CN216408853U - 台阶式防眩光透镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光学透镜领域，公开了一种台阶式防眩光透镜，用以减弱TIR式透镜的眩光。该台阶式防眩光透镜包括入光孔、全反射面、第一出射面以及第二出射面，其中所述全反射面位于所述入光孔的侧方，所述第一出射面位于所述入光孔的正方，所述第二出射面环绕于所述第一出射面的周围，所述第二出射面为台阶式出光面。本实用新型适用于LED灯具。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学透镜领域，尤其是涉及台阶式防眩光透镜。
背景技术
现有技术中，用于LED二次配光的TIR(全内反射)式透镜均存在菲涅尔反射现象，光从一种介质进入另一种介质中的时候均会形成菲涅尔反射，这些菲涅尔反射的光线不易控制，在透镜内部多次反射，再从透镜出射面射出，造成眩光刺眼灯光污染问题。参考在图1中，光线从光源1射出，再进入透镜的入光孔，并通过第一入射面2和第二入射面3进入透镜，光线在第一入射面2上产生界面反射(菲涅尔反射)光线S1和S2，光线S1通过第一入射面2进入透镜在全反射面6发生全反射通过第二出射面5后射出透镜，光线S2通过第二入射面3进入透镜通过第一出射面4后射出透镜，光线S1和S2均为不可控光线，进入人眼就会形成刺眼的眩光。相比传统反光杯灯具，由于LED透镜灯具在同等照明环境下更加刺眼，因此对人眼造成不舒适感更强。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种台阶式防眩光透镜，用以减弱TIR式透镜的眩光。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种台阶式防眩光透镜，包括入光孔、全反射面、第一出射面以及第二出射面，其中所述全反射面位于所述入光孔的侧方，所述第一出射面位于所述入光孔的正方，所述第二出射面环绕于所述第一出射面，所述第二出射面为台阶式出光面。
进一步的，为了提高光斑的均匀性，所述第一出射面可以为复眼面，在复眼面的表面设置有用于光线发散的微结构。
进一步的，所述微结构的形状可以为正六边形。
进一步的，所述微结构的排列形式可以为费马螺旋形式。
进一步的，为了进一步减弱透镜眩光，所述第一出射面也可以设计为台阶式出光面。具体的，所述第一出射面可以包括位于中心的底面以及位于所述底面周围的台面，其中，所述底面为弧面，所述台面为平面，这里将底面设计为弧面有助于降低中心光强，进一步提升光斑的均匀性。
进一步的，所述全反射面由鳞片面组成，相邻的鳞片面之间的曲率不连续。通过鳞片和出射面台阶配合设计，可进一步提高光斑的均匀性。
本实用新型的有益效果是：本实用新型将透镜的出射面进行台阶设计，通过台阶设计可将透镜中部分的界面反射光线(例如图5中的光线S4-S6，)反射到透镜的全反射面，透镜的全反射面会透射掉一部分达不到全反射的临界角的光线，经试验测试，在将反射面的反射角度与第二出射面的设计台阶面的宽度合理配合之后，可以将TIR式透镜在入射面上产生的大部分界面反射光线反射到透镜背面，显著的改善眩光问题。此外，通过台阶面设计，还可以减薄透镜全反射面与侧出射面(即第二出射面)之间的厚度，既降低了光线在透镜内部的损失，提升透镜效率，同时还可减轻透镜重量，亦便于生产注塑，降低透镜成本。
附图说明
图1是现有TIR式透镜的剖面示意图。
图2是实施例提供的一种台阶式防眩光透镜在一个视角下的立体图。
图3是实施例提供的一种台阶式防眩光透镜在另一个视角下的立体图。
图4是实施例提供的一种台阶式防眩光透镜中正常光线的光路图。
图5是实施例提供的一种台阶式防眩光透镜对于非正常光线的控制示意图。
图6是费马螺旋形式的复眼面的示意图。
图7是微结构的形状为正六边形的复眼面的示意图。
图8是实施例提供的另一种台阶式防眩光透镜的立体图。
其中，1为光源，2为第一入射面，3为第二入射面，4为第一出射面，5为第二出射面，6为全反射面，41为第一出射面的底面，42为第一出射面的台面，411为第一出射面的台阶面的侧壁，51-57分别为第二出射面的第一至第七阶台面，511、522、533、544、555、556、557分别为第一至第七阶的侧壁。
具体实施方式
为了减弱TIR式透镜的眩光，本实用新型提供了一种台阶式防眩光透镜，包括入光孔、全反射面、第一出射面以及第二出射面，其中所述全反射面位于所述入光孔的侧方，所述第一出射面位于所述入光孔的正方，所述第二出射面环绕于所述第一出射面，所述第二出射面为台阶式出光面。本实用新型将第二出射面设计为台阶式出光面之后，可将透镜中部分的界面反射光线反射到透镜的全反射面，透镜的全反射面再透射掉一部分达不到全反射的临界角的光线，从而达到减弱眩光的目的。
下面通过实例和附图对本实用新型进行进一步说明。
实施例提供了一种阶式防眩光透镜，如图2和图3，包括入光孔、全反射面6、第一出射面4以及第二出射面5，其中所述入光孔由第一入光面2和第二入光面3合围而成，所述全反射面6位于所述入光孔的侧方，所述第一出射面4位于所述入光孔的正方，所述第二出射面5环绕于所述第一出射面4。为了减弱TIR式透镜的眩光，本实施例中所述第二出射面5设计为台阶式出光面，并设计为七阶，分别是51—57。所述全反射面由微积分鳞片面组成，相邻的鳞片面之间的曲率不连续。
另外，为了进一步减弱透镜眩光，如图2、图5或图8所示，本实施例中所述第一出射面也设计为台阶式出光面。通常情况下第一出射面设计为一阶即可，即：第一出射面包括位于中心的底面42以及位于所述底面42周围的台面41和侧壁411，为了提高光斑的均匀性，常常还将底面42设计为弧面，将台面41设计为平面。
实施例的工作原理如下：
1、如图3所示，正常的光线S3通过第一入射面2进入透镜，经过全反射面6发生全反射后通过第二出射面5射出透镜，在光线经过全反射面6的时候，通过全反射面6的微积分鳞片面控光后，配合第二出射面的设计51/52/53/54阶的台面宽度，将光线尽量避开第二出射面的台阶侧壁即511—557；
2、如图4所示，图4中S4、S5和S6均为光线在第一入射面2上面发生的界面反射光线；首先，光线S4通过第一入射面2进入透镜经过全反射后在侧壁556和台面56多次发生全反射，从而控制其从透镜的全反射面6射出；光线S5通过第一入射面2进入透镜，通过台面42的全反射也从全反射面6射出透镜；光线S6通过第一入射面2进入透镜后，通过侧壁411和台面41的全反射从全反射面6射出；通过此设计，可以控制光线S4、S5和S6的界面反射光线均不从透镜正面射出，这样就可以避免这些光线进入人眼，从而避免眩光的问题。
在上述实施例中，为了提高光斑的均匀性，第一出射面4通常会设计为复眼面，通常在复眼面的表面设置有用于光线发散的微结构。如图7所示，微结构的形状可以为正六边形。若微结构的形状不为规则的正六边形，为了达到理想的复眼效果，微结构需要按照一定方式排列，如图6所示，该排列形式可以为费马螺旋形式。
以上描述了本实用新型的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (7)
1.台阶式防眩光透镜，包括入光孔、全反射面、第一出射面以及第二出射面，其中所述全反射面位于所述入光孔的侧方，所述第一出射面位于所述入光孔的正方，所述第二出射面环绕于所述第一出射面，其特征在于，所述第二出射面为台阶式出光面。
2.如权利要求1所述的台阶式防眩光透镜，其特征在于，所述第一出射面为复眼面，在复眼面的表面设置有用于光线发散的微结构。
3.如权利要求2所述的台阶式防眩光透镜，其特征在于，所述微结构的形状为正六边形。
4.如权利要求2所述的台阶式防眩光透镜，其特征在于，所述微结构的排列形式为费马螺旋形式。
5.如权利要求1或2所述的台阶式防眩光透镜，其特征在于，所述第一出射面也为台阶式出光面。
6.如权利要求5所述的台阶式防眩光透镜，其特征在于，所述第一出射面包括位于中心的底面以及位于所述底面周围的台面，其中，所述底面为弧面，所述台面为平面。
7.如权利要求1所述的台阶式防眩光透镜，其特征在于，所述全反射面由鳞片面组成，相邻的鳞片面之间的曲率不连续。
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