一种组合式透镜和照明系统的制作方法

1.本实用新型涉及led照明的技术领域，尤其是涉及一种组合式透镜和照明系统。


背景技术：

2.在led灯具中，为了将led光源件发出的光线尽可能地扩散出去，一般在led光源件的上方设置透镜或反光杯，以提高出光效率。
3.在透镜系统中，通常采用单个覆盖led灯珠，或者将透镜模块化，整体覆盖在led光源件上，可节省材料并有效提升照明效果。但是这种模块化、集成化的透镜，其材质均一，在其中间部分没有做处理，导致出射角度偏大，会产生明显的眩光。
4.一些透镜通过中间开槽或做格纹化处理，对中间光强较大的光线进行处理，以消除 led光源件的眩光问题。也有一些透镜做成小角度透镜，通过改变透镜与led光源件的配合尺寸来减小眩光现象。
5.如公开号为cn207893699u的中国专利，公开了一种极小角度透镜，其包括透镜本体，所述透镜本体包括入光端和出光端，所述入光端中部设有一个盲孔，所述出光端中部设有一个直径外大内小的锥台形凹槽，所述锥台形凹槽底端设置有一个圆台突起，所述圆台突起朝外一端设置有一锥形凹槽。该透镜通过在出光端中部设置锥台形凹槽，以及设置圆台突起，并设置锥形凹槽等，在不增加高度和口径情况下，在透镜内部增加透射和反射次数，以增加光线的光程，减小眩光。但其中的多种凹槽和凸起，无疑会对透镜的生产提出更高要求。
6.为此，如何对现有的透镜系统进行优化设计，在防眩的同时也可提高有效光的利用率，是本领域的技术人员无不尽力解决的技术问题。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种组合式的透镜，通过将不同材质的透镜组合在一起，分区域对光源件发出的光线进行处理，使光线的出射角度在控制范围内，减少所照射的区域的眩光现象，并确保光源件的出光效率。
8.为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
9.一种组合式透镜，包括呈碗状的第一透镜以及设置在所述第一透镜中的第二透镜，所述第一透镜开设有第一凹槽和第二凹槽，所述第二凹槽位于所述第一凹槽的下方；所述第二透镜插合固定于所述第一凹槽，且所述第二透镜的底部位于所述第二凹槽中。
10.该组合式透镜，在碗状的第一透镜中设置有第二透镜，且使第二透镜穿过第一透镜的第一凹槽，并凸出到第二凹槽中，从而对底下的光源件的发出的光线进行分区域处理。第二透镜主要处理中间部分的光，控制小角度光线的光学能量，使光线通过第二透镜发射出去；而第一透镜则对外周的光进行全反射，可减小入射光线的角度，尽可能地减小菲尼尔反射能量，可提高光能量的利用率，使外部的光线满足准直出射；由于对中心光强进行了相应控光，可有效减小眩光现象。
11.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述第二透镜的材质不同于所述第一透镜，进而第二透镜的折光率与第一透镜的折光率也不同，从而对中心区域的光线进行控制，尤其是控制小角度光线的光学能量，减小眩光现象。
12.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述第二透镜呈柱状结构，或截面大致呈梯形的筒状结构。
13.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，当所述第二透镜的截面大致呈梯形时，所述第一凹槽的内径由顶端向底端逐渐平滑减小。
14.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述第二透镜的底部为非平面结构。
15.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述底部呈波浪形结构、或者多段锯齿状结构。
16.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述底部为三段式曲面结构，其中间向下凸出、且外周向上凹陷。
17.将第二透镜的底部设置为非平面结构，比如波浪形结构或者多锯齿状结构，或者中间向下凸出、且外周向上凹陷的三段式曲面结构，底下的光源件发出的中部光线，经过该非平面结构的底部进入第二透镜，此时通过nurbs(非均匀有理b样条曲线)的曲率控制来控制经过该段光线的光路变化；而外周的光线则进入第一透镜，经过全反射后准直出射，第一透镜和第二透镜相互配合，从而达到整体控制光型的目的，在减少眩光的同时，也不影响整体出光效率。
18.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述第二透镜的顶部由主体向外周凸出，并与所述第一透镜贴合固定。
19.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述第二凹槽呈半球形结构。
20.第一透镜和第二透镜可通过超声波热压的方式固定连接，在顶部的结合结构上，第二透镜的顶部由主体向外周凸出，形成凸缘并贴合固定在第一透镜上方，二者连接紧密。
21.本实用新型还提供了一种照明系统，其包括上述的组合式透镜，以及led光源件，所述led光源件位于所述第二凹槽中。
22.该照明系统，在led光源件上方设置了组合式透镜，一方面，第二透镜通过控制曲率变化，对中间的光线，尤其是小角度光线的光学能量进行眩光减弱处理；另一方面，第一透镜通过全反射将外周的光线以准直出射的方式发射出去，确保出光效率高。
23.基于上述的技术方案，本实用新型取得的技术效果为：
24.(1)本实用新型提供的组合式透镜，由位于外周的第一透镜和位于中间的第二透镜组成，其中第二透镜主要处理中间部分的光，控制小角度光线的光学能量，并对中心光强进行了相应控光，可有效减小眩光现象；而第一透镜则对外周的光进行全反射，可减小入射光线的角度，尽可能地减小菲尼尔反射能量，提高光能量的利用率。
25.(2)本实用新型提供的照明系统，包括led光源件和组合式透镜，组合式透镜的第二透镜和第一透镜对下方的led光源件发出的光线进行分区域处理，在确保出光效率的前提下，减小眩光，从而提高照明舒适度。
附图说明
26.图1为本实用新型的组合式透镜的爆炸分解图。
27.图2为本实用新型的组合式透镜的截面图。
28.图3为本实用新型的第一透镜的半剖示意图。
29.图4为本实用新型的第一透镜的光线处理示意图。
30.图5为本实用新型的照明系统的光路示意图。
具体实施方式
31.为了便于理解本实用新型，下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。
34.实施例1
35.图1给出了本实施例的组合式透镜的爆炸分解图，图2给出了本实施例的组合式透镜的截面图，结合参考图1和图2，一种组合式透镜，包括作为主体部分的第一透镜1和设置在第一透镜1中的第二透镜2，第二透镜2可通过插入、卡合嵌入的方式与第一透镜1 固定，在本实施例中，二者采用超声波热压的方式贴合固定在一起，二者相互配合，且连接紧密，几乎无缝隙。
36.图3给出了本实施例的第一透镜的半剖示意图，外形呈碗状的第一透镜1在中部开设有不同形状的第一凹槽11和第二凹槽12，第二凹槽12位于第一透镜1的下方，其呈半球形结构，第二凹槽12的半球形的顶部与第一凹槽11共用。结合参考图2，第一凹槽11占据第一透镜1中部的大半部分，其与第二透镜2的形状相适配，用于容纳和固定第二透镜 2。第二透镜2可以设置为圆柱状结构，或者截面大致呈梯形的筒状结构，即上面宽、下面窄，且外壁平滑过渡。
37.在本实施例中，第二透镜2设置成上述的“上宽下窄，且外壁平滑过渡”的筒状结构，因此，与其相配合，第一凹槽11的内径也由顶端向底端逐渐平滑减小，这样，便可将第二透镜2插合固定到第一凹槽11中，便于后续的超声波热压处理；此外，第二透镜2的底部 21还凸出于第一凹槽11，并位于第二凹槽12中。
38.进一步参考图2，由于第二透镜2主要对led光源件中心光强较大的光线进行处理，其位于第二凹槽12的底部21设置为非平面结构，其可以是波浪形结构、或者多段锯齿状结构，在本实施例中，底部21设置为三段式的简单曲面结构，即中间向下凸出，外周向上凹陷。形成这样的结构，可以在纵向上对光线进行控制，具体是底部的光学面通过nurbs (非均匀有理b样条曲线)的曲率控制来控制经过该段光线的光路变化，并通过修改每个点上的曲率变化来控制中间光线的光路使其光的能量尽可能往两边扩散，使其能量利用率更高，减少直线出射，以降低眩光现象。
39.图4给出了本实施例的第一透镜的光线处理示意图，如图4所示，已知光源件入射光线的入射角度a，第一透镜1在入射面121，即第二凹槽12的内侧壁设定的时候，使其基本不改变光线的角度变化，从而达到菲涅尔反射尽可能的减少；然后，通过控制全反射面 13的各点的曲率变化，控制每个全反射点的第二入射角d，使第二入射角d大于全反射角 b，从而发生全反射，进而使其出射光线c达到0度，满足准直出射的目的，且可提高光能量的利用率。
40.回到图1和图2，第二透镜2的顶部22由主体23向外周凸出，并与第一透镜1贴合固定；对应地，第一透镜1也设置有呈台阶式的卡槽111，卡槽111与顶部22相配合，这样第一透镜1还可对第二透镜2有支撑作用，二者连接紧密。
41.由于第一透镜1和第二透镜2分别对光源件发出的光线进行不同处理，因此其材质可以不同，进而使得其折射率和反射率存在差别。第一透镜和第二透镜的材质可以是pmma、石英玻璃等，其具体的折射系数和反射系数设定，可根据led光源件的实际光强进行选择。
42.由此可见，本实施例提供的组合式透镜，由位于外周的第一透镜和位于中间的第二透镜组成，第二透镜主要处理中间部分的光，控制小角度光线的光学能量，并对中心光强进行了相应控光，可有效减小眩光现象；而第一透镜则对外周的光进行全反射，可减小入射光线的角度，尽可能地减小菲尼尔反射能量，提高光能量的利用率。
43.实施例2
44.图5给出了本实施例的照明系统的光路示意图，如图5所示，该照明系统包括上述的组合式透镜100，以及led光源件200，其中，led光源件200位于第二凹槽12形成的空腔中。组合式透镜100对下方的led光源件200发出的光线进行控制，一方面，第二透镜 2通过控制曲率变化，对中间的光线，尤其是小角度光线的光学能量进行眩光减弱处理；另一方面，第一透镜1通过全反射将外周的光线以准直出射的方式发射出去，确保出光效率高。
45.组合式透镜100对led光源件200发出的光线进行分区域处理，在确保出光效率的前提下，减小眩光，从而提高照明舒适度。
46.以上内容仅仅为本实用新型的结构所作的举例和说明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。