[发明专利]一种菲涅尔透镜及其实现非点光源窄光输出的装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于非点光源的窄光输出的光学技术领域，特别涉及一种菲涅尔透镜及其实现非点光源窄光输出的装置。

背景技术

在目前的光学设计中，特别是小尺寸的单颗LED，可以将光源模型作为理想的光源，即“点光源近似”，当光源的尺寸远小于它到反射或折射界面的最小距离时，可以将光源理想化忽略它的尺寸。阵列LED也是通过对单颗LED进行点光源近似来设计。点光源通过透镜、反射罩或者两者结合，可以满足一定的小角度出光要求，实现需所需的配光特性，出光角度，光斑形状和照度要求等。

而COB光源等，由于集成光源COB的封装特性，面光源发光，尺寸较大，在进行光学设计时，与透镜或者反射罩的反射或者折射界面的距离不可忽略，不可能作为点光源近似处理，所以难以做到非常小的发光角度（尤其是10°以下），众多光学工程师目前正在寻找多种分案去解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种菲涅尔透镜及其实现非点光源窄光输出的装置。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种菲涅尔透镜，它包括透镜本体，其改进在于：所述透镜本体具有一容纳腔，所述容纳腔的底面为入射面，与所述入射面相对的透镜本体外表面为出射面，所述入射面设有一中心圆槽及多个同心的环状齿槽，所述中心圆槽的底面为球面，所述环状齿槽包括一垂直于入射面的第一表面及一与所述第一表面相交的第二表面，且所述第一表面与第二表面相交成锐角，所述出射面为球面。

优选地，所述环状齿槽中，越靠近入射面中心的环形齿槽，其第一表面与第二表面形成的锐角越大。

优选地，所述透镜本体下部还设有一圈向四周凸出的凸沿。

优选地，所述锐角由大到小，依次为61°、55°、50°、43°、41°、39°、36°、33°。

优选地，所述出射面的曲率半径为10-15mm，所述中心圆槽底面的曲率半径为4-6.5mm，透镜本体的高度为10-13mm，所述容纳腔的直径为19-22mm。

本发明还提供了一种基于菲涅尔透镜实现非点光源窄光输出装置，它包括

非点光源；

菲涅尔透镜，安装于所述非点光源上，该菲涅尔透镜包含具有一容纳腔的透镜本体，所述容纳腔的底面为入射面，与所述入射面相对的透镜本体外表面为出射面，所述入射面设有一中心圆槽及多个同心的环状齿槽，所述中心圆槽的底面为球面，所述环状齿槽包括一垂直于入射面的第一表面及一与所述第一表面相交的第二表面，且所述第一表面与第二表面相交成锐角，所述出射面及为球面；

反光杯，具有一入光口、一出光口及一以弧形曲线作为母线旋转得到的反光内表面，该反光杯的入光口设于所述菲涅尔透镜上，以使经菲涅尔透镜上出射面射出的光线在所述反光内表面反射后从出光口射出。

优选地，所述环状齿槽中，越靠近入射面中心的环形齿槽，其第一表面与第二表面形成的锐角越大。

优选地，所述透镜本体下部还设有一圈向四周凸出的凸沿，所述凸沿与所述反光杯的入光口抵接。

优选地，所述锐角由大到小，依次为61°、55°、50°、43°、41°、39°、36°、33°。

优选地，所述出射面的曲率半径为10-15mm，所述中心圆槽底面的曲率半径为4-6.5mm，透镜本体的高度为10-13mm，所述容纳腔的直径为19-22mm。

本发明的有益效果是：本发明提供的菲涅尔透镜，在光线经入射面射入后，在各个不同的环形凹槽的第一表面及第二表面折射到出射面，而出射面为球面，所以，光线在该球面再次折射后形成准直的光线，如此，实现了小角度出光效果；本发明提供的基于菲涅尔透镜实现非点光源窄光输出装置，利用上述菲涅尔透镜的原理，在光线经过菲涅尔透镜的出射面（球面），二次折射后，半强度角以外的光线再通过反光杯的反光内表面反射，最终由出光口射出，由于反光内表面反射作用，使得该部分光线（半强度角以外的光线）经反射后向菲涅尔透镜的光轴靠拢，即使得大部分光线聚集于中心位置，以减小发光角度，确保射出的光束更窄。

附图说明

图1是本发明实施例一菲涅尔透镜的立体结构示意图；

图2是本发明实施例一菲涅尔透镜的剖视图；

图3是本发明实施例二基于菲涅尔透镜实现非点光源窄光输出装置的剖视图；

图4是本发明实施例二反光杯的配光曲线；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式