[实用新型]一种实现均匀照明的TIR透镜及装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及照明领域，具体为TIR透镜及装置。

背景技术

由于LED具有体积小，响应快，节能环保等优点，LED已经成为当今最普遍的光源，其被广泛应用在道路照明，汽车大灯和背光显示等方面。这些应用都要求LED有较高的颜色均匀性，然而现有技术的照明，不均匀性较高，照明效果不好，如采用YAG(钇铝石榴石晶体)荧光粉涂覆LED，会存在边缘偏黄、中间偏蓝的现象。

现有的改善LED颜色均匀性的方法主要通过改善荧光粉涂覆工艺，该方法主要是通过改变荧光粉的涂覆方式，采用远离涂覆或者保形涂覆。这种方法的原理是使LED发出的蓝光在荧光粉内经过相同的传播路程，使得各个角度激发的黄光一致，从而实现各个空间分布角度的颜色均匀性。但这种方法对封装工艺的要求性较高，从而导致成本较高。

综上，颜色均匀性是LED应用中非常重要的技术指标，但现有的改善荧光粉涂覆方法实现比较困难，因此该技术有必要进行改进。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种可实现均匀照明的透镜及装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种实现均匀照明的TIR透镜，包括一透明镜体，所述透明镜体具有底面、TIR面和出射面，所述底面设置有第一入射面和第二入射面；其中，所述出射面包括周期性设置的波纹面。

作为该技术方案的改进，所述第一入射面为向着透明镜体内部方向凹陷的自由曲面。

作为该技术方案的改进，所述第二入射面为圆柱面。

作为该技术方案的改进，所述TIR面为自由曲面。

进一步地，所述透镜采用折射率为1.3～4.2的透明材料制成。

进一步地，所述透镜的第一入射面的最低点距离水平面的高度为3.5mm。

进一步地，所述透镜的第一入射面的直径为4mm。

进一步地，所述透镜的高度为10mm。

进一步地，所述出射面的直径为18.4mm。

另一方面，本实用新型还提供一种实现均匀照明的装置，包括所述的透镜，其还包括设置于所述透镜底部的LED光源。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种提高照明均匀性的自由曲面TIR波纹透镜，其包括底部的TIR(全内反射)面和顶部的周期性波纹自由曲面。底部的TIR对光源入射光进行准直，顶部的每一个子波纹自由曲面将准直光入射在整个自由曲面，各个子波纹自由曲面的出射光在目标平面进行混光，从而提高出射光颜色均匀性。本实用新型基于TIR技术，可以有效提高光效，并通过多段周期性自由曲面对光线进行混光，同时有效提高颜色均匀性。

相对于传统荧光粉封装工艺的方法，本方案具有成本低，易加工的优点，并且能实现较高的光效和颜色均匀性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型第二实施例的结构示意图；

图3是本实用新型第二实施例的剖视图；

图4是本实用新型第二实施例的仰视图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

一种实现均匀照明的TIR透镜，包括一透明镜体，所述透明镜体具有底面、TIR面和出射面，所述底面设置有第一入射面和第二入射面；其中，所述出射面包括周期性设置的波纹面。

作为该技术方案的改进，所述第一入射面为向着透明镜体内部方向凹陷的自由曲面。

作为该技术方案的改进，所述第二入射面为圆柱面。

作为该技术方案的改进，所述TIR面为自由曲面。

参照图1，是本实用新型第一实施例的结构示意图。本实用新型提供一种实现均匀照明的TIR透镜，包括一透明镜体，所述镜体包括第一入射面1、第二入射面2、TIR面3和出射面4；其中，第一入射面1采用向内凹陷的自由曲面设计，第二入射面2采用圆柱面状曲面设计，如图1所示，第二入射面2为垂直于水平面的曲面；所述TIR面3为全内发射面，使得折射到TIR面3的光线发生全反射，并从出射面4出射；所述出射面4采用规则的、周期性设计的波纹面设计。每一个子波纹面将入射光均匀分布在整个目标面，周期性的子波纹面使得所有出射光在目标平面进行混光，从而实现较高颜色均匀性。其中所述出射面4的波纹设计是通过计算得到的离散点进行连接得到的自由曲面。通过将图1所示结果360度旋转，即可得到旋转对称的透镜实体结构。