CN209399300U - 一种光学透镜系统以及灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学透镜技术领域，提供了一种光学透镜系统以及灯具，光学透镜系统包括扩散透镜和全内反射透镜，扩散透镜设有第一容置部，第一容置部用于容置光源；全内反射透镜设有第二容置部，扩散透镜设于第二容置部中；全内反射透镜包括出光面和全反射面；光源产生的光束经扩散透镜入射至全内反射透镜，并经全内反射透镜的全反射面反射后从出光面出射；通过在全内反射透镜中设置扩散透镜，避免了出射角较小部分的光束直接从全内反射透镜中出射，减弱出射光束形成的光斑中心区域的光强，有效防止眩光的产生；由于光源产生的光束全部需经扩散透镜改变传播路径，从而全部光束在经全内反射透镜反射后可照射至待照射区域，可有效消除杂散光。

Description

一种光学透镜系统以及灯具

技术领域

本实用新型涉及光学透镜技术领域，更具体地说，是涉及一种光学透镜系统以及灯具。

背景技术

LED光源被公认为是21世纪最具发展前景的照明光源，其具有绿色环保、寿命长、节能、可靠性高、光效好、体积小等特点，相对于传统的白炽灯、荧光灯、节能灯灯具有更广泛的应用前景。为了提高LED光源的光能利用率，可以在LED光源的出光面设置全内反射透镜(Total Internal Reflection Len，简写为TIR透镜)，从而极大提高LED光源的出光率。

然而，目前LED光源产生的光线经全内反射透镜出射后，其中心部分由于光强较大，容易产生眩光，导致LED光源照明质量下降。

以上不足，有待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学透镜系统，以解决现有LED光源经全内反射透镜出射后容易产生眩光的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种光学透镜系统，包括扩散透镜和全内反射透镜；

所述扩散透镜设有第一容置部，所述第一容置部用于容置光源；

所述全内反射透镜设有第二容置部，所述扩散透镜设于所述第二容置部中；

所述全内反射透镜包括出光面和全反射面；

所述光源产生的光束经所述扩散透镜入射至所述全内反射透镜，并经所述全内反射透镜的全反射面反射后从所述出光面出射。

在一个实施例中，所述扩散透镜的外侧壁为第一曲面，所述第一曲面的曲率范围为0.03m^-1～0.7m^-1。

在一个实施例中，所述光源产生的光束经所述第一曲面折射后进入所述扩散透镜。

在一个实施例中，所述扩散透镜的外侧壁包括外顶面和外侧面，所述外顶面用于对光束进行反射，所述外侧面用于对光束进行透射。

在一个实施例中，所述外顶面为全反射面。

在一个实施例中，所述外顶面镀有反射膜。

在一个实施例中，所述第二容置部的侧壁为平面，用于将来自所述扩散透镜的光束入射至所述全内反射透镜的全反射面。

在一个实施例中，所述全反射面的曲率范围为0.0075m^-1～0.0594m^-1。

本实用新型的目的还在于提供一种灯具，包括上述的光学透镜系统以及光源组件；

所述光源组件包括光源，所述光源容置于所述光学透镜系统中扩散透镜的第一容置部。

在一个实施例中，所述光源组件还包括基板，所述光源固定连接在基板上；

所述光学透镜系统的扩散透镜和全内反射透镜固定连接在所述基板表面。

本实用新型提供的一种光学透镜系统的有益效果至少在于：通过在全内反射透镜中设置扩散透镜，利用扩散透镜改变光源产生的光束的传播路径，使得光源产生的光束首先进入到扩散透镜，经过扩散透镜的扩散作用后，光束会出射至全内反射透镜的全反射面，并经全反射面反射后再从出光面出射，即避免了出射角较小部分的光束直接从全内反射透镜中出射，从而可以减弱出射光束形成的光斑中心区域的光强，有效防止眩光的产生。不仅如此，由于光源产生的光束全部需经扩散透镜改变传播路径，从而全部光束在经全内反射透镜反射后可照射至待照射区域，可有效消除杂散光，提高光能利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个范例中全内反射透镜的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光学透镜系统的结构示意图一；

图3为本实用新型实施例提供的光学透镜系统的爆炸结构示意图一；

图4为本实用新型实施例提供的灯具的结构示意图一；

图5为本实用新型实施例提供的光学透镜系统的结构示意图二；

图6为本实用新型实施例提供的光学透镜系统的爆炸结构示意图二；

图7为本实用新型实施例提供的灯具的结构示意图二。

其中，图中各附图标记：

10-光学透镜系统； 11-扩散透镜；

111-第一容置部； 1101-第一曲面；

1102-外顶面； 1103-外侧面；

12-全内反射透镜； 1201-出光面；

1202-全反射面； 121-第二容置部；

1211-第二曲面； 20-光源组件；

21-光源； 22-基板。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图2至图4，一种光学透镜系统10，包括扩散透镜11和全内反射透镜12，其中扩散透镜11用于将光源21产生的光束扩散至全内反射透镜12中，并经全内反射透镜12反射后出射。扩散透镜11设有第一容置部111，第一容置部用于容置光源21；全内反射透镜12设有第二容置部121，扩散透镜11设于第二容置部121中；全内反射透镜12包括出光面1201和全反射面1202。光源21产生的光束经扩散透镜11入射至全内反射透镜12，并经全内反射透镜12的全反射面202反射后从出光面1201出射。

请参阅图1，当仅采用一个全内反射透镜12时，光源21容置在全内反射透镜12的第二容置部121中，此时光源21产生的光束中，出射角较小的部分光束进入全内反射透镜12后直接从出光面1201出射，出射角较大的部分光束进入全内反射透镜12后到达全反射面1202，并经全反射面1202反射后从出光面1201出射。这样的方式至少会存在如下问题：

(1)由于出射角较小的部分光束直接从出光面1201出射，而这部分光束光强较大，出射后所形成的光斑中该部分光强要明显大于其他部分，从而容易形成眩光，使得光源照明质量下降。

(2)在直接从出光面1201出射的光束中，出射角相对较小的部分光束会照射至待照射区域，但是出射角相对较大的部分光束则会由于偏离中心而在出射后无法照射至待照射区域，这部分光束则无法被利用，从而成为杂散光，不但影响光源照明质量，而且会降低光能利用率。

本实施例则提出了一种全新的光学透镜系统，通过在全内反射透镜12中设置一个扩散透镜11，利用扩散透镜11改变光源21产生的光束的传播路径，使得光源21产生的光束首先进入到扩散透镜11，经过扩散透镜11的扩散作用后，光束会出射至全内反射透镜12的全反射面1202，并经全反射面1202反射后再从出光面1201出射，即避免了出射角较小部分的光束直接从全内反射透镜12中出射，从而可以减弱出射光束形成的光斑中心区域的光强，有效防止眩光的产生。不仅如此，由于光源21产生的光束全部需经扩散透镜11改变传播路径，从而全部光束在经全内反射透镜12反射后可照射至待照射区域，可有效消除杂散光，提高光能利用率。

请参阅图3，在一个实施例中，扩散透镜11的外侧壁为第一曲面1101，第一曲面1101的曲率范围为0.03m^-1～0.7m^-1，此时光源21产生的光束经第一曲面1101折射后进入扩散透镜11。当第一曲面1101的曲率太小时，光源21产生的光束经第一曲面1101后一部分光束会从扩散透镜11朝向全内反射透镜12的出光面121的一侧直接出射至出光面121，无法达到良好的防眩光效果。当第一曲面1101的曲率太大时，光源21产生的光束经第一曲面1101后会过于集中，从而导致经全内反射透镜12后出射形成的光斑尺寸变小，无法满足使用要去。而本实施中将第一曲面1101的曲率设置为0.03m^-1～0.7m^-1，一方面确保光源21产生的光线在经过第一曲面1101入射至扩散透镜11中后均可通过扩散透镜11的外侧壁出射，而不会从扩散透镜11朝向全内反射透镜12的出光面121的一侧出射；另一方面也可以避免光束经过第一曲面1101后过于集中而导致经全内反射透镜12后出射形成的光斑尺寸减小的问题，满足使用要求。

请参阅图5至图7，在一个实施例中，扩散透镜11的外侧壁包括外顶面1102和外侧面1103，外顶面1102用于对光束进行反射，外侧面1103用于对光束进行透射。此时光源21产生的光束中一部分光束直接照射至外侧面1103，并经外侧面1103透射至扩散透镜11中，另一部分光束则照射至外顶面1102，经外顶面1102反射至外侧面1103，并经外侧面1103透射至扩散透镜11中。此处外顶面1102可以通过加工制作成全反射面，也可以在外顶面1102的表面镀反射层，从而可以对入射至外顶面1102的光束进行反射。当然，外顶面1102还可以为其他形式，并不仅限于上述的情形。

请参阅图3和图6，在一个实施例中，第二容置部121的侧壁为第二曲面1211，第二曲面1211可选为平面(即曲率为0)，有利于扩散透镜11中光束直接出射至全内反射透镜12中并使得光束能够到达全反射面1202。

请参阅图3和图6，在一个实施例中，全内反射透镜12中全反射面1202的曲率范围为0.0075m^-1～0.0594m^-1。当全反射面1202的曲率太小时，经全反射面1202反射后出射的光束所形成的光斑尺寸太大，从而整体均匀性降低，且单位照射区域的亮度也会变低，无法满足使用要求；当全反射面1202的曲率太大时，经全反射面1202反射后出射的光束所形成的光斑尺寸太小，单位照射区域的亮度也会增加，无法满足使用要求，因此无论全反射面1202的曲率太大还是太小，均会造成所形成的光斑无法满足使用要求。而本实施中将全反射面1202的曲率设置为0.0075m^-1～0.0594m^-1，既能确保入射至全反射面1202的光束能够完全出射，也能确保出射光束形成的光斑尺寸满足使用要求，且整体混光效果好，均匀度满足要求。当然，根据设计要求的不同，在其他实施例中，全反射面1202的曲率也可以为其他值，并不仅限于上述的情形。

请参阅图4和图7，本实施例的目的还在于提供一种灯具，包括上述的光学透镜系统10以及光源组件20。光源组件20包括光源21以及基板22，光源21固定连接在基板22上，且光学透镜系统10也固定连接在基板22上，光源21容置于光学透镜系统10中扩散透镜11的第一容置部111中。当然，灯具还包括其他组件，此处并未详细列出。基板22可以对光源21起到固定作用和散热作用，从而光源21在工作时产生的热量可以通过基板22迅速散热；同时基板22还可以对光学透镜系统10起到固定和支撑作用。光源21可以为LED光源，也可以为其他类型的光源，此处不做限制。

本实施例提供的灯具中，通过在全内反射透镜12中设置一个扩散透镜11，利用扩散透镜11改变光源21产生的光束的传播路径，使得光源21产生的光束首先进入到扩散透镜11，经过扩散透镜11的扩散作用后，光束会出射至全内反射透镜12的全反射面1202，并经全反射面1202反射后再从出光面1201出射，即避免了出射角较小部分的光束直接从全内反射透镜12中出射，从而可以减弱出射光束形成的光斑中心区域的光强，有效防止眩光的产生，提高灯具的照明效果。不仅如此，由于光源21产生的光束全部需经扩散透镜11改变传播路径，从而全部光束在经全内反射透镜12反射后可照射至待照射区域，可有效消除杂散光，提高光能利用率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学透镜系统，其特征在于，包括扩散透镜和全内反射透镜；

所述扩散透镜设有第一容置部，所述第一容置部用于容置光源；

所述全内反射透镜设有第二容置部，所述扩散透镜设于所述第二容置部中；

所述全内反射透镜包括出光面和全反射面；

所述光源产生的光束经所述扩散透镜入射至所述全内反射透镜，并经所述全内反射透镜的全反射面反射后从所述出光面出射。

2.如权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于，所述扩散透镜的外侧壁为第一曲面，所述第一曲面的曲率范围为0.03m^-1～0.7m^-1。

3.如权利要求2所述的光学透镜系统，其特征在于，所述光源产生的光束经所述第一曲面折射后进入所述扩散透镜。

4.如权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于，所述扩散透镜的外侧壁包括外顶面和外侧面，所述外顶面用于对光束进行反射，所述外侧面用于对光束进行透射。

5.如权利要求4所述的光学透镜系统，其特征在于，所述外顶面为全反射面。

6.如权利要求4所述的光学透镜系统，其特征在于，所述外顶面镀有反射膜。

7.如权利要求1所述的光学透镜系统，其特征在于，所述第二容置部的侧壁为平面，用于将来自所述扩散透镜的光束入射至所述全内反射透镜的全反射面。

8.如权利要求1～7任一项所述的光学透镜系统，其特征在于，所述全反射面的曲率范围为0.0075m^-1～0.0594m^-1。

9.一种灯具，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的光学透镜系统以及光源组件；

所述光源组件包括光源，所述光源容置于所述光学透镜系统中扩散透镜的第一容置部。

10.如权利要求9所述的灯具，其特征在于，所述光源组件还包括基板，所述光源固定连接在基板上；

所述光学透镜系统的扩散透镜和全内反射透镜固定连接在所述基板表面。