CN108204572A - 一种改变薄型透镜角度的微结构添加方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改变薄型透镜角度的微结构添加方法，直接在薄型透镜上添加的微结构用于改变出光角度，实现柔和均匀光斑照明的方法，传统此类透镜所用的改变角度的方法是添加第二透镜或者直接修改关键光学曲面。添加第二透镜的方法增加了***的成本同时也降低了效率，直接修改关键光学曲面的方法则相当于重新开模增加了模具成本。本发明的方法，可直接在透镜上添加微结构，无需新增***元件，关键光线曲面也无需修改，也不影响光斑的均匀柔和。
Description
技术领域
本发明涉及LED透镜技术领域，具体涉及一种改变薄型透镜角度的微结构添加方法。
背景技术
现有技术中，一般需要改变薄型透镜的出光角度的方法是直接修改关键光学曲面，或者在透镜后方添加第二个大约同等尺寸的透镜，用于二次改变光束角，添加第二透镜的方法增加了***的成本同时也降低了效率，直接修改关键光学曲面的方法则相当于重新开模增加了模具成本。
发明内容
本发明的目的在于，设计一种直接添加在薄型透镜上的微结构用于改变出光角度实现光束角度调整，且不影响柔和均匀光斑照明的方法。
本发明的方案为：一种改变薄型透镜角度的微结构添加方法，所述薄型透镜为旋转对称结构，透镜底部设有用于放置LED光源的内凹的光腔，光腔内壁形成为入射面，透镜顶部上表面设为出射面，顶部与底部之间的侧面形成为反射面；所述薄型透镜自出射面到透镜底部的高度与出射面的直径的比值不大于0.2；该方法包括以下步骤：
A、将入射面设为锥面；
B、将上表面设为平面或弧面；
C、在反射面上镀反射膜；
D、在出射面表面设置若干连续排列的微结构单元，每个微结构单元的表面积小于2平方毫米；
E、将微结构单元的表面设置成弧面；
F、将光源发出的光线通过入射面折射进入透镜，再由上表面全反射或反射射向反射面，经反射面全反射或反射再从上表面准直出射；
G、将步骤F中准直出射的光线，准直射入微结构单元内，并从微结构单元的表面射出；
H、调整微结构单元表面的弧度大小，用以调节从微结构单元表面出射的光线的出射角度，从而使步骤F中准直出射的光线不再准直；
I、将所有经微结构单元调节后的出射光线一起射出，组合成一集成光束，该集成光束的出射角度等于经单个微结构单元调节后的出射光线的出射角度。
优选的，所述微结构单元为六边形或矩形，各微结构单元相互紧密排列、布满出射面表面。
优选的，将所述反射面设成由若干V型沟槽组成的沟槽面，所述沟槽相互间围绕透镜中心呈辐射状分布于反射面上。
优选的，所述入射面被经过旋转对称轴的平面所截形成的曲线的斜率从靠近旋转对称轴到远离旋转对称轴逐渐减小。
优选的，所述反射面自透镜底部向上过渡至透镜顶部的出射面，反射面被经过旋转对称轴的平面所截形成的曲线自下而上逐渐远离旋转对称轴，其斜率从靠近旋转对称轴到远离旋转对称轴的方向逐渐增加。
优选的，所述出射面包括第一出射面和第二出射面，第一出射面为圆形且位于出射面的中间，第二出射面以包围第一出射面的方式位于出射面的外周；
在所述第二出射面上设置所述微结构单元，而第一出射面上不设置微结构单元。
优选的，所述微结构单元用以下方式形成：
(1)在透镜的出射面上以中心作为起点画第一弧线，第一弧线的终点位于出射面边缘；
(2)复制第一弧线并以中心为旋转点，将复制的第一弧线旋转360/n度，n为整数，且60≤n≤90；
(3)重复步骤(2)，直至所有第一弧线以间隔360/n度的大小布满整个出射面；
(4)将所有第一弧线复制，并以出射面上任一经过中心的直线为对称轴，将复制的所有第一弧线做镜像操作，形成第二弧线；
(5)所有第一弧线和所有第二弧线相互交隔形成所述微结构单元。
优选的，所述各微结构单元的表面弧度不一致，越靠近中心的微结构单元，其表面弧度越大。
本发明设计的方法，可直接在透镜上添加微结构，无需新增***元件，关键光线曲面也无需修改，通过调整微结构单元表面的弧度即可实现调节光束出光角度的目的，且不影响照明光斑的均匀和柔和效果。
附图说明
图1为现有技术的透镜示意图
图2为本发明方法设计的透镜的结构剖视图
图3为图2的P部放大图
图4为本发明方法设计的一种透镜结构
图5为本发明方法设计的透镜的六边形微结构示意图
图6为本发明方法设计的透镜的双螺旋微结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
图1是现有技术中薄型透镜的一种结构示意图，现有技术的薄型透镜，其光线讲过透镜的配光后形成准直出射的光束。
图2至图6为依据本发明方法设计的带有由若干微结构单元构成微结构的透镜结构示例。
本发明实施例的一种改变薄型透镜角度的微结构添加方法。
本实施例的薄型透镜为旋转对称结构，透镜底部设有用于放置LED光源的内凹的光腔，光腔内壁形成为入射面1，透镜顶部上表面设为出射面3，顶部与底部之间的侧面形成为反射面2；所述薄型透镜自出射面到透镜底部的高度与出射面的直径的比值不大于0.2。
本实施例的方法包括以下步骤：
A、将入射面设为锥面，所述锥面侧边线可为直线或弧线，本实施例采用弧线，如图1和图2的入射面1所示；
B、将上表面设为平面；
C、在反射面上镀反射膜；
D、在出射面表面设置微结构，微结构由若干连续排列的微结构单元4组成，每个微结构单元的表面积小于2平方毫米；如图2和图3的放大图所示，微结构单元4密布于出射面上3；
E、将微结构单元的表面设置成上凸的弧面；
F、将光源发出的光线通过入射面折射进入透镜，再由上表面全反射或反射射向反射面，经反射面全反射或反射再从上表面准直出射；
G、将步骤F中准直出射的光线，准直射入微结构单元内，并从微结构单元的表面射出；
H、调整微结构单元表面的弧度大小，用以调节从微结构单元表面出射的光线的出射角度，从而使步骤F中准直出射的光线不再准直；
I、将所有经微结构单元调节后的出射光线一起射出，组合成一集成光束，该集成光束的出射角度等于经单个微结构单元调节后的出射光线的出射角度。
作为上述主要步骤的补充，所述微结构单元可设为六边形或矩形，各微结构单元相互紧密排列、布满出射面表面。如图5所示，其微结构为六边形，各六边形相互之间布满出射面表面。
作为上述主要步骤的补充，可以将所述反射面设成由若干V型沟槽组成的沟槽面，所述沟槽相互间围绕透镜中心呈辐射状分布于反射面上，如图4所示。
作为上述主要步骤的补充，所述入射面被经过旋转对称轴的平面所截形成的曲线的斜率从靠近旋转对称轴到远离旋转对称轴逐渐减小。
作为上述主要步骤的补充，所述反射面自透镜底部向上过渡至透镜顶部的出射面，反射面被经过旋转对称轴的平面所截形成的曲线自下而上逐渐远离旋转对称轴，其斜率从靠近旋转对称轴到远离旋转对称轴的方向逐渐增加。
如图6所示，作为上述主要步骤的进一步补充：
一种双螺旋微结构单元，通过以下方式设计形成：
(1)在透镜的出射面上以中心作为起点画第一弧线，第一弧线的终点位于出射面边缘；
(2)复制第一弧线并以中心为旋转点，将复制的第一弧线旋转360/n度，n为整数，且60≤n≤90；例如n等于66。
(3)重复步骤(2)，直至所有第一弧线以间隔360/n度的大小布满整个出射面；
(4)将所有第一弧线复制，并以出射面上任一经过中心的直线为对称轴，将复制的所有第一弧线做镜像操作，形成第二弧线；
(5)所有第一弧线和所有第二弧线相互交隔形成所述微结构单元。
在上述步骤(1)～(5)的基础上，将出射面3分为第一出射面和第二出射面，第一出射面为圆形且位于出射面的中间，第二出射面以包围第一出射面的方式位于出射面的外周；在所述第二出射面上设置所述微结构单元，而第一出射面上不设置微结构单元。同时，各微结构单元的表面弧度不一致，越靠近中心的微结构单元，其表面弧度越大。
本发明设计的方法，可直接在透镜上添加微结构，无需新增***元件，关键光线曲面也无需修改，通过调整微结构单元表面的弧度即可实现调节光束出光角度的目的，且不影响照明光斑的均匀和柔和效果。
Claims (8)
1.一种改变薄型透镜角度的微结构添加方法，所述薄型透镜为旋转对称结构，透镜底部设有用于放置LED光源的内凹的光腔，光腔内壁形成为入射面，透镜顶部上表面设为出射面，顶部与底部之间的侧面形成为反射面；所述薄型透镜自出射面到透镜底部的高度与出射面的直径的比值不大于0.2；其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、将入射面设为锥面；
B、将上表面设为平面或弧面；
C、在反射面上镀反射膜；
D、在出射面表面设置若干连续排列的微结构单元，每个微结构单元的表面积小于2平方毫米；
E、将微结构单元的表面设置成弧面；
F、将光源发出的光线通过入射面折射进入透镜，再由上表面全反射或反射射向反射面，经反射面全反射或反射再从上表面准直出射；
G、将步骤F中准直出射的光线，准直射入微结构单元内，并从微结构单元的表面射出；
H、调整微结构单元表面的弧度大小，用以调节从微结构单元表面出射的光线的出射角度，从而使步骤F中准直出射的光线不再准直；
I、将所有经微结构单元调节后的出射光线一起射出，组合成一集成光束，该集成光束的出射角度等于经单个微结构单元调节后的出射光线的出射角度。
2.根据权利要求1所述的改变薄型透镜角度的微结构添加方法，其特征在于，所述微结构单元为六边形或矩形，各微结构单元相互紧密排列、布满出射面表面。
3.根据权利要求1所述的改变薄型透镜角度的微结构添加方法，其特征在于，将所述反射面设成由若干V型沟槽组成的沟槽面，所述沟槽相互间围绕透镜中心呈辐射状分布于反射面上。
4.根据权利要求1所述的改变薄型透镜角度的微结构添加方法，其特征在于，所述入射面被经过旋转对称轴的平面所截形成的曲线的斜率从靠近旋转对称轴到远离旋转对称轴逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的改变薄型透镜角度的微结构添加方法，其特征在于，所述反射面自透镜底部向上过渡至透镜顶部的出射面，反射面被经过旋转对称轴的平面所截形成的曲线自下而上逐渐远离旋转对称轴，其斜率从靠近旋转对称轴到远离旋转对称轴的方向逐渐增加。
6.根据权利要求1所述的改变薄型透镜角度的微结构添加方法，其特征在于，所述出射面包括第一出射面和第二出射面，第一出射面为圆形且位于出射面的中间，第二出射面以包围第一出射面的方式位于出射面的外周；
在所述第二出射面上设置所述微结构单元，而第一出射面上不设置微结构单元。
7.根据权利要求1所述的改变薄型透镜角度的微结构添加方法，其特征在于，所述微结构单元用以下方式形成：
(1)在透镜的出射面上以中心作为起点画第一弧线，第一弧线的终点位于出射面边缘；
(2)复制第一弧线并以中心为旋转点，将复制的第一弧线旋转360/n度，n为整数，且60≤n≤90；
(3)重复步骤(2)，直至所有第一弧线以间隔360/n度的大小布满整个出射面；
(4)将所有第一弧线复制，并以出射面上任一经过中心的直线为对称轴，将复制的所有第一弧线做镜像操作，形成第二弧线；
(5)所有第一弧线和所有第二弧线相互交隔形成所述微结构单元。
8.根据权利要求7所述的改变薄型透镜角度的微结构添加方法，其特征在于，所述各微结构单元的表面弧度不一致，越靠近中心的微结构单元，其表面弧度越大。
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