CN106051622A - 一种小角度透镜以及灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小角度透镜，包括入光端、出光端以及连接所述入光端和出光端的侧反光壁，所述入光端设有内凹腔，所述内凹腔底部向光源延伸出锥状的第一反射面。本发明的小角度透镜将配光裙边缩小加到尖端，提高了光利用率，最大程度减小减弱了副光斑，总体角度会大一些，但真正意义上突破50%光强的定义实现窄角度10°±1°，并且该灯具副光斑已减到最弱，光斑看到的就是一块小角度光斑，实现客户的需求，中心光强不会出现亮斑且总体光强更高，整体配光均匀。
Description
技术领域
本发明涉及小角度光学透镜领域，特别涉及一种小角度透镜以及灯具。
背景技术
目前灯具市场上，传统的所谓小角度射灯以损失光效为代价，直角坐标系下配光的裙边过大、中间过尖，在远方测试系统下50%光强测试的是中间尖端角度，可能显示的小于10°，即所谓的极小角度，一般而言，这样的小角度灯，中间光斑有亮斑，副光斑过大，光利用率低。另外也有采用TIR透镜进行小角度的对照射角度进行了收拢，但是由于其没有很好地对透镜内侧壁所反射的光线进行控制，使透镜侧壁内的反射点越靠近光源，反射光线则越想轴心靠拢，造成交点越靠近光源，在一定的照射距离下其副光斑非常明显，主副光斑照度值通常在10以内，以5~6为主，不利于精准照明。
另外，在现有LED射灯中，其照射普遍角度偏大，小角度罩灯比较确实缺失，虽然很多场合都用到LED照明灯具，但是由于其自身发光角度的问题，Led灯具因副光斑太大，不能很好地用作重点照明射灯。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景的技术缺陷。
提供一种小角度透镜，包括入光端、出光端以及连接所述入光端和出光端的侧反光壁，所述入光端设有内凹腔，所述内凹腔底部向光源延伸出锥状的第一反射面。
进一步的，所述侧反光壁的侧棱的曲率半径从入光端到出光端逐渐增大。
进一步的，所述第一反射面的侧棱的向其轴心弯曲且侧棱的曲率半径从顶端到低端逐渐减小。
优选的，所述出光端中心处设有散光部件。
作为一种优选情况，所述散光部件为贯穿所述圆柱形散光孔，所述第一反光面的底部设有柱状过盈连接件，并通过所述过盈连接件固定在所述散光孔处。
作为另一种优选情况，所述散光部件为向光源凹陷的圆柱形散光孔，所述散光孔的底面为磨砂面。
优选的，所述第一反射面为高光镜面或者磨砂面。
另外，本发明还提供一种小角度灯具，包括光源以及光源前端的收光透镜，其特征在于，所述收光透镜，包括入光端、出光端以及连接所述入光端和出光端的侧反光壁，所述入光端设有内凹腔，所述内凹腔底部向所述光源延伸出锥状的第一反射面。
进一步的，所述收光透镜前端设有贯穿所述圆柱形散光孔，所述第一反光面的底部设有柱状过盈连接件，并通过所述过盈连接件固定在所述散光孔处。
优选的，所述第一反射面为高光镜面或者磨砂面。
本发明所起到的有益效果：
1. 将配光裙边缩小加到尖端，提高了光利用率，最大程度减小减弱了副光斑，总体角度会大一些，但真正意义上突破50%光强的定义实现窄角度10°±1°，并且该灯具副光斑已减到最弱，光斑看到的就是一块小角度光斑，实现客户的需求，中心光强不会出现亮斑且总体光强更高，整体配光均匀。
2. 利用了圆锥状反光面后，主副光斑照度值达100以上，基本看不到副光斑，即使装整灯结构件后，不会形成新的光斑问题，相较于现有技术中5~10的主副光斑照度值有着非常大的提高。
3. 在LED射灯领域填补了小角度灯具的缺失，解决了现有的LED射灯角度普遍偏大的问题。
附图说明
图1为现有技术的光路原理图。
图2为本发明实施例一中的透镜半剖图。
图3为本发明实施例一中的光路原理图。
图4为本发明实施例二中的透镜半剖图。
图5为本发明实施例二中的光路原理图。
图6为本发明实施例二中的配光角度与现有技术的对比图。
图7为本发明实施例三中的透镜半剖图。
图8为本发明实施例四中的透镜半剖图。
其中，1为入光端，2为出光端，3为侧反光面，4为第一反光面，5为内凹腔侧壁，6为散光孔，7为吸合部件，8为光学镜片。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更了解本发明的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明的小角度透镜以及灯具作进一步地描述。
如图1所示，图式未现有技术中的普通TIR透镜（Total Internal Reflectionquanneifanshe，内全反射透镜），其内腔侧壁上半部分主要形成主光斑。内腔侧壁下半部分形成部分主光斑，部分副光斑。大部分副光斑是由内凹腔顶部出来的光形成的。图中是射线为主光斑光路，虚射线为副光斑光路。现有技术中也有对这些光线分散进行抑制的技术方案，内凹腔的顶部设置聚光透镜，如凸透镜的等，对光线进行收拢，但是这种技术方案并不能很好地解决上述技术问题。
实施例1：
本发明则通过重新设计TIR透镜，提供一种小角度透镜以及基于该小角度透镜的小角度灯具，小角度灯具所采用的光源为LED光源，而小角度透镜设置与灯具的前端，其中小角度透镜的剖面图如图2所示，其通过简单的结构可以有效取消光源的副光斑，具体通过TIR透镜与锥形反射面的配合，且TIR透镜侧面以及内腔侧面采用多段弧线控制光线，是光源感触的光线经过多次折射或者反射后有出光端出光，提高了光线利用率，减弱了副光斑。
请参见图2，具体一种小角度透镜包括入光端、出光端以及连接入光端和出光端的侧反光壁，入光端、出光端以及侧反光壁三者组合成一实心杯状结构的透镜结构，透镜采用透光材料制成。进一步的入光端设有内凹腔，内凹腔的直径略小于入光端LED光源设置在内凹腔的开口处。
为了防止LED光源通过内凹腔底部散射后形成副光斑，在内凹腔的底部延伸出一个锥形的第一反光面。该锥形反光面的尖端与LED光源的发光中心正相对，第一反光面反射的LED光源关于中心轴对称。内凹腔与第一反射面结合后，使LED光源发射出来的光线分成两部分，第一部分是先经过第一反射面反射，光线再经过内凹腔侧壁的折射后经由透镜的侧反光面的反射，最终向外输出。第二部分则是直接经过内凹腔侧壁的折射后经由透镜的侧反光面反射，最终向外输出。
结合图1和图2可以看出，第一部分的光线原本的光路是从内凹腔顶部被散射后向输出，是形成副光斑的主要原因。在设置了第一反光面之后，这部分光被第一反光面反射到了侧反光面，经过侧反光面的整理后再向外输出。所实现的具体效果是，将主要的副光斑的光线进行重新调整，使之形成主光斑的，达到增强主光斑的亮度时且减少副光斑的亮度效果。
另外，本实施例中的第一反光面可以为高反光亮面或者是磨砂面。优选为高反光亮面，防止光线穿透第一反光面。同时第一反光面与透镜的本体可以为可拆卸式的连接，同时第一反反光面需要采用耐高温材料成型。
实施例2：
如图4和图5所示，本实施例与实施例1的区别特征在于，侧反光壁的侧棱的曲率半径从入光端到出光端逐渐增大。同时作为配合的，第一反射面的侧棱的向其轴心弯曲且侧棱的曲率半径从顶端到低端逐渐减小。使这两条曲线变为由多段不同曲率的小曲线组合而成。这部分的调整主要是用于调整侧反光面下半部分的光线，侧反光面约靠近入光端处，其发射的光线就越容易产生副光斑，为了进一步减小副光斑的形成，对侧反光面的曲率半径进行了调整，将靠近入光端的侧反光面曲率半径减小，使其反射的光线在输出时更加趋向于垂直出光端的面。同时，将第一反光面的侧棱曲率半径由底部向顶部调整地逐渐增大，与侧反光面配合，防止LED光源发射的光线在经过底部该部分发射后直接对外输出，而不经过侧反光壁进行二次反射。在本实施的光照角度实测数据与现有技术的光照角度数据比较请参加图6，左边正态分布曲线为本实施例的光照角度与光强的关系图，内腔中的第一反光面将多余的杂散光再次利用后，配光线上明显可以看出在12°之后的余光消失，可见本实施例的收拢效果明显。
实施例3
本实施例与上述两个实施例的区别在于，出光端中心处设有散光部件。
作为一种优选情况，如图7所示。散光部件为贯穿圆柱形散光孔，第一反光面的底部设有柱状过盈连接件，并通过过盈连接件固定在散光孔处。另外，散光孔的前端还设有一吸合部件，可以利用这一吸合部件在小角度透镜前端增加滤光片的光学镜片。吸合部件可以为两个具有磁性的薄片。
实施例4
作为另一种优选情况，如图8所示。散光部件为向光源凹陷的圆柱形散光孔，散光孔的底面为磨砂面，用于进一步的将形成副光斑的光线打散。
原则上上述3种实施例并不是相互独立，其可以集合其中一个或者多个技术手段相互结合，形成新的实施方案。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种小角度透镜，其特征在于：包括入光端、出光端以及连接所述入光端和出光端的侧反光壁，所述入光端设有内凹腔，所述内凹腔底部向光源延伸出锥状的第一反射面。
2.如权利要求1所述的小角度透镜，其特征在于：所述侧反光壁的侧棱的曲率半径从入光端到出光端逐渐增大。
3.如权利要求1所述的小角度透镜，其特征在于：所述第一反射面的侧棱的向其轴心弯曲且侧棱的曲率半径从顶端到低端逐渐减小。
4.如权利要求1~3中任一项所述的小角度透镜，其特征在于：所述出光端中心处设有散光部件。
5.如权利要求4所述的小角度透镜，其特征在于：所述散光部件为贯穿所述圆柱形散光孔，所述第一反光面的底部设有柱状过盈连接件，并通过所述过盈连接件固定在所述散光孔处。
6.如权利要求4所述的小角度透镜，其特征在于：所述散光部件为向光源凹陷的圆柱形散光孔，所述散光孔的底面为磨砂面。
7.一种小角度灯具，包括光源以及光源前端的收光透镜，其特征在于，所述收光透镜，包括入光端、出光端以及连接所述入光端和出光端的侧反光壁，所述入光端设有内凹腔，所述内凹腔底部向所述光源延伸出锥状的第一反射面。
8.如权利要求7所述的小角度灯具，其特征在于：所述收光透镜前端设有贯穿所述圆柱形散光孔，所述第一反光面的底部设有柱状过盈连接件，并通过所述过盈连接件固定在所述散光孔处。
9.如权利要求1或7所述的小角度透镜，其特征在于：所述第一反射面为高光镜面。
10.如权利要求1或7所述的小角度透镜，其特征在于：所述第一反射面为磨砂面。
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