一种折反射式大角度扩散透镜及照明装置的制作方法

1.本实用新型属于led照明灯具领域，尤其涉及一种折反射式大角度扩散透镜及照明装置。


背景技术：

2.大部分led光源的发光特性类似于朗伯型，这样的配光类型中心光强太大，不利于实现面板灯出光表面亮度均匀的效果。为了满足面板灯的光学均匀性，需要将led发出的类似于朗伯型的光线分布通过透镜的控光作用后，变成照射范围更大且分布更均匀的蝙蝠翼配光。
3.目前市场上用于超薄灯具的扩散透镜大都是双曲面形式的回转体，有两个缺陷：(1)由于材料本身特性，入射角超过材料的全反射角时，光线就无法折射出透镜出光面，这样双曲面透镜的最大扩散角度存在一定的极限。以pmma材料为例，全反射角大小为：入射角大于42度时光线就会在透镜内部发生全反射而无法射出透镜，所以双曲面扩散透镜的扩散能力具有理论极限。 (2)led颜色的空间分布不均匀，而双曲面透镜由于光线在透镜内部的光程有限，混光效果就会收到限制，所以对空间颜色的改善效果有限，因此经常出现比较严重的黄蓝分离等颜色不均的现象。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于：一种折反射式大角度扩散透镜及照明装置，透镜的扩散角度更大，光线在透镜内部的光程更长，两次全反射两次透射，可以更好的混光，颜色一致性会有较大改善。
5.为了实现上述目的，一方面，本实用新型提供了一种折反射式大角度扩散透镜，包括透镜主体，透镜主体为旋转对称式结构，透镜主体由下至上依次设置有第一透镜部分和第二透镜部分，第一透镜部分的底部设置有内凹腔体，内凹腔体的底面设置有第一入光面，内凹腔体的侧壁上设置有第二入光面，第一透镜部分的侧面设置有第一全反射面，第二透镜部分的顶部设置有第二全反射面，第二透镜部分的侧面设置有出光面，第一入光面、第二入光面、第一全反射面、第二全反射面和出光面为弧形曲面。
6.作为上述技术方案的进一步描述：
7.透镜主体的材质为光学级pc或pmma材料。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.第二透镜部分的截面呈上宽下窄的梯形结构。
10.另一方面，本实用新型还提供了一种照明装置，包括反射底盘、若干个光源和扩散板，还包括若干个如上述的一种折反射式大角度扩散透镜，反射底盘、透镜主体、光源和扩散板由下至上依次布置，一个透镜主体对应一个光源，透镜主体底部的内凹腔体位置对应光源。
11.作为上述技术方案的进一步描述：
12.光源为led光源。
13.作为上述技术方案的进一步描述：
14.若干个光源阵列排布在反射底盘上。
15.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
16.1、本实用新型中，第一入光面、第二入光面、第一全反射面、第二全反射面和出光面为光学控光面，面型均为特殊设计的具有变化曲率的弧形曲面，透镜主体通过第一入光面、第二入光面、第一全反射面、第二全反射面和出光面之间不同的曲率变化和厚度变化来控制光线方向，进而达到大角度蝙蝠翼的配光形状，实现面板灯发光表面亮度均匀的出光效果。
17.2、本实用新型中，照明装置中设置有与led光源数量相同的折反射式扩散透镜，扩散透镜改变led光源所发射光的传播方向，反射底盘位于led光源的下部并反射光线，扩散板遮挡光源并混光，使灯具发光表面亮度均匀。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为一种照明装置的结构示意图。
20.图2为一种折反射式大角度扩散透镜的截面结构示意图。
21.图3为一种折反射式大角度扩散透镜中光线路径示意图。
22.图4为一种折反射式大角度扩散透镜中全反射曲面的成型原理示意图。
23.图例说明：
24.1、透镜主体；11、第一透镜部分；111、第一全反射面；12、第二透镜部分；121、第二全反射面；122、出光面；13、内凹腔体；131、第一入光面；132、第二入光面；2、反射底盘；3、光源；4、扩散板。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参阅图1
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4，本实用新型提供一种技术方案：一方面，本实用新型提供了一种折反射式大角度扩散透镜，包括透镜主体1，透镜主体1为旋转对称式结构，透镜主体1由下至上依次设置有第一透镜部分11和第二透镜部分12，第一透镜部分11的底部设置有内凹腔体 13，内凹腔体13的底面设置有第一入光面131，内凹腔体13的侧壁上设置有第二入光面132，第一透镜部分11的侧面设置有第一全反射面111，第二透镜部分12的顶部设置有第二全反射面121，第二透镜部分12的侧面设置有出光面122，第一入光面131、第二入光面 132、第一全反射面111、第二全反射面121和出光面122为弧形曲面。
27.透镜主体1的材质为光学级pc或pmma材料，透镜主体1也可以采用玻璃材质。
28.第二透镜部分12的截面呈上宽下窄的梯形结构。
29.另一方面，本实用新型还提供了一种照明装置，包括反射底盘2、若干个光源3和扩散板4，还包括若干个如上述的一种折反射式大角度扩散透镜，反射底盘2、透镜主体1、光源3和扩散板4由下至上依次布置，一个透镜主体1对应一个光源3，透镜主体1底部的内凹腔体13位置对应光源3。
30.光源3为led光源，体积小，便于制作超薄灯具。
31.若干个光源3阵列排布在反射底盘2上。
32.工作原理：透镜主体底部的内凹腔体位置对应led光源，第一全反射面在透镜的侧面，是具有一定曲率变化的样条曲线；第二全反射面在透镜的顶部，同样是经过特殊设计的样条曲线；出光面在第一全反射面和第二全反射面之间，同样也是样条曲线。第一入光面、第二入光面、第一全反射面、第二全反射面和出光面的面型均为特殊设计的具有特定变化曲率的弧形曲面，通过不同的曲率变化和厚度变化以及曲面间的相互配合来控制光线方向，进而达到被照射面照度均匀的特点。光线在透镜内部传播时遵循折射定律。
33.光路图如图3所示，入光面由第一入光面、第二入光面两部分组成，光线也因此大致分为两部分：led发出的光中一部分(光线1) 会经过第一入光面，经过第一入光面折射后准直出射，传播到第二全反射面后发生全反射，全反射后的光线经由透镜出光面出射；led发出的光中另一部分(光线2、光线3)会经过第二入光面，会被第二入光面折射，折射后以更大的角度去传播，传播到第一全反射面后发生全反射，全反射后的光线也近似于准直，传播到第二全反射面时发生全反射，再由透镜出光面出射。
34.第一入光面的作用是准直收光，将led所发光中大约20度以内的部分进行准直收窄，变成小角度光束，再由第二全反射面反射出光。
35.第二入光面的作用为偏折扩散光线角度，将led所发光中大于 20度的部分进行偏折扩散，使其沿着更大的角度方向传播到第一全反射面，再由第一全反射面反射后变成较小角度的光束，再由第二全反射面反射后出光。
36.第一全反射面和第二全反射面的成型原理如图4所示。光线分别在两个全反射面上发生全反射，在反射处分别取两条相切直线，曲率分别为k1和k2，根据不同的入射角可得到相应的折射角；在假定最终的出射光线为水平方向，再由几何光系我们可以得到：
[0037][0038]
其中，假定透镜为pmma材料，则n1＝1，n2＝1.49，考虑到内腔工艺的需要，留出2度的拔模角则假定θ5为88度，可以得到：
[0039][0040]
针对每个角度的入射光会得到一个k1和k2的关系式，这样就可以得到很多离散的点阵，根据这些点阵可以拟合出两条全反射曲面的初始面型，之后根据实际效果做透镜的具体优化。
[0041]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不
局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。