一种多层全反射鳞片透镜及灯具和光学系统技术方案

本实用新型专利技术涉及光学透镜技术领域，具体涉及一种多层全反射鳞片透镜及灯具和光学系统，所述透镜，包括用于光线折射进入透镜内部的入射区域、用于将光线折射出透镜的出射面、以及用于将光线反射至所述出射面的反射区域，所述入射区域包括入射端面和若干呈环状、并由内向外依次环绕于所述入射端面外的入射侧面，相邻两个入射侧面之间隔开设置，相邻两个入射侧面中，外侧的入射侧面下端超出内侧的入射侧面下端，在入射区域处形成腔体。本申请的透镜，在对光源发出光线进行调整时，能够更加方便的对光线进行控制，也增加了透镜的设计自由度，从而较好地弱化了光源缺陷带来的光斑分布缺陷；也在一定程度上降低了透镜的轴向高度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学透镜
，具体涉及一种多层全反射鳞片透镜及灯具和光学系统。
技术介绍
在照明
中，为了使光源发出的光线能够按照人们的需要进行分布，通常是需要采用各种光线转换装置对光线进行或反射、或折射、或聚集、或发散，如此改变光线的传播路径，最终得到符合人们实际需要的照明区域。在目前的光线转换装置中，透镜被广泛的运用，原因在于，透镜的各个侧面即可作为反射光线的反射面或者作为折射光线的折射面，各个侧面的相对位置统一，具有良好的可靠性和一致性，并且加工方便，制造简单。由于LED光源具有耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点，正逐步取代传统光源，已经广泛应用于各种照明场合。随着LED照明应用的发展，人们对光斑质量要求越来越高，在实际设计和使用过程中，本申请的专利技术人发现，目前LED配光透镜在针对LED光源进行小角度配光时通常存在两个问题：第一，光斑容易出现由于光源缺陷而带来的光斑分布缺陷；第二，小角度配光透镜需要具有较大的出光径向口径，与之匹配的透镜轴向高度往往较高，这会对透镜的成型加工带来较大的难度。为了优化光斑，目前通常采用出射面覆盖复眼透镜或透镜面雾化等途径对透镜进行处理，但这不利于提高透镜的中心光强，也不利于透镜的精准设计。而为了降低透镜轴向高度，通常是采用前面全反射后面镀膜的透镜形式，但是镀膜会大幅度增加透镜成本；也有采用三次反射的透镜形式，光线的基本行进路线与镀膜透镜相似，是用两个互成90°左右的全反射面替代镀膜面，这种方式虽然节省了镀膜成本，但对成型模具制造要求非常高，制造难度极大。所以，目前亟需一种既能够优化光斑质量，同时又能够降低透镜高度的透镜结构。
技术实现思路
本技术的目的在于：针对目前透镜在配光时，存在的光斑不够优化，以及透镜轴向高度较高的问题，提供一种既能够优化光斑质量，同时又能够降低透镜轴向高度的透镜结构。为了实现上述技术效果，本申请所采取的技术方案是：一种多层全反射鳞片透镜，包括用于光线折射进入透镜内部的入射区域、用于将光线折射出透镜的出射面、以及用于将光线反射至所述出射面的反射区域，所述入射区域包括入射端面和若干呈环状、并由内向外依次环绕于所述入射端面外的入射侧面，相邻两个入射侧面之间隔开设置，相邻两个入射侧面中，外侧的入射侧面下端超出内侧的入射侧面下端，在入射区域处形成腔体。本申请的多层全反射鳞片透镜，将入射区域设置为入射端面、以及若干呈环状、并由内向外依次环绕的入射侧面，在对光源发出光线进行调整时，各个入射侧面分别对应不同位置区域的光线，能够更加方便的对光线进行控制；由于入射侧面侧面为若干个，也增加了透镜的设计自由度，从而较好地弱化了光源缺陷带来的光斑分布缺陷；也在一定程度上降低了透镜的轴向高度。作为优选，所述反射区域包括若干呈环状、并由内向外依次环绕的反射侧面，每一个入射侧面外都环绕有一与其相对应的反射侧面，使所述入射侧面能够将照射在其上光线中的部分或者全部折射至与其相对应的反射侧面上，反射侧面再将照射在其上的光线反射至所述出射面。在本申请的上述方案中，由于每个入射侧面都对应有一个反射侧面，光源发出光线照射在入射侧面后，该入射侧面将照射在其上的光线中的部分或者全部折射至与其对应的反射面上，如此，进一步的增加了设计自由度，进而进一步的有利于弱化光源缺陷带来的光斑分布缺陷；再一方面，由于光线在由入射侧面进入透镜后，被折射至反射侧面，然后再被反射侧面反射至出射面，如此，有效的折叠该部分光线的光路，进而可以有效降低透镜的轴向高度。作为优选，所述反射侧面中，位于最外侧的反射侧面为多层鳞片拼接面或单层鳞片拼接面。在本申请的上述方案中，由于将最外侧的反射侧面设置为多层鳞片拼接面或单层鳞片拼接面，每个鳞片的面形可以进行独立设计控制，与传统单一连续反射面相比较，具有更多的设计自由度，因此也能够更进一步的弱化光源缺陷带来的光斑分布缺陷。作为进一步的优选，所述反射侧面中，至少有两个反射侧面为多层鳞片拼接面或单层鳞片拼接面。作为进一步的优选，所述反射侧面中，每一个反射侧面都为多层鳞片拼接面或单层鳞片拼接面。在本申请的上述方案中，除开最外侧反射侧面的其他反射侧面中的一个或几个或全部都设置为多层鳞片拼接面或单层鳞片拼接面，进而使这些反射侧面，能在较近区域接收到部分由入射侧面折射进入的光线，能够有效避免透镜轴向高度快速增加；并且，这些反射侧面的鳞片数及其鳞片的层数可以根据需要进行设计，进一步的增加了设计自由度，能够进一步的弱化光源缺陷带来的光斑分布缺陷。作为优选，所述入射端面为聚光折射面。作为另一优选，所述入射端面为非聚光折射面。在上述方案中，可以根据实际配光需要将入射端可以设置为聚光折射面或者非聚光折射面，得到不同要求的光斑，进一步提高本申请透镜的适用范围。本申请还公开了一种灯具，其包括上述的透镜和与所述透镜相配合的光源。本申请的灯具，由于采用了上述的透镜结构，透镜在对光源发出光线进行调整时，各个入射侧面分别对应不同位置区域的光线，能够更加方便的对光线进行控制；由于入射侧面侧面为若干个，也增加了透镜的设计自由度，从而较好地弱化了光源缺陷带来的光斑分布缺陷；也在一定程度上降低了透镜的轴向高度。作为优选，所述光源发出的光线分为：位于主光轴及主光轴附近的小角度光线、位于小角度光线外围的中等角度光线，和位于中等角度光线外围的大角度光线，所述透镜的主光轴与所述光源的主光轴相重合，使得，至少有一部分小角度光线由所述入射端面设置进入所述透镜，至少有一部分中等角度光线由所述反射侧面折射进入所述透镜，至少有一部分大角度光线由最外侧的反射侧面折射进入所述透镜。本申请的灯具中，将光源分为小角度光线、中等角度光线和大角度光线，并采用透镜结构对这些光线分别进行控制，在提高透镜对光源发出光线控制能力的同时，与传统单一连续反射面相比较，具有更多的设计自由度，因此能够较好地弱化光源缺陷带来的光斑分布缺陷；而且还能够降低透镜的轴向高度，减小灯具的体积。本申请还公开了一种光学系统，其包括上述的灯具。在本申请的光学系统中，由于采用了上述的灯具，灯具能够较好的弱化光源缺陷带来的光斑分布缺陷，还具有较小的体积，所以也使得光学系统能够较好的弱化光源缺陷带来的光斑分布缺陷，也具有较小的体积。综上所述，由于采用了上述技术方案，本申请多层全反射鳞片透镜的有益效果是：1、将入射区域设置为入射端面、以及若干呈环状、并由内向外依次环绕的入射侧面，在对光源发出光线进行调整时，各个入射侧面分别对应不同位置区域的光线，能够更加方便的对光线进行控制；2、由于入射侧面侧面为若干个，也增加了透镜的设计自由度，从而较好地弱化了光源缺陷带来的光斑分布缺陷；也在一定程度上降低了透镜的轴向高度。本申请其他实施方式的有益效果：反射侧面设置为多层鳞片拼接面或单层鳞片拼接面，每个鳞片的面形可以进行独立设计控制，与传统单一连续反射面相比较，具有更多的设计自由度，因此也能够更进一步的弱化光源缺陷带来的光斑分布缺陷，可以有效降低透镜的轴向高度。附图说明图1是反射侧面为多层鳞片拼接面的透镜的结构示意图；图2是反射侧面为单层鳞片拼接面的透镜的结构示意图；图3是入射端面为聚光折射面的透镜的结构示意图；图4是入射端面为非聚光折射面的透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层全反射鳞片透镜，其特征在于：包括用于光线折射进入透镜内部的入射区域、用于将光线折射出透镜的出射面、以及用于将光线反射至所述出射面的反射区域，所述入射区域包括入射端面和若干呈环状、并由内向外依次环绕于所述入射端面外的入射侧面，相邻两个入射侧面之间隔开设置，相邻两个入射侧面中，外侧的入射侧面下端超出内侧的入射侧面下端，在入射区域处形成腔体。

【技术特征摘要】
1.一种多层全反射鳞片透镜，其特征在于：包括用于光线折射进入透镜内部的入射区域、用于将光线折射出透镜的出射面、以及用于将光线反射至所述出射面的反射区域，所述入射区域包括入射端面和若干呈环状、并由内向外依次环绕于所述入射端面外的入射侧面，相邻两个入射侧面之间隔开设置，相邻两个入射侧面中，外侧的入射侧面下端超出内侧的入射侧面下端，在入射区域处形成腔体。2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述反射区域包括若干呈环状、并由内向外依次环绕的反射侧面，每一个入射侧面外都环绕有一与其相对应的反射侧面，使所述入射侧面能够将照射在其上光线中的部分或者全部折射至与其相对应的反射侧面上，反射侧面再将照射在其上的光线反射至所述出射面。3.根据权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述反射侧面中，位于最外侧的反射侧面为多层鳞片拼接面或单层鳞片拼接面。4.根据权利要求3所述的透镜，其特征在于：所述反射侧面中，至少有两个反射侧面为多层鳞片拼接面或单...

【专利技术属性】
技术研发人员：周礼书，霍永峰，
申请(专利权)人：成都恒坤光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51