CN112664866A - 光学系统及射灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学系统及射灯。所述光学系统包括：发光器件、反射器、第一光阑及非球面透镜。所述反射器具有反射面，所述反射面朝向所述发光器件；所述第一光阑位于所述发光器件的一侧；以及所述非球面透镜位于所述第一光阑远离所述发光器件的一侧。利用所述反射器的反射面对所述发光器件发出的光线进行反射聚焦；利用所述第一光阑过滤大角度的杂光，利用所述非球面透镜将光线准直出射，实现小角度照射的效果，改善了现有技术中大角度杂光不易控制的现象，避免了发光效率的降低，控光效果好，加工工艺简单，生产成本低。

Description

光学系统及射灯

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种光学系统及射灯。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，照明装置在人们生活中已经不可或缺，人们绝大部分时间都生活在光照环境下，人们对家庭或办公室的照明的便捷性能和装饰性能要求越来越高。目前，市场上的照明灯具种类繁多，其中，LED点光源系列照明灯具由于具有节能、环保等优点也越来越受到消费者的喜爱和追捧。正因为此，许多生产厂家开发出越来越多的LED点光源系列照明灯具，例如：LED筒灯、LED射灯等嵌入式灯具。

由于LED点光源的迅速发展，人们对光斑的要求越来越高。一般通过控制不同角度的光线以达到不一样的光斑体验，获得极致的小角度光斑。为达到小角度的照射效果，现有方案需要在TIR透镜的基础上加一些复杂的结构控光。这种方案不易控制大角度的杂光，同时在调整照射角度时伴随着发光效率的降低，加工工艺也较为复杂，生产成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学系统及射灯，能够解决现有的射灯中存在的大角度杂光不易控制、发光效率低、加工工艺复杂、生产成本高等问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种光学系统，其包括：发光器件；反射器，具有反射面，所述反射面朝向所述发光器件；第一光阑，位于所述发光器件的一侧；以及非球面透镜，位于所述第一光阑远离所述发光器件的一侧；其中，所述发光器件发出光线经过所述反射面反射，依次穿过所述第一光阑及所述非球面透镜射出。

进一步的，其中所述光学系统具有一主光轴，所述第一光阑与所述非球面透镜均布置于所述主光轴上。

进一步的，其中所述反射器为椭圆形反射器，具有第一焦点和第二焦点；其中所述第一焦点偏离所述主光轴或位于所述主光轴上，所述第二焦点位于所述主光轴上。

进一步的，其中所述发光器件设置于所述反射器的所述第一焦点处。

进一步的，其中所述发光器件与所述反射器相对固定。

进一步的，其中所述第一光阑包括：第一入光面，垂直于所述主光轴，且朝向所述反射器；第一出光面，垂直于所述主光轴，且朝向所述非球面透镜；以及透光孔，贯穿所述第一入光面与所述第一出光面；其中，所述透光孔位于所述反射器的第二焦点处；其中，所述第一光阑的光轴与所述主光轴重合。

进一步的，其中所述非球面透镜的光轴与所述主光轴重合，且所述非球面透镜的焦点位于所述反射器的第二焦点处。

进一步的，其中所述非球面透镜包括：第二入光面，垂直于所述主光轴，且朝向所述第一光阑；所述第一出光面与所述第二入光面之间具有间距。

进一步的，其中所述发光器件与所述透光孔的连线与所述主光轴的夹角范围为0-40°。

进一步的，其中所述发光器件为LED灯珠、XPE灯珠中的一种。

进一步的，所述光学系统还包括：第二光阑，套设于所述非球面透镜远离所述第一光阑的一侧。

进一步的，其中所述反射器的反射面为椭圆的一部分。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种射灯，其包括：壳体；以及本发明涉及的光学系统，设置于所述壳体内。

本发明的优点是：本发明提供一种光学系统及射灯，利用反射器的反射面对发光器件发出的光线进行反射聚焦至第一光阑；利用第一光阑过滤大角度的杂光，光线经过第一光阑后到达非球面透镜，利用非球面透镜将光线准直出射。本发明的光学系统通过反射器、第一光阑以及非球面透镜调整发光器件的照射角度，实现小角度照射的技术效果。其中，利用第一光阑过滤大角度杂光，改善了现有技术中大角度杂光不易控制的现象，避免了发光效率的降低；利用非球面透镜将光线准直出射，控光效果好，加工工艺简单，生产成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为实施例1的射灯的结构示意图。

图2为实施例1的光学系统的示意图。

图3为实施例1的第一光阑的结构示意图。

图4为实施例1的反射器与发光器件的结构示意图。

图5为实施例1的反射器的截面图。

图6为实施例1的非球面透镜的结构示意图。

图7为实施例1的光学系统的光路示意图。

图8为实施例2的光学系统的光路示意图。

图中部件标识如下：

100、射灯 101、主光轴

1、壳体 2、发光器件

3、反射器 4、第一光阑

5、非球面透镜 6、第二光阑

31、反射面 32、第一焦点

33、第二焦点

41、第一入光面 42、第一出光面

43、透光孔

51、第二入光面 52、第二出光面

具体实施方式

以下结合说明书附图详细说明本发明的优选实施例，以向本领域中的技术人员完整介绍本发明的技术内容，以举例证明本发明可以实施，使得本发明公开的技术内容更加清楚，使得本领域的技术人员更容易理解如何实施本发明。然而本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例，下文实施例的说明并非用来限制本发明的范围。

本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是附图中的方向，本文所使用的方向用语是用来解释和说明本发明，而不是用来限定本发明的保护范围。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。此外，为了便于理解和描述，附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。

当某些组件，被描述为“在”另一组件“上”时，所述组件可以直接置于所述另一组件上；也可以存在一中间组件，所述组件置于所述中间组件上，且所述中间组件置于另一组件上。当一个组件被描述为“安装至”或“连接至”另一组件时，二者可以理解为直接“安装”或“连接”，或者一个组件通过一中间组件“安装至”或“连接至”另一个组件。

如图1所示，本发明提供了一种射灯100，其包括：壳体1以及设置于所述壳体1中的光学系统。

所述壳体1的材质为铝合金或不锈钢。优选的，本实施例中壳体1的材质为铝合金。由于铝合金具有不易生锈和重量轻的优点，因此，采用铝合金制备壳体1，可以减少整个射灯的重量，安装更加便捷，保护射灯100内部器件，提升射灯100的使用寿命。

如图2所示，所述光学系统包括：发光器件2、反射器3、第一光阑4、以及非球面透镜5。其中，所述发光器件2、所述反射器3、所述第一光阑4及所述非球面透镜5均设置于所述壳体1内。

如图2、图7所示，所述发光器件2用来发射光线，所述发光器件2发出光线经过反射器3的反射面31反射，依次穿过第一光阑4及所述非球面透镜5射出。

如图2所示，所述光学系统具有一主光轴101，所述第一光阑4与所述非球面透镜5均布置于所述主光轴101上。

如图2、图3所示，所述第一光阑4位于所述发光器件2的一侧。本实施例中的第一光阑4为消杂光光阑，主要用于过滤去除大角度的杂光。

如图2、3所示，所述第一光阑4包括：第一入光面41、第一出光面42以及透光孔43。其中，所述第一入光面41垂直于所述主光轴101，且朝向所述反射器3，所述第一出光面42垂直于所述主光轴101，且朝向所述非球面透镜5。所述透光孔43贯穿所述第一入光面41与所述第一出光面42。其中，所述第一光阑4的光轴与所述主光轴101重合。

其中，所述第一光阑4的厚度范围为0.5-1.5mm。具体的，所述第一光阑4的厚度可以设置为0.5mm、0.8mm、1.2mm或1.5mm。

其中，所述第一光阑4的透光孔43的孔径范围为2-4mm。具体的，所述第一光阑4的透光孔43的孔径可以设置为2mm、2.5mm、3mm、3.5mm或4mm。

如图2、图4所示，所述反射器3具有反射面31，所述反射面31朝向所述发光器件2。所述反射器3的反射面31主要用于将所述发光器件2发出的光线反射聚焦至所述第一光阑4。

在本实施例中，所述反射器3为椭圆形反射器，具有第一焦点32和第二焦点33。其中，所述第一焦点32可以偏离所述主光轴101，如图7所示的所述发光器件2的位置；所述第一焦点32也可以位于所述主光轴101上，如图8所示的所述发光器件2的位置。所述第二焦点33位于所述主光轴101上且距离所述椭圆形反射器较远。

如图5所示，由于所述反射器3为椭圆形反射器，其反射面31为椭圆的一部分。所述发光器件2与所述透光孔43的连线所在平面和所述反射器3的交线为椭圆弧。更具体地讲，所述发光器件2的中点与所述透光孔43的中点的连线所在的任意一个平面和所述反射器3的交线均为椭圆弧。

其中，所述发光器件2设置于所述壳体1内。其中所述发光器件2为LED灯珠、XPE灯珠中的一种。具体的，LED灯珠的型号可以选择1616型号。

其中，所述发光器件2位于所述反射器3的第一焦点32处。所述第一光阑4的透光孔43位于所述反射器3的第二焦点33处。在本实施例中，所述发光器件2与所述反射器3的位置相对固定，或者说所述发光器件2与所述反射器3固定在一起使得所述发光器件2始终位于所述第一焦点32处。

如图2所示，所述非球面透镜5位于所述第一光阑4远离所述发光器件2的一侧，主要用于将光线准直出射。

如图6所示，所述非球面透镜5包括：第二入光面51以及第二出光面52。其中所述第二入光面51，垂直于所述主光轴101，且朝向所述第一光阑4；所述第二出光面52远离所述第一光阑4。

其中，所述第一出光面42与所述第二入光面51之间具有间距。其中所述间距的范围为27.5mm-31mm。具体的，所述间距可以设置为27.5mm、27.8mm、28mm、29mm、30mm或者31mm。

如图2所示，所述非球面透镜5布置于所述主光轴101上，所述非球面透镜5的光轴与所述主光轴101重合，且所述非球面透镜5的焦点位于所述反射器3的第二焦点33处。

此外，由于所述发光器件2位于所述反射器3的第一焦点32处，所述发光器件2可以偏离所述主光轴101，如图7所示；所述发光器件2也可以位于所述主光轴101上，如图8所示。

实施例1

如图7所示，当所述发光器件2位于所述第一焦点32处但偏离所述主光轴101时，所述发光器件2与所述透光孔43的连线与所述主光轴101形成一夹角，此处将所述夹角称为所述发光器件2的偏离角度。所述偏离角度可以为0-40°。本实施例1中将所述发光器件2的偏离角度设置为30°。在其他实施例中，所述发光器件2的偏离角度可以设置为0°、10°、15°、20°、25°或40°。

如图7所示，本实施例利用反射器3的反射面31对所述发光器件2发出的光线进行反射聚焦至所述第一光阑4；利用所述第一光阑4过滤大角度的杂光，光线经过所述第一光阑4后到达所述非球面透镜5，利用所述非球面透镜5将光线准直出射。本实施例的光学系统通过所述反射器3、所述第一光阑4以及所述非球面透镜5调整发光器件的照射角度，实现小角度照射的技术效果。其中，利用所述第一光阑4过滤大角度杂光，改善了现有技术中大角度杂光不易控制的现象，避免了发光效率的降低；利用所述非球面透镜5将光线准直出射，控光效果好，加工工艺简单，生产成本低。

在本实施例中，本发明的光学系统还包括第二光阑6。

如图2所示，所述第二光阑6套设于所述非球面透镜5远离所述第一光阑4的一侧。本实施例中的第二光阑6为消杂光光阑，主要用于再次过滤去除杂光，进一步实现小角度配光的效果。

实施例2

如图8所示，本实施例2与实施例1的区别在于：本实施例2中，将所述发光器件2布置于所述第一焦点32处且位于所述主光轴101上。此时，所述发光器件2与所述透光孔43的连线与所述主光轴101的夹角设置为零度。也就是说，所述发光器件2未偏离所述主光轴101，或者说所述发光器件2的偏离角度为零。

如图8所示，本实施例中，利用所述反射器3的反射面31对所述发光器件2发出的光线进行反射聚焦至所述第一光阑4；利用所述第一光阑4过滤大角度的杂光，光线经过所述第一光阑4后到达所述非球面透镜5，利用所述非球面透镜5将光线准直出射。本实施例的光学系统通过所述反射器3、所述第一光阑4以及所述非球面透镜5调整发光器件的照射角度，实现小角度照射的技术效果。其中，利用所述第一光阑4过滤大角度杂光，改善了现有技术中大角度杂光不易控制的现象，避免了发光效率的降低；利用所述非球面透镜5将光线准直出射，控光效果好，加工工艺简单，生产成本低。

以上对本申请所提供的光学系统以及射灯进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种光学系统，其特征在于，包括：

发光器件；

反射器，具有反射面，所述反射面朝向所述发光器件；

第一光阑，位于所述发光器件的一侧；以及

非球面透镜，位于所述第一光阑远离所述发光器件的一侧；

其中，所述发光器件发出光线经过所述反射面反射，依次穿过所述第一光阑及所述非球面透镜射出。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统具有一主光轴，所述第一光阑与所述非球面透镜均布置于所述主光轴上。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述反射器为椭圆形反射器，具有第一焦点和第二焦点；其中所述第一焦点偏离所述主光轴或位于所述主光轴上，所述第二焦点位于所述主光轴上。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述发光器件设置于所述反射器的所述第一焦点处。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述发光器件与所述反射器相对固定。

6.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述第一光阑包括：

第一入光面，垂直于所述主光轴，且朝向所述反射器；

第一出光面，垂直于所述主光轴，且朝向所述非球面透镜；以及

透光孔，贯穿所述第一入光面与所述第一出光面；

其中，所述透光孔位于所述反射器的第二焦点处；

其中，所述第一光阑的光轴与所述主光轴重合。

7.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述非球面透镜的光轴与所述主光轴重合，且所述非球面透镜的焦点位于所述反射器的第二焦点处。

8.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述非球面透镜包括：

第二入光面，垂直于所述主光轴，且朝向所述第一光阑；

所述第一出光面与所述第二入光面之间具有间距。

9.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述发光器件与所述透光孔的连线与所述主光轴的夹角范围为0-40°。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述发光器件为LED灯珠、XPE灯珠中的一种。

11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，还包括：

第二光阑，套设于所述非球面透镜远离所述第一光阑的一侧。

12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述反射器的反射面为椭圆的一部分。

13.一种射灯，其特征在于，包括：

壳体；以及

如权利要求1所述的光学系统，设置于所述壳体内。

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