CN208620295U - 一种具有微结构的薄膜光学透镜及照明装置 - Google Patents

Abstract

一种具有微结构的薄膜光学透镜，包括：至少一个透镜单元，透镜单元包括入光面和出光面，入光面设置有：保持光线原始传播方向的第一微结构、通过折射控制光线传播方向的第二微结构和通过全反射控制光线传播方向的第三微结构；透镜单元通过第一微结构、第二微结构和第三微结构控制入射光的传播途径和传播方向。当该薄膜光学透镜应用到LED照明装置后，实现对LED发出的光能量在空间的再次分配，从而满足各种照明应用的要求；另外，该薄膜光学透镜非常薄，且其形状可以根据实际灯具的结构排布进行相应的剪切，该薄膜光学透镜的应用能使LED灯具的造型更加纤薄美观，使LED灯具的重量更轻，也有利于制作各种异形灯具，以此达到大幅度降低灯具成本的目的。

Description

一种具有微结构的薄膜光学透镜及照明装置

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种具有微结构的薄膜光学透镜及照明装置。

背景技术

LED光源凭借着诸多优势已经全面应用于照明领域，其中光学透镜的二次配光起到关键作用，LED发光芯片发出的光线传过二次透镜后会根据二次透镜表面的曲率进行折射或全反射，由于不同颜色(频率)的光折射率的差异，会影响光斑的均匀性，而且LED发光芯片发出的光通过单层二次透镜入射到扩散板上较易形成“黄斑”现象。

因此，为满足照明应用的需要，通常都会使用二次光学对LED发出的各个角度的光学进行控制，以便实现均匀照明或方向照明的应用需要，这些二次光学通常为LED透镜，反光杯或者两者同时使用。虽然这些二次光学元件都可以对光线传播途径和方向进行很好的控制，但也面临诸多问题。比如：成本高；设计加工开发时间长；二次光学元件尺寸偏大，从而造成灯具尺寸也偏大。当前市场需要性价比高；造型纤薄、可扩展的模组化设计。显然现行的二次光学不能很好的满足照明市场发展趋势的要求。

发明内容

在不附加灯具厚度、灯具重量及增大灯具尺寸的情况下，如何对LED发光的传播途径和传播方向进行控制，本申请提供一种具有微结构的薄膜光学透镜及照明装置。

根据第一方面，一种实施例中提供一种具有微结构的薄膜光学透镜，包括：至少一个透镜单元，透镜单元包括入光面和出光面，入光面设置有：保持光线原始传播方向的第一微结构、通过折射控制光线传播方向的第二微结构和通过全反射控制光线传播方向的第三微结构；

透镜单元通过第一微结构、第二微结构和第三微结构控制入射光的传播途径和传播方向。

一种实施例中，第一微结构为控制光线按原始传播方向传播的平面结构，第二微结构为通过齿结构控制光线折射传播的折射齿组，第三微结构为通过齿结构控制光线全反射传播的全反射齿组。

一种实施例中，折射齿组的各个相邻折射齿之间的间距大于全反射齿组的各个相邻全反射齿之间的间距。

一种实施例中，全反射齿组中每两相邻的全反射齿为一组，且，每组的全反射齿控制的出射光线相交。

一种实施例中，折射齿组控制的出射光线与全反射齿组控制的出射光线相交。

一种实施例中，第二微结构中的各个折射齿的齿高度相同、齿角度的倾斜率不同。

一种实施例中，第三微结构中的各个全反射齿的齿高度相同、齿角度的倾斜率不同。

一种实施例中，第二微结构和第三微结构中的齿高度相同。

一种实施例中，第一微结构为圆形，第二微结构为环形折射齿组，第三微结构为环形全反射齿组。

一种实施例中，第一微结构、第二微结构和第三微结构为同心，且第一微结构、第二微结构和第三微结构由内向外依次排布。

一种实施例中，第一微结构、第二微结构和第三微结构为同心，且第一微结构、第三微结构和第二微结构由内向外依次排布。

一种实施例中，第一微结构为长条形，第二微结构为条形折射齿组，第三微结构为条形全反射齿组。

一种实施例中，第二微结构和第三微结构分别对称设置于第一微结构的两侧，且，第二微结构位于第一微结构和第三微结构之间。

一种实施例中，第二微结构和第三微结构分别对称设置于第一微结构的两侧，且，第三微结构位于第一微结构和第二微结构之间。

一种实施例中，还包括用于对出射光线进行扩散的扩散部，扩散部设置于透镜单元的出光面。

一种实施例中，扩散部为微米级的透镜陈列。

一种实施例中，透镜单元的数量为多个，多个透镜单元按照预设的图像、文字或轨迹拼接排布。

一种实施例中，透镜单元的形状为规则形状或不规则形状。

一种实施例中，透镜单元的厚度为0.001mm-0.5mm。

一种实施例中，透镜单元的材质为透镜的光学塑料。

根据第二方面，一种实施例中提供一种照明装置，包括LED灯组，还包括上述的具有微结构的薄膜光学透镜，薄膜光学透镜的入光面覆盖于LED灯组上，以使薄膜光学透镜通过第一微结构、第二微结构和第三微结构对LED灯组发光的传播途径和传播方向进行控制。

一种实施例中，薄膜光学透镜由多个所述透镜单元拼接组成，单个透镜单元对应覆盖至少一个LED发光体。

一种实施例中，薄膜光学透镜仅为单个透镜单元，透镜单元覆盖LED灯组。

依据上述实施例的薄膜光学透镜，由于通过微米级的第一微结构、第二微结构和第三微结构对入射光的各个角度的传播途径和传播方向进行精确控制，当该薄膜光学透镜应用到LED照明装置后，该薄膜光学透镜实现对LED发出的光能量在空间的再次分配，从而满足各种照明应用的要求；另外，该薄膜光学透镜非常薄，其厚度可达到0.03mm的厚度，且其形状可以根据实际灯具的结构排布进行相应的剪切，因此，该薄膜光学透镜的应用能使LED灯具的造型更加纤薄美观，使LED灯具的重量更轻，也有利于制作各种异形灯具，以此达到大幅度降低灯具成本的目的，此纤薄的薄膜光学透镜正好可以解决目前照明市场追求纤薄、造型美观、及个性化灯具的难题。

附图说明

图1为透镜单元的局部放大图；

图2为透镜单元的侧视图；

图3为第一微结构设计示意图；

图4为第二微结构设计示意图；

图5为第三微结构设计示意图；

图6为第二微结构光路局部放大示意图；

图7为第三微结构光路局部放大示意图；

图8为第三微结构控制入射光传播示意图；

图9为第三微结构出射光线相交的局部放大示意图；

图10为薄膜光学透镜控制入射光传播示意图；

图11为薄膜光学透镜误装配时配光模拟示意图；

图12为薄膜光学透镜另一误装配时配光模拟示意图；

图13为薄膜光学透镜为回旋体结构示意图；

图14为薄膜光学透镜为条形结构示意图；

图15为三个透镜单元拼接示意图；

图16为四个透镜单元拼接示意图；

图17为六个透镜单元拼接示意图；

图18为更多个透镜单元拼接示意图；

图19为更多个透镜单元拼接示意图；

图20为图19的发光效果图；

图21为更多个透镜单元拼接示意图；

图22为图21的发光效果图；

图23-图27分别为薄膜光学透镜不同拼接形状示意图；

图28为双微结构的薄膜光学透镜示意图；

图29为双微结构的薄膜光学透镜发光效果图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

在本发明实施例中，通过设计微结构的薄膜光学透镜，通过微结构对入射光的传播途径和传播方向进行控制，以使通过薄膜光学透镜发出的光线均匀，解决光斑色差、及光斑不均匀等问题。

实施例一：

本例提供具有微结构的薄膜光学透镜，包括至少一个透镜单元1，透镜单元1包括入光面和出光面，为了控制入射光的传播途径和传播方向，本例将透镜单元1的入光面进行了微结构设计，具体的，入光面设置有：保持光线原始传播方向的第一微结构11、通过折射控制光线传播方向的第二微结构12和通过全反射控制光线传播方向的第三微结构13。

由于第一微结构11保持光线原始传播方向，也即是，第一微结构11不对入射光的传播途径和传播方向进行改变，根据入射光在发光区间内各个入射光的发光角度的分布，由于入射光的发光区间的中心位置的光强最强，其位置的出射光的光强也相应的最强，而入射光的发光角度由中心位置向外逐渐扩大，因此，本例的第一微结构11位于入射光发光区间的中心位置，而第二微结构12和第三微结构13根据实际情况排布于第一微结构11的外侧，使得第二微结构12和第三微结构13对发光区间除中心位置之外的入射光的传播途径和传播方向进行控制，最终，使入射光经过透镜单元1的入光面时，通过第一微结构11、第二微结构12和第三微结构13改变入射光的传播途径和传播方向，以使透镜单元1的出光面能发出混合均匀的光线，从而，达到透镜单元1发出的光具有光斑无色差、及光斑均匀的效果。

需要说明的是，本例的透镜单元1的材质为透镜的光学塑料，其厚度范围为0.001mm-0.5mm，也即是，本例的透镜单元1可以做的非常薄，如，可以做到厚度为0.003mm的透镜单元。

实施例二：

基于实施例一，本例对第一微结构11、第二微结构12和第三微结构13的设计及排布进行详细说明。

透镜单元1的一种结构图如图1和图2所示，第一微结构11为控制光线按原始传播方向传播的平面结构，第二微结构12为通过齿结构控制光线折射传播的折射齿组121，第三微结构13为通过齿结构控制光线全反射传播的全反射齿组131，其中，第一微结构11位于入射光发光区间的中心位置，第二微结构12紧靠第一微结构11排布，第三微结构13紧靠第二微结构12排布。

其中，折射齿组的各个相邻折射齿之间的间距大于全反射齿组的各个相邻全反射齿之间的间距，因此，从透镜单元1的整体结构来看，折射齿组相对于全反射齿组来说，折射齿组排布比较稀疏，而全反射齿组比较排布比较密集。

第一微结构11的平面区间设计如图3所示，第一微结构11的平台长度对于入射光(以该入射光为LED2发出的光为例)发光中心的张角θ1有下面的公式给出。

薄膜透镜的目标配光分布有如下公式给出：

I(θ)＝I₀COSⁿ(θ)；

其中，I₀为角度为零时对应的光强，n为配光分布的幂函数指数，n＝1时代表光分布为朗伯性分布，n＝0代表光均匀分布。

θ1＝θ3+(θ3/2)+/-△θ1；

其中，θ3为设计目标的配光分布的角度，即I₀/2对应的角度；

△θ1为第一微结构11处出射光线的波动区间，其值有下面公式给出：

△θ1＝θ3/2*10％。

第二微结构12设计如图4所示，光线由LED2发出经过第二微结构12后，依照斯涅耳折射定律发生折射，从而控制光线的出射角度θ2，其公式如下：

θ2＝θ1-△θ2；

其中，△θ2为第一微结构11处出射光线的波动区间，其值有下面公式给出：

△θ1＝θ3/2*10％。

第三微结构13设计如图5所示，光线有LED2发出，经过斜面进行偏折，然后入射到下一个相邻的斜面，光线在此斜面发生全反射，然后按照特定设计的角度θ5出射。

本例的第一微结构11、第二微结构12和第三微结构13是基于菲涅尔反射定律设计的，具体的，由下面的菲涅尔反射公式的分析，在不考虑光学材料吸收的情况下，光学材料的系统光效T＝1-(rp+rs)/2随着入射角的增大其光效较低，特别在入射角大于布鲁斯特角θB，其光效急剧下降。

θB＝atan(n1/n2)；

其中n1为入射光的折射率，n2为出射光的折射率，θ1为入射角，θ2为出射角，rs为s光的反射率，rp为p光的反射率。

由此，为了使薄膜光学透镜可以得到比较理想的系统效率，当光线的入射角小于布鲁斯特角，薄膜光学透镜由折射特征来对光线进行精确控制，也即是，光线的入射角小于布鲁斯特角的光线传播途径和传播方向由第一微结构11和第二微结构12控制；当光线的入射角大于等于布鲁斯特角，薄膜光学透镜由全反射特征来对光线进行精确控制，也即是，光线的入射角大于等于布鲁斯特角的光线传播途径和传播方向由第三微结构13控制。

例如，薄膜光学透镜材料为塑料，其折射率为1.49.

根据计算可知其布鲁斯特θB＝56.13°

当入射角θi小于56.13度时，光线的传播途径和传播方向由第二微结构12控制，也即是，光线由第一个斜面进行对光线折射，再经过个平面对光进行折射后，通过两个面对光的控制，最后按照设计的目标角度出射，如图6所示。

当上面的入射角θi大于或等于56.13度时，光线的传播途径和传播方向由第三微结构13控制，也即是，光线由第一个斜面进行对光线折射，后经过第二个斜面对光进行全反射，再经过个平面对光进行折射后，通过三个光学面对光的控制，最后按照设计的目标角度出射，如图7所示。

另外，在实际安装微结构透镜单元1时，由于存在透镜单元1与装配位置误差，此位置误差往往会造成最终的配光分布与设计不一致，或产品之间的配光分布不一样，品质无法管控。为解决此难题，本例的第三微结构13具体设计的特点是：将全反射齿组中每两相邻的全反射齿为一组，且，每组的全反射齿控制的出射光线相交，也即是，第三微结构13相邻的两个全反射齿控制的出射光线进行相交。

如图8所示，第三微结构13中的全反射齿N1控制光线向上发射RAY1，第三微结构13中的全反射齿N2控制光线向下发射RAY2，RAY1和RAY2相交。当第三微结构13以全反射齿N1和全反射齿N2交替相邻设计时，第三微结构13控制出射光线交替相交，此结构可以解决薄膜光学透镜装配位置误差产生的配光分布不一致问题。

具体的，RAY1和RAY2光线相交的角度θray，由下面的公式给出：

θray＝atan(ΔL/L)；

其中，L为LED发光表面到薄膜光学透镜的距离，ΔL为薄膜光学透镜装配误差。如此当薄膜光学透镜相对于LED发光表面的位置偏差在ΔL以内时，其配光角度及光形不会发生太大的改变。从而解决了实际透镜装配过程中机械结构加工和装配误差引起的配光结果和设计不一致，以及产品之间品质不一致的业内难题。

以下对第三微结构13控制出射光线交替相交的具体实例进行说明。

设计的透镜相对LED的距离为1m,透镜装配误差为0.2mm。使用在一个中角度射灯灯具上。

θray＝atan(ΔL/L)＝atan(0.2/1)＝11.3°；

如图9所示，相邻的两条光线对应角度为θi1＝41.3°θi2＝40.9°，光线一经过一全反射齿发生全反射，此全反射齿斜面于水平线的夹角为θa1＝26.9°，光线一经过平面出射后向下方出射；光线二经过相邻的全反射齿二发生全反射，此全反射齿斜面于水平线的夹角为θa2＝30.5，光线二经过平面出射后向上方出射，光线一与光线二最终的两束出射光互相相交形成的夹角为11.3°。

在第三微结构13控制出射光线相交的基础上，为了更进一步提高薄膜光学透镜配光分布一致，还可以设计第二微结构12和第三微结构13控制的出射光线也相交，也即是，折射齿组控制的出射光线与全反射齿组控制的出射光线相交，如图10所示。

需要说明的是，本例的第二微结构12中的各个折射齿的齿高度相同、齿角度的倾斜率不同，同样的，第三微结构13中的各个全反射齿的齿高度相同、齿角度的倾斜率不同，而第二微结构12和第三微结构13中的齿高度相同，通过第二微结构12和第三微结构13中各个齿高度相同，实现薄膜光学透镜出射光的均匀分布。

通过上述设计，具有微结构的薄膜光学透镜实际应用中的模拟结果显示如图11和图12所示，当透镜相距LED为0.9mm时其配光角度为43度的示意图如图11所示；当透镜相距LED为1.1mm时，其配光角度为42.8度的示意图如图12所示；由图11和图12所示，虽然存在位置偏差，但是，两个位置的配光角度非常接近，相差只有0.2度，并且配光的光形非常相近，都是平滑的水滴形，因此，本例的薄膜光学透镜的微结构的设计解决了实际透镜装配过程中机械结构加工和装配误差引起的配光结果和设计不一致，以及产品之间品质不一致的业内难题。

实施例三：

在实施例二的基础上，本例对透镜单元1的形状结构及内部的微结构排布进行说明。

本例的第一微结构11为圆形、第二微结构12为环形折射齿组，第三微结构13为环形全反射齿组，第一微结构11、第二微结构12和第三微结构13的内部排布方式是：第一微结构11、第二微结构12和第三微结构13为同心，且第一微结构11、第二微结构12和第三微结构13由内向外依次排布，在这样的排布下，本例的透镜单元1可以制造成轴对称回旋体结构，如图13所示。

在其他实施例中，可以在第一微结构11、第二微结构12和第三微结构13为同心的基础上，将第一微结构11、第三微结构13和第二微结构12由内向外依次排布，也即是，将第二微结构12排布在最外侧。

实施例四：

在实施例三的基础上，可以对第一微结构11、第二微结构12和第三微结构13进行变形，如，第一微结构11为长条形，第二微结构12为条形折射齿组，第三微结构13为条形全反射齿组，三者之间的排布方式是：第二微结构12和第三微结构13分别对称设置于第一微结构11的两侧，且，第二微结构12位于第一微结构11和第三微结构13之间，如图14所示。

在其他实施例中，本例的第一微结构11、第二微结构12和第三微结构13也可以按照如下方式排布：第二微结构12和第三微结构13分别对称设置于第一微结构11的两侧，且，第三微结构13位于第一微结构11和第二微结构12之间。也即是，将第二微结构12排布在最外侧。

实施例五：

本例需要说明的是，本申请的薄膜光学透镜可以是仅具有单个透镜单元1，也可以是具有多个透镜单元1，当具有多个透镜单元1时，该多个透镜单元1可以按照预设的图像、文字或轨迹拼接排布，相应的，在拼接的过程中，本例的透镜单元1的形状可以是规则形状也可以是不规则形状。

如，本例的透镜单元1可以是线型结构，也可以是圆形结构，还可以是三角形结构、四边形结构、五边形结构、六边形结构等，根据实际应用可以采用不同形状的透镜单元1进行拼接，以拼接成不同形状的薄膜光学透镜，如图15所示，三个三角形透镜单元1拼接的薄膜光学透镜形状，如图16所示，四个三角形透镜单元1拼接的薄膜光学透镜形状，如图17所示，六个三角形透镜单元1拼接的薄膜光学透镜形状，以如图18所示，更多个三角形透镜单元1拼接的薄膜光学透镜形状。

通过拼接不同数量的透镜单元1，使薄膜光学透镜控制发出光的均匀效果不同，如图19拼接的薄膜光学透镜控制发光的效果如图20所示，及如图21拼接的薄膜光学透镜控制发光的效果如图22所示，通过图20和图22比较可知，图21的薄膜光学透镜控制发光的效果优于图19的薄膜光学透镜。

在其他实话例中，可以根据实际应用采用不同形状的透镜单元1拼接成不同形状的薄膜光学透镜，薄膜光学透镜的拼接成形的示意图如图23-27所示。

实施例六：

基于实施例一至实施例五，为了使LED2发出的光线经过透镜单元1后的照明光斑在照度和颜色上都更加均匀，本例还包括用于对出射光线进行扩散的扩散部3，也即是，在透镜单元1的出光表面(非朝向LED面)上增加微米级的透镜阵列，该透镜阵列的微结构厚度不超过0.02mm，如图28所示，LED2的光线经过薄膜透镜的入光面的微结构之后以一定的方向入射到出光面的具有微结构的扩散部3，使得，先前比较有方向性的光线会沿着先前的方向按一定的角度向四周扩散。

如图29所示，通过在薄膜光学透镜的出光面增加具有微结构的扩散部3，可以看到无论是照度的均匀性还是颜色均匀性都得到明显的改善。通常角度扩散的越大，光斑的亮度和颜色均匀性越好；可以根据实际应用的需求，来设计所需要扩散角度的微结构曲率的大小。

实施例七：

本例提供一种实施例一至实施例六中所涉及的薄膜光学透镜的设计方法，薄膜光学透镜的材质为光学塑料，在光学塑料的入光面上设置保持光线原始传播方向的第一微结构、设置通过折射控制光线传播方向的第二微结构和通过全反射控制光线传播方向的第三微结构，第一微结构、第二微结构和第三微结构的具体设计步骤包括：

1)根据设计目标的配光分布的角度在光学塑料上设计第一微结构；

设计的第一微结构为控制光线按原始传播方向传播的平面结构，第一微结构的范围设计请参考实施例二，本例不作赘述。

2)根据光学塑料的折射率计算布鲁斯特角；

3)在光学塑料上，将光线入射角小于布鲁斯特角的区域设计第二微结构；

4)在光学塑料上，将光线入射角大于等于所述布鲁斯特角的区域设计第三微结构。

第二微结构为通过齿结构控制光线折射传播的折射齿组，第三微结构为通过齿结构控制光线全反射传播的全反射齿组。

优选的，在设计第三微结构时，将第三微结构的全反射齿组设计为：每两相邻的全反射齿为一组，每组的全反射齿控制的出射光线相交，通过出射光线两两交替相交，以解决薄膜光学透镜使用时因装配误差引起的配光结果和设计不一致，以及产品之间品质不一致的业内难题。本例的第二微结构和第三微结构具体设计的细节请参考实施例二，本例不作赘述。

进一步，本例还包括在光学塑料的出光面设计具有微结构和扩散部的步骤，该扩散部用于对出射光线进行扩散。

本例提供了设计具有微结构的薄膜光学透镜的基本思想，通过微结构以实现改变光传播途径和传播方向的目的，设计的薄膜光学透镜具体结构和形状请参考实施例一至实施例六，本例不作赘述。

实施例八：

基于实施例一到实施例六，本例提供一种应用本申请薄膜光学透镜的照明装置，该照明装置包括LED灯组，还包括本申请的具有微结构的薄膜光学透镜，本例的薄膜光学透镜的详细描述具体请参考实施例一至实施例六，本例不作赘述，该薄膜光学透镜具体使用时，薄膜光学透镜的入光面覆盖于LED灯组上，以使薄膜光学透镜通过第一微结构、第二微结构和第三微结构对LED灯组发光的传播途径和传播方向进行控制。

具体应用中，薄膜光学透镜可以由多个透镜单元拼接组成，且透镜单元的数量与LED灯组中LED发光体的数量一一对应，以使单个透镜单元对应覆盖单个LED发光体；在其他实话例中，透镜单元的数量也可以少于LED发光体的数量，使得单个透镜单元对应覆盖两个或三个或更多个LED发光体，在其他实施例中，薄膜光学透镜也可以仅为单个透镜单元，透镜单元覆盖LED灯组。

本申请的薄膜光学透镜在照明装置应用中具有以下优点：

1.使用微结构薄膜光学透镜的微结构非常薄，如可以做到只有0.02mm厚度，而现有的透镜最薄也要10mm，此可以大大节省二次光学透镜所使用的材料。

2.使用此超薄微结构薄膜光学透镜可以使灯具的变得非常的轻薄，例如使用在LED射灯灯具时，如果采用现有的普通方案的其灯具最薄只能做到20mm厚，而采用本发明的微结构薄膜光学透镜方案的灯具最薄可以做到3mm，不仅使灯具变得非常纤薄，同时极大的减少了灯具所使用的材料。真正解决了照明行业内所最求的难题：节省材料、降低成本、前卫的、美观大方的外观设计。

3.此微结构薄膜光学透镜可以通过简单的变形，从而实现不同的光斑分布，如线性，三角形，四边形，五边形灯等异形光斑。

4.此微结构薄膜光学透镜可以设计成具有齿形的鳞片结构，鳞片结构可以实现混光的作用，可以使LED发出的光线经过薄膜光学透镜控制后，其照明光斑更加均匀，颜色分布更加一致。

5.此微结构薄膜光学透镜可以设计成双面微结构，靠近LED的微结构面为精确控制光线出射方向；远离LED的微结构面为使光线沿着光线主出射方向进行一定角度的扩散作用。从而到达配光分布的角度设计，同时兼顾高质量的光斑亮度和颜色的均匀性。

6.此微结构薄膜光学透镜还可以作为独立的单元进行紧凑的拼接，不仅可以在有限的空间里比现有方案排布更多的LED数量，约可以增加20％的LED颗粒数的排布，不仅如此，由于LED均匀分散排布，有利于LED热分布均匀，提供灯具的散热能力，提高LED灯具的可靠性和延长使用寿命。

7.此微结构透镜单元的拼接排布也可以按照特别设计的图案、文字或轨迹进行拼接排布。这样可以使灯具不仅可以提高照明的需要，也可以使灯具变成一个装饰件，与空间设计融为一体。真正满足了个性化照明的需要。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (23)

1.一种具有微结构的薄膜光学透镜，其特征在于，包括：至少一个透镜单元，所述透镜单元包括入光面和出光面，所述入光面设置有：保持光线原始传播方向的第一微结构、通过折射控制光线传播方向的第二微结构和通过全反射控制光线传播方向的第三微结构；

所述透镜单元通过第一微结构、第二微结构和第三微结构控制入射光的传播途径和传播方向。

2.如权利要求1所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第一微结构为控制光线按原始传播方向传播的平面结构，所述第二微结构为通过齿结构控制光线折射传播的折射齿组，所述第三微结构为通过齿结构控制光线全反射传播的全反射齿组。

3.如权利要求2所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述折射齿组的各个相邻折射齿之间的间距大于所述全反射齿组的各个相邻全反射齿之间的间距。

4.如权利要求2所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述全反射齿组中每两相邻的全反射齿为一组，且，每组的全反射齿控制的出射光线相交。

5.如权利要求2所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述折射齿组控制的出射光线与所述全反射齿组控制的出射光线相交。

6.如权利要求2所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第二微结构中的各个折射齿的齿高度相同、齿角度的倾斜率不同。

7.如权利要求5所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第三微结构中的各个全反射齿的齿高度相同、齿角度的倾斜率不同。

8.如权利要求7所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第二微结构和第三微结构中的齿高度相同。

9.如权利要求2所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第一微结构为圆形，所述第二微结构为环形折射齿组，所述第三微结构为环形全反射齿组。

10.如权利要求9所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第一微结构、第二微结构和第三微结构为同心，且所述第一微结构、第二微结构和第三微结构由内向外依次排布。

11.如权利要求9所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第一微结构、第二微结构和第三微结构为同心，且所述第一微结构、第三微结构和第二微结构由内向外依次排布。

12.如权利要求2所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第一微结构为长条形，所述第二微结构为条形折射齿组，所述第三微结构为条形全反射齿组。

13.如权利要求12所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第二微结构和第三微结构分别对称设置于所述第一微结构的两侧，且，所述第二微结构位于所述第一微结构和第三微结构之间。

14.如权利要求12所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述第二微结构和第三微结构分别对称设置于所述第一微结构的两侧，且，所述第三微结构位于所述第一微结构和第二微结构之间。

15.如权利要求1所述的薄膜光学透镜，其特征在于，还包括用于对出射光线进行扩散的扩散部，所述扩散部设置于所述透镜单元的出光面。

16.如权利要求15所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述扩散部为微米级的透镜陈列。

17.如权利要求1所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述透镜单元的数量为多个，多个所述透镜单元按照预设的图像、文字或轨迹拼接排布。

18.如权利要求17所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述透镜单元的形状为规则形状或不规则形状。

19.如权利要求1所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述透镜单元的厚度为0.001mm-0.5mm。

20.如权利要求1所述的薄膜光学透镜，其特征在于，所述透镜单元的材质为透镜的光学塑料。

21.一种照明装置，包括LED灯组，其特征在于，还包括如权利要求1-20任一项所述的具有微结构的薄膜光学透镜，所述薄膜光学透镜的入光面覆盖于所述LED灯组上，以使所述薄膜光学透镜通过第一微结构、第二微结构和第三微结构对所述LED灯组发光的传播途径和传播方向进行控制。

22.如权利要求21所述的照明装置，其特征在于，所述薄膜光学透镜由多个透镜单元拼接组成，单个所述透镜单元对应覆盖至少一个LED发光体。

23.如权利要求21所述的照明装置，其特征在于，所述薄膜光学透镜仅为单个透镜单元，所述透镜单元覆盖所述LED灯组。