CN104251459A - 用于照明装置的透镜和具有该透镜的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于照明装置的透镜（100），该透镜（100）包括底面（1）和在底面（1）上隆起的出射面（2），底面（1）的中央限定出凹进区域（3），凹进区域（3）的表面形成入射面（4），该照明装置的光源（5）设置在凹进区域（3）中，其中，出射面（2）包括形成在出射面（2）的中央的第一区域（21）和至少一个环绕该第一区域（21）的第二区域（22），其中，第一区域（21）由第一折射面（211）构成，第二区域（22）由反射面（221）和第二折射面（222）构成。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的透镜的照明装置（200）。

Description

用于照明装置的透镜和具有该透镜的照明装置

技术领域

本发明涉及一种用于照明装置的透镜。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的透镜的照明装置。

背景技术

随着技术的不断进步，人们越来越多地采用LED照明装置来取代传统的照明装置。然而，LED光源是线性光源，因此必须采用特殊设计的透镜，以对LED光源出射的光线进行二次光学处理，以达到预期的照明效果。然而，传统的透镜的体积和尺寸相对较大，这限制了LED照明装置在某些场合中的应用。

另外，为了获得预期的色温，通常采用红光、蓝光和黄绿光LED芯片组合布置，从而获得预期的色温，而混光透镜则能够良好地对上述LED芯片出射的光线进行混合。然而，为了进行混光，传统的透镜的尺寸也相对较大，并且混光效果一般。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于照明装置的透镜，该透镜具有相对较小的尺寸。此外，该透镜还能够实现良好的混光效果。此外，本发明还提出了一种具有上述类型的透镜的照明装置。

本发明的第一个目的通过一种用于照明装置的透镜由此实现，即该透镜包括底面和在底面上隆起的出射面，底面的中央限定出凹进区域，凹进区域的表面形成入射面，照明装置的光源设置在凹进区域中，其特征在于，所述出射面包括形成在出射面的中央的第一区域和环绕第一区域的至少一个第二区域，其中，第一区域由第一折射面构成，第二区域由反射面和第二折射面构成。在本发明的设计方案中，出射面被设计成曲折蜿蜒的，在这种情况下，出射面的总体出光面积并未改变，但是出射面距离光源的间距被相应地减小，从而在总体上减小了透镜在光轴方向上的厚度。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，入射面上涂覆有散射颗粒。这尤其是对于用于混光的透镜是非常有利的，通常的透镜的混光效果并不是很理想，而在入射面上加上了散射颗粒之后，在光线经过入射面之后就获得了良好的混光效果，从而进一步提高了根据本发明的透镜的混光性能。

优选的是，出射面和入射面设计为相对透镜的光轴旋转对称的，并且使得来自光源的一部分光线经过入射面入射并经由第一折射面折射后出射，并且来自光源的其余光线经过入射面入射后经过反射面反射并经第二折射面折射后出射。一部分光线在透镜中首先要被反射，然后再从透镜中折射出去，通过调整折射面和出射面之间的位置关系可以对出射的光线的光束角进行有针对性的控制。

进一步优选的是，在垂直于底面并由光轴延伸经过的第一截面上看，反射面和第二折射面构成预定夹角。通过调整反射面和第二折射面之间的夹角，可以有针对性地调整从第二折射面出射的光线的光束角。

有利的是，在第一截面中看，反射面在远离光轴的方向上倾斜，由此来自光源的光线就可以被良好地反射至第二折射面。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，第二折射面设计成平面。平面的折射面更加容易加工制造，这显著地降低了透镜的制造成本。

优选的是，第二折射面平行于底面或者在远离于光轴的方向上倾斜。第二折射面的布置方式完全取决于设计人员希望通过透镜所获得的光形，并可以根据具体的要求进行调整。

可选的是，在第一截面中看，反射面和第二折射面形成锯齿状的第二区域。第二区域实际上形成了一个反射-折射区域，在该第二区域中实现对从该部分区域出射的光束角的调整。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，透镜包括三个锯齿状的第二区域，其中，从底面至第一区域的方向看，各个第二区域的直径依次变小。然而，在本发明的其他的设计方案中，透镜也可以包括超过三个的锯齿状的第二区域，第二区域的数量越多，对出射光线的光束角的调整就越精细。

优选的，来自光源的光线经过第一区域以汇聚的方式进行出射。这样，使得来自光源的部分光线得以在透镜外汇聚，而非以发散形式出射

根据本发明提出，第一区域的轮廓选自半球形、半椭球形或者圆锥形的其中任一种。这样的轮廓设计可以使得第一区域达到使得光源的光汇聚的效果。

优选的是，凹进区域的轮廓选自半球形、半椭圆形的其中任一种。这样，配合透镜的出射面可实现不同的光的发散或者汇聚的效果。

本发明的另一个目的通过一种照明装置实现，该照明装置包括光源和上述类型的透镜，其中，光源布置在透镜的凹进区域处。根据本发明的照明装置的整体结构更加紧凑，同时其出射的光线形成的光斑的更加均匀。

优选的是，光源设计成LED光源。LED光源具有发光效率高、寿命长和绿色环保的优点。

根据本发明的一个优选的设计方案提出，LED光源包括多个红光、蓝光和黄绿光LED芯片。

应该理解的是，如果没有其它特别注明，这里描述的不同的示例性实施例的特征可以彼此结合。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1是根据本发明的透镜的截面图；

图2是通过根据本发明的透镜的出射的光线的光路图；

图3是根据本发明的照明装置的光源示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的透镜100的截面图。从图中可见，根据本发明的透镜100包括底面1和在底面1上隆起的出射面2，底面1的中央限定出凹进区域3，凹进区域3的表面形成入射面4。在图3中示出的照明装置的光源5设置在凹进区域3中。

在本发明的设计方案中，出射面2包括形成在出射面2的中央的第一区域21和至少一个环绕第一区域21的第二区域22，其中，第一区域21由第一折射面211构成，第二区域22由反射面221和第二折射面222构成。

图1仅仅示出了根据本发明的透镜100的一个特别优选的实施例。从图中可见，该透镜100包括三个锯齿状的第二区域22，其中，从底面1至第一区域21的方向看，各个第二区域22的直径依次变小。然而，在本发明的未示出的其他实施例中，透镜100也可以包括两个或者超过三个的锯齿状的第二区域22。而第二区域22的数量越多，对出射光线的光束角的调整就越精细。

接下来根据图1对透镜100进行详细的描述。从图1中可见，出射面2和入射面4设计为相对于透镜100的光轴X旋转对称的，由此，通过透镜100出射的光线可以形成圆形的光斑。在图1的截面图中可见，反射面221和第二折射面222构成预定夹角。在此应该指出的是，图1中的截面图是在垂直于底面1并由光轴X延伸经过的第一截面中截取的。在设计根据本发明的透镜100时，设计人员可以根据需要调整夹角的大小，从而控制出射的光线的光束角。

在图1中示出的这个实施例中，在第一截面中看，反射面221在远离光轴X的方向上倾斜。而第二折射面222被设计成平面的，并且第二折射面222平行于底面1，而在其他未示出的实施例中，第二折射面222也可以远离于光轴X的方向上倾斜。在第二折射面222平行于底面1时，通过调整反射面221相对于底面的夹角即可简单地调整出射的光线的光束角。在第一截面中还可看到，反射面221也是平面的，当然，在其他实施例中，反射面221也可以是曲线的，但是需要强调的是，该曲线应该在远离光轴X的方向上弯曲。

另外，在图1中可以直观地看到，在第一截面中看，反射面221和第二折射面222形成锯齿状的第二区域22。这些锯齿状的第二区域22彼此重叠地布置，并且正如之前所描述的那样，第二区域22的直径从下之上逐渐变小。此外，相邻的第二区域22之间的连接方式是，最下面的第二区域22的第二折射面222与相邻的第二区域22的反射面221连接，而处于最上面的第二区域22的第二折射面222则与第一区域21的第一折射面211连接。将透镜100的出射面设计成锯齿状的目的在于，在最大程度上压缩透镜100在光轴X的方向的厚度，但却并不改变透镜100的光学性能。

在透镜100的最顶端设置了第一区域21，该第一区域21设计成可以具有使得来自光源5的部分光线汇聚的效果，其轮廓可以选自半球形、半椭球形或者圆锥形的其中任一种，但不仅仅限于这几种轮廓，类似达到光汇聚效果的轮廓或形状皆可用于设计该第一区域21。例如，当该第一区域21设计为圆锥形时，第一折射面211构成所述圆锥形的锥面，并且圆锥形的顶部区域被切圆。

在透镜100的底面1中形成有凹进区域3，该凹进区域3设计成半球形或者设计成圆锥形。该凹进区域3在图1示出的实施例中为半球形。该半球形的凹进区域3的表面形成入射面4。

另外，根据本发明的透镜100的一个最重要的改进之处在于，在入射面4上涂覆有散射颗粒。这尤其是对于用于混光的透镜100是非常有利的，通常的透镜的混光效果并不是很理想，而在入射面4上加上了散射颗粒之后，在光线经过入射面4之后就获得了良好的混光效果，从而进一步提高了根据本发明的透镜100的混光性能。

图2示出了通过根据本发明的透镜100的出射的光线的光路图。从图中可见，来自光源5（参见图3）的一部分光线经过入射面4入射并经由第一折射面211折射后出射，并且来自光源5的其余光线经过入射面4入射后经过反射面221反射并经第二折射面222折射后出射。

图3示出了根据本发明的照明装置的光源5的示意图。从图中可见，该光源5设计为LED光源，并且该LED光源包括多个红光、蓝光和黄绿光LED芯片51。通过混合搭配地布置这些LED芯片，使得本发明的照明装置能够产生不同色温的出射光线。另外，图3中示出的光源5应该布置在图1示出的透镜100的凹进区域3中。在此，由于作为凹进区域的表面的入射面4上涂覆了散射颗粒，因此，由从根据本发明的透镜100出射的光线形成的光斑中不再能够明显地分辨出不同颜色的光斑。此外，由于采用了根据本发明的透镜100，照明装置的整体厚度也被减小。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

参考标号

1   底面

2   出射面

21  第一区域

211 第一折射面

22  第二区域

221 第一折射面

222 反射面

3   凹进区域

4   入射面

5   光源

51  红、蓝、黄绿LED芯片

100 透镜

X   光轴

Claims (15)

1.一种用于照明装置的透镜（100），所述透镜（100）包括底面（1）和在所述底面（1）上隆起的出射面（2），所述底面（1）的中央限定出凹进区域（3），所述凹进区域（3）的表面形成入射面（4），所述照明装置的光源（5）设置在所述凹进区域（3）中，其特征在于，所述出射面（2）包括形成在所述出射面（2）的中央的第一区域（21）和至少一个环绕所述第一区域（21）的第二区域（22），其中，所述第一区域（21）由第一折射面（211）构成，所述第二区域（22）由反射面（221）和第二折射面（222）构成。

2.根据权利要求1所述的透镜（100），其特征在于，所述入射面（4）上涂覆有散射颗粒。

3.根据权利要求1所述的透镜（100），其特征在于，所述出射面（2）和所述入射面（4）设计为相对于所述透镜（100）的光轴（X）旋转对称的，并且使得来自所述光源（5）的一部分光线经过所述入射面（4）入射并经由所述第一折射面（211）折射后出射，并且来自所述光源（5）的其余光线经过所述入射面（4）入射后经过反射面（221）反射并经所述第二折射面（222）折射后出射。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的透镜（100），其特征在于，在垂直于所述底面（1）并由所述光轴（X）延伸经过的第一截面上看，所述反射面（221）和所述第二折射面（222）构成预定夹角。

5.根据权利要求4所述的透镜（100），其特征在于，在所述第一截面中看，所述反射面（221）在远离所述光轴（X）的方向上倾斜。

6.根据权利要求4所述的透镜（100），其特征在于，所述第二折射面（222）设计成平面。

7.根据权利要求6所述的透镜（100），其特征在于，所述第二折射面（222）平行于所述底面（1）或者在远离于所述光轴（X）的方向上倾斜。

8.根据权利要求4所述的透镜（100），其特征在于，在所述第一截面中看，所述反射面（221）和所述第二折射面（222）形成锯齿状的所述第二区域（22）。

9.根据权利要求8所述的透镜（100），其特征在于，所述透镜（100）包括三个锯齿状的所述第二区域（22），其中，从所述底面（1）至所述第一区域（21）的方向看，各个所述第二区域（22）的直径依次变小。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的透镜（100），其特征在于，来自所述光源（5）的光线经过所述第一区域（21）以汇聚的方式进行出射。

11.根据权利要求10所述的透镜（100），其特征在于，所述第一区域（21）的轮廓选自半球形、半椭球形或者圆锥形的其中任一种。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的透镜（100），其特征在于，所述凹进区域（3）的轮廓选自半球形、半椭圆形的其中任一种。

13.一种照明装置，包括光源（5），其特征在于，所述照明装置还包括根据权利要求1至12中任一项所述的透镜（100），其中，所述光源（5）布置在所述透镜（100）的凹进区域（3）处。

14.根据权利要求13所述的照明装置，其特征在于，所述光源（5）设计成LED光源。

15.根据权利要求14所述的照明装置，其特征在于，所述LED光源包括多个红光、蓝光和黄绿光LED芯片（51）。