一種透鏡及照明裝置和機(jī)動車遠(yuǎn)光照明光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光學(xué)透鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透鏡及照明裝置和機(jī)動車遠(yuǎn)光照明光學(xué)系統(tǒng)，所述透鏡，包括：入射面、出射面、以及用于將照射在其上的光線反射至所述出射面的側(cè)反射面，所述透鏡還包括有中心反射面，所述中心反射面與所述入射面的相對設(shè)置，使由入射面折射進(jìn)入透鏡的光線中，至少有一部分離軸徑向高度H較小的中心部分光線照射在所述中心反射面上，所述中心反射面還與所述側(cè)反射面相對設(shè)置，將照射在其上的光線反射至所述側(cè)反射面。本申請的透鏡可以將光源發(fā)出光線中離軸徑向高度H較小的中心部分光線進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，增大該部分光線的離軸徑向高度H，進(jìn)而減小該部分光線的軸向夾角θ，使該部分光線具有較為集中的光斑。
【專利說明】
一種透鏡及照明裝置和機(jī)動車遠(yuǎn)光照明光學(xué)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)透鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種透鏡及照明裝置和機(jī)動車遠(yuǎn)光照明光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在照明技術(shù)領(lǐng)域中，為了使光源發(fā)出的光線能夠按照人們的需要進(jìn)行分布，通常是需要采用各種光線轉(zhuǎn)換裝置對光線進(jìn)行或反射、或折射、或聚集、或發(fā)散，如此改變光線的傳播路徑，最終得到符合人們實(shí)際需要的照明區(qū)域。
[0003]在目前的光線轉(zhuǎn)換裝置中，透鏡被廣泛的運(yùn)用，原因在于，透鏡的各個側(cè)面即可作為反射光線的反射面或者作為折射光線的折射面，各個側(cè)面的相對位置統(tǒng)一，具有良好的可靠性和一致性，并且加工方便，制造簡單。
[0004]由于LED光源具有耗能少、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時間短、對環(huán)境無污染、多色發(fā)光等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)光源，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種照明場合。隨著LED照明應(yīng)用的發(fā)展，人們對光斑質(zhì)量要求越來越高，在許多場合中，既需要滿足角度要求，同時還要滿足光能量分布較為集中的光場分布。
[0005]在光線傳播過程中，無論光學(xué)系統(tǒng)如何變化，拉氏不變量nHsin0(其中η是折射率，H是離軸徑向高度，Θ是軸向夾角)是定值不變量。對于已經(jīng)選定的LED光源，光源的發(fā)光尺寸以及發(fā)光角度分布已經(jīng)確定，其中部分投射到近軸區(qū)域的光線，由于徑向高度H太小，所以該部分光線的軸向夾角Θ角度較大，進(jìn)而導(dǎo)致直接該部分光線照射的光斑較大，也較為分散，特別是LED光源較大時尤其明顯。所以，為了使光斑達(dá)到人們的使用要求，通常都需要采用透鏡對光源發(fā)出的光線進(jìn)行調(diào)整。
[0006]目前，對光源發(fā)出的光線進(jìn)行調(diào)整的方式中，有的是采用直接遮擋中間區(qū)域的方式，將徑向高度H較小的光線進(jìn)行遮擋，采用這種方式，雖然剩下的光線具有較為集中的光斑，但是也直接損失了中間部分的光線，造成光能的浪費(fèi);也有采用在光源前面設(shè)置全反射面，后面鍍膜的方式來增大中間部分光線的出射高度，但是鍍膜會大幅度增加透鏡制造成本;還有采用三次反射的透鏡形式，光線的基本行進(jìn)路線與鍍膜透鏡相似，是用兩個互成90°左右的全反射面替代鍍膜面，這種方式雖然節(jié)省了鍍膜成本，但對成型模具制造要求非常高，兩個互成90°左右的全反射的粗糙度或面形稍有缺陷均會造成透鏡配光精度大幅下降。
[0007]所以，基于上述，目前亟需一種既能夠使光源發(fā)出光線具有較為集中的光斑，又能夠避免光能損失，還不至大幅增加透鏡制造成本，以及具有較高配光精度的透鏡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于:針對目前透鏡對光源發(fā)出光線中徑向高度較小的光線調(diào)節(jié)存在的上述問題，提供一種既能夠使光源發(fā)出光線具有較為集中的光斑，又能夠避免光能損失，還不至大幅增加透鏡制造成本，以及具有較高配光精度的透鏡。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本申請所采取的技術(shù)方案是:
一種透鏡，包括:用于光線折射進(jìn)入透鏡內(nèi)部的入射面、用于透鏡內(nèi)部光線折射出透鏡的出射面、以及設(shè)置于所述入射面和出射面之間，用于將照射在其上的光線反射至所述出射面的側(cè)反射面，所述透鏡還包括有中心反射面，所述中心反射面與所述入射面的相對設(shè)置，使由入射面折射進(jìn)入透鏡的光線中，至少有一部分離軸徑向高度H較小的中心部分光線照射在所述中心反射面上，所述中心反射面還與所述側(cè)反射面相對設(shè)置，將照射在其上的光線反射至所述側(cè)反射面。
[0010]本申請的透鏡，在實(shí)際使用過程中，光源發(fā)出光線的主光軸與透鏡的主光軸同軸時，光源發(fā)出光線中離軸徑向高度H較小的中心部分光線由入射面的中部折射進(jìn)入透鏡，由于本申請的透鏡設(shè)置了與入射面相對的中心反射面，中心反射面再至少一部分離軸徑向高度H較小的中心部分光線反射至側(cè)反射面，如此，該部分光線被偏轉(zhuǎn)投射到離軸徑向高度較高的側(cè)反射面，然后經(jīng)出射面離開透鏡本體，該部分光線在折射出透鏡時具有較大的離軸徑向高度H，根據(jù)拉氏不變量可知，該部分光線的軸向夾角Θ被相應(yīng)的減小，進(jìn)而具有較為集中的光斑；
也就是說，本申請的透鏡可以將光源發(fā)出光線中離軸徑向高度H較小的中心部分光線進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，增大該部分光線的離軸徑向高度H，進(jìn)而減小該部分光線的軸向夾角Θ，使該部分光線具有較為集中的光斑；
并且，采用本申請的透鏡，并沒有對光源發(fā)出的光線進(jìn)行遮擋，所以，還不會損失光能，并且其結(jié)構(gòu)簡單，制造難度低，能夠保證具有較高的配光精度，也不會過多的增加透鏡的制造成本。
[0011]作為優(yōu)選，所述中心反射面位于所述光源發(fā)出光線的主光軸上。
[0012]在上述方案中，中心反射面位于光源發(fā)出光線的主光軸上，離軸徑向高度H較小的中心部分光線盡量多的照射在中心反射面上，使得本申請的透鏡能夠盡量多的對光源的中心部分光線進(jìn)行調(diào)整，提高本申請透鏡對光源發(fā)出光線的調(diào)整能力。
[0013]作為優(yōu)選，入射面包括第一入射面和第二入射面，所述第一入射面設(shè)置在所述光源發(fā)出光線的主光軸上，并與所述中心反射面相對布置。通過設(shè)置第一反射面，對光源的離軸徑向高度H較小的中心部分光線進(jìn)行調(diào)整，然后再將其折射至中心反射面，可以方便本申請透鏡對這部分光線的控制，降低對側(cè)反射面和出射面的配光難度。
[0014]作為優(yōu)選，所述第一入射面將照射在其上的光線折射呈與光源的主光軸相平行或呈較小的夾角。通過第一入射面將離軸徑向高度H較小的中心部分光線折射為相互平行或者近似平行的狀態(tài)，進(jìn)一步的方便了后續(xù)反射面對這部分光線的調(diào)整，降低后續(xù)反射面的配光難度。
[0015]作為優(yōu)選，所述中心反射面將照射在其上的光線偏轉(zhuǎn)80°?100°。
[0016]作為優(yōu)選，所述第一入射面和第二入射面合圍成一用于容納光源的腔體，所述第二入射面環(huán)繞于光源外圍，第二入射面將照射在其上的光線折射至所述側(cè)反射面上。
[0017]采用上述方案，第二入射面環(huán)繞與光源外圍，如此，使得光源發(fā)出的光線能夠盡量多的進(jìn)入到透鏡內(nèi)部，進(jìn)一步的避免光能的浪費(fèi)。
[0018]作為優(yōu)選，所述側(cè)反射面包括第一反射面和第二反射面，所述中心反射面將照射在其上的光線反射至所述第一反射面，所述第二入射面將照射在其上的光線折射至所述第二反射面。通過將側(cè)反射面設(shè)置為第一反射面和第二反射面，對中心反射面反射的光線和第二入射面折射進(jìn)入的光線分別控制，進(jìn)一步提高了透鏡對光線的控制能力。
[0019]作為優(yōu)選，所述透鏡為回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，所述入射面、出射面、側(cè)反射面和中心反射面同軸設(shè)置。
[0020]作為優(yōu)選，由所述第一入射面折射進(jìn)入透鏡的光線中，其中一部分被所述中心反射面反射至所述側(cè)反射面，另一部分直接照射在所述出射面上，并直接從所述出射面折射出透鏡。
[0021]作為優(yōu)選，所述第一入射面為連續(xù)折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾反射結(jié)構(gòu)。在本申請的透鏡結(jié)構(gòu)中，將第一入射面設(shè)置為連續(xù)折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾反射結(jié)構(gòu)，可以在保證第一入射面配光能力的前提下，降低第一入射面的制造難度，保證透鏡配光精度的同時，進(jìn)一步的節(jié)約制造成本。
[0022]本申請還公開了一種采用上述透鏡的照明裝置，包括有光源和透鏡，所述光源的主光軸與透鏡的主光軸重合。
[0023]本申請的燈具，由于采用的上述透鏡，在配光過程中，并沒有對光源發(fā)出的光線進(jìn)行遮擋，所以，還不會損失光能，并且其結(jié)構(gòu)簡單，制造難度低，能夠保證具有較高的配光精度，也不會過多的增加透鏡的制造成本，進(jìn)而使本申請的燈具具有良好的配光精度和較高的光能利用率，同時，由于配光精度的提高，也提高了本申請燈具的適用范圍。
[0024]作為優(yōu)選，所述光源為LED光源。
[0025]本申請還公開了一種車用照明系統(tǒng)，其包括上述的透鏡或者照明裝置。
[0026]本申請的車用照明系統(tǒng)，由于采用了上述的透鏡結(jié)構(gòu)或者照明裝置，使得照明系統(tǒng)具有更高的照明精度，而且還大幅減少了光能的浪費(fèi)。
[0027]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本申請的有益效果是:
1、本申請的透鏡可以將光源發(fā)出光線中離軸徑向高度H較小的中心部分光線進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，增大該部分光線的離軸徑向高度H，進(jìn)而減小該部分光線的軸向夾角Θ，使該部分光線具有較為集中的光斑；
2、采用本申請的透鏡，并沒有對光源發(fā)出的光線進(jìn)行遮擋，所以，還不會損失光能，并且其結(jié)構(gòu)簡單，制造難度低，能夠保證具有較高的配光精度，也不會過多的增加透鏡的制造成本。
【附圖說明】
[0028]圖1為本申請透鏡第一入射面為連續(xù)折射結(jié)構(gòu)時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本申請透鏡第一入射面為菲涅爾折射結(jié)構(gòu)時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本申請透鏡第一入射面為菲涅爾反射結(jié)構(gòu)時的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖中標(biāo)記:1_透鏡，2-入射面，3-出射面，4-側(cè)反射面，5-中心反射面，6-光源發(fā)出光線的主光軸，7-第一入射面，8-第二入射面，9-光源，10-第一反射面，11-第二反射面。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。
[0030]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0031]實(shí)施例1:如圖1、2和3所示，
一種透鏡，包括:用于光線折射進(jìn)入透鏡I內(nèi)部的入射面2、用于透鏡I內(nèi)部光線折射出透鏡I的出射面3、以及設(shè)置于所述入射面2和出射面3之間，用于將照射在其上的光線反射至所述出射面3的側(cè)反射面4，所述透鏡I還包括有中心反射面5，所述中心反射面5與所述入射面2的相對設(shè)置，使由入射面2折射進(jìn)入透鏡I的光線中，至少有一部分離軸徑向高度H較小的中心部分光線照射在所述中心反射面5上，所述中心反射面5還與所述側(cè)反射面4相對設(shè)置，將照射在其上的光線反射至所述側(cè)反射面4。
[0032]本實(shí)施例的透鏡I，在實(shí)際使用過程中，光源9發(fā)出光線的主光軸6與透鏡I的主光軸同軸時，光源9發(fā)出光線中離軸徑向高度H較小的中心部分光線由入射面2的中部折射進(jìn)入透鏡I，由于本實(shí)施例的透鏡I設(shè)置了與入射面2相對的中心反射面5，中心反射面5再至少一部分離軸徑向高度H較小的中心部分光線反射至側(cè)反射面4，如此，該部分光線被偏轉(zhuǎn)投射到離軸徑向高度較高的側(cè)反射面4，然后經(jīng)出射面3離開透鏡I本體，該部分光線在折射出透鏡I時具有較大的離軸徑向高度H，根據(jù)拉氏不變量可知，該部分光線的軸向夾角Θ被相應(yīng)的減小，進(jìn)而具有較為集中的光斑；
也就是說，本實(shí)施例的透鏡I可以將光源9發(fā)出光線中離軸徑向高度H較小的中心部分光線進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，增大該部分光線的離軸徑向高度H，進(jìn)而減小該部分光線的軸向夾角Θ，使該部分光線具有較為集中的光斑；
并且，采用本實(shí)施例的透鏡I，并沒有對光源9發(fā)出的光線進(jìn)行遮擋，所以，還不會損失光能，并且其結(jié)構(gòu)簡單，制造難度低，能夠保證具有較高的配光精度，也不會過多的增加透鏡I的制造成本。
[0033]作為優(yōu)選，所述中心反射面5位于所述光源9發(fā)出光線的主光軸6上。
[0034]在上述方案中，中心反射面5位于光源9發(fā)出光線的主光軸6上，離軸徑向高度H較小的中心部分光線盡量多的照射在中心反射面5上，使得本實(shí)施例的透鏡I能夠盡量多的對光源9的中心部分光線進(jìn)行調(diào)整，提高本實(shí)施例透鏡I對光源9發(fā)出光線的調(diào)整能力。
[0035]作為優(yōu)選，入射面2包括第一入射面7和第二入射面8，所述第一入射面7設(shè)置在所述光源9發(fā)出光線的主光軸6上，并與所述中心反射面5相對布置。通過設(shè)置第一反射面10，對光源9的離軸徑向高度H較小的中心部分光線進(jìn)行調(diào)整，然后再將其折射至中心反射面5，可以方便本實(shí)施例透鏡I對這部分光線的控制，降低對側(cè)反射面4和出射面3的配光難度。
[0036]作為優(yōu)選，所述第一入射面7將照射在其上的光線折射呈與光源9的主光軸相平行或呈較小的夾角。通過第一入射面7將離軸徑向高度H較小的中心部分光線折射為相互平行或者近似平行的狀態(tài)，進(jìn)一步的方便了后續(xù)反射面對這部分光線的調(diào)整，降低后續(xù)反射面的配光難度。
[0037]作為優(yōu)選，所述中心反射面5將照射在其上的光線偏轉(zhuǎn)80°?100°。
[0038]作為優(yōu)選，所述第一入射面7和第二入射面8合圍成一用于容納光源9的腔體，所述第二入射面8環(huán)繞于光源9外圍，第二入射面8將照射在其上的光線折射至所述側(cè)反射面4上。
[0039]采用上述方案，第二入射面8環(huán)繞與光源9外圍，如此，使得光源9發(fā)出的光線能夠盡量多的進(jìn)入到透鏡I內(nèi)部，進(jìn)一步的避免光能的浪費(fèi)。
[0040]作為優(yōu)選，所述側(cè)反射面4包括第一反射面10和第二反射面11，所述中心反射面5將照射在其上的光線反射至所述第一反射面10，所述第二入射面8將照射在其上的光線折射至所述第二反射面11。通過將側(cè)反射面4設(shè)置為第一反射面10和第二反射面11，對中心反射面5反射的光線和第二入射面8折射進(jìn)入的光線分別控制，進(jìn)一步提高了透鏡I對光線的控制能力。
[0041]作為優(yōu)選，所述透鏡I為回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，所述入射面2、出射面3、側(cè)反射面4和中心反射面5同軸設(shè)置。
[0042]作為優(yōu)選，由所述第一入射面7折射進(jìn)入透鏡I的光線中，其中一部分被所述中心反射面5反射至所述側(cè)反射面4，另一部分直接照射在所述出射面3上，并直接從所述出射面3折射出透鏡I。
[0043]作為優(yōu)選，所述第一入射面7為連續(xù)折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾反射結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例的透鏡I結(jié)構(gòu)中，將第一入射面7設(shè)置為連續(xù)折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾反射結(jié)構(gòu)，可以在保證第一入射面7配光能力的前提下，降低第一入射面7的制造難度，保證透鏡I配光精度的同時，進(jìn)一步的節(jié)約制造成本。
[0044]實(shí)施例2，如圖1、2和3所示，
一種照明裝置，包括有光源9和實(shí)施例1的透鏡I，所述光源9的主光軸與透鏡I的主光軸重合。
[0045]本實(shí)施例的燈具，由于采用的上述透鏡I，在配光過程中，并沒有對光源9發(fā)出的光線進(jìn)行遮擋，所以，還不會損失光能，并且其結(jié)構(gòu)簡單，制造難度低，能夠保證具有較高的配光精度，也不會過多的增加透鏡I的制造成本，進(jìn)而使本實(shí)施例的燈具具有良好的配光精度和較高的光能利用率，同時，由于配光精度的提高，也提高了本實(shí)施例燈具的適用范圍。
[0046]作為優(yōu)選，所述光源9為LED光源。
[0047]實(shí)施例3，如圖1、2和3所示，
一種車用照明系統(tǒng)，其包括實(shí)施例1的透鏡I或者實(shí)施例2的照明裝置。
[0048]本實(shí)施例的車用照明系統(tǒng)，由于采用了上述的透鏡I結(jié)構(gòu)，使得照明系統(tǒng)具有更高的照明精度，而且還大幅減少了光能的浪費(fèi)。
[0049]凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種透鏡，包括:用于光線折射進(jìn)入透鏡內(nèi)部的入射面、用于透鏡內(nèi)部光線折射出透鏡的出射面、以及設(shè)置于所述入射面和出射面之間，用于將照射在其上的光線反射至所述出射面的側(cè)反射面，其特征在于:所述透鏡還包括有中心反射面，所述中心反射面與所述入射面的相對設(shè)置，使由入射面折射進(jìn)入透鏡的光線中，至少有一部分離軸徑向高度H較小的中心部分光線照射在所述中心反射面上，所述中心反射面還與所述側(cè)反射面相對設(shè)置，將照射在其上的光線反射至所述側(cè)反射面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述中心反射面位于光源發(fā)出光線的主光軸上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡，其特征在于:入射面包括第一入射面和第二入射面，所述第一入射面設(shè)置在所述光源發(fā)出光線的主光軸上，并與所述中心反射面相對布置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡，其特征在于:所述第一入射面將照射在其上的光線折射呈與光源的主光軸相平行或呈較小的夾角。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4任意一項所述的透鏡，其特征在于:所述第一入射面和第二入射面合圍成一用于容納光源的腔體，所述第二入射面環(huán)繞于光源外圍，第二入射面將照射在其上的光線折射至所述側(cè)反射面上。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4任意一項所述的透鏡，其特征在于:所述側(cè)反射面包括第一反射面和第二反射面，所述中心反射面將照射在其上的光線反射至所述第一反射面，所述第二入射面將照射在其上的光線折射至所述第二反射面。7.根據(jù)權(quán)利要求3或4任意一項所述的透鏡，其特征在于:由所述第一入射面折射進(jìn)入透鏡的光線中，其中一部分被所述中心反射面反射至所述側(cè)反射面，另一部分直接照射在所述出射面上，并直接從所述出射面折射出透鏡。8.根據(jù)權(quán)利要求3或4任意一項所述的透鏡，其特征在于:所述第一入射面為連續(xù)折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾折射結(jié)構(gòu)或者菲涅爾反射結(jié)構(gòu)。9.一種照明裝置，其特征在于:包括光源和如權(quán)利要求1-8任意一項所述的透鏡，所述光源發(fā)出光線的主光軸與透鏡的主光軸重合。10.—種機(jī)動車遠(yuǎn)光照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:包括如權(quán)利要求1-8任意一項所述的透鏡或者如權(quán)利要求9所述的照明裝置。
【文檔編號】G02B3/08GK105929469SQ201610501868
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】霍永峰, 周禮書
【申請人】成都恒坤光電科技有限公司