CN208332157U - 多面透镜 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多面透镜。该多面透镜包括：光接收部分，布置在光源前方；全内反射部分，布置在光接收部分外部并且配备有用于收集通过光源照射的光的全内反射透镜；以及透光部分，布置在光接收部分的前方以便将从光接收部分和全内反射部分提供的光照射至外部。通过光源照射的光穿过光接收部分。根据本申请的多面透镜，全内反射透镜的尺寸和数量调整为最小化全内反射部分的固定损耗面积，并且能够防止由于全内反射透镜的数量增加而引起的眩光现象。

Description

多面透镜

技术领域

本实用新型涉及一种多面透镜，并且更具体地，涉及位于光接收部分中的全内反射部分的损耗面积最小化以提高发光效率的多面透镜。

背景技术

通常，诸如液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)的光源用作汽车等的照明系统或远光灯时，与透镜一起使用。

具体地，到目前为止，LED主要用作照射宽范围或照亮近距离的作用，因为它具有如下特性：在照明中使用的光具有非常大的发光角度。

当这种LED用于照射远程局部区域中的局部区域时，由于其非常大的发光角度而出现光学扩展量(Etendue)问题，并且因此发光效率显著降低。因此，考虑到这种特性，LED与多面透镜一起使用，该多面透镜是用于收集通过LED发射的光或者在平行于光轴的方向上引导光的聚光透镜。

参考图1和图2描述相关技术多面透镜1，相关技术多面透镜1的主体1基于不同标准实现，并且通过结合多个全内反射透镜配置的光接收部分布置在主体1的一侧上。

然而，相关技术多面透镜的问题在于：因为在作为光接收部分的中心的虚拟表面4中难以实现全内反射，所以光源的发光效率低。

实用新型内容

因此，本实用新型提供一种多面透镜，其中，全内反射透镜的尺寸和数量调整为最小化全内反射部分的固定损耗面积。

本实用新型还提供用于防止由于全内反射透镜的数量增加而引起的眩光现象的多面透镜。

在一个总体方面中，多面透镜包括：光接收部分，布置在光源前方，通过光源照射的光穿过光接收部分；全内反射部分，布置在光接收部分外部并且配备有用于收集通过光源照射的光的全内反射透镜；以及透光部分，布置在光接收部分的前方以便将从光接收部分和全内反射部分提供的光照射至外部。

全内反射部分的全内反射透镜可设置为一个或多个。

全内反射部分的全内反射透镜的面积可设置为比透光部分的面积更窄。

偏离透光部分的面积的部分中的全内反射透镜的损耗面积根据以下等式所表达的计算：

An＝{Rn²×θn}/2-{Rn×H×sin(θn)}/2，θn＝arccos(H/Rn)-θn_-1

其中，An表示偏离透光部分的面积的位于第n位置处的全内反射透镜的损耗面积，Rn表示位于第n个全内反射透镜的半径，H表示多面透镜的高度，W表示多面透镜的宽度，θn_-1表示位于第n_-1位置处的全内反射透镜的切割角度，n表示全内反射透镜的数量，并且在n＝1时，θn_-1是0。

在一个或多个全内反射透镜中，位于外部的全内反射透镜的直径可以大于位于内部的全内反射透镜的直径。

光接收部分和全内反射部分可以设置为一体。

透光部分可以包括多个透镜。

从下列具体描述、附图以及权利要求中，其他特征和方面将是显而易见的。

附图说明

图1是相关技术多面透镜的立体图。

图2是图1所示的多面透镜的后视图。

图3是示出根据本实用新型的多面透镜的立体图。

图4是示出根据本实用新型的多面透镜的后侧立体图。

图5A至图5C是示出根据本实用新型的光路与多面透镜的直径之间的关系的示图。

图6是示出根据本实用新型的根据光路与多面透镜的直径的比率，发光效率与发光强度之间的关系的示图。

图7是示出根据本实用新型的发光效率与配置多面透镜的全内反射透镜的数目之间的关系的曲线图。

图8A和图8B是示出当配置根据本实用新型的多面透镜的全内反射透镜操作时，出现眩光的部分的底部立体图。

图9A至图9D是示出设计配置根据本实用新型的多面透镜的全内反射透镜的实施方式的示图。

具体实施方式

参考附图，从在下文中阐述的以下具体实施方式中，本实用新型的优势、特征和方面将变得显而易见。然而，本实用新型可以以不同的形式体现，并且不应被解释为局限于本文所阐述的实施方式。相反，这些实施方式的提供使得公开内容是全面且完整的，并向本领域的技术人员完整传达了本实用新型的范围。

本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的而并非旨在限制示例性实施方式。除非上下文另外明确指示，否则如本文中使用的单数形式“一(a)”、“一个(an)”以及“该(the)”旨在也包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包含(comprises)”和/或“包括(comprising)”指定了陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。在下文中，将参照附图详细地描述本实用新型的实施方式。

下文中，将参照附图详细描述本实用新型的示例性实施方式。图3是示出根据本实用新型的多面透镜的立体图，并且图4是示出根据本实用新型的多面透镜的后侧立体图。

根据本实用新型的多面透镜100包括：光接收部分200，通过光源照射的光穿过该光接收部分；全内反射部分300，布置在光接收部分200外部并且包括用于收集通过光源照射的光的一个或多个全内反射透镜400；以及透光部分500，布置在光接收部分200前方并且将从光接收部分200和全内反射部分300提供的光照射至外部。

即，多面透镜100将通过光源照射的光提供至光接收部分200和全内反射部分300，并且透光部分500通过多个透镜520将经由光接收部分200和全内反射部分300提供的光照射至前方区域。

在此，除具有全内反射透镜400的全内反射部分300以外的光接收部分200和透光部分500不限于附图所示的那些，并且可形成为各种形状或公知配置。另外，其描述将省略。

另外，根据本实用新型的实施方式，通过调整配备在全内反射部分300中的全内反射透镜400的尺寸和数量，使得损耗面积最小化，由此实现优化发光效率。

参考图5提供描述，在多面透镜100中，基于每个全内反射透镜400的尺寸来确定发光效率。

即，应考虑光路和多面透镜100的直径，来设计全内反射透镜400。在该情况下，当光路大于多面透镜100的直径时，出现光损耗。

详细地，在如图5A的光路小于多面透镜100的直径的情况下以及如图5B的光路等于多面透镜100的直径的情况下，不出现光损耗；并且在如图5C的光路大于多面透镜100的直径的情况下，出现光损耗。

此外，基于全内反射透镜400中的每一个的直径，多面透镜100的发光强度与发光效率彼此成反比。

参考图6，如果全内反射透镜400中的每一个的直径大于多面透镜100的直径，则发光强度增加，但是发光效率降低。另一方面，如果全内反射透镜400中的每一个的直径小于多面透镜100的直径，则发光强度降低，但是发光效率增加。

在下文中，将描述设计全内反射透镜400以增加多面透镜100的发光效率的过程。

首先，相对于布置在光接收部分200后面的光源，一个或多个全内反射透镜400设置在全内反射部分300中。

在此，将描述全内反射透镜400设置为十个或更少的实例。

参考图8A和图8B提供描述，当全内反射透镜400的数目增加时，眩光表面600扩大，并且因此全内反射透镜400设置为十个或更少是有效的。

另外，全内反射透镜400设置为小于透光部分500的面积。

即，如图9A至图9D所示，通过导出使其面积和最小化的半径值来设计全内反射透镜400，并且位于内部的全内反射透镜400的直径设置为比位于外部的全内反射透镜400的直径更小。

在偏离透光部分500的面积的部分中的全内反射透镜400的损耗面积根据以下公式(1)所表达的计算：

An＝{Rn²×θn}/2-{Rn×H×sin(θn)}/2，θn＝arccos(H/Rn)-θn_-1…(1)

其中，An表示偏离透光部分的面积的位于第n位置处的全内反射透镜的损耗面积，Rn表示位于第n位置处的全内反射透镜的半径，H表示多面透镜的高度，W表示多面透镜的宽度，θn_-1表示位于第n_-1个全内反射透镜的切割角度，并且n表示全内反射透镜的数量。当n＝1时，θn_-1＝0。

为了提供附加描述，在设计全内反射透镜400中的每一个的损耗面积时，损耗面积可在以下过程中计算。在此，将参考以下公式(1)至(5)描述在设计第一至第四阶段时计算损耗面积的实例：

A₁＝{R1²×θ₁}/2-{R₁×H×sin(θ₁)}/2θ₁＝arccos(H/R₁)…(2)

A₂＝{R2²×θ₂}/2-{R₂×H×sin(θ₂)}/2θ₂＝arccos(H/R₂)-θ₁…(3)

A₃＝{R3²×θ₃}/2-{R₃×H×sin(θ₃)}/2θ₃＝arccos(H/R₃)-θ₂-θ₁…(4)

A₄＝{R4²×θ₄}/2-{R₄×H×sin(θ₄)}/2θ₄＝arccos(H/R₄)-θ₃-θ₂-θ₁…(5)

即，在全内反射透镜400中的每一个的损耗面积中，通过调整全内反射透镜400的数目并调整Rn值和θn_-1值，优化全内反射透镜400的发光效率。

为了提供附加描述，如在图7的曲线图中，损耗面积“An”对应于多面透镜的安装结构所插入的一部分，并且存在全内反射透镜400中的每一个的固定损耗面积。因此，当全内反射透镜400中的每一个的面积无限扩大时，获得95％的发光效率。

如上所述，在根据本实用新型的实施方式的多面透镜中，全内反射透镜的尺寸和数量可调整为最小化全内反射部分的固定损耗面积，由此增加发光效率。

此外，根据本实用新型的实施方式的多面透镜防止由于全内反射透镜的数量的增加而引起的眩光现象。

本申请要求根据35 U.S.C.§119于2017年6月9日提交的韩国专利申请第10-2017-0072272号的优先权，其全部公开内容通过引证结合于此。

本实用新型的上述主题被视为说明性的而非限制性的，并且应理解，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员可设计许多其他变型和实施方式。因此，本实用新型的实施方式被视为描述性的而非限制本实用新型，并且不限制本实用新型的范围。实用新型的范围应通过所附权利要求解释，并且其等同物的范围内的所有技术构思应被解释为包括在实用新型的范围中。上面已经描述了多种示例性实施方式。然而，应理解，可做出各种变型。例如，如果按照不同的顺序执行所描述的技术和/或如果按照不同的方式组合所描述的系统、架构、设备或电路中的部件和/或由其他部件或其等同物替换或补增所描述的系统、架构、设备或电路中的部件，可实现适当结果。因此，其他实现方式在下列权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种多面透镜，其特征在于，包括：

光接收部分，布置在光源的前方，通过所述光源照射的光穿过所述光接收部分；

全内反射部分，布置在所述光接收部分的外部并且配备有用于收集通过所述光源照射的光的全内反射透镜；以及

透光部分，布置在所述光接收部分的前方以便将从所述光接收部分和所述全内反射部分提供的光照射至外部。

2.根据权利要求1所述的多面透镜，其特征在于，所述全内反射部分的所述全内反射透镜设置为一个或多个。

3.根据权利要求1所述的多面透镜，其特征在于，所述全内反射部分的所述全内反射透镜的面积设置为比所述透光部分的面积更窄。

4.根据权利要求1所述的多面透镜，其特征在于，偏离所述透光部分的面积的部分中的所述全内反射透镜的损耗面积根据以下等式所表达的计算：

An＝{Rn²×θn}/2-{Rn×H×sin(θn)}/2，θn＝arccos(H/Rn)-θn_-1

其中，An表示偏离所述透光部分的面积的位于第n位置处的全内反射透镜的损耗面积，Rn表示所述位于第n位置处的全内反射透镜的半径，H表示所述多面透镜的高度，W表示所述多面透镜的宽度，θn_-1表示位于第n_-1位置处的全内反射透镜的切割角度，n表示所述全内反射透镜的数量，并且在n＝1时，θn_-1是0。

5.根据权利要求2所述的多面透镜，其特征在于，在一个或多个所述全内反射透镜中，位于外部的全内反射透镜的直径大于位于内部的全内反射透镜的直径。

6.根据权利要求1所述的多面透镜，其特征在于，所述光接收部分和所述全内反射部分设置为一体。

7.根据权利要求1所述的多面透镜，其特征在于，所述透光部分包括多个透镜。