CN208997996U - 一种可以照射出矩形光斑的透镜及其灯光系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可以照射出矩形光斑的透镜及其灯光系统，透镜包括呈透明状的透镜本体，所述透镜本体底面为平面，透镜本体底面中心位置设置有球状凹槽且球状凹槽内侧面为入光面；所述透镜本体外侧面为自由曲面出光面，出光面中部呈半圆柱拱面状且出光面两端分别为四分之一圆球状，半圆柱拱面的圆柱直径与圆球的直径相同；其灯光系统包括若干个紫外灯组，紫外灯组包括紫外灯、固定座、透镜，紫外灯固定在固定座上端面且紫外灯位于透镜的球状凹槽球心位置；所述灯光系统由若干个紫外灯组沿透镜的宽度方向一字型排列构成。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明领域，尤其涉及一种可以照射出矩形光斑的透镜及其灯光系统。
背景技术
紫外光LED固化技术可广泛应用于印刷固化、医疗等领域。此技术具备出光能量和光谱纯度较高，固化时可以快速进入工作等优点。目前许多道路照明、投影机以及室内照明等都会使用矩形光斑的照明，但是由于LED光源光辐射为朗伯体，若直接照射到目标面，存在形成的光斑照度分布不均匀以及照度值从中间向四周递减的问题；另外，普通的透镜通常采用PC或者PMMA材料制成，不具备耐紫外光照射的特性。
发明内容
本实用新型目的是针对上述问题，提供一种结构简单、光照均匀的可以照射出矩形光斑的透镜及其灯光系统。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种可以照射出矩形光斑的透镜，包括呈透明状的透镜本体，所述透镜本体底面为平面，透镜本体底面中心位置设置有球状凹槽且球状凹槽内侧面为入光面；所述透镜本体外侧面为自由曲面出光面，出光面中部呈半圆柱拱面状且出光面两端分别为四分之一圆球状，半圆柱拱面的圆柱直径与圆球的直径相同。
进一步的，所述透镜本体由折射率为1.3～1.57的石英玻璃制成。
进一步的，所述透镜本体高度为5.00mm，宽度为5.98mm，长度为9.42mm。
一种透镜构成的灯光系统，所述灯光系统包括若干个紫外灯组，紫外灯组包括紫外灯、固定座、透镜，紫外灯固定在固定座上端面且紫外灯位于透镜的球状凹槽球心位置；所述灯光系统由若干个紫外灯组沿透镜的宽度方向一字型排列构成。
进一步的，所述紫外灯组为28个。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：
本实用新型利用光通量守恒、折射定律、非成像光学等原理，可以有效的提高紫外光的透过率，照明面光强分布均匀稳定，同样条件下固化所用时间更短，能够满足UV-LED固化过程对光源的指标要求。并且该结构使得紫外灯的照射效率和均匀性有明显提高，用该透镜制成的一字型阵列灯光系统可以实现光能量累加，提高了整个系统的出光效率，提高了照射均匀性的同时使得照明区域亮度更加集中，给人们的使用带来了便利。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的光线路径示意图；
图3为灯光系统的结构俯视图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
如图1所示，本实用新型是一种实现均匀矩形光斑的透镜，包括：透镜本体1，包括透镜本体1，所述透镜本体1底部设置球状凹槽2，球状凹槽2侧面为有球面入光面4，外表面的自由曲面出光面5，位于透镜本体1外表面为自由曲面出光面5，入光面4为球面，光源为LED光源3。
如图2所示，透镜的出光面设计为四分之一的类球面，LED作为点光源，放置在球面的球心处，入射光线从球心出发沿着直线通过入光面4垂直进入透镜，光线透过出光面5时方向发生偏折，折射到目标面O上。通过该光线得到的交点所对应的法切面，获得法向量进行叠加得到曲线，进而叠加得到自由曲面出光面5。
本实用新型采用折射率为1.3～1.57的石英玻璃材料，把每一条曲线联合得到一个四分之一的曲面进行镜像复制并缝合生成透镜实体。得到透镜照射距离为1m时，照明面为矩形光斑，长小于1.5m，宽小于0.5m的自由曲面透镜。目标面均匀度大于60％，光通利用率高于90％。
灯光系统为多个间隔为1mm的透镜进行一字型阵列排布，其发光窗口尺寸长110mm，宽10mm，包括28个紫外光源，28个透镜本体。紫外光源设置在透镜本体的球状凹槽内并将其一字型排列，如图3所示，进行光能量累加，提高整个系统的出光效率，得到的照度均匀性更均匀，照明区域照度更加集中。
该系统可以实现在1m内的均匀矩形照明，将照明距离调成为200mm，形成一个300*100mm的矩形光斑，均匀性大于70％，能量利用率大于90％。
Claims (5)
1.一种可以照射出矩形光斑的透镜，包括呈透明状的透镜本体，其特征在于：所述透镜本体底面为平面，透镜本体底面中心位置设置有球状凹槽且球状凹槽内侧面为入光面；所述透镜本体外侧面为自由曲面出光面，出光面中部呈半圆柱拱面状且出光面两端分别为四分之一圆球状，半圆柱拱面的圆柱直径与圆球的直径相同。
2.如权利要求1所述的可以照射出矩形光斑的透镜，其特征在于：所述透镜本体由折射率为1.3～1.57的石英玻璃制成。
3.如权利要求1所述的可以照射出矩形光斑的透镜，其特征在于：所述透镜本体高度为5.00mm，宽度为5.98mm，长度为9.42mm。
4.一种如权利要求1所述的可以照射出矩形光斑的透镜构成的灯光系统，其特征在于：所述灯光系统包括若干个紫外灯组，紫外灯组包括紫外灯、固定座、透镜，紫外灯固定在固定座上端面且紫外灯位于透镜的球状凹槽球心位置；所述灯光系统由若干个紫外灯组沿透镜的宽度方向一字型排列构成。
5.如权利要求4所述的灯光系统，其特征在于：所述紫外灯组为28个。
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