光源隔热结构的制作方法

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种光源隔热结构。

背景技术：

目前，照明设备已成为人们生活中必不可缺的日常用品。

传统的照明设备，通常是采用金属卤素泡或气体放电泡构成，但由于金属卤素泡和气体放电泡的工作特性，常规种类的金属卤素泡和气体放电泡所发出的光线都包含大量的红外光和紫外光，而红外光和紫外光会产生大量热量，如不能有效阻隔红外光和紫外光进入到其他光学系统，将导致照明设备的损坏。解决此类问题，通常是采用反光碗镀膜或设置隔热片的方式，来阻隔红外光和紫外光进入到光路中，但由于结构差异，照明设备的隔热效果仍旧不够理想。

技术实现要素：

基于此，有必要针对照明设备存在隔热效果不理想的问题，提供一种能够合理解决该问题的光源隔热结构。

一种光源隔热结构，包括依次设置的：反光碗和曲面隔热片；

所述反光碗与所述曲面隔热片分别位于光源o的光轴两侧；

所述反光碗上镀有增反膜，所述曲面隔热片上镀有增透膜；

所述光源o的垂直入射光线在经过所述增反膜后产生第一光程最小值m，并在经过所述增透膜后产生第二光程最大值mc；所述光源o的最大入射角光线在经过所述增反膜后产生第一光程最大值m，并在经过所述增透膜后产生第二光程最小值mc；

所述第一光程最大值m与所述第二光程最小值mc的和值，与所述第二光程最大值mc与所述第一光程最小值m的和值相等。

在其中一个实施例中，所述第二光程最大值mc对应的光线入射角为零，所述第二光程最小值mc对应的光线入射角为所述反光碗的半包角。

在其中一个实施例中，所述增反膜设置于所述反光碗靠近所述光源o的一侧，用于增强所述可见光的反射率。

在其中一个实施例中，所述增透膜设置于所述反光碗靠近所述光源o的一侧，用于增强所述可见光的透射率。

在其中一个实施例中，所述光源o发出的光线在经过所述增反膜的反射与所述增透膜的透射后，汇焦于一处焦点f，所述焦点f位于所述曲面隔热片的像侧。

在其中一个实施例中，所述曲面隔热片设置成v形折面或v形弧面，且所述曲面隔热片的开口方向与所述光源o相背。

在其中一个实施例中，所述反光碗设置成椭圆弧形，且所述反光碗的开口方向与所述光源o相对。

在其中一个实施例中，所述反光碗相对所述光源o的半包角的余弦值，与所述第一光程最大值m的二倍值相等。

在其中一个实施例中，所述增反膜的膜厚与所述增透膜的膜厚对应相等。

在其中一个实施例中，所述增反膜与所述增透膜的材料包括氟化镁、二氧化硅以及氧化锆中的至少一种。

本发明提供的光源隔热结构，通过在反光碗上镀增反膜，以增强光源o所发出入射光中可见光的反射率，并降低入射光中红外、紫外光的透射率，进而有效阻隔红外、紫外等能够产生大量热量的光源进入到系统光路之中。同时，还设置有曲面隔热片，并在曲面隔热片上镀增透膜，进一步实现了部分未被反光碗其增反膜完全阻隔，以致进入到光路中红外、紫外光的有效阻隔。此外，利用不同光程值的限定，使得光源隔热结构能够有效改善光源隔热效果，并实现对光能损耗的降低。

附图说明

图1为一个实施例中光源隔热结构的结构示意图；

图2为一个实施例中光源隔热结构的光路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实际应用中，如金属卤素泡、气体放电泡光源等应用领域的场景，由于其工作特性，多数种类的金属卤素泡、气体放电泡所发出的光线均包含大量红外光和紫外光，而红外光和紫外光会产生大量热量，因此，需要设计一种能够有效阻隔红外、紫外光进入到光学系统中的结构，以便改善红外、紫外光的光源隔热效果。

参考图1，图1是一个实施例中光源隔热结构的结构示意图，在一个实施例中，提供一种光源隔热结构，包括依次设置的：

反光碗10和曲面隔热片12；

反光碗10与曲面隔热片12分别位于光源o的光轴两侧；

反光碗10上镀有增反膜101，曲面隔热片12上镀有增透膜121；

光源o的垂直入射光线在经过增反膜101后产生第一光程最小值m，并在经过增透膜121后产生第二光程最大值mc；光源o的最大入射角光线在经过增反膜101后产生第一光程最大值m，并在经过增透膜121后产生第二光程最小值mc；

第一光程最大值m与第二光程最小值mc的和值，与第二光程最大值mc与第一光程最小值m的和值相等。

其中，反光碗10主要用于灯具(聚光灯、罗纹灯、回光灯、成像灯以及筒灯等)聚光用，采用抛物线曲面设计，能有效降低光损耗，可通过电脑建模模拟反光碗10光源o发光角度及led(lightemittingdiode)反光碗的空间结构，追踪光线的反射轨迹。

其中，曲面隔热片12的设置主要用于对红外、紫外光的二次隔离，进一步加强对光源隔热结构的隔热降温作用。

其中，增反膜101主要用于将红外、紫外光进行透射，而将可见光进行反射；由于在本实施例中是要在空气和基底材料之间增强反射光线，那么，以光线沿着法线方向入射为例，该增透膜的光学厚度为二分之一λ，λ为所需要增强反射效果的光线的波长。当然，增反膜的具体实现结构，还可以根据实际条件，做出适宜性调整；如此，即可实现增反效果，本实施例中的增反膜101不仅可以增加可见光的反射率、降低红外光及紫外光的反射率，还能减少光源入射到光路中的能量损失。需要说明的是，在实际应用中，增反膜101的膜层数量可以根据实际情况设定，例如，单层薄膜构成的增反膜101，或多层介质膜构成的增反膜101，本实施例对增反膜101的膜层数量不作限制。此外，增反膜101的常用材料类型包括金属反射膜、全电介质反射膜以及金属电介质反射膜等。

其中，增透膜121主要用于将红外、紫外光进行反射，而将可见光进行透射；由于在本实施例中是要在空气和基底材料之间消除反射光线，那么，以光线沿着法线方向入射为例，该增透膜的光学厚度为四分之一λ，λ为所需要消除反射的光线的波长；当然，增透膜的具体实现结构，还可以根据实际条件，做出适宜性调整；如此，可使入射光在膜层上下两表面的反射光干涉相消，进而促使反射光能减小、透射光能相对增大；即可使红外光及紫外光反射相消，使可见光以相对较大的光能进入到光路中。需要说明的是，本实施例对增透膜121的膜层数量同样不作限制，且增透膜121的常用材料包括氟化镁、氟化钙、氧化钛、硫化铅、硒化铅以及陶瓷红外光红外增透膜、乙烯基倍半硅氧烷杂化膜等。

其中，第一光程最小值m是针对垂直入射光线在增反膜101中所走路程，若增反膜101的折射率为n1，膜层厚度为t1，则对可见光而言，第一光程最小值m＝n1×2t。

其中，第一光程最大值m是针对非垂直入射光线在增反膜101中所走路程，且该非垂直入射光线的入射角度θ相对垂直入射角度θ＝0°而言存在最大值。

其中，第二光程最大值mc是针对垂直入射光线的反射光线在增透膜121中所走路程，若增透膜121的折射率为n2，膜层厚度为t2，则可根据垂直入射光线与膜层所呈夹角φ，得到mc＝n2×t2/sinφ。

其中，第二光程最小值mc是指入射角度θ为最大值的非垂直入射光线，其反射光线在增透膜121中所走路程。

具体的，在光源隔热结构中，反光碗10、光源o以及曲面隔热片12的几何中心点同轴设置，光源o发出的光线在经过反光碗10所镀增反膜101之后，由于部分红外光、紫外光垂直于反光碗10入射，因此该部分红外光及紫外光可透射出反光碗10，而非垂直入射部分的红外光和紫外光，由于反光碗10上增反膜101的厚度均匀，并非存在膜厚随曲面位置的变化而变化，因此该部分非垂直入射红、紫外光无法透射出反光碗10，而是被反射回光路之中。

上述情况即存在光线的多角度入射，且入射角度θ以中轴光路两侧逐渐增大，而这将导致非垂直入射光线在增反膜101中的光程增大，由此，增反膜101作用的光线波长趋于长波漂移，继而导致增反膜101对可选波段的反射受到影响，部分红外光被反射到光路中，且系统光路的温度也会受此影响不断升温，提高了光源或其他器件的损坏率。

进一步的，在曲面隔热片12上镀增透膜121，增透膜121针对垂直入射光线的反射光，将实现可见光的零反射，而随着反射光与增透膜121夹角的减小，反射光经过增透膜121的光程逐渐减小，以此调整增透膜121中透射光线趋于短波漂移，有效阻隔由增反膜101所反射至增透膜121处红外光的透射，实现对入射到光路中波长的有效调整。

更具体的，可参考图2，图2是一个实施例中光源隔热结构的光路示意图。

其中，第一光程最大值m与第二光程最小值mc的和值为d1，即m+mc＝d1；第二光程最大值mc与第一光程最小值m的和值为d2，即m+mc＝d2，则d1＝d2。

本发明提供的光源隔热结构，通过在反光碗上镀增反膜，以增强光源o所发出入射光中可见光的反射率，并降低入射光中红外、紫外光的透射率，进而有效阻隔红外、紫外等能够产生大量热量的光源进入到系统光路之中。同时，还设置有曲面隔热片，并在曲面隔热片上镀增透膜，进一步实现了部分未被反光碗其增反膜完全阻隔，以致进入到光路中红外、紫外光的有效阻隔。此外，针对不同入射角度的光线进行红外、紫外光有效阻隔，利用光程值的限定完成对增反膜以及增透膜的膜厚设计，同时包含了对曲面隔热片的曲率设定，实现在光程值满足上述条件的基础上，确保光能损耗降低，更能够有效阻隔发热光线进入到该光路结构中，从而降低光器件损坏率。

在一个实施例中，可参考图2，图2是一个实施例中光源隔热结构的光路示意图。本实施例提供的光源隔热结构是在上述实施例的基础上进行具体化，可结合图1进行说明。本实施例提供的光源隔热结构，具体包括：

第二光程最大值mc对应的光线入射角为零，第二光程最小值mc对应的光线入射角为反光碗10的半包角。

其中，入射角θ＝0°的光线为针对反光碗10的垂直入射光线，其经过增反膜101反射后的反射光线，在曲面隔热片12所镀增透膜121中产生的光程为第二光程最大值mc。

其中，反光碗10的半包角由反光碗的开口决定，如图2所示，半包角的取值为θ的最大值，即θ＝x°，x取值为120、130等。

具体的，利用上述设计，光线入射到增反膜101的余弦值为2m。

本实施例提供的光源隔热结构，能够降低光能损耗，更能有效阻隔发热光线进入到该光路结构中，从而降低光器件损坏率。

在一个实施例中，可参考图1，图1是一个实施例中光源隔热结构的结构示意图。本实施例提供的光源隔热结构是在上述实施例的基础上进行具体化，具体包括：

增反膜101设置于反光碗10靠近光源o的一侧，用于增强可见光的反射率；增透膜121设置于反光碗10靠近光源o的一侧，用于增强可见光的透射率。

具体的，由增反、增透原理，将薄膜折射率大于基底折射率的增反膜镀于光线入射一侧，可实现对光线反射率的增强；将薄膜折射率小于基底折射率的增反膜镀于光线入射一侧，可实现对光线透射率的增强。

本实施例提供的光源隔热结构，能够降低光能损耗，更能有效阻隔发热光线进入到该光路结构中，从而降低光器件损坏率。

在一个实施例中，可参考图2，图2是一个实施例中光源隔热结构的光路示意图。本实施例提供的光源隔热结构是在上述实施例的基础上进行具体化，可结合图1进行说明。本实施例提供的光源隔热结构，具体包括：

光源o发出的光线在经过增反膜101的反射与增透膜121的透射后，汇焦于一处焦点f，焦点f位于曲面隔热片12的像侧。

本实施例提供的光源隔热结构，能够降低光能损耗，更能有效阻隔发热光线进入到该光路结构中，从而降低光器件损坏率。

在一个实施例中，可参考图1，图1是一个实施例中光源隔热结构的结构示意图。本实施例提供的光源隔热结构是在上述实施例的基础上进行具体化，具体包括：

曲面隔热片12设置成v形曲面，且曲面隔热片12的开口方向与光源o相背。

具体的，将曲面隔热片12设置成v形曲面，且设置曲面隔热片12的开口方向与光源o相背，光线散射效果佳，并能促使光线朝向开口方向散射，减少照射到光源o处的光线。

本实施例提供的光源隔热结构，能够降低光能损耗，更能有效阻隔发热光线进入到该光路结构中，从而降低光器件损坏率。

在一个实施例中，可参考图1，图1是一个实施例中光源隔热结构的结构示意图。本实施例提供的光源隔热结构是在上述实施例的基础上进行具体化，具体包括：

反光碗10设置成椭圆弧形，且反光碗10的开口方向与光源o相对。

本实施例提供的光源隔热结构，能够降低光能损耗，更能有效阻隔发热光线进入到该光路结构中，从而降低光器件损坏率。

在一个实施例中，提供一种光源隔热结构，本实施例提供的光源隔热结构是在上述实施例的基础上进行具体化，具体包括：

反光碗10相对光源o的半包角的余弦值，与第一光程最大值m的二倍值相等。

本实施例提供的光源隔热结构，能够降低光能损耗，更能有效阻隔发热光线进入到该光路结构中，从而降低光器件损坏率。

在一个实施例中，提供一种光源隔热结构，本实施例提供的光源隔热结构是在上述实施例的基础上进行具体化，具体包括：

增反膜101的膜厚与增透膜121的膜厚对应相等。

具体的，增反膜101以及增透膜121的膜厚相等，均为t，此时第一光程最小值m与t相等，第二光程最大值mc的取值为t的正弦值

本实施例提供的光源隔热结构，能够降低光能损耗，更能有效阻隔发热光线进入到该光路结构中，从而降低光器件损坏率。

在一个实施例中，提供一种光源隔热结构，本实施例提供的光源隔热结构是在上述实施例的基础上进行具体化，具体包括：

增反膜101与增透膜121的材料包括氟化镁、二氧化硅以及氧化锆中的至少一种。

本实施例提供的光源隔热结构，能够降低光能损耗，更能有效阻隔发热光线进入到该光路结构中，从而降低光器件损坏率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述间接，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了对本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。