CN105333397A - 一种偏光透镜及具有该偏光透镜的照明灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种偏光透镜，面向一光源而设，包括：透镜本体及分别设于所述透镜本体两端的入光部及出光部，所述入光部包括入光折射面，所述入光折射面包括面向所述光源的第一折射面及绕所述光源而设的第二折射面，其中，所述第一折射面沿一第一方向向着所述光源突起，所述第一方向与所述光源的光轴呈一第一角度，使得经所述第一折射面折射的出光向着与所述第一方向相反的一第二方向偏光出射；所述出光部包括第三折射面，所述第三折射面面向所述第一折射面而设，其中，所述第三折射面向着一第三方向偏移，所述第三方向相背于经所述第三折射面折射而出光的出光方向。采用上述技术方案后，使用者无需转动灯具灯头，且可在避免产生眩光的情况下，获得直接照射在工作区域的配光。

Description

一种偏光透镜及具有该偏光透镜的照明灯具

技术领域

本发明涉及照明灯具，尤其涉及一种偏光透镜及具有该偏光透镜的照明灯具。

背景技术

目前主流的照明灯具如台灯的光学结构包括：导光板式，反射器式，直下式，透镜式等，这些光学结构使得出光的方式均为向下打光的方式，获得的配光体现为灯具正下方的光斑中心，而类似于台灯的工作区域通常为灯具的斜前方，参阅图1，由此进入到目标工作区域(图中的扇形区域为国标等级的评判区域)的能量占比很少，并且能量均匀性较差。虽然使用者可以通过旋转灯头来实现光斑朝工作区域移动，但是此种做法会使得人眼会看到出光面，从而带来眩光等负面效果。

为了克服此种问题，市面上出现了如图2所示的可产生矩形出光面的照明灯具，具体地，其内的矩形透镜阵列产生矩形光斑，工作面上的照度分布相对传统形式而言更宽，但事实上，得到的矩形光斑仍然是垂直朝下照射，没有偏光作用，就标准分布来看，仍不合理。

因此，需要一种可提供偏光照射的偏光透镜及照明灯具，方便使用者在不转动灯具灯头从而避免产生眩光的情况下，获得直接照射在工作区域的配光。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种偏光透镜及具有该偏光透镜的照明灯具，实现偏光光斑的分布配光，有效提高灯具光能利用率。

本发明公开了一种偏光透镜，面向一光源而设，包括：透镜本体及分别设于所述透镜本体两端的入光部及出光部，所述入光部包括入光折射面，所述入光折射面包括面向所述光源的第一折射面及绕所述光源而设的第二折射面，其中，所述第一折射面沿一第一方向向着所述光源突起，所述第一方向与所述光源的光轴呈一第一角度，使得经所述第一折射面折射的出光向着与所述第一方向相反的一第二方向偏光出射；所述出光部包括第三折射面，所述第三折射面面向所述第一折射面而设，其中，所述第三折射面向着一第三方向偏移，所述第三方向相背于经所述第三折射面折射而出光的出光方向。

优选地，所述第一折射面以所述偏光透镜的纵向对称面对称。

优选地，所述对称的第一折射面以所述纵向对称面为轴呈两瓣状；所述第一折射面的宽度随着与所述光源所在平面的距离的减小而增大。

优选地，所述第一折射面与所述透镜本体的交界处向着所述光源竖直延伸，形成所述第二折射面。

优选地，所述第一折射面与第二折射面围设而成一容纳空间，用于收容所述光源。

优选地，所述第三折射面包括至少一个齿形出光面；每一所述齿形出光面包括向着所述第三方向偏移的倾斜面及与相邻的所述倾斜面连接的连接面。

优选地，所述齿形出光面的数目为两个。

优选地，所述两个齿形出光面中之一的所述倾斜面对应所述第一折射面而设，使得经所述第一折射面折射的所有出光均由所述倾斜面二次折射。

优选地，所述透镜本体包括包覆所述入光部的反射面，所述反射面形成所述透镜本体的侧部。

优选地，所述反射面包括：靠近于所述突起的第一折射面的后反射面、分别设于所述第二折射面两侧的侧反射面，及远离于所述突起的第一折射面的前反射面，其中，所述前反射面的斜率小于所述后反射面的斜率，使得所述后反射面与所述第三折射面的交界线相比于所述前反射面与所述第三折射面的交界线更靠近于所述光源的光轴。

优选地，所述入光部还包括一容置台，用于安装设有所述光源的光源板。

本发明还公开了一种照明灯具，包括至少一个前述的偏光透镜、光源及安装部，所述安装部用于固定所述偏光透镜。

优选地，所述出光部还包括一凸台，设于所述出光部靠近于所述光源的端部，与所述安装部固定连接。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.无需转动灯头获得更靠近工作区域的配光；

2.出光能量基本集中在标准规范的扇形区域内，并呈矩形分布；

3.出光利用率更佳，在工作区域内的照度更均匀。

附图说明

图1为现有技术中不具有偏光透镜的照明灯具的出光照度分布图；

图2为现有技术中具有矩形出光的配光示意图；

图3为符合本发明一优选实施例的偏光透镜的立体图；

图4为符合本发明一优选实施例的偏光透镜的侧视图；

图5为符合本发明一优选实施例的偏光透镜的后视图；

图6为符合本发明一优选实施例的偏光透镜的光强分布图；

图7为符合本发明一优选实施例的偏光透镜的照度分布图；

图8a为符合本发明一优选实施例的偏光透镜的出光光路示意图(侧视图)；

图8b为符合本发明一优选实施例的偏光透镜的出光光路示意图(后视图)；

图9a为具有单颗符合本发明一优选实施例的偏光透镜的照明灯具示意图；

图9b为具有单颗符合本发明一优选实施例的偏光透镜的照明灯具示意图；

图10a为具有多颗符合本发明一优选实施例的偏光透镜的照明灯具示意图；

图10b为具有多颗符合本发明一优选实施例的偏光透镜的照明灯具示意图。

附图标记：

100-偏光透镜；110-入光部、111-第一折射面、112-第二折射面；120-出光部、121-第三折射面、122-倾斜面、123-连接面、124-凸台；130-容纳空间；140-反射面、141-后反射面、142-侧反射面、143-前反射面；150-透镜本体；200-光源；300-安装部；400-照明灯具。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

参阅图3至图5，符合本发明优选实施例的中的偏光透镜100可面向一光源200(未示出)而设，对光源200发出的光进行偏光及其他处理，其包括有透镜本体150和分设在透镜本体150两端的入光部110和出光部120。透镜本体150形成了偏光透镜100的轮廓，并作为设置在光路中的基材对光源200发出的光进行如反射、折射、透射等处理。入光部110作为接收光源200发出的光的接收处，作用为偏光透镜100的光接收口。光源200可根据需要设置在入光部110内(如包覆光源200)或入光部110的外部。出光部120作为对光源200发出的光的出射处，相对于入光部110而设，作用为偏光透镜100的光出射口。

为了解决前文所述的技术问题，将光源200发出的光向着使用者的工作区域进行偏移，入光部110和出光部120及透镜本体150的结构如下：

入光部110包括入光折射面，对射入的光折射，并继续射入透镜本体150。入光折射面包括面向光源200的第一折射面111及围绕光源200而设的第二折射面112，第一折射面111和第二折射面112因此覆盖了光源200的每一出光方向，光源200所发出的所有光均会通过入光折射面。第一折射面111及第二折射面112的布设方式为：

①第一折射面111沿着一第一方向A向光源200突起，从而光源200发出的光经过第一折射面111时，面向光源200的第一折射面111类似于一凸透面将光源200的光聚集折射。该第一方向A可以为光源200任一旁侧的任意一个方向，例如，如图5中所示，在偏光透镜100的侧视截面图中，第一方向A为偏向西南方向的方向，即，第一折射面111向着光源200的左侧突起(左侧可以是与光源200具有一小段距离或较长距离的偏左方向)，从而经由该第一折射面111折射的光大部分或优选地全部向着光源200的右侧偏转。为了起到更好的偏光效果，可以理解的是，突起的第一折射面111的偏转效果需将光源200发出的光全部向着与第一方向A相反的方向偏光出射。在该实施例中，该与第一方向A相反的方向为一第二方向B。第一方向A与第二方向B位于光源200的光轴的异侧，具体对于第一折射面111的结构要求为：第一折射面111在偏光透镜100的侧视截面图中呈一弧面，且该弧面沿左端至右端呈单调递减。由于若在第一折射面111上某点相对于该点左侧的位置较高，则会产生偏向向左的偏光，这是与工作区域相背的方向的偏光，不应在本发明中出现。因此，需要对第一折射面111的结构以上述方式设计。

②第二折射面112围设在光源200外，将光源200发出的光中除第一折射面111折射的光以外的其他光线折射出入光部110，因此，对于第二折射面112的要求，只需保证所有光不会溢出，均作折射处理即可。第二折射面112可与光轴平行，与承置光源200的部件如容置台垂直，或与竖直方向略呈角度等均可。

经所述入光的第一折射面111和第二折射面112折射后，光源200发出的光中大部分向着第二方向B偏转，其他的光射向透镜本体150的侧部反射面140。而后，将由出光部120二次折射出光，具体地，出光部120包括第三折射面121，其面向第一折射面111而设，使得第一折射面111折射后的光直接由第三折射面121作折射处理。且第三折射面121向着一第三方向C偏移，该第三方向C与由其折射后发出的光的方向相反。即，继续参阅图5，在该偏光透镜100的侧视图中，第三折射面121折射后发出的光向着光轴的右侧出射，该光轴的右侧即为使用者的工作区域侧，而第三方向C绕光轴向着左侧略微偏移，以加强第三折射面121将出射的光向着右侧偏转的效果。同时，作为出光部120的第三折射面121，除需要对第一折射面111折射后的光作处理外，还需要对先由第二折射面112折射、后由透镜本体150的反射面140反射的光线进行折射处理。因此，考虑到透镜本体150反射后的光线光路不定，需要第三折射面121向着该第三方向C略作偏移，使得由出光部120出射的所有光线均朝向着工作区域。

一优选实施例中，入光部110的结构进一步优化。继续参阅图5，第一折射面111以偏光透镜100的纵向对称面对称，从而从该偏光透镜100的后视图中观察的出光也以该偏光透镜100的纵向对称面对称，出光更加均匀化。可以理解的是，前文所称偏光透镜100的纵向对称面，是以偏光透镜100的前视或后视方向中对称分割偏光透镜100的平面，在该纵向对称面的两侧，具有相同结构的偏光透镜100。而分别位于该纵向对称面两侧的第一折射面111以该纵向对称面为轴呈两瓣状，瓣状第一折射面111的突起部形成了该瓣状的结构，且由于通常需要较大的工作区域，靠近于纵向对称面的第一折射面111的部分突起较小，远离于纵向对称面的第一折射面111的部分突起较大，则经由第一折射面111折射的光线将有部分外扩，形成矩形的配光形式。同时，越靠近与光源200的第一折射面111的宽度越大，即，越靠近于工作区域的第一折射面111的宽度越大，使得对于具有相同曲率的弧形折射面而言，最大限度将配光集中在工作区域，提高偏光透镜100的偏光效果。

基于上述实施例，为了保证光源200发出的光不遗漏，第二折射面112是由第一折射面111与透镜本体150的交界处向着光源200竖直延伸形成的，直至延伸至承置有光源200的部件如光源板，从而第一折射面111与第二折射面112围设而成有一容纳空间130，光源200收容其内。可知的是，入光部110本身可包括一容置台，从而可安装设有光源200的光源板。

另一优选或可选实施例中，继续参阅图3及图4，第三折射面121包括至少一个齿形出光面，由该齿形出光面的结构形成向着第三方向C偏移的第三折射面121，具体地，齿形出光面包括向着第三方向C偏移的倾斜面122，及与倾斜面122连接的连接面123。倾斜面122作为形成第三折射面121的偏移方向的折射面，其面积设计为较大，而连接面123作为连接之用，其面积设计为较小。齿形出光面的设计可适应性地对应经由入光部110两种折射方式后折射的光。如经由第一折射面111折射后的光所在光路上，对应地在第三折射面121上设置一倾斜面122，则针对此部分光，处理后不会出现光路交错的眩光现象。而经由第二折射面112折射、并由透镜本体150反射的光所在的光路上，对应地在第三折射面121上分别设置一倾斜面122，同样也可解决上述问题。因此，在该实施例中，齿形出光面的数目为两个，分别对应两种入光部110出射的折射光线。同时，可以理解的是，若经由第二折射面112折射、透镜本体150反射的光线具有多种类型时，可针对每种类型增加或减少倾斜面122的数量的限制。

而对于透镜本体150，其结构也将随着第一折射面111、第二折射面112和第三折射面121的布设而变化。具体地，透镜本体150包括反射面140，反射面140形成透镜本体150的侧部，并将入光部110包覆，从而经由入光部110折射后的光线中，除直接射向第三折射面121的外，其他所有光线均被该反射面140反射向第三折射面121。一优选实施例中，由于偏光透镜100的出光需要偏向工作区域的要求，反射面140的结构优化为：反射面140由三部分组成，分别为靠近于第一折射面111的后反射面141、设置在第二折射面112两侧的侧反射面142，以及远离第一折射面111的前反射面143，此处所称“前、后、侧”分别是以与图5相对的主视图方向定义的，并非对反射面140的方向的限制，且前反射面143相比于后反射面141更靠近于工作区域，也即第二方向B指向的是前反射面143。为了达到将反射面140反射后的光更偏转向工作区域，前反射面143的斜率小于后反射面141的斜率，使得后反射面141与第三折射面121的交界线相比于前反射面143与第三折射面121的交界线更靠近于光源200的光轴，即如图4、图8a和图8b中所示的，前反射面143类似于一“帽檐”状，将光最大限度地引导至工作区域，且由于前反射面143的斜率小，后反射面141的斜率大，原本朝向工作区域的光经前反射面143反射时的入射角较大，光路变化幅度小，而原本背向工作区域的光经后反射面141时的入射角较小，光路变化幅度大，反向射向工作区域，从而起到了所有光均偏转向工作区域的效果。

参阅图6及图7，具有上述任一实施例中的偏光透镜100后，就其可获得的光强分布图而言，纵向的配光实现了明显的偏光效果，而横向实现了蝙蝠翼配光，只针对工作区域照明，提高照明的效率。而就照度分布图而言，光能量基本集中在标准规范的扇形区域内，并呈矩形分布，有效地提高了光能利用率，节省了电能。

以下列出了分别具有普通透镜和本发明偏光透镜100的照明灯具的部分照明参数对比：

表1

从上述表1中可看出，具有本发明的偏光透镜100后，在照明灯具的正下方的旁侧的工作区域的照度有了明显的提升，且配光更加均匀，照明效果相比于传统照明灯具更佳。

参阅图9a和图9b，为单颗具有本发明偏光透镜100的LED照明灯具400，出于安置的考虑，可在偏光透镜100外设置一安装部300。在图9a和图9b中，安装部300为套设在偏光透镜100外的硬质外壳，为了安装于该安装部300，偏光透镜100的出光部120上靠近光源200的一端向外延伸设有一凸台124，凸台124插入安装部300使得偏光透镜100与安装部300固定连接。若如图10a和10b中所示出的多颗偏光透镜100组装成一整体时，安装部300可适应性地变更为设有多个安装口，偏光透镜100的凸台124依次与安装口固定连接，从而组成了多个偏光透镜100组合的照明灯具400。

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 (13)

1.一种偏光透镜，面向一光源而设，包括：透镜本体及分别设于所述透镜本体两端的入光部及出光部，其特征在于，

所述入光部包括入光折射面，所述入光折射面包括面向所述光源的第一折射面及绕所述光源而设的第二折射面，其中，

所述第一折射面沿一第一方向向着所述光源突起，所述第一方向与所述光源的光轴呈一第一角度，使得经所述第一折射面折射的出光向着与所述第一方向相反的一第二方向偏光出射；

所述出光部包括第三折射面，所述第三折射面面向所述第一折射面而设，其中，

所述第三折射面向着一第三方向偏移，所述第三方向相背于经所述第三折射面折射而出光的出光方向。

2.如权利要求1所述的偏光透镜，其特征在于，

所述第一折射面以所述偏光透镜的纵向对称面对称。

3.如权利要求2所述的偏光透镜，其特征在于，

所述对称的第一折射面以所述纵向对称面为轴呈两瓣状；

所述第一折射面的宽度随着与所述光源所在平面的距离的减小而增大。

4.如权利要求3所述的偏光透镜，其特征在于，

所述第一折射面与所述透镜本体的交界处向着所述光源竖直延伸，形成所述第二折射面。

5.如权利要求2-4任一项所述的偏光透镜，其特征在于，

所述第一折射面与第二折射面围设而成一容纳空间，用于收容所述光源。

6.如权利要求1所述的偏光透镜，其特征在于，

所述第三折射面包括至少一个齿形出光面；

每一所述齿形出光面包括向着所述第三方向偏移的倾斜面及与相邻的所述倾斜面连接的连接面。

7.如权利要求6所述的偏光透镜，其特征在于，

所述齿形出光面的数目为两个。

8.如权利要求7所述的偏光透镜，其特征在于，

所述两个齿形出光面中之一的所述倾斜面对应所述第一折射面而设，使得经

所述第一折射面折射的所有出光均由所述倾斜面二次折射。

9.如权利要求1所述的偏光透镜，其特征在于，

所述透镜本体包括包覆所述入光部的反射面，所述反射面形成所述透镜本体的侧部。

10.如权利要求9所述的偏光透镜，其特征在于，

所述反射面包括：靠近于所述突起的第一折射面的后反射面、分别设于所述第二折射面两侧的侧反射面，及远离于所述突起的第一折射面的前反射面，其中，

所述前反射面的斜率小于所述后反射面的斜率，使得所述后反射面与所述第三折射面的交界线相比于所述前反射面与所述第三折射面的交界线更靠近于所述光源的光轴。

11.如权利要求1所述偏光透镜，其特征在于，

所述入光部还包括一容置台，用于安装设有所述光源的光源板。

12.一种照明灯具，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至11任一项所述的偏光透镜、光源及安装部，所述安装部用于固定所述偏光透镜。

13.如权利要求12所述的照明灯具，其特征在于，

所述出光部还包括一凸台，设于所述出光部靠近于所述光源的端部，与所述安装部固定连接。