CN210720790U - 一种透镜和具有该透镜的发光组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于光学技术领域，提供了一种透镜和具有该透镜的发光组件，该透镜包括透镜本体，透镜本体具有相对设置的第一端面和第二端面，以及连接于第一端面和第二端面之间的侧曲面，第一端面至少部分向内凹陷形成第一凹槽，第二端面部分向内凹陷形成第二凹槽，第一凹槽随着远离第一端面呈渐缩状，第二凹槽随着远离第二端面呈渐缩状，第一凹槽的内壁作为入光面，侧曲面作为第一反射面，第二凹槽的内壁作为第二反射面，光线在该透镜本体内部被向外侧方向折射，传输更大的距离，该透镜本体的厚度可以设置地更小，出光角度可以实现更小，有利于该透镜的使用以及对光线的会聚；具有该透镜的发光组件，其透镜的厚度更小，有利于发光组件整体小型化。

Description

一种透镜和具有该透镜的发光组件

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及一种透镜和具有该透镜的发光组件。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。然而，LED本身的发散角度大，使用时通常需要配合透镜来达到所需的发散角。目前所使用的透镜的厚度大，不利于产品整体结构设计。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种透镜，旨在解决现有的透镜厚度大的技术问题。

本实用新型是这样实现的，一种透镜，包括透镜本体，所述透镜本体具有相对设置的第一端面和第二端面，以及连接于所述第一端面和第二端面之间的侧曲面；所述第一端面至少部分向内凹陷而形成第一凹槽，所述第二端面部分向内凹陷而形成第二凹槽，所述第一凹槽随着远离所述第一端面而呈渐缩状，所述第二凹槽随着远离所述第二端面而呈渐缩状；所述第一凹槽的内壁作为入光面，所述侧曲面作为第一反射面，所述第二凹槽的内壁作为第二反射面，所述第二端面上于所述第二凹槽外周的部分作为出光面。

在一个实施例中，所述入光面包括与所述第一端面连接的第一入射部分，以及与所述第一入射部分连接的第二入射部分；所述第一入射部分用于将光线向所述第一反射面方向折射，所述第二入射部分用于将光线向所述第二反射面方向折射。

在一个实施例中，所述入光面还包括连接于所述第一入射部分和所述第二入射部分之间的第三入射部分；所述第三入射部分用于将光线向所述出光面方向折射。

在一个实施例中，所述第一反射面包括与所述第一端面连接的第一反射部分，以及与所述第一反射部分连接的第二反射部分；所述第二反射部分呈随着靠近所述第二端面而向外倾斜。

在一个实施例中，所述第一反射面还包括连接于所述第一反射部分和所述第二反射部分之间的第三反射部分；所述第三反射部分相对于所述第一反射部分和所述第二反射部分均呈随着靠近所述第二端面而向外倾斜。

在一个实施例中，所述第二反射部分包括与所述第二端面连接的第四反射部分，以及与所述第四反射部分连接的第五反射部分；所述第五反射部分相对于所述第四反射部分呈随着远离所述第二端面而向内倾斜。

在一个实施例中，所述透镜还包括设于至少部分所述侧曲面上的第一反射膜。

在一个实施例中，所述透镜还包括设于部分所述出光面上的第二反射膜。

在一个实施例中，所述透镜还包括设于部分所述第二反射面上的第三反射膜。

本实用新型的另一目的在于提供一种发光组件，包括发光元件以及上述各实施例所说的透镜，所述发光元件设于所述第一凹槽内。

本实用新型提供的透镜以及具有该透镜的发光组件的有益效果在于：

透镜本体的第一端面上凹设形成第一凹槽，第二端面上凹设形成第二凹槽，且第一凹槽随着远离第一端面的方向呈渐缩状，第二凹槽随着远离第二端面的方向呈渐缩状，由第一凹槽的内壁进入透镜本体内部的光线被向外侧方向折射，并经第一反射面和第二反射面反射后由出光面出射，从而，光线在该透镜本体内部被向外侧方向折射而传输了更大的距离，在一定光学距离下，该透镜本体的厚度也即该透镜的厚度可以设置地更小，从而有利于该透镜的使用，该透镜的出光角度更容易控制，可实现更小的出光角度，有利于对光线的会聚；具有该透镜的发光组件，其透镜的厚度更小，出光角度可以更小，有利于发光组件的整体体积小型化设计以及光线的会聚。

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是本实用新型实施例提供的透镜的一个角度立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的透镜的另一角度立体结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的透镜的又一角度立体结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的透镜的剖面结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的透镜的光路示意图；

图6是本实用新型实施例提供的发光组件的结构示意图。

图中标记的含义为：

100-透镜，1-透镜本体，11-第一端面，12-第二端面，13-第一凹槽，15-第二凹槽，130-入光面，1301-第一入射部分，1302-第二入射部分，1303-第三入射部分，140-第一反射面，1401-第一反射部分，1402-第二反射部分，1403-第三反射部分，150-第二反射面，1501-第四反射部分，1502-第五反射部分，120-出光面，17-侧环面，

200-发光组件，9-发光组件，91-电路板，92-发光元件。

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在该另一个部件上。当一个部件被称为是“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”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。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。

为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参阅图1至图4，本实用新型实施例首先提供一种透镜100，其包括透镜本体1，透镜本体1具有相对设置的第一端面11和第二端面12，以及连接于第一端面11和第二端面12之间的侧曲面，第一端面11上至少部分向内凹陷而形成第一凹槽13，第一凹槽13用于容置发光元件92(请结合参阅图6)，第二端面12上部分向内凹陷而形成第二凹槽15，其中，第一凹槽13随着靠近第二端面12而呈渐缩状，第二凹槽15随着远离第二端面12而呈渐缩状，第一凹槽13的内壁作为入光面130，侧曲面作为第一反射面140，第二凹槽15的内壁作为第二反射面150，第二端面12上于第二凹槽15的外周的部分作为出光面120，请结合参阅图1和图4。

本实用新型实施例提供的透镜100，由于第一凹槽13随着靠近第二端面12而呈渐缩状，入光面130随着靠近第二端面12而呈渐缩状，发光元件92发出的光线经由第一凹槽13的内壁折射进入透镜本体1的材料内部后，更多地被向外侧折射，进一步由于第二凹槽15随着靠近第二端面12而呈渐缩状的设置，光线被第二反射面150进一步向外侧反射，如此，该光线在透镜本体1内部以朝向外侧折射和反射的方式传输了较大的光学距离，相比于现有技术的透镜结构而言，在相同光学距离的基础上，该透镜本体1的厚度可以设置地更小，从而该透镜100的厚度可以设置地更小，厚度小的透镜100更有利于使用，同时，光线的出光角度更容易控制，可实现更小的出光角度，有利于对光线的会聚。

该透镜本体1可以为一个以其光轴为中心轴的中心旋转体，如图1至图3所示，也即，其第一端面11、第二端面12为圆形，第一凹槽13和第二凹槽15均为中心旋转结构的凹形空间，侧曲面为环状曲面。

其中，第一端面11的面积可以小于第二端面12的面积，该透镜本体1呈锥台状。侧曲面呈由第一端面11至第二端面12方向逐渐向外扩张的环状曲面，如图1至图3所示。

在一个实施例中，请结合参阅图3和图4，入光面130包括与第一端面11连接的第一入射部分1301以及与该第一入射部分1301连接的第二入射部分1302，第二入射部分1302相对于第一入射部分1301呈随着靠近第二端面12而逐渐向内倾斜。第一入射部分1301用于使部分光线折射后大比例地入射至第一反射面140上(请参考图5中光线A的路径)，第二入射部分1302用于使部分光线折射后大比例地入射至第二反射面150上(请参考图5中光线C和D的路径)，从而，能够将来自发光元件92的光线较为均匀地分配在整个透镜本体1的内部，进而，光线能够较为均匀地从出光面120出射，避免光线从出光面120上某一位置处集中地出射而造成出光不均、影响使用效果。

第一入射部分1301可以为由直线、弧线、自由曲线等母线绕该透镜本体1的中心轴旋转而构成的曲面，第二入射部分1302可以为由直线、弧线、自由曲线等母线绕该透镜本体1的中心轴旋转而构成的曲面。但总体上，第二入射部分1302的母线相对于第一入射部分1301的母线呈随着靠近第二端面12而逐渐向内倾斜，如此，可使得第一入射部分1301和第二入射部分1302各自将部分光线折射至不同的方向。

较佳地，第一入射部分1301的母线为直线、弧线或者是自由曲线，且该弧线和自由曲线可以为内凹或者是外凸设置，该些设置均能够使经由第一入射部分1301折射的光线进入透镜本体1的内部并大比例入射至第一反射面140上。第二入射部分1302的母线为弧线或者是自由曲线，且该弧线或者是自由曲线为内凹设置，这样可以使经由该第二入射部分1302折射进入透镜本体1内部的光线发散地、均匀地入射至第二反射面150上。

在一个实施例中，请参阅图3和图4，该入光面130还包括连接于第一入射部分1301和第二入射部分1302之间的第三入射部分1303，该第三入射部分1303用于使部分光线折射后从第一反射面140和第二反射面150之间直接入射至出光面120上(请参考图5中光线B的路径)，如此，进一步提高光线在透镜本体1内部分配的均匀性以及从出光面120上出光的均匀性。

第三入射部分1303的母线可以为直线、弧线、自由曲线等，且该弧线和自由曲线可以为内凹或者是外凸设置。较佳地，该第三入射部分1303的母线为外凸的弧线或外凸的自由曲线，以使光线被该第三入射部分1303折射后较为会聚。

在一个实施例中，请参阅图2至图4，该第一反射面140包括与第一端面11连接的第一反射部分1401以及与该第一反射部分1401连接的第二反射部分1402，第二反射部分1402相对于第二反射部分1402呈随着靠近第二端面12而向外倾斜。第一反射部分1401用于反射由第一入射部分1301折射而来的部分光线(请参考图5中光线A的路径)以及由第二反射面150反射而来的部分光线(请参考图5中光线D的路径)，第二反射部分1402用于反射由第二反射面150反射而来的部分光线(请参考图5中光线C的路径)。如此，该些被第一反射部分1401和第二反射部分1402反射的光线能够以较小的入射角从透镜本体1的内部入射至出光面120上，进而，可以保证从出光面120出射的光线具有小的发散角，也即，该透镜100可以具有小的出光角度，也可以具有很高的中心光强，相比于现有技术的一些全内透反射透镜和菲涅尔透镜而言，在体积和出光角度上的优势尤其明显。

第一反射部分1401的母线可以为直线、弧线或者是自由曲线，且该弧线和自由曲线可以为内凹或者是外凸设置。第二反射部分1402的母线可以为直线、弧线或者是自由曲线，且该弧线和自由曲线可以为内凹或者是外凸设置。

较佳地，第一反射部分1401的母线为外凸的弧线或外凸自由曲线，以使光线被反射后能够会聚，进而减小该透镜100的出光角度。

进一步地，在一个实施例中，请参阅图2至图4，该第一反射面140进一步包括连接于第一反射部分1401和第二反射部分1402之间的第三反射部分1403，第三反射部分1403相对于第一反射部分1401和第二反射部分1402均呈随着靠近第二端面12而向外倾斜。第三反射部分1403对应第三入射部分1303，用于对在透镜本体1内部由出光面120反射而来的部分光线进行进一步反射(请参考图5中光线B的路径)，以使该部分光线最终能够由出光面120出射，进一步提高光线在出光角度内的均匀分布；同时，该第三反射部分1403还使得第二反射部分1402设置地更为向外，进而进一步增加了光线在该透镜本体1内部的光学距离，从而可进一步减小该透镜本体1的厚度。

该第三反射部分1403的母线可以为直线、弧线或者是自由曲线，且该弧线和自由曲线可以为内凹或者是外凸设置。其中，较佳地是，该第三反射部分1403的母线为外凸的弧线、外凸的自由曲线或者直线，以使光线被反射后不至于过分发散，进而减小该透镜100的出光角度。

在一个实施例中，请参阅图1至图4，该透镜本体1还包括连接在第二反射部分1402与第二端面12之间且与透镜本体1的中心轴相互平行的侧环面17。该侧环面17能够将一些入射至此的光线朝向该透镜本体1的中心轴方向反射，进而能够减少大角度光线的出射。

请参阅图4，在一个实施例中，该第二反射面150包括与第二端面12连接的第四反射部分1501和与第四反射部分1501连接的第五反射部分1502，第五反射部分1502相对于第四反射部分1501呈随着远离第二端面12而向内倾斜设置。该第五反射部分1502有利于将光线向外侧方向(参考图5中光线C的路径)甚至朝向远离第二端面12的方向(参考图5中光线D的路径)反射，进而可以提高光线在透镜本体1内部的光学距离，有利于减小该透镜本体1的厚度。

第五反射部分1502的母线可以为直线、弧线或者是自由曲线，且该弧线和自由曲线可以为内凹或者是外凸设置。其中，较佳地是，该第五部分的母线为外凸的弧线或者是外凸的自由曲线，以减小光线最终从出光面120出射的角度。

在一个实施例中，该透镜100还包括设于至少部分第一反射面140上的第一反射膜(未图示)。较佳地，第一反射膜全部覆盖于第一反射部分1401至第三反射部分1403上，以避免光线从第一反射面140上出射而造成光线损失。

在一个可选实施例中，该透镜100还包括设于部分出光面120上的第二反射膜(未图示)，该第二反射膜的位置和面积根据透镜100内部的光线在入射至该出光面120上时的反射和折射情况设计，以能够将一些未达到全反射角度的光线反射至第一反射面140上并且不明显阻挡由第一反射面140上反射然后由该出光面120出射的光线为宜。

在一个可选实施例中，该透镜100还包括设于部分第二反射面150上的第三反射膜(未图示)。该第三反射膜的位置和面积根据透镜100内部的光线在入射至该第二发射面150时的反射和折射情况设计，以能够将一些来自入光面130的第二入射部分1302的且未达到全反射角度的光线反射至透镜100内部，并且，不明显阻挡由来自其他方向并且由该第二反射面150出射的光线为宜。

该透镜本体1的材料可以为塑料材料，如PMMA(methyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(Polycarbonate聚碳酸酯)等，该透镜本体1可以为注塑方式成型。在一个实施例中，该透镜100的第二端面12可以设置为外周高而中部低的台阶状结构，第二凹槽15可以形成于内周的部分上，出光面120被分为外周的环形部分和内侧的环形部分。这样的好处是，第二端面12的外周部分可以用于设置该透镜100在注塑成型过程中所使用流胶口，便于透镜100的成型和脱模。在其他实施例中，该透镜还可以为玻璃材质。

请参阅图6，并结合参阅上述的图1至图5，本实用新型实施例还提供一种发光组件200，其包括发光组件9和上述各实施例所说的透镜100。发光组件9包括电路板91以及设于电路板91上的发光元件92，电路板91设于透镜100的第一端面11一侧，且发光元件92设于第一凹槽13内。如此，发光元件92发出的光线可由入光面130入射，经由第一反射面140和第二反射面150反射后从出光面120出射。

本实用新型实施例提供的发光组件200，其透镜100的厚度更小，有利于发光组件200的整体体积小型化设计，进而可以有利于该发光组件200在具体场景下的使用。

发光元件92的数量可以是一个或多个，透镜100可以与发光元件92一一对应设置，也可以一个透镜100对应多个发光元件92设置。在具体应用中，发光元件92可以为LED，当然，也可以是其他类型的、其发光角度需要调整的发光器件形式。

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)

1.一种透镜，其特征在于，包括透镜本体，所述透镜本体具有相对设置的第一端面和第二端面，以及连接于所述第一端面和第二端面之间的侧曲面；所述第一端面至少部分向内凹陷而形成第一凹槽，所述第二端面部分向内凹陷而形成第二凹槽，所述第一凹槽随着远离所述第一端面而呈渐缩状，所述第二凹槽随着远离所述第二端面而呈渐缩状；所述第一凹槽的内壁作为入光面，所述侧曲面作为第一反射面，所述第二凹槽的内壁作为第二反射面，所述第二端面上于所述第二凹槽外周的部分作为出光面。

2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述入光面包括与所述第一端面连接的第一入射部分，以及与所述第一入射部分连接的第二入射部分；所述第一入射部分用于将光线向所述第一反射面方向折射，所述第二入射部分用于将光线向所述第二反射面方向折射。

3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述入光面还包括连接于所述第一入射部分和所述第二入射部分之间的第三入射部分；所述第三入射部分用于将光线向所述出光面方向折射。

4.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一反射面包括与所述第一端面连接的第一反射部分，以及与所述第一反射部分连接的第二反射部分；所述第二反射部分呈随着靠近所述第二端面而向外倾斜。

5.如权利要求4所述的透镜，其特征在于，所述第一反射面还包括连接于所述第一反射部分和所述第二反射部分之间的第三反射部分；所述第三反射部分相对于所述第一反射部分和所述第二反射部分均呈随着靠近所述第二端面而向外倾斜。

6.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第二反射面包括与所述第二端面连接的第四反射部分，以及与所述第四反射部分连接的第五反射部分；所述第五反射部分相对于所述第四反射部分呈随着远离所述第二端面而向内倾斜。

7.如权利要求1至6中任一项所述的透镜，其特征在于，所述透镜还包括设于至少部分所述侧曲面上的第一反射膜。

8.如权利要求1至6中任一项所述的透镜，其特征在于，所述透镜还包括设于部分所述出光面上的第二反射膜。

9.如权利要求1至6中任一项所述的透镜，其特征在于，所述透镜还包括设于部分所述第二反射面上的第三反射膜。

10.一种发光组件，其特征在于，包括发光元件以及如前述权利要求1至9中任一项所述的透镜，所述发光元件设于所述第一凹槽内。

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