CN104033843B - 一种混光透镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混光透镜，包括：透镜体和七个TIR透镜。光线在通过TIR透镜时，光线首先经过入射面的折射，部分光线经过TIR透镜侧面曲面的反射，集中投射到出光面。由于出光面设置透镜体，使经过透镜体的光线产生折射，由于入射到透镜体的光线角度不同，而折射出透镜体的光线角度不同，可将光线打散。通过七个TIR透镜在正六边体结构的透镜体的这种对称排列，可以将不同颜色的灯光混合错位可以进一步打散光线，使混光效果更好。

Description

一种混光透镜

技术领域

本发明涉及照明灯具领域，尤其涉及一种混光透镜，具有混光透镜的LED灯和混光透镜灯组。

背景技术

TIR(Total Internal Reflection)透镜指利用内部全反射原理设计的透镜系统，因其高效聚光的特性得到广泛应用。目前TIR透镜形式灯具一般都是一颗LED对应一个TIR透镜，单颗LED功率有限，一般灯具里面需要使用到多颗LED，一般的做法是将多颗TIR透镜集成到一块，彼此之间相互独立。虽解决了功率不足问题，但是体积却无法满足一些小型灯具(小角度光)的要求。由于LED灯具有节能的优点，在照明领域得到越来越广泛的应用，对于混光照明而言，仍无法达到良好的混光效果，有必要开发新型的混光照明装置。

发明内容

本发明提供一种混光透镜，包括：透镜体和七个TIR透镜；

所述透镜体为正六边体结构；所述TIR透镜设置有入射面和出光面；

所述七个TIR透镜包括中心TIR透镜，第一TIR透镜，第二TIR透镜，第三TIR透镜，第四TIR透镜，第五TIR透镜，第六TIR透镜；

所述七个TIR透镜固定安装在所述透镜体上，且所述TIR透镜的出光面与所述透镜体连接；

所述中心TIR透镜设置在所述透镜体的正六边形中心，所述第一TIR透镜和所述第二TIR透镜相对于所述中心TIR透镜对称设置；所述第三TIR透镜和所述第四TIR透镜相对于所述中心TIR透镜对称设置；所述第五TIR透镜和所述第六TIR透镜相对于所述中心TIR透镜对称设置；且所述第一TIR透镜，所述第二TIR透镜，所述第三TIR透镜，所述第四TIR透镜，所述第五TIR透镜，所述第六TIR透镜，均靠近所述中心TIR透镜设置。

优选的，所述第一TIR透镜和所述第二TIR透镜均靠近所述中心TIR透镜设置，并相对于所述中心TIR透镜对称设置，且所述第一TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上，所述第二TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上；

所述第三TIR透镜和所述第四TIR透镜均靠近所述中心TIR透镜设置，并相对于所述中心TIR透镜对称设置，且所述第三TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上，所述第四TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上；

所述第五TIR透镜和所述第六TIR透镜均靠近所述中心TIR透镜设置，并相对于所述中心TIR透镜对称设置，且所述第五TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上，所述第六TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上。

优选的，所述透镜体设置有矩阵紧密排列的正六边形珠体。

优选的，所述TIR透镜为锥体结构；所述锥体的锥面为曲线环绕所述TIR透镜的中轴线旋转而形成的锥形面。

优选的，所述TIR透镜的入射面为圆弧面和曲面构成；

所述曲面由曲线环绕所述TIR透镜的中轴线旋转而形成的曲面。

优选的，所述TIR透镜采用玻璃或光学树脂材料制成。

本发明还提供一种具有混光透镜的LED灯，包括上述混光透镜和集成电路板；

所述集成电路板上设置有七个LED发光体；

所述集成电路板与所述混光透镜连接，且所述七个LED发光体分别对应所述混光透镜的TIR透镜入射面设置。

优选的，所述七个LED发光体包括一个白光发光体，两个蓝光发光体，两个绿光发光体，两个红光发光体；

所述白光发光体对应所述中心TIR透镜设置；

所述两个蓝光发光体对应所述第一TIR透镜和所述第二TIR透镜设置；

所述两个绿光发光体对应所述第三TIR透镜和所述第四TIR透镜设置；

所述两个红光发光体对应所述第五TIR透镜和所述第六TIR透镜设置。

优选的，所述混光透镜设置有安装柱；

所述集成电路板设置有安装孔；

所述安装柱与所述安装孔相适配，且用于使所述混光透镜与所述集成电路板固定安装。

本发明还提供一种混光透镜灯组，包括多个具有混光透镜的LED灯；

所述混光透镜灯组根据所述具有混光透镜的LED灯的正六边体结构排列合成。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

光线在通过TIR透镜时，光线首先经过入射面的折射，部分光线经过TIR透镜侧面曲面的反射，集中投射到出光面。由于出光面设置透镜体，使经过透镜体的光线产生折射，由于入射到透镜体的光线角度不同，而折射出透镜体的光线角度不同，可将光线打散。通过七个TIR透镜在正六边体结构的透镜体的这种对称排列，可以将不同颜色的灯光混合错位可以进一步打散光线，使混光效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的混光透镜的TIR透镜结构图；

图2为本发明提供的混光透镜的结构图；

图3为本发明提供的混光透镜的透镜体结构图；

图4为本发明提供的混光透镜的TIR透镜光的散射示意图；

图5为本发明提供的混光透镜的光的散射示意图；

图6为本发明提供的混光透镜的LED灯的结构图；

图7为本发明提供的混光透镜灯组的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种混光透镜，请参阅图1并结合图2所示，包括：透镜体10和七个TIR透镜；

所述透镜体为正六边体结构；所述TIR透镜设置有入射面和出光面；

所述七个TIR透镜包括中心TIR透镜，第一TIR透镜，第二TIR透镜，第三TIR透镜，第四TIR透镜，第五TIR透镜，第六TIR透镜；

所述七个TIR透镜固定安装在所述透镜体10上，且所述TIR透镜的出光面与所述透镜体连接；

所述中心TIR透镜21设置在所述透镜体的正六边形中心，所述第一TIR透镜22和所述第二TIR透镜23相对于所述中心TIR透镜21对称设置；所述第三TIR透镜24和所述第四TIR透镜25相对于所述中心TIR透镜21对称设置；所述第五TIR透镜26和所述第六TIR透镜27相对于所述中心TIR透镜21对称设置；且所述第一TIR透镜22，所述第二TIR透镜23，所述第三TIR透镜24，所述第四TIR透镜25，所述第五TIR透镜26，所述第六TIR透镜27，均靠近所述中心TIR透镜21设置。

可以理解的是，七个TIR透镜安装在透镜体10上，其中所述透镜体的正六边形中心设置中心TIR透镜21，其余六个TIR透镜每两个相对于所述中心TIR透镜21对称设置，而且其余六个TIR透镜均靠近所述中心TIR透镜21设置。由此可知，光线在通过TIR透镜时，光线首先经过入射面的折射，部分光线经过TIR透镜侧面曲面的反射，集中投射到出光面。由于出光面设置透镜体10，使经过透镜体10的光线产生折射，由于入射到透镜体10的光线角度不同，而折射出透镜体10的光线角度不同，可将光线打散。通过七个TIR透镜在正六边体结构的透镜体的这种对称排列，可以将不同颜色的灯光混合错位可以进一步打散光线，使混光效果更好。

在本发明中，所述TIR透镜采用玻璃或光学树脂材料制成。所述TIR透镜为锥体结构；所述锥体的锥面为曲线环绕所述TIR透镜的中轴线旋转而形成的锥形面。可以理解的是，所述锥体结构为没有尖端的锥体，所述锥体结构近似半椭圆体或半圆体，这里具体的结构不做限定。所述锥体的锥面为曲面主要目的是为了是进入TIR透镜的光线能够经过曲面的反射由出光面射出。

在本发明中，请参阅图4所示，所述TIR透镜的入射面为圆弧面31和曲面32构成；所述曲面32由曲线环绕所述TIR透镜的中轴线旋转而形成的曲面32。

在本发明中，七个TIR透镜在透镜体10的安装位置优选为所述第一TIR透镜22和所述第二TIR透镜23均靠近中心TIR透镜21设置，并相对于所述中心TIR透镜21对称设置，且所述第一TIR透镜22设置在正六边形中心与顶点的连线上，所述第二TIR透镜23设置在正六边形中心与顶点的连线上；

所述第三TIR透镜24和所述第四TIR透镜25均靠近所述中心TIR透镜21设置，并相对于所述中心TIR透镜21对称设置，且所述第三TIR透镜24设置在正六边形中心与顶点的连线上，所述第四TIR透镜25设置在正六边形中心与顶点的连线上；

所述第五TIR透镜26和所述第六TIR透镜27均靠近中心TIR透镜21设置，并相对于所述中心TIR透镜21对称设置，且所述第五TIR透镜26设置在正六边形中心与顶点的连线上，所述第六TIR透镜27设置在正六边形中心与顶点的连线上。

在本发明中，请参阅图3所示，所述透镜体10设置有矩阵紧密排列的正六边形珠体30。正六边形珠体中，每个珠体30的珠面横截面为正六边形且焦距很短的透镜。珠体的珠面能把光聚焦然后再发散开，由于珠面的面积很小，因此透过珠面透镜的光可看作是均匀入射的，这些入射光经过珠面后会又会均匀地分散在目标平面上。

具体的，请参阅图5所示，珠体30光源的照射角度为θ，珠体30光源照射直径为D，珠体30照射距离为d，由珠体构成的珠面的直径为d0，这样在照射距离d内所有珠体完全照射重叠区域长度为D-d0，由于珠面的直径d0很小，而光源照射直径D很大，因此，通过每个珠面透镜的光在目标面上可看作是完全重叠的。因此，这种设计对混光效果的提高相当明显。

在本发明中，还包括一种具有混光透镜的LED灯，包括上述混光透镜和集成电路板40；所述集成电路板40上设置有七个LED发光体；所述集成电路板40与所述混光透镜连接，且所述七个LED发光体分别对应所述混光透镜的TIR透镜入射面设置。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

请参阅图6所示，所述七个LED发光体包括一个白光发光体，两个蓝光发光体，两个绿光发光体，两个红光发光体；所述白光发光体对应所述中心TIR透镜设置；所述两个蓝光发光体对应所述第一TIR透镜和所述第二TIR透镜设置；所述两个绿光发光体对应所述第三TIR透镜和所述第四TIR透镜设置；所述两个红光发光体对应所述第五TIR透镜和所述第六TIR透镜设置。

具体的，在七个透镜中，中间的透镜安装白光LED，另外六个透镜则对应红、绿、蓝各两个。每对彩色的LED分别相对于中间的白光LED对称分布。由于光源的光是由红、蓝、绿三种颜色的光按比较混合而成的。这种对称布置方式可以降低在投射距离短时，出现颜色混合错位所造成的影响。而这七个透镜，刚好对应着一个白光LED，红、蓝、绿各两个的配置。如果再增加LED，则需要每三个递增的方式来增加。但如果使用红、蓝、绿各三个的话，会使到透镜排布过密。因此，这种7个数量的排布方式，对实际应用为最优的。

在本实施例中，请参阅图4所示，每个LED对应一个TIR透镜。LED发出的光线1从曲面32侧面入射到TIR透镜，其中在经过入射曲面32折射，TIR透镜曲面反射，再TIR透镜出光面经过透镜体10的珠面折射将光线1打散，而光线2从入射面圆弧面31入射到TIR透镜，在入射面折射后，TIR透镜出光面经过透镜体10的珠面折射将光线2打散。

在本实施例中，TIR透镜的出光面设置带有珠面的透镜体10可以使每个珠面透镜的光在目标面上可看作是完全重叠的，这种设计对混光效果的提高相当明显。而在TIR透镜的出光面不设置带有珠面的透镜体10，光线通过透镜体10折射后，由于光线的入射角和折射角角度不同同样也可以起到混光效果。TIR透镜的出光面设置带有珠面的透镜体10是本实施例的最佳方案。

在本实施例中，所述混光透镜设置有安装柱42；所述集成电路板40设置有安装孔；所述安装柱42与所述安装孔43相适配，且用于使所述混光透镜与所述集成电路板40固定安装。

在本发明中，还涉及一种混光透镜灯组，包括多个具有混光透镜的LED灯；请参阅图7所示，所述混光透镜灯组根据所述具有混光透镜的LED灯的正六边体结构排列合成。

具体的，混光透镜的外形为正六边形结构，在使用中可以根据需要将正六边形自由排列组合不同的出光面外形，可以形成无缝拼接。这里可以在混光透镜的正六边形结构设置安装部件，如卡扣，插销，可以将外形为正六边形结构的混光透镜拼接，组成混光透镜灯组，满足不同场合的需要。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种混光透镜，其特征在于，包括：透镜体和七个TIR透镜；

所述透镜体为正六边体结构；所述透镜体设置有矩阵紧密排列的正六边形珠体；所述TIR透镜设置有入射面和出光面；所述TIR透镜为锥体结构；所述锥体的锥面为曲线环绕所述TIR透镜的中轴线旋转而形成的锥形面；所述TIR透镜的入射面为圆弧面和曲面构成；所述曲面由曲线环绕所述TIR透镜的中轴线旋转而形成的曲面；

所述七个TIR透镜包括中心TIR透镜，第一TIR透镜，第二TIR透镜，第三TIR透镜，第四TIR透镜，第五TIR透镜，第六TIR透镜；

所述七个TIR透镜固定安装在所述透镜体上，且所述TIR透镜的出光面与所述透镜体连接；

所述中心TIR透镜设置在所述透镜体的正六边形中心，所述第一TIR透镜和所述第二TIR透镜相对于所述中心TIR透镜对称设置；所述第三TIR透镜和所述第四TIR透镜相对于所述中心TIR透镜对称设置；所述第五TIR透镜和所述第六TIR透镜相对于所述中心TIR透镜对称设置；且所述第一TIR透镜，所述第二TIR透镜，所述第三TIR透镜，所述第四TIR透镜，所述第五TIR透镜，所述第六TIR透镜，均靠近所述中心TIR透镜设置。

2.根据权利要求1所述的混光透镜，其特征在于，

所述第一TIR透镜和所述第二TIR透镜均靠近所述中心TIR透镜设置，并相对于所述中心TIR透镜对称设置，且所述第一TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上，所述第二TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上；

所述第三TIR透镜和所述第四TIR透镜均靠近所述中心TIR透镜设置，并相对于所述中心TIR透镜对称设置，且所述第三TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上，所述第四TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上；

所述第五TIR透镜和所述第六TIR透镜均靠近所述中心TIR透镜设置，并相对于所述中心TIR透镜对称设置，且所述第五TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上，所述第六TIR透镜设置在正六边形中心与顶点的连线上。

3.根据权利要求1或2所述的混光透镜，其特征在于，

所述TIR透镜采用玻璃或光学树脂材料制成。

4.一种具有混光透镜的LED灯，其特征在于，包括权利要求1至权利要求3任一项所述的混光透镜、集成电路板；

所述集成电路板上设置有七个LED发光体；

所述集成电路板与所述混光透镜连接，且所述七个LED发光体分别对应所述混光透镜的TIR透镜入射面设置。

5.根据权利要求4所述的具有混光透镜的LED灯，其特征在于，

所述七个LED发光体包括一个白光发光体，两个蓝光发光体，两个绿光发光体，两个红光发光体；

所述白光发光体对应所述中心TIR透镜设置；

所述两个蓝光发光体对应所述第一TIR透镜和所述第二TIR透镜设置；

所述两个绿光发光体对应所述第三TIR透镜和所述第四TIR透镜设置；

所述两个红光发光体对应所述第五TIR透镜和所述第六TIR透镜设置。

6.根据权利要求4所述的具有混光透镜的LED灯，其特征在于，

所述混光透镜设置有安装柱；

所述集成电路板设置有安装孔；

所述安装柱与所述安装孔相适配，且用于使所述混光透镜与所述集成电路板固定安装。

7.一种混光透镜灯组，其特征在于，包括多个权利要求4～6任一项所述的具有混光透镜的LED灯；

所述混光透镜灯组根据所述具有混光透镜的LED灯的正六边体结构排列合成。