一种光学积分棱镜以及光学积分器装置的制作方法

本实用新型涉及一种光学积分棱镜以及一种光学积分器装置。

背景技术：

目前，传统的光学积分器所使用光学装置一般都设置有光学积分器，光源通过入射面折射进入光学积分器内部，并通过多次全反射使光线从出射面折射出射。而传统的光学积分器存在以下不足：1、传统的光学积分器多为圆柱形或矩形出射面，导致传统光学积分器的组合方式多为不规则的异形，造成出射效率不高；且在拼接使用时组合的外形不能形成一个完整的形状，导致出射面使用率较低；2、现有技术的光学积分器由于出光角度设计受限，无法做到足够小的角度；3、现有光学积分器上下平面连接以后，普遍为4个反射面，光线的混合次数较少，无法实现对光源的均匀混光。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种光学积分棱镜以及光学积分器装置，能实现更好的混光效果以及实现出射角度更小的光线。

为实现上述目的，本实用新型所提供的一种光学积分棱镜，其包括棱镜本体，所述棱镜本体包括相对设置的入射面和出射面以及位于所述入射面和出射面之间的全反射面，所述入射面设于所述棱镜本体的底端，所述出射面设于所述棱镜本体的顶端，所述全反射面设于所述棱镜本体的侧面；所述入射面和出射面的轮廓呈多边形，所述全反射面包括若干个全反射平面单元,所述全反射平面单元包括呈三角形的三角平面单元，所述三角平面单元的一个顶点为所述出射面的顶点，所述三角平面单元的另两个顶点为所述入射面的顶点。

上述光学积分棱镜中，所述全反射平面单元还包括呈倒三角形的倒三角平面单元，所述倒三角平面单元的一个顶点为所述入射面的顶点，所述倒三角平面单元的另两个顶点为所述出射面的顶点。

上述光学积分棱镜中，所述全反射平面单元还包括呈四边形的四角平面单元，所述四角平面单元的两个顶点为所述入射面的顶点，所述四角平面单元的另两个顶点为所述出射面的顶点。

上述光学积分棱镜中，所述出射面的轮廓呈平行四边形。

上述光学积分棱镜中，所述出射面的轮廓呈六边形或三角形。

上述光学积分棱镜中，所述全反射平面单元的数量为至少六个。

上述光学积分棱镜中，所述出射面与所述入射面的面积比大于1.6。

上述光学积分棱镜中，所述出射面与所述入射面为平面单元，所述出射面与所述入射面相互平行，所述入射面与所述出射面之间的距离为所述入射面的最长边的长度的10-15倍。

本实用新型所提供的一种光学积分器装置，其包括光学积分棱镜、套设在所述光学积分棱镜外周的支架以及位于所述光学积分棱镜的入射面一侧的用于放置所述光学积分棱镜与所述支架的支架底座,所述支架底座的与所述光学积分棱镜的相对面设置有光学积分面；所述光学积分棱镜包括若干个所述的光学积分棱镜拼接,所述若干个光学积分棱镜的出射面紧密拼合形成所述光学积分棱镜的出射面；所述光学积分面的材质为光学积分材料。

上述光学积分器装置中，所述光学积分棱镜的出射面的轮廓呈正六边形。

上述技术方案所提供的一种光学积分棱镜以及一种光学积分器装置，与现有技术相比，其有益技术效果包括：1、通过设置至少六个反射面，增加光源的光线在光学积分棱镜内部的全反射次数，提高光学积分棱镜对光源入射光的混光效果；由于一般的LED发光源为矩形，设置矩形的入射面，使更多的光能够入射至光学积分棱镜；并通过设置多边形的出射面，在多个光学积分棱镜拼接配合时能够更好的实现规则的拼接，增加出射面的使用率；通过入射面的顶点与该顶点两侧相邻的两个出射面的顶点组合成正三角侧面的三个顶点，以及通过出射面的顶点与该顶点两个相邻的两个入射面的顶点组合成倒三角侧面的三个顶点，实现光学积分棱镜的多侧面设置，增加入射光的全反射次数，提高光出射的均匀性。2、通过多个光学积分棱镜拼接成光学积分棱镜组，使单个光学积分棱镜的入射面分别对应各个LED芯片，并通过将若干个光学积分棱镜的出射面拼接成一个整体，最大限度的利用各个出射面，使光学积分器装置的出射光线的光线混合更加均匀；且使得光学积分器装置在大功率组合的排布形式下，实现最小的出光面积。

附图说明

图1是本实用新型的光学积分棱镜的仰视示意图之一；

图2是本实用新型的光学积分棱镜的仰视示意图之二；

图3是本实用新型的光学积分棱镜的仰视示意图之三；

图4是本实用新型的光学积分棱镜的仰视示意图之四；

图5是本实用新型的光学积分棱镜的结构示意图之一；

图6是本实用新型的光学积分棱镜的结构示意图之二；

图7是本实用新型的光学积分棱镜的结构示意图之三；

图8是本实用新型的光学积分棱镜的结构示意图之四；

图9是本实用新型的光学积分器装置的结构示意图；

图10是本实用新型的光学积分棱镜组出射面的结构示意图之一；

图11是本实用新型的光学积分棱镜组出射面的结构示意图之二；

图12是本实用新型的光学积分棱镜组出射面的结构示意图之三；

图13是本实用新型的光学积分棱镜组出射面的结构示意图之四；

图14是本实用新型的光学积分棱镜组出射面的结构示意图之五；

图15是本实用新型的光学积分棱镜组出射面的结构示意图之六；

图16是本实用新型的光学积分棱镜组出射面的结构示意图之七。

其中，1-入射面，2-出射面，3-三角平面单元，4-倒三角平面单元，5-四角平面单元，6-LED芯片，7-支架底座，8-光学积分棱镜组，9-支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

请参阅附图1-2，本实用新型所提供的一种光学积分棱镜，其包括棱镜本体，所述棱镜本体包括相对设置的入射面1和出射面2以及位于所述入射面1和出射面2之间的全反射面，所述入射面1设于所述棱镜本体的底端，所述出射面2设于所述棱镜本体的顶端，所述全反射面设于所述棱镜本体的侧面；所述入射面1和出射面2的轮廓呈多边形，所述全反射面包括若干个全反射平面单元,所述全反射平面单元包括呈三角形的三角平面单元3，所述三角平面单元3的一个顶点为所述出射面2的顶点，所述三角平面单元3的另两个顶点为所述入射面1的顶点。

基于上述技术特征，光线通过所述入射面1入射至所述棱镜本体，在所述全反射面进行全反射，并出射至所述出射面2；通过设置呈多边形的所述入射面1，使所述入射面1可根据光源的不同形状进行不同形状的设置，使尽可能多的光线能够入射至所述光学积分棱镜，并设置了呈多边形的所述出射面2，使多个所述光学积分棱镜进行拼接组合时，多个所述出射面2可以拼接成一个完整的出射面，增加所述出射面2的使用率；并通过设置呈三角形的三角平面单元3，增加光线在所述全反射面内的反射次数，提高光线出射时的均匀性。本实施例中，所述入射面1为矩形，使所述入射面1能配合大部分呈矩形的光源芯片。

所述全反射平面单元还包括呈倒三角形的倒三角平面单元4，所述倒三角平面单元4的一个顶点为所述入射面1的顶点，所述倒三角平面单元4的另两个顶点为所述出射面2的顶点；通过设置所述倒三角平面单元4，与所述三角平面单元3配合，组合成具有多侧面的所述棱镜本体，增加光线在所述棱镜本体内部的折射次数，提高光线的混光程度以及出射的均匀性。

所述全反射平面单元还包括呈四边形的四角平面单元5，所述四角平面单元5的两个顶点为所述入射面1的顶点，所述四角平面单元5的另两个顶点为所述出射面2的顶点；通过设置所述四角平面单元5，配合所述倒三角平面单元4以及所述三角平面单元3，组合成多侧面的所述光学积分棱镜，提高所述光学积分棱镜的混光效果。

所述出射面2的轮廓呈平行四边形，使所述棱镜本体的外周由所述三角平面单元3以及倒三角平面单元4依序包围组成，增加光线的全反射次数；其中优选的，所述平行四边形为菱形或矩形，更好的实现多个所述光学积分棱镜的拼接装配，提高所述出射面2的使用率。

所述出射面2的轮廓呈六边形或三角形；使所述棱镜本体的外周由四角平面单元5、所述三角平面单元3以及倒三角平面单元4组成，增加光线的全反射次数以及拼接时的所述出射面2的规则性，优选的。所述六边形为正六边形，所述三角形为等边三角形。

所述全反射平面单元的数量为至少六个；更好的使入射光线在所述棱镜本体内进行全反射，实现出射光线更好的混光效果。

所述出射面2与所述入射面1的面积比大于1.6，所述出射面与所述入射面为平面单元，所述出射面2与所述入射面1相互平行，所述入射面与所述出射面之间的距离为所述入射面的最长边的长度的10-15倍；通过实际情况选择合适面积的所述入射面1以及所述出射面2并根据所述入射面最长的边长的长度计算选择相对应的所述光学积分棱镜的长度，确保光线在所述光学积分棱镜内能够进行不少于三次的全反射，实现好的混光效果以及减小所述光学积分棱镜的光源出射角度。其中，由于所述光学积分棱镜的所述入射面、出射面以及反射面均为平面单元，利于生产的冷加工。

其中，参阅附图1或2，通过将所述出射面2设置成与所述入射面1偏转位置不同的矩形或菱形，使呈矩形的所述入射面1的每一个顶点均可与相邻的竖直方向上所述出射面2的两个顶点连接形成一个独立的所述全反射面，并通过面与面之间的连接，产生具有八个全反射面的所述棱镜本体，所述全反射面包括所述三角平面单元以及所述倒三角平面单元。优选的，呈矩形或菱形的所述出射面2与呈矩形的所述入射面1对角线重合。

参阅附图3，通过将所述出射面2设置成六边形，使呈矩形的所述入射面1的每一个顶点均可与相邻的竖直方向上所述出射面2的两个顶点连接形成一个独立的所述全反射面，并通过面与面之间的连接，产生具有八个全反射面的所述棱镜本体，所述全反射面包括所述三角平面单元、所述倒三角平面单元以及四角平面单元。

参阅附图4，通过将所述出射面2设置成等边三角形，使呈矩形的所述入射面1的两个相邻个顶点可与相邻的竖直方向上所述出射面2的两个顶点连接形成一个独立的所述全反射面，所述入射面1另外两个相邻顶点与所述是出射面2垂直相对的两个顶点形成一个独立的全反射面，并通过面与面之间的连接，产生具有六个全反射面的所述棱镜本体，所述全反射面包括所述三角平面单元、所述倒三角平面单元以及四角平面单元。

参阅附图9，本实用新型还提供一种光学积分器装置，其包括光学积分棱镜组8、套设在所述光学积分棱镜组8外周的支架9以及位于所述光学积分棱镜组8的入射面一侧的用于放置所述光学积分棱镜组8与所述支架9的支架底座7,所述支架底座7的与所述光学积分棱镜组8的相对面设置有光学积分面；所述光学积分棱镜组8包括若干个所述的光学积分棱镜拼接,所述若干个光学积分棱镜的出射面紧密拼合形成所述光学积分棱镜组8的出射面；所述光学积分面的材质为光学材料；所述光学积分棱镜组8由若干个所述光学积分棱镜拼接组合而成；通过多个所述光学积分棱镜拼接成所述光学积分棱镜组8，使单个所述光学积分棱镜的入射面1分别对应各个LED芯片6，入射光通过所述入光面进入所述光学积分棱镜组8的入射面；通过将若干个所述光学积分棱镜的出射面拼接成一个整体，最大限度的利用各个所述出射面2，使所述光学积分器装置的出射光线的光线混合更加均匀；且使得所述光学积分器装置在大功率组合的排布形式下，实现最小的出光面积。

所述光学积分棱镜组8的出射面为正六边形，通过将若干个所述出射面2呈等边三角形的所述光学积分棱镜和/或若干个所述出射面2呈菱形的所述光学积分棱镜拼接成出射面呈正六边形的所述光学积分棱镜组8，能够更好的提高所述光学积分棱镜组8的出射面使用率；其中，所述光学积分棱镜组8出射面拼接不仅限于正六边形，参阅附图10-16，可由若干个不同的所述光学积分棱镜拼接成其它几何图形。

本实施例中，所述光学积分棱镜的材质为光学玻璃或硅胶或PMMA、PC或石英，可根据不同场景的需求采取不同的材质制作所述光学积分棱镜。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。