CN104949065A - 一种联体透镜 - Google Patents

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梁培
王璟
刘俊
杜国红
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    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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Abstract

本发明公开了一种联体透镜，包括若干透镜体，若干透镜体通过不透光的遮光板连接在一起，各枚透镜体以联体透镜光心为圆心均匀分布在圆周上，透镜体数量在12枚以上。本发明具有结构简单、造价便宜，可以制造出照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果，使使用者感觉灯光舒适而慵懒，可用于睡眠灯的催眠状态照明等特点。

Description

一种联体透镜
技术领域
本发明涉及透镜技术，具体来说是一种联体透镜。
背景技术
普通透镜对光的折射只能产生一般效果，光的均匀分布性不好。为了增强光分散的均匀性，需要使用多个透镜，并且可以将多个透镜在同一平面内连接为一体构成联体透镜。通常的联体透镜相当于多个透镜的简单组合，虽然折射光分布的均匀程度有一定改善，但仍然出现光分布不均匀、光点明显、边界过于清晰等问题，不利于照明设备产生照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果。照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果常用于高级照明灯具的特种状况照明，例如睡眠灯的催眠状态照明。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、造价便宜，可以制造出照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果，使使用者感觉灯光舒适而慵懒，可用于睡眠灯的催眠状态照明的联体透镜。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种联体透镜，包括若干透镜体，若干透镜体通过不透光的遮光板连接在一起，各枚透镜体以联体透镜光心为圆心均匀分布在圆周上，透镜体数量在12枚以上。
所述透镜体为凸透镜形状，透镜体为中部下凹结构，具有下凹低点。
所述下凹低点到透镜底面的距离，与透镜体最高点到透镜底面的距离之比为1:2至1:5。
所述透镜体的横截面为圆形、椭圆形、多边形或棱向外侧凸出弯曲的多边形。
所述透镜体均匀分布的圆周为一个以上；每个圆周上分布的透镜体均不少于12枚。
所述每个圆周上分布的透镜体为24枚。
所述透镜体底部设置有导光槽，导光槽为纵横交错的槽状沟。
所述导光槽的横截面为梯形。
所述遮光板为盘状，优选为圆盘状。
所述遮光板朝向透镜体底面一侧带有光反射层。
本发明的实现原理：采用具有下凹低点的透镜体，可以使点光源产生的光线折射后，产生边缘模糊的光斑。该光斑实际上是一个小光环，具有内径和外径。每个透镜体都将产生相应的光斑。将多个透镜体联接成为联体透镜，则可以产生由光斑组成的几何形状，例如一个或多个光环。在透镜体足够多的情况下，组合产生的光环将呈现出照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果。
导光槽的作用在于增加光线的反射次数，从而进一步制造出柔和的漫射光效果，梯形的导光槽比其他形状导光槽具有更好的增加反射次数的效果。遮光板的作用在于遮挡未经透镜体折射过的光线，从而防止折射光线照度梯度渐变的效果受到影响。
单个透镜体的几何形状设计方法如下:根据能量守恒定律，可得点光源和目标面上的照度关系的表达式：dR/dcita＝I0*cos(cita)*sin(cita)/R/E
其中R的临界值就是单个小光环内径和外径的大小。将R等分为N个值，则根据R的值即可得N个对应入射光线与光轴的夹角cita，再利用snell定律，可以算出相应点的法线向量以及该点的切线。如第一条入射光线的法向量是[0，1]，那么第二个点即为第二条入射光线与第一点的切线的交点，同时又可以求得第二点的法向量和它所处位置的切线，之后只需要不断迭代拟合可得自由曲面的母线，旋转可得单个透镜体1的几何形状的3D模型。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1、本发明可以制造出照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果，使使用者感觉灯光舒适而慵懒，可用于睡眠灯的催眠状态照明等特种照明环境。
2、本发明中的下凹低点到透镜底面的距离，与透镜体最高点到透镜底面的距离之比为1:2至1:5，经实验证明，使用效果好，有助于睡眠。
3、本发明中的透镜体底部设置有导光槽，导光槽为纵横交错的槽状沟，增加反光次数，提高利用率。
附图说明
图1为一种联体透镜的整体结构示意图；
图2为本发明中单个透镜体的结构示意图；
图3为本发明中单个透镜体形成光斑的效果及沿X轴光分布图；
图4为本发明中12枚透镜体形成光斑重叠效果及沿X轴光分布图；
图5为本发明中2个圆周排列的透镜体形成光斑重叠效果及沿X轴光分布图。
图中标号与名称如下：
1 透镜体 2 下凹低点
3 遮光板 4 透镜底面
5 导光槽
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1～5所示，一种联体透镜，包括有凸透镜形状的透镜体1，所述的透镜体1为中部下凹结构，具有下凹低点2；所述的透镜体1为12枚，各枚透镜体1以联体透镜光心为圆心均匀分布在圆周上；各枚透镜体1通过不透光的遮光板3连接在一起。
本实施例中的下凹低点2到透镜底面4的距离，与透镜体1最高点到透镜底面4的距离之比为1:2，透镜体1的横截面为圆形。
本实施例中的透镜体1均匀分布的圆周为一个圆周上；该圆周上分布的透镜体1为12枚。透镜体1底部设置有导光槽5，导光槽5为纵横交错的槽状沟。所述的导光槽5的横截面为梯形。遮光板3为圆盘状。遮光板朝向透镜体1底面一侧带有光反射层。
使用过程中，将上述透镜体1在遮光板3上逐个安装完毕，形成如图1所示结构的联体透镜。采用平行光从联体透镜底面方向照射。每个透镜体1将形成如图3所示的光斑，各个光斑叠加后形成如图4所示的光环。该光环具有照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果，使使用者感觉灯光舒适而慵懒。
实施例2：
本实施例与实施例1不同之处在于：本实施例中下凹低点2到透镜底面4的距离，与透镜体1最高点到透镜底面4的距离之比为1:5，透镜体1的横截面为椭圆形，透镜体1均匀分布的圆周为两个同心圆周上；每个圆周上分布的透镜体1为12枚。
使用过程中，将上述透镜体1在遮光板3上逐个安装完毕，形成如图1所示结构的联体透镜。采用平行光从联体透镜底面方向照射。每个透镜体1将形成如图3所示的光斑，各个光斑叠加后形成如图5所示的光环。该光环具有照度梯度分布但又渐变均匀的漫射光效果，使使用者感觉灯光舒适而慵懒。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种联体透镜，其特征在于：包括若干透镜体，若干透镜体通过不透光的遮光板连接在一起，各枚透镜体以联体透镜光心为圆心均匀分布在圆周上，透镜体数量在12枚以上。
2.根据权利要求1所述的联体透镜，其特征在于：所述透镜体为凸透镜形状，透镜体为中部下凹结构，具有下凹低点。
3.根据权利要求2所述的联体透镜，其特征在于：所述下凹低点到透镜底面的距离，与透镜体最高点到透镜底面的距离之比为1:2至1:5。
4.根据权利要求1～3任一项所述的联体透镜，其特征在于：所述透镜体的横截面为圆形、椭圆形、多边形或棱向外侧凸出弯曲的多边形。
5.根据权利要求4所述的联体透镜，其特征在于：所述透镜体均匀分布的圆周为一个以上；每个圆周上分布的透镜体均不少于12枚。
6.根据权利要求5所述的联体透镜，其特征在于：所述每个圆周上分布的透镜体为24枚。
7.根据权利要求4所述的联体透镜，其特征在于：所述透镜体底部设置有导光槽，导光槽为纵横交错的槽状沟。
8.根据权利要求7所述的联体透镜，其特征在于：所述导光槽的横截面为梯形。
9.根据权利要求4所述的联体透镜，其特征在于：所述遮光板为盘状。
10.根据权利要求4所述的联体透镜，其特征在于：所述遮光板朝向透镜体底面一侧带有光反射层。
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