CN104121544B - 一种具备光生物安全性的光学透镜及led照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于光学技术领域，提供了一种具备光生物安全性的光学透镜及LED照明装置，本发明由多个棱锥体或棱台体布满光学透镜的侧面，进入入光面的光经该侧面反射后从出光面出射，因棱锥体或棱台体的表面由多个不同倾斜方向的面片构成，可以将进入入光面的光从不同角度反射出去，人眼若从某一角度观看只能看到从各棱锥体或棱台体某一面片或某些面片部分反射的光，从而分散光源出射的光，进而于人眼视网膜处形成多个非连续的受光面，对整个眼球视觉神经刺激减弱，使生理视觉舒适，防眩效果极佳，亦即具备极佳的光生物安全性。

Description

一种具备光生物安全性的光学透镜及LED照明装置
技术领域
本发明属于光学技术领域，尤其涉及一种具备光生物安全性的光学透镜及LED照明装置。
背景技术
LED以其高光效、体积小、节能的技术优势成为21世纪最具竞争力的环保、固态光源。目前，LED的光效已达到150lm/W，少数产品已达到300lm/W，从节能的角度来看，这是一种优势，但从光生物安全的角度考虑，高光效也具有其不利的一面，高光效的LED总会产生眩光现象，给人以刺眼的不舒适之感，这种问题也随着LED光效的提高变得越来越严重。
目前，LED晶片的面积约为0.5mm2，其表面涂覆一层荧光粉后大约扩展到1mm2，涂覆荧光粉的目的通常是为了获得白光，LED芯片发出蓝光，蓝光激发荧光粉产生黄光，最终混合成白光。这种LED以1mm2的面积发出150lm的光，其光出射度为150lm/mm2。LED晶片通常由透明胶体封装，封装材料为透明硅胶，外形为圆弧状，这种封装结构的光强分布呈朗伯型，不能满足照明应用中对光强分布的要求，因此，通常需要进行二次配光，以满足实际需要。然而LED光源经现有光学透镜配光后防眩效果差。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种具备光生物安全性的光学透镜，旨在解决现有光学透镜防眩效果差的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种具备光生物安全性的光学透镜，具有一用以接收光源发出光的入光面、一出光面以及一将所接收的光反射至出光面的 侧面，多个棱锥体或棱台体布满所述侧面。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述光学透镜的LED照明装置。
本发明实施例由多个棱锥体或棱台体布满光学透镜的侧面，进入入光面的光经该侧面反射后从出光面出射，因棱锥体或棱台体的表面由多个不同倾斜方向的面片构成，可以将进入入光面的光从不同角度反射出去，人眼若正对着透镜发出的光，只能观看到从各棱锥体或棱台体某些面片的反射出的光，由于空间倾斜面的存在导致从正面反射到人眼的光强会减弱，并且从正面看这些反射的光呈现出一种发射状旋转对称的分布，人眼若从非正面的某个角度观看只能看到从各棱锥体或棱台体某一面片或某些面片部分反射的光，这些分布的光线区域是非连续性的，进而于人眼视网膜处形成多个非连续的受光面，对整个眼球视觉神经刺激减弱，使生理视觉舒适，防眩效果极佳，亦即具备极佳的光生物安全性。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的侧视图；
图3是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的仰视图；
图4是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的透视图；
图5是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的立体图；
图6a是透镜侧面单元几何体构成三棱锥体的俯视图；
图6b是透镜侧面单元几何体构成四棱锥体的俯视图；
图6c是透镜侧面单元几何体构成六棱锥体的俯视图；
图6d是透镜侧面单元几何体构成三棱台体的俯视图；
图6e是透镜侧面单元几何体构成四棱台体的俯视图；
图6f是透镜侧面单元几何体构成六棱台体的俯视图；
图7是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的光路图；
图8是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的局部侧视图；
图9是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的局部光路图；
图10是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的光路示意图；
图11是本发明第一实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜的光路成像示意图；
图12是图11A部放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例由多个棱锥体或棱台体布满光学透镜的侧面，进入入光面的光经该侧面反射后从出光面出射，因棱锥体或棱台体的表面由多个不同倾斜方向的面片构成，可以将进入入光面的光从不同角度反射出去，人眼若正对着透镜发出的光，只能观看到从各棱锥体或棱台体某些面片的反射出的光，人眼若从非正面的某个角度观看只能看到从各棱锥体或棱台体某一面片或某些面片部分反射的光，从而分散光源出射的光，进而于人眼视网膜处形成多个非连续的受光面，对整个眼球视觉神经刺激减弱，使生理视觉舒适，防眩效果极佳，亦即具备极佳的光生物安全性。
下面以LED作为光源对本发明的实现进行详细描述。
如图1～12所示，本发明实施例提供的具备光生物安全性的光学透镜具有一 用以接收LED光源10发出光的入光面1、一出光面2以及一将所接收的光反射至出光面的侧面3，多个棱锥体或棱台体布满所述侧面3。此处由多个棱锥体或棱台体布满光学透镜的侧面3，进入入光面1的光于透镜内打散，经该侧面3反射后从出光面2出射，因棱锥体或棱台体的表面由多个不同倾斜方向的面片构成，可以将透镜内的光从不同角度反射出去，人眼若正对着透镜发出的光，只能观看到从各棱锥体或棱台体某些面片的反射出的光，人眼若从非正面的某个角度观看只能看到从各棱锥体或棱台体某一面片或某些面片部分反射的光，从而分散光源出射的光，这样经各面片反射的光于人眼视网膜处形成多个非连续的受光面（如图9～12所示），对整个眼球视觉神经刺激减弱，使生理视觉舒适，防眩效果极佳，亦即具备极佳的光生物安全性。
通常，所述光学透镜靠近出光面2的部分较大，靠近入光面1的部分较小，整体外形为碗状。其中，所述入光面1由位于透镜中部的外凸弧面11及位于该外凸弧面11周向的圆台面12构成，该外凸弧面11将从LED光源10出射的大部分光反射至圆台面12，经圆台面12进入透镜后，再由棱锥体或棱台体的侧面反射至出光面2，所述外凸弧面11使更多的光经圆台面12进入透镜并被透镜侧面3反射，从而降低LED光源10从透镜中心出射强度，起中心防眩作用。另外，所述出光面2的中间设有一凹部21，所述凹部的底面22呈锯齿状，这样可将投射至凹部底面22的光反射至透镜侧面3的棱锥体或棱台体，以进一步降低LED光源10从透镜中心出射强度，中心防眩效果更佳。
另外，所述棱锥体或棱台体以单元几何体形式布满所述侧面3，即多个相同类型的棱锥体或棱台体排布于所述侧面3。其中，所述棱锥体具体类型可为三棱锥体31、四棱锥体32或六棱锥体33，所述棱台体具体类型可为三棱台体34、四棱台体35或六棱台体36，这些棱锥体或棱台体易于成型，如图6a～6f所示。本发明实施例由多个四棱锥体32布满所述侧面3，其中相邻四棱锥体32共用其中一条底边或一个顶点。例如，于透镜侧面上每个棱锥体由四个面片围成，如面片a1、a2、a3、a4构成棱锥体a，面片b1、b2、b3、b4构成棱锥体b， 面片c1、c2、c3、c4构成棱锥体c，……，其中棱锥体a、b、c……自上而下排列。为便于说明，现以一个棱锥体a为例，若人眼位于透镜正前方观看，则只有经面片a1、a2部分反射的光进入人眼，该部分约占面片a1、a2面积的1/2，即约占棱锥体a所有面片面积的1/4。同理，经棱锥体b、c、d……出射光面积分别占其所有面片面积的1/4。依此类推，从所述光学透镜正面进入人眼的光系经其1/4侧面面积反射而来的，最终形成多个非连续的反射光（如经面片a1、a2反射的光，经面片g1、g2反射的光）经出光面2后进入人眼，从而达到防眩目的。
同时，因多个四棱锥体32布满所述光学透镜侧面3，如此增加透镜侧面反射受光面积，从而使经各面片反射的光通量减少，所以于人眼视网膜处各受光面所接收的光强减弱，使生理视觉更加舒适，防眩效果更佳。此外，因四棱锥体32所有面片均为反光面，从侧面看，只有经部分少数面片反射的光线进入人眼，从而达到侧面防眩目的。

Claims (6)

1.一种具备光生物安全性的光学透镜，具有一用以接收光源发出光的入光面(1)、一出光面(2)以及一将所接收的光反射至出光面的侧面(3)，其特征在于，多个相同类型棱锥体或棱台体布满所述侧面(3)，所述棱锥体或棱台体以单元几何体形式布满所述侧面，且所述棱锥体或棱台体沿着所述侧面向内和向外凸设形成，且相对的两个分别沿所述侧面向内凸设的所述棱锥体或棱台体的底面和沿所述侧面向外凸设的所述棱锥体或棱台体的底面重合，相邻的两个所述棱锥体或棱台体共用其中一条底边或一个顶点，所述棱锥体或棱台体的表面由多个不同倾斜方向的面片构成，多个不同倾斜方向的所述面片将进入所述入光面的光从不同角度反射出去。
2.如权利要求1所述的光学透镜，其特征在于，其中所述棱锥体为三棱锥体(31)、四棱锥体(32)或六棱锥体(33)，所述棱台体为三棱台体(34)、四棱台体(35)或六棱台体(36)。
3.如权利要求2所述的光学透镜，其特征在于，多个四棱锥体(32)布满所述侧面(3)。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光学透镜，其特征在于，所述入光面(1)由外凸弧面(11)及圆台面(12)构成。
5.如权利要求1～3中任一项所述的光学透镜，其特征在于，所述出光面(2)的中间设有一凹部(21)，所述凹部(21)的底面(22)呈锯齿状。
6.一种采用如权利要求1～5中任一项所述的光学透镜的LED照明装置。
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