CN210241460U - 一种长条透镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种长条透镜，包括：透镜本体；透镜本体的底面设有按矩形阵列排列的凹陷，且在透镜本体的长边方向上，相邻的两个凹陷之间无间距；所述凹陷的表面为入光面；所述透镜本体的出光面位于凹陷的正上方；所述出光面为自由曲面；在沿透镜本体长边的剖面方向上，入光面的第一入光剖面和/或出光面的第一出光剖面为按阵列排列的齿形曲面；所述齿形曲面包括：位于中心光轴位置的圆弧和位于圆弧两侧的齿形线；所述圆弧向上凸起；所述齿形线齿尖的倾斜角度从内到外依次增大，且角度范围为0～90°；所述齿形曲面关于中心光轴对称。本实用新型提供的长条透镜，能够提高出光效率和出射光斑的均匀度，从而改善出光效果。
Description
技术领域
本实用新型属于光学器件技术领域，尤其涉及一种长条透镜。
背景技术
在目前的台灯和吊灯等照明领域，在一定的几何空间内，为实现足够的照度，LED需要密集排布，并将光学件做成长条形状，如图1～图3所示。为了让目标照射范围内的光斑足够均匀，进一步提高照度，目前的光学件大多采用乳白色的非光学透明材料，但是，光线在这种材料上不会折射扩散，使得现有的光学件出光效率较低，如图4所示。而如果直接采用光学透明材料来替换这种非光学材料，又会造成出射光斑的不均匀。
发明内容
本实用新型旨在提供一种长条透镜，能够提高出光效率和出射光斑的均匀度，从而改善出光效果。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型公开的一种长条透镜，包括：透镜本体；所述透镜本体的底面设有按矩形阵列排列的凹陷，且在透镜本体的长边方向上，相邻的两个凹陷之间无间距；所述凹陷的表面为入光面；所述透镜本体的出光面位于所述凹陷的正上方；所述出光面为自由曲面；在沿所述透镜本体长边的剖面方向上，所述入光面的第一入光剖面和/或所述出光面的第一出光剖面为按阵列排列的齿形曲面；所述齿形曲面包括：位于中心光轴位置的圆弧和位于圆弧两侧的齿形线；所述圆弧向上凸起；所述齿形线齿尖的倾斜角度从内到外依次增大；所述齿形线齿尖的倾斜角度为0～90°；所述齿形曲面关于中心光轴对称。
进一步地，所述齿形线的每个齿尖均倒圆。
优选地，在沿所述透镜本体短边的剖面方向上，所述入光面的第二入光剖面与所述出光面的第二出光剖面均为上凸的自由曲面，所述自由曲面的曲率从内至外逐渐增大；所述第二入光剖面与所述第二出光剖面均关于中心光轴对称。
优选地，在沿所述透镜本体短边的剖面方向上，所述入光面的第二入光剖面为上凸的自由曲面；所述出光面的第二出光剖面包括：位于中心光轴位置的第一圆弧，和位于第一圆弧两侧的第二圆弧；所述第一圆弧内凹，所述第二圆弧外凸；所述第二入光剖面与所述第二出光剖面均关于中心光轴对称。
优选地，在沿所述透镜本体短边的剖面方向上，所述入光面的第二入光剖面为上凸的自由曲面；所述出光面的第二出光剖面包括：位于中心光轴左侧的第三圆弧，和位于中心光轴右侧的第四圆弧；所述第三圆弧从左到右的切线斜率依次减小，所述第四圆弧从左到右的切线斜率依次增大；所述第二入光剖面关于中心光轴对称。
优选地，所述透镜本体为半圆柱体形状，半圆柱体形状的曲面为所述出光面。
本实用新型提供的长条透镜，由于采用了透镜本体来替换现有的非光学材料，因此能够提高出光效率；又由于在沿透镜本体长边的剖面方向上，第一入光剖面和/或第一出光剖面为按阵列排列的齿形曲面，能够使光线偏离中心光轴射出，即光线的出光角度变大，中心部位的光强度降低，光线被打散，因此能够提高出射光斑的均匀度。可见，本实用新型提供的长条透镜，能够提高出光效率和出射光斑的均匀度，从而改善出光效果。
附图说明
图1为现有的长条光学件的结构示意图；
图2为现有的长条光学件沿长边方向的剖面图；
图3为现有的长条光学件沿短边方向的剖面图；
图4为现有的长条光学件的光路原理图；
图5为本实用新型实施例的结构示意图；
图6为本实用新型实施例沿长边方向的剖面图；
图7为图6中第一入光剖面的局部放大图；
图8为本实用新型实施例沿长边方向的剖面图的光路原理图一；
图9为本实用新型实施例沿长边方向的剖面图的光路原理图二；
图10为本实用新型实施例沿短边方向的剖面图一；
图11为图10的光路原理图；
图12为本实用新型实施例沿短边方向的剖面图二；
图13为图12的光路原理图；
图14为本实用新型实施例沿短边方向的剖面图三；
图15为图14的光路原理图；
图中：1为透镜本体，2为凹陷，3为入光面，4为出光面，5为中心光轴，6为LED光源，31为第一入光剖面，32为第二入光剖面，41为第一出光剖面，42为第二出光剖面，421为第一圆弧，422为第二圆弧，423为第三圆弧，424为第四圆弧。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。
图5为本实用新型实施例的结构示意图，包括：透镜本体1；所述透镜本体1的底面设有按矩形阵列排列的凹陷2，且在透镜本体1的长边方向上，相邻的两个凹陷2之间无间距；所述凹陷2的表面为入光面3；所述透镜本体1的出光面4位于所述凹陷2的正上方；所述出光面4为自由曲面；在沿所述透镜本体1长边的剖面方向上，所述入光面3的第一入光剖面31和/或所述出光面4的第一出光剖面41为按阵列排列的齿形曲面；即，在沿透镜本体1长边的剖面方向上，在第一入光剖面31和第一出光剖面41中，至少需有一个面为齿形曲面。所述齿形曲面包括：位于中心光轴位置的圆弧和位于圆弧两侧的齿形线；所述圆弧向上凸起；所述齿形线齿尖的倾斜角度从内到外依次增大；所述齿形线齿尖的倾斜角度为0～90°；所述齿形曲面关于中心光轴5对称，如图7所示。
本实施例中，凹陷2的实际宽度根据LED光源6的宽度和LED的排布间距来设置。本实施例中，相邻的LED之间紧密排布。
如图8所示，在透镜本体长边的剖面方向上，LED光源6发出的光线经过第一入光剖面31折射，光线角度往远离中心光轴的方向偏转，再由第一出光剖面41折射，进一步远离中心光轴射出，光线被打散，光线的出光角度变大。为了使实际加工和成型工艺更加方便，本实施例中，所述齿形线的每个齿尖均倒圆，如图9所示，光线的出射角度同样会被折射至较大角度方向。
本实施例中，根据实际照射需求，在沿所述透镜本体1短边的剖面方向上，剖面形状可以有如下三种：
第一种剖面形状如图10所示，在沿所述透镜本体1短边的剖面方向上，所述入光面3的第二入光剖面32与所述出光面4的第二出光剖面42均为上凸的自由曲面，所述自由曲面的曲率从内至外逐渐增大；所述第二入光剖面32与所述第二出光剖面42均关于中心光轴5对称。第一种剖面形状的光路原理图如图11所示。
第二种剖面形状如图12所示，在沿所述透镜本体1短边的剖面方向上，所述入光面3的第二入光剖面32为上凸的自由曲面；所述出光面4的第二出光剖面42包括：位于中心光轴5位置的第一圆弧421，和位于第一圆弧421两侧的第二圆弧422；所述第一圆弧421内凹，所述第二圆弧422外凸；所述第二入光剖面32与所述第二出光剖面42均关于中心光轴5对称。第二种剖面形状的光路原理图如图13所示，LED光源6发出的光线经过第二入光剖面32折射至大角度方向，再由第二出光剖面42聚光折射至有效照射区域，在要求的照射范围，照度均匀性得到提高。
第三种剖面形状如图14所示，在沿所述透镜本体1短边的剖面方向上，所述入光面3的第二入光剖面32为上凸的自由曲面；所述出光面4的第二出光剖面42包括：位于中心光轴5左侧的第三圆弧423，和位于中心光轴5右侧的第四圆弧424；所述第三圆弧423从左到右的切线斜率依次减小，所述第四圆弧424从左到右的切线斜率依次增大；所述第二入光剖面32关于中心光轴5对称。第三种剖面形状的光路原理图如图15所示，第二出光剖面42虽然关于中心光轴左右不对称，但仍然能够将LED光源发出的光线偏转至有效的照射范围。
本实施例中的自由曲面可采用如下公式计算：
其中，c是曲率，k是圆锥常数，c1～c20为非球面系数。
本实施例中，所述透镜本体1为半圆柱体形状，半圆柱体形状的曲面为所述出光面4。
本实用新型提供的长条透镜，由于采用了透镜本体来替换现有的非光学材料，因此能够提高出光效率；又由于在沿透镜本体长边的剖面方向上，第一入光剖面和/或第一出光剖面为按阵列排列的齿形曲面，能够使光线偏离中心光轴射出，即光线的出光角度变大，中心部位的光强度降低，光线被打散，因此能够提高出射光斑的均匀度。可见，本实用新型提供的长条透镜，能够提高出光效率和出射光斑的均匀度，从而改善出光效果。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种长条透镜，其特征在于，包括：透镜本体(1)；所述透镜本体(1)的底面设有按矩形阵列排列的凹陷(2)，且在透镜本体(1)的长边方向上，相邻的两个凹陷(2)之间无间距；所述凹陷(2)的表面为入光面(3)；所述透镜本体(1)的出光面(4)位于所述凹陷(2)的正上方；所述出光面(4)为自由曲面；在沿所述透镜本体(1)长边的剖面方向上，所述入光面(3)的第一入光剖面(31)和/或所述出光面(4)的第一出光剖面(41)为按阵列排列的齿形曲面；所述齿形曲面包括：位于中心光轴位置的圆弧和位于圆弧两侧的齿形线；所述圆弧向上凸起；所述齿形线齿尖的倾斜角度从内到外依次增大；所述齿形线齿尖的倾斜角度为0～90°；所述齿形曲面关于中心光轴(5)对称。
2.根据权利要求1所述的长条透镜，其特征在于，所述齿形线的每个齿尖均倒圆。
3.根据权利要求1所述的长条透镜，其特征在于，在沿所述透镜本体(1)短边的剖面方向上，所述入光面(3)的第二入光剖面(32)与所述出光面(4)的第二出光剖面(42)均为上凸的自由曲面，所述自由曲面的曲率从内至外逐渐增大；所述第二入光剖面(32)与所述第二出光剖面(42)均关于中心光轴(5)对称。
4.根据权利要求1所述的长条透镜，其特征在于，在沿所述透镜本体(1)短边的剖面方向上，所述入光面(3)的第二入光剖面(32)为上凸的自由曲面；所述出光面(4)的第二出光剖面(42)包括：位于中心光轴(5)位置的第一圆弧(421)，和位于第一圆弧(421)两侧的第二圆弧(422)；所述第一圆弧(421)内凹，所述第二圆弧(422)外凸；所述第二入光剖面(32)与所述第二出光剖面(42)均关于中心光轴(5)对称。
5.根据权利要求1所述的长条透镜，其特征在于，在沿所述透镜本体(1)短边的剖面方向上，所述入光面(3)的第二入光剖面(32)为上凸的自由曲面；所述出光面(4)的第二出光剖面(42)包括：位于中心光轴(5)左侧的第三圆弧(423)，和位于中心光轴(5)右侧的第四圆弧(424)；所述第三圆弧(423)从左到右的切线斜率依次减小，所述第四圆弧(424)从左到右的切线斜率依次增大；所述第二入光剖面(32)关于中心光轴(5)对称。
6.根据权利要求1所述的长条透镜，其特征在于，所述透镜本体(1)为半圆柱体形状，半圆柱体形状的曲面为所述出光面(4)。
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