CN113932164A - 光学系统及灯具 - Google Patents

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高丰
任婷
李京蔓
刘超博
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Abstract

本发明提供了一种光学系统及灯具，所述光学系统包括光源和设置在所述光源出光方向上的分光元件，所述分光元件具有相对设置的第一反射面和第二反射面，所述分光元件将所述光源分隔成两个部分，其中一部分位于所述第一反射面一侧，另一部分位于所述第二反射面一侧，所述分光元件配置为：所述光源发出的光线分别经由所述第一反射面和所述第二反射面朝外侧反射。相较于现有技术，本发明通过在光源处设置分光元件，使得沿灯具中心射出的光线在经过分光元件后反射至更大角度，增大了灯具的照明范围和亮度，适用于道路的顺光照明和逆光照明，不易造成眩光。

Description

光学系统及灯具
技术领域
本发明涉及一种光学系统及灯具，属于照明技术领域。
背景技术
目前，在道路照明中，路灯大多使用LED灯珠加透镜的技术方案，并通过反光镜进行二次配光，以此提高光源的利用率。但由于LED在使用时光线均匀性较差，中间位置聚集重合的光线较多，因此照度较强，而四周较远处的光线少，照度较低，造成亮度不均匀，因此不能有效合理地利用LED光源。而反射式路灯虽然光照更加均匀，但难以提高配光角度。
有鉴于此，确有必要提出一种光学系统及灯具，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学系统及灯具，可将中心的光线分配至两侧。
为实现上述目的，本发明提供了一种光学系统，包括光源和设置在所述光源出光方向上的分光元件，所述分光元件具有相对设置的第一反射面和第二反射面，所述分光元件将所述光源分隔成两个部分，其中一部分位于所述第一反射面一侧，另一部分位于所述第二反射面一侧，所述分光元件配置为：所述光源发出的光线分别经由所述第一反射面和所述第二反射面朝外侧反射。
作为本发明的进一步改进，所述第一反射面和所述第二反射面沿所述光源的出光方向对称设置。
作为本发明的进一步改进，所述光源包括一具有发光面的发光元件，所述分光元件设置在所述发光元件上并且将所述发光面分隔成两个部分。
作为本发明的进一步改进，所述分光元件设置在所述发光元件的对称位置处并将所述发光面分隔成两个相等部分，以使分别经由所述第一反射面和所述第二反射面反射的光线量相等。
作为本发明的进一步改进，所述分光元件设置在所述发光元件的非对称位置处并将所述发光面分隔成两个不等部分，以使分别经由所述第一反射面和所述第二反射面反射的光线量不等。
作为本发明的进一步改进，所述分光元件还包括分别与所述第一反射面和所述第二反射面相连的第三界面，所述第三界面设置在远离所述光源的一侧且平行于所述发光面。
作为本发明的进一步改进，所述第一反射面和所述第二反射面组合成V形形成在所述分光元件的两外侧壁上，所述第一反射面和所述第二反射面朝所述第三界面的方向弯曲。
作为本发明的进一步改进，所述第一反射面和所述第二反射面均为自由曲面。
作为本发明的进一步改进，所述分光元件垂直于所述发光面且沿水平方向延伸，所述分光元件在其延伸方向上的长度大于或等于所述发光面在该方向上的长度。
作为本发明的进一步改进，所述分光元件在所述发光面上的正投影面积小于或等于所述发光面的面积。
作为本发明的进一步改进，所述光源包括若干led灯珠，所述led灯珠分别设置在所述分光元件延伸方向的两侧。
作为本发明的进一步改进，所述分光元件两侧led灯珠的数量相同，以使分别经由所述第一反射面和所述第二反射面反射的光线量相等。
作为本发明的进一步改进，所述分光元件两侧led灯珠的数量不相同，以使分别经由所述第一反射面和所述第二反射面反射的光线量不等。
作为本发明的进一步改进，所述光学系统还包括反光杯，所述反光杯的底部呈矩形，所述光源和所述分光元件设置在所述反光杯中，所述光源靠近矩形的其中一个长边设置。
作为本发明的进一步改进，所述分光元件的延伸方向垂直于所述反光杯的长度方向，以将所述光源发出的光线向所述反光杯的长度方向的两侧反射。
为实现上述目的，本发明还提供了一种灯具，所述灯具中设有如上所述的光学系统。
本发明的有益效果是：本发明通过在光源处设置分光元件，使得沿灯具中心射出的光线在经过分光元件后反射至更大角度，增大了灯具的照明范围和亮度，适用于道路的顺光照明和逆光照明，不易造成眩光。
附图说明
图1是本发明光学系统的结构示意图。
图2是本发明光学系统中分光元件的光路结构示意图。
图3中，图3a是本发明光学系统中分光元件在中心位置偏左处的道路的顺光照明示意图，图3b是图3a的配光示意图。
图4中，图4a是本发明光学系统中分光元件在中心位置处的道路的两侧照明示意图，图4b是图4a的配光示意图。
图5中，图5a是本发明光学系统中分光元件在不同位置偏右处的道路的逆光照明示意图，图5b是图5a的配光示意图。
附图标记：
100、灯具；
10、反光杯；
20、光源；
30、分光元件；31、第一反射面；32、第二反射面；33、第三界面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
如图1所示，本发明揭示了一种灯具100，所述灯具100为路灯，所述灯具100下方设有用于将中心光线分散到两侧的分光元件30。当然，在本发明的其他实施例中，所述灯具100包括但不限于路灯，在此不做详细描述，也不做任何限制。为了描述清楚，以下说明书部分将以该分光元件30应用于路灯为例进行详细说明。
所述灯具100包括灯杆和设置在所述灯杆上的光学系统，所述光学系统包括反光杯10、光源20和分光元件30，所述光源20和所述分光元件30均设置在所述反光杯10中，所述分光元件30设置在所述光源20的出光方向上，所述分光元件30将所述光源20分隔成两个部分，根据所述分光元件30的不同位置，以改变所述光源20的出光角度。所述分光元件30包括但不限于玻璃等材质，只要是能够是使得所述光源20发出的光线在经由所述分光元件30产生反射即可。
具体地，所述反光杯10具有一呈棱台状的内腔，所述反光杯10的底部呈矩形且包括长度方向和宽度方向，所述反光杯10的长度方向与道路延伸方向一致，所述反光杯10的宽度方向对应道路的两侧，如此设置使得所述灯具100沿道路延伸方向的照射范围最大化。值得注意的是，所述灯具100为路灯时，由于设置在道路的一侧，所述光源20在所述反光杯10内需要靠近该侧设置，即，所述光源20靠近所述反光杯10长边的一侧设置。
所述分光元件30包括依次相连第一反射面31、第二反射面32和第三界面33，所述分光元件30近似于一沿水平方向延伸的三棱柱且该三棱柱的一角朝向所述光源20设置，即，所述第一反射面31和所述第二反射面32组合成V形形成在所述分光元件30的两外侧壁上，以使得所述第一反射面31和所述第二反射面32均朝所述光源20斜向相对设置，并且所述第三界面33水平设置在远离所述光源20的一侧，所述分光元件30的延伸方向垂直于所述反光杯10的长度方向，以将所述光源20发出的光线向所述反光杯10的长度方向的两侧反射。可以理解的是，所述光源20发出的光线经过所述反光杯10的反射后也可以反射至所述第一反射面31和所述第二反射面32上，然后通过所述第一反射面31和所述第二反射面32向外反射。优选地，所述第一反射面31和所述第二反射面32沿所述光源20的出光方向对称设置，所述分光元件30可以设置在所述光源20的正中心，使得所述分光元件30两侧的发光部分相同，以使分别经由所述第一反射面31和所述第二反射面32反射的光线量大致相等，如此设置使得所述灯具100照射至地面时，沿道路延伸方向的前后两侧的照射范围相同。当然，当遇到非常规道路时，也可以通过调整所述分光元件30相对于所述光源20在水平面的位置以调整所述灯具100的照射范围，即，改变所述分光元件30在相对于所述光源20位置的比例改变配光，将所述发光面分隔成两个不等部分以增强单侧光照，适用于道路的顺光照明和逆光照明。
在本发明的优选实施例中，所述第一反射面31和所述第二反射面32均朝所述第三界面33的方向弯曲，即，所述第一反射面31和所述第二反射面32均朝所述分光元件30的内部弯曲，使得所述光源20发出的光线分别经由所述第一反射面31和所述第二反射面32进行发散，增大了配光角度，使得光线照射的范围更大。进一步地，可通过控制所述第一反射面31和所述第二反射面32弯曲的程度来控制光线的角度，具体可根据需要进行设置，在此不做任何限制。较佳地，所述第一反射面31和所述第二反射面32均为自由曲面。
在本发明的其他实施例中，所述光源20包括一具有发光面的发光元件，所述分光元件30设置在所述发光元件上并且将所述发光面分隔成两个部分，所述第三界面33平行于所述发光面，所述分光元件30可以与所述发光面相抵接。所述分光元件30沿平行于所述第一反射面31和所述第二反射面32的方向延伸，相当于所述分光元件30垂直于所述发光面且沿水平方向延伸，所述分光元件30在其延伸方向上的长度大于或等于所述发光面在该方向上的长度，如此使得所述光源20朝向中心发出的光线能够充分被所述第一反射面31或所述第二反射面32进行反射。
进一步地，所述第三界面33在垂直于所述分光元件30延伸方向上的长度小于等于所述发光面在该方向上的长度，即，所述分光元件30在所述发光面上的正投影面积小于等于所述发光面的面积。当所述第三界面33足够大时，所述第三界面33能够遮挡所述光源20的沿竖直方向的直射光线，并使这些光线通过所述分光元件30以产生反射。当然，所述第三界面33具体的尺寸可以根据需要进行设置，在此不做任何限制。
在本发明的其他实施例中，所述光源20包括若干led灯珠，所述led灯珠分别设置在所述分光元件30延伸方向的两侧。所述分光元件30两侧的led灯珠的数量可以相同，以此获得相同的灯效，当然，led灯珠的数量也可以不相同，通过设置led灯珠的数量，相当于改变所述分光元件30的相对位置，以此改变所述光源20发出光线的角度，从而使分别经由所述第一反射面31和所述第二反射面32反射的光线量大致相等或不等。
在本发明的另一实施例中，所述第一反射面31和所述第二反射面32也可以是反射面，如此设置，使得所述光源20发出的光线在所述第一反射面31和所述第二反射面32产生反射，继而再反射至所述反光杯10，以此减弱所述灯具100中心部分的光照，增强两侧光照。
综上所述，本发明通过在光源20处设置分光元件30，使得沿灯具100中心射出的光线在经过分光元件30后反射至更大角度，增大了灯具100的照明范围和亮度，适用于道路的顺光照明和逆光照明，不易造成眩光。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种光学系统，其特征在于：包括光源(20)和设置在所述光源(20)出光方向上的分光元件(30)，所述分光元件(30)具有相对设置的第一反射面(31)和第二反射面(32)，所述分光元件(30)将所述光源(20)分隔成两个部分，其中一部分位于所述第一反射面(31)一侧，另一部分位于所述第二反射面(32)一侧，所述分光元件(30)配置为：所述光源(20)发出的光线分别经由所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)朝外侧反射。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)沿所述光源(20)的出光方向对称设置。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述光源(20)包括一具有发光面的发光元件，所述分光元件(30)设置在所述发光元件上并且将所述发光面分隔成两个部分。
4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于：所述分光元件(30)设置在所述发光元件的对称位置处并将所述发光面分隔成两个相等部分，以使分别经由所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)反射的光线量相等。
5.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于：所述分光元件(30)设置在所述发光元件的非对称位置处并将所述发光面分隔成两个不等部分，以使分别经由所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)反射的光线量不等。
6.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于：所述分光元件(30)还包括分别与所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)相连的第三界面(33)，所述第三界面(33)设置在远离所述光源(20)的一侧且平行于所述发光面。
7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于：所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)组合成V形形成在所述分光元件(30)的两外侧壁上，所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)朝所述第三界面(33)的方向弯曲。
8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于：所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)均为自由曲面。
9.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于：所述分光元件(30)垂直于所述发光面且沿水平方向延伸，所述分光元件(30)在其延伸方向上的长度大于或等于所述发光面在该方向上的长度。
10.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于：所述分光元件(30)在所述发光面上的正投影面积小于或等于所述发光面的面积。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述光源(20)包括若干led灯珠，所述led灯珠分别设置在所述分光元件(30)延伸方向的两侧。
12.根据权利要求11所述的光学系统，其特征在于：所述分光元件(30)两侧led灯珠的数量相同，以使分别经由所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)反射的光线量相等。
13.根据权利要求11所述的光学系统，其特征在于：所述分光元件(30)两侧led灯珠的数量不相同，以使分别经由所述第一反射面(31)和所述第二反射面(32)反射的光线量不等。
14.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述光学系统还包括反光杯(10)，所述反光杯(10)的底部呈矩形，所述光源(20)和所述分光元件(30)设置在所述反光杯(10)中，所述光源(20)靠近矩形的其中一个长边设置。
15.根据权利要求14所述的光学系统，其特征在于：所述分光元件(30)的延伸方向垂直于所述反光杯(10)的长度方向，以将所述光源(20)发出的光线向所述反光杯(10)的长度方向的两侧反射。
16.一种灯具(100)，其特征在于：所述灯具(100)中设有如权利要求1-15中任一项所述的光学系统。
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