一种小角度透镜系统的制作方法

1.本实用新型涉及led重点照明的技术领域，尤其是涉及一种需要小角度配光的小角度透镜系统。


背景技术：

2.在重点照明的灯具，比如射灯，对光学部件需要进行小角度配光。具有小角度配光的光学系统，其照射范围小，中心光强高，可拓展到包括射灯在内的其他小角度灯具中。
3.目前，小角度配光的灯具存在以下问题：(1)小角度透镜的规格参数不能确定，在给定光源发光面尺寸后，在透镜的尺寸和材料选择上存在矛盾，透镜的尺寸越大，角度可以设计的更小，但这样会浪费透镜材料和灯具材料；(2)小角度透镜的光斑中，一般会有较重的黄斑和杂散光，导致小角度灯具的光学效果在应用中受到限制。
4.公开号为cn211925660u的中国专利，提供了一种极小角度led灯具透镜，包括透镜本体，所述透镜本体呈锥体形状，所述透镜本体包括容置腔、入光面一、入光面二、全反射面、出光面一和出光面二；所述入光面一和入光面二设置在容置腔内；所述容置腔设置在所述透镜本体的底部，用于放置led光源；所述入光面一为锥形入光面，所述入光面一的表面为磨砂面。该透镜的入光面和出光面均为曲面组合，在生产过程中需要确定弧面和倾斜角度，比较难精准控制。
5.为此，有必要对现有的小角度透镜光学系统进行优化设计，使透镜和光源件可准确适配，且确保透镜具有良好的光斑效果。


技术实现要素：

6.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小角度透镜系统，通过光源件的发光面直径，以及其与透镜的出光面直径和高度的关系式，可快速根据给定的光源件，设计出符合角度要求的最小透镜尺寸，而且可以消除透镜出射的杂散光，保证整个透镜系统的光斑效果。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
8.一种小角度透镜系统，包括光源件和透镜，所述光源件与所述透镜具有以下关系：
9.当所述透镜的出射角度为10
°
时，b/a＝10，b/h＝2；
10.当所述透镜的出射角度为5
°
时，b/a＝20，b/h＝2；
11.式中：
12.所述a为所述光源件的发光面直径，
13.所述b为所述透镜的出光面直径；
14.所述h为所述透镜的高度。
15.在上述透镜系统中，在给定光源件后，可获得光源件的发光面直径，之后根据上述关系式，可得出所需透镜的发光面直径和高度，进而设计出符合5
°
和10
°
这两种常用出射角度要求的最小透镜，在满足小角度出射的同时也降低透镜材料的使用，降低生产成本。
16.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，在所述透镜的中部设置有不透明的阻挡件。
17.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述阻挡件位于出光面的正下方，所述阻挡件与所述透镜通过超声波焊接固定在一起。
18.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述透镜在所述光源件的正上方开设有进光孔，所述进光孔的截面呈梯形。
19.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述阻挡件的直径稍大于所述进光孔的顶部直径。
20.在透镜系统中，通过在透镜的中部、出光面的正下方设置了不透明的阻挡件，其直径稍大于透镜进光孔的顶部直径，在舍弃透镜中间部分的光线的同时，可以将透镜中心出射的光线大部分反射回去，从而阻挡从透镜出射的杂散光，保证整个透镜系统的光斑效果，减淡了光斑外围的黄斑。
21.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述阻挡件为塑胶材质。塑胶材质的阻挡件为不透明结构，其可以通过超声波焊接的方式与透镜固定在一起，从而阻挡透镜中间出射的光线，减少黄斑的产生。
22.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述光源件为cob光源。cob光源为高功率集成面光源，根据贴合的led芯片，确定出光面积和外形尺寸。透镜根据cob光源的发光面直径，对应设计出光面直径和高度。
23.作为本实用新型的技术方案的进一步描述，所述透镜的材质为pmma、pc或玻璃的其中一种。
24.pmma、pc或玻璃材质的透镜，使得折射率大于空气，由进光孔进入的光线产生折射，一部分经由透镜侧面的全反射面出射；另一部分经由顶部的出光面出射，而且中间部分的光线经阻挡件反射回来，最终经阻挡件周围的出光面出射，可减小出射的角度，并避免出现黄斑。
25.基于上述的技术方案，本实用新型取得的技术效果为：
26.(1)本实用新型提供的小角度透镜系统，根据给定的光源件的发光面直径和相应的关系式，可得出所需透镜的发光面直径和高度，进而设计出符合5
°
和10
°
这两种常用出射角度要求的最小透镜，在满足小角度出射的同时也降低透镜材料的使用，降低生产成本。
27.(2)本实用新型的小角度透镜系统，在透镜的中部设置了不透明的阻挡件，其直径稍大于透镜进光孔的顶部直径，在舍弃透镜中间部分的光线的同时，可以将透镜中心出射的光线大部分反射回去，从而阻挡从透镜出射的杂散光，保证整个透镜系统的光斑效果，减淡了光斑外围的黄斑。
附图说明
28.图1为本实用新型的小角度透镜系统的结构示意图。
29.图2为本实用新型的光源件的俯视图。
30.图3为本实用新型的小角度透镜系统的截面图。
31.图4为本实用新型的透镜的剖视图。
32.图5为本实用新型的小角度透镜系统的配光曲线图。
具体实施方式
33.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。
34.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。
35.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。
36.实施例1
37.图1给出了本实施例的小角度透镜系统的结构示意图，图2给出了本实施例的光源件的俯视图，图3给出了本实施例的小角度透镜系统的截面图，图4为本实施例透镜的剖视图，结合参考图1～图4，一种小角度透镜系统，包括光源件1和透镜2，该光源件1为cob光源，在基板11上贴合有一定数量的led芯片，形成发光模组，该发光模组呈环状出射，其发光面的直径为a。
38.设置在光源件1上方的透镜2，需要根据光源件的出光面积和外形尺寸进行设计，以对光源件1的光线进行控制。而在设计小角度透镜的过程中，透镜的出光面和高度则是需要重点考虑的参数。透镜2的材质可以是pmma、pc或玻璃，本实施例以pmma材质的透镜进行举例说明。
39.以目前常用的5
°
和10
°
的小角度透镜为例说明，在本实施例中，透镜的出光面直径b和高度h，与光源件的发光面直径a具有以下关系式：
40.当透镜的出射角度为10
°
时，b/a＝10，b/h＝2；即透镜2的出光面直径b与光源件1的发光面直径a的比值为10，b的取值还可以根据cob光源中led芯片的排布进行适当调整。
41.当透镜的出射角度为5
°
时，b/a＝20，b/h＝2；即透镜2的出光面直径b与光源件1的发光面直径a的比值为20，b的取值还可以根据cob光源中led芯片的排布进行适当调整。
42.在上述的出光面直径b的取值确定好后，根据透镜的出光面直径b与高度h的比值为2，即可以设计出在该出光面直径情况下的最小角度。
43.可见，本实施例在给定cob光源件后，可获得光源件的发光面直径，按照上述的关系式确定透镜的尺寸，并得出所需透镜的发光面直径和高度，进而设计出符合5
°
和10
°
这两种常用出射角度要求的最小透镜，满足小角度的应用需求，减少了整个研发周期，而避免了使用更大尺寸的透镜，在满足小角度出射的同时也降低透镜材料的使用，降低生产成本。
44.透镜2的顶部为出光面20，在透镜2的底部开设有进光孔22，该进光孔22具有上窄下宽的结构，其截面呈梯形。光源件1设置在进光孔22的正下方。光源件1发出的光线，经透镜2出射，其出光主要分为两部分，一部分经由透镜侧面的全反射面24反射后，再从出光面20出射，经有全反射面24反射处理的光线角度小，光斑集中，一般不会出现黄斑；而另一部分则直接经由透镜的出光面20出射，由于一般透镜的出光面有凸透镜的功能，在透镜中间出射的光，一般角度较大，对光斑的影响很大，容易出现黄斑。
45.在本实施例中，在透镜2在中部设置有不透明的阻挡件21，该阻挡件21还位于出光面的正下方，其材质为塑胶材质，可以通过超声波焊接的方式与透镜2固定在一起。如图4所示，阻挡件21的直径m设置为稍大于进光孔22的顶面23的直径n，阻挡件21可以阻挡透镜中间出射的光线，减少黄斑的产生。
46.图5给出了本实施例的小角度透镜系统的配光曲线图，如图5所示，采用本实施例的小角度透镜系统，其照射范围小，中心光强高。
47.而且，本实施例在透镜的中部设置不透明的塑胶阻挡件，在透镜中间部分的光线做了舍弃，以此换来的效果是：可以将透镜中心出射的光线大部分反射回去，从而阻挡从透镜出射的杂散光，保证整个透镜系统的光斑效果，减淡了光斑外围的黄斑。
48.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。