配光透鏡及含有該配光透鏡的燈具的制作方法
【專利摘要】一種透光配鏡包括第一表面、第二表面、第三表面及第四表面。第二表面為全反射面，從第一表面入射的光線經(jīng)第二表面反射至第三表面。由于光線從第三表面的入射的角度是連續(xù)變化的，當(dāng)光線的入射角大于臨界角時(shí)，光線發(fā)生全反射，并反射至第四表面。因此，射向第三表面的光線一部分經(jīng)過第三表面出射，形成垂直方向的光分布，而另一部分從第四表面出射，形成在側(cè)面的光分布，從而使得光分布的范圍更廣。此外，由于從第一表面入射的光線并未全部從第三表面出射，而是分別從第三表面及第四表面出射部分光線。因此，垂直方向的光強(qiáng)減弱，而側(cè)面的光強(qiáng)加強(qiáng)，從而使得光分布更加均勻。此外，本發(fā)明還提供一種燈具。
【專利說明】配光透鏡及含有該配光透鏡的燈具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配光技術(shù)，特別是涉及一種配光透鏡及使用該配光透鏡的燈具。【背景技術(shù)】
[0002]LED以其效率高、光色純、能耗低、壽命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)成為21世紀(jì)具有競爭力的新型光源。隨著LED光通量及光效的不斷提高，LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。然而，LED芯片的表面出光為朗伯分布，本身的出光角度只有120度，無法直接應(yīng)用于照明系統(tǒng)，只有通過對其合理的二次配光才能滿足不同的照明需求。
[0003]目前，對LED光源的二次配光設(shè)計(jì)一般以投射型反射器和透鏡為主。但是傳統(tǒng)的配光設(shè)計(jì)最多只能達(dá)到接近180度的出光角，從而只能實(shí)現(xiàn)單一表面的平面式照明。LED光源存在照明死角，不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)空間的立體式照明，且光分布不均勻，嚴(yán)重的可影響眼睛舒適度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種能使照明空間內(nèi)的光分布范圍更廣且光分布更均勻的配光透鏡及含有該配光透鏡的燈具。
[0005]一種配光透鏡，包括:
[0006]透鏡主體，呈柱體形，包括底面及與所述底面相對設(shè)置的頂面，所述透鏡主體的底面為第一表面，且第一表面的中心向內(nèi)凹陷形成容置腔，所述透鏡主體的側(cè)面為第二表面；
[0007]透鏡頭部，位于所述透鏡主體的頂面且與所述透鏡主體一體成型，所述透鏡頭部呈柱體形，且與所述透鏡主體同軸設(shè)置，所述透鏡頭部遠(yuǎn)離所述透鏡主體的一端的表面的中心向內(nèi)凹陷，形成第三表面，所述透鏡頭部的側(cè)面為第四表面；
[0008]其中，所述第二表面為全反射面，從所述第一表面入射的光線經(jīng)所述第二表面反射至所述第三表面，光線的一部分經(jīng)過所述第三表面出射，另一部分在所述第三表面發(fā)生全反射并從所述第四表面出射。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一表面為球形凹面。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二表面為弧形凸面，由雙曲線的一支繞所述透鏡主體的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周形成。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第三表面為弧形凸面且中心向下凹陷的，所述第三表面由二分之一拋物線繞所述透鏡頭部的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周形成，其中，所述拋物線的一端固定于所述透鏡頭部的軸線上。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第四表面為磨砂面。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述透鏡主體為圓錐臺，所述第三表面的出光口為圓形，所述第四表面為柱面。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第四表面的母線與所述透鏡主體的頂面的夾角為81.22度，所述第四表面的母線的長度為6.193毫米，所述第三表面的出光口的直徑為13毫米，所述配光透鏡的長度為18.5毫米。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括固定于所述透鏡主體遠(yuǎn)離所述透鏡頭部一端的底座。
[0016]一種燈具，包括:
[0017]如上述優(yōu)選實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的配光透鏡；
[0018]光源，收容于所述容置腔內(nèi)。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光源為LED光源。
[0020]上述透光配鏡包括第一表面、第二表面、第三表面及第四表面。第二表面為全反射面，從第一表面入射的光線經(jīng)第二表面反射至第三表面。由于光線從第三表面的入射的角度是連續(xù)變化的，當(dāng)光線的入射角大于臨界角時(shí)，光線發(fā)生全反射，并反射至第四表面。因此，射向第三表面的光線一部分經(jīng)過第三表面出射，形成垂直方向的光分布，而另一部分從第四表面出射,形成在側(cè)面的光分布,從而使得光分布的范圍更廣。此外，由于從第一表面入射的光線并未全部從第三表面出射，而是分別從第三表面及第四表面出射部分光線。因此，垂直方向的光強(qiáng)減弱，而側(cè)面的光強(qiáng)加強(qiáng)，從而使得光分布更加均勻。上述燈具，使用上述配光透鏡。因此，光源發(fā)出的光線從第一表面入射并分別從第三表面及第四表面出射，從而使得燈具的光照范圍更廣且光分布更加均勻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例中的配光透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為圖1所示配光透鏡的剖視圖；
[0023]圖3為光線經(jīng)過圖1所示配光透鏡的光路圖；
[0024]圖4為光線經(jīng)過配光透鏡配光后的光強(qiáng)分布示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例中的燈具的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0027]需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。
[0028]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0029]請參閱圖1及圖2，本發(fā)明較佳實(shí)施例中的配光透鏡100包括透鏡主體110、透鏡頭部120及底座130。
[0030]透鏡主體110呈柱體形。透鏡主體110包括底面(圖未標(biāo))及與底面相對設(shè)置的頂面(圖未標(biāo))。透鏡主體Iio的底面為第一表面111，透鏡主體110的側(cè)面為第二表面115。其中，第二表面115為全反射面，從第一表面111入射的光線在第二表面115發(fā)生全反射。在本實(shí)施例中，第二表面115為弧形凸面，可由雙曲線的一支繞透鏡主體110的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)而形成。需要指出的是，在其他實(shí)施例中，第二表面115不限于為弧形凸面。第二表面115的設(shè)計(jì)需要根據(jù)光線從第一表面111入射的入射角的范圍確定，只要可使大部分經(jīng)過第一表面111折射后進(jìn)入的光線能在第二表面115發(fā)生全發(fā)射即可。
[0031]第一表面111的中心向內(nèi)凹陷形成容置腔113。容置腔113用于收容光源。光源發(fā)出的光線從第一表面111進(jìn)入透鏡主體110。在本實(shí)施例中，容置腔113的底面即第一表面111為球形凹面。因此，光源發(fā)出的光線在進(jìn)入透鏡主體110前的路程是相同的，從而可使光分布更均勻。需要指出的是，在其他實(shí)施例中，容置腔113的底面還可為平面、自由曲面等。
[0032]透鏡頭部120位于透鏡主體110遠(yuǎn)離第一表面111的一端。為了防止光線在介質(zhì)邊界發(fā)生折射而改變預(yù)設(shè)光路，透鏡頭部120與透鏡主體110 —體成型。透鏡頭部120呈柱體形，且與透鏡主體110同軸設(shè)置。透鏡頭部120遠(yuǎn)離透鏡主體110的一端的中心向內(nèi)凹陷，形成第三表面121。透鏡頭部120的側(cè)面為第四表面123。通過合理的設(shè)計(jì)，從第二表面115發(fā)射來的光線一部分經(jīng)過第三表面121出射，另一部分在第三表面121發(fā)生全反射并從第四表面123出射。
[0033]請參閱圖3,從第一表面111入射光線經(jīng)過第二表面115全反射后,射向第三表面121。在第三表面121上,一部分光線從第三表面121出射,形成垂直方向的光分布。而另一部分光線的入射角因大于臨界角而發(fā)生全反射，發(fā)生全反射的光線射向第四表面123，并從第四表面123出射，從而形成側(cè)向的光分布。如圖4可知，經(jīng)過配光透鏡100后，光線分布范圍更廣且光分布更加均勻。
[0034]在本實(shí)施例中，第三表面121為中心向下凹陷的弧形凸面。第三表面121可由二分之一拋物線繞透鏡頭部120的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)形成，其中拋物線的一端固定于透鏡頭部120的軸線上。需要指出的是，在其他實(shí)施例中，第三表面121可為其他類型的曲面。只要通過合理的設(shè)計(jì)既能使一部分光線穿過第三表面121，又能使一部分光線在第三表面121發(fā)生全反射即可。
[0035]在本實(shí)施例中，透鏡主體110為圓錐體，第四表面123為柱面，其母線為直線。因此，第三表面121的出光口為圓形，從而使從第三表面121出射的光線分布更均勻。
[0036]在本實(shí)施例中，第四表面123為磨砂面。因此，光線從第四表面123出射時(shí)，方向是隨機(jī)的，從而可使得光線在側(cè)面的分布更均勻。需要指出的是，第四表面123也可為光滑面。
[0037]在本實(shí)施例中，第四表面123的母線與透鏡主體110的頂面的夾角為81.22度，第四表面的母線的長度為6.193毫米，第三表面111出光口的直徑為13毫米，配光透鏡的長度為18.5毫米。此時(shí)，光線進(jìn)過配光透鏡100配光后，光照分布可達(dá)到如圖4所示的效果，出光角最大可達(dá)到240度。需要指出的是，上述參數(shù)僅能使配光透鏡100的配光效果達(dá)到最佳，并不是配光透鏡100完成配光所必須的。按照相同的比例放大或縮小配光透鏡100并不影響其功能。此外，在誤差允許范圍內(nèi)對上述參數(shù)進(jìn)行細(xì)微的修改，同樣可完成配光功倉泛。[0038]底座130固定于透鏡主體110遠(yuǎn)離透鏡頭部120的一端。底座130對配光透鏡100起支撐作用。在本實(shí)施例中，底座130為圓柱體形，且其底面直徑為23.8毫米，高為1.5毫米。需要指出的是，在其他實(shí)施例中，底座130不限于為圓柱體形。
[0039]透光配鏡100包括第一表面111、第二表面115、第三表面121及第四表面123。第二表面115為全反射面,從第一表面111入射的光線經(jīng)第二表面115反射至第三表面121。由于光線從第三表面121的入射的角度是連續(xù)變化的，當(dāng)光線的入射角大于臨界角時(shí)，光線發(fā)生全反射，并反射至第四表面123。因此，射向第三表面121的光線一部分經(jīng)過第三表面出射121,形成垂直方向的光分布,而另一部分從第四表面123出射,形成在側(cè)面的光分布，從而使得光分布的范圍更廣。此外，由于從第一表面111入射的光線并未全部從第三表面121出射，而是分別從第三表面121及第四表面123出射部分光線。因此，垂直方向的光強(qiáng)減弱，而側(cè)面的光強(qiáng)加強(qiáng)，從而可使得光分布更加均勻。
[0040]請參閱圖5，本發(fā)明還提供一種燈具200，本發(fā)明較佳實(shí)施例中的燈具200包括配光透鏡100及光源210。
[0041]光源210收容于容置腔113內(nèi)。因此，光源210發(fā)出的光線可從第一表面111進(jìn)入透鏡主體110。在本實(shí)施例中，光源為LED光源。LED光源具有效率高、光色純、能耗低、壽命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但其出光角僅有120度。
[0042]燈具200通過使用配光透鏡100，使光源210發(fā)出的光線從第一表面111入射并分別從第三表面121及第四表面出射123，從而使得燈具200的光照范圍更廣且光分布更加均勻。
[0043]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種配光透鏡，其特征在于，包括: 透鏡主體，呈柱體形，包括底面及與所述底面相對設(shè)置的頂面，所述透鏡主體的底面為第一表面，且第一表面的中心向內(nèi)凹陷形成容置腔，所述透鏡主體的側(cè)面為第二表面； 透鏡頭部，位于所述透鏡主體的頂面且與所述透鏡主體一體成型，所述透鏡頭部呈柱體形，且與所述透鏡主體同軸設(shè)置，所述透鏡頭部遠(yuǎn)離所述透鏡主體的一端的表面的中心向內(nèi)凹陷，形成第三表面，所述透鏡頭部的側(cè)面為第四表面； 其中，所述第二表面為全反射面，從所述第一表面入射的光線經(jīng)所述第二表面反射至所述第三表面，光線的一部分經(jīng)過所述第三表面出射，另一部分在所述第三表面發(fā)生全反射并從所述第四表面出射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配光透鏡，其特征在于，所述第一表面為球形凹面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配光透鏡，其特征在于，所述第二表面為弧形凸面，由雙曲線的一支繞所述透鏡主體的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配光透鏡，其特征在于，所述第三表面為弧形凸面且中心向下凹陷的，所述第三表面由二分之一拋物線繞所述透鏡頭部的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一周形成，其中，所述拋物線的一端固定于所述透鏡頭部的軸線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配光透鏡，其特征在于，所述第四表面為磨砂面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配光透鏡，其特征在于，所述透鏡主體為圓錐臺，所述第三表面的出光口為圓形，所述第四表面為柱面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配光透鏡，其特征在于，所述第四表面的母線與所述透鏡主體的頂面的夾角為81.22度，所述第四表面的母線的長度為6.193毫米，所述第三表面的出光口的直徑為13毫米，所述配光透鏡的長度為18.5毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配光透鏡，其特征在于，還包括固定于所述透鏡主體遠(yuǎn)離所述透鏡頭部一端的底座。
9.一種燈具，其特征在于，包括: 如上述權(quán)利要求廣8任一項(xiàng)所述的配光透鏡； 光源，收容于所述容置腔內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燈具，其特征在于，所述光源為LED光源。
【文檔編號】F21V5/04GK103822171SQ201210466576
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月16日
【發(fā)明者】周明杰, 杜金 申請人:海洋王（東莞）照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司