CN110701577A - 一种可实现偏光的透镜组件及灯具 - Google Patents

一种可实现偏光的透镜组件及灯具 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种可实现偏光的透镜组件及灯具，所述透镜组件包括第一透镜、第二透镜以及齿轮联动机构，其中，所述第一透镜具有第一微结构面，所述第二透镜具有第二微结构面，所述第一微结构面和所述第二微结构面相向设置；所述齿轮联动机构与所述第一透镜啮合设置，所述齿轮联动机构还与所述第二透镜啮合设置，驱动所述齿轮联动机构，所述第一透镜和所述第二透镜逆向同角度转动。一种灯具，包括上述的透镜组件。本申请通过齿轮联动机构，带动具有偏光功能的第一透镜和第二透镜转动，实现第一透镜和第二透镜的逆向同角度转动，从而实现筒射灯、导轨灯的光斑可以沿着一条直线从中心往边缘偏移。

Description

一种可实现偏光的透镜组件及灯具
技术领域
本申请属于涉及LED照明技术领域，尤其是涉及一种可实现偏光的透镜组件及灯具。
背景技术
在一些筒射灯、导轨灯的实际应用过程中，经常会出现需要调节角度进行“侧重”照明的情况，这样的筒射灯、导轨灯应用起来灵活，安装自由度高，同时也可实现更多的照明范围。而目前市面上通常会通过机械调角的方式来实现筒射灯、导轨灯的可调角度功能。本申请提出一种通过光学透镜配光的方式来实现筒射灯、导轨灯的这种可调角度的功能。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种可实现偏光的透镜组件及灯具。
为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：
一种可实现偏光的透镜组件，包括第一透镜、第二透镜以及齿轮联动机构，
其中，所述第一透镜具有第一微结构面，所述第二透镜具有第二微结构面，所述第一微结构面和所述第二微结构面相向设置；
所述齿轮联动机构与所述第一透镜啮合设置，所述齿轮联动机构还与所述第二透镜啮合设置，驱动所述齿轮联动机构，所述第一透镜和所述第二透镜逆向同角度转动。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述齿轮联动机构包括：第一齿轮、第二齿轮以及第三齿轮，
其中，所述第一齿轮与所述第一透镜的外周啮合设置，所述第二齿轮与所述第二透镜的外周啮合设置，所述第三齿轮与所述第二齿轮同轴并与所述第一齿轮啮合设置；
驱动所述第三齿轮顺时针/逆时针转动，与所述第三齿轮啮合设置的所述第一齿轮则逆时针/顺时针转动，则，与所述第一齿轮啮合设置的所述第一透镜顺时针/逆时针转动；与所述第三齿轮同轴设置的所述第二齿轮亦顺时针/逆时针转动，则，与所述第二齿轮啮合设置的所述第二透镜进行逆时针/顺时针转动。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第一齿轮上设有第一旋转按钮。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第三齿轮与所述第二齿轮为一体化结构。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第二齿轮和/或所述第三齿轮上设有第二旋转按钮。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第三齿轮和所述第二齿轮的传动比为1：1，其中，所述第一齿轮和第三齿轮传动比优选为1：1。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第一微结构面中的第一微结构的倾斜角度和所述第二微结构面中的第二微结构的倾斜角度相同，其均为θ。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第一微结构面和所述第二微结构面相向接触设置。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第一透镜和所述第二透镜的折射率相同，其均为n。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第一透镜还具有第一平面，所述第二透镜还具有第二平面。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第一透镜和所述第二透镜均为带有齿轮状的薄片板。
进一步地，上述的透镜组件，其中，所述第一透镜和所述第二透镜的材质均包括PMMA、PC、玻璃或其他透明材质。
一种灯具，包括所述的可实现偏光的透镜组件。
与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
本申请通过齿轮联动机构，带动具有偏光功能的第一透镜和第二透镜转动，实现第一透镜和第二透镜的逆向同角度转动，从而实现筒射灯、导轨灯的光斑可以沿着一条直线从中心往边缘偏移，实现可调角度的功能，克服了现有仅通过机械方式调角的技术缺陷。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1：本申请可实现偏光的透镜组件的立体图；
图2：本申请可实现偏光的透镜组件的俯视图一；
图3：如图2所示沿A-A方向的剖视图；
图4：如图3所示的局部放大图(起始状态)；
图5：本申请可实现偏光的透镜组件的俯视图二；
图6：如图5所示沿B-B方向的剖视图；
图7：如图6所示的局部放大图(偏光最大状态)；
图8：本申请可实现偏光的透镜组件起始状态的光线走势图；
图9：本申请可实现偏光的透镜组件偏光最大状态的光线走势图；
图10：本申请可实现偏光的透镜组件调节角度过程中光斑的移动示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本申请的目的、特征和效果。
如图1至图7所示，一种可实现偏光的透镜组件，包括第一透镜10、第二透镜20以及齿轮联动机构30，其中，所述第一透镜10具有第一微结构面11，所述第二透镜20具有第二微结构面21，所述第一微结构面11和所述第二微结构面21相向设置；所述齿轮联动机构30与所述第一透镜10啮合设置，所述齿轮联动机构30还与所述第二透镜20啮合设置，驱动所述齿轮联动机构30，所述第一透镜10和所述第二透镜20逆向同角度转动。本实施例通过齿轮联动机构30，带动具有偏光功能的第一透镜10和第二透镜20转动，实现第一透镜10和第二透镜20的逆向同角度转动，从而实现筒射灯、导轨灯的光斑的偏移。
所述第一透镜10为一边缘带有齿轮状的薄片板，所述薄片板一面是第一平面12，一面是带有微结构的第一微结构面11，所述第一透镜10其材质可以是PMMA、PC、玻璃或其他透明材料，其折射率为n。所述第二透镜20同样为一边缘带有齿轮状的薄片板，所述薄片板一面是第二平面22，一面是带有微结构的第二微结构面21，所述第二透镜20其材质可以是PMMA、PC、玻璃或其他透明材料，其折射率亦为n，即，所述第一透镜10和所述第二透镜20的折射率相同。
其中，在本实施例中，所述第一透镜10和第二透镜20为两个紧贴的大小不一的带有齿轮状的薄片板。
优选地，所述第一微结构面11和所述第二微结构面21相向接触设置。
如图3和图4所示，为本实施例起始状态微结构示意图，这时对应的光斑处于中心状态，且从局部放大图可以看出第二透镜20和第一透镜10的微结构的倾斜角度一致。
在本实施例中，所述第一微结构面11中的第一微结构的倾斜角度和所述第二微结构面21中的第二微结构的倾斜角度相同，其均为θ，见图8和图9所示。
如图6和图7为本实施例偏光最大时的示意图。此时第二透镜20和第一透镜10逆向同步旋转了90度，对应光斑偏光到最大状态。
在本实施例中，如图1、图2、图3以及图5所示，所述齿轮联动机构30包括：第一齿轮31、第二齿轮32以及第三齿轮33，其中，所述第一齿轮31与所述第一透镜10的外周啮合设置，所述第二齿轮32与所述第二透镜20的外周啮合设置，所述第三齿轮33与所述第二齿轮32同轴并与所述第一齿轮31啮合设置。驱动所述齿轮联动机构30，可使所述第一透镜10和所述第二透镜20逆向同角度转动，具体地：
当驱动所述第三齿轮33顺时针转动时，与所述第三齿轮33啮合设置的所述第一齿轮31则逆时针转动，则，与所述第一齿轮31啮合设置的所述第一透镜10顺时针转动；与所述第三齿轮33同轴设置的所述第二齿轮32亦顺时针转动，则，与所述第二齿轮32啮合设置的所述第二透镜20进行逆时针转动。
当驱动所述第三齿轮33逆时针转动时，与所述第三齿轮33啮合设置的所述第一齿轮31顺时针转动，则，与所述第一齿轮31啮合设置的所述第一透镜10逆时针转动；与所述第三齿轮33同轴设置的所述第二齿轮32亦逆时针转动，则，与所述第二齿轮32啮合设置的所述第二透镜20进行顺时针转动。
如图1、图2、图3以及图5所示，在本实施例中，所述第三齿轮33与所述第二齿轮32为一体化结构，即，所述第三齿轮33和所述第二齿轮32可实现同步转动。
进一步，所述第二齿轮32和/或所述第三齿轮33上设有第二旋转按钮331，所述第二旋转按钮331的设置便于施加作用力至所述第二齿轮32或所述第三齿轮33上，使其顺时针或逆时针转动。
当然，亦可在所述第一齿轮31上设置第一旋转按钮311，通过施加作用力在所述第一旋转按钮311上，使所述第一齿轮31顺时针或逆时针转动。
当然上述驱动方式可以是手动亦可以电动，电动驱动方式可以采用微型电机，具体地，将微型电机的驱动轴安装在所述第二齿轮32或所述第三齿轮33的中心轴上，或者，将微型电机的驱动轴安装在所述第二旋转按钮331上。
在本实施例中，第一透镜10和第二透镜20之间存在尺寸差异，且为了保证第一透镜10和第二透镜20实现逆向同角度转动，根据第二齿轮32和第二透镜20的尺寸差异，可以合理计算出第二齿轮32和第二透镜20之间的传动比例m：1，而因为第三齿轮33和第二齿轮32为一体化结构，那么第三齿轮33和第二齿轮32之间的传动比为m：m；为保证第一透镜10跟第二透镜20的同角度转动，根据第一齿轮31和第一透镜10之间的尺寸差异，那么第一齿轮31和第一透镜10之间的传动比例应该为n：1，那么第三齿轮33和第一齿轮31之间的传动比应为m：n。
优选的，当第三齿轮33和第一齿轮31尺寸一致时，m＝n，即，所述第一齿轮31和所述第三齿轮33的传动比为1：1；当然，所述第一齿轮31和所述第三齿轮33的传动比并不限于上述1：1，上述传动比并不对本申请的保护范围造成限定。
本申请还提出了一种灯具，所述灯具包括所述的可实现偏光的透镜组件。
如图8所示，所述第二透镜20中的第二微结构和所述第一透镜10中的第一微结构面具有相同的倾斜角θ，其折射率均为n。当一束准直平行光束从第二透镜20的平面入射后，碰到第二透镜20的第二微结构面，可以计算的出这束光线以90°-θ角作为入射角度，并以α的出射角度射出。根据菲涅耳定律有：
n·sin(90°-θ)＝sinα
由于，所述第二透镜20中的第二微结构和所述第一透镜10的第一微结构倾斜角相同，那么此出射角度α的出射光线对第一透镜10来讲，其入射角度为α，且第一透镜10的折射率也为n，根据菲涅耳定律可知：
sinα＝n·sin(90°-θ)
通过上述计算，可以得出光线经过此透镜组件后并未发生偏折，也就是说出射光线也是准直平行的，此时对应着光斑处于中心状态，对应着筒射灯、导轨灯处于未调角度状态。
如图9所示，随着第二旋转按钮331的顺时针转动，第三齿轮33顺时针转动；第三齿轮33顺时针转动带动第一齿轮31的逆时针转动；第一齿轮31的逆时针转动带动第一透镜10的顺时针转动；因为第三齿轮33和第二齿轮32的一体化结构，第二齿轮32会随着第三齿轮33顺时针转动而转动，第二齿轮32的顺时针转动，带动第二透镜20的逆时针转动。当第二透镜20和第一透镜10逆向各转动90度时，此时透镜的相对位置如图9所示。当一束准直平行光束入射到第二透镜20的时候，其入射角度是90°-θ，当此入射光线经过第二透镜20和第一透镜10折射后，得到的出射光线相对于第一透镜10中的第一微结构面法线的角度，根据菲涅耳定律计算如下：
从上式可以看出准直平行光束经过透镜组件后出射光线发生了偏折，此时对应着光斑偏移到最大的状态，对应着筒射灯、导轨灯处于可调最大角度状态。
如图10为本发明透镜组件调角状态过程光斑移动示意图。从图中可以看出，透镜组件在图8状态下对应着光斑处于中心位置M，当透镜组件随着联动机构转动后，光斑沿其中心线水平偏移，直到偏光角度达到最大，对应于图9所示偏光组件下的状态，此时光斑移动到如图所示的位置N。
本申请通过齿轮联动机构，带动具有偏光功能的第一透镜和第二透镜转动，实现第一透镜和第二透镜的逆向同角度转动，从而实现筒射灯、导轨灯的光斑可以沿着一条直线从中心往边缘偏移，实现可调角度的功能，克服了现有仅通过机械方式调角的技术缺陷。因此，本申请具有广阔的应用前景。
应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述某些部件，但这些部件不应仅仅被限于定于这些术语中。这些术语仅用来将各部件彼此区分开。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一某某部件也可以被称为第二某某部件，类似地，第二某某部件也可以被称为第一某某部件。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种可实现偏光的透镜组件，其特征在于，
包括第一透镜、第二透镜以及齿轮联动机构，
其中，所述第一透镜具有第一微结构面，所述第二透镜具有第二微结构面，所述第一微结构面和所述第二微结构面相向设置；
所述齿轮联动机构与所述第一透镜啮合设置，所述齿轮联动机构还与所述第二透镜啮合设置，驱动所述齿轮联动机构，所述第一透镜和所述第二透镜逆向同角度转动。
2.根据权利要求1所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述齿轮联动机构包括：第一齿轮、第二齿轮以及第三齿轮，
其中，所述第一齿轮与所述第一透镜的外周啮合设置，所述第二齿轮与所述第二透镜的外周啮合设置，所述第三齿轮与所述第二齿轮同轴并与所述第一齿轮啮合设置；
驱动所述第三齿轮顺时针/逆时针转动，与所述第三齿轮啮合设置的所述第一齿轮则逆时针/顺时针转动，则，与所述第一齿轮啮合设置的所述第一透镜顺时针/逆时针转动；与所述第三齿轮同轴设置的所述第二齿轮亦顺时针/逆时针转动，则，与所述第二齿轮啮合设置的所述第二透镜进行逆时针/顺时针转动。
3.根据权利要求2所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述第一齿轮上设有第一旋转按钮。
4.根据权利要求2或3所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述第三齿轮与所述第二齿轮为一体化结构。
5.根据权利要求2或3所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述第二齿轮和/或所述第三齿轮上设有第二旋转按钮。
6.根据权利要求1所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述第一微结构面中的第一微结构的倾斜角度和所述第二微结构面中的第二微结构的倾斜角度相同，其均为θ。
7.根据权利要求1或6所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述第一微结构面和所述第二微结构面相向接触设置。
8.根据权利要求1所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜的折射率相同，其均为n。
9.根据权利要求1或6或8所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述第一透镜还具有第一平面，所述第二透镜还具有第二平面。
10.根据权利要求1或2或3或6或8所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜均为带有齿轮状的薄片板。
11.根据权利要求1所述的可实现偏光的透镜组件，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜的材质均包括PMMA、PC或者玻璃。
12.一种灯具，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的可实现偏光的透镜组件。
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