CN102767785A - 光学透镜以及包含所述光学透镜的灯具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可用于商用冷柜照明的光学透镜以及包含所述光学透镜的灯具，整体呈纵长型，所述光学透镜的配光类型为蝠翼式。所述光学透镜具有光入射面和光出射面，所述光入射面上设有类锯齿结构，所述类锯齿结构包括多个类锯齿，所述各类锯齿均具有顶端，相邻两个类锯齿之间具有底端。所述相邻两个类锯齿之间的底端到所述光出射面的距离大致相等。本发明所述光学透镜通过所述类锯齿结构，产生蝠翼式光型，而且相邻两个类锯齿之间的底端到所述光出射面的距离大致相等，所以所述光学透镜的整体厚度基本一致，可以利用挤出成型工艺来制作，具有生产连续、效率高、操作简单、成本较低等特点。

Description

光学透镜以及包含所述光学透镜的灯具

技术领域

本发明涉及一种光学透镜以及包含所述光学透镜的灯具，特别是一种适用于冷藏柜灯具的光学透镜，用于产生蝠翼型配光的光型。

背景技术

商用冷柜种类繁多，它们被广泛应用于超市或者其它商业场所中。为了能让消费者可以看到冷柜里的商品，商用冷柜一般都会设置有玻璃的门，或者透明的侧壁。商用冷柜里一般设置有光源来照亮里面的商品。由于冷柜的容量有限，所以光源距离商品的距离会比较短。如果使用普通的荧光灯作为光源的话，会导致商用冷柜中靠近光源的地方光照较强，远离光源的地方光照较弱，无法获得均匀的照明。为了满足这种照明的需要，一般会在荧光灯外面设置一个透镜，使光源发射出来的光往两边出射，从而获得最强的光强位于光源两侧的光型。这种配光类型称为蝠翼式配光，两侧的两个最大光强之间的夹角称为开光角度。

荧光灯主要是一种低压汞蒸气弧光放电灯，它在气体放电中消耗的电能主要转化为紫外范围的电磁辐射，大约有3％的能量在放电中直接转化为可见光。紫外辐射照射到灯管内壁的荧光粉涂层上，紫外线的能量被荧光材料所吸收，其中一部分转化为可见光并释放出来。一个典型的荧光灯中发出的可见光，包括从荧光粉涂层中发出的和在放电时直接发出的，大约相当于输入灯内能量的28％。荧光灯体积较大，并且需要复杂的驱动电路来提供高压来点亮，还会产生一定的热量。当将荧光灯用于商用冷柜时，荧光灯必须安装于商用冷柜里面。荧光灯产生的热会直接耗散于商用冷柜里面。这会增加商用冷柜制冷系统的负担，消耗更多的能量。

发光二级管(LED)是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。它改变了白炽灯钨丝发光与荧光灯三基色荧光粉发光的原理，而采用电场发光。LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。由于LED是一种冷光源，发出的光谱中不含有红外线，所以相对于荧光灯，LED更适合作为商用冷柜的照明光源。

但是LED发出的光在中心轴方向最大，两边的光强逐渐减弱。因冷藏灯光型需要，在蝠翼型配光的需求中，一般需要在LED外面设置一个透镜。如图1和图2所示，这种透镜10、11为中间薄旁边厚的透镜。这种透镜10、11一般是利用铸模的方式制造出来的，生产的效率并不是很高，而且成本也比较高。挤出成型是另一种塑料加工方法，它具有生产连续、效率高、操作简单、成本较低等特点，因此被广泛应用于塑料加工中。

挤出成型的工作原理是：利用特定形状的螺杆，在加热的机筒中旋转，将由料斗中送来的塑料向前挤压，是塑料均匀地熔融，通过机头和不同形状的模具，使塑料挤压成连续性的所需要各种形状的塑料层。

在挤出的过程中，装入料斗中的塑料借助重力或加料螺旋进入机筒中，在旋转螺杆的推力作用下不断向前推进，同时塑料受到螺杆的搅拌和挤压作用，并且在机筒的外热及塑料于设备之间的剪切摩擦热的作用下转变为粘流态，在落槽中形成连续的料流。将完全塑化好的塑料推入机头，从机头的模套口挤出，然后经冷却和固化。

在定型过程中由于物料特性的影响会发生收缩变化，制品外形的复杂程度、几何形状及壁厚不同收缩率也是不一样的。另外，在定型过程中由牵引作用造成的尺寸变化与挤出成型制品的结构形状及壁厚有关。所以挤出成型制品的壁厚要尽可能的一致。

所以如图1和图2所示的蝠翼式配光的光学透镜10、11，它们的下方壁厚较薄而上方较厚，这会导致塑料会往厚度大的地方跑，从而导致无法使用挤出成型工艺做出此结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以使用挤出成型工艺制作的蝠翼式配光的光学透镜以及包含所述光学透镜的灯具，具有生产连续、效率高、操作简单、成本较低等特点。

本发明的目的采用如下技术方案实现：一种光学透镜，配光类型为蝠翼式，所述光学透镜整体呈纵长型，具有光入射面和光出射面，所述光入射面上设有类锯齿结构，所述类锯齿结构包括多个类锯齿，所述各类锯齿均具有顶端，相邻两个类锯齿之间具有底端，所述底端到所述光出射面的距离大致相等。

所述各类锯齿的顶端是圆滑的，所述相邻两个类锯齿之间的底端是圆滑的。

所述光入射面具有一光入射面中心，所述类锯齿结构的多个类锯齿包括第一组类锯齿和第二组类锯齿，所述第一组类锯齿与所述第二组类锯齿分布于所述光入射面中心的两侧，所述第一组类锯齿和第二组类锯齿的顶端朝远离所述光入射面中心的方向倾斜。

所述第一组类锯齿和所述第二组类锯齿的各类锯齿的倾斜角度随着各类锯齿所在位置相对于所述光入射面中心的距离增加而逐渐减小。

所述第一组类锯齿的边缘具有第三组类锯齿，所述第二组类锯齿的边缘具有第四组类锯齿，所述第三组类锯齿和第四组类锯齿的顶端朝远离所述光入射面中心的方向倾斜，所述第三组类锯齿较第一组类锯齿远离所述光入射面中心，所述第四组类锯齿较第二组类锯齿远离所述光入射面中心。

所述第三组类锯齿和所述第四组类锯齿的各类锯齿的倾斜角度随着各类锯齿所在位置相对于所述光入射面中心的距离增加而逐渐增大。

所述光学透镜的横截面呈拱形。

本发明的目的更采用如下技术方案实现：一种灯具，包括整体呈纵长型的灯壳、设置于所述灯壳内的光源装置以及设置于所述光源装置之下的散热装置和电路模块，所述灯壳截面呈环状，具有上半部分以及下半部分，所述灯壳的上半部分包括前述横截面呈拱形的光学透镜。

所述光学透镜的横截面也可以呈扁平状。

本发明的目的又采用如下技术方案实现：一种灯具，包括整体呈纵长型的灯壳、设置于所述灯壳内的光学透镜、设置于所述光学透镜之下的光源装置以及设置于所述光源装置之下的散热装置和电路模块，所述灯壳截面呈环状，所述光学透镜包括前述横截面呈扁平状的光学透镜。

本发明的目的更采用如下技术方案实现：一种灯具，包括整体呈纵长型的灯壳、设置于所述灯壳内的光源装置以及设置于所述光源装置之下且位于所述灯壳内的散热装置和电路模块，所述灯壳截面呈环状，具有上半部分以及下半部分，其特征在于：所述灯壳的上半部分包括上述的光学透镜，所述光源装置面向所述光学透镜的所述光入射面。

本发明的目的又采用如下技术方案实现：一种灯具，包括整体呈纵长型的灯壳、设置于所述灯壳内的光源装置以及设置于所述光源装置之下且位于所述灯壳内的散热装置和电路模块，所述灯壳截面呈环状，其特征在于：在所述灯壳内，设置如上述的光学透镜于所述灯壳及光源装置之间，所述光源装置面向所述光学透镜的所述光入射面。

对于本发明所述光学透镜，光源发出的光入射到位于光入射面的类锯齿结构上，经过各类锯齿的折射，即可形成蝠翼式的配光光型。而且相邻两个类锯齿之间的底端到所述光出射面的距离大致相等，所以所述光学透镜的整体厚度基本一致，可以利用挤出成型工艺来制作，生产连续、效率高、操作简单、成本较低。更进一步，所述各类锯齿的顶端以及相邻两个类锯齿之间的底端是圆滑的，如此更有利于使用挤出成型制作。

附图说明

图1为一种现有蝠翼式配光的光学透镜的横截面图；

图2为另一种现有蝠翼式配光的光学透镜的横截面图；

图3为本发明第一实施方式的光学透镜立体图；

图4为本发明第一实施方式的光学透镜的横截面图

图5为包含本发明第一实施方式的光学透镜的灯具的横截面图；

图6为本发明第二实施方式的光学透镜立体图；

图7为本发明第二实施方式的光学透镜的横截面图；

图8为包含本发明第二实施方式的光学透镜的灯具的横截面图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明具体实施方式作进一步的详细说明。

第一实施方式

请参见图3和图4所示，本发明的第一实施方式的光学透镜12，整体呈纵长型，横截面呈拱形，具有相对的光入射面和光出射面14，所述光学透镜12的配光类型为蝠翼式。所述光入射面上设有类锯齿结构15，所述类锯齿结构15包括多个类锯齿，其中所述各类锯齿均具有顶端17，相邻两个类锯齿之间具有底端16，所述底端16到所述光出射面14的距离大致相等。在一实施例中，所述底端16到所述光出射面14的距离部分相等、部分不相等或全部不相等。所述各类锯齿的顶端17是圆滑的，所述相邻两个类锯齿之间的底端16也是圆滑的。在一实施例中，底端16较顶端17接近光出射面14。

光入射面具有一光入射面中心20，所述类锯齿结构15包括第一组类锯齿18和第二组类锯齿19，第一组类锯齿18与第二组类锯齿19对称分布于光入射面中心20的两侧。本实施方式的光学透镜12的光轴13落于光入射面中心20且光源装置是位于所述光轴13上。所述光源发出的光束入射到类锯齿结构15上发生折射，并往光轴13两侧出射，形成蝠翼式的光型。

所述类锯齿结构15中的每个类锯齿都具有倾斜角度。所述倾斜角度是指类锯齿上相对接近入射面中心20的面与光轴13的夹角，所述夹角的范围是0度到90度。平均倾斜角度是指同一组类锯齿中所有类锯齿的倾斜角度的平均值。

所述第一组类锯齿18与所述第二组类锯齿19对称分布于所述光入射面中心20的两侧，所述第一组类锯齿18和所述第二组类锯齿19中各类锯齿的顶端17均朝远离所述光入射面中心20的方向倾斜。所述第一组类锯齿18与所述第二组类锯齿19的各类锯齿的倾斜角度随着各类锯齿所在位置相对于所述光入射面中心20的距离增加而逐渐减小。

以每个类锯齿上相对接近入射面中心20的面与光轴13的夹角作为相应类锯齿的倾斜角度来描述类锯齿的倾斜角度与所述透镜12的开光角度的关系。第一组类锯齿18和第二组类锯齿19的各类锯齿的倾斜角度，决定光强最大值偏离光轴13的角度，即所谓开光角度。在此实施方式中，由于第一组类锯齿18与第二组类锯齿19相对于光入射面中心20的纵坐标轴对称，所以在此仅分析第一组类锯齿18的各类锯齿的平均倾斜角度就可以知道各类锯齿的倾斜角度与所述光学透镜12的开光角度的关系。当第一组类锯齿的18平均倾斜角度增大时，所述光学透镜12的开光角度变小；当第一组类锯齿18的平均倾斜角度减小时，所述光学透镜12的开光角度增大。即所述光学透镜12的开光角度随着所述第一组类锯齿18和所述第二组类锯齿19的各类锯齿的相对于光轴13的倾斜角度增加而减小，所述光学透镜12的开光角度随着所述第一组类锯齿18和所述第二组类锯齿19的各类锯齿的相对于光轴13的倾斜角度减小而增大。所述光学透镜12的开光角度主要由第一组类锯齿18和第二组类锯齿19确定。

光学透镜12更包括位于第一组类锯齿18边缘的第三组类锯齿21以及位于第二组类锯齿19边缘的第四组类锯齿22，所述第三组类锯齿21和所述第四组类锯齿22的各类锯齿的顶端17均朝远离所述光入射面中心20的方向倾斜。所述第三组类锯齿21和所述第四组类锯齿22的各类锯齿的倾斜角度随着各类锯齿所在位置相对于所述光入射面中心20的距离增加而逐渐增大。第三组类锯齿21较第一组类锯齿18远离光轴13，第四组类锯齿22较第二组类锯齿19远离光轴13。

第三组类锯齿21、第四组类锯齿22主要是进一步调节蝠翼式光型的光强分布，并且起到所述光学透镜12的结构上从有类锯齿(即第一组类锯齿18、第二组类锯齿19)到无类锯齿部分23的过渡作用。由于光学透镜12的开光角度主要由第一组类锯齿18和第二组类锯齿19确定，实施时亦可视情况无需第三组类锯齿21和第四组类锯齿22。

相邻两个类锯齿之间的底端16到所述光出射面14的距离大致相等，这种类锯齿结构15相当于往厚度均匀的拱形材料的内部延伸出一部分的材料，基本上没有改变拱形材料厚度的一致性，可以利用挤出成型来制作。

更进一步，所述各类锯齿的顶端17以及相邻两个类锯齿之间的底端16均是圆滑的，更有利于使用挤出成型制作。由于在挤出成型工艺中，熔融塑料充满机头的流道并均匀地被挤出，机头的内腔应呈光滑流线型，以减小阻力，所以挤出成型工艺无法生产棱角尖锐的产品。

虽然上面描述的第一组类锯齿18与第二组类锯齿19是对称且倾斜角度是一样的，但是根据非对称的蝠翼式配光的需要，第一组类锯齿18与第二组类锯齿19可以是非对称分布的，第一组类锯齿18的平均倾斜角度可以相异于第二组类锯齿19的平均倾斜角度，第一组类锯齿18的个数亦可以与第二组类锯齿19的个数不一致。同一组类锯齿中的各个类锯齿的倾斜角度亦可以是一样的。不同组的类锯齿的各个类锯齿的倾斜角度变化的速度可以一样的也可以不一样的。通过调整类锯齿的个数、倾斜角度、倾斜角度变化的速度和平均倾斜角度，可以根据需要的光型调节光学透镜12的开光角度和光型的对称性。

第三组类锯齿21与第四组类锯齿22起过渡的作用，所以可以根据第一组类锯齿18与第二组类锯齿19的情况适当调整第三组类锯齿21和第四组类锯齿22中类锯齿的个数、倾斜角度、倾斜角度变化的速度和平均倾斜角度。第三组类锯齿21与第四组类锯齿22可以是非对称分布的，第三组类锯齿21的平均倾斜角度可以相异于第四组类锯齿22的平均倾斜角度，第三组类锯齿21的个数亦可以与第四组类锯齿22的个数不一致。

另外，所述类锯齿结构15中各个类锯齿的高度可以是不一致的，可以根据实际需要的光型进行调节。光源的位置也可以不设置在光轴13上，可以根据实际需要的光型进行调节。

请参见图5所示，包含本发明第一实施方式的光学透镜12的灯具24。所述灯具24包括整体呈纵长型的灯壳25、设置于所述灯壳25内的光源装置26以及设置于所述光源装置26之下且位于所述灯壳25内的散热装置28和电路模块27。所述灯壳25的横截面大致呈环状，包括上半部分和下半部分。所述灯壳25的上半部分即为所述光学透镜12。灯壳25的下半部分用于放置散热装置28和电路模块27。所述光源装置26位于所述灯壳25的中心附近。光源装置26设于电路模块27上，并与电路模块27电性连接，光源装置26面向光学透镜12的光入射面。电路模块27设于散热装置28上，散热装置28与灯壳25导热性接触。灯壳25的光学透镜12的光轴对应于光源装置26，且光学透镜12的类锯齿结构对应于光源装置26。

第二实施方式

请参见图6和图7所示，本发明第二实施方式的光学透镜31，整体呈纵长型，横截面呈扁平状，具有相对的光入射面和光出射面32，所述光学透镜31的配光类型为蝠翼式。所述光入射面上设有类锯齿结构33，所述类锯齿结构33包括多个类锯齿，其中所述各类锯齿均具有顶端34，相邻两个类锯齿之间具有底端35，所述底端35到所述光出射面32的距离大致相等。在一实施例中，所述底端35到所述光出射面32的距离部分相等、部分不相等或全部不相等。所述各类锯齿的顶端34是圆滑的，所述相邻两个类锯齿之间的底端35也是圆滑的。

本发明第二实施方式与第一实施方式的区别主要在于，第一实施方式的光学透镜12的横截面呈拱形，第二实施方式的光学透镜31的横截面呈扁平状。同时，本发明第二实施方式与第一实施方式的区别主要在于，第一实施方式的光学透镜12系结合于灯壳设置，第二实施方式的光学透镜31系分离于灯壳设置。诚然，本发明光学透镜的横截面可以不仅仅局限于拱形或扁平状，完全可以根据应用的实际需要进行选择。

请参见图8所示，包含本发明第二实施方式的光学透镜31的灯具41，所述灯具41具有整体呈纵长型的灯壳45。所述灯壳45的横截面呈环状，所述光学透镜31即放置在所述灯壳45的内部，在所述灯壳45的内部及所述光学透镜31之下设置有光源装置42，以及设置于光源装置42之下的散热装置44和电路模块43。光源装置42位于灯具41的中心附近。光源装置42设于电路模块43上，并与电路模块43电性连接，光源装置42面向光学透镜31的光入射面。电路模块43设于散热装置44上，散热装置44与灯壳45导热性接触。光学透镜31的两端卡接于电路模块43、散热装置44及灯壳45之间，使得光学透镜31的光轴对应于光源装置42，且光学透镜31的类锯齿结构对应于光源装置42。其中，光学透镜31的两端更具有向下突出结构用以抵住电路模块43。在一实施例中，在所述灯壳45内，设置所述光学透镜31于所述灯壳45及光源装置42之间。

光源装置42发出的光束照射到入射面上，经过入射面上的类锯齿的折射，光束往光源装置42的两侧发射出去，形成蝠翼式的配光类型。灯壳43是厚度均匀的，可以起到保护所述光学透镜31、光源装置42等部件的作用。

本发明两个实施方式中优选的光学透镜，其类锯齿结构可以是部分斜率相同。

本发明两个实施方式中优选的光学透镜，其半边可以具有类锯齿结构，而另外半边可以没有类锯齿结构。

本发明两个实施方式中优选的光学透镜，其类锯齿结构可透过配件或一体成型方式结合在光学透镜的光入射面上。

本发明两个实施方式中优选的光源装置是LED，当然也可以其它类型的光源装置。

本发明两个实施方式中优选的灯具可以应用于室内照明、室外照明以及背光模块等产品上。

以上实施例仅为本发明的两种具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种光学透镜，配光类型为蝠翼式，所述光学透镜整体呈纵长型，具有光入射面和光出射面，其特征在于：所述光入射面上设有类锯齿结构，所述类锯齿结构包括多个类锯齿，所述各类锯齿均具有顶端，相邻两个类锯齿之间具有底端，所述底端到所述光出射面的距离大致相等。

2.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于：所述各类锯齿的顶端是圆滑的，所述相邻两个类锯齿之间的底端是圆滑的。

3.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于：所述光入射面具有一光入射面中心，所述类锯齿结构的多个类锯齿包括第一组类锯齿和第二组类锯齿，所述第一组类锯齿与所述第二组类锯齿分布于所述光入射面中心的两侧，所述第一组类锯齿和所述第二组类锯齿的顶端朝远离所述光入射面中心的方向倾斜。

4.如权利要求3所述的光学透镜，其特征在于：所述第一组类锯齿和第二组类锯齿的各类锯齿的倾斜角度随着各类锯齿所在位置相对于所述光入射面中心的距离增加而逐渐减小。

5.如权利要求3所述的光学透镜，其特征在于：所述第一组类锯齿的边缘具有第三组类锯齿，所述第二组类锯齿的边缘具有第四组类锯齿，所述第三组类锯齿和所述第四组类锯齿的顶端朝远离所述光入射面中心的方向倾斜，所述第三组类锯齿较第一组类锯齿远离所述光入射面中心，所述第四组类锯齿较第二组类锯齿远离所述光入射面中心。

6.如权利要求5所述的光学透镜，其特征在于：所述第三组类锯齿和所述第四组类锯齿的各类锯齿的倾斜角度随着各类锯齿所在位置相对于所述光入射面中心的距离增加而逐渐增大。

7.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于：所述光学透镜的横截面呈拱形。

8.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于：所述光学透镜的横截面呈扁平状。

9.一种灯具，包括整体呈纵长型的灯壳、设置于所述灯壳内的光源装置以及设置于所述光源装置之下且位于所述灯壳内的散热装置和电路模块，所述灯壳截面呈环状，具有上半部分以及下半部分，其特征在于：所述灯壳的上半部分包括如权利要求7所述的光学透镜，所述光源装置面向所述光学透镜的所述光入射面。

10.一种灯具，包括整体呈纵长型的灯壳、设置于所述灯壳内的光源装置以及设置于所述光源装置之下且位于所述灯壳内的散热装置和电路模块，所述灯壳截面呈环状，其特征在于：在所述灯壳内，设置如权利要求8所述的光学透镜于所述灯壳及光源装置之间，所述光源装置面向所述光学透镜的所述光入射面。

Images