CN105782902B - 透镜、透镜模组及灯具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透镜，透镜是以光轴为回转轴的旋转体，透镜包括反射面及设于反射面两端的入光面及出光面，入光面上开设光源容纳腔，光源容纳腔包括底部及侧壁，底部为凸曲面，底部用于将光源发出的±35°范围的光线经底部折射至出光面，并经出光面折射出与透镜光轴夹角为0°‑±19°的光，侧壁为以光轴为中心轴的圆锥凹面，侧壁用于将光源发出的±35°～±90°的光经侧壁折射至反射面，由反射面反射至出光面，经由出光面折射出与透镜的光轴夹角为0°～±15°的光，并与底部折射出的光叠加形成半光强角度为20±5°的光束。本发明提供的透镜具有结构简单且易于大量生产的优点。另，本发明还提供了具有该透镜的透镜模组及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，市场上对LED光源的二次配光设计主要以在被照面上形成圆形光斑的透镜或反射器为主，此类配光透镜能够满足普通的对称型立体空间的配光要求。然而，在船舶民航的港口、货场等场合中，主要采用高杆的投光灯照明，当将上述配光透镜应用于灯具安装在18-20米高杆时，由于其配光照度较低，故而无法满足港口及货场的光照要求。

因此，急需设计一种能够应用于船舶民航的港口及货场等场合中，满足其光照要求的透镜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配光照度高并且能满足船舶民航的港口及货物等场合的光照要求的透镜、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，所述透镜是以光轴为回转轴的旋转体，所述透镜包括一反射面及设于所述反射面两端的入光面及出光面，所述入光面上开设有一个光源容纳腔，所述光源容纳腔包括底部及侧壁，所述底部为凸曲面，所述底部用于将所述光源发出的±35°范围的光线经所述底部折射至所述出光面，并经所述出光面折射出与所述透镜的光轴夹角为0°-±19°的光，所述侧壁为以所述光轴为中心轴的圆锥凹面，所述侧壁用于将所述光源发出的±35°～±90°的光经所述侧壁折射至所述反射面，由所述反射面反射至所述出光面，经由所述出光面折射出与所述透镜的光轴夹角为0°～±15°的光，并与所述底部折射出的光叠加形成半光强角度为20±5°的光束。

其中，所述出光面为平面。

其中，所述透镜采用光学级透明塑胶材料制成。

其中，所述反射面为全反射面。

相应地，本发明还提供了一种透镜模组，所述透镜模组包括固定座及多个上述的透镜，所述多个透镜固设于所述固定座上。

其中，所述固定座上开设有多个凹槽，所述多个透镜对应收容并固定于所述多个凹槽内。

相对地，本发明还提供了一种灯具，所述灯具包括上述的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。

其中，所述光源组件包括铝基板及多个LED光源，所述多个LED光源固设于所述铝基板上。

其中，所述铝基板与所述固定座固定连接，所述多个LED光源与所述多个透镜对应设置，所述多个LED光源的出光端容置于所述透镜的光源容纳腔内，并透过所述透镜出光。

其中，所述灯具还包括一个压圈，所述压圈固设于所述固定座以及所述铝基板上，以使所述固定座与所述铝基板固定连接。

本发明提供的透镜，通过将光源发出的光线通过光源容纳腔的底部折射至出光面，并将光源发出的光线通过光源容纳腔的侧壁折射至反射面上，经由反射面反射至出光面，从而叠加形成半光强角度为20±5°的光束，配光照度高，从而满足船舶民航的港口或货场等场合的光照强度要求。本发明提供的透镜具有结构简单、紧凑，成本低并且易于大量生产的优点。

本发明提供的透镜模组，通过将多个透镜固定于固定座上，从而将多个透镜组合起来，为后续满足更大功率需求的市场预留拓展设计空间。

本发明提供的灯具，通过采用透镜模组的形式进行照明配光，从而能够将光源发出的光合理地分配到预定的角度，从而满足光照强度要求。

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是本发明优选实施方式提供的灯具的示意图；

图2是本发明优选实施方式提供的透镜的示意图；

图3是本发明优选实施方式提供的透镜的配光原理图；

图4是图1的灯具的光强分布曲线图；

图5是图1的灯具在20米处的照明效果图。

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3，本发明实施方式提供的一种灯具100，所述灯具100包括壳体10、光源组件20以及透镜模组30。所述透镜模组30与所述光源组件20固定连接，并且所述透镜模组30固设于所述壳体10上。

在本实施例中，所述壳体10为方形块状结构，以便于与所述透镜模组30配合。所述壳体10的材质为铝合金，并且所述壳体10上设置有多条散热筋条11，以便于进一步散热。

所述光源组件20包括铝基板21以及多个LED光源22，所述多个LED光源22固设于所述铝基板21上。在本实施例中，所述多个LED光源22焊接于所述铝基板21上，以防止所述多个LED光源22位置偏移而影响照明。所述LED光源22沿所述铝基板21的长度方向依次排列，形成3×10的排列组合，以满足光照强度的要求。更具体的，所述LED光源22为朗伯光源，从而使得所述LED光源22能够在每一个光照方向上都保持亮度一致。当然，在其他实施例中，所述LED光源22的排列方式也可根据实际光照强度要求调整选择，LED光源22的颗粒数及铝基板21的面积大小由所设计灯具的功率来确定，功率越大所需LED越多，铝基板面积相应增大，反之则减少。

进一步的，本实施例中，所述铝基板21上开设有两个定位孔211，所述两个定位孔211沿所述铝基板21的对角线设置，以便于后续与所述透镜模组30固定连接。

所述透镜模组30包括固定座31以及多个透镜32，所述光源组件20固设于所述固定座31上。本实施例中，所述固定座31与所述铝基板21固定连接。所述固定板31通过螺钉(未图示)与所述铝基板21固定连接，所述螺钉穿过所述两个定位孔211，以使所述固定板31与所述铝基板21牢牢固定，从而在防止所述铝基板21移位的同时，也便于拆卸。当然，在其他实施例中，所述固定座31与所述铝基板21也可通过焊接或卡扣连接固定。

为了进一步的改进，在本实施例中，所述固定座31上外延有一台阶311，所述台阶311上还开设有多个螺孔311a，所述多个螺孔311a用于穿设螺钉以将所述固定座31与所述壳体10固定连接。当然，在其他实施例中，所述固定座31也可焊接于所述壳体10上。

所述固定座31上开设有多个凹槽(未图示)，所述多个透镜32对应收容并固定于所述多个凹槽内。本实施例中，所述多个凹槽沿所述固定座31的长度方向排列，形成3×10的排列组合。当然，在其他实施例中，所述凹槽的个数也可根据所述透镜的个数选择调整。

所述透镜32沿所述固定座31的长度方向排列，并形成3×10的排列组合，并对应固定收容于所述多个凹槽内，以便于与所述LED光源22相对应。当然，在其他实施例中，所述透镜32的个数也可根据所述LED光源22的个数调整选择。

所述透镜32是以光轴OO’为回转轴的旋转体。本实施例中，所述透镜32采用光学级透明塑胶材料制成。具体的，所述透镜32采用聚甲基丙烯酸甲酯制成，从而能够减轻所述透镜32的整体质量，同时也使得所述透镜32具备耐摔及耐用性能。当然，在其他实施例中，所述透镜32也可以采用玻璃制成。

所述透镜32包括一个反射面32a及设于所述反射面32a两端的入光面32b及出光面32c。在本实施例中，所述反射面32a为全反射面，即所述透镜32为TIR(TotalInternalReflection，全内反射)透镜。

所述入光面32b上开设有一个光源容纳腔321，所述LED光源22收容于所述光源容纳腔321内，并透过所述透镜32出光。本实施例中，所述光源容纳腔321包括底部321a及侧壁321b，所述底部321a为凸曲面，所述底部321a用于将所述LED光源22发出的±35°范围的光线经所述底部321a折射至所述出光面32c，并经所述出光面32c折射出与所述透镜32的光轴OO’夹角为0°-±19°的光。所述侧壁321b为以所述光轴OO’为中心轴的圆锥凹面，所述侧壁321b用于将所述LED光源22发出的±35°～±90°的光经所述侧壁321b折射至所述反射面32a，由所述反射面32a全反射至所述出光面32c，经由所述出光面32c折射出与所述透镜32的光轴OO’夹角为0°～±15°的光，并与所述底部321a折射出的光相互叠加形成半光强角度为20±5°的出射光，从而满足船舶、民航的港口或货场等场地的光照要求。

进一步的，如图3所示，以所述光轴O’O方向发出的光线为0°，定义沿所述光轴OO’的顺时针方向为正方向D1，逆时针方向为负方向D2，当所述LED光源22发出的±35°范围的光线L1时，所述光线L1经所述底部321a折射至所述出光面32c，并经所述出光面32c折射出与所述透镜32的光轴OO’夹角A为0°-±19°的光。当所述LED光源22发出的±35°～±65°的光L2时，所述光L2通过所述侧壁321b发生第一次折射后入射到所述反射面32a，经由所述反射面32a发生全反射后入射到所述出光面32c，并在所述出光面32c发生第二次折射后，最终形成与所述光轴OO’的夹角B为0°～±11°范围的光束。当所述LED光源22发出的+65°～+90°的光L3通过所述侧壁321b发生第一次折射后入射到所述反射面32a，在所述反射面32a发生全反射后入射到所述出光面32c，并在所述出光面32c发生第二次折射后，最终形成与所述光轴OO’夹角C为-15°～0°范围的光束。当所述LED光源22发出-65°～-90°的光L4通过所述侧壁321b发生第一次折射后入射到所述反射面32a，在所述反射面32a发生全反射后入射到所述出光面，并在所述出光面32c发生第二次折射后最终形成与所述光轴OO’夹角D为0°～+15°范围的光束。从所述侧壁321b出射和从所述反射面32a反射出来的光在所述出光面32c相互叠加最终形成半光强角度为20±5度的出射光，从而满足灯光照度要求。

作为优选，在本实施例中，所述出光面32c为平面。

请再次参阅图1，本实施例中，所述灯具100还包括一个压圈40，所述压圈40固设于所述固定座31以及所述铝基板21上，以使所述固定座31与所述铝基板21固定连接。此外，采用所述压圈40紧压所述固定座31及铝基板21，从而能够进一步保证铝基板21的固定位置，防止由于铝基板21的移位而导致所述LED光源22偏离所述透镜32的入光面，从而保证光照角度。

如图4所示，模拟所述灯具100经所述透镜模组20配光后，其相应的光强分布如图5所示，其照明的区域涵盖40度范围，半光强角度为22度，最大光强值为29000cd。所述灯具100的照度分布如图5所示，距灯具20米远，直径为12米接收面上，所述灯具100的最高光照度可以达到78lux，平均照度为39lux，故而满足船舶民航的港口、货场等场地平均照度≥20lx的照明要求。

本发明提供的透镜，通过将光源发出的光线通过光源容纳腔的底部折射至出光面，并将光源发出的光线通过光源容纳腔的侧壁折射至反射面上，经由反射面反射至出光面，从而叠加形成半光强角度为20±5°的光束，配光照度高，从而满足船舶民航的港口或货场等场合的光照强度要求。本发明提供的透镜具有结构简单、紧凑，成本低并且易于大量生产的优点。

本发明提供的透镜模组，通过将多个透镜固定于固定座上，从而将多个透镜组合起来，为后续满足更大功率需求的市场预留拓展设计空间。

本发明提供的灯具，通过采用透镜模组的形式进行照明配光，从而能够将光源发出的光合理地分配到预定的角度，从而满足光照强度要求。

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 (6)

1.一种灯具，其特征在于，所述灯具包括透镜模组、光源组件以及壳体，所述光源组件与所述透镜模组固定连接，所述透镜模组固设于所述壳体上，所述壳体上设有多条散热筋条；

所述透镜模组包括固定座及多个透镜，所述多个透镜固设于所述固定座上；

所述透镜是以光轴为回转轴的旋转体，所述透镜包括一反射面及设于所述反射面两端的入光面及出光面，所述入光面上开设有一个光源容纳腔，所述光源容纳腔包括底部及侧壁，所述底部为凸曲面，所述底部用于将所述光源组件发出的±35°范围的光线经所述底部折射至所述出光面，并经所述出光面折射出与所述透镜的光轴夹角为0°-±19°的光，所述侧壁为以所述光轴为中心轴的圆锥凹面，所述侧壁用于将所述光源组件发出的±35°~±90°的光经所述侧壁折射至所述反射面，由所述反射面反射至所述出光面，经由所述出光面折射出与所述透镜的光轴夹角为0°~±15°的光，并与所述底部折射出的光叠加形成半光强角度为20±5°的光束,所述光源组件包括铝基板及多个LED光源，所述多个LED光源固设于所述铝基板上，所述固定座上开设有多个凹槽，所述多个透镜对应收容并固定于所述多个凹槽内。

2.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述出光面为平面。

3.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述透镜采用光学级透明塑胶材料制成。

4.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述反射面为全反射面。

5.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述铝基板与所述固定座固定连接，所述多个LED光源与所述多个透镜对应设置，所述多个LED光源的出光端容置于所述透镜的光源容纳腔内，并透过所述透镜出光。

6.根据权利要求5所述的灯具，其特征在于，所述灯具还包括一个压圈，所述压圈固设于所述固定座以及所述铝基板上，以使所述固定座与所述铝基板固定连接。

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