CN104075238A - 透镜及具有该透镜的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透镜，其包括基座部及整形部，所述基座部包括相对平行的入光平面及第一平面，所述入光平面开设半球形凹槽，所述整形部位于所述第一平面上，所述整形部与基座部同轴设置，所述整形部包括曲面及四个第二平面，四个所述第二平面平行于所述透镜的光轴，四个所述第二平面呈矩形环绕所述曲面，所述曲面与所述四个平面相交，光线经所述曲面透射出矩形光斑，所述曲面与所述半球形凹槽同心。光线通过所述透镜后产生矩形光斑，具有均匀光照场。另外，本发明提供一种具有所述透镜的照明装置。

Description

透镜及具有该透镜的照明装置

技术领域

本发明涉及照明领域，更涉及一种光学系统及采用该光学系统的照明装置。 

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)作为一种新型的绿色光源产品，随着它的发光效率高，耗电量少，使用寿命长等优点，LED在照明领域的应用也愈来愈广。如在专用普通照明(手电筒、路灯)和特种照明(军用照明灯、医用手术灯)等。但由于LED光源为点光源，中心亮度较高，边缘亮度较低，所以光斑呈圆形状。但这种光斑在特殊的领域里并不适宜，所以需要对LED进行二次配光。 

市场上的二次配光透镜多以圆形光斑为主，并不适用于某种特定领域如医疗领域。因为圆形光斑衔接性不好，所以会产生光斑重叠处，浪费光能，产生光污染，对医疗过程产生不良的影响；另外圆形光斑会有“盲区”，容易遗漏治疗“缝隙”。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有均匀光照，透射矩形光斑的透镜。 

一种透镜，其包括基座部及整形部，所述基座部包括相对平行的入光平面及第一平面，所述入光平面开设半球形凹槽，所述整形部位于所述第一平面上，所述整形部与基座部同轴设置，所述整形部包括曲面及四个第二平面，四个所述第二平面平行于所述透镜的光轴，四个所述第二平面呈矩形环绕所述曲面，所述曲面与所述四个平面相交，光线经所述曲面透射出矩形光斑，所述曲面与所述半球形凹槽同心。 

其中，四个所述第二平面呈正方形环绕所述曲面，光线经所述曲面透射出方形光斑。 

其中，所述基座部为圆柱形。 

其中，所述基座部的直径为3.669毫米，所述基座部的厚度为0.98毫米。 

其中，所述曲面为自由曲面。 

其中，所述透镜厚度为2.5mm。 

其中，所述半球形凹槽的半径为0.5mm。 

其中，所述第二平面为扇形平面。 

其中，所述第二平面沿光轴方向上的拱高为1.132毫米，其中两个所述第二平面的跨度为2.520毫米，另外两个所述第二平面的跨度为2.666毫米。 

一种照明装置，其包括光源及上述的透镜，所述光源位于所述半球形凹槽的球心处，且正对所述整形部发光。 

相对于现有技术，光线通过所述整形部出射，实现了矩形光斑，且具有均匀的光照场。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的照明装置的结构示意图； 

图2是图1所示照明装置的另一视角的示意图； 

图3是图1所示照明装置的透镜的示意图； 

图4是图3所示透镜的俯视图； 

图5是图1所示照明装置的光路示意图； 

图6是图1所示照明装置极坐标表示的配光曲线图； 

图7是图1所示照明装置直角坐标表示配光曲线图； 

图8是图1所示照明装置的光斑示意图； 

图9是图8所示照明装置直角坐标表示配光曲线图。 

具体实施方式

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。 

请一并参阅图1至图3，本发明实施例提供一种照明装置100，其包括光源 10及一个透镜20。本实施例中，所述光源10为发光二极管。当然，在其他实施方式中，所述光源10也可以是其他类型的光源。所述透镜20材质为PC塑料(Polycarbonate聚碳酸酯)。当然，在其他实施方式中，所述透镜20也可以采用玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，亚克力)等制成。 

该透镜10包括基座部11及整形部12。所述基座部11包括相对平行的入光平面11a及第一平面11b，所述入光平面11a开设半球形凹槽11c。本实施方式中，所述基座部11为圆柱形。所述光源10位于所述半球形凹槽11c的球心处，且正对所述整形部12发光。具体地，所述透镜厚度H为2.5mm。所述基座部11的直径为3.669毫米。所述基座部11的厚度H1为0.98毫米。所述半球形凹槽11c的半径R为0.5mm。当然，在其他实施方式中，所述基座部11也可以是棱柱、棱台等轴对称结构。 

所述整形部12位于所述第一平面11b上，所述整形部12与基座部11同轴设置，所述整形部12包括曲面12a及四个第二平面12b，四个所述第二平面12b平行于所述透镜20的光轴OO’。四个所述第二平面12b呈矩形环绕所述曲面12a，所述曲面12a与所述四个平面12b相交，光线经所述曲面12a透射出矩形光斑，所述曲面12a与所述半球形凹槽11c同心。为了获得正方形光斑，四个所述第二平面12b呈正方形环绕所述曲面12a，光线经所述曲面12a透射出方形光斑。具体地，所述曲面12为自由曲面，所述第二平面12b为扇形平面。所述第二平面12b沿光轴方向上的拱高H2为1.132毫米，其中两个所述第二平面12b的跨度L1为2.520毫米，另外两个所述第二平面12b的跨度L2为2.666毫米(请参见图4)。 

请参见图5，使用时，该发光二极管光源10发出的光经由所述半球形凹槽11c入射至所述透镜10中，由“圆的切线必垂直于经过切点的半径定律”以及折射定律可知，光线经所述半球形凹槽11c后传输方向不变。随后光线再经过所述曲面12后发生折射，产生方形均匀光斑。 

图6是所示照明装置100采用极坐标表示的配光曲线图，由该配光曲线图可见该照明装置100能够实现夹角为40度的聚光照明。图8是照明装置100的光斑示意图，图9是照明装置100采用直角坐标表示的配光曲线图。图8是照明装置100在1米处远的照度图。由图8可看出，所述透镜10产生的光斑为方形均匀光斑。 

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种透镜，其包括基座部及整形部，所述基座部包括相对平行的入光平面及第一平面，所述入光平面开设半球形凹槽，所述整形部位于所述第一平面上，所述整形部与基座部同轴设置，所述整形部包括曲面及四个第二平面，四个所述第二平面平行于所述透镜的光轴，四个所述第二平面呈矩形环绕所述曲面，所述曲面与所述四个平面相交，光线经所述曲面透射出矩形光斑，所述曲面与所述半球形凹槽同心。

2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，四个所述第二平面呈正方形环绕所述曲面，光线经所述曲面透射出方形光斑。

3.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述基座部为圆柱形。

4.如权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述基座部的直径为3.669毫米，所述基座部的厚度为0.98毫米。

5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述曲面为自由曲面。

6.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜厚度为2.5mm。

7.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述半球形凹槽的半径为0.5mm。

8.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第二平面为扇形平面。

9.如权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述第二平面沿光轴方向上的拱高为1.132毫米，其中两个所述第二平面的跨度为2.520毫米，另外两个所述第二平面的跨度为2.666毫米。

10.一种照明装置，其包括光源及如权利要求1-9任意一项所述的透镜，所述光源位于所述半球形凹槽的球心处，且正对所述整形部发光。