CN107191892A - 一种高利用率的洗墙透镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高利用率的洗墙透镜，包括依次连接的第一折反射系统、折射系统和第二折反射系统；本发明在不增加透镜材料的情况下，实现光线的偏转；本发明能够消除洗墙效果中的常见的底部暗区，使照度均匀度提高到70%以上；本发明根据实际洗墙高度进行透镜设计，使光通量的实际利用率达到80%；本发明能够降低眩光，减少无用光的光污染。

Description

一种高利用率的洗墙透镜

技术领域

本发明涉及照明技术领域，更具体地，涉及一种高利用率的洗墙透镜。

背景技术

在洗墙亮化灯具中，一般都将LED的透镜做成小角度的，以达到应有的洗墙高度和均匀度。虽然把角度做小可以提高洗墙的高度，但仍然有大约50%的光通量被浪费掉，为了提高利用率，一般也可以将灯具向墙方向倾斜一定的角度，这样可以让更多的光照射在墙面上，但会降低洗墙的高度和墙面上照度的均匀度。也有将小角度透镜设计成偏光的，但一般都会在小角度透镜上增加偏光结构来达到目的的，但这样处理后，增加了透镜的材料，增加了成本，虽然可以将偏光结构做成锯齿状，以减少材料，但减少的额度有限，并且加工难度增大，且防眩光结构做成锯齿状后，会相应的增加杂散光，不但影响了墙面上照度的均匀度，同时增加了眩光。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种高利用率的洗墙透镜，提高光利用率并降低眩光。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种高利用率的洗墙透镜，包括依次连接的第一折反射系统、折射系统和第二折反射系统；

所述第一折反射系统在透镜的内部具有第一折射面，在透镜的侧面具有第一全反射面，在透镜的顶部具有第一出光面；

所述第二折反射系统在透镜的内部具有第二折射面，在透镜的侧面具有第二全反射面，在透镜的顶部具有第二出光面；

所述折射系统在透镜的内部具有第三折射面，在透镜的顶部具有第三出光面。

在一种优选的方案中，所述第一折射面和第二折射面在透镜的横切面上的投影均为直线。

在一种优选的方案中，所述第一全反射面和第二全反射面在透镜的横切面上的投影均为二次曲线。

在一种优选的方案中，和第三折射面在透镜的横切面上的投影为自由曲线。

在一种优选的方案中，所述第一出光面由两个条状弧形面组成。

在一种优选的方案中，所述第一出光面、第二出光面和第三出光面均由至少一个条状弧形面组成。

在一种优选的方案中，所述透镜为一体式注塑成型结构。

在一种优选的方案中，所述透镜采用PC材质或PMMA材质。

在一种优选的方案中，所述透镜的两侧分别设有起固定作用的第一固定翅片和第二固定翅片。

在一种优选的方案中，所述第一折反射系统的底部设有第一支撑条，第二折反射系统的底部设有第二支撑条。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明公开一种高利用率的洗墙透镜，包括依次连接的第一折反射系统、折射系统和第二折反射系统；本发明在不增加透镜材料的情况下，实现光线的偏转；本发明能够消除洗墙效果中的常见的底部暗区，使照度均匀度提高到70%以上；本发明根据实际洗墙高度进行透镜设计，使光通量的实际利用率达到80%；本发明能够降低眩光，减少无用光的光污染。

附图说明

图1为本发明洗墙透镜的立体图。

图2为本发明洗墙透镜的截面图。

图3为本发明洗墙透镜的各折射面、全反射面和出光面示意图。

图4为本发明洗墙透镜的出光面示意图。

图5为本发明洗墙透镜的出光面示意图。

图6为本发明洗墙透镜的建立的坐标系图。

图7为折射面和出光面的母线和坐标轴的夹角说明图。

图8为光线通过洗墙透镜打在墙面的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1-5所示，一种高利用率的洗墙透镜，包括依次连接的第一折反射系统11、折射系统12和第二折反射系统13；第一折反射系统11、折射系统12和第二折反射系统13为本发明的光学功能件，起到偏转光线方向和重新分配光能的作用。

所述第一折反射系统11在透镜1的内部具有第一折射面111，在透镜1的侧面具有第一全反射面112，在透镜1的顶部具有第一出光面113；

所述第二折反射系统13在透镜1的内部具有第二折射面131，在透镜1的侧面具有第二全反射面132，在透镜1的顶部具有第二出光面133；

所述折射系统12在透镜1的内部具有第三折射面121，在透镜1的顶部具有第三出光面122；

透镜1的两侧分别设有起固定作用的第一固定翅片14和第二固定翅片17。

第一折反射系统11的底部设有第一支撑条16，第二折反射系统13的底部设有第二支撑条15。

如附图6所示，为方便描述入射面与全反射面及出射面之间的关系，在偏光透镜1的横切面10上建立直角坐标系：以支撑条16和支撑条15上端的连线的中点为坐标原点O，以通过原点O的水平线为 x轴，以通过原点O的垂直线为y轴。

所述第一折射面111和第二折射面131在透镜1的横切面10上的投影均为直线。

所述第一全反射面112和第二全反射面132在透镜1的横切面10上的投影均为二次曲线。

所述第一出光面113由两个分离的条状弧形面1131和1132组成。

如附图7所示，从原点O发出的光线入射在第一折反射系统11的角度为α，根据条形光源光通量分布公式，则入射在第一折反射系统11上的光通量占总光通量的比值为；

从第一折反射系统11出射的光线是由出光面1131和1132进行控制的，为了让进入第一折反射系统11的α角度范围内的光线投射到目标区域，需要调整第一全反射面112的弧度。该第一全反射面112在透镜1的横切面10上的投影为一自由曲线，通过调整该自由曲线的控制点，使得从第一全反射面112上全反射的光线入射在条状弧形面1131和1132上。

如图8所示，将墙面分为不同的部分，从墙面最顶部到最底部依次划分为AB/BC/CD/DE/EF/FG段,不同段依次长度分别为ab/bc/cd/de/ef/fg。假设墙面总高度AG=ag。

依照设计方案，从第一折反射系统11的条状弧形面1131和1132出射的光线将投射在墙面AB和BC。通过调整条状弧形面1131和1132的弧面曲率，使得光线分别入射在墙面AB和BC端。AB和BC端占总长度的比值为，如果按照均匀照度分布，则长度的比值bac即为光通量的比值，则bz1=bac。即可以由角度α计算出从第一折反射系统11出射的光线需照射在墙面的范围AC。

根据照射范围，调整条状弧形面1131和1132的弧面曲线，以便从条状弧形面1131和1132的出射的光入射在墙面AC上。

两个分离的条状弧形面1131和1132由正六边形圆弧面13311和11321阵列组成。根据投射效果可以调整由正六边形圆弧面11311和11321的大小和高度，该圆弧面的作用是光线均匀过渡，从而不会在段与段之间产生明显分层现象，同时防止出现黄斑，使色度空间一致。

折射系统12的第三出光面122由三个分离的弧面1221、1222和1223组成，三个分离的弧面1221、1222和1223分别由正六边形圆弧面12211、12221和12231阵列组成。

从原点O发出的光线入射在折射系统12的角度为θ，根据条形光源光通量分布公式，则入射在折射系统12上的光通量占总光通量的比值为。

从折射系统12出射的光线是由弧面1221、1222和1223进行控制的，为了让进入折射系统12的θ角度范围内的光线投射到目标区域，需要调整第三折射面121的弧度。该第三折射面121在横切面10上的投影为一自由曲线，该自由曲线可以为连续曲线或者非连续曲线，在本方案中，采用非连续曲线，该非连续曲线为一向墙面倾斜的非连续斜线。并通过调整改非连续曲线的控制点，使得从第三折射面121上折射的光线入射在弧面1221、1222和1223上。

依照设计方案，从折射系统12的第三出光面122即弧面1221、1222和1223上出射的光线将投射在墙面CD、DE和EF端。通过调整1221、1222和1223的弧面曲率，使得光线分别入射在墙面CD、DE和EF端。CF端占总长度的比值为，如果按照均匀照度分布，则长度的比值bcf即为光通量的比值，则bz2=bcf。即可以由角度α和角度δ计算出从折射系统12出射的光线需照射在墙面的范围CF。

根据照射范围，调整弧面1221、1222和1223的弧面曲线，以便从这三个弧面1221、1222和1223出射的光入射在墙面CF上。

弧面1221、1222和1223由正六边形的圆弧12211、12221和12231阵列组成，根据投射效果可以调整正六边形的圆弧12211、12221和12231的大小和高度，该圆弧的作用是光线均匀过渡，从而不会在段与段之间产生明显分层现象，同时防止出现黄斑，使色度空间一致。

第二折反射系统13的第二出光面133由一个弧面1331组成，弧面1331由正六边形圆弧面13311阵列组成。

从原点O发出的光线入射在第二折反射系统13的角度为δ，根据条形光源光通量分布公式，则入射在第二折反射系统13上的光通量占总光通量的比值为。

依照设计方案，从第二折射系统13弧面1331出射的光线将投射在墙面FG端。通过调整弧面1331的弧面曲率，使得光线分别入射在墙面FG端。FG端占总长度的比值为，如果按照均匀照度分布，则长度的比值bfg即为光通量的比值，则bz3=bfg。即可以由角度δ计算出从第二折反射系统13出射的光线需照射在墙面的范围FG。

弧面1331由正六边形的圆弧13311阵列组成，根据投射效果可以调整正六边形的圆弧13311的大小和高度，该圆弧的作用是光线均匀过渡，从而不会在段与段之间产生明显分层现象，同时防止出现黄斑，使色度空间一致。

所述透镜1为一体式注塑成型结构，材质为PC或PMMA。

通过以上实施方式，本发明在不增加材料的，不增加透镜模具加工难度的情况下，实现透镜的偏光功能；并且通过合理的设计，消除洗墙效果中的常见的底部暗区，使照度均匀度提高到70%以上；并根据实际洗墙高度进行透镜设计，使光通量的实际利用率达到80%；降低眩光，减少无用光的光污染。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高利用率的洗墙透镜，其特征在于，包括依次连接的第一折反射系统（11）、折射系统（12）和第二折反射系统（13）；

所述第一折反射系统（11）在透镜（1）的内部具有第一折射面（111），在透镜（1）的侧面具有第一全反射面（112），在透镜（1）的顶部具有第一出光面（113）；

所述第二折反射系统（13）在透镜（1）的内部具有第二折射面（131），在透镜（1）的侧面具有第二全反射面（132），在透镜（1）的顶部具有第二出光面（133）；

所述折射系统（12）在透镜（1）的内部具有第三折射面（121），在透镜（1）的顶部具有第三出光面（122）。

2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一折射面（111）和第二折射面（131）在透镜（1）的横切面（10）上的投影均为直线。

3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一全反射面（112）和第二全反射面（132）在透镜（1）的横切面（10）上的投影均为二次曲线。

4.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，和第三折射面（121）在透镜（1）的横切面（10）上的投影为自由曲线。

5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一出光面（113）由两个条状弧形面组成。

6.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一出光面（113）、第二出光面（133）和第三出光面（122）均由至少一个条状弧形面组成。

7.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜（1）为一体式注塑成型结构。

8.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜（1）采用PC材质或PMMA材质。

9.根据权利要求1-8任一项所述的透镜，其特征在于，所述透镜（1）的两侧分别设有起固定作用的第一固定翅片（14）和第二固定翅片（17）。

10.根据权利要求1-8任一项所述的透镜，其特征在于，所述第一折反射系统（11）的底部设有第一支撑条（16），第二折反射系统（13）的底部设有第二支撑条（15）。