CN103375768A - 透镜及光源模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透镜，其用于对光源发出的光线进行调节，该透镜包括入光面和出光面，出光面位于入光面的侧部，还包括一反射面，该反射面与入光面相对设置、并与出光面相交，透射过入光面的光线一部分射向反射面、另一部分直接由出光面射出，该反射面的反射率大于折射率，射向反射面的一部分光线被反射面反射向出光面继而从出光面射出透镜，射向反射面的另一部分光线直接从反射面出射至透镜外部，以使通过透镜的光线的出光角度大于180°。本发明还涉及一种具有上述透镜的光源模组。

Description

透镜及光源模组
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种透镜及具有该透镜的光源模组。
背景技术
利用传统光源的灯具其效果基本能满足各个方面的需求，但是耗能太大，因此发光二极管（LED，Light Emitting Diode）作为新一代的光源具有逐渐取代传统光源的趋势。
现有的发光二极管的出光角度一般为120°。与传动光源大角度的出光范围相比，发光二极管光源较小的出光角度具有诸多缺失。且最新的美国能源之星要求可替代传统灯泡的发光二极管球泡灯需要角度大于180度。因此如何在保证发挥发光二极管的节能优势的同时，将光形分布设计达到甚至优于传统光源灯具，以加速发光二极管在应用领域的推广也是一个亟待解决的问题，对于室内灯具来说这更是一个极大的挑战和商机。由此，发光二极管光源设计中，二次光学设计日益凸显。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够使发光二极管具有较大出射角度的透镜及采用该透镜的光源模组。
一种透镜，其用于对光源发出的光线进行调节，该透镜包括入光面和出光面，出光面位于入光面的侧部，还包括一反射面，该反射面与入光面相对设置、并与出光面相交，透射过入光面的光线一部分射向反射面、另一部分直接由出光面射出，该反射面的反射率大于折射率，射向反射面的一部分光线被反射面反射向出光面继而从出光面射出透镜，射向反射面的另一部分光线直接从反射面出射至透镜外部，以使通过透镜的光线的出光角度大于180°。
一种光源模组，其包括光源和透镜，该透镜包括入光面和出光面，出光面位于入光面的侧部，还包括一反射面，该反射面与入光面相对设置、并与出光面相交，透射过入光面的光线一部分射向反射面、另一部分直接由出光面射出，该反射面的反射率大于折射率，射向反射面的一部分光线被反射面反射向出光面继而从出光面射出透镜，射向反射面的另一部分光线直接从反射面出射至透镜外部，以使通过透镜的光线的出光角度大于180°。
本发明实施方式的透镜和采用该种透镜的光源模组，其反射面与入光面正对，且该反射面的反射率大于透射率，光源发出的光线一部分射向反射面，另一部分直接从出光面射出，射向反射面的光线一部分直接经反射面出射至透镜的外部，另一部分经反射面的反射后再从出光面射出，从而使光源发出的光线角度大于180°，获得更大角度的出射光线，与传统照明灯具达到相同的照射范围的效果。
附图说明
图1为本发明实施方式提供的光源模组的立体示意图。
图2为图1中的光源模组沿图1中II-II方向的剖视图。
图3为图1中的光源模组沿图1中III-III方向的剖视图。
图4为本发明实施方式提供的光源模组在空间角度0°至180°空间角度的配光曲线图。
图5为本发明实施方式提供的光源模组在空间角度90°至270°空间角度的配光曲线图。
主要元件符号说明
光源模组 100
光源 10
透镜 20
入光面 21
第一凹面 211
第二凹面 212
竖直面 213
反射面 22
最低点 221
最高点 222
积分圆 223
出光面 23
收容腔 24
腔体 25
支撑柱 26
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1与图2，本发明实施方式提供的光源模组100包括光源10及透镜20。所述光源10为发光二极管。
所述透镜20包括入光面21、反射面22和出光面23。所述入光面21和反射面22相对设置，所述出光面23位于入光面21的侧部。
所述入光面21可为凸面、凹面或平面。本实施方式中，所述入光面21包括第一凹面211、第二凹面212和竖直面213。第一凹面211位于透镜20的中央，并以透镜20的光轴为轴中心对称。该第一凹面211正对光源10，并向远离光源10的方向凹陷，具有发散光线的作用，使光源10发出的光线一部分经过第一凹面211后向远离光轴的方向发散。第二凹面212自第一凹面211的边缘向外围且远离光源10的方向倾斜延伸。竖直面213自第二凹面212的边缘向下延伸，形成一中空的大致呈圆筒状的收容腔24。所述光源10容置于该收容腔24中。
所述透镜20还包括位于所述光源10下部的另一腔体25，其用于容置承载光源10的电路板等其他结构（图未示）。于透镜20底部还包括支撑柱26，在本实施方式中，该支撑柱26有两个，且对称分布于透镜20的底部。
所述反射面22设置于光源10的出光方向上，用于将光源10发出的一部分光线反射至与光源10出光方向相反的一侧，另一部分通过反射面22透射至与光源10出光方向相同的一侧，从而增大最终出射光线的角度，使出光角度大于180°。该反射面22的反射率大于透射率，以使射向反射面22的光束中被反射的部分比透射的部分多。该反射面22的面积和其与光源10位置之间的距离决定光源10发出的光线射向反射面22的光束的多少。请同时参阅图3，该光源10射向反射面22的光束为A，未射向反射面22的光束为B，光束A偏离光轴的最大角度小于光束B偏离光轴的最小角度。也就是说，当光源10发出的光线偏离光轴的角度未达到预定角度时，该部分光线A全部射向反射面22，其中，一部分光线A1经由反射面22反射，另一部分光线A2从反射面22透射出透镜20的外部，从而射向反射面22的正前方。在本实施方式中，所述反射面22以透镜光轴为轴中心对称，其大致呈倒锥形。该反射面22包括一最低点221和最高点222。该最低点位于光轴上，最高点222围设形成一个圆。最低点221和最高点222之间形成以光轴为中心的若干连接最低点221和最高点222的积分圆223，该积分圆223的横截面连接形成两个以光轴为轴对称的弧线，其中，每一弧线的圆心位于反射面靠近入光面21的一侧。换言之，该反射面22大致呈锥形，则该反射面22的三维形状为锥形曲面，该锥形的母线为向内凸的曲线。在其他方式中，可以根据需要达到的出光效果改变反射面22的形状，从而形成不同的反射效果，最终得到不同的光场效果。
所述出光面23位于透镜20的侧部，自反射面22的最高点222向下延伸一段距离后再以一弧度向外延伸一段距离，最后再垂直向下延伸直至与透镜20的底面连接。所述光源10发出的光束偏离光轴的角度大于预定值后，该部分光束B直接射向出光面23，并经出光面23的调整后直接射出透镜20。直接从出光面23出射至外部的光线的出光方向与光源10最初的出光方向位于光源10的同侧，且其出光角度小于180°。
请参阅图4，为本发明实施方式的光源模组100的在空间角度0°至180°角测得的配光曲线图。由图线可以看出，其光线出射角度大于180°，本实施例的光源模组100的平均光束角为240.9°。以光源10的光轴为0°角，光强在-60°至60°之间较大，在光源10所在的180°平面以外，光强呈逐渐减小的趋势。
请参阅图5，为本发明实施方式的光源模组100的在空间角度90°至270°角测得的配光曲线图。在该空间角度范围内，本实施例的光源模组100的平均光束角为238.2°。在90°至270°空间角度范围内的配光曲线与0°至180°空间角度范围内的配光曲线的图线走向大致一致，由此即从实验数据得出本发明实施方式的光源模组100在空间各角度的光线分布较为均匀，且出光角度大于180°。
所述光源模组100中的透镜20的数量可以为多个，这些透镜20可沿一圆阵列排列，以获得更为均匀的光照。
本发明实施方式的透镜20和采用该种透镜20的光源模组100，其反射面22与入光面21正对，且该反射面22的反射率大于透射率，光源10发出的光线一部分射向反射面22，另一部分直接从出光面23射出，射向反射面22的光线一部分直接经反射面22出射至透镜20的外部，另一部分经反射面22的反射后再从出光面23射出，从而使光源10发出的光线角度大于180°，获得更大角度的出射光线。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种像应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种透镜，其用于对光源发出的光线进行调节，该透镜包括入光面和出光面，出光面位于入光面的侧部，其特征在于：还包括一反射面，该反射面与入光面相对设置、并与出光面相交，透射过入光面的光线一部分射向反射面、另一部分直接由出光面射出，该反射面的反射率大于折射率，射向反射面的一部分光线被反射面反射向出光面继而从出光面射出透镜，射向反射面的另一部分光线直接从反射面出射至透镜外部，以使通过透镜的光线的出光角度大于180°。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述反射面为一朝向入光面凹陷的凹面，该凹面包括最低点和最高点，最低点位于透镜的光轴上，最高点围成一圆。
3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述最低点和最高点之间由若干个积分圆连接，该积分圆的截面为两个以光轴为轴对称的弧线。
4.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述反射面呈倒锥形，该锥形的母线为向内凹的曲线。
5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述入光面包括第一凹面和第二凹面，所述第一凹面位于透镜中央并以光轴中心对称，该第一凹面与光源正对设置，所述第二凹面自第一凹面的边缘向外围延伸。
6.如权利要求5所述的透镜，其特征在于：所述入光面还包括竖直面，该竖直面自第二凹面竖直向靠近光源的下方延伸，该竖直面围成一容置光源的收容腔。
7.一种光源模组，其包括光源和透镜，该透镜包括入光面和出光面，出光面位于入光面的侧部，其特征在于：还包括一反射面，该反射面与入光面相对设置、并与出光面相交，透射过入光面的光线一部分射向反射面、另一部分直接由出光面射出，该反射面的反射率大于折射率，射向反射面的一部分光线被反射面反射向出光面继而从出光面射出透镜，射向反射面的另一部分光线直接从反射面出射至透镜外部，以使通过透镜的光线的出光角度大于180°。
8.如权利要求7所述的光源模组，其特征在于：所述光源为发光二极管光源。
9.如权利要求8所述的光源模组，其特征在于：所述透镜还包括收容腔，该收容腔由透镜的入光面以及自透镜的入光面的末端延伸至透镜的底部的竖直面合围形成，所述发光二极管光源容置于该收容腔中。
10.如权利要求7所述的光源模组，其特征在于：所述反射面为一朝向入光面凹陷的凹面，该凹面包括最低点和最高点，最低点位于透镜的光轴上，最高点围成一圆。
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