CN103090309A - 透镜以及具有该透镜的非对称光分布照明装置 - Google Patents

透镜以及具有该透镜的非对称光分布照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于线性光源的透镜，具有顶部和底部，其中底部包括入射面(1)以及分别位于入射面(1)两侧的第一支承面(4a)和第二支承面(4b)，并且顶部包括出射面(2)，其中，顶部还具有全内反射面(3)，其中，在横截面上看，出射面(2)连接至第一支承面(4a)，全内反射面(3)连接至第二支承面(4b)，线性光源的一部分光线入射到入射面(1)中，并经出射面(2)折射后出射，以及另一部分光线入射到入射面(1)中，并经全内反射面(3)全内反射后经出射面(2)折射后出射。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的透镜的非对称光分布照明装置。

Description

透镜以及具有该透镜的非对称光分布照明装置
技术领域
本发明涉及一种用于线性光源的透镜。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的透镜的非对称光分布照明装置。
背景技术
非对称光分布照明装置应用在很多不同的应用领域中，例如博物馆、商品交易会的展台、展览会、卖场和宣传展出区域等等。这种类型的照明装置针对性地对展出的内容或者物品进行照明，而不会对其他区域进行照明，从而使观看者能够清楚地观察到展出的内容或者物品的细节。在当今的非对称光分布照明装置中，通常采用T5荧光灯管作为线性光源使用。由T5荧光灯管发出的光线通过固定在壳体上的墙面照明反射器朝向预定的方向偏转。
但是，由于人们对照明要求的不断提高，以及环保节能意识的不断增强，人们越来越愿意使用LED照明装置作为光源，这是因为LED照明装置具有长的使用寿命，高的发光效率和较低的能耗。但是在非对称光分布照明装置中，采用由LED照明装置制成的线性光源作为光源使用时，通过现有的墙面照明反射器很难获得现有的普通非对称光分布照明装置产生的非对称光分布效果。
发明内容
为此，本发明提出了一种用于线性光源的透镜，LED光源发出的光线通过该透镜后能够实现非对称光线分布，从而良好地对展出的内容或者物品进行针对性的照明。此外，本发明还提出了一种具有上述类型的透镜的非对称光分布照明装置。
本发明的一个目的通过一种用于线性光源的透镜由此实现，即该透镜具有顶部和底部，其中底部包括入射面以及分别位于入射面两侧的第一支承面和第二支承面，并且顶部包括出射面，其中，该顶部还具有全内反射面，在横截面上看，出射面连接至第一支承面，全内反射面连接至第二支承面，线性光源的一部分光线入射到入射面中，并经出射面折射后出射，以及另一部分光线入射到入射面中，并经全内反射面后经出射面折射后出射。在横截面上看，根据本发明的透镜为非对称的，线性光源的一部分光线入射到入射面中，并经出射面折射后的出射方向以及另一部分光线入射到入射面中，并经全内反射面反射后经出射面折射后的出射方向可以相对于线性光源的光轴偏转超过一个预定的角度，从而实现非对称照明。
根据本发明提出，全内反射面相对于线性光源的光轴倾斜地设置，其中，全内反射面的切向方向与底部的夹角大于90度。由于全内反射面相对于光轴倾斜地设置，来自于线性光源的光线在经过入射面之后能够以相对较大的角度投射到全内反射面上，进而光线就能够以较大的出射角从全内反射面上反射出去。由此，入射面就不会对反射出去的光线产生阻挡作用，由此大大地降低了透镜的整体尺寸。
根据本发明提出，入射面包括第一入射面部分和第二入射面部分，第一入射面部分和第二入射面部分形成容纳线性光源的容纳腔，其中，一部分光线入射到第一入射面部分中，并经出射面折射后出射，另一部分光线入射到第二入射面部分中，并经全内反射面全内反射后由出射面折射后出射。由于线性光源容纳在由第一入射面部分和第二入射面部分共同构成的容纳腔中，因此线性光源的全部光线完全通过入射面进入到透镜中，从而不会产生光损失。此外，通过第一入射面部分和第二入射面部分将线性光源的光线分成了能够直接折射偏转的部分以及需要反射后进行折射偏转的部分，从而确保了全部的光线都能够被偏转到预定的方向上。
优选的是，第二入射面部分平行于光轴设置。由于第二入射面部分的这种布置方案，来自线性光源的光线能够以最佳的入射角投射到全内反射面上，从而确保通过透镜出射的光线能够偏转超过一个预定的角度，从而实现非对称照明。
进一步优选的是，第二入射面部分相对于光轴在远离全内反射面的方向上倾斜1度至5度地设置。在尽可能保证通过第二入射面部分折射后的光线一较佳的入射角度投射到全内反射面上的前提下，使第二入射面部分以一定的角度相对于光轴倾斜，有利于在制作过程中模具从透镜上脱模。
更加优选的是，在横截面上看，第一入射面部分包括相邻于第二入射面部分(1b)并朝向线性光源突出的凸面，以及远离线性光源凹进的凹面，凸面与凹面平滑过渡。通过调整入射面的各个部分的曲线走向，能够使入射的光线被偏转向预定的角度。当然，凸面和凹面可以是抛物线、二次曲线或者更高次曲线。在该设计方案中，凸面刚好位于线性光源的上方，从而对线性光源的光线产生聚焦的作用，这样就能够更好地调整在透镜的正上方的光分布状况，从而使通过透镜的光线的光分布更加的均匀。
根据本发明提出，出射面包括第一出射面部分和第二出射面部分，其中，一部分光线入射到第一入射面部分中，并经第一出射面部分折射后出射，另一部分光线入射到第二入射面部分中，并经全内反射面全内反射后由第二出射面部分折射后出射。优选的是，第一出射面部分和第二出射面部分共同形成圆弧形。其中，该圆弧的圆心为线性光源的布置位置。同样，通过调整出射面的各个部分的曲线走向，能够使出射的光线被偏转向预定的角度。
进一步优选的是，第一出射面部分为圆弧形，而第二出射面部分为直线形。通过为来自线性光源的光线的不同部分单独地配置不同的出射面部分可以针对性地调整不同的光线部分，从而使出射的光线达到最佳的光分布效果。
根据本发明的一个优选的设计方案，全内反射面为抛物线形，这进一步改善了全内反射面的反射效果，以使入射的光线全部可以通过全内反射面进行反射。当然该全内反射面也可以为直线形的走向，这能简化根据本发明的透镜的制造工艺。
根据本发明提出，根据本发明的透镜形成为沿与线性光源的延伸方向平行的方向延伸的挤出透镜。
本发明的另一个目的通过一种具有上述类型的透镜的非对称光分布照明装置实现。该照明装置采用LED线性光源，并利用根据本发明的透镜将LED线性光源的光线偏转到预定的角度，从而实现非对称光线分布，以对良好地对展出的内容或者物品进行针对性的照明。
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是根据本发明的透镜一个实施例的截面图；
图2是根据本发明的透镜的三维示意图；
图3是根据本发明的透镜的光路图；
图4是根据本发明的透镜的光分布图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的透镜的一个实施例截面图。从图中可见，根据本发明的透镜具有顶部和底部，其中底部包括入射面1以及分别位于入射面1两侧的第一支承面4a和第二支承面4b，并且顶部包括出射面2。顶部还具有全内反射面3，其中，在横截面上看，出射面2连接至第一支承面4a，全内反射面3连接至第二支承面4b，线性光源的一部分光线经入射面1和出射面2折射后出射以及另一部分光线经入射面1折射至全内反射面3并在进行全内反射后经出射面2折射后出射。从图1中进一步可见，入射面1包括第一入射面部分1a和第二入射面部分1b，第一入射面部分1a和第二入射面部分1b彼此构成夹角，以形成容纳线性光源的容纳腔。在本实施例中，第一入射面部分1a在靠近第二入射面部分1b的区域形成有朝向线性光源的方向的凸面，并且在其他区域形成有远离线性光源的方向的凹面，凸面与凹面平滑过渡。根据本发明的一个优选的设计方案，可以通过公式(1)Y-0.5＝1-X2来获得第一入射面部分1a的曲线走向，以及通过公式(2)Y-1.5＝X2来获得第二入射面1b的曲线走向，其中，X和Y分别为坐标系中的横轴和纵轴(线性光源的光轴Y)。在本实施例中，第二入射面部分1b平行于光轴Y设置。当然，第二入射面部分1b也可以相对于光轴Y在远离全内反射面3的方向上倾斜一定角度地设置，例如倾斜1度至5度。
此外，从图1中进一步可见，出射面2包括第一出射面部分2a和第二出射面部分2b。结合图3中示出的光路图可见，一部分光线由第一入射面部分1a和第一出射面部分2a折射后出射，另一部分光线由第二入射面部分1b折射至全内反射面3进行全内反射后由第二出射面部分2b折射后出射。在本实施例中，第一出射面部分2a为圆弧形，而第二出射面部分2b为直线形。圆弧的原点为线性光源的布置位置。当然，出射面的曲线轮廓不仅限于上述的形式，第一出射面部分2a和第二出射面部分2b也可以共同形成圆弧形。
进一步从图1中可见，全内反射面3相对于线性光源的光轴Y倾斜地设置，其中，全内反射面3的切向方向与底部的夹角大于90度。在本实施例中，全内反射面3为抛物线形。当然，全内反射面3也可以为直线形。
图2示出了根据本发明的透镜的三维示意图，从图中可见，该透镜形成为沿与线性光源的延伸方向平行的方向延伸的挤出透镜。
图3示意性地示出了本发明的透镜的光路图。从图中可见，来自线性光源的光线被分成了两部分，其中一部分光线通过第一入射面部分1a和第一出射面部分2a折射后出射，另一部分光线由第二入射面部分1b折射至全内反射面3进行全内反射后由第二出射面部分2b折射后出射。这两部分光线被偏转至透镜的一侧，从而实现了非对称光分布。
图4示出了根据本发明的透镜的光分布图。从图中可见，通过应用根据本发明的透镜获得了一种非对称的光分布效果，其与现有技术中的非对称光分布照明装置产生的光分布效果极为类似。
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。
参考标号
1     入射面
1a    第一入射面部分
1b    第二入射面部分
2     出射面
2a    第一出射面部分
2b    第二出射面部分
3     全内反射面
4a    第一支承面
4b    第二支承面
Y     光轴(纵轴)
X     横轴

Claims (13)

1.一种用于线性光源的透镜，具有顶部和底部，其中所述底部包括入射面(1)以及分别位于所述入射面(1)两侧的第一支承面(4a)和第二支承面(4b)，并且所述顶部包括出射面(2)，其特征在于，所述顶部还具有全内反射面(3)，其中，在横截面上看，所述出射面(2)连接至所述第一支承面(4a)，所述全内反射面(3)连接至所述第二支承面(4b)，所述线性光源的一部分光线入射到所述入射面(1)中，并经所述出射面(2)折射后出射以及另一部分光线经入射到所述入射面(1)中，并经所述全内反射面(3)全内反射后经所述出射面(2)折射后出射。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，在横截面上看，所述全内反射面(3)相对于所述线性光源的光轴(Y)倾斜地设置，其中，所述全内反射面(3)的切向方向与所述底部的夹角大于90度。
3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述入射面(1)包括第一入射面部分(1a)和第二入射面部分(1b)，所述第一入射面部分(1a)和所述第二入射面部分(1b)形成容纳所述线性光源的容纳腔，其中，所述一部分光线入射到所述第一入射面部分(1a)中，并经所述出射面(2)折射后出射，所述另一部分光线入射到所述第二入射面部分(1b)中，并经所述全内反射面(3)全内反射后由所述出射面(2)折射后出射。
4.根据权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述第二入射面部分(1b)平行于所述光轴(Y)设置。
5.根据权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述第二入射面部分(1b)相对于所述光轴(Y)在远离所述全内反射面(3)的方向上倾斜1度至5度地设置。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的透镜，其特征在于，在横截面上看，所述第一入射面部分(1a)包括相邻于所述第二入射面部分(1b)并朝向所述线性光源突出的凸面，以及远离所述线性光源凹进的凹面，所述凸面与所述凹面平滑过渡。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的透镜，其特征在于，所述出射面(2)包括第一出射面部分(2a)和第二出射面部分(2b)，其中，所述一部分光线入射到所述第一入射面部分(1a)中，并经所述第一出射面部分(2a)折射后出射，所述另一部分光线入射到所述第二入射面部分(1b)中，并经所述全内反射面(3)全内反射后由所述第二出射面部分(2b)折射后出射。
8.根据权利要求7所述的透镜，其特征在于，在横截面上看，所述第一出射面部分(2a)和所述第二出射面部分(2b)共同形成圆弧。
9.根据权利要求7所述的透镜，其特征在于，在横截面上看，所述第一出射面部分(2a)为圆弧，而所述第二出射面部分(2b)为直线形。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的透镜，其特征在于，在横截面上看，所述全内反射面(3)为抛物线。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的透镜，其特征在于，在横截面上看，所述全内反射面(3)为直线形。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的透镜，其特征在于，所述透镜形成为沿与所述线性光源的延伸方向平行的方向延伸的挤出透镜。
13.一种非对称光分布照明装置，其特征在于，所述非对称光分布照明装置具有根据权利要求1至12中任一项所述的透镜以及LED线性光源。
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