一種具有矩形照度的透鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有矩形照度的透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]LED半導(dǎo)體照明是繼白熾燈、熒光燈之后照明光源的又一次革命。LED作為新型高效固體光源，在原理上具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命、體積小、使用方式多樣等優(yōu)點(diǎn)。近年來，LED半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展迅速、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)性強(qiáng)、節(jié)能潛力大，被各國公認(rèn)為最有發(fā)展前景，在我國也是為數(shù)不多的可能掌握關(guān)鍵核心技術(shù)并具廣闊市場(chǎng)前景的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。
[0003]按照發(fā)光波長，LED可以分作紫外LED、可見光LED、紅外LED?？梢詮V泛地應(yīng)用于室內(nèi)照明、室外照明、景觀照明、平板顯示、殺菌消毒、紅外安防等眾多領(lǐng)域。由于LED是朗伯光源。目前在絕大部分應(yīng)用領(lǐng)域，LED的照度都是圓形的。但在諸如路燈、紅外監(jiān)控等領(lǐng)域，相鄰光源的圓形照射區(qū)域不能實(shí)現(xiàn)無縫拼接，存在著死角與暗斑，如要實(shí)現(xiàn)無縫拼接，則有相當(dāng)大一部分區(qū)域存在著重疊照射，會(huì)造成極大的浪費(fèi)。
[0004]綜上所述，設(shè)計(jì)一款根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所的不同，在需要照明的區(qū)域內(nèi)形成矩形照度的透鏡非常有必要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有矩形照度的透鏡，旨在解決傳統(tǒng)透鏡照射時(shí)存在的死角、暗斑現(xiàn)象和資源浪費(fèi)情況。
[0006]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種具有矩形照度的透鏡，所述透鏡沿光路方向包括一個(gè)光線入射部、一個(gè)光線反射部、一個(gè)光線出射部；所述光線入射部的一面具有用于放置光源的凹槽，另一面的邊沿具有四個(gè)基點(diǎn)，所述四個(gè)基點(diǎn)呈放射狀向光路方向延伸成四條棱，各個(gè)棱之間為弧面連接形成所述光線反射部。
[0007]進(jìn)一步地，以所述光線入射部的另一面的中心為原點(diǎn)、以其所在的平面為XY面，以出光方向?yàn)閦方向，透鏡的XZ剖面圖和YZ剖面圖均由光線出射邊、光線反射邊、光線入射邊組成，兩個(gè)剖面圖均沿Z軸對(duì)稱。
[0008]進(jìn)一步地，所述光線入射邊包括2條直線和1條曲線，所述光線反射邊包括2條曲線，所述光線出射邊包括一條直線。
[0009]進(jìn)一步地，所述光線入射部、光線反射部、光線出射部由所述YZ剖面圖或XZ剖面圖的光線入射邊、光線反射邊、光線出射邊沿Z軸旋轉(zhuǎn)180度后形成，所述光線入射邊、光線反射邊、光線出射邊在旋轉(zhuǎn)過程中以線性插值的方式連續(xù)變化。
[0010]進(jìn)一步地，所述光線出射邊的旋轉(zhuǎn)軌跡為非橢圓、雙曲線或拋物線的光滑漸變曲線。
[0011]進(jìn)一步地，所述YZ剖面圖旋轉(zhuǎn)90度后形成XZ剖面圖，所述XZ剖面圖旋轉(zhuǎn)90度后形成YZ剖面圖。
[0012]進(jìn)一步地，所述透鏡由PMMA、PC、ABS、PP、PVC或玻璃材料制成。
[0013]進(jìn)一步地，所述光源為LED光源。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本實(shí)用新型提供的具有矩形照度的透鏡，能使光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡反射后形成矩形照度，既解決了傳統(tǒng)透鏡照射時(shí)存在的死角和暗斑現(xiàn)象，又節(jié)約了資源，避免浪費(fèi)。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的具有矩形照度的透鏡的側(cè)前方立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2a是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的側(cè)前方立體圖的YZ剖面圖；
[0017]圖2b是本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的側(cè)前方立體圖的XZ剖面圖；
[0018]圖3a是該實(shí)施例的光線在照射平面的光強(qiáng)照度分布圖，其橫軸與縱軸單位均為毫米；發(fā)亮的部分即為光線照射到的區(qū)域，照射區(qū)域?yàn)殚L寬比3:4的矩形，圖的亮度代表光照強(qiáng)弱，越亮表明光照越強(qiáng)；圖3a中有一根水平直線和一根垂直的直線，這兩條線在照射區(qū)域的中心交叉；
[0019]圖3b就是分別測(cè)量沿著圖3a中的兩根直線的光強(qiáng)照度分布示意圖，橫軸是長度，單位毫米，縱軸是光照強(qiáng)弱，單位W/m2，由圖可知通過垂直和水平方向的照度都集中在矩形光斑中，照射區(qū)域邊界的光強(qiáng)變化非常陡峭，超出邊界后光強(qiáng)迅速下降。
[0020]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的具有矩形照度的透鏡的側(cè)前方立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的側(cè)前方立體圖的YZ剖面圖；
[0022]圖6a是該實(shí)施例的光線在照射平面的光強(qiáng)照度分布圖，其橫軸與縱軸單位均為毫米；發(fā)亮的部分即為光線照射到的區(qū)域，照射區(qū)域?yàn)殚L寬比1:1的矩形；圖的亮度代表光照強(qiáng)弱，越亮表明光照越強(qiáng)；圖6a中有一根水平直線和一根垂直的直線，這兩條線在照射區(qū)域的中心交叉；
[0023]圖6b就是分別測(cè)量沿著圖6a中的兩根直線的光強(qiáng)照度分布示意圖，橫軸是長度，單位毫米，縱軸是光照強(qiáng)弱，單位W/m2，由圖可知通過垂直和水平方向的照度都集中在矩形光斑中，照射區(qū)域邊界的光強(qiáng)變化非常陡峭，超出邊界后光強(qiáng)迅速下降。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本實(shí)用新型的目的、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(duì)本實(shí)用新型進(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)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0025]本實(shí)用新型提供了一種具有矩形照度的透鏡，如圖1所示為其側(cè)前方立體結(jié)構(gòu)圖，所述透鏡沿光路方向包括一個(gè)光線入射部13、一個(gè)光線反射部12、一個(gè)光線出射部11 ;所述光線入射部13的一面具有用于放置光源的凹槽，光源放置于入射部的凹槽內(nèi)，另一面的邊沿具有四個(gè)基點(diǎn)，所述四個(gè)基點(diǎn)呈放射狀向光路方向延伸成四條棱，各個(gè)棱之間為弧面連接，形成所述光線反射部12。光源發(fā)出的光通過光線入射部13射入透鏡當(dāng)中，經(jīng)光線反射部12的反射后，從光線出射部11出射，其出射光斑具有矩形的照度，矩形的長寬比由透鏡的XZ剖面圖和YZ剖面圖的光線出射邊的長度比決定；另外，所述透鏡由PMMA、PC、ABS、PP、PVC或玻璃材料制成。
[0026]下面舉兩個(gè)具體實(shí)施例介紹這種具有矩形照度的透鏡:
[0027]實(shí)施例1:
[0028]如圖2所示，圖2a為圖1的YZ剖面圖，圖2b為圖1的XZ剖面圖，以所述光線入射部11的另一面的中心為原點(diǎn)、以其所在的平面為XY面，以出光方向?yàn)閆軸方向，所述透鏡為LED透鏡，其YZ剖面圖由光線出射邊14、光線反射邊15、光線入射邊16組成；XZ剖面圖由光線出射邊17、光線反射邊18、光線入射邊19組成。兩個(gè)剖面圖中光線反射邊都由2條曲線組成，光線出射邊都由1條直線組成，光線入射邊都由2條直線和1條曲線組成。YZ剖面圖和XZ剖面圖的光線出射邊長度比為4:3。YZ剖面圖沿Z軸旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中光線反射邊15和光線入射邊16以線性插值的方式連續(xù)變化形成過渡，旋轉(zhuǎn)90度后形成XZ剖面圖，隨著光線反射邊15長度的變化，光線出射邊14也相應(yīng)的連續(xù)變化形成過渡，接著XZ剖面圖以相同的方向旋轉(zhuǎn)90度最終形成光線入射部13、光線反射部12和光線出射部11，其形成方式為線性插值方式；另外，所述光線出射邊的旋轉(zhuǎn)軌跡為非橢圓、雙曲線或拋物線的光滑漸變曲線。
[0029]所述透鏡由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料制成，本實(shí)施例所述光源發(fā)出的光線經(jīng)透鏡反射后的照度分布效果示意圖如圖3a和圖3b所示，出射光斑為長寬比4:3的矩形光斑。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]如圖4所示，本實(shí)施例所述的透鏡為LED透鏡，其由光線出射部21、光線反射部22和光線入射部23組成，光源放置在光線入射部23圍成的凹槽內(nèi)。
[0032]圖5為圖4的YZ剖面圖，以所述光線入射部的另一面的中心為原點(diǎn)、以其所在的平面為XY面，以出光方向?yàn)閆軸方向，YZ剖面圖由一個(gè)光線出射邊24、一個(gè)光線反射邊25、一個(gè)光線入射邊26組成；XZ剖面圖形狀和YZ剖面圖的形狀一致。兩個(gè)剖面圖中的光線反射邊都由2條曲線組成，光線出射邊由1條直線組成。光線入射邊都由2條直線和1條曲線組成。
[0033]YZ剖面圖沿Z軸旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中光線反射邊和光線入射邊以線性插值的方式連續(xù)變化形成過渡，旋轉(zhuǎn)90度后形成XZ剖面圖，隨著光線反射邊長度變化，光線出射邊也相應(yīng)的連續(xù)變化形成過渡，接著XZ剖面圖以相同的方向旋轉(zhuǎn)90度最終形成光線入射部23、光線反射部22和光線出射部21，其形成方式為線性插值方式，所述透鏡的YZ剖面圖和XZ剖面圖的光線出射邊長度比為1:1。
[0034]所述透鏡由聚碳酸酯(PC)材料制成。本實(shí)施例所述光源發(fā)出的光線經(jīng)透鏡反射后的照度分布效果不意圖如圖6a和圖6b所不，出射光斑為長寬比1:1的矩形光斑。
[0035]本實(shí)用新型提供的具有矩形照度的透鏡，既解決了傳統(tǒng)透鏡存在的死角和暗斑現(xiàn)象，又節(jié)約了資源，避免浪費(fèi)。
[0036]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有矩形照度的透鏡，其特征在于，所述透鏡沿光路方向包括一個(gè)光線入射部、一個(gè)光線反射部、一個(gè)光線出射部；所述光線入射部的一面具有用于放置光源的凹槽，另一面的邊沿具有四個(gè)基點(diǎn)，所述四個(gè)基點(diǎn)呈放射狀向光路方向延伸成四條棱，各個(gè)棱之間為弧面連接，形成所述光線反射部。2.如權(quán)利要求1所述的具有矩形照度的透鏡，其特征在于，以所述光線入射部的另一面的中心為原點(diǎn)、以其所在的平面為XY面，以出光方向?yàn)閆方向，透鏡的XZ剖面圖和YZ剖面圖均由光線出射邊、光線反射邊、光線入射邊組成，兩個(gè)剖面圖均沿Z軸對(duì)稱。3.如權(quán)利要求2所述的具有矩形照度的透鏡，其特征在于，所述光線入射邊包括2條直線和1條曲線，所述光線反射邊包括2條曲線，所述光線出射邊包括一條直線。4.如權(quán)利要求2所述的具有矩形照度的透鏡，其特征在于，所述光線入射部、光線反射部、光線出射部由所述YZ剖面圖或XZ剖面圖的光線入射邊、光線反射邊、光線出射邊沿Z軸旋轉(zhuǎn)180度后形成，所述光線入射邊、光線反射邊、光線出射邊在旋轉(zhuǎn)過程中以線性插值的方式連續(xù)變化。5.如權(quán)利要求4所述的具有矩形照度的透鏡，其特征在于，所述光線出射邊的旋轉(zhuǎn)軌跡為非橢圓、雙曲線或拋物線的光滑漸變曲線。6.如權(quán)利要求4所述的具有矩形照度的透鏡，其特征在于，所述YZ剖面圖旋轉(zhuǎn)90度后形成XZ剖面圖，所述XZ剖面圖旋轉(zhuǎn)90度后形成YZ剖面圖。7.如權(quán)利要求1所述的具有矩形照度的透鏡，其特征在于，所述透鏡由PMMA、PC、ABS、PP、PVC或玻璃材料制成。8.如權(quán)利要求1所述的具有矩形照度的透鏡，其特征在于，所述光源為LED光源。
【專利摘要】本實(shí)用新型適用于照明技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種具有矩形照度的透鏡，所述透鏡沿光路方向包括一個(gè)光線入射部、一個(gè)光線反射部、一個(gè)光線出射部；所述光線入射部的一面具有用于放置光源的凹槽，另一面的邊沿具有四個(gè)基點(diǎn)，所述四個(gè)基點(diǎn)呈放射狀向光路方向延伸成四條棱，各個(gè)棱之間為弧面連接，形成所述光線反射部。本實(shí)用新型提供的透鏡，能使光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡反射后形成矩形照度，既解決了傳統(tǒng)透鏡存在的死角和暗斑現(xiàn)象，又節(jié)約了資源，避免浪費(fèi)。
【IPC分類】F21V5/04, F21Y115/10
【公開號(hào)】CN204962618
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520526799
【發(fā)明人】趙維, 王衛(wèi)國
【申請(qǐng)人】深圳成光興光電技術(shù)股份有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日