CN214840600U - 一种tir准直透镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种TIR准直透镜,涉及透镜技术领域,包括第一透镜面,第一透镜面设于TIR准直透镜中间,第一透镜面为折射面;第二透镜面,第二透镜面设于第一透镜面一侧;第三透镜面,第三透镜面设于第二透镜面远离第一透镜面的一侧,第三透镜面为全反射面;第四透镜面,第四透镜面设于第三透镜面远离第二透镜面的一侧;第五透镜面,第五透镜面设于第四透镜面远离第三透镜面的一侧;第六透镜面,第六透镜面设于第五透镜面远离第四透镜面的一侧,第六透镜面为全反射面;第八透镜面,第八透镜面设于第六透镜面远离第五透镜面的一侧;第九透镜面,第九透镜面设于第八透镜面远离第六透镜面的一侧,第九透镜面和TIR准直透镜的对称轴垂直。本实用新型的技术效果在于它能消除经透镜准直后光线之间存在的暗区。
Description
技术领域
本实用新型涉及透镜技术领域,具体涉及一种TIR准直透镜。
背景技术
TIR准直透镜是一种对LED光源进行准直的透镜,LED光源发出的光线经过TIR准直透镜后,会被约束到一个很小的范围,但是,同时也会出现很多杂散光。
中国实用新型专利,公开号:CN112664907A,公开日:2021.04.16,公开了一种TIR准直透镜,它具有双反射面,能有效去除杂散光,其不足之处在于,透过TIR准直透镜的光线之间存在暗区。
实用新型内容
1、实用新型要解决的技术问题
针对透过TIR准直透镜的光线之间存在暗区的技术问题,本实用新型提供了一种TIR准直透镜,它能消除经透镜准直后光线之间存在的暗区。
2、技术方案
为解决上述问题,本实用新型提供的技术方案为:
一种TIR准直透镜,包括:
第一透镜面,所述第一透镜面设于所述TIR准直透镜中间,第一透镜面为折射面;
第二透镜面,所述第二透镜面设于所述第一透镜面一侧;
第三透镜面,所述第三透镜面设于所述第二透镜面远离所述第一透镜面的一侧,所述第三透镜面为全反射面;
第四透镜面,所述第四透镜面设于所述第三透镜面远离所述第二透镜面的一侧;
第五透镜面,所述第五透镜面设于所述第四透镜面远离所述第三透镜面的一侧;
第六透镜面,所述第六透镜面设于所述第五透镜面远离所述第四透镜面的一侧,所述第六透镜面为全反射面;
第八透镜面,所述第八透镜面设于所述第六透镜面远离所述第五透镜面的一侧;
第九透镜面,所述第九透镜面设于所述第八透镜面远离所述第六透镜面的一侧,所述第九透镜面和所述TIR准直透镜的对称轴垂直;
其中,所述第二透镜面和所述第三透镜面的交线为第一线,所述第三透镜面和所述第四透镜面的交线为第二线,所述第五透镜面和所述第六透镜面的交线为第三线,所述第八透镜面和所述第九透镜面的交线为第四线,所述第一透镜面和所述第二透镜面的交线为第五线,所述第一线和所述TIR准直透镜的对称面的交点,与所述第四线和所述对称面之间的交点的连线为线一,线二为经过所述第二线和所述对称面的交点,且和所述线一平行的线,所述第二线和所述对称面的交点,与所述第三线和所述对称面之间的交点的连线为线三,所述第五线和所述对称面的交点,与所述第四线和所述对称面的交点的连线为线四,所述线二和所述线三重合,所述线一和所述线四相交;
所述TIR准直透镜的材质为PMMA、PC或玻璃。
可选的,所述线一和所述对称轴的夹角为γ2,所述线三和所述对称轴的夹角为γ1,且0<γ1=γ2≤17.0333°。
可选的,所述第五线和所述对称面的交点,与光源的交线为线五,所述线五和所述对称轴的夹角为α1,且α1≤17.0333°。
可选的,所述第一线和所述对称面的交点,与光源的交线为线六,所述线六和所述线五之间的夹角为α2,所述线六和所述对称轴垂直方向的夹角为α3,且α2+α3≥72.9667°。
可选的,所述光源为LED光源。
可选的,所述第二透镜面和所述对称轴垂直方向的夹角为θ3,且θ3≤62.6621°。
可选的,所述第四透镜面和所述对称轴的夹角为θ1,且θ1≥2°。
可选的,还包括第七透镜面,所述第七透镜面位于所述第六透镜面和所述第八透镜面之间。
可选的,所述第三透镜面的截面线和所述第四透镜面的截面线的交点为P3,所述第四透镜面的截面线和所述第五透镜面的截面线的交点为P2,所述第五透镜面的截面线和所述对称轴的垂直方向的交点为P1,所述第五透镜面和所述对称轴的垂直方向的夹角为θ2。
3、有益效果
采用本实用新型提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:它能消除经透镜准直后光线之间存在的暗区。
附图说明
图1为本实用新型实施例提出的改进前的TIR准直透镜的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提出的改进后的TIR准直透镜的结构示意图;
图3为本实用新型实施例提出的改进后的TIR准直透镜的三维结构示意图之一;
图4为本实用新型实施例提出的改进后的TIR准直透镜的三维结构示意图之二;
图5为本实用新型实施例提出的改进后的TIR准直透镜的二维结构示意图之一;
图6为本实用新型实施例提出的改进后的TIR准直透镜的二维结构示意图之二。
图中:1、第一透镜面;2、第二透镜面;3、第三透镜面;4、第四透镜面;5、第五透镜面;6、第六透镜面;7、第七透镜面;8、第八透镜面;9、第九透镜面;10、线一;11、线二;12、线三;13、线四;14、线五;15、线六;16、光源;17、第一线;18、第二线;19、第三线;20、第四线;21、第五线。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容,结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型,而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与实用新型相关的部分。本实用新型中所述的第一、第二等词语,是为了描述本实用新型的技术方案方便而设置,并没有特定的限定作用,均为泛指,对本实用新型的技术方案不构成限定作用。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
结合附图1-5,本实用新型提供了TIR准直透镜,包括:
第一透镜面1,第一透镜面1设于TIR准直透镜中间,第一透镜面1为折射面;
第二透镜面2,第二透镜面2设于第一透镜面1一侧;
第三透镜面3,第三透镜面3设于第二透镜面2远离第一透镜面1的一侧,第三透镜面3为全反射面;
第四透镜面4,第四透镜面4设于第三透镜面3远离第二透镜面2的一侧;
第五透镜面5,第五透镜面5设于第四透镜面4远离第三透镜面3的一侧;
第六透镜面6,第六透镜面6设于第五透镜面5远离第四透镜面4的一侧,第六透镜面6为全反射面;
第八透镜面8,第八透镜面8设于第六透镜面6远离第五透镜面5的一侧;
第九透镜面9,第九透镜面9设于第八透镜面8远离第六透镜面6的一侧,第九透镜面9和TIR准直透镜的对称轴垂直;
其中,第二透镜面2和第三透镜面3的交线为第一线17,第三透镜面3和第四透镜面4的交线为第二线18,第五透镜面5和第六透镜面6的交线为第三线19,第八透镜面8和第九透镜面9的交线为第四线20,第一透镜面1和第二透镜面2的交线为第五线21,第一线17和TIR准直透镜的对称面的交点,与第四线20和对称面之间的交点的连线为线一10,线二11为经过第二线18和对称面的交点,且和线一10平行的线,第二线18和对称面的交点,与第三线19和对称面之间的交点的连线为线三12,第五线21和对称面的交点,与第四线20和对称面的交点的连线为线四13,线二11和线三12重合,线一10和线四13相交;
TIR准直透镜的材质为PMMA、PC或玻璃,其中,PMMA透光率好;PC耐温性较好;玻璃透光率和耐温性均较好。
具体的,在TIR准直透镜中心靠近第一透镜面1处放置光源16,其中,第一透镜面1为裁剪法计算出的折射面,光源16射出的光线经过第一透镜面1后,均折射为平行于TIR准直透镜的对称面的光线,第九透镜面9垂直于TIR准直透镜的对称轴,光线经过第九透镜面9后不改变方向;第二透镜面2为折射面,光源16射出的光线经过第二透镜面2后,发生偏折并射入第三透镜面3,第三透镜面3为裁剪法计算出的全反射面,光线经过第三透镜面3后发生全反射,并射入第八透镜面8;第五透镜面5为折射面,光源16射出的光线经过第五透镜面5后,发生偏折并射入第六透镜面6,第六透镜面6为裁剪法计算出的全反射面,光线经过第六透镜面6后发生全反射,并射入第八透镜面8;第四透镜面4既不反射光线,又不折射光线,第四透镜面4对TIR准直透镜的拔模产生影响。
其中,线一10和线二11均相当于光源16射出的,先经过第二透镜面2折射,再经过第三透镜面3反射的光线,线三12相当于光源16射出的,先经过第五透镜面5折射,再经过第六透镜面6反射的光线,线四13相当于光源16射出的,先经过第一透镜面1折射,再经过第九透镜面9的光线,而且,线二11和线三12重合,使得经过第三透镜面3反射并入射到第八透镜面8上的光线,与经过第六透镜面6反射并入射到第八透镜面8上的光线之间不存在暗区,线二11和线三12重合,即,线二11和线三12平行,只需一个透镜面就能完成对经过第三透镜面3反射并入射到第八透镜面8上的光线,与经过第六透镜面6反射并入射到第八透镜面8上的光线的偏折,有利于减少TIR准直透镜的透镜面数量,简化TIR准直透镜的结构,线一10和线四13相交,使得经过第一透镜面1折射再入射到第九透镜面9上的光线,与经过第三透镜面3反射再入射到第八透镜面8上的光线之间不存在暗区,而且,经过第一透镜面1折射再入射到第九透镜面9上的光线,并经过第九透镜面9的折射,经过第三透镜面3反射再入射到第八透镜面8上的光线,并经过第八透镜面8的折射,经过第六透镜面6反射再入射到第八透镜面8上的光线,并经过第八透镜面8的折射,使得入射到目标物上的光线之间不存在暗区。
其中,TIR准直透镜关于TIR准直透镜的对称面呈轴对称分布,TIR准直透镜的对称面的个数为无数个,无数个对称面的交线为TIR准直透镜的对称轴。
如图1所示,改进前的TIR准直透镜中存在暗区一和暗区二,导致目标物局部接收不到光线。
具体的,线一10和对称轴的夹角为γ2,线三12和对称轴的夹角为γ1,且0<γ1=γ2≤17.0333°。
其中,为了使得光源16产生的光线通过TIR准直透镜后不产生杂散光,0<γ1=γ2≤17.0333°,其中,γ1和γ2具体可以取到5°、10°或17.0333°等,在本实施例中,取γ1=γ2=10°。
具体的,第五线21和对称面的交点,与光源16的交线为线五14,线五14和对称轴的夹角为α1,且α1≤17.0333°。
其中,为了使得光源16产生的光线通过TIR准直透镜后不产生杂散光,α1≤17.0333°,α1可以取到17.0333°、17°或16°等,光线经过第一透镜面1后变为平行光,只发生一次偏折,能量损失最小,因此使第一透镜面1最大,故取α1=17.0333°。
具体的,第一线17和对称面的交点,与光源16的交线为线六15,线六15和线五14之间的夹角为α2,线六15和对称轴垂直方向的夹角为α3,且α2+α3≥72.9667°。
其中,为了使得光源16产生的光线通过TIR准直透镜后不产生杂散光,α2+α3≥72.9667°,α2+α3可以取到72.9667°、73°或74°等,在范围内,一个不同度数的α3对应一个TIR准直透镜,本实施例取α3=50°,根据α1+α2+α3=90°,得出α2=22.9667°。
具体的,光源16为LED光源。
具体的,第二透镜面2和对称轴垂直方向的夹角为θ3,且θ3≤62.6621°。
其中,θ3可以取到62.6621°、62°或60°等,由于θ3越大,TIR准直透镜高度越小,为了减小TIR准直透镜的高度,使得TIR准直透镜更加紧凑,故取θ3=62.6621°。
具体的,第四透镜面4和对称轴的夹角为θ1,且θ1≥2°。
其中,为了便于拔模,顺利制造出TIR准直透镜,θ1≥2°,θ1可以取到2°、4°或6°等,本实施例取θ1=2°。
具体的,还包括第七透镜面7,第七透镜面7位于第六透镜面6和第八透镜面8之间。
其中,来形成一个完整的TIR准直透镜,第七透镜面7用于连接第六透镜面6和第八透镜面8。
具体的,第三透镜面3的截面线和第四透镜面4的截面线的交点为P3,第四透镜面4的截面线和第五透镜面5的截面线的交点为P2,第五透镜面5的截面线和对称轴的垂直方向的交点为P1,第五透镜面5和对称轴的垂直方向的夹角为θ2。
其中,建立坐标系,以光源16所在的位置为原点O,令原点O的坐标为(0,0),并令初始点的坐标为(0,2.2),本实施例取α3=50°,经过裁剪法计算出第三透镜面3,进而得出P3的坐标为(1.9684,4.2375),根据P3、θ1、O以及α3计算出P2的坐标为(2.0318,2.4215),根据P3和θ1计算出P1的坐标为(2.7156,0),根据P1和P2计算出θ2=74.2316°。
实施例2
结合附图1-4和6,本实施例的具体角度值,与实施例1的技术方案相比,当γ1=γ2=17.0333°,此时,Φ=45.6289°,P3的坐标为(1.7345,3.8915),P2的坐标为(1.7957,2.1400),P1的坐标为(2.9267,0),θ2=62.1420°。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种TIR准直透镜,其特征在于,包括:
第一透镜面,所述第一透镜面设于所述TIR准直透镜中间,第一透镜面为折射面;
第二透镜面,所述第二透镜面设于所述第一透镜面一侧;
第三透镜面,所述第三透镜面设于所述第二透镜面远离所述第一透镜面的一侧,所述第三透镜面为全反射面;
第四透镜面,所述第四透镜面设于所述第三透镜面远离所述第二透镜面的一侧;
第五透镜面,所述第五透镜面设于所述第四透镜面远离所述第三透镜面的一侧;
第六透镜面,所述第六透镜面设于所述第五透镜面远离所述第四透镜面的一侧,所述第六透镜面为全反射面;
第八透镜面,所述第八透镜面设于所述第六透镜面远离所述第五透镜面的一侧;
第九透镜面,所述第九透镜面设于所述第八透镜面远离所述第六透镜面的一侧,所述第九透镜面和所述TIR准直透镜的对称轴垂直;
其中,所述第二透镜面和所述第三透镜面的交线为第一线,所述第三透镜面和所述第四透镜面的交线为第二线,所述第五透镜面和所述第六透镜面的交线为第三线,所述第八透镜面和所述第九透镜面的交线为第四线,所述第一透镜面和所述第二透镜面的交线为第五线,所述第一线和所述TIR准直透镜的对称面的交点,与所述第四线和所述对称面之间的交点的连线为线一,线二为经过所述第二线和所述对称面的交点,且和所述线一平行的线,所述第二线和所述对称面的交点,与所述第三线和所述对称面之间的交点的连线为线三,所述第五线和所述对称面的交点,与所述第四线和所述对称面的交点的连线为线四,所述线二和所述线三重合,所述线一和所述线四相交;
所述TIR准直透镜的材质为PMMA、PC或玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种TIR准直透镜,其特征在于,所述线一和所述对称轴的夹角为γ2,所述线三和所述对称轴的夹角为γ1,且0<γ1=γ2≤17.0333°。
3.根据权利要求1所述的一种TIR准直透镜,其特征在于,还包括第七透镜面,所述第七透镜面位于所述第六透镜面和所述第八透镜面之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种TIR准直透镜,其特征在于,所述第五线和所述对称面的交点,与光源的交线为线五,所述线五和所述对称轴的夹角为α1,且α1≤17.0333°。
6.根据权利要求5所述的一种TIR准直透镜,其特征在于,所述第一线和所述对称面的交点,与光源的交线为线六,所述线六和所述线五之间的夹角为α2,所述线六和所述对称轴垂直方向的夹角为α3,且α2+α3≥72.9667°。
7.根据权利要求6所述的一种TIR准直透镜,其特征在于,所述光源为LED光源。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种TIR准直透镜,其特征在于,所述第二透镜面和所述对称轴垂直方向的夹角为θ3,且θ3≤62.6621°。
9.根据权利要求1-4任一项所述的一种TIR准直透镜,其特征在于,所述第四透镜面和所述对称轴的夹角为θ1,且θ1≥2°。
10.根据权利要求1-4任一项所述的一种TIR准直透镜,其特征在于,所述第三透镜面的截面线和所述第四透镜面的截面线的交点为P3,所述第四透镜面的截面线和所述第五透镜面的截面线的交点为P2,所述第五透镜面的截面线和所述对称轴的垂直方向的交点为P1,所述第五透镜面和所述对称轴的垂直方向的夹角为θ2。
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CN202121248276.3U Active CN214840600U (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一种tir准直透镜 |
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