CN105757608B - 透镜、透镜模组及灯具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透镜，所述透镜包括相对设置的入光面和出光面，所述入光面为平面，所述出光面为由第一曲线绕所述透镜的光轴旋转360度形成，并且所述出光面为球面，所述入光面上开设有光源容纳腔，用以容纳光源，所述光源容纳腔的底面为由第二曲线绕所述光轴旋转360度形成，且所述底面为椭球面。本发明提供的透镜以及透镜模组，通过将多个透镜设在一起形成透镜模组，从而实现透镜模组的一体化设计，既能实现配光功能，也可实现透明件的防护功能，由于其为一体化设计，故而能够减少设计成本。本发明提供的透镜及透镜模组具有结构简单、便于加工的优点。另，本发明还提供了一种具有该透镜的透镜模组，同时，本发明还提供了一种具有该透镜模组的灯具。

Description

透镜、透镜模组及灯具

技术领域

本发明涉及LED灯配光领域，尤其涉及一种透镜、透镜模组及灯具。

背景技术

随着传统的白炽灯泡慢慢淡出历史舞台，以LED为代表的第四代固态光源逐渐建立起在照明领域的核心领导地位。LED(Light Emitting Diode)以其效率高，光色纯、能耗低、寿命长、无污染等优点成为21世纪具有竞争力的新型光源。随着LED光通量及光效的不断提高，LED在照明领域的应用也越来越广泛。然而，LED芯片的表面出光为Lambertian分布，无法直接应用于照明系统。因此，以LED为光源的二次配光设计显得尤为重要。

目前的大功率照明灯具的光源一般由多颗LED排列组成(既LED发光模组)，所以相应的配光光学器件也要设计成多颗的模组形式。然而，目前市场上的多合一配光模组一般以反光杯为主，这样的多合一反光杯模组一般存在以下缺陷：

1、体积过大，由于单个反光杯的体积较大，多合一集成后，整体的体积更大，从而使得灯具整体设计尺寸无法减小；

2、由于单独使用反光杯无法使灯具达到防尘防水功能，一般需要在反光杯外部再加一个透明件，由此增加了灯具的设计成本；

3、反光杯的配光效率较低，光斑不够均匀。

因此，急需设计一种能够提高配光效率，使得光斑均匀并且设计成本低的透镜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高配光效率，使得光斑均匀并且设计成本低的透镜、透镜模组及灯具。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种透镜，所述透镜包括相对设置的入光面和出光面，所述入光面为平面，所述出光面为由一第一曲线绕所述透镜的光轴旋转360度形成，并且所述出光面为球面，所述入光面上开设有光源容纳腔，用以容纳光源，所述光源容纳腔的底面为由一第二曲线绕所述光轴旋转360度形成，并且所述底面为椭球面。

其中，所述第一曲线满足以下公式：

(X^2)/25+(Y^2)/3.24＝1，其中X≤0，Y＞0；

所述第二曲线满足以下公式：

Y＝0.004156051*X^5+0.051052398*X^4+0.22723681*X^3+0.31732324*X^2+0.25693928*X+7.0202304，其中X≤0，Y＞0。

其中，所述第一曲线满足以下公式：(X^2)/36+(Y^2)/3.24＝1，其中X≤0，Y＞0；所述第二曲线满足以下公式：

Y＝0.004489138*X^5+0.056235217*X^4+0.25669193*X^3+0.37580618*X^2+0.30420509*X+8.0229691，其中X≤0，Y＞0。

其中，所述第一曲线满足以下公式：

(X^2)/6.25+(Y^2)/1.7372＝1，其中X≤0，Y＞0；

所述第二曲线满足以下公式：

Y＝0.001835075*X^5+0.020198686*X^4+0.087136415*X^3+0.074011249*X^2+0.11085758*X+6.1151506，其中X≤0，Y＞0。

同时，本发明还提供了一种透明模组，所述透镜模组包括固定座及前述的透镜，所述多个透镜均匀排列固设于所述透镜模组上。

其中，所述固定座包括第一表面，所述第一表面上开设有多个凹槽，所述多个透镜收容并固定于所述多个凹槽内。

其中，所述固定座还包括第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对设置，所述第二表面的边缘处设置有密封槽，所述密封槽沿所述第二表面的周向环绕，所述密封槽用以容置密封圈或密封垫圈。

其中，所述固定座上还设置有接线口让位凸台，以便于接线及走线。

其中，所述固定座上还设置有两根定位柱，所述两根定位柱用于与灯具的光源连接。

同时，本发明还提供了一种灯具，包括前述的透镜模组及光源组件，所述光源组件与所述透明模组固定连接。

本发明提供的透镜以及透镜模组，通过将多个透镜设置在一起形成透镜模组，从而可实现透镜模组的一体化设计，既能实现配光功能，同时也可实现透明件的防护功能，并且由于其为一体化设计，故而能够减少设计成本。本发明提供的透镜及透镜模组具有结构简单、便于加工的优点。

本发明提供的灯具，通过透镜模组实现泛光配光功能，并且光斑均匀规则，可满足配光效率要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的灯具的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的透镜模组的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的透镜的结构示意图；

图4是图3中透镜的配光原理图；

图5是本发明实施例一提供的透镜模组的极坐标配光曲线图；

图6是本发明实施例一提供的透镜模组的直角坐标配光曲线图；

图7是本发明实施例一提供的灯具在6米处远的照度图；

图8是本发明实施例二提供的透镜的配光曲线图；

图9是本发明实施例二提供的透镜模组的极坐标配光曲线图；

图10是本发明实施例二提供的透镜模组的直角坐标配光曲线图；

图11是本发明实施例二提供的灯具在6米处的照度图；

图12是本发明实施例三提供的透镜的配光曲线图；

图13是本发明实施例三提供的透镜模组的极坐标配光曲线图；

图14是本发明实施例三提供的透镜模组的直角坐标配光曲线图；

图15是本发明实施例三提供的灯具在5米处的照度图；

图16是本发明实施例四提供的透镜的结构示意图；

图17是图16的另一方向的示意图；

图18是本发明实施例四提供的灯具在1米处的照度图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请一并参阅图1至图2，本发明实施例提供的一种灯具100，包括透镜模组10以及光源组件(未图示)。所述光源组件与所述透镜模组10固定连接。

所述光源组件包括铝基板(未图示)以及光源22。本实施例中，所述铝基板21与所述透镜模组10固定连接。所述光源22固设于所述铝基板21上，并且所述光源22为朗伯光源。

所述透镜模组10包括固定座11以及多个透镜12，所述固定座11与所述铝基板21固定连接，所述透镜12固设于所述固定座11上。在本实施例中，所述固定座11为方形板状结构。所述固定座11包括一个第一表面11a，所述第一表面11a设置有多个凹槽(未图示)，用以容置固定所述多个透镜12。具体的，所述凹槽沿所述固定座11上排列形成3×6的排列组合，以便于容置3×6组合排列的透镜，以满足配光照度要求。可以理解的是，在其他实施例中，所述凹槽的排列组合也可根据配光照度要求调整。

所述固定座11还包括一第二表面11b，所述第二表面11b与所述第一表面11a相对设置，所述第二表面11b的边缘处设置有密封槽111，所述密封槽111沿所述第二表面11b的周向环绕，所述密封槽11b用以容置密封圈或密封垫圈。本实施例中，所述第二表面11b上设置有两个所述密封槽111，并且所述两个密封槽111嵌套设置。所述两个密封槽111内均可容置密封圈或密封垫圈，以使所述透镜模组10与所述灯具100的壳体连接后，能够保证所述灯具100的防水密封性。可以理解的是，在其他实施例中，所述密封槽111也可为1个或3个等。

为了进一步的改进，在本实施中，所述第二表面11b上还设置有加强筋112，设于所述两个密封槽111之间，当将所述密封圈或密封垫圈容置于所述密封槽111内时，所述加强筋112用以紧压所述密封圈或密封垫圈，以使所述密封圈或密封垫圈变形，进而使得所述密封圈或密封垫圈与所述密封槽111的表面充分贴合，进一步保证所述灯具100的防水密封性。

为了进一步的改进，所述固定座11上还设置有接线口让位凸台113，以便于接线及走线。在本实施例中，所述接线口让位凸台113设于所述第一表面11a上，以使的当所述固定座11与所述铝基板21连接时，能够便于所述铝基板21的接线及走线。

为了进一步的改进，所述固定座11上还设有两根定位柱114，所述两根定位柱114用于与所述光源组件连接。在本实施例中，所述两根定位柱114设于所述第一表面11a上，并且所述两根定位柱114均为螺柱。所述两根定位柱114为沿所述固定座11的对角线对称设置，以便于与所述光源组件连接时，能够固定所述光源组件的位置，防止所述光源组件移位。

请一并参阅图3至图4，为本发明实施例一提供的透镜的结构示意图。本实施例中，所述透镜12采用光学级透明塑胶材料制成，以便于减少所述透镜模组10的整体质量。可以理解的是，在其他实施例中，所述透镜12也可采用玻璃材料制成。

所述透镜12包括相对设置的入光面12a及出光面12b。所述入光面12a为平面，所述出光面12b为由一第一曲线121绕所述透镜12的光轴OO’旋转360形成，并且所述出光面12b为球面，所述入光面12a上开设有一个光源容纳腔122，用以容纳光源。所述光源容纳腔122的底面123为由一第二曲线124绕所述光轴OO’旋转360度形成，并且所述底面123为椭球面。在本实施例中，所述第一曲线121满足以下公式：

(X^2)/25+(Y^2)/3.24＝1，其中X≤0，Y＞0；

所述第二曲线124满足以下公式：

Y＝0.004156051*X^5+0.051052398*X^4+0.22723681*X^3+0.31732324*X^2+0.25693928*X+7.0202304，其中X≤0，Y＞0。

当所述光源22容置于所述光源容纳腔122内时，所述光源22发出的光线L1通过所述底面123折射至所述出光面12b上，并在所述出光面12b上发生第二次折射，当采用18颗发光角度为150度的光源22设于所述透镜模组10上时，各所述光源22发出的光线L1经过所述透镜模组10后，形成一个配光角度为70度的配光泛光。如图5及图6所示。

请参阅图7，当采用18颗发光角度为150度的光源22与所述透镜模组10配合，所述光源22发出的光线经过所述透镜12后，能在6米远处形成一个半径为6米的圆形光斑，并且其光斑均匀变化。

本发明实施例一采用的透镜12，通过设置第一曲线121及第二曲线124分别满足相应地公式要求，从而使得在6米远处能够得到一个光斑均匀变化的圆形光斑，从而实现圆形配光，并且满足配光照度要求。

请参阅图8，为本发明实施例二提供的透镜13的配光曲线图。本发明实施例二与本发明实施例一的不同之处在于：实施例二的透镜13与实施例一的透镜12的第一曲线121以及第二曲线124满足的公式不同，其他部件均相同，故这里不再赘述。

本发明实施例二提供的所述透镜13的第一曲线131满足的公式为：

(X^2)/36+(Y^2)/3.24＝1，其中X≤0，Y＞0。

所述第二曲线134满足的公式为：

Y＝0.004489138*X^5+0.056235217*X^4+0.25669193*X^3+0.37580618*X^2+0.30420509*X+8.0229691，其中X≤0，Y＞0。

当采用18颗发光角度为150度的光源22设于所述透镜模组10上时，各所述光源22发出的光线L1经过所述透镜模组10后，形成一个配光角度为70度的配光泛光。如图9及图10所示。

请参阅图11，当采用18颗发光角度为150度的光源22与所述透镜模组10配合，所述光源22发出的光线经过所述透镜13后，能在6米远处形成一个半径为5米的圆形光斑，并且其光斑均匀变化。

本发明实施例二采用的透镜13，通过设置第一曲线131及第二曲线134分别满足相应的公式要求，从而使得在6米远处能够得到一个光斑均匀变化的圆形光斑，从而实现圆形配光，并且满足配光照度要求。

请参阅图12，为本发明实施例三提供的透镜14的配光曲线图。本发明实施例三与本发明实施例一及实施例二的不同之处在于：实施例三的透镜14与实施例一的透镜12的第一曲线121以及第二曲线124以及实施例二的透镜13的第一曲线131及第二曲线134满足的公式不同，其他部件均相同，故这里不再赘述。

本发明实施例三提供的所述透镜14的第一曲线141满足的公式为：

(X^2)/6.25+(Y^2)/1.7372＝1，其中X≤0，Y＞0；

所述第二曲线144满足的公式为：

Y＝0.001835075*X^5+0.020198686*X^4+0.087136415*X^3+0.074011249*X^2+0.11085758*X+6.1151506，其中X≤0，Y＞0。

当采用18颗发光角度为150度的光源22设于所述透镜模组10上时，各所述光源22发出的光线L1经过所述透镜模组10后，形成一个配光角度为70度的配光泛光。如图13及图14所示。

请参阅图15，当采用18颗发光角度为150度的光源22与所述透镜模组10配合，所述光源22发出的光线经过所述透镜14后，能在5米远处形成一个半径为5米的圆形光斑，并且其光斑均匀变化。

本发明实施例三采用的透镜14，通过设置第一曲线141及第二曲线144分别满足相应的公式要求，从而使得在5米远处能够得到一个光斑均匀变化的圆形光斑，从而实现圆形配光，并且满足配光照度要求。

请一并参阅图16至图17，为本发明实施例四提供的透镜15的结构示意图。本发明实施例四中，所述透镜15的光源容纳腔151的形状为柱状腔体。所述透镜15主要由第一方向D1的第一曲线152、第二曲线153及第二方向D2的第三曲线154、第四曲线155通过放样形成。其公式为：

Y＝A*X^5+B*X^4+C*X^3+D*X^2+E*X+F

其中，A、B、C、D、E以及F的具体数值为：

其中X≤0，Y＞0。

当采用18颗发光角度为150度的光源22与所述透镜模组10配合，所述光源22发出的光线经过所述透镜模组后形成一个配光角度为136°×74°的狭长型配光。

如图18所示，采用18颗发光角度为150度的LED光源与透镜模组配合，光线经过所述透镜15后，能在1米远处形成一个长5米宽2米的矩形光斑，并且其光斑均匀变化。

本发明提供的透镜以及透镜模组，通过将多个透镜设置在一起形成透镜模组，从而可实现透镜模组的一体化设计，既能实现配光功能，同时也可实现透明件的防护功能，并且由于其为一体化设计，故而能够减少设计成本。本发明提供的透镜及透镜模组具有结构简单、便于加工的优点。

本发明提供的灯具，通过透镜模组实现泛光配光功能，并且光斑均匀规则，可满足配光效率要求。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种透镜，其特征在于，所述透镜包括相对设置的入光面和出光面，所述入光面为平面，所述出光面为由一第一曲线绕所述透镜的光轴旋转360度形成，并且所述出光面为球面；所述入光面上开设有光源容纳腔，所述光源容纳腔用于配合光源组件以共同容纳所述光源组件中的光源；所述光源容纳腔的底面为由一第二曲线绕所述光轴旋转360度形成，并且所述底面为椭球面，所述椭球面的半短轴与所述光轴重合。

2.一种透镜模组，其特征在于，所述透镜模组包括固定座及多个如权利要求1所述的透镜，所述多个透镜均匀排列固设于所述透镜模组上。

3.根据权利要求2所述的透镜模组，其特征在于，所述固定座包括第一表面，所述第一表面上开设有多个凹槽，所述多个透镜收容并固定于所述多个凹槽内。

4.根据权利要求3所述的透镜模组，其特征在于，所述固定座还包括第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对设置，所述第二表面的边缘处设置有密封槽，所述密封槽沿所述第二表面的周向环绕，所述密封槽用以容置密封圈或密封垫圈。

5.根据权利要求2所述的透镜模组，其特征在于，所述固定座上还设置有接线口让位凸台，以便于接线及走线。

6.根据权利要求2所述的透镜模组，其特征在于，所述固定座上还设置有两根定位柱，所述两根定位柱用于与灯具的光源连接。

7.一种灯具，其特征在于，所述灯具包括如权利要求2～6任意一项所述透镜模组以及光源组件，所述光源组件与所述透镜模组固定连接。

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