CN212901333U - 一种全反射透镜和照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种全反射透镜和照明装置，所述全反射透镜包括透镜本体，所述透镜本体设有入光面、第一全反射面和第二全反射面，所述透镜本体设有内圆锥形槽，所述第一全反射面设于所述内圆锥形槽的侧壁，所述第二全反射面设于所述透镜本体的侧壁，所述第二全反射面围绕所述透镜本体的轴线依次分割为第一反射单元和第二反射单元，所述第一反射单元设有反射膜，光源发出的光线经过所述入光面到达所述第一全反射面后全部反射到第二全反射面上，光线分别通过所述第一反射单元和所述第二反射单元反射后经所述第一全反射面折射出去。本申请通过设置内圆锥形槽，使光线发生二次反射整形后再发生折射，从而使光线向同一方向折射出去，形成均匀的光斑。

Description

一种全反射透镜和照明装置

技术领域

本实用新型属于照明技术领域，涉及一种全反射透镜和照明装置。

背景技术

现有的反射式透镜都是使用一次全反射，光源发出的光经过透镜侧壁的全反射面，通过透镜全反射面的反射射向透镜的顶面出光面，然后在被照面上形成设计的光斑，但由于光源光线的入射角不同，使得反射后的从透镜出来的光斑的分布不均匀，容易出现泛光情况，影响照明效果。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种全反射透镜和照明装置，旨在解决现有反射式透镜所形成的光斑不均匀问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种全反射透镜，包括透镜本体，所述透镜本体设有入光面、第一全反射面和第二全反射面，所述透镜本体设有内圆锥形槽，所述第一全反射面设于所述内圆锥形槽的侧壁，所述第二全反射面设于所述透镜本体的侧壁，所述第二全反射面围绕所述透镜本体的轴线依次分割为第一反射单元和第二反射单元，所述第一反射单元设有反射膜，光源发出的光线经过所述入光面到达所述第一全反射面后全部反射到第二全反射面上，光线分别通过所述第一反射单元和所述第二反射单元反射后经所述第一全反射面折射出去。

优选地，所述透镜本体由聚甲基丙烯酸甲酯材料制成，所述内圆锥形槽的圆锥角小于或等于98°。

优选地，所述第一反射单元为曲面结构。

优选地，所述第二反射单元为曲面结构。

优选地，所述入光面为平面结构，所述入光面与所述光源的出光面相平行。

一种照明装置，包括光源以及上述任一方案所述的全反射透镜，所述光源与所述透镜本体同轴设置。

优选地，所述照明装置还包括外壳，所述光源和所述透镜本体均安装在所述外壳的内腔。

进一步的，所述光源连接有铜基板，所述铜基板用于将所述光源安装于所述外壳上。

进一步的，所述外壳连接有玻璃片和压圈，所述玻璃片设置在所述透镜本体的出光口处，所述压圈与所述外壳通过螺纹连接，所述压圈用于将所述玻璃片压合在所述外壳上。

本实用新型的有益效果：本申请提供一种全反射透镜和照明装置，通过设置内圆锥形槽，将光线依次通过第一全反射面和第二全反射面发生二次反射整形后光线最后到达第一全反射面的入射角相同或相近，从而使光线向同一方向折射出去，形成中心强光斑，没有泛光，光斑均匀，可以用于远射。

附图说明

附图1是全反射透镜的剖视图；

附图2是全反射透镜的光路示意图；

附图3是照明装置的爆炸图；

附图4是照明装置的剖视图。

图中标识：1-透镜本体；101-入光面；102-第一全反射面；103-第二反射单元；104-第一反射单元；2-光源；3-外壳；4-铜基板；5-玻璃片；6-压圈。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图2所示，一种全反射透镜，包括透镜本体1，透镜本体1设有入光面101、第一全反射面102和第二全反射面，透镜本体1设有内圆锥形槽，所述内圆锥形槽的内壁形成透镜本体1的内侧壁。其中内圆锥形槽的圆锥角向透镜本体1的入光面101方向陷入，内圆锥形槽的圆形开口形成透镜本体1的出光口。所述第一全反射面102设于所述内圆锥形槽的侧壁，所述第二全反射面设于所述透镜本体1的侧壁，所述第二全反射面围绕所述透镜本体1的轴线依次分割为第一反射单元104和第二反射单元103，所述第一反射单元104设有反射膜。

如图1所示，第一反射单元104和第二反射单元103相连，第一反射单元104与第二反射单元103为阶梯状结构，第一反射单元104位于第一阶梯面，第二反射单元103位于第二阶梯面。

具体的，当光源2发出的光线从入光面101进入透镜本体1时，光线首先经过入光面101发生折射后投射到第一全反射面102上，光线被第一全反射面102反射后投射到第二全反射面上，反射后的光线一部分投射在第一反射单元104，另一部分投射在第二反射单元103上，由于投射在第一反射单元104上的光线的入射角相对较小，不满足透镜本体1的全反射要求，在第一反射单元104上镀有反射膜，以保证投射到第一反射单元104和第二反射单元103的光线全部得到反射。经过第二全反射面反射的光线改变了入射角后重新投射到第一全反射面102上，该入射角下的光线经过第一全反射面102折射，并从透镜本体1的出光口向外射出。

本申请通过在透镜本体1上设置内圆锥形槽，将光线先进行第一次反射，在将光线分成两部分进行第二次反射，经过两次反射来调整光线的入射角，从而使光线折射后能够按统一方向准直照射，只有中心强光斑，没有泛光，所形成的光斑均匀，光线集中，可以实现远射。

本实施例中，所述透镜本体1由聚甲基丙烯酸甲酯材料制成，所述内圆锥形槽的圆锥角小于或等于98°。聚甲基丙烯酸甲酯简称PMMA材料，是一种有机玻璃，PMMA材料发生全反射的条件时光线的入射角大于49°，设置内圆锥形槽的圆锥角小于或等于98°，以保证光线第一次投射到第一全反射面102时的入射角都大于49°，实现光线的第一次全反射。

如图2所示，本实施例中，经过第一次全反射的光线投射到第二全反射面上，其中反射后入射角越小的光线投射到的位置越靠近入光面101，本申请根据反射后的光线入射角大小将第二反射面分隔成第一反射单元104和第二反射单元103，使投射到第二反射单元103的光线均为入射角大于49°的光线，其余光线均投射到第一反射单元104。由于投射到第一反射单元104的光线不满足PMMA材料的全反射条件，在第一反射单元104上镀有反射膜，以保证全部光线均得到反射。经过二次反射调整光线的入射角度，使再次投射到第一全反射面102上的光线角度全部小于49°，此时光线的入射角不满足反射要求，光线在第一全反射面102不再发生反射而是发生折射。这样，光线经过二次反射整形后再折射出去，使折射出去的光线能够准直照射，光线的照射方向统一，不会有杂乱光线导致出现的泛光和光线不集中的问题。

当然，在另外一些实施方式中，透镜本体1还可以采用其他材质的透镜，根据不同材质的反射条件可以通过设计内圆锥形槽的圆锥角使投射到内圆锥形槽侧面的光线发生全反射。

本实施例中，第一反射单元104为曲面结构。所述第一反射单元104通过光学设计成曲面，其横截面为一条曲线，由于光源2所发出的光线是分散的，各光线之间的角度都不同，将第一反射单元104设置成带有一定弧度的曲面，可以适应不同入射角的光线，使各光线二次反射后到达第一全反射面102上的入射角相同或近似。第一反射单元104镀有反射膜，可以避免防止一些到达第二全反射面的光线的入射角没有达到大于49°的要求无法发生反射而从透镜本体1的侧面透射出去，这些光线没有得到充分利用从而造成浪费的问题，也可以避免光线从透镜本体1的侧面投射出去导致照明装置的温度升高对照明装置造成的损坏。

本实施例中，所述第二反射单元103为曲面结构，所述第二反射单元103配合第一全反射面102，将入射角大于49°的光线全部反射，曲面结构可以适应不同入射角的光线的反射，使光线反射后再次到达第一全反射面102上的入射角相同或近似，光线能够准直照射出去，光线集中。

本实施例中，入光面101为平面结构，入光面101与光源2的出光面相平行。具体的，入光面101采用平面的结构，光源2发出的光线投射到入光面101时，光线进行第一次折射，使折射后的光线投射到第一全反射面102上时可以满足全反射的要求。

如图3至图4所示，一种照明装置，包括光源2以及上述的全反射透镜，所述光源2与所述透镜本体1同轴设置。具体的，所述光源2可以贴合安装在入光面101上，也可以设置在入光面101的侧面上，光源2与入光面101保持设有一定距离，该一定距离可以根据光源2的光线发射角度来设定，使其在该距离下，光源2所发出的光线可以全部通过入光面101进入到透镜本体1。

本实施中，所述照明装置还包括外壳3，所述光源2和所述透镜本体1均安装在外壳3的内腔。

在上述实施例中，光源2还连接有铜基板4，铜基板4用于将光源2安装在外壳3上，铜基板4起散热作用。

在上述实施例中，外壳3连接有玻璃片5和压圈6，玻璃片5设置在透镜本体1的出光口处，光线最后穿过玻璃片5向外射出，压圈6的侧面设有螺牙，压圈6与所述外壳3通过螺纹固定连接，压圈6将玻璃片5压合固定在外壳3上。外壳3与压圈6紧密配合形成密闭的空腔，可以对空腔内的透镜主体和光源2起防水的作用。

综上所述，本实施例提供一种全反透镜，可以对光源的光线进行二次全反射整形调整光线的入射角，让光线向同一方向折射，形成中心强光斑，没有泛光，光斑均匀。第二反射单元镀设有反射膜，可以避免光线浪费和照明装置的头部内腔温度升高的问题。采用PMMA材料，根据该材料的全反射条件设置内圆锥形槽的圆锥角参数，使光线首次到达第一全反射面时均满足全反射条件。进而根据该材料的全反射条件划分第一反射单元和第二反射单元，以实现二次全反射。第一反射单元与第二反射单元的曲面结构设计可以适应不同入射角的光线。本实施例还提供一种照明装置，包括了上述的全反射透镜，这种照明装置可以用于远射，可以作为远射型手电或营地灯，使照射目标更加明确。采用一个透镜就可以实现二次反射，照明装置的装配简单，安装方便，生产成本低，造型美观。

以上所述的实施例，只是本实用新型的较优选的具体方式之一，本领域的技术员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种全反射透镜，其特征在于，包括透镜本体（1），所述透镜本体（1）设有入光面（101）、第一全反射面（102）和第二全反射面，所述透镜本体（1）设有内圆锥形槽，所述第一全反射面（102）设于所述内圆锥形槽的侧壁，所述第二全反射面设于所述透镜本体（1）的侧壁，所述第二全反射面围绕所述透镜本体（1）的轴线依次分割为第一反射单元（104）和第二反射单元（103），所述第一反射单元（104）设有反射膜，光源（2）发出的光线经过所述入光面（101）到达所述第一全反射面（102）后全部反射到第二全反射面上，光线分别通过所述第一反射单元（104）和所述第二反射单元（103）反射后经所述第一全反射面（102）折射出去。

2.根据权利要求1所述全反射透镜，其特征在于，所述透镜本体（1）由聚甲基丙烯酸甲酯材料制成，所述内圆锥形槽的圆锥角小于或等于98°。

3.根据权利要求1所述全反射透镜，其特征在于，所述第一反射单元（104）为曲面结构。

4.根据权利要求1所述全反射透镜，其特征在于，所述第二反射单元（103）为曲面结构。

5.根据权利要求1所述全反射透镜，其特征在于，所述入光面（101）为平面结构，所述入光面（101）与所述光源（2）的出光面相平行。

6.一种照明装置，其特征在于，包括光源（2）以及上述权利要求1-5任一项的全反射透镜，所述光源（2）与所述透镜本体（1）同轴设置。

7.根据权利要求6所述照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括外壳（3），所述光源（2）和所述透镜本体（1）均安装在所述外壳（3）的内腔。

8.根据权利要求7所述照明装置，其特征在于，所述光源（2）连接有铜基板（4），所述铜基板（4）用于将所述光源（2）安装于所述外壳（3）上。

9.根据权利要求7所述照明装置，其特征在于，所述外壳（3）连接有玻璃片（5）和压圈（6），所述玻璃片（5）设置在所述透镜本体（1）的出光口处，所述压圈（6）与所述外壳（3）通过螺纹连接，所述压圈（6）用于将所述玻璃片（5）压合在所述外壳（3）上。

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