CN111637423B - 透镜、配光模块及灯具 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种透镜、配光模块及灯具。该透镜包括：第一曲面，配置在透镜的一侧，用于使从发光元件射出的光入射至透镜内部，第一曲面由第一曲线绕透镜的光轴旋转一周而成并在透镜上形成第一凹槽，第一凹槽用于容纳发光元件；及第二曲面，配置在透镜的另一侧，用于使由第一曲面入射的光透射，第一曲面由第二曲线绕透镜的光轴旋转一周而成，第一曲面的曲率与第二曲面的曲率不同。采用曲率不同的第一曲面和第二曲面，发光元件射出的光由第一曲面入射至透镜内部并由第二曲面透射出透镜，由于光程差存在，光路发生不同程度的偏折，改变了原有的光路分布，形成了新的透射角度，以使透镜的透镜角度小于90°，有效降低了眩光，照明舒适感较好。

Description

透镜、配光模块及灯具

技术领域

本发明涉及灯具配光领域，尤其涉及一种透镜、配光模块及灯具。

背景技术

在通过发光元件进行照明时，发光元件需配置透镜以对其进行配光设计。采用传统透镜进行配光设计的发光元件光效较低，且由于在大角度上也存在较大光强，造成其眩光明显，照明舒适感较差。

发明内容

本发明的目的在于在通过发光元件进行照明时，提供一种透镜、配光模块及灯具，以解决采用传统透镜进行配光设计时，发光元件光效较低，眩光明显且照明舒适感较差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案一为：

一种透镜，用于对从发光元件射出的光的配光进行控制，所述透镜的透镜角度小于90°，所述透镜包括：

第一曲面，配置在所述透镜的一侧，用于使从所述发光元件射出的光入射至所述透镜内部，所述第一曲面由第一曲线绕所述透镜的光轴旋转一周而成并在所述透镜上形成第一凹槽，所述第一凹槽用于容纳所述发光元件；及

第二曲面，配置在所述透镜的另一侧，用于使由所述第一曲面入射的光透射，所述第一曲面由第二曲线绕所述透镜的光轴旋转一周而成，所述第一曲面的曲率与所述第二曲面的曲率不同。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案二为：

一种配光模块，包括沿第一方向相对设置的第一安装板和第二安装板以及多个如上述所述的透镜，所述透镜设置于所述第一安装板上，所述第二安装板用于安装所述发光元件，所述光轴平行于所述第一方向。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案三为：

一种灯具，包括散热壳体、调光驱动和如上述所述的配光模块，所述配光模块设置于所述散热壳体，所述散热壳体用于对所述配光模块散热，所述发光元件与所述调光驱动电连接。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

上述透镜，采用曲率不同的第一曲面和第二曲面，发光元件射出的光由第一曲面入射至透镜内部并由第二曲面透射出透镜，由于光程差存在，光路发生不同程度的偏折，改变了原有的光路分布，形成了新的透射角度，以使透镜的透镜角度小于90°，提高了发光元件光效，减小了大角度上的光强，有效降低了眩光，照明舒适感较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，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。

其中：

图1为一个实施例中透镜角度为45°的透镜示意图。

图2为图1所示透镜的半剖视图。

图3为一个实施例中透镜角度为90°的透镜示意图。

图4为图3所示透镜的半剖视图。

图5为一个实施例中配光模块的空间结构示意图。

图6为图5所示配光模块的半剖视图。

图7为图6中A部放大结构示意图。

图8为另一个实施例中配光模块的空间结构示意图。

图9为具有透镜角度为45°的配光模块的配光曲线。

图10为图5所示配光模块三米处照度。

图11为图5所示配光模块配光UGR。

图12为另一个实施例中配光模块的空间结构示意图。

图13为另一个实施例中配光模块的空间结构示意图。

图14为具有透镜角度为90°的配光模块的配光曲线。

图15为图13所示配光模块三米处照度。

图16为一个实施例中灯具的结构示意图。

图17为图16所示灯具中散热壳体的主视图。

图18为图17所示散热壳体的一视角轴视图。

图19为图18中B部放大结构示意图。

图20为图17所示散热壳体的另一视角轴视图。

图21为另一个实施例中灯具的结构示意图。

图22为图21所示灯具的爆炸图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并结合图1至图4，本发明实施例提供的透镜110用于对从发光元件120射出的光的配光进行控制，本实施例中发光元件120为LED灯120，可以理解为在其他实施例中，发光元件120还可以为能够温度辐射发光或其他发光形式发光的元件。

请一并结合图1至图4，现对本发明提供的透镜110进行说明。本实施例中，透镜110的材质为光学PC，透镜110的透镜角度小于90°。具体地，透镜110包括第一曲面111和第二曲面112。第一曲面111配置在透镜110的一侧，用于使从发光元件120射出的光入射至透镜110内部，第一曲面111由第一曲线绕透镜110的光轴OO`旋转一周而成并在透镜110上形成第一凹槽113，第一凹槽113用于容纳发光元件120。第二曲面112配置在透镜110的另一侧，用于使由第一曲面111入射的光透射，第一曲面111由第二曲线绕透镜110的光轴OO`旋转一周而成。即发光元件120射出的光依次经过第一曲面111和第二曲面112后从透镜110透射出。进一步地，第一曲面111的曲率与第二曲面112的曲率不同。由于光程差存在，光路发生不同程度的偏折，改变了原有的光路分布，形成了新的透射角度，以使透镜110的透镜角度小于90°，提高了发光元件120光效，减小了大角度上的光强，有效降低了眩光，照明舒适感较好。

请一并结合图1和图2，在一个实施例中，第一曲线满足以下公式：y＝-0.0016*x^3+0.0652*x^2-0.0049*x-2.7497，其中，0≤X≤7.2；第二曲线满足以下公式：y＝0.0049*x^3+0.0764*x^2+0.0160*x-10.0157，其中，0≤X≤8，得到透镜110的透镜角度为45°。进一步地，透镜110还包括安装面114，光轴OO`与安装面114同轴，本实施例中，安装面114为圆柱面，第二曲面112的外沿形成安装面114的一端。安装面114的另一端通过圆环面115与第一曲面111的外沿连接，圆环面115与光轴OO`同轴。

请一并结合图3和图4，在另一个实施例中，第一曲线满足以下公式：Y＝-0.0019*X^3+0.0650*X^2-0.0021*X-2.7077，其中，0≤X≤5.8；第二曲线满足以下公式：Y＝0.0071*X^3+0.0229*X^2+0.0803*X-6.9558，0≤X≤7.2，得到透镜110的透镜角度为45°。进一步地，透镜110还包括安装面114，光轴OO`与安装面114同轴，本实施例中，安装面114为圆柱面，第二曲面112的外沿形成安装面114的一端。安装面114的另一端与一环形面116的外沿连接，环形面116的内沿通过一锥面与第一曲面111的外沿连接。

请一并结合图1至图15，本发明的实施例还公开了一种配光模块100，包括沿第一方向相对设置的第一安装板130和第二安装板140以及多个上述透镜110，透镜110设置于第一安装板130上，第二安装板140用于安装发光元件120，光轴OO`平行于第一方向。具体地，第一安装板130包括沿第一方向相对设置的第一面131和第二面132，第一面131形成有第二凹槽133，第二凹槽133的槽底形成有多个通孔，通孔贯通第一安装板130，各透镜110一一对应设置于各通孔。具体地，通孔的孔壁与安装面114相匹配，圆环面115/环形面116与第二面132同面，第二曲面112外凸于第二凹槽133的槽底且部分外凸于第一面131，即透镜110部分收容于第二凹槽133内。第二凹槽133的槽壁为锥面且沿光路方向其直径逐渐增大。

进一步地，第二安装板140设置于第二面132。具体地，第二面132形成有第三凹槽1321，第二安装板140收容于第三凹槽1321，第三凹槽1321的槽底形成有第四凹槽，第二凹槽133在第四凹槽的槽底形成有第一凸起134，以在第四凹槽的槽壁与第一凸起134之间形成容纳槽135。容纳槽135呈圆环状。容纳槽135用于容纳密封件。本实施例中，密封件为密封圈。密封件用于将第一安装板130和第二安装板140之间密封。

进一步地，发光元件120通过固定件设置于第二安装板140。第一凸起134的周向设置有抵设于第二安装板140上的环形凸起1341，以将发光元件120设置于第一曲线和第二曲线的原点。本实施例中，固定件为硅基电路，发光元件120通过其安装会外凸于第二安装板140，因此，通过设置环形凸起1341使得第二安装板140与第一凸起134之间具有间隙，以将发光元件120设置于第一曲线和第二曲线的原点。容纳槽135位于环形凸起1341的外侧，其内密封件将环形凸起1341与第二安装板140之间密封。

如图5所示，在一个实施例中，透镜110的透镜角度为45°，多个透镜110分布在多个与第二凹槽133同轴的圆环上，最内侧圆环为第一圆环，每个圆环设置有三个2n+1透镜110，n为该圆环为第几圆环，透镜110的排布比较疏松，使得在预留容线槽位置的同时，透镜110发光更均匀。容线槽136位于第二凹槽133内。本实施例中，发光元件120为LED灯120，LED灯120为显色指数80，光效170lm/W的5050LED灯120，得到的配光模块100的功率为50W。得到的配光曲线如图9所示。得到的三米处照度如图10所示，由图10可知该配光模块100三米处最大照度为688lx，得到的配光UGR如图11所示，由图11可知配光UGR的最大值为19。

如图8所示，在一个实施例中，透镜110的透镜角度为45°，多个透镜110分布在多个与第二凹槽133同轴的圆环上，透镜110的排布比较疏松。本实施例中，发光元件120为LED灯120，LED灯120为显色指数80，光效170lm/W的5050LED灯120，得到的配光模块100的功率为100W。

如图12所示，在一个实施例中，透镜110的透镜角度为90°，多个透镜110分布在多个与第二凹槽133同轴的圆环上，最内侧圆环为第一圆环，每个圆环设置有三个2n+1透镜110，n为该圆环为第几圆环，透镜110的排布比较疏松，使得在预留容线槽136位置的同时，透镜110发光更均匀。容线槽136位于第二凹槽133内。本实施例中，发光元件120为LED灯120，LED灯120为显色指数80，光效170lm/W的5050LED灯120，得到的配光模块100的功率为50W。得到的配光曲线如图14所示。

如图13所示，在一个实施例中，透镜110的透镜角度为90°，多个透镜110分布在多个与第二凹槽133同轴的圆环上，透镜110的排布比较疏松。本实施例中，发光元件120为LED灯120，LED灯120为显色指数80，光效170lm/W的5050LED灯120，得到的配光模块100的功率为100W。得到的三米处照度如图15所示，由图15可知该配光模块100三米处最大照度为508lx。

请一并结合图1至图20，本发明还公开了一种灯具10，包括散热壳体200、调光驱动300和上述配光模块100，配光模块100设置于散热壳体200，散热壳体200用于对配光模块100散热，发光元件120与调光驱动300电连接。

请一并结合图17至图20，进一步地，散热壳体200具有沿第一方向相对设置的第三面201和第四面202，第二安装板140与第三面201贴合，第四面202设置有多组鳍片组。各鳍片组中的相邻鳍片之间至少设置有一个其他鳍片组中的鳍片。即相同鳍片组中的鳍片不相邻。进一步地，相同鳍片组中的鳍片的顶部203到第四面202的距离相等，不同鳍片组中的顶部203到第四面202的距离不相等。本实施例中，各鳍片组中的顶部203均平行于第四面202。

进一步地，各鳍片组中的鳍片具有靠近散热壳体200的轴线的第一端204和远离轴线的第二端205。不同鳍片组中的第一端204距离轴线的距离不相等，即距离轴线的远近不同。不同鳍片组中的第一端204形成有不同的倒角，即倒角的形状不同。不同鳍片组中的第二端205距离轴线的距离不相等。通过各组鳍片组的上述设置使得各鳍片组中鳍片之间与第四面202形成的流道内，空气能够产生紊流，提高灯具10的散热效果。

进一步地，各鳍片组至少包括两类鳍片，各类鳍片中的第一端204距离轴线的距离和倒角至少有一个不同。具体地，本实施例中，鳍片组的组数为三个，包括第一鳍片组、第二鳍片组和第三鳍片组。各鳍片组中的鳍片沿散热壳体200的周向分布。第一鳍片组包括第一类鳍片210和第二类鳍片220。第二鳍片组包括第三类鳍片230和第四类鳍片240。第三鳍片组包括第五类鳍片250、第六类鳍片260和第七类鳍片270。

进一步地，第一类鳍片210的两侧和第二类鳍片220的两侧均设置有第五类鳍片250，第一类鳍片210的两侧间隔一个第五类鳍片250设置有第三类鳍片230，第二类鳍片220的两侧间隔一个第五类鳍片250设置有第四类鳍片240，上述设置，会形成多个相邻的第三类鳍片230和第四类鳍片240，各相邻第三类鳍片230和第四类鳍片240之间交替设置第六类鳍片260和第七类鳍片270。例如，约定一相邻的第三类鳍片230和第四类鳍片240之间设置第六类鳍片260，下一个相邻的第三类鳍片230和第四类鳍片240之间设置第七类鳍片270，再下一个相邻的第三类鳍片230和第四类鳍片240之间设置第六类鳍片260，以此例推。

进一步地，各类鳍片的第一端204距离轴线的距离满足以下关系：

L₅＞L₃＝L₄＞L₁＞L₆＝L₇＞L₂，其中，L₁指第一类鳍片210的第一端204距离轴线的距离，L₂指第二类鳍片220的第一端204距离轴线的距离，L₃指第三类鳍片230的第一端204距离轴线的距离，L₄指第四类鳍片240的第一端204距离轴线的距离，L₅指第五类鳍片250的第一端204距离轴线的距离，L₆指第六类鳍片260的第一端204距离轴线的距离，L₇指第七类鳍片270的第一端204距离轴线的距离。具体地，本实施例中，L₁＝37mm，L₂＝26mm，L₃＝40，L₄＝40，L₅＝50mm，L₆＝30mm，L₇＝30。

进一步地，各鳍片组中的顶部203到散热壳体200的距离满足以下关系：

H₁＞H₃＞H₂，其中，H₁指第一鳍片组的顶部203到第四面202的距离，H₂指第二鳍片组的顶部203到第四面202的距离，H₃指第三鳍片组的顶部203到第四面202的距离。具体地，本实施例中，H₂＝H₁-5mm，H₃＝H₁-2mm。

如图19所示，进一步地，第一类鳍片210的倒角包括第一端面211，第一端面211垂直于第四面202，第一类鳍片210的顶部203与第一端面211圆弧过渡。第二类鳍片220的倒角包括依次连接的第二端面221和第三端面222，第二端面221垂直于第四面202，第三端面222相对第四面202倾斜设置，第二类鳍片220的顶部203与第三端面222圆弧过渡。第三类鳍片230的倒角包括依次连接的第四端面231和第五端面232，第四端面231垂直于第四面202，第五端面232相对第四面202倾斜设置，第三类鳍片230的顶部203与第五端面232圆弧过渡。第四类鳍片240的倒角包括第六端面241，第六端面241相对第四面202倾斜设置，第四类鳍片240的顶部203与第六端面241圆弧过渡。第五类鳍片250的倒角包括依次连接的第七端面251和第八端面252，第七端面251垂直于第四面202，第八端面252相对第四面202倾斜设置，第五类鳍片250的顶部203与第八端面252圆弧过渡。第六类鳍片260的倒角包括依次连接的第九端面261和第十端面262，第九端面261垂直于第四面202，第十端面262相对第四面202倾斜设置，第六类鳍片260的顶部203与第十端面262圆弧过渡。第七类鳍片270的倒角包括依次连接的第十一端面271和第十二端面272，第十一端面271垂直于第四面202，第十二端面272相对第四面202倾斜设置，第七类鳍片270的顶部203与第十二端面272圆弧过渡。第一端面211、第二端面221、第四端面231、第七端面251、第九端面261和第十一端面271的顶端到第四面202的距离不全相同。第三端面222、第五端面232、第六端面241、第八端面252、第十端面262和第十二端面272的倾斜角度不全相同。

本实施例中，各类鳍片沿散热壳体200的径向延伸。各类鳍片以轴线为轴均匀分布。第一鳍片组包括两个第一类鳍片210和两个第二类鳍片220，两个第一类鳍片210和两个第二类鳍片220以轴线为轴均匀分布且间隔设置，将第四面等分。第三面201设置有第五凹槽206，以在第四面202形成第二凸起207，各类鳍片的底部与第二凸起207贴合，各类鳍片的第二端205由第二凸起207向第四面202外沿延伸。

具体地，各类鳍片的第二端205距离轴线的距离满足以下关系：

l₁＞l₃＝l₄＞l₅＞l₆＝l₇＞l₂，其中，l₁指第一类鳍片210的第二端205距离轴线的距离，l₂指第二类鳍片220的第二端205距离轴线的距离，l₃指第三类鳍片230的第二端205距离轴线的距离，l₄指第四类鳍片240的第二端205距离轴线的距离，l₅指第五类鳍片250的第二端205距离轴线的距离，l₆指第六类鳍片260的第二端205距离轴线的距离，l₇指第七类鳍片270的第二端205距离轴线的距离。具体地，本实施例中，l₁＝75mm，l₂＝47.5mm，l₃＝68mm，l₄＝68mm，l₅＝66mm，l₆＝65mm，l₇＝65mm。

本实施例中，第四面202还设置有多个连接柱400和安装柱500，连接柱400用于安装调光驱动300。本实施例中，连接柱400为螺纹柱，通过螺栓将调光驱动300固定于连接柱400上。安装柱500用于将灯具10以嵌入式、吊杆式或吸顶式安装在所需要的地方。

请一并结合图21和图22，在另外一个实施例中公开了一种灯具10，包括配光模块100、散热壳体200和调光驱动300。配光模块100的周向设置有前面板400，散热壳体200用于对配光模块100散热。本实施例中，灯具10与图17所示灯具10的区别在于，散热壳体200呈筒状，其一端固定有配光模块100。该散热壳体200具有中心腔210和位于中心腔210周向上的散热片220，调光驱动300收容于中心腔210并通过驱动支架500与散热壳体200连接。散热壳体200远离配光模块100的一端通过后盖600盖合。本实施例中，配光模块100可采用图5、图8、图12和图13所示的配光模块100。本实施例中的灯具10，采用了上述配光模块100，因而也具备上述配光模块100所具备的有益效果，此处不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种透镜，用于对从发光元件射出的光的配光进行控制，其特征在于，所述透镜的透镜角度小于90°，所述透镜包括：

第一曲面，配置在所述透镜的一侧，用于使从所述发光元件射出的光入射至所述透镜内部，所述第一曲面由第一曲线绕所述透镜的光轴旋转一周而成并在所述透镜上形成第一凹槽，所述第一凹槽用于容纳所述发光元件；及

第二曲面，配置在所述透镜的另一侧，用于使由所述第一曲面入射的光透射，所述第一曲面由第二曲线绕所述透镜的光轴旋转一周而成，所述第一曲面的曲率与所述第二曲面的曲率不同；

所述第一曲线满足以下公式：

y＝-0.0016*x^3+0.0652*x^2-0.0049*x-2.7497，其中，0≤X≤7.2；

所述第二曲线满足以下公式：

y＝0.0049*x^3+0.0764*x^2+0.0160*x-10.0157，其中，0≤X≤8。

2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一曲线满足以下公式：

Y＝-0.0019*X^3+0.0650*X^2-0.0021*X-2.7077，其中，0≤X≤5.8；

所述第二曲线满足以下公式：

Y＝0.0071*X^3+0.0229*X^2+0.0803*X-6.9558，0≤X≤7.2。

3.根据权利要求1～2任一权利要求所述的透镜，其特征在于，所述透镜还包括安装面，所述光轴与所述安装面同轴，所述第二曲面的外沿形成所述安装面的一端。

4.一种配光模块，其特征在于，包括沿第一方向相对设置的第一安装板和第二安装板以及多个如权利要求1～3任一权利要求所述的透镜，所述透镜设置于所述第一安装板上，所述第二安装板用于安装所述发光元件，所述光轴平行于所述第一方向。

5.根据权利要求4所述的配光模块，其特征在于，所述第一安装板包括沿所述第一方向相对设置的第一面和第二面，所述第一面形成有第二凹槽，所述第二凹槽的槽底形成有多个通孔，所述通孔贯通所述第一安装板，各所述透镜一一对应设置于各所述通孔，所述第二曲面外凸于所述第二凹槽的槽底且部分外凸于所述第一面，所述第二凹槽的槽壁为锥面且沿光路方向其直径逐渐增大；

所述第二安装板设置于所述第二面。

6.根据权利要求5所述的配光模块，其特征在于，所述第二面形成有第三凹槽，所述第二安装板收容于所述第三凹槽，所述第三凹槽的槽底形成有第四凹槽，所述第二凹槽在所述第四凹槽的槽底形成有第一凸起，以在所述第四凹槽的槽壁与所述第一凸起之间形成容纳槽，所述容纳槽用于容纳密封件，所述密封件用于将所述第一安装板和所述第二安装板之间密封。

7.根据权利要求6所述的配光模块，其特征在于，所述发光元件通过固定件设置于所述第二安装板，所述第一凸起的周向设置有抵设于所述第二安装板上的环形凸起，以将所述发光元件设置于所述第一曲线和所述第二曲线的原点。

8.一种灯具，其特征在于，包括散热壳体、调光驱动和如权利要求4～7任一权利要求所述的配光模块，所述配光模块设置于所述散热壳体，所述散热壳体用于对所述配光模块散热，所述发光元件与所述调光驱动电连接。

9.根据权利要求8所述的灯具，其特征在于，所述散热壳体具有沿所述第一方向相对设置的第三面和第四面，所述第二安装板与所述第三面贴合，所述第四面设置有多组鳍片组；

各鳍片组中的相邻鳍片之间至少设置有一个其他鳍片组中的鳍片；

相同鳍片组中的鳍片的顶部到所述第四面的距离相等，不同鳍片组中的所述顶部到所述第四面的距离不相等；

各鳍片组中的鳍片具有靠近所述散热壳体的轴线的第一端和远离所述轴线的第二端，不同鳍片组中的所述第一端距离所述轴线的距离不相等，不同鳍片组中的所述第一端形成有不同的倒角，不同鳍片组中的所述第二端距离所述轴线的距离不相等。

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