管4中并可在所述导管4的中空部位前后移动。导管4的材料可以使用塑料，其侧壁的厚度与反光杯3的侧壁的厚度相同，便于与反光杯3连接，导管4的长度较长，使菲涅尔透镜5在导管4内有一段较长的可移动距离，该距离一般长于反光杯3的长度。所述导管4仅仅只是为了使菲涅尔透镜5能够移动所使用的，因此其没有任何的聚光效果，也不会对TIR透镜2、反光杯3的聚焦效果产生影响，只发挥固定和连接的作用，优选的，所述TIR透镜2的外壁与所述导管4的内表面涂覆有反光材料，使TIR透镜2内的光线无法散射到外界，也使照射到导管4内部的光线不会被吸收。

在本实施例中菲涅尔透镜5与导管4的直径相同，为圆形，直接放置到导管4的中空部并与导管4内表面相接触，优选的在导管4内表面还涂有润滑物质，使菲涅尔透镜5能够顺滑的在导管4中利用。

当菲涅尔透镜5带着导管4中移动的时候，其与光源之间的距离发生变化，其与反光杯3的距离也连带着变化，最大移动距离从与反光杯3距离到导管4的另一端端口处，在这个移动过程中，能够使LED光源1最终照射到外界的光束产生不同的光束聚集效果，组合式透镜的出射光束角有一定范围。其中，当菲涅尔透镜5在导管4的底部，即与LED光源1以及反光杯3最近的时候，得到光束角最小，聚集的光斑距离最远；当菲涅尔透镜5在导管4的顶部，与LED光源1以及反光杯3最远的时候得到的光束角最大，聚集的光斑距离最近。

实际使用时，当菲涅尔透镜5移动到导管4顶部，即离LED光源1最远时，光线从LED光源1射出后首先经过TIR透镜2，光线从空气进入到TIR透镜2时会发生一次折射，到达TIR透镜2曲面的光线会被银色反光膜反射，TIR透镜2内部的所有光线从出光口射出时又会发生一次折射。从TIR透镜2射出的光线中光束角较小的光线可以不受反光杯3内壁反射膜的控制直接到达菲涅尔透镜5，而光束角较大的光线到达反光杯3内壁后会被反射，之后平行射出。这两部分的光线在经过菲涅尔透镜5后会被聚集，之后以一个较大的光束角射出，得到的光斑均匀，光斑中心位置的光强更高，整个LED聚光灯的出光率高，主要为光线通过透镜时材料本身带来的系统损耗。在本实施例中，当菲涅尔透镜5位于该位置时，得到光束角最大的聚焦效果。

当菲涅尔透镜5移动到导管4底部，即离LED光源1最近时，LED光源1发出的光线走线与图相近，但由于菲涅尔透镜5与LED光源1的位置更近，而菲涅尔透镜5的物距与从LED光源1到导管4顶部的距离相等，所以得到的光束角较小，聚集光线所得光斑的距离较远。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，区别之处在于：具体的，在本实施例中没有设置如实施例1中所设置的导管4，所述菲涅尔透镜5’放置在所述孔径21中，并可在所述孔径21的中空部位前后移动。具体的，所述菲涅尔透镜5’的直径与所述孔径21的直径相符合，所述菲涅尔透镜5’垂直放置在所述孔径21中，即孔径21起到了实施例1中的导管4的作用。优选的，所述TIR透镜2的外壁涂覆有反光材料，与实施例1中一样，主要防止LED光源1的光线照射到外界，提高光线的利用率。

菲涅尔透镜5’可以TIR透镜2的孔径21内来回移动来调节跟LED光源1之间的距离，得到不同的光束聚集效果，组合透镜的出射光束角有一定范围。其中，当菲涅尔透镜5’在TIR透镜2的孔径21顶端，即与LED光源1最近也是离反光杯3最远的时候，得到光束角最大，聚集的光斑距离最近；当菲涅尔透镜5’在TIR透镜2的孔径21底部即接触到半球体22时，与LED光源1最远也是离反光杯3最近的时候得到的光束角最小，聚集的光斑距离最远。本实施例中菲涅尔透镜5’与反光杯3的距离调节与光束角的关系与实施例一刚好相反。

实际使用时，当菲涅尔透镜5’移动到与离LED光源1最远时，光线从LED光源1射出后一部分经过TIR透镜2的侧壁时发生折射，折射后的光线达到TIR透镜2的外壁发光膜后反射，从TIR透镜2出光口射出；另一部分出光角度较小的光线会经过菲涅尔透镜5’的聚集作用而会聚，经过TIR透镜2孔径21底部的半球体22凹陷时发生折射，从TIR透镜2出光口逸出时又发生一次折射。这两部分经过TIR透镜2和菲涅尔透镜5’折射的光线大部分不经过反光杯3后出射，另一部分经由反光杯3内壁的反光膜反射后聚焦射出。本实施例中菲涅尔透镜5’与LED光源1距离最远时，较大部分光线在TIR透镜2侧壁发生第一次折射而非菲涅尔透镜5’，故所得的光斑最近，光束角最大。

但菲涅尔透镜5’移动到与LED光源1最近时，由于菲涅尔透镜5’与LED光源1位置最近，大部分光线在菲涅尔透镜5’处发生第一次折射，聚光效果更为显著，所得的光斑最远，光束角最小。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种组合式透镜，包括菲涅尔透镜（5）与反光杯（3），其特征在于：还包括有TIR透镜（2），所述TIR透镜（2）、所述菲涅尔透镜（5）与所述反光杯（3）轴心在同一中心轴线上，所述TIR透镜（2）与所述反光杯（3）固定连接，所述菲涅尔透镜（5）相对于所述反光杯（3）的相对距离可调节。

2.根据权利要求1所述的组合式透镜，其特征在于：所述TIR透镜（2）底面中心位置设有一孔径（21），所述孔径（21）位于所述TIR透镜（2）内部的一端设有一半球体（22），所述半球体（22）的半径与所述孔径（21）的半径相等。

3.根据权利要求2所述的组合式透镜，其特征在于：所述反光杯（3）为抛物线型旋转曲面，所述反光杯（3）的入光口与所述TIR透镜（2）相吻合并相互固定。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的组合式透镜，其特征在于：还包括有导管（4），所述菲涅尔透镜（5）设置在所述导管（4）内，所述导管（4）一端与所述反光杯（3）的出光口固定连接。

5.根据权利要求4所述的组合式透镜，其特征在于：所述导管（4）为中空的圆柱形，所述菲涅尔透镜（5）的直径与所述导管（4）的内直径相符合，所述菲涅尔透镜（5）垂直放置在所述导管（4）中并可在所述导管（4）的中空部位前后移动。

6.根据权利要求5所述的组合式透镜，其特征在于：所述TIR透镜（2）的外壁与所述导管（4）的内表面涂覆有反光材料。

7.根据权利要求2或3所述的组合式透镜，其特征在于：所述菲涅尔透镜（5’）放置在所述孔径（21）中，并可在所述孔径（21）的中空部位前后移动。

8.根据权利要求7所述的组合式透镜，其特征在于：所述菲涅尔透镜（5’）的直径与所述孔径（21）的直径相符合，所述菲涅尔透镜（5’）垂直放置在所述孔径（21）中。

9.根据权利要求8所述的组合式透镜，其特征在于：所述TIR透镜（2）的外壁涂覆有反光材料。