光学元件、光学系统及灯具的制作方法

1.本实用新型涉及一种光学元件，以及包括该光学元件的光学系统和灯具。


背景技术：

2.led灯作为一种新型光源，具有发光效率高、节能、环保等优点，已经替代传统光源成为目前市场上的主要产品。照明使用的白光，通常采用rgbw四种芯片进行混光
3.rgbw多颗不同颜色的光源，做小角度灯具，需要解决多种颜色的混色问题，常规的一种混色光学元件是积分棒，就是导光柱，其原理是不同颜色光线在导光柱内部来回全反射后进行混色，导光柱方案的混光有以下几个问题：
4.1. 导光柱需要足够长，一般需要发光面的10倍以上，不同颜色才能混合均匀，从而导致整灯尺寸过长，在某些对灯具长度有限制的场景，这种方案没法采用；
5.2. 导光柱长度越长，光线在其中来回折反射的光程越长，光线的损耗越大，导致整灯的光效更低，不利于节能减排；
6.3. 导光柱的长度越长，其制造成本和整灯成本都会增加。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种可以有效减小整体长度的光学元件、光学系统及灯具。
8.本实用新型为实现上述效果，所采用的技术方案是提供一种光学元件，其特征在于，所述光学元件包括呈柱状的本体部，所述本体部包括相对设置的入光面和出光面及连接所述入光面和所述出光面之间的全反射面，所述全反射面包括多个沿所述全反射面周向连续排布的由所述本体部向外侧凸出的凸条结构，每个所述凸条结构的两端分别从所述入光面向所述出光面延伸。
9.优选地，所述入光面和所述出光面的形状一致。
10.优选地，所述入光面的面积小于所述出光面的面积。
11.优选地，所述凸条结构在垂直于所述光学元件高度方向的截面上的图形为弧线段。
12.优选地，所述弧线段为圆弧线段。
13.本申请还提供一种光学系统，包括光源及如上所述的光学元件，以及设置在所述光学元件所述出光面前侧的透镜，所述光源包括多颗不同颜色的led芯片，所述光源设置在所述光学元件所述入光面一侧面向所述入光面发光。
14.优选地，所述透镜为平凸透镜，透镜入光面为平面，透镜出光面为弧面。
15.优选地，所述透镜入光面设置由晒纹或微结构。
16.优选地，所述透镜入光面和所述光学元件的所述出光面之间的距离为h，所述透镜的直径为d，h和r的比值为1/5~1/3。
17.本申请还提供一种灯具，其特征在于：所述灯具包括灯具壳体及如上所述的光学
系统，所述光学系统设置于所述灯具壳体之中。
18.本实用新型提供的光学元件，通过对导光柱侧面增加圆弧面，可以有效减小导光柱的长度。
附图说明
19.图1是本实用新型一优选实施例光学元件的结构示意图；
20.图2是本实用新型一优选实施例光学系统的光路图；
21.图3是本实用新型一优选实施例灯具的结构示意图。
具体实施方式
22.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的光学元件、光学系统及灯具作进一步的详细说明。
23.本申请一优选实施例的光学元件1其结构如图1所示，光学元件1包括呈柱状的本体部101。光学元件为一导光元件，本体部101包括相对设置的入光面102和出光面103及连接入光面102和出光面103之间的全反射面104。全反射面104包括多个沿所述全反射面104周向连续排布的，由本体部101向外侧凸出的凸条结构105，每个凸条结构105的两端分别从入光面102向出光面103延伸。凸条结构105在垂直于光学元件1高度方向的截面上的图形为弧线段，因此本体部101在该截面上的图形为花瓣形状，在本实施例种该弧线段为圆弧，在其他较佳实施例中弧线段也可以为抛物线、椭圆、自由曲线等。这种花瓣结构导光柱，由多个半径较小的圆柱面，通过圆周阵列而成，可增加多种颜色的均匀的混合。
24.光学元件1的入光面102和出光面103的形状相同，入光面102的面积要小于出光面103的面积，这样可让光线在内部传输达到全反射条件，增加光线传输效率。
25.本实施例提供的光学元件1可和光源、透镜3组合形成如图2所示的光学系统。光源包括多颗不同颜色的led芯片201，在本实施例中，光源包括rgbw四种颜色的led芯片201，led芯片201设置在光学元件1的入光面102一侧，面向入光面102发光。透镜3设置在光学元件1的出光面103的前侧。透镜3为平凸透镜。透镜入光面301为平面，其表面加晒纹或柱面微结构起到混光作用。透镜出光面302为弧面形成凸透镜。透镜3离光学元件1的出光面103有一定距离，如图2所示，透镜3的透镜入光面301离光学元件1的出光面103的距离为h，透镜3的直径为d，h和d之间满足h=1/5*d—1/3d，即h和r的比值为1/5~1/3。从光学元件1发出的光束全角约为60
°
，这样的设置可以保证所有的光线都能到达平凸透镜3。
26.光路上，四个led芯片201发出的四种颜色的光线通过光学元件1入光面102入射光学元件1的内部，到达光学元件1的侧面104发散，同时向前全反射，四种颜色的光线能均匀混合后出射，再经过透镜3的透镜入光面301的微结构混光，得到混合均匀的小角度光斑。同样的混色效果，导光柱的长度比常规方案更短。
27.本实施例中的光学系统可用于如图3所示的灯具，灯具包括灯具壳体8，上述光学系统设置于灯具壳体8内。本实施例中所设计的作为导光柱的光学元件1长度约26mm，比常规40mm导光柱要短35%，可以减小灯具尺寸、降低成本、提升效率。
28.上文对本申请优选实施例的描述是为了说明和描述，并非想要把本申请穷尽或局限于所公开的具体形式，显然，可能做出许多修改和变化，这些修改和变化可能对于本领域
技术人员来说是显然的，应当包括在由所附权利要求书定义的本申请的范围之内。


技术特征：
1.一种光学元件，其特征在于，所述光学元件包括呈柱状的本体部，所述本体部包括相对设置的入光面和出光面及连接所述入光面和所述出光面之间的全反射面，所述全反射面包括多个沿所述全反射面周向连续排布的由所述本体部向外侧凸出的凸条结构，每个所述凸条结构的两端分别从所述入光面向所述出光面延伸。2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述入光面和所述出光面的形状一致。3.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于，所述入光面的面积小于所述出光面的面积。4.根据权利要求1-3任一所述的光学元件，其特征在于，所述凸条结构在垂直于所述光学元件高度方向的截面上的图形为弧线段。5.根据权利要求4所述的光学元件，其特征在于，所述弧线段为圆弧线段。6.一种光学系统，其特征在于，包括光源及如权利要求1-5任一所述的光学元件，以及设置在所述光学元件所述出光面前侧的透镜，所述光源包括多颗不同颜色的led芯片，所述光源设置在所述光学元件所述入光面一侧面向所述入光面发光。7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述透镜为平凸透镜，透镜入光面为平面，透镜出光面为弧面。8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述透镜入光面设置由晒纹或微结构。9.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述透镜入光面和所述光学元件的所述出光面之间的距离为h，所述透镜的直径为d，h和r的比值为1/5~1/3。10.一种灯具，其特征在于,所述灯具包括灯具壳体及如权利要求6-9任一所述的光学系统，所述光学系统设置于所述灯具壳体之中。

技术总结
本申请提供一种光学元件、光学系统及灯具，所述光学元件包括呈柱状的本体部，所述本体部包括相对设置的入光面和出光面及连接所述入光面和所述出光面之间的全反射面，所述全反射面包括多个沿所述全反射面周向连续排布的由所述本体部向外侧凸出的凸条结构，每个所述凸条结构的两端分别从所述入光面向所述出光面延伸。本实用新型提供的光学元件，通过对导光柱侧面增加圆弧面，可以有效减小导光柱的长度。长度。长度。


技术研发人员：王万林
受保护的技术使用者：欧普照明股份有限公司
技术研发日：2022.12.25
技术公布日：2023/7/28