CN105318275A - 一种透镜及具有该透镜的非对称光分布照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于线形光源（5）透镜及具有该透镜的非对称光分布照明装置。透镜底部包括入射面（1）以及分别位于所述入射面（1）两侧的第一支撑面（41）及第二支撑面（42），顶部包括出射面（2）及全内反射面（3）。全内反射面（3）包括第一全内反射面（31）及第二全内反射面（32）。线性光源（5）的第一部分光线入射至入射面（1）中，并经出射面（2）折射后出射，线性光源（5）的第二部分光线入射至入射面（1）中，并经第一全内反射面（31）全内反射后经出射面（2）折射后出射，线性光源（5）的第三部分光线入射至入射面（1）中，并先后经第一、第二全内反射面（31、32）全内反射后至经出射面（2）折射后出射。

Description

一种透镜及具有该透镜的非对称光分布照明装置

技术领域

本发明涉及一种透镜及照明装置，尤其指一种非对称光分布的透镜及照明装置。

背景技术

非对称光分布照明装置应用在很多不同的应用领域中，例如博物馆、商品交易会的展台、展览会、卖场、宣传展出区域、洗墙、洗天花、路灯及庭院照明等等。这种类型的照明装置针对性地对展出的内容、物品或墙面、路面等进行照明，而不会对其他区域进行照明，从而更有效地进行针对性的照明。在当今的非对称光分布照明装置中，通常采用T5荧光灯管作为线性光源使用。由T5荧光灯管发出的光线通过固定在壳体上的墙面照明反射器朝向预定的方向偏转。

但是，由于人们对照明要求的不断提高，以及环保节能意识的不断增强，人们越来越愿意使用LED照明装置作为光源，这是因为LED照明装置具有长的使用寿命，高的发光效率和较低的能耗。但是在非对称光分布照明装置中，采用由LED照明装置制成的线性光源作为光源使用时，通过现有的墙面照明反射器很难获得现有的普通非对称光分布照明装置产生的非对称光分布效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于线性光源的透镜，LED光源发出的光线通过该透镜后能够实现非对称光线分布，从而更好地进行针对性的照明。此外，本发明还提出了一种具有上述透镜的非对称光分布照明装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于线性光源的透镜，具有顶部和底部，其中所述底部包括入射面以及分别位于所述入射面两侧的第一支撑面及第二支撑面。所述顶部包括出射面及全内反射面。其中，在横截面上看，所述出射面连接至所述第一支撑面，所述全内反射面连接至出射面及第二支撑面。所述全内反射面包括第一全内反射面及第二全内反射面。其中线性光源的第一部分光线入射至所述入射面中，并经所述出射面折射后出射；线性光源的第二部分光线入射至所述入射面（1）中，并经所述第一全内反射面全内反射后经所述出射面折射后出射；线性光源的第三部分光线入射至所述入射面中，并先后经所述第一、第二全内反射面全内反射后至经所述出射面折射后出射。

优选地，所述出射面包括第一出射面及第二出射面，其中所述第一部分光线经入射面折射后经第一出射面折射后出射，所述第二、第三部分光线经入射面折射后经全内反射面全内反射后经第二出射面折射后出射。

优选地，所述第一出射面为自由曲线的拉伸面，其切线与线性光源的光轴的夹角范围为-20度至90度之间变化。

优选地，所述第二出射面与第一出射面及第二全内反射面相连，其中第二出射面为直线形并与线性光源的光轴平行。

优选地，所述第二出射面与第一出射面及第二全内反射面相连，其中第二出射面为直线形并与线性光源的光轴呈1度至5度的夹角。

优选地，所述入射面包括第一入射面、第二入射面及第三入射面，其中第二入射面分别与第一入射面及第三入射面相连，且线性光源的光轴穿过第一入射面与第二入射面的交界点。

优选地，所述第一入射面与第一支撑面相连，并为远离线性光源方向凹设的凹面，其自下端至上端的切线与线形光源的光轴的夹角范围逐渐增大。

优选地，所述第二入射面为朝向线性光源方向凸设的凸面，其中，线性光源的第二部分光线经过第二入射面折射后成为大致平行的光线然后经第二全内反射面全内反射后经出射面出射。

优选地，所述第三入射面与第二支撑面相连，为直线形并与线性光源的光轴平行或呈1度至10度的夹角。

优选地，所述第一全内反射面为远离线性光源方向凹设的凹面，所述第二全内反射面为朝向线性光源的凸面或直线形。

优选地，所述第一全内反射面与第二全内反射面之间形成的夹角大于90度，第二全内反射面与第二出射面之间形成的夹角小于90度。

优选地，所述第一全内反射面的切线与线形光源的光轴之间的夹角范围为5度至45度之间。

优选地，所述第二全内反射面的切线与线形光源的光轴之间的夹角范围为35度至45度之间，并沿高度方向逐渐减小。

优选地，所述透镜为沿与线性光源的延伸方向平行的方向延伸的挤出透镜。

为了实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：一种非对称光分布照明装置，其包括如上所述的透镜及线性光源。

优选地，所述线性光源为LED线性光源。

相较于现有技术，本发明透镜及非对称光分布照明装置有以下优点：通过对线形光源的不同部分的光线进行不同的光学处理，出射光线实现了大角度的偏折。

【附图说明】

图1为符合本发明优选实施方式的透镜的立体视图；

图2为图1所示的透镜的主视图；

图3为图2所示透镜的光轴左侧光线的光路示意图；

图4为图2所示透镜的光轴右侧光线的光路示意图；

图5为图2所示透镜的配光图。

【具体实施方式】

请参照图1至图2所示，符合本发明优选实施方式的透镜100形成为沿与线性光源5的延伸方向平行的方向延伸的基础透镜。该透镜100具有顶部和底部。底部包括入射面1及分别位于入射面1两侧的第一支撑面41及第二支撑面42。顶部包括出射面2及全内反射面3。其中，从横截面（主视图，图2）上看，出射面2连接至第一支撑面41，全内反射面3连接至第二支撑面42。线性光源5的一部分光线经入射面1和出射面2折射后出射，一部分光线经入射面1折射至全内反射面3并在进行全内反射后经出射面2折射后出射。

从图1中进一步可见，入射面1包括第一入射面11、第二入射面12及第三入射面13，并彼此互成一定的夹角，已形成容纳线性光源5的容纳腔10。于本发明优选实施方式中，第一入射面11为自第一支撑面41临近容纳腔10的一端向上并向远离线性光源5方向凹设的凹面，即自由曲线的拉伸面，其自下端至上端的切线与线形光源5的光轴Y的夹角范围呈逐渐增大。第二入射面12为朝向线性光源5的方向的凸面并位于第一入射面11与第三入射面13之间，其也可以认为是自由曲线的拉伸面。第三入射面13平行于线性光源5的光轴Y设置，也可以相对于光轴Y在远离全内反射面3的方向上倾斜一定角度地设置，例如倾斜1度至10度或5度至10度。其中，第一入射面11位于线性光源5的光轴Y的左侧，即与第一支撑面41及出光面2位于光轴Y的同侧。第二及第三入射面12、13位于光轴Y的右侧，即与第二支撑面42及全内反射面3位于光轴Y的同侧。于本发明优选实施方式中，线性光源5的光轴Y经过第一入射面11与第二入射面12的交界点。

请参阅图1及图2，出射面2一端与第一支撑面41远离容纳腔10的一端相连，另一端与全内反射面3连接。出射面2进一步包括第一出射面21及第二出射面22。其中，第一出射面21为自由曲线的拉伸面，其切线与线性光源5的光轴Y的夹角范围为0度至90度之间变化。第二出射面22为直线形并与光轴Y平行，因此二者之间形成有一近乎90度并小于90度的夹角。当然，第二出射面22也可以与光轴Y一定的角度，该角度越小越好，于本发明优选实施方式中，该角度优选为2度至5度。出射面2的曲线轮廓不仅限于上述的形式，能满足对本发明第一、第二及第三部分光线的出射角度控制即可。

请继续参阅图1及图2，全内反射面3包括第一全内反射面31及第二全内反射面32。第一全内反射面31为朝向远离线性光源5方向凹设的凹面，可以认为是沿着一条自由曲线的拉伸面。第一全内反射面31的切线与线形光源5的光轴Y之间的夹角范围为5度至45度之间。而第二全内反射面32为远离线性光源5方向的凸面，即沿一条自由曲线的拉伸面，其还可以是一个斜平面，但优选为自由曲线的拉伸面以便于更灵活地控制光线的全反射角度。于本发明优选实施方式中，第二全内反射面32的切线与线形光源5的光轴Y之间的夹角范围为35度至45度之间，并沿高度方向逐渐减小。上述第一、第二全内反射面31、32也可以设置为直线形或其他线型，只要满足对入射光线发生全反射即可。第一全内反射面31与第二全内反射面32之间形成大于90度的夹角，而第二全内反射面32与第二出射面22形成有小于90度的夹角。第二全内反射面32与光轴Y相交。

结合图3及图4所示的光路图可知，来自线性光源5的光线被分为三部分，分别为位于线性光源5的光轴Y左侧的第一部分光线及位于所述光轴Y右侧的第二部分光线及第三部分光线。第一部分光线通过第一入射面11和第一出射面21折射后出射。于本发明优选实施方式中，第一部分光线于第一出射面折射后出射的角度与光轴Y之间的夹角为0度至80度之间，以充分实现近光的照射光强及距离。第二部分光线由第二入射面12折射至第二全内反射面32进行全内反射后由第二出射面22折射后出射，其中，线性光源5的第二部分光线经过第二入射面12折射后成为大致平行的光线然后经第二全内反射面32全内反射后经出射面2出射。第三部分光线通过第三入射面13折射至第一全内反射面31进行全内反射至第二全内反射面32进行第二次全内反射后由第二出射面22折射后出射。于发明优选实施方式中，第二、第三部分光线偏折后与光轴Y之间的夹角优选为80度，从而实现大角度的非对称光分布，确保光线具有较远的照射距离及较大的照射范围。然而，该夹角可以于70度至89度之间变动，以充分实现远光的照射光强及距离。综上所述，这三部分光线均被偏转至透镜100的一侧，而且偏折角度与光轴Y夹角范围可以实现从0度到90之间的全面覆盖，从而实现了大角度的非对称光分布。

图5示出了本发明透镜100的光分布图，从图中可见，通过应用本发明的透镜可以得到一种非对称的光分布效果，其最大光强值和线性光源5的光轴Y之间的夹角为77度左右，并且光线分布比较集中。

本发明具有上述透镜的非对称光分布照明装置包括上述线性光源5及上述透镜100。线性光源5可采用中小功率的LED灯条，形成线光源。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (16)

1.一种用于线性光源的透镜，具有顶部和底部，其中所述底部包括入射面（1）以及分别位于所述入射面（1）两侧的第一支撑面（41）及第二支撑面（42），所述顶部包括出射面（2）；其特征在于：所述顶部还包括全内反射面（3），其中，在横截面上看，所述出射面（2）连接至所述第一支撑面（41），所述全内反射面（3）连接至出射面（2）及第二支撑面（42）；所述全内反射面（3）包括第一全内反射面（31）及第二全内反射面（32）；其中线性光源的第一部分光线入射至所述入射面（1）中，并经所述出射面（2）折射后出射，线性光源的第二部分光线入射至所述入射面（1）中，并经所述第一全内反射面（31）全内反射后经所述出射面（2）折射后出射，线性光源的第三部分光线入射至所述入射面（1）中，并先后经所述第一、第二全内反射面（31、32）全内反射后至经所述出射面（2）折射后出射。

2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述出射面（2）包括第一出射面（21）及第二出射面（22），其中所述第一部分光线经入射面（1）折射后经第一出射面（21）折射后出射，所述第二、第三部分光线经入射面（1）折射后经全内反射面（3）全内反射后经第二出射面（22）折射后出射。

3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述第一出射面（21）为自由曲线的拉伸面，其切线与线性光源（5）的光轴（Y）的夹角范围为-20度至90度之间变化。

4.如权利要求2或3所述的透镜，其特征在于：所述第二出射面（22）与第一出射面及第二全内反射面（32）相连，其中第二出射面（22）为直线形并与线性光源（5）的光轴（Y）平行。

5.如权利要求2或3所述的透镜，其特征在于：所述第二出射面（22）与第一出射面及第二全内反射面（32）相连，其中第二出射面（22）为直线形并与线性光源（5）的光轴（Y）呈1度至5度的夹角。

6.如权利要求1至3任一项所述的透镜，其特征在于：所述入射面（1）包括第一入射面（11）、第二入射面（12）及第三入射面（13），其中第二入射面（12）分别与第一入射面（11）及第三入射面（13）相连，且线性光源（5）的光轴（Y）穿过第一入射面（11）与第二入射面（12）的交界点。

7.如权利要求6所述的透镜，其特征在于：所述第一入射面（11）与第一支撑面（41）相连，并为远离线性光源（5）方向凹设的凹面，其自下端至上端的切线与线形光源（5）的光轴（Y）的夹角范围呈逐渐增大。

8.如权利要求6所述的透镜，其特征在于：所述第二入射面（12）为朝向线性光源（5）方向凸设的凸面，其中，线性光源（5）的第二部分光线经过第二入射面（12）折射后成为大致平行的光线然后经第二全内反射面（32）全内反射后经出射面（2）出射。

9.如权利要求6所述的透镜，其特征在于：所述第三入射面（13）与第二支撑面（42）相连，为直线形并与线性光源（5）的光轴（Y）平行或呈1度至10度的夹角。

10.如权利要求1或2所述的透镜，其特征在于：所述第一全内反射面（31）为远离线性光源（5）方向凹设的凹面，所述第二全内反射面（32）为朝向线性光源（5）的凸面或直线形。

11.如权利要求10所述的透镜，其特征在于：所述第一全内反射面（31）与第二全内反射面（32）之间形成的夹角大于90度，第二全内反射面（32）与第二出射面（22）之间形成的夹角小于90度。

12.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述第一全内反射面31的切线与线形光源（5）的光轴（Y）之间的夹角范围为5度至45度之间。

13.如权利要求1或12所述的透镜，其特征在于：所述第二全内反射面32的切线与线形光源（5）的光轴（Y）之间的夹角范围为35度至45度之间，并沿高度方向逐渐减小。

14.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述透镜为沿与线性光源（5）的延伸方向平行的方向延伸的挤出透镜。

15.一种非对称光分布照明装置，其包括如权利要求1-14所述的透镜（100）及线性光源（5）。

16.如权利要求15所述的非对称光分布照明装置，其特征在于：所述线性光源（5）为LED线性光源（5）。