CN115930159A - 一种照明透镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种照明透镜，将经过透镜本体的光线分别出射到第一照射区域和第二照射区域，透镜本体中，第一光学部设置在主光轴对应第一照射区域的一侧，包括第一全反射面，适于将进入第一光学部的光线全反射后出射到第一照射区域的近光轴侧；第二光学部设置为与第一光学部邻接，包括第二全反射面，适于将进入第二光学部的光线全反射后出射到第一照射区域的远光轴侧；第三光学部，设置为与第二光学部邻接在相对于第一光学部的另一侧，适于将进入第三照射部的光线经过会聚出射到第二照射面。本发明的照明透镜将光源的光线向不同角度进行会聚，实现了远近不同照射面的分别照明效果，具有简化安装和降低成本的效果。

Description

一种照明透镜

技术领域

本发明涉及灯具领域，尤其涉及一种照明透镜及应用其的照明方法。

背景技术

在商场中，服装展柜不仅挂放有衣裤服饰，还会在上方放置广告宣传牌，对这种具有高度的对象进行照明时，一般会在其的前上方设置一个光源，光源的高低处都需要达到照明效果，市面上常见的光源因为结构单一，光线较为发散，对于高低远近处照明的需求，往往需要设置多个光源对不同方位分别照明。

例如如图1所示的一种服装展示照明场景中，光源的下方的第一照射面41处放置服装，距离灯具近且照射面大，光源的上方的第二照射面51处放置宣传牌，距离灯具远且照射面小，并且两个照射面上下分开，对于这样的使用需求，市面上的普通光源已不能满足，若设置多个光源分别照明，存在成本较高、布置操作复杂的问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种照明透镜及对应的灯具，通过一种光源实现多照射面的照明使用，并且达到较好的均匀照明。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有的单一光源无法较好实现兼顾多处照明的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种照明透镜，包括设置于光源和被照射面之间的透镜本体，透镜本体形成光源容纳腔，光源安装于基面上，光源的主光轴沿基面的法向并穿过透镜本体，其中，来自光源的光线经过透镜本体后分别出射到第一照射区域和第二照射区域，透镜本体包括依次邻接的第一光学部、第二光学部和第三光学部，其中，第一光学部，设置在主光轴对应第一照射区域的一侧，包括第一全反射面，第一全反射面相对主光轴向外倾斜设置且与主光轴不相交，适于将进入第一光学部的光线全反射后出射到第一照射区域的近光轴侧；第二光学部，设置为与第一光学部邻接，包括第二全反射面，第二全反射面相对主光轴向外倾斜设置，适于将进入第二光学部的光线全反射后出射到第一照射区域的远光轴侧，第二全反射面与光源的轴向距离大于第一全反射面与光源的轴向距离；第三光学部，设置为与第二光学部邻接在相对于第一光学部的另一侧，适于将进入第三照射部的光线经过会聚出射到第二照射面。

进一步地，第一光学部包括第一入射面和第一出射面，第二光学部包括第二入射面和第二出射面，第三光学部包括第三入射面和第三出射面，并且，第一入射面、第二入射面和第三入射面依次连接而形成光源容纳腔。

进一步地，第一全反射面和第一出射面端部相连，且第一全反射面与第一出射面形成锐角，第一出射面接收来自第一全反射面的全部反射光线，并出射到第一照射区域的近光轴侧。

进一步地，第二全反射面为曲面，第二全反射面和第二出射面端部相连，第二出射面接收来自第二全反射面的全部反射光线，并出射到第一照射区域的远光轴侧。

更进一步地，第二全反射面沿着远离主光轴的方向曲率半径逐渐增加。

进一步地，第一出射面沿光轴的径向方向延伸，第一出射面和第二出射面端部相连，且形成的夹角大于或等于90°。

进一步地，第三入射面为平面或凹面。

更进一步地，第三出射面为凸面，第三出射面接收来自第三入射面的全部光线。

进一步地，第一照射区域和第二照射区域分别设置在主光轴的径向两侧。

进一步地，第三光学部相对于第一光学部设置在主光轴的另一侧，且第三光学部与主光轴不相交。

本发明还提供了一种灯具，包括灯架、灯罩以及设置在灯架上的LED光源，其中，灯架上还固定设置上述的照明透镜，LED光源设置于光源容纳腔中，透镜本体固定安装在灯架上。

进一步地，灯罩、透镜本体和灯架为长条形，灯罩、透镜本体和灯架的长度方向与主光轴垂直，LED光源包括多个沿着灯架的长度方向间隔设置在电路板的LED芯片。

本发明还提供了一种照明方法，其使用了上述的照明透镜，包括以下步骤：

通过照明透镜的第一光学部和第二光学部，将光源的一部分光线照射到第一照射区域的第一照射面；通过照明透镜的第三光学部，将光源的一部分光线照射到第二照射区域的第二照射面；其中，第一照射面和第二照射面分别设置于主光轴的两侧。

进一步地，第一照射面距离透镜本体近且照射面大，第二照射面距离透镜本体远且照射面小。

本发明的照明透镜，基于大角度光通过凸透镜会聚、小角度光采用全反射的设计原理，将光源的光线向不同角度进行会聚，实现了远近不同照射面的分别照明效果，具有简化安装和降低成本的效果。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是背景技术的照明场景的示意图；

图2是本发明的照明透镜的结构示意图；

图3是本发明的照明透镜的光路示意图(一)；

图4是本发明的照明透镜的光路示意图(二)；

图5是应用本发明的照明透镜的一种灯具的实施例的结构示意图；

图6是图5的灯具的纵向剖面结构示意图；

图7是图5的灯具中的透镜本体的结构示意图。

其中：

100透镜本体，101光源容纳腔，200光源，201主光轴，300基面，10第一光学部，11第一入射面，12第一出射面，13第一全反射面，14第一安装面，20第二光学部，21第二入射面，22第二出射面，23第二全反射面，30第三光学部，31第三入射面，32第三出射面，33第三安装面，1灯架，2LED光源，21电路板，22LED芯片，3灯罩，4第一照射区域，5第二照射区域，41第一照射面，51第二照射面，L1第一光线，L2第二光线，L3第三光线，X法线方向，Y长度方向，Z基面方向。

具体实施方式

如图2所示为本发明的照明透镜的一个具体实施例，其包括透镜本体100，透镜本体100的朝向光源200的一侧形成光源容纳腔101。光源200安装于基面300上，光源200的主光轴201沿基面300的法线方向X并穿过透镜本体100，其中，基面方向Z沿基面300的平行方向，法线方向X与基面方向Z垂直。通过本发明的照明透镜，光源200发射的光线，从透镜本体100的朝向光源200的一侧入射，经过透镜本体100后，在透镜本体100的另一侧出射，并且分别出射到第一照射区域4和第二照射区域5。进一步地，第一照射区域4和第二照射区域5分别设置在主光轴201的径向两侧，本发明的照明透镜适于上述分开的不同区域的照明使用。

透镜本体100的正对光源200和背对光源200的两侧，均由不同的面连接而成，根据面和面之间的交接点，将透镜本体100分成依次邻接的第一光学部10、第二光学部20和第三光学部30。

第一光学部10设置在主光轴201对应第一照射区域4的一侧，包括第一入射面11、第一出射面12和第一全反射面13，第一全反射面13相对主光轴201向外倾斜设置且与主光轴201不相交，适于将进入第一光学部10的光线全反射后出射到第一照射区域4的近光轴侧。第一全反射面13和第一出射面12的端部相连，且第一全反射面13与第一出射面12形成锐角，第一出射面12接收来自第一全反射面13的全部反射光线，并出射到第一照射区域4的近光轴侧。

通过本发明的照明透镜将来自光源200的光线重新分布的光路示意图如图3和图4所示。

第一全反射面13需足够长以致于能够接收来自第一入射面11的全部入射光线，如图3所示的照明透镜光路示意图中，在第一光学部10中，对于从第一入射面11远离光源200一端入射的第一光线L1，其经第一入射面11折射后的光线与第一全反射面13在第一全反射面13远离主光轴201的一端相交(相交于A点)，才能使得第一全反射面13能够接收来自第一入射面11的全部入射光线，第一全反射面13可选为平面或曲面，在本实施方案中优选为平面。

第一出射面12沿光轴的径向方向延伸，并且和第一全反射面13在远离主光轴201的一端相邻接并形成夹角，第一出射面12自连接端延伸的长度也应当足够长，以致于能够接收来自第一全反射面13的全部光线。如图3所示的光路示意图中，第一光学部10中，对于在第一入射面11接近光源200一端入射的第二光线L2，其经第一入射面11折射、经第一全反射面13反射后，反射光线朝向第一出射面12的接近主光轴201的一端，并且该反射光线与第一出射面12相交(相交于B点)，此时才能使得第一出射面12接收来自第一全反射面13的全部反射光线。

在本实施方案中，第一入射面11和第一出射面12设置为平面，第一全反射面13分别与第一入射面11、第一出射面12成锐角，这样从第一光学部10出射的光线将出射到第一照射区域4的近光轴侧。

第二光学部20设置为与第一光学部10邻接，包括第二入射面21、第二出射面22和第二全反射面23，第二全反射面23相对主光轴201向外倾斜设置且与主光轴201相交，适于将进入第二光学部20的光线全反射后出射到第一照射区域4的远光轴侧。

第二全反射面23为曲面，在接近第一光学部10的一端，第二全反射面23和第二出射面22端部相连，对于第二全反射面23接近第三光学部30的一端，经过该端的第三光线L3，其被第二全反射面23反射后的光线与第二出射面22相交(相交于C点)，此时才能使得第二出射面22接收来自第二全反射面23的全部反射光线，第二全反射面23与第二出射面22在相接处形成锐角，所有反射光线经第二出射面22后出射到第一照射区域4的远光轴侧。第二全反射面23与光源200的轴向距离大于第一全反射面13与光源200的轴向距离，这样经过第二全反射面23反射后的光线就不会干扰到第一光学部10。

进一步地，第二全反射面23沿着远离主光轴201的方向曲率半径逐渐增加。这样，对于经过第二全反射面23的光线而言，光线反射点从接近第三光学部30的一端到接近第一光学部10的一端的逐步变化过程中，在第二全反射面23上述位置反射的光线也逐步偏折向远离主光轴201的方向。相对于平面结构，第二全反射面23采用曲面的结构能够使反射光线的偏折角增加，适合照射到更远的照射面。

优选地，第一出射面12和第二出射面22端部相连，且形成的夹角大于或等于90°。这样在模具成型时，上述形成的拔模角更易于生产制造。

第三光学部30设置为与第二光学部20邻接在相对于第一光学部10的另一侧，适于将进入第三照射部的光线经过会聚出射到第二照射面51。第三入射面31为平面或凹面，在本实施例中优选为平面；第三出射面32为凸面，第三出射面32接收来自第三入射面31的全部光线，将光线会聚后发射出去。如图2所示的实施方案中，第三光学部30相对于第一光学部10设置在主光轴201的另一侧，且第三光学部30与主光轴201不相交。

如图2所示，第一入射面11和第一全反射面13之间过渡连接有第一安装面14，第三入射面31和第三出射面32之间过渡连接有第三安装面33，第一安装面14和第三安装面33用于透镜本体100的安装固定。第一入射面11、第二入射面21和第三入射面31依次连接而形成光源容纳腔101，光源200设置在光源容纳腔101中，为了减少漏光，光源200相较于第一安装面14和第三安装面33更接近于透镜本体100。

本发明还提供了一种灯具，包括灯架1、灯罩3以及设置在灯架1上的光源200，光源200具体为LED光源2，如图5所示，其中，灯架1上还固定设置上述的照明透镜，LED光源2设置于光源容纳腔101中，透镜本体100在第一安装面14和第三安装面33上通过连接件固定安装在灯架1上，灯罩3沿出光方向设置在透镜本体100的外部。灯罩3、透镜本体100和灯架1为长条形，均沿着长度方向Y延伸，该延伸方向与主光轴201垂直，LED光源2包括多个沿着灯架1的长度方向Y间隔设置在电路板21的LED芯片22。在垂直于长度方向Y的纵切面上，该灯具的剖面结构如图6所示。该灯具中的透镜本体100的条形结构如图7所示。

该灯具在实际应用时，例如应用于服装展柜时，灯架1固定安装，安装灯罩3的一侧朝向照射面，本发明的照明透镜能够向侧上、侧下两个区域分别照射，因此能够将陈列在服装展柜下侧的服装和上侧的广告牌等均匀照亮。

本发明还提供了一种照明方法，其使用了上述的照明透镜，包括以下步骤：

通过照明透镜的第一光学部10和第二光学部20，将光源200的一部分光线照射到第一照射区域4的第一照射面41；通过照明透镜的第三光学部30，将光源200的一部分光线照射到第二照射区域5的第二照射面51；其中，第一照射面41和第二照射面51分别设置于主光轴201的两侧。第一照射面41距离透镜本体100近且照射面大，照射角度大，第二照射面51距离透镜本体100远且照射面小，照射角度相对小，对于第一照射面41是采用全反射的机制来实现，对于第二照射面51是通过凸透镜会聚的机制来实现。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (13)

1.一种照明透镜，包括设置于光源(200)的出光方向上的透镜本体(100)，透镜本体(100)形成光源容纳腔(101)，光源(200)安装于基面(300)上，光源(200)的主光轴(201)沿基面(300)的法线方向并穿过透镜本体(100)，其特征在于，来自光源(200)的光线经过透镜本体(100)后分别出射到第一照射区域(4)和第二照射区域(5)，透镜本体(100)包括依次邻接的第一光学部(10)、第二光学部(20)和第三光学部(30)，其中，

第一光学部(10)：设置在主光轴(201)对应第一照射区域(4)的一侧，包括第一全反射面(13)，第一全反射面(13)相对主光轴(201)向外倾斜设置且与主光轴(201)不相交，适于将进入第一光学部(10)的光线全反射后出射到第一照射区域(4)的近光轴侧；

第二光学部(20)：设置为与第一光学部(10)邻接，包括第二全反射面(23)，第二全反射面(23)相对主光轴(201)向外倾斜设置且与主光轴(201)相交，适于将进入第二光学部(20)的光线全反射后出射到第一照射区域(4)的远光轴侧，第二全反射面(23)与光源(200)的轴向距离大于第一全反射面(13)与光源(200)的轴向距离；

第三光学部(30)：设置为与第二光学部(20)邻接在相对于第一光学部(10)的另一侧，适于将进入第三照射部的光线经过会聚出射到第二照射面(51)。

2.如权利要求1所述的照明透镜，其特征在于，

第一光学部(10)包括第一入射面(11)和第一出射面(12)，

第二光学部(20)包括第二入射面(21)和第二出射面(22)，

第三光学部(30)包括第三入射面(31)和第三出射面(32)，

第一入射面(11)、第二入射面(21)和第三入射面(31)依次连接而形成光源容纳腔(101)。

3.如权利要求2所述的照明透镜，其特征在于，第一全反射面(13)和第一出射面(12)端部相连，且第一全反射面(13)与第一出射面(12)形成锐角，第一出射面(12)接收来自第一全反射面(13)的全部反射光线，并出射到第一照射区域(4)的近光轴侧。

4.如权利要求2所述的照明透镜，其特征在于，第二全反射面(23)为曲面，第二全反射面(23)和第二出射面(22)端部相连，第二出射面(22)接收来自第二全反射面(23)的全部反射光线，并出射到第一照射区域(4)的远光轴侧。

5.如权利要求4所述的照明透镜，其特征在于，第二全反射面(23)沿着远离主光轴(201)的方向曲率半径逐渐增加。

6.如权利要求2所述的照明透镜，其特征在于，第一出射面(12)沿光轴的径向方向延伸，第一出射面(12)和第二出射面(22)端部相连，且形成的夹角大于或等于90°。

7.如权利要求2所述的照明透镜，其特征在于，第三入射面(31)为平面或凹面。

8.如权利要求7所述的照明透镜，其特征在于，第三出射面(32)为凸面，第三出射面(32)接收来自第三入射面(31)的全部光线。

9.如权利要求1所述的照明透镜，其特征在于，第一照射区域(4)和第二照射区域(5)分别设置在主光轴(201)的径向两侧。

10.一种灯具，包括灯架(1)、灯罩(3)以及设置在灯架(1)上的LED光源(2)，其特征在于，灯架(1)上还固定设置如权利要求1-9中任一项所述的照明透镜，LED光源(2)设置于光源容纳腔(101)中，透镜本体(100)固定安装在灯架(1)上。

11.如权利要求10所述的灯具，其特征在于，灯罩(3)、透镜本体(100)和灯架(1)为长条形，灯罩(3)、透镜本体(100)和灯架(1)的长度方向与主光轴(201)垂直，LED光源(2)包括多个沿着灯架(1)的长度方向间隔设置在电路板(21)的LED芯片(22)。

12.一种照明方法，其使用了如权利要求1-9中任一项所述的照明透镜，包括以下步骤：

通过所述的照明透镜的第一光学部(10)和第二光学部(20)，将光源(200)的一部分光线照射到第一照射区域(4)的第一照射面(41)；

通过所述照明透镜的第三光学部(30)，将光源(200)的一部分光线照射到第二照射区域(5)的第二照射面(51)；

其中，第一照射面(41)和第二照射面(51)分别设置于主光轴(201)的两侧。

13.如权利要求12所述的照明方法，其特征在于，第一照射面(41)距离透镜本体(100)近且照射面大，第二照射面(51)距离透镜本体(100)远且照射面小。

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