全反射集光透镜的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种全反射集光透镜，具有一透镜本体，该透镜本体的入光侧形成一内凹球面的入光面，该透镜本体的出光侧形成一外凸且由多个曲面所构成的第一出光面，在该第一出光面的外周缘设有使透镜本体的壁厚由内往外呈渐次变薄的阶梯状第二出光面；据此，能避免光源损耗、提升出光效率，并进一步达到降低制造成本与不良率的目的。
【专利说明】全反射集光透镜
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种全反射集光透镜，尤其是指一种能增加光线投射而出的效能，并能降低制造成本与产品不良品率的全反射集光透镜。
【背景技术】
[0002]如W02005/001332A1所揭示的光学透镜，在透镜本体对应光源的一面中央处具有开口朝向光源的凹陷槽，与凹陷槽开口相对的底面为由两侧向中间的弧凸面，且该透镜本体的外周壁面为直斜面，直斜面与弧凸面之间(即指凹陷槽的周壁)则以垂直面衔接。
[0003]当光源发光后，该光学透镜通过弧凸面来接收放射光线，而以直斜面及与弧凸面与垂直面的衔接处来导入扩散的放射光线，进而从光学透镜的出光面穿透并向外扩散。
[0004]然而，当光线由垂直面进入该光学透镜时，因为介质改变的关系，会在垂直面产生折射光线以及部分全反射光线，而折射光线再经由直斜面作用产生反射光线，反射光线再由出光面穿透而投射出去，此一光线传递的情形，导致光源射入光学透镜的光线强度的衰减，降低折射到出光面的透光强度，且投射而出的光线不均匀、亮度也不平均；此外，该光学透镜为一实心体，而光线在实体中的传递容易被衰减，故而导致该光学透镜的出光效率更差。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的，是为提供一种能避免光源损耗、提升出光效率，并进一步达到降低制造成本与不良品率的目的全反射集光透镜。
[0006]上述本发明的主要目的与功效，是由以下的具体技术手段所达成:·[0007]一种全反射集光透镜，具有一透镜本体，该透镜本体的入光侧形成一内凹球面的入光面，该透镜本体的出光侧形成一外凸且由多个曲面所构成的第一出光面，在该第一出光面的外周缘设有使透镜本体的壁厚由内往外呈渐次变薄的阶梯状第二出光面。
[0008]其中，该第一出光面上形成有相互交叉的X轴向棱线及Y轴向棱线，并因此将出光面划分出第一~四区域曲面(依顺时针方向)，其中，在X轴向棱线上任意二点的Y轴向曲率均相同，在Y轴向棱线上任意二点的X轴向曲率均相同，而各第一~四区域曲面中的X轴向曲率及Y轴向曲率呈相同或不相同数值，又位在第一、二区域曲面间的X轴向棱线或第三、四区域曲面间的X轴向棱线与X轴间具有一夹角Θ，夹角Θ角度介于0-30度之间。
[0009]本发明实施例的全反射集光透镜，可以避免光源损耗、提升出光效率，并可进一步降低制造成本与不良率。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0011]图1为本发明的集光透镜的立体剖面图；[0012]图2为本发明的集光透镜的第一出光面示意图；[0013]图3为本发明的集光透镜的透视俯视示意图；[0014]图4为本发明的集光透镜的透视侧视示意图；[0015]图5为本发明的其一实施例集光透镜的光线投射示意图；[0016]图6为图5的A-A方向剖视图；[0017]图7为本发明的其二实施例的集光透镜的光线投射示意图；[0018]图8为图7的B-B方向剖视图。[0019]附图标号:[0020]1透镜本体[0021]11入光面[0022]12第一出光面[0023]121~124第一~四区域曲面[0024]I3第二出光面[0025]14反射面[0026]15X轴向棱线[0027]16Y轴向棱线[0028]2 光源
【具体实施方式】[0029]为令本发明所运用的技术内容、发明目的及其达成的功效有更完整且清楚的揭露，兹于下详细说明之，并请一并参阅所揭的图式及图号。[0030]请参图1，为本发明全反射集光透镜的立体剖面图。本发明的全反射集光透镜具有一透镜本体1，定义该透镜本体I为供光源进入的一侧为入光侧，而光源离开的一侧为出光侦U。其中，该透镜本体I的入光侧具有一呈内凹球面的入光面11，其的出光侧则形成一外凸且由至少二曲面所构成的第一出光面12，以及衔接该第一出光面12的外周缘且该透镜本体I的壁厚由内渐次往外阶梯状变薄的第二出光面13，第二出光面13最外缘与入光面11的外缘之间再衔接一反射面14，该反射面14为一单曲面或多重曲面或自由曲面。[0031]以下请再合并参阅图图4。其中，该第一出光面12上形成有相互交叉的X轴向棱线15及Y轴向棱线16，该相互交叉的X轴向棱线15及Y轴向棱线16将整个第一出光面12依顺时针方向划分出第一~四区域曲面12广124 ;其中，第一、二区域曲面121、122共用X轴向棱线15，第一、四区域曲面121、124共用Y轴向棱线16，第二、三区域曲面122、123共用Y轴向棱线16，第三、四区域曲面123、124共用X轴向棱线15 ;又在X轴向棱线15上任意二点P、q的Y轴向曲率YK均相同(YpK=YqK),在Y轴向棱线16上任意二点r、s的X轴向曲率XK均相同(XrK=XsK),而各第一~四区域曲面12广124中的X轴向曲率Xf 4K为相等或不相等，同时各第一~四区域曲面12f 124中的Y轴向曲率y4Κ亦为相等或不相等，以使该第一出光面12形成为双曲面或多重曲面设计。[0032]此外，本发明更能进一步利用该集光透镜的第一广四区域曲面12广124的曲率的变化，调整光源2所发出的光线在穿透本发明集光透镜并向外投射而出后所形成的光束的截面形状。[0033]请参图5、图6，在本实施例中，该集光透镜的第一出光面12是采用双曲面的设计，而该反射面14则是采用多重曲面的设计；因此，当光源2产生的光线由入光面11进入集光透镜时，大部分的光线直接经第一出光面12投射而出，由于第一出光面12是采用双曲面的设计，故投射而出的光线将依其曲面产生相对的光形，而少部分未经第一出光面12投射而出的光线则通过反射面14的多重曲面反射后由阶梯状的第二出光面13投射而出，以令该光源2发出的有效光线能全数通过本发明的集光透镜并集中投射而出，提升该集光透镜的出光效率。
[0034]请参图7、图8，在本实施例中，该集光透镜的第一出光面12同样是采用双曲面的设计，而该反射面14则是采用自由曲面的设计；光源2的光线由入光面11进入集光透镜时，大部分的光线经第一出光面12直接投射而出，而少部分的光线则通过反射面14的多重反射面反射后再由阶梯状的第二出光面13投射而出，使光源2发出的有效光线能全数通过本发明的集光透镜集中投射而出，达到提升该集光透镜的出光效率的目的。
[0035]经由以上的实施说明可知本发明的集光透镜与先前技术中所述的光学透镜至少具有如下所列的优点:
[0036]1.本发明的集光透镜通过凹入的入光面、至少为双曲面的第一出光面及采单曲面、多重曲面或自由曲面的反射面的设计，使进入该集光透镜的光线，一部分能够经双曲面的第一出光面被全数集中直接投射出去，一部分经采单曲面、多重曲面或自由曲面的反射面反射出去，达到所有光线均被集中并投射而出的效果。
[0037]2.本发明的集光透镜因自所衔接的第一出光面的外周缘处，令该透镜本体的壁厚由内渐次往外阶梯状变薄以形成第二出光面的设计，使该集光透镜成为一空心结构体，并藉此缩短光线在实体中行进的路径，以减少光线的损耗。并因为如此，能减少原料的使用，降低成本，且进一步减少成型时的缩水现象，提升产品良品率。
[0038]3.本发明的集光透镜因在出光侧形成有外凸且由至少二曲面所构成的第一出光面，因此，本发明的集光透镜能通过该第一出光面的曲面的设计态样，产生不同的光形，以因应不同状况下的场合需求，使该集光透镜的应用范围更为宽广。
[0039]以上所举者仅为本发明的部份实施例，并非用以限制本发明，致依本发明的创意精神及特征，稍加变化修饰而成者，亦应包括在本专利范围之内。
[0040]综上所述，本发明实施例确能达到所预期的使用功效，又其所揭露的具体技术手段，不仅未曾见诸于同类产品中，亦未曾公开于申请前，诚已完全符合专利法的规定与要求，故依法提出发明专利的申请，恳请惠予审查，并赐准专利，则实感德便。
【权利要求】
1.一种全反射集光透镜，其特征在于，定义供光源进入的一侧为入光侧，而光源离开的一侧为出光侧；在所述入光侧处具有一呈内凹球面的入光面，所述出光侧处形成有一外凸且由双曲面或多重曲面所构成的第一出光面，以及衔接所述第一出光面的外周缘且所述透镜本体的壁厚由内渐次往外阶梯状变薄的第二出光面，所述第二出光面的外缘与所述入光面的外缘之间衔接一反射面。
2.如权利要求1所述的全反射集光透镜，其特征在于，所述反射面为一单曲面、多重曲面或自由曲面其中之一。
3.如权利要求1所述的全反射集光透镜，其特征在于，所述第一出光面上形成有相互交叉的X轴向棱线及Y轴向棱线，所述相互交叉的X轴向棱线及Y轴向棱线将整个第一出光面依顺时针方向划分出第一?四区域曲面；其中，第一、二区域曲面共用所述X轴向棱线，第一、四区域曲面共用所述Y轴向棱线，第二、三区域曲面共用所述Y轴向棱线，第三、四区域曲面共用所述X轴向棱线；又在所述X轴向棱线上任意二点的Y轴向曲率均相同，在所述Y轴向棱线上任意二点的X轴向曲率均相同，而各第一?四区域曲面中的X轴向曲率相等；或不相等；各第一?四区域曲面中的Y轴向曲率相等；或不相等；以使所述第一出光面为双曲面或多重曲面。
【文档编号】F21V5/04GK103574500SQ201210255919
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2012年7月23日
【发明者】黄国进 申请人:黄国进