CN104654197A - 聚光透镜及灯具 - Google Patents
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Abstract
一种聚光透镜及灯具，其为环绕一光学轴线的回转体结构，该聚光透镜具有底部开口的一第一腔体和顶部开口的一第二腔体，该第二腔体与该第一腔体沿该光学轴线相互间隔地相对设置，该第一腔体的底部开口的中心点处可对应装设一个点光源；其中，该聚光透镜具有：一第一曲面，其限定该第一腔体的侧面；一第二曲面，位于该聚光透镜的底部外侧；一第三曲面，位于该聚光透镜的顶侧；一第四曲面，其是连接于该第三曲面的内缘并位于该第二腔体顶侧的一台阶面；一第五曲面，其是位于该第二腔体中部的一台阶面；以及一第六曲面，其是位于该第二腔体底侧的一台阶面。既能方便注塑成型，又能确保聚光效果。
Description
技术领域
本发明涉及灯具的光学系统，尤其涉及到一种聚光透镜。
背景技术
目前，公知的手电取光透镜有多种，但都存在曲面较少，分布不合理，造成透镜壁厚大，不利注塑成型。为此，有人提出了薄形透镜的结构，例如：中国专利CN201380002595.8公开了一种手电筒薄剖面透镜，其包括基本圆形透镜主体，该透镜主体具有基本凹形前面和基本凸形后面，其中该透镜主体包含：中心部分，该中心部分具有适于按所需方向引导光束的凸形前表面，以及环形圈部分，该环形圈部分包围该中心部分，其中该环形圈部分共同定义厚度尺寸，其中该厚度尺寸变化少于该透镜主体的20％。然而，这种的透镜结构，会影响到聚光效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种聚光透镜，既能方便注塑成型，又能确保聚光效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种聚光透镜，其为环绕一光学轴线的回转体结构，该聚光透镜具有底部开口的一第一腔体和顶部开口的一第二腔体，该第二腔体与该第一腔体沿该光学轴线相互间隔地相对设置，该第一腔体的底部开口的中心点处可对应装设一个点光源；其中，该聚光透镜具有：一第一曲面，位于该聚光透镜的底部内侧，其限定该第一腔体的侧面，其由下往上延伸是逐渐靠拢该光学轴线的；一第二曲面，位于该聚光透镜的底部外侧，其由下往上延伸是逐渐远离该光学轴线的；一第三曲面，位于该聚光透镜的顶侧，其由上往下延伸是逐渐靠拢该光学轴线的；一第四曲面，为连接于该第三曲面的内侧缘并位于该第二腔体顶侧的一台阶面，其由下往上延伸是逐渐靠拢该光学轴线的；一第五曲面，为位于该第二腔体中部的一台阶面，其由下往上延伸是逐渐靠拢该光学轴线的；以及一第六曲面，为位于该第二腔体底侧的一台阶面，其由下往上延伸是逐渐靠拢该光学轴线的。
在一些实施例中，该点光源照射出的光线经该聚光透镜具有：一第一光学路径，其是经该第一曲面入射并折射至该第二曲面，再由该第二曲面反射至该第三曲面，最后由该第三曲面折射出去；一第二光学路径，其是经该第一腔体的顶面入射并折射至该第四曲面，再由该第四曲面折射出去；一第三光学路径，其是经该第一腔体的顶面入射并折射至该第五曲面，再由该第五曲面折射出去；以及一第四光学路径，其是经该第一腔体的顶面入射并折射至该第六曲面，再由该第六曲面折射出去。
在一些实施例中，该第一曲面和该第二曲面的方程式均为：
z＝0.040306*y^2+0.232217*y-9.23655。
在一些实施例中，该第三曲面由两部分组合而成，该第三曲面的方程式为：当11.3<y<12.8时，
z＝0.013212717*y^4-0721469631*y^3+14.64007974*y^2-130.7770274*y+463.0691579；当12.8≤y≤26.3时，
z＝8.73496E-06*y^4-0.000641015*y^3+0.016169151*y^2+0.10757566*y+26.47160427。
在一些实施例中，该第四曲面的方程式为：
z＝-0.030065641*y^2-0.207648264*y+35.31016264。
在一些实施例中，该第五曲面的方程式为：
z＝0.001683617*y^3-0.084385123*y^2+0.212201984*y+24.12149594。
在一些实施例中，该第六曲面的方程式为：
z＝0.000560638*y^4-0.005005481*y^3-0.052391005*y^2-0.003619364*y+18.3228179。
在一些实施例中，该第一腔体的顶面是一微波面，其由上往下延伸是逐渐靠拢该光学轴线的。
在一些实施例中，该聚光透镜是一体注塑成型的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还是：提供一种灯具，包括如上所述的一聚光透镜及装设该聚光透镜的底部开口的中心点处的一点光源，该点光源为LED光源。
本发明的有益效果在于，通过沿光学轴线形成相互隔离的第一腔体和第二腔体，并形成六个曲面，既能方便注塑成型，又能确保聚光效果。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明聚光透镜的局部剖开的结构意图。
图2为图1的聚光透镜与光源相配合的出光示意图。
图3为本发明聚光透镜与光源相配合的光形效果图。
图4为本发明聚光透镜与光源相配合的配光曲线图。
其中，附图标记说明如下：
1第一曲面 2第二曲面 3第三曲面 4第四曲面 5第五曲面 6第六曲面 7微波面 8连接平面 9光学轴线 O点光源装设位置 10第一腔体 101底部开口 20第二腔体 201顶部开口 81第一平面 82第二平面 83第三平面 84第四平面 85第五平面；51第一光学路径 52第二光学路径 53第三光学路径 54第四光学路径。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
参见图1至图4，图1为本发明聚光透镜的局部剖开的结构意图。图2为图1的聚光透镜与光源相配合的出光示意图。图3为本发明聚光透镜与光源相配合的光形效果图。图4为本发明聚光透镜与光源相配合的配光曲线图。本发明的聚光透镜为环绕一光学轴线9的回转体结构，该聚光透镜具有底部开口101的一第一腔体10和顶部开口201的一第二腔体20，该第二腔体20与该第一腔体10沿该光学轴线9相互间隔地相对设置，该第一腔体10的底部开口101的中心点O处可对应装设一个点光源(图未示出)。
参见图1，该聚光透镜具有：一第一曲面1，位于该聚光透镜的底部内侧，其限定该第一腔体10的侧面；一第二曲面2，位于该聚光透镜的底部外侧；一第三曲面3，位于该聚光透镜的顶侧；一第四曲面4，其是连接于该第三曲面3的内缘并位于该第二腔体20顶侧的一台阶面；一第五曲面5，其是位于该第二腔体20中部的一台阶面；以及一第六曲面6，其是位于该第二腔体20底侧的一台阶面。
该第一腔体10的顶面7是一微波面，可以将经过该顶面7的光线打散以防止成像。在本实施例中，该聚光透镜是一体注塑成型的。该第四曲面4、第五曲面5和第六曲面6按台阶面形式切除材料分布，可以既减少壁厚，又不影响聚光效果。
参见图1，该第一曲面1大致呈下阔上窄的錐台面状，其由下往上延伸是逐渐靠拢(即由外往内延伸)该光学轴线9的。在本实施例中，第一曲面1的方程式为：z＝0.040306*y^2+0.232217*y-9.23655。
该第二曲面2大致呈下窄上阔的錐台面状，其由下往上延伸是逐渐远离(即由内往外延伸)该光学轴线9的。在本实施例中，第二曲面的方程式为：
z＝0.040306*y^2+0.232217*y-9.23655。
该第三曲面3大致呈下窄上阔的錐台面状，其由上往下延伸是逐渐靠拢(即由外往内延伸)该光学轴线9的。在本实施例中，该第三曲面3由两部分组合而成，第三曲面的方程式为：当11.3<y<12.8时，
z＝0.013212717*y^4-0721469631*y^3+14.64007974*y^2-130.7770274*y+463.0691579；当12.8≤y≤26.3时，
z＝8.73496E-06*y^4-0.000641015*y^3+0.016169151*y^2+0.10757566*y+26.47160427。
该第四曲面4大致呈下阔上窄的錐台面状，其由下往上延伸是逐渐靠拢(即由外往内延伸)该光学轴线9的。在本实施例中，第四曲面的方程式为：
z＝-0.030065641*y^2-0.207648264*y+35.31016264。
该第五曲面5大致呈下阔上窄的錐台面状，其由下往上延伸是逐渐靠拢(即由外往内延伸)该光学轴线9的。在本实施例中，第五曲面的方程式为：
z＝0.001683617*y^3-0.084385123*y^2+0.212201984*y+24.12149594。
该第六曲面6呈上凸冠面状，其由下往上延伸是逐渐靠拢(即由外往内延伸)该光学轴线9的。在本实施例中，第六曲面的方程式为：
z＝0.000560638*y^4-0.005005481*y^3-0.052391005*y^2-0.003619364*y+18.3228179。
该第一腔体10的顶面7大致是围绕一中心面上下波浪起伏的，该中心面大致呈下凸冠面状，该顶面7由上往下延伸是逐渐靠拢(即由外往内延伸)该光学轴线9的。
该聚光透镜还具有连接在上述六个曲面1、2、3、4、5、6及第一腔体10的顶面7之间的若干连接平面8。这些连接平面8具体包括：位于该聚光透镜的顶侧并与该第三曲面3的外侧缘相连的水平延伸的第一平面81；位于该聚光透镜的顶部外侧并与该第一平面81的外侧缘相连的竖直延伸的第二平面82；连接于该第四曲面4的内侧缘与该第五曲面5的外侧缘之间的第三平面83，其中第三平面83的底侧相较于其顶侧而言是靠拢该光学轴线9的；连接于该第五曲面5的内侧缘与该第六曲面6的外侧缘之间的第四平面84，其中第四平面84的底侧相较于其顶侧而言是靠拢该光学轴线9的；以及，位于该聚光透镜的底侧并连接在该第一曲面1的底侧缘与该第二曲面2的底侧缘之间的水平延伸的第五平面85。
参见图2，由点光源照射出的光线经该聚光透镜(按光线与光学轴线9的夹角由大往小变化)可沿多个光学路径出射，具体有：一第一光学路径51，其是经该第一曲面1入射并折射至该第二曲面2，再由该第二曲面2反射至该第三曲面3，最后由该第三曲面3折射出去，其中，出射光近似平行光学轴线9；一第二光学路径52，其是经该第一腔体10的顶面7入射并折射至该第四曲面4，再由该第四曲面4折射出去，其中，出射光近似平行光学轴线9；一第三光学路径53，其是经该第一腔体10的顶面7入射并折射至该第五曲面5，再由该第五曲面5折射出去，其中，出射光近似平行光学轴线9；以及一第四光学路径54，其是经该第一腔体10的顶面7入射并折射至该第六曲面6，再由该第六曲面6折射出去，其中，出射光近似平行光学轴线9。
参见图3和图4，采用本发明的聚光透镜与点光源配合，聚光效果较佳。
本发明的有益效果在于，通过沿光学轴线形成相互隔离的第一腔体10和第二腔体20，并形成六个曲面1、2、3、4、5、6，既能方便注塑成型，又能确保聚光效果。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种聚光透镜，其为环绕一光学轴线的回转体结构，其特征在于，该聚光透镜具有底部开口的一第一腔体和顶部开口的一第二腔体，该第二腔体与该第一腔体沿该光学轴线相互间隔地相对设置，该第一腔体的底部开口的中心点处可对应装设一个点光源；其中，该聚光透镜具有：一第一曲面，位于该聚光透镜的底部内侧，其限定该第一腔体的侧面，其由下往上延伸是逐渐靠拢该光学轴线的；一第二曲面，位于该聚光透镜的底部外侧，其由下往上延伸是逐渐远离该光学轴线的；一第三曲面，位于该聚光透镜的顶侧，其由上往下延伸是逐渐靠拢该光学轴线的；一第四曲面，为连接于该第三曲面的内侧缘并位于该第二腔体顶侧的一台阶面，其由下往上延伸是逐渐靠拢该光学轴线的；一第五曲面，为位于该第二腔体中部的一台阶面，其由下往上延伸是逐渐靠拢该光学轴线的；以及一第六曲面，为位于该第二腔体底侧的一台阶面，其由下往上延伸是逐渐靠拢该光学轴线的。
2.根据权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于：该点光源照射出的光线经该聚光透镜具有：一第一光学路径，其是经该第一曲面入射并折射至该第二曲面，再由该第二曲面反射至该第三曲面，最后由该第三曲面折射出去；一第二光学路径，其是经该第一腔体的顶面入射并折射至该第四曲面，再由该第四曲面折射出去；一第三光学路径，其是经该第一腔体的顶面入射并折射至该第五曲面，再由该第五曲面折射出去；以及一第四光学路径，其是经该第一腔体的顶面入射并折射至该第六曲面，再由该第六曲面折射出去。
3.根据权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于：该第一曲面和该第二曲面的方程式均为：z＝0.040306*y^2+0.232217*y-9.23655。
4.根据权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于：该第三曲面由两部分组合而成，该第三曲面的方程式为：当11.3<y<12.8时，
z＝0.013212717*y^4-0721469631*y^3+14.64007974*y^2-130.7770274*y+463.0691579；当12.8≤y≤26.3时，
z＝8.73496E-06*y^4-0.000641015*y^3+0.016169151*y^2+0.10757566*y+26.47160427。
5.根据权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于：该第四曲面的方程式为：z＝-0.030065641*y^2-0.207648264*y+35.31016264。
6.根据权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于：该第五曲面的方程式为：z＝0.001683617*y^3-0.084385123*y^2+0.212201984*y+24.12149594。
7.根据权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于：该第六曲面的方程式为：z＝0.000560638*y^4-0.005005481*y^3-0.052391005*y^2-0.003619364*y+18.3228179。
8.根据权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于：该第一腔体的顶面是一微波面，其由上往下延伸是逐渐靠拢该光学轴线的。
9.根据权利要求1所述的聚光透镜，其特征在于：该聚光透镜是一体注塑成型的。
10.一种灯具，其特征在于：包括权利要求1至9任一项所述的一聚光透镜及装设该聚光透镜的底部开口的中心点处的一点光源，该点光源为LED光源。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518000 2 / F and 3 / F, west side of building a, Xinghong science and Technology Park, 111 Reservoir Road, fenghuanggang community, Xixiang street, Bao'an District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Shenzhen langheng Lighting Technology Co.,Ltd. Address before: 8 / F, building 2, dongfangming industrial city, 83 Dabao Road, Xin'an 33 District, Bao'an District, Shenzhen, Guangdong 518000 Patentee before: SHENZHEN LANGHENG ELECTRICAL Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |