透鏡及應用該透鏡的發光組件.pdf

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1、(19)中華人民共和國國家知識產權局 (12)實用新型專利 (10)授權公告號 (45)授權公告日 (21)申請號 201921503410.2 (22)申請日 2019.09.09 (73)專利權人 深圳市百康光電有限公司 地址 518000 廣東省深圳市光明區玉塘街 道田寮社區寶山路邊銘鋒達生產基地 廠房C201 (72)發明人 姜君城 (74)專利代理機構 深圳中一聯合知識產權代理 有限公司 44414 代理人 曾文洪 (51)Int.Cl. F21V 5/04(2006.01) (ESM)同樣的發明創造已同日申請發明專利 (54)實用新型名稱 一種透鏡及應用該透鏡的發光組件 (57)摘。

2、要 本實用新型涉及光學技術領域， 特別涉及一 種透鏡， 包括相對設置的入射面和出射面， 入射 面包括多個圍繞透鏡的軸線同心設置的第一透 鏡區， 出射面包括多個圍繞透鏡的軸線同心設置 的第二透鏡區， 光線從入射面射入透鏡， 一部分 光線直接由出射面射出， 另一部分光線經第一透 鏡區的全反射后由第二透鏡區射出， 使獲取同樣 效果的光線需要的焦距和口徑更小， 因此可縮小 透鏡的厚度和口徑， 即縮小透鏡的尺寸， 并減小 透鏡的重量， 故使用該透鏡的聚光組件的尺寸和 重量都能得到減小， 使其能夠適應更多的應用場 景。 權利要求書1頁 說明書4頁 附圖4頁 CN 210462887 U 2020.05.0。

3、5 CN 210462887 U 1.一種透鏡， 其特征在于， 包括： 相對設置的入射面和出射面， 所述入射面包括多個圍 繞所述透鏡的軸線同心設置的第一透鏡區， 所述出射面包括多個圍繞所述透鏡的軸線同心 設置的第二透鏡區， 光線從所述入射面射入所述透鏡， 一部分光線直接由所述出射面射出， 另一部分光線經所述第一透鏡區的全反射后由所述第二透鏡區射出。 2.如權利要求1所述的透鏡， 其特征在于， 所述第一透鏡區為環形設置的凸形齒狀結 構， 所述第二透鏡區為環形設置的凹形齒狀結構。 3.如權利要求2所述的透鏡， 其特征在于， 所述凸形齒狀結構包括靠近所述入射面的中 心的第一表面和遠離所述入射面的中心。

4、的第二表面， 所述第一表面為透射面， 所述第二表 面為全反射面。 4.如權利要求3所述的透鏡， 其特征在于， 所述凹形齒狀結構包括遠離所述出射面的中 心的第三表面和靠近所述出射面的中心的第四表面， 所述第三表面為透射面。 5.如權利要求4所述的透鏡， 其特征在于， 所述凸形齒狀結構的個數與所述凹形齒狀結 構的個數相同， 且位置一一對應。 6.如權利要求5所述的透鏡， 其特征在于， 光線依次經過所述凸形齒狀結構的第一表面 的折射、 第二表面的反射以及與所述凸形齒狀結構位置對應的凹形齒狀結構的第三表面的 折射射出所述透鏡。 7.如權利要求4至6任一項所述的透鏡， 其特征在于， 所述第一表面、 第二。

5、表面和第三表 面中至少一個表面為弧面或斜面。 8.如權利要求1至6任一項所述的透鏡， 其特征在于， 所述入射面還包括設置在所述入 射面的中心且向內凹陷的凹槽， 所述出射面還包括設置在所述出射面的中心且向外凸出的 凸起。 9.如權利要求1至6任一項所述的透鏡， 其特征在于， 所述透鏡還包括連接所述入射面 和所述出射面的連接面。 10.一種發光組件， 其特征在于， 包括光源， 以及設置于所述光源的光路上且如權利要 求1至9任一項所述的透鏡。 權利要求書 1/1 頁 2 CN 210462887 U 2 一種透鏡及應用該透鏡的發光組件 技術領域 0001 本實用新型涉及光學技術領域， 特別涉及一種透。

6、鏡。 背景技術 0002 菲涅爾透鏡(Fresnel lens)， 又名螺紋透鏡， 多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片， 也有玻璃制作的， 鏡片表面一面為光面， 另一面刻錄了由小到大的同心圓， 它的紋理是根據 光的干涉及擾射以及相對靈敏度和接收角度要求來設計的。 目前的聚光組件中使用的菲涅 爾透鏡大多為單面鋸齒結構的透鏡， 即入射面為平面結構， 出射面為有多條凹陷的齒槽結 構， 該結構設計使得聚光組件的厚度比較厚。 實用新型內容 0003 本實用新型的目的在于提供一種透鏡， 旨在解決現有的菲涅爾透鏡的厚度較厚的 技術問題。 0004 本實用新型是這樣實現的， 一種透鏡， 包括： 相對設置的入射面和。

7、出射面， 所述入 射面包括多個圍繞所述透鏡的軸線同心設置的第一透鏡區， 所述出射面包括多個圍繞所述 透鏡的軸線同心設置的第二透鏡區， 光線從所述入射面射入所述透鏡， 一部分光線直接由 所述出射面射出， 另一部分光線經所述第一透鏡區的全反射后由所述第二透鏡區射出。 0005 進一步地， 所述第一透鏡區為環形設置的凸形齒狀結構， 所述第二透鏡區為環形 設置的凹形齒狀結構。 0006 進一步地， 所述凸形齒狀結構包括靠近所述入射面的中心的第一表面和遠離所述 入射面的中心的第二表面， 所述第一表面為透射面， 所述第二表面為全反射面。 0007 進一步地， 所述凹形齒狀結構包括遠離所述出射面的中心的第三。

8、表面和靠近所述 出射面的中心的第四表面， 所述第三表面為透射面。 0008 進一步地， 所述凸形齒狀結構的個數與所述凹形齒狀結構的個數相同， 且位置一 一對應。 0009 進一步地， 光線依次經過所述凸形齒狀結構的第一表面的折射、 第二表面的反射 以及與所述凸形齒狀結構位置對應的凹形齒狀結構的第三表面的折射射出所述透鏡。 0010 進一步地， 所述第一表面、 第二表面和第三表面中至少一個表面為弧面或斜面。 0011 進一步地， 所述入射面還包括設置在所述入射面的中心且向內凹陷的凹槽， 所述 出射面還包括設置在所述出射面的中心且向外凸出的凸起。 0012 進一步地， 所述透鏡還包括連接所述入射面。

9、和所述出射面的連接面。 0013 本實用新型還提供了一種發光組件， 包括光源， 以及設置于所述光源的光路上且 如上所述的透鏡。 0014 實施本實用新型的一種透鏡， 具有以下有益效果： 包括相對設置的入射面和出射 面， 入射面包括多個圍繞透鏡的軸線同心設置的第一透鏡區， 出射面包括多個圍繞透鏡的 軸線同心設置的第二透鏡區， 入射該透鏡的部分光線經過全反射后再射出， 使獲取同樣效 說明書 1/4 頁 3 CN 210462887 U 3 果的光線需要的焦距和口徑更小， 因此可縮小透鏡的厚度和口徑， 即縮小透鏡的尺寸， 并減 小透鏡的重量， 故使用該透鏡的聚光組件的尺寸和重量都能得到減小， 使其能。

10、夠適應更多 的應用場景。 附圖說明 0015 為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案， 下面將對實施例中所需要使 用的附圖作簡單地介紹， 顯而易見地， 下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例， 對于本領域普通技術人員來講， 在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得 其他的附圖。 0016 圖1是本實用新型實施例提供的透鏡一個角度的結構示意圖； 0017 圖2是本實用新型實施例提供的透鏡另一角度的結構示意圖； 0018 圖3是本實用新型實施例提供的透鏡的剖視圖； 0019 圖4是圖3中A區域的局部放大圖； 0020 圖5是圖3中B區域的局部放大圖； 0021 圖6是光線照。

11、射在本實用新型實施例提供的透鏡的光路圖。 0022 上述附圖所涉及的標號明細如下： 1、 入射面； 11、 第一透鏡區； 111、 第一表面； 112、 第二表面； 12、 凹槽； 2、 出射面； 21、 第二透鏡區； 211、 第三表面； 212、 第四表面； 22、 凸起； 3、 連接面； 10、 第一角度； 20、 第二角度； 30、 第三角度； 100、 光線； 200、 光源。 具體實施方式 0023 為了使本實用新型的目的、 技術方案及優點更加清楚明白， 以下結合附圖及實施 例， 對本實用新型進行進一步詳細說明。 應當理解， 此處所描述的具體實施例僅用以解釋本 實用新型， 并不用于。

12、限定本實用新型。 0024 需說明的是， 當部件被稱為 “固定于” 或 “設置于” 另一個部件， 它可以直接或者間 接位于該另一個部件上。 當一個部件被稱為 “連接于” 另一個部件， 它可以是直接或者間接 連接至該另一個部件上。 術語 “上” 、“下” 、“左” 、“右” 、“前” 、“后” 、“豎直” 、“水平” 、“頂” 、 “底” 、“內” 、“外” 等指示的方位或位置為基于附圖所示的方位或位置， 僅是為了便于描述， 不能理解為對本技術方案的限制。 術語 “第一” 、“第二” 僅用于便于描述目的， 而不能理解為 指示或暗示相對重要性或者隱含指明技術特征的數量?！岸鄠€” 的含義是兩個或兩個。

13、以上， 除非另有明確具體的限定。 0025 為了說明本實用新型所述的技術方案， 以下結合具體附圖及實施例進行詳細說 明。 0026 請參閱圖1至圖3， 為本實用新型實施例聽的一種透鏡， 包括： 相對設置的入射面1 和出射面2， 以及連接入射面1和出射面2的連接面3， 入射面1包括多個圍繞透鏡的軸線同心 設置的第一透鏡區11， 出射面2包括多個圍繞透鏡的軸線同心設置的第二透鏡區21， 光線 100從入射面1射入該透鏡， 一部分光線100直接由出射面2射出， 另一部分光線100經第一透 鏡區11的全反射后由第二透鏡區21射出(如圖6)。 需要說明的是， 本實用新型實施例選用的 透鏡可以但不限于包括。

14、菲涅爾透鏡。 0027 射入該透鏡的部分光線100經過全反射后再射出， 使獲取同樣效果的出射光線需 說明書 2/4 頁 4 CN 210462887 U 4 要的焦距和口徑更小， 因此可縮小透鏡的厚度和口徑， 即縮小透鏡的尺寸， 并減小透鏡的重 量， 故使用該透鏡的聚光組件的尺寸和重量都能得到減小， 使其能夠適應更多的應用場景。 0028 請參閱圖3， 第一透鏡區11為環形設置的凸形齒狀結構， 其包括靠近入射面1中心 的第一表面111和遠離入射面1中心的第二表面112， 其中， 第一表面111為透射面， 第二表面 112為全反射面。 第二透鏡區21為環形設置的凹形齒狀結構， 其包括遠離出射面2。

15、中心的第 三表面211和靠近出射面2中心的第四表面212， 其中， 第三表面211為透射面。 具體地， 凸形 齒狀結構的個數與凹形齒狀結構的個數相同， 且凸形齒狀結構與凹形齒狀結構的位置一一 對應。 0029 請參閱圖3至圖6， 設與透鏡的軸線所垂直的平面為目標面， 第一表面111與目標面 所成夾角為第一角度10， 第二表面112與目標面所成夾角為第二角度20(如圖4)， 第三表面 211與目標面所成夾角為第三角度30(如圖5)。 可以理解的， 根據計算精確調整每一對位置 對應的凸形齒狀結構與凹形齒狀結構中第一角度10、 第二角度20以及第三角度30的值， 使 設置于透鏡的入射面1一側并位于透。

16、鏡的軸線上的光源200發出的光線100從透鏡的入射面 1入射后， 能夠首先經過凸形齒狀結構的第一表面111進行折射， 然后經過該凸形齒狀結構 的第二表面112進行全反射， 最后經過與該凸形齒狀結構對應的凹形齒狀結構的第三表面 211進行折射， 并從出射面2射出透鏡。 相較于現有的單面菲涅爾透鏡只能對光線進行一次 折射， 通過本實施例的透鏡的光線經過折射、 全反射再折射， 然后射出， 由于全反射的過程 光線100的光路發生了向出射面2中心方向的偏折， 原來需要從出射面更外側射出的光， 現 在通過該全反射能夠從更靠近出射面2中心的位置射出， 使出射面的口徑能夠做的更小， 進 而使獲取同樣效果的光線。

17、需要的焦距和口徑更小， 因此可縮小透鏡的厚度和口徑， 即縮小 透鏡的尺寸， 并減小透鏡的重量， 故使用該透鏡的聚光組件的尺寸和重量都能得到減小， 同 時由于透鏡的厚度縮小， 光線在透鏡中直線傳播的距離縮短， 光線能量的損失將降低， 從而 出射光線的質量更好， 使本實施例的透鏡能夠適應更多的應用場景。 0030 具體地， 在透鏡中， 各凸形齒狀結構的第一表面111與目標面所成的第一角度10可 設置為相同也可設置為不同， 各凸形齒狀結構的第二表面112與目標面所成的第二角度20 可設置為相同也可設置為不同， 各凹形齒狀結構的第三表面211與目標面所成的第三角度 30可設置為相同也可設置為不同， 可。

18、根據具體需要進行調整， 需要保證光線從對應的凸形 齒狀結構射入， 凹形齒狀結構射出的過程中， 光線能依次經過第一表面111的折射、 第二表 面112的全反射及第三表面211的折射即可。 進一步地， 由于菲涅耳透鏡中照明光束的不均 勻亮度的原因在于菲涅耳透鏡區的直立面。 在具有從凸透鏡切割出來的形狀的菲涅耳透鏡 中， 在菲涅耳透鏡區之間形成了階梯， 不可避免地會具有直立面。 直立面導致光線被反射或 者折射到照明區的外部， 并且直立面部分地阻擋了照明光束， 在照明光束中會出現暗線， 該 暗線比其它光線要暗， 使該暗線照射的區域比周圍區域要暗， 從而導致亮度的不均勻， 因此 在設計時， 第一角度10。

19、、 第二角度20及第三角度30均不設計為90 。 0031 請參閱圖3， 第一表面111可以是斜面， 也可以是弧面； 第二表面112可以是斜面， 也 可以是弧面； 第三表面211可以是斜面， 也可以是弧面。 將第一表面111、 第二表面112及第三 表面211設計為弧形， 能夠更好地折射或反射光線， 使透鏡射出的光線更加均勻。 在本實施 例中， 以第三平面211為例， 第三平面211在靠近入射面1的底角處第三角度30有較低值， 在 遠離入射面1的頂角處第三角度30有較高值， 即第三平面211與目標面所成的第三角度30沿 說明書 3/4 頁 5 CN 210462887 U 5 遠離入射面1的方。

20、向逐漸增大， 使第三平面211具有彎曲， 形成弧面。 0032 請參閱圖1和圖2， 入射面1還包括設置在入射面1中心的凹槽12， 即入射面1由位于 中心的且向內凹陷的凹槽12和圍繞凹槽12同心設置的多個第一透鏡區11組成。 出射面2還 包括設置在出射面2中心且向外凸出的凸起22， 即出射面2由位于中心的凸起22和圍繞凸起 22同心設置的多個第二透鏡區21組成。 0033 本實施例的透鏡可選用合適的聚合物片材制成， 合適的聚合物可以是聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA)、 環狀的烯烴聚合物(COP)或其它丙烯酸類聚合物。 0034 本實施例還提供了一種發光組件， 該發光組件包括光源200以及設置在該光。

21、源200 的光路上的透鏡。 可選地， 該光源200為設置在透鏡入射面1一側， 且位于透鏡的軸線上的點 光源。 0035 以上所述僅為本實用新型的可選實施例而已， 并不用以限制本實用新型， 凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、 等同替換和改進等， 均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。 說明書 4/4 頁 6 CN 210462887 U 6 圖1 說明書附圖 1/4 頁 7 CN 210462887 U 7 圖2 圖3 說明書附圖 2/4 頁 8 CN 210462887 U 8 圖4 圖5 說明書附圖 3/4 頁 9 CN 210462887 U 9 圖6 說明書附圖 4/4 頁 10 CN 210462887 U 10 。