CN100547288C - 照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用以形成一投影模式的照明装置，其包括光源、透镜组合与反射器。光源用以产生多个初始光束，多个初始光束经由透镜组合与反射器的导引形成所需投影模式。多个初始光束包括第一参考光束与第二参考光束，第一参考光束沿第一位置运行，第二参考光束沿第二位置运行。透镜组合设置于轴心之上，沿第一位置的第一参考光束通过透镜组合形成第一既定光束，第一既定光束远离光源，并且第一位置与轴心之间基本上具有第一夹角。反射器包括反射面，沿第二位置运行的第二参考光束经由反射器的反射面的反射而形成第二既定光束，第二既定光束远离光源，并且第二位置与第一位置之间基本上具有第二夹角，第一夹角不大于第二夹角。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种利用透镜组合与反射器的导引共同形成投影模式的照明装置。

背景技术

图1为现有车灯的单体1’的示意图。单体1’包括光源2’、双曲面反射镜4’与抛物面反射镜5’。双曲面反射镜4’具有两焦点f1、f2，由双曲面反射镜4’所反射的光线以焦点f2为中心向外发散。抛物面反射镜5’的焦点与双曲面反射镜4’的焦点f2重合。如此一来，光线便从抛物面反射镜5’向前射向远方。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种照明装置，用以形成一投影模式(例如：远光灯模式)。本发明所提供的照明装置包括光源、透镜组合与反射器。光源用以产生多个初始光束，多个初始光束包括第一参考光束与第二参考光束，第一参考光束沿第一位置运行，第二参考光束沿第二位置运行。透镜组合被设置于轴心之上，沿第一位置的第一参考光束通过透镜组合形成第一既定光束，第一既定光束远离光源，并且第一位置与轴心之间基本上具有第一夹角。反射器包括一反射面，沿第二位置运行的第二参考光束经由反射器的反射面的反射而形成第二既定光束，第二既定光束远离光源，并且第二位置与第一位置之间基本上具有第二夹角，第一夹角不大于第二夹角。

第一夹角为透镜组合相对于轴心且可对于光源的多个初始光束进行导引的第一最大有效角度。第二夹角为反射器的反射面相对于轴心且可对于光源的多个初始光束进行导引、但多个初始光束不通过透镜组合的第二最大有效角度。透镜组合包括外端部，沿第二位置运行的第二参考光束与透镜组合的外端部之间不会产生干涉。

第一夹角与第二夹角之和基本上约为90度。第一夹角不大于45度或介于0至30度之间。第二夹角小于90度或约介于20至90度之间。沿第二位置运行的第二参考光束的初始方向基本上垂直于轴心。反射面包括抛物镜面。反射器的反射面包括主焦点，光源位于主焦点处。

透镜组合包括第一透镜与第二透镜，第一透镜位于光源与第二透镜之间，第一透镜与第二透镜对于光源的多个初始光束进行导引。第一透镜可为第一柱状透镜，第二透镜可为第二柱状透镜，第一柱状透镜与第二柱状透镜对于光源的多个初始光束进行导引。第一透镜包括第一焦点，第二透镜基本上位于第一焦点处，第一透镜与第二透镜依序对于光源的多个初始光束进行导引。

照明装置还包括至少一连接部，该连接部设置于透镜组合与反射器之间。反射面包括第一反射区与第二反射区，第一反射区与第二反射区之间不相互连接。第一反射区可为柱状曲面。第二反射区可为柱状曲面。

在其它实施方式中，透镜组合的第一透镜与第二透镜可为球面或非球面曲率的透镜，并且反射面可为抛物面或任意曲率的多重曲面。在其它实施方式中，透镜组合的第一透镜与第二透镜还可为柱状曲率透镜，并且反射面还可为抛物曲率的柱状面或任意曲率柱状面。

初始光束的运行方向基本上相同于第一参考光束与第二参考光束的运行方向。

附图说明

图1为现有的照明装置的示意图；

图2A为本发明第一实施方式的照明装置(E1)处于操作状态的示意图；

图2B为本发明的照明装置(E1)处于操作状态的示意图；

图3为本发明的照明装置(E1)处于操作状态的示意图；

图4为本发明的照明装置(E1)所产生的投影模式(M1)的示意图；

图5为本发明的照明装置(E1)的变化例(E1a)的示意图；

图6为本发明第二实施方式的照明装置(E2)的示意立体图；

图7A为本发明的照明装置(E2)处于操作状态的示意图；

图7B为本发明的照明装置(E2)处于操作状态的示意图；

图8为本发明的照明装置(E2)处于操作状态的示意图；

图9为本发明的照明装置(E2)所产生的投影模式(M2)的示意图。

附图标记说明

1              光源

11a0、11b0     第一参考光束

11a1、11b1     第一既定光束

12a0、12b0     第二参考光束

12a1、12b1     第二既定光束

2              透镜组合

21             第一透镜

210、220       外端部

210f           第一焦点

22             第二透镜

3              反射器

30             反射面

300、500       出光口

300f           主焦点

4              连接部

5              反射器

50             反射面

501、502       第一、二反射区

6              透镜组合

61             第一透镜

610、620       外端部

6100、6200     第一、二柱状透镜

610f           第一焦点

62             第二透镜

a1-a1、a2-a2   轴心

E1、E1a、E2    照明装置

M1、M2         投影模式

N-N            方向

XYZ            直角坐标

X、Y、Z      轴向

W1、W2       平面

r11、r21     第一位置

r12、r22     第二位置

θ11、θ21   第一夹角

θ12、θ22   第二夹角

θm1、θn1   第一最大有效角度

θm2、θn2   第二最大有效角度

具体实施方式

为使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一些优选实施方式并结合附图进行详细说明。

第一实施方式

图2A为本发明第一实施方式的照明装置E1处于操作状态的示意图。

照明装置E1包括光源1、透镜组合2与反射器3，其中，光源1、透镜组合2以相互间隔方式设置于反射器3之中，光源1所发出的多个初始光束通过透镜组合2、反射器3的共同导引作用形成所需的投影模式(例如：远光灯模式)或符合法规的光源分布。

反射器3包括出光口300与圆锥状反射面30。反射面30包括主焦点300f，主焦点300f位于轴心a1-a1之上，并且光源1位于主焦点300f处。出光口300的形状根据反射面30的曲率而定。于本实施方式中，反射面30为抛物镜面，出光口300具有对称状外观。此外，反射面30亦可为椭圆曲面或双曲面。

透镜组合2包括第一透镜21与第二透镜22。第一透镜21包括外端部210，第二透镜22包括外端部220，其中，第一透镜21与第二透镜22以相互间隔方式设置于轴心a1-a1之上，并且第一透镜21位于光源1与第二透镜22之间。第一透镜21包括第一焦点210f，第二透镜22基本上位于第一焦点210f处。如此一来，借助于第一透镜21与第二透镜22依序对于光源1的多个初始光束11a0进行导引而形成了第一既定光束11a1，并且第一既定光束11a1以远离光源1的方式向远方出射。

相对于第一透镜21的有效作用范围而言，光源1的多个初始光束11a0中的锥形结构的初始光束经由第一透镜21被收纳且被导引至第二透镜22。于此定义出此锥形辐射区域的外锥面为第一位置r11，于第一位置r11与轴心a1-a1之间基本上具有第一夹角θ11，并且将位于第一位置r11的初始光束11a0定义为第一参考光束11a0(r11)，第一参考光束11a0(r11)沿第一位置r11运行。换言之，第一夹角θ11为透镜组合2相对于轴心a1-a1且可对于光源1的多个初始光束11a0进行导引的第一最大有效角度θm1。

在第一位置r11内部的多个初始光束11a0、位于第一位置r11的多个初始光束11a0(r11)，亦即，相对于轴心a1-a1的第一夹角θ11范围内的多个初始光束11a0，均可经由第一透镜21而形成多个折射光束11a01，并且这些折射光束11a01再通过第二透镜22的导引而形成第一既定光束11a1，第一既定光束11a1远离光源1。

图2B为本发明的照明装置E1处于操作状态的示意图。为方便说明，于图2B中将图2A所示的经由透镜组合2的第一透镜21、第二透镜22所导引的第一位置r11内部的多个初始光束11a0及其所形成的第一既定光束11a1予以省略。

由光源1所发出且垂直于轴心a1-a1的多个初始光束12a0中通过反射器3的反射面30的反射作用形成第二既定光束12a1，并且第二既定光束12a1以远离光源1的方式射向远方。

于是定义出此垂直于轴心a1-a1的多个初始光束12a0所构成的圆形状辐射区域为第二位置r12，并且第二位置r12与第一位置r11之间基本上具有第二夹角θ12，而位于第二位置r12的初始光束12a0定义为第二参考光束12a0(r12)，此第二参考光束12a0(r12)沿第二位置r12运行。于本实施方式中，第一夹角θ11不大于第二夹角θ12，第一夹角θ11与第二夹角θ12之和基本上约为90度。由此可知，沿第二位置r12运行的第二参考光束12a0(r12)的初始方向基本上垂直于轴心a1-a1。

换言之，第二夹角θ12为反射器3的反射面30相对于轴心a1-a1且可对于光源1的多个初始光束12a0进行导引、但多个初始光束12a0不通过透镜组合2的第二最大有效角度θm2。于本实施方式中，第一夹角θ11不大于45度或约介于0至30度之间，第二夹角θ12小于90度或介于20至90度之间。此外，初始光束的运行方向基本上与第一参考光束11a0和第二参考光束12a0的运行方向相同。

值得注意的是，第一透镜21的外端部210、第二透镜22的外端部220与沿第二位置r12运行的第二参考光束12a0(r12)的路径之间不会产生相互干涉。换言之，第一透镜21与第二透镜22的实体尺寸包含在第二参考光束12a0(r12)的路径所构成的范围的内部。

由图3中可看出，若光源1所发出的多个初始光束经由透镜组合2与反射器3的共同导引而于照明装置E1前方的既定距离的位置上，便可形成投影模式M1(如图4所示)。于本实施方式中，投影模式M1为符合法规要求的远光灯模式，并且投影模式M1呈现于既定距离(例如：25m)远的平面W1上。

图5为本发明的照明装置E1的变化例E1a的示意图。与照明装置E1的不同之处在于：照明装置E1a的变化例中还包括至少一连接部4，连接部4设置于透镜组合2与反射器3之间，借助于连接部4将透镜组合2定位于反射器3之上。于本变化例中，照明装置E1a中将两个连接部4分别设置于反射器3与第一透镜21之间和反射器3与第二透镜22之间，但两连接部4不影响投影模式M1的呈现。

于其它实施方式中，透镜组合2的第一透镜21与第二透镜22可为球面或非球面曲率的透镜，并且反射面30可为抛物面或任意曲率的多重曲面。

第二实施方式

图6为本发明的第二实施方式的照明装置E2的示意立体图。图7A、7B分别为沿图6所示的方向N-N的剖面情况下，本发明的照明装置E2处于不同操作状态的示意图。直角坐标XYZ包括相互垂直的三轴向X、Y、Z。

照明装置E2包括光源1、反射器5与透镜组合6，其中，光源1、透镜组合6以相互间隔方式沿轴心a2-a2而设置于反射器5之中，并且轴心a2-a2平行于轴向X。光源1所发出的多个初始光束通过反射器5、透镜组合6的共同导引作用形成所需的投影模式(例如：方向灯模式)。由光源1所发出的轴向Y的初始光束直接通过反射器5、透镜组合6的导引而向远方射出，并且由光源1所发出的轴向Z的初始光束则未经由反射器5、透镜组合6的导引而向远方射出。

反射器5包括反射面50。反射面50包括出光口500、第一反射区501、第二反射区502。出光口500的形状根据反射面50的曲率而定。第一反射区501与第二反射区502之间相互不连接，亦即，反射器5为未完全封闭的反射装置。于本实施方式中，第一反射区501、第二反射区502为柱状曲面，其两轴心由相同曲率的抛物面镜构成，此反射器5具有对称状的出光口500。反之，若第一反射区501、第二反射区502的两轴心由不同曲率的柱状曲面构成时，则反射器5便会具有不对称的出光口(未图示)。

透镜组合6包括第一透镜61与第二透镜62，其中，第一透镜61与第二透镜62以相互间隔方式设置于轴心a2-a2之上，并且第一透镜61位于光源1与第二透镜62之间。第一透镜61包括第一焦点610f，第二透镜62基本上位于第一焦点610f处。第一透镜61包括第一柱状透镜6100，第二透镜62包括第二柱状透镜6200。

第一透镜61的第一柱状透镜6100、第二透镜62的第二柱状透镜6200可依序对于光源1的多个初始光束11b0进行导引而形成第一既定光束11b1，并且第一既定光束11b1以远离光源1的方式向远方出射。

相对于第一透镜61的有效作用范围而言，于光源1的多个初始光束11b0中的锥形结构的初始光束经由第一透镜61被收纳且被导引至第二透镜62。于此定义出此锥形辐射区域的外锥面为第一位置r21，于第一位置r21与轴心a2-a2之间基本上具有第一夹角θ21，并且将位于第一位置r21的初始光束11b0定义为第一参考光束11b0(r21)，第一参考光束11b0(r21)沿第一位置r21运行。换言之，第一夹角θ21为透镜组合6相对于轴心a2-a2且可对于光源1的多个初始光束11b0进行导引的第一最大有效角度θn1。

在第一位置r21内部的多个初始光束11b0、位于第一位置r21的多个初始光束11b0(r21)，亦即，相对于轴心a2-a2的第一夹角θ21范围内的多个初始光束11b0均可通过第一透镜61而形成多个折射光束11b01，并且所述多个折射光束11b01再经由第二透镜62的导引而形成第一既定光束11b1，第一既定光束11b1远离光源1。

图7B为本发明的照明装置E2处于操作状态下的示意图。

为便于说明，于图7B中将图7A所示的经由透镜组合6的第一透镜61、第二透镜62所导引的第一位置r21内部的多个初始光束11b0及其所形成的第一既定光束11b1予以省略。

由光源1所发出且垂直于轴心a2-a2的多个初始光束12b0中通过反射器5的反射面50的反射作用形成第二既定光束12b1，并且第二既定光束12b1以远离光源1的方式射向远方。

于此定义出此垂直于轴心a2-a2的多个初始光束12b0所构成的圆形状辐射区域为第二位置r22，并且第二位置r22与第一位置r21之间基本上具有第二夹角θ22，而位于第二位置r22的初始光束12b0定义为第二参考光束12b0(r22)，此第二参考光束12b0(r22)沿第二位置r22运行。于本实施方式中，第一夹角θ21不大于第二夹角θ22，第一夹角θ21与第二夹角θ22之和基本上约为90度。由此可知，沿第二位置r22运行的第二参考光束12b0(r22)基本上垂直于轴心a2-a2。换言之，第二夹角θ22为反射器5的反射面50相对于轴心a2-a2且可对于光源1的多个初始光束12b0进行导引、但多个初始光束12b0不通过透镜组合6的第二最大有效角度θn2。

于本实施方式中，第一夹角θ21不大于45度或约介于0至30度之间，而第二夹角θ22小于90度或介于20至90度之间。

值得注意的是，第一透镜61包括外端部610、第二透镜62包括外端部620，第一透镜61的外端部610、第二透镜62的外端部620与沿第二位置r22运行的第二参考光束12b0(r22)的路径之间不会产生相互的干涉。换言之，第一透镜61与第二透镜62的实体尺寸包含在第二参考光束12b0(r22)的路径所构成的范围的内部。

由图8中可看出，若光源1所发出的多个初始光束经由透镜组合6与反射器5的共同导引而于照明装置E2前方的既定距离的位置上，便可形成如图9所示的投影模式M2。于本实施方式中，投影模式M2为符合法规要求的方向灯模式或信号灯模式，并且投影模式M2呈现于既定距离(例如：25m)远的平面W2上。

此外，尽管未图示出来，所述照明装置E1中的连接部4亦可设置于反射器5与透镜组合6之间。

于其它实施方式中，透镜组合6的第一透镜61与第二透镜62可为柱状曲率透镜，并且反射面50可为抛物曲率的柱状面或任意曲率的柱状面。

虽然本发明已以优选实施方式披露如上，但这并非是对本发明的限制，本领域任何技术人员在不超出本发明的构思和范围的前提下，可作出一些更动与润饰，因此本发明的保护范围应以所附权利要求界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种照明装置，用以形成一投影模式，该照明装置包括：

一光源，其产生多个初始光束，这些初始光束包括一第一参考光束与一第二参考光束，所述第一参考光束沿一第一位置运行，所述第二参考光束沿一第二位置运行；

一透镜组合，其设置于一轴心之上，所述透镜组合包括一第一透镜与一第二透镜，该第一透镜位于所述光源与所述第二透镜之间且包括一第一焦点，所述第二透镜位于所述第一透镜的所述第一焦点上，沿所述第一位置的所述第一参考光束通过该透镜组合的所述第一透镜和第二透镜形成一第一既定光束，该第一既定光束远离所述光源，所述第一位置与所述轴心之间具有一第一夹角；以及

一反射器，其包括一反射面，沿所述第二位置运行的所述第二参考光束经由该反射器的所述反射面的反射而形成一第二既定光束，该第二既定光束远离所述光源，所述第二位置与所述第一位置之间具有一第二夹角，所述第一夹角不大于所述第二夹角，其中，所述初始光束通过所述透镜组合的所述第一透镜和第二透镜与所述反射器的导引而形成所述投影模式。

2.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一夹角为所述透镜组合的所述第一透镜相对于所述轴心且可对于所述光源的所述初始光束进行导引的一第一最大有效角度。

3.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述第二夹角为所述反射器的反射面相对于所述轴心且可对于所述光源的所述初始光束进行导引、所述初始光束不通过所述透镜组合的所述第一透镜的第二最大有效角度。

4.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述透镜组合的所述第一透镜和第二透镜中的任一个包括外端部，沿所述第二位置运行的所述第二参考光束与所述透镜组合的所述第一透镜和第二透镜中的任一个的所述外端部之间不会产生干涉。

5.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一夹角与第二夹角之和约为90度。

6.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述第二参考光束的初始方向基本上垂直于所述轴心。

7.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射面包括抛物镜面。

8.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射器的反射面包括一主焦点，所述光源位于该主焦点处。

9.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一透镜包括一第一柱状透镜，所述第二透镜包括一第二柱状透镜，所述第一柱状透镜与所述第二柱状透镜对于所述光源的所述初始光束进行导引。

10.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一夹角不大于45度。

11.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述第一夹角约介于0至30度之间。

12.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述第二夹角小于90度。

13.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述第二夹角约介于20至90度之间。

14.如权利要求1所述的照明装置，其中，还包括至少一连接部，该连接部设置于所述透镜组合与所述反射器之间。

15.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射面包括一第一反射区与一第二反射区，该第一反射区与所述第二反射区之间不相互连接。

16.如权利要求15所述的照明装置，其中，所述第一反射区包括一柱状曲面。

17.如权利要求15所述的照明装置，其中，所述第二反射区包括一柱状曲面。

18.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述投影模式包括方向灯模式或信号灯模式。

19.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述初始光束的运行方向基本上与所述第一参考光束与第二参考光束的运行方向相同。

20.如权利要求1所述的照明装置，其中，所述反射器还包括一出光口，该出光口的形状根据所述反射面的曲率而定。

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