CN103574498A - 透镜及照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透镜，包括入光面及出光面，所述出光面包括第一曲面、第一凸面、第二凸面、第二曲面及第三曲面，所述第一曲面位于出光面中央，所述第一凸面和第二凸面沿第一方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第二曲面和第三曲面沿第二方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第一方向与第二方向垂直，所述入光面包括第一凹曲面、第二凹曲面和第三凹曲面，第一凹曲面、第二凹曲面以及第三凹曲面皆为椭球面，第二凹曲面和第三凹曲面设置在第一凹曲面的内部且相互连接，第一凹曲面和第三凹曲面的长轴平行于第二方向设置，第二凹曲面的长轴平行于第一方向设置。本发明还涉及一种具有上述透镜的照明装置。

Description

透镜及照明装置

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照明装置。

背景技术

目前，大多光源，如发光二极管、放电灯及卤素灯等的出射光线均具有一定的发散角，若要用于照明，一般需要在这些光源前面设置一个透镜，来调整其光线的发散角使其满足照明范围需求。目前的照明装置所形成的照明区域大多为圆形，在某些照明场合下，造成资源浪费，不利于节能减排，例如隧道照明，若隧道灯的光场为圆形，则一部分光线照出道路范围之外，不但造成资源浪费还可能形成错误交通引导，如此，则要求隧道灯所形成的照明区域大致呈长方形为佳，在沿隧道的方向上具有较大的照明长度，而在垂直于隧道的方向上具有较小的照明长度，以有效的利用照明装置的光能。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种照明区域大致呈长方形的照明装置，以及该照明装置所采用的透镜。

一种透镜，包括入光面及出光面。出光面包括第一曲面、第一凸面、第二凸面、第二曲面及第三曲面。第一曲面位于出光面中央。第一凸面和第二凸面沿第一方向设置于第一曲面相对的两侧。第二曲面和第三曲面沿第二方向设置于第一曲面相对的两侧。第一方向与第二方向垂直。入光面包括第一凹曲面、第二凹曲面和第三凹曲面。第一凹曲面、第二凹曲面以及第三凹曲面皆为椭球面。第二凹曲面和第三凹曲面设置在第一凹曲面的内部且相互连接。第一凹曲面和第三凹曲面的长轴平行于第二方向设置。第二凹曲面的长轴平行于第一方向设置。

一种照明装置，包括光源及透镜。该透镜包括第一曲面、第一凸面、第二凸面、第二曲面及第三曲面。第一曲面位于出光面中央。第一凸面和第二凸面沿第一方向设置于第一曲面相对的两侧。第二曲面和第三曲面沿第二方向设置于第一曲面相对的两侧。第一方向与第二方向垂直。入光面包括第一凹曲面、第二凹曲面和第三凹曲面。第一凹曲面、第二凹曲面以及第三凹曲面皆为椭球面。第二凹曲面和第三凹曲面设置在第一凹曲面的内部且相互连接。第一凹曲面和第三凹曲面的长轴平行于第二方向设置。第二凹曲面的长轴平行于第一方向设置。

所述透镜的入光面和出光面相配合可以让光源发出的光线照射到一个大致呈长方形的区域中。从而可以满足隧道灯等产品的要求，让照明装置所形成的照明区域大致呈长方形，以有效的利用光源的光能。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的照明装置的立体分解示意图。

图2是图1中的照明装置中的透镜从入光侧观察的立体示意图。

图3是图2中的透镜的俯视示意图。

图4是图3中的照明装置中的透镜沿V-V方向的剖视图。

图5是图3中的照明装置中的透镜沿IV-IV方向的剖视图。

图6是图1中的照明装置中的照度分布图。

主要元件符号说明

照明装置	1a
		透镜	100
第一表面	10
		出光面	11
第一曲面	111
		第一凸面	112
第二凸面	113
		第二曲面	114
第三曲面	115
		安装面	12
缺口	121
		第二表面	20
凹槽	21
		入光面	22
第一凹曲面	221
		第二凹曲面	222
第三凹曲面	223
		第一凸曲面	224
第一侧面	30
		第二侧面	40
光源	200
		电路板	201

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，本发明实施方式提供的照明装置1a包括透镜100及光源200。所述照明装置1a可用于路灯、庭院灯、隧道灯等照明灯具中。

所述光源200可为发光二极管、放电灯及卤素灯等中的一种。本实施方式中，所述光源200为发光二极管，该发光二极管设置在一个电路板201上。

所述透镜100包括第一表面10、与所述第一表面10相对的第二表面20、连接所述第一表面10和第二表面20的第一侧面30以及与所述第一侧面30相对的第二侧面40。当所述照明装置1a用于隧道灯或路灯等中时，所述第一侧面30面向路心设置，所述第二侧面40背向路心方向设置，所述第一侧面30和第二侧面40大致与道路延伸方向平行。

所述透镜100的第一表面10包括位于中央的出光面11及环绕该出光面11设置的安装面12。所述出光面11用于控制经出光面11出射的光线的光形。所述安装面12用于在透镜100安装过程中，与灯具外壳等部件配合来固定透镜100。本实施方式中，所述安装面12边缘形成有多个贯穿第一表面10和第二表面20的缺口121，该等缺口121是结合生产线实际情况而设计的，可以配合生产治具，实现透镜100快速、准确的装配在灯具上面，减少错误，节约时间。

所述出光面11凸出形成于第一表面10的中央。该出光面11沿第一方向X的长度大于沿第二方向Y的长度。所述第一方向X与第二方向Y垂直。当所述照明装置1a用于隧道灯或路灯中时，所述第一方向X大致与道路延伸方向平行，所述第二方向Y大致与道路延伸方向垂直。本实施方式中，该出光面11大致呈椭圆状。

所述出光面11包括第一曲面111、第一凸面112、第二凸面113、第二曲面114及第三曲面115。所述第一曲面111位于出光面11中央。所述第一凸面112和第二凸面113沿第一方向X设置于第一曲面111相对的两侧，所述第二曲面114和第三曲面115沿第二方向Y设置于第一曲面111相对的两侧。所述第一曲面111与第一凸面112和第二凸面113均为平滑连接。本实施方式中，所述第一凸面112和第二凸面113对称设置于第一曲面111两侧，所述第二曲面114和第三曲面115也对称设置于第一曲面111两侧。所述第二曲面114靠近所述第一侧面30设置，当所述照明装置1a用于隧道灯或路灯等中时，所述第二曲面114面向路心设置，所述第三曲面115背向路心方向设置。

请进一步参阅图4和图5，所述第一曲面111在第一方向X上发散其出射光，而在第二方向Y上会聚其出射光。从而使得第一曲面111的出射光在第一方向X上具有较大的发散角，而在第二方向Y上具有较小的发散角。

所述第一凸面112和第二凸面113能够会聚其出射光，且第一凸面112和第二凸面113在第一方向X上的聚光能力小于在第二方向Y上的聚光能力，从而使得第一凸面112和第二凸面113的出射光在第一方向X上具有较大的发散角，而在第二方向Y上具有较小的发散角。本实施方式中，所述第一凸面112和第二凸面113均为椭球面，且第一凸面112和第二凸面113的长轴大致平行于第一方向X，短轴大致平行于第二方向Y。所述第一凸面112和第二凸面113的长轴和短轴长度比可选自1.1到1.5之间。

所述第二曲面114和第三曲面115能够在第一方向X上发散其出射光，而在第二方向Y上会聚其出射光。具体的，所述第二曲面114和第三曲面115均可为圆柱面。所述第二曲面114和第三曲面115在第二方向Y上的聚光能力大于第一曲面111、第一凸面112和第二凸面113在第二方向Y上的聚光能力。

可以理解，所述第一曲面111、第一凸面112、第二凸面113、第二曲面114和第三曲面115的形状并不限于本实施方式中的形状，所述第一曲面111、第一凸面112、第二凸面113、第二曲面114和第三曲面115的形状也可以是能够实现以上所述相应功能的其他形状。

请参阅图2-图5，所述透镜100的第二表面20中央形成有凹槽21，该凹槽21用于收容光源200。所述透镜100具有一个位于凹槽21的底面的入光面22。该入光面22可为平面或曲面，为了充分利用入光面22来控制透镜100出射光的光形，本实施方式中，入光面22由多个曲面组成。为了增加向透镜100靠近第二曲面114一侧出射光的光量，所述凹槽21可偏向第二曲面114一侧设置，即凹槽21相对靠近第二曲面114而相对远离第三曲面115。

所述入光面22包括第一凹曲面221、第二凹曲面222和第三凹曲面223。第一凹曲面221、第二凹曲面222以及第三凹曲面223皆为椭球面。第二凹曲面222和第三凹曲面223设置在第一凹曲面221的内部且相互连接。第一凹曲面221和第三凹曲面223的长轴方向平行于Y轴设置，第二凹曲面222的长轴方向平行于X轴设置。在本实施方式中，第二凹曲面222与第二表面20之间的最大距离大于第三凹曲面223与第二表面20之间的最大距离，从而使透镜100的出射光的光形往透镜的一侧偏移。

根据需要，所述入光面22还进一步包括第一凸曲面224。所述第一凸曲面224设置在第三凹曲面223的内部，其朝向凹槽21的开口凸出。在本实施例中，所述第一凸曲面224亦为椭球面，其长轴方向平行于Y轴设置。

在本实施方式中，所述出光面11中的第一曲面111、第一凸面112、第二凸面113、第二曲面114和第三曲面115，与入光面22中的第一凹曲面221、第二凹曲面222、第三凹曲面223和第一凸曲面224相配合可以让光源200发出的光线照射到一个大致呈长方形的区域中。

请参阅图6，根据本实施方式提供的照明装置1a照度分布图可以看出，照明装置1a的照射区域大致呈一个长方形，其光场照度相对均匀分布，可有效降低眩光系数。在本实施例中，所述长方形的照射区域的长宽比约为3：1。

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，包括入光面及出光面，其特征在于，所述出光面包括第一曲面、第一凸面、第二凸面、第二曲面及第三曲面，所述第一曲面位于出光面中央，所述第一凸面和第二凸面沿第一方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第二曲面和第三曲面沿第二方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第一方向与第二方向垂直，所述入光面包括第一凹曲面、第二凹曲面和第三凹曲面，第一凹曲面、第二凹曲面以及第三凹曲面皆为椭球面，第二凹曲面和第三凹曲面设置在第一凹曲面的内部且相互连接，第一凹曲面和第三凹曲面的长轴平行于第二方向设置，第二凹曲面的长轴平行于第一方向设置。

2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述出光面沿第一方向的长度大于沿第二方向的长度。

3.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，当所述透镜用于隧道灯或路灯中时，所述第一方向与道路延伸方向平行，所述第二方向与道路延伸方向垂直，所述第一曲面靠近路心设置。

4.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一凸面和第二凸面均为椭球面，且第一凸面和第二凸面的长轴平行于第一方向，短轴平行于第二方向。

5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第二曲面和第三曲面均为圆柱面。

6.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面，所述出光面凸出形成于第一表面的中央，所述第二表面中央形成有凹槽，所述入光面位于凹槽的底部。

7.如权利要求6所述的透镜，其特征在于，第二凹曲面与第二表面之间的最大距离大于第三凹曲面与第二表面之间的最大距离。

8.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜进一步包括第一凸曲面，所述第一凸曲面设置在第三凹曲面的内部。

9.如权利要求8所述的透镜，其特征在于，所述第一凸曲面为椭球面，其长轴平行于第二方向设置。

10.一种照明装置，其特征在于，包括光源及如权利要求1至9任一项所述的透镜，所述光源设置在所述透镜的入光面一侧。

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