一种透镜及照明装置的制作方法

本发明实施例涉及光学设计，特别涉及一种透镜及照明装置。

背景技术：

1、常规led为朗伯光形，朗伯光照射在平面上通常会形成中间亮，边缘暗的照明光斑，故市面上照明装置的光斑通常伴随暗角问题，使得照明装置无法实现均匀的等照度，进而影响消费者的用户体验。为解决这一技术问题，可在照明装置中加入如图1所示的常规透镜，并通过常规透镜实现光线的偏移，以对光斑边缘的暗角进行补偿。

2、然而，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：参见图2，常规透镜的光线的偏移角度小，故经过常规透镜后光线的出射角度小、偏折到光斑边缘的光线数量少，进而对光斑边缘的暗角的补偿能力较低，导致光线的出光效率低。

3、因此，目前亟需一种光线的偏移角度大，光线的出光效率高的透镜。

技术实现思路

1、本发明实施方式的目的在于提供一种光线的偏移角度大，光线的出光效率高的透镜。

2、为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种透镜，包括沿光轴方向相对设置的入光侧表面和出光侧表面；所述入光侧表面包括第一曲面、以及与所述第一曲面的周侧相接并环绕所述第一曲面的第二曲面；所述出光侧表面包括第三曲面、以及与所述第三曲面的周侧相接并环绕所述第三曲面的第四曲面；所述第一曲面与所述第三曲面在所述光轴方向上相对设置、且均朝靠近彼此的方向凹陷，所述第一曲面的中心点与所述第三曲面的中心点均位于所述光轴上；所述第二曲面与所述第四曲面在所述光轴方向上相对设置、且均朝远离彼此的方向凸起，所述第二曲面的周侧与所述第四曲面的周侧相接；在所述透镜径向的截面上，所述第四曲面包括自所述第三曲面周侧朝远离光轴方向延伸的反射区、和自所述反射区朝远离光轴方向延伸并与所述第二曲面的周侧相接的透射区；来自入光侧的光线经由所述第一曲面射入所述透镜内，射入所述第一曲面的部分光线经由所述第三曲面出射，射入所述第一曲面的其他部分光线依次入射至所述反射区、经由所述反射区反射后入射至所述第二曲面、经由所述第二曲面反射后入射至所述透射区并经所述透射区透射出去。

3、本发明的实施方式相对于现有技术而言，射入第一曲面的其他部分光线能够通过反射区、第二曲面以及透射区完成二次折返光路，被二次折返的光线最终经由出光侧表面最外围区域的透射区出射，而不再集中在出光侧表面的中央区域出射，从而使得穿过该透镜的光线具有较大的偏移角度，以增加偏折到光斑边缘的光线数量，进而提高对光斑边缘的暗角的补偿能力，增大光斑照度的均匀度，使得光线具有较高的出光效率。

4、另外，在所述透镜径向的截面上，所述反射区和所述透射区均相对于所述光轴旋转对称；并且，所述透镜一体成型。此种设置方式使得第四曲面相对于光轴旋转对称，使得透镜相对于光轴旋转对称，以在需要形成相对于光轴旋转对称的光斑时，穿过该透镜的光线会对光斑边缘的暗角进行相对于光轴旋转对称的补偿，进而使得穿过该透镜形成的光斑的照度更加均匀。

5、另外，所述第一曲面的曲率范围设置在0.5mm-1～1mm-1之间。这样，在保证射入第一曲面的光线能够射入第三曲面和第四曲面的同时，使得第一曲面的曲率保持在一个较小的范围，进而让第一曲面更加平缓，以降低第一曲面的弯曲度对透镜厚度的影响，使得整个透镜的厚度更薄。

6、另外，所述第二曲面的曲率范围设置在0.01mm-1～0.2mm-1之间。这样，在保证第二曲面能将光线反射至第四曲面的透射区上的同时，使得第二曲面的曲率保持在一个较小的范围，进而让第二曲面更加平缓，以降低第二曲面的弯曲度对透镜厚度的影响，使得整个透镜的厚度更薄。

7、另外，所述第三曲面的曲率小于0。这样，第三曲面的凸出侧与第四曲面的凸出侧是相反的，以在保证第一曲面射出的部分光线能经由第三曲面出射的同时，大大降低第三曲面对透镜厚度的影响，使得整个透镜的厚度更薄。

8、另外，所述反射区的曲率范围设置在0.09mm-1～0.3mm-1之间。这样，在保证第四曲面的反射区能将光线反射至第二曲面上的同时，使得反射区的曲率保持在一个较小的范围，进而让反射区更加平缓，以降低反射区的弯曲度对透镜厚度的影响，使得整个透镜的厚度更薄。

9、另外，所述透射区的曲率范围设置在0.15mm-1～0.25mm-1之间。这样，在保证第四曲面的透射区能将经由第二曲面反射来的光线透射出去的同时，使得透射区的曲率保持在一个较小的范围，进而让透射区更加平缓，以降低透射区的弯曲度对透镜厚度的影响，使得整个透镜的厚度更薄。

10、另外，沿所述透镜的轴向方向上，所述透镜各处的厚度不小于2mm；沿所述透镜的径向方向上，所述透镜的中心点到自身周侧外缘的尺寸不小于8mm。

11、另外，所述透镜的折射率范围设置在1.49-1.68之间。

12、本发明的实施方式还提供了一种照明装置，包括上述任意一种透镜。该照明装置的透镜中的部分光线是在完成二次折返后透射出去的，被二次折返的光线最终经由出光侧表面最外围区域的透射区出射，而不再集中在出光侧表面的中央区域出射，从而使得照明装置的透镜具有较大的光线偏移角度，以提高对光斑边缘的暗角的补偿能力，进而使得光线具有较高的出光效率。并且，在同一照明装置中，相比于只能完成一次折射的常规透镜，由于该透镜内需完成二次折返光路，故透镜的入光侧表面和出光侧表面的曲率较小，以使得该透镜更加平缓、厚度更薄，进而使得照明装置的内部结构更加紧凑。

技术特征：

1.一种透镜，其特征在于，包括沿光轴方向相对设置的入光侧表面和出光侧表面；

2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜径向的截面上，所述反射区和所述透射区均相对于所述光轴旋转对称；并且，

3.根据权利要求1或者2所述的透镜，其特征在于，所述第一曲面的曲率范围设置在0.5mm-1～1mm-1之间。

4.根据权利要求1或者2所述的透镜，其特征在于，所述第二曲面的曲率范围设置在0.01mm-1～0.2mm-1之间。

5.根据权利要求1或者2所述的透镜，其特征在于，所述第三曲面的曲率小于0。

6.根据权利要求1或者2所述的透镜，其特征在于，所述反射区的曲率范围设置在0.09mm-1～0.3mm-1之间。

7.根据权利要求1或者2所述的透镜，其特征在于，所述透射区的曲率范围设置在0.15mm-1～0.25mm-1之间。

8.根据权利要求1或者2所述的透镜，其特征在于，沿所述透镜的轴向方向上，所述透镜各处的厚度不小于2mm；

9.根据权利要求1或者2所述的透镜，其特征在于，所述透镜的折射率范围设置在1.49-1.68之间。

10.一种照明装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的透镜。

技术总结
本发明实施例涉及光学设计技术领域，公开了一种透镜及照明装置。本发明中透镜包括入光侧表面和出光侧表面；入光侧表面包括第一曲面、与第一曲面的周侧相接并环绕第一曲面的第二曲面；出光侧表面包括第三曲面、与第三曲面的周侧相接并环绕第三曲面的第四曲面；第四曲面包括自第三曲面周侧朝远离光轴方向延伸的反射区、和自反射区朝远离光轴方向延伸并与第二曲面的周侧相接的透射区；来自入光侧的光线经第一曲面射入透镜内，射入第一曲面的部分光线经第三曲面出射，射入第一曲面的其他部分光线依次入射至反射区、经反射区反射后入射至第二曲面、经第二曲面反射后入射至透射区并经透射区射出。穿过该透镜的光线具有大的偏移角度和高的出光效率。

技术研发人员：宋晨源,王璐
受保护的技术使用者：华勤技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14