CN102588876A - 透镜和具有该透镜的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于照明装置的透镜，该透镜包括：第一透镜部分(1)，来自照明装置的发光组件(4)的至少一部分光线通过第一透镜部分(1)向第一透镜部分(1)的一侧偏离超过预定的角度(α)；以及形成在第一透镜部分(1)上的第二透镜部分(2)，来自发光组件(4)的其余光线通过第二透镜部分(2)向与至少一部分光线的偏转方向相同的一侧偏离超过预定的角度(α)。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的透镜的照明装置。

Description

透镜和具有该透镜的照明装置
技术领域
本发明涉及一种透镜。此外本发明还涉及一种具有上述类型的透镜的照明装置。
背景技术
泛光灯通常应用一种反射器来将光线散布到一个矩形区域中。然而，应用了反射器的这种泛光灯只能提供较低的光散布性能和较低的系统效率。该种类型的反射器仅仅能够用于传统的光源，而不适用于LED或者类似的小型光源。然而，LED二次光学透镜在当前是非常流行的。这种类型的透镜常常应用于高功率或者低功率LED或者类似的光源中。对于侧向背光照明应用来说，应用一种导光件是传统的解决方案，以用于直接背光照明、在背光照明装置后面的裸露LED布局并且将光线直接投射到扩散面上。然而该解决方案同样不适用于小型光源，其光散布性能和系统性能同样较低。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种用于照明装置，尤其是用于应用LED作为发光组件的泛光灯的透镜。根据本发明的透镜具有较小的结构尺寸，能够用于小型的LED或者类似的光源，同时具有良好的光学性能和高的光散布均匀性。
本发明的目的通过一种用于照明装置的透镜由此实现，即该透镜包括：第一透镜部分，来自照明装置的发光组件，即LED的至少一部分光线通过第一透镜部分向第一透镜部分的一侧偏离超过预定的角度；以及形成在第一透镜部分上的第二透镜部分，来自发光组件的其余光线通过第二透镜部分向与该至少一部分光线的偏转方向相同的一侧偏离超过预定的角度。通过应用根据本发明的透镜，来自LED的光线被全部朝向一个方向偏转一个预定的角度，从而确保光线投射到预定的区域中。此外，由于这种类型的透镜可以单独地用于作为较小的发光组件的LED，这种类型的透镜具有相对较小的结构尺寸。
透镜需要将发光组件发射的光线折射到一个预定的范围。在本发明的一个优选的设计方案中，以穿过发光组件的中心的光轴为基准，通过透镜，发光组件的所有光线相对于该光轴偏转超过一个预定的角度，该预定的角度至少为10度，优选的是超过20度，从而实现了向照明装置的一侧照明。
根据本发明提出，在透镜的横向截面上看，第一透镜部分由第一光入射面、第一光出射面、光反射面以及连接面构成，其中来自至少一部分光线通过第一光入射面全部折射向光反射面，并通过光反射面全反射后经过第一光出射面折射出去。这样，发光组件的至少一部分光线通过第一透镜部分射出，并偏转超过预定的角度，照向透镜的一侧。
优选的是，在透镜的横向截面上看，第二透镜部分在连接面上沿垂直于发光组件的光轴的方向远离于第一透镜部分延伸。其中该第二透镜部分被设计成，使得来自发光组件的其余光线都可以通过第二透镜部分折射出去。
根据本发明的一个优选的设计方案，当发光组件设计成点光源时，第一光入射面设计成球面的。
根据本发明的另一个优选的设计方案，当发光组件设计成面光源时，第一光入射面设计成非球面的。
在本发明的一个优选的设计方案中提出，在透镜的纵向截面上看，第一透镜部分在光轴经过的区域中形成有第一凹陷部，并且在第一凹陷部的两侧分别形成有一个第一凸起部。由此，通过第一透镜部分射出的至少一部分光线的光散布更加均匀。
根据本发明提出，在透镜的横向截面上看，第二透镜部分具有第二光入射面和第二光出射面，其中，来自其余光线通过所述第二光入射面入射并通过第二光出射面折射出去。由此，该第二透镜部分与第一透镜部分配合将发光组件的所有光线都偏转超过预定的角度，并照向透镜的同一侧。
根据本发明的一个优选的设计方案，在透镜的纵向截面上看，第二透镜部分在光轴经过的区域中形成第二凹陷部，并且在第二凹陷部的两侧分别形成一个第二凸出部。由此，通过第二透镜部分射出的其余光线的光散布更加均匀。
优选的是，所述第一透镜部分与第二透镜部分如此地设计，即从第一透镜部分和所述第二透镜部分出射的光线至少部分地重叠。由此，需要被照明的位置的所有区域都会由发光组件的光线照亮。
本发明的另一个目的通过一种具有上述类型的透镜的照明装置来实现。这种类型的照明装置能够采用LED或者较小的类似发光组件作为光源，其结构尺寸较小，并且具有良好的光学性能和均匀的光散布。
附图说明
附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：
图1示出了根据本发明的透镜的立体透视图；
图2示出了根据本发明的透镜的横向截面图；
图3示出了根据本发明的透镜的纵向截面图；
图4示出了根据本发明的透镜的光路图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的透镜的立体透视图。从图中可见，根据本发明的透镜具有第一透镜部分1和第二透镜部分2，其中第二透镜部分2在第一透镜部分1的一侧，从第一透镜部分上向外延伸。此外，设计成LED的发光组件4设置在有第一透镜部分和第二透镜部分2限定的容纳部中。
图2示出了根据本发明的透镜的横向截面图。从图中可观察到第一透镜部分1和第二透镜部分2的截面，其中第一透镜部分1由第一光入射面1a、第一光出射面1b、光反射面3以及连接面5构成。而第二透镜部分2由第二光入射面2a和第二光出射面2b构成。由图中可见，第二透镜部分2在连接面5上沿垂直于发光组件的光轴X的方向远离于第一透镜部分1延伸。发光组件4设置在由第一入射面1a和第二入射面2a合围而成的容纳部中，从而使来自发光组件4的所有光线都通过透镜射出。在一个实例中，使用了设计成点光源的发光组件4，从而将第一光入射面设计成球面的。当然也可以使用面光源作为发光组件4，这时相应地将第一光入射面设计成非球面的。
图3示出了根据本发明的透镜的纵向截面图。在图中可见，在透镜的纵向截面上看，第一透镜部分1在光轴X经过的区域中形成有第一凹陷部6，并且在第一凹陷部6的两侧分别形成有一个第一凸起部7，并且在第二透镜部分2在光轴X经过的区域中同样形成一个第二凹陷部8，并且在第二凹陷部8的两侧分别形成一个第二凸出部9。同时，从图中可见，第一透镜部分1和第二透镜部分2分别在光轴的两侧延伸直至透镜的安装面(图中未示出)。
图4示出了根据本发明的透镜的光路图。从图中可见，发光组件4的至少一部分光线通过第一光入射面1a全部折射向光反射面3，并通过光反射面3全反射后经过第一光出射面1b折射出去，并且其余光线通过第二光入射面2a入射并通过第二光出射面2b折射出去。折射的光线偏转超过一个预定的角度α，该预定的角度在本实例中至少为10度，优选为超过20度。同时，从图中还可以看到，从第一透镜部分1和第二透镜部分2出射的光线至少部分地重叠。
在本发明中，第一光出射面1b、第二光入射面2a和第二光出射面2b的曲线轮廓可根据发光组件，即LED光源的规格、透镜尺寸、照度分布要求等来调整。对于1W的大功率LED来说，最优化的自由曲线如下，实际的曲线是类似于此方程的自由曲线。其中发光组件，即LED的中心为坐标原点。
其中，各个面的曲线轮廓的计算公式如下：
第一光出射面：y＝-4E-05x^4+0.0009x^3-0.0344x^2+0.3848x+20.69
第二光出射面：y＝0.0002x4-0.0036x3-0.0971x2+0.0542x+5.9779
第二光入射面：y＝-0.0059x3-0.0865x2+0.0884x+3.7999
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
参考标识
1     第一透镜部分
1a.   第一入射面
1b    第一出射面
2     第二透镜部分
2a    第二入射面
2b    第二出射面
3     反射面
4     发光组件(LED)
5     连接面
6     第一凹陷部
7     第一凸起部
8     第二凹陷部
9     第二凸起部
X     发光组件的光轴
α    预定的角度

Claims (12)

1.一种用于照明装置的透镜，其特征在于，所述透镜包括：第一透镜部分(1)，来自所述照明装置的发光组件(4)的至少一部分光线通过所述第一透镜部分(1)向所述第一透镜部分(1)的一侧偏离超过预定的角度(α)；以及形成在所述第一透镜部分(1)上的第二透镜部分(2)，来自所述发光组件(4)的其余光线通过所述第二透镜部分(2)向与所述至少一部分光线的偏转方向相同的一侧偏离超过所述预定的角度(α)。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述预定的角度(α)至少为10度。
3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述预定的角度(α)超过20度。
4.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜的横向截面上看，所述第一透镜部分(1)由第一光入射面(1a)、第一光出射面(1b)、光反射面(3)以及连接面(5)构成，其中所述至少一部分光线通过所述第一光入射面(1a)全部折射向所述光反射面(3)，并通过所述光反射面(3)全反射后经过所述第一光出射面(1b)折射出去。
5.根据权利要求4所述的透镜，其特征在于，在所述透镜的横向截面上看，所述第二透镜部分(2)在所述连接面(5)上沿垂直于所述发光组件(4)的光轴(X)的方向远离于所述第一透镜部分(1)延伸。
6.根据权利要求4所述的透镜，其特征在于，所述第一光入射面(1a)设计成球面的。
7.根据权利要求4所述的透镜，其特征在于，所述第一光入射面(1a)设计成非球面的。
8.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜的纵向截面上看，所述第一透镜部分(1)在所述发光组件(4)的光轴(X)经过的区域中形成有第一凹陷部(6)，并且在所述第一凹陷部(6)的两侧分别形成有一个第一凸起部(7)。
9.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜的横向截面上看，所述第二透镜部分(2)具有第二光入射面(2a)和第二光出射面(2b)，其中，所述其余光线通过所述第二光入射面(2a)入射并通过所述第二光出射面(2b)折射出去。
10.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在所述透镜的纵向截面上看，所述第二透镜部分(2)在所述发光组件(4)的光轴(X)经过的区域中形成一个第二凹陷部(8)，并且在所述第二凹陷部(8)的两侧分别形成一个第二凸出部(9)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的透镜，其特征在于，所述第一透镜部分(1)与所述第二透镜部分(2)如此地设计，即从所述第一透镜部分(1)和所述第二透镜部分(2)出射的光线至少部分地重叠。
12.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置具有根据权利要求1至11中任一项所述的透镜。
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