CN204042755U - 一种透镜及具有该透镜的led地脚灯 - Google Patents
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Abstract
一种透镜及具有该透镜的LED地脚灯包括一个壳体，一个设置在所述壳体中的透镜.所述壳体包括一个楔形出光槽。所述透镜包括一个光轴，一个与所述光轴相交的出光面，一个沿所述光轴开设的光源设置筒，以及一个设置在所述光源设置筒与出光面之间的全反射面。在沿所述光轴的截面上所述光轴与出光面之间的夹角为锐角。所述出光面为两个椭圆的相交区域。所述光源设置筒的中心轴与光轴重合。所述全反射面用于将投射到该全反射面上的光全部反射向出光面。在所述楔形出光槽的横截面上，所述透镜设置在所述楔形出光槽的最短的一条边上。本实用新型能尽最大程度地将该LED地脚灯投射的光斑形成一个长条形，以达到规则光斑形状的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种照明设备，特别是一种透镜及具有该透镜的LED地脚灯。
背景技术
在一般的日常生活中，随处都可见到各种照明设备，例如，日光灯、路灯、台灯、艺术灯等。在上述的照明设备中，传统上大部分是以钨丝灯泡做为发光光源。近年来，由于科技日新月异，已利用发光二极管(LED)作为发光来源。甚者，除照明设备外，对于一般交通号志、广告牌、车灯等，亦都改为使用发光二极管作为发光光源。如前所述，使用发光二极管作为发光光源，其好处在于省电，且亮度更大，故于使用上已逐渐普通化。
随着LED灯具的普及，越来越多的场合开始使用LED灯具，如商场、酒店、居家。特别是酒店灯具的使用，客人对其灯光的使用提出的较为苛刻的要求，如光照均匀，光斑漂亮。对于现有的地脚灯中，要么因为没有使用透镜使得出射光很集中，照射在地板上的光斑不规则，要么是因为使用了普通的聚光透镜，照射在地板上仅是一个圆形的光斑，这样的光斑即不符合地脚灯的实际使用场合，也不均匀、不漂亮，因为地脚灯所照射范围往往是一个长条形。
实用新型内容
有鉴于此，有必要提供一种光照均匀，光斑规则的一种透镜及具有该透镜的LED地脚灯，以克服上述不足。
一种透镜包括一个光轴，一个与所述光轴相交的出光面，一个沿所述光轴开设的光源设置筒，以及一个设置在所述光源设置筒与出光面之间的全反射面。在沿所述光轴的截面上所述光轴与出光面之间的夹角为锐角。所述出光面为两个椭圆的相交区域。该两个椭圆具有相同长度且重合的长轴与不同长度的长短轴和短短轴。所述相交区域为所述短短轴所在的椭圆与短短轴所在的椭圆在长短轴所在的椭圆中的补集的一半的并集。所述光源设置筒的中心轴与光轴重合。所述全反射面用于将投射到该全反射面上的光全部反射向出光面。
一种LED地脚灯包括一个壳体，一个设置在所述壳体中的透镜.所述壳体包括一个楔形出光槽。所述透镜包括一个光轴，一个与所述光轴相交的出光面，一个沿所述光轴开设的光源设置筒，以及一个设置在所述光源设置筒与出光面之间的全反射面。在沿所述光轴的截面上所述光轴与出光面之间的夹角为锐角。所述出光面为两个椭圆的相交区域。该两个椭圆具有相同长度且重合的长轴与不同长度的长短轴和短短轴。所述相交区域为所述短短轴所在的椭圆与短短轴所在的椭圆在长短轴所在的椭圆中的补集的一半的并集。所述光源设置筒的中心轴与光轴重合。所述全反射面用于将投射到该全反射面上的光全部反射向出光面。在所述楔形出光槽的横截面上，所述透镜设置在所述楔形出光槽的最短的一条边上。
与现有技术相比，本实用新型由于所述透镜的出光面是由两个椭圆的相交区域构成，该相交区域是由两个具有相同长度的长轴与不同长度的短轴的椭圆相交而成，而透镜的光轴与所述出光面也垂直，同时用于设置所述透镜的壳体具有一个楔形出光槽，从而能尽最大程度地将该LED地脚灯投射的光斑形成一个长条形，以达到规则光斑形状的目的。
附图说明
以下结合附图描述本实用新型的实施例，其中。
图1为本实用新型提供的一种LED地脚灯的结构分解示意图。
图2为图1的LED地脚灯所具有透镜的结构示意图。
图3为图2的透镜的出光面的数学设计示意图。
图4为图2的透镜的剖面示意图。
图5为图2的透镜所具有的出光面的结构示意图。
图6A和图6B分别为图4在A处与图5在B处的局部放大图。
图7为图1的LED地脚灯的剖面结构示意图。
具体实施方式
以下基于附图对本实用新型的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅作为实施例，并不用于限定本实用新型的保护范围。
请参阅图1，其为本实用新型提供的一种LED地脚灯100的结构分解示意图。所述LED地脚灯100包括一个壳体10，一个设置在所述壳体10上的透镜组20，以及一个设置在所述壳体10上的发光模组30。所述透镜组20设置在所述壳体10与发光模组30之间。可以想到的是，所述LED地脚灯100还包括其他的一些功能模组，如电源模块，安装组件，导线组件等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再赘述。
所述壳体10可以为压铸成型或注塑成型框体，其包括一个楔形出光槽11。该楔形出光槽11用于规制所述LED地脚灯100的出射光在地板上所形成的光斑的形状。在所述楔形出光槽11的横截面上，所述楔形出光槽11具有三条边，即最短的一条边，最长的一条边，以及中等长度的一条边。该中等长度的一条边的长度介于所述最短的一条边与最长的一条边的长度之间。在该楔形出光槽11的横截面上，所述透镜组11设置在所述楔形出光槽11的最短的一条边上，同时所述楔形出光槽11的开口设置在所述楔形出光槽11的中等长度的边上。
所述透镜组20包括一个透镜21和一个用于安装该透镜21的安装部22。如图2与图4所示，所述透镜21包括一个光轴211，一个与所述光轴211相交的出光面212，一个沿所述光轴211开设的光源设置筒213，以及一个设置在所述光源设置筒213与出光面212之间的全反射面214。
所述透镜21与现有的所有透镜都包括一个光轴211，该光轴211用于设置光源，即LED32，同时光轴211也是光路设计的导向，即所有的光学结构都以该光轴为设计指导。
所述出光面212用于接收所有来自所述全反射面214与光源设置筒213的出射光，并将这些光投射出去。所图3所示，其为所述出光面212的数学设计模型示意图。该出光面212为两个椭圆的相交区域，在图3中即为阴影部分。所述两个椭圆具有相同长度且重合的长轴AB与不同长度的短轴CD与C′D′。所述两个椭圆的阴影部分为所述短轴C′D′所在椭圆与所述短轴C′D′所在的椭圆在所述短轴CD所在的椭圆中的补集的一半的并集，即因为短轴CD的长度大于短轴C′D′的长度，所以所述短轴CD可以称之为长短轴，而短轴C′D′可以称之为短短轴。因此，所述相交区域为短短轴所在的椭圆与短短轴所在的椭圆在长短轴所在的椭圆中的补集的一半的并集。为了控制所述出光面212的出射光束的射束宽度(beam width)，以在被照射面形成可控大小的光斑，在该所述出光面212上设置有多个相互连接的六角形微球面透镜，如图5所示。请一并参阅图6A、图6B，图6A为图4在A处的局部放大图。图6B为图5在B处的六角形微球面透镜的俯视图。图6A示出了每一个球面透镜的球面半径，即曲率R，以及该球面弧形的拱高h，图6B示出了每一个六角形的对边距离L。通过改变R、h、以及L即可以改变每一个六角形微球面透镜的射束宽度。例如，当R=3.0mm, h=0.1mm, L=1.33mm时，所得到的六角形微球面透镜的射束宽度将是一个12度到17度的射束宽度。当R=2.0mm, h=0.2mm, L=1.51mm时，所得到的六角形微球面透镜的射束宽度将是一个20度至24度的射束宽度。当R=3.0mm, h=0.5mm, L=3.0mm时，所得到的六角形微球面透镜的射束宽度将是一个25度至30度的射束宽度。
所述光源设置筒213用于设置光源，如LED，或者是其他的光源，如荧光灯。在本实施例中，所述光源为LED。可以想到的是，当其他光源如荧光灯与透镜21的尺寸比例和LED与透镜21的尺寸比例相当时，则也可以使用荧光灯来作为光源，同样可以达到本实用新型所要达到的技术效果。如图4所示，所述光源设置筒213包括一个筒侧壁2131，以及一个顶部2132。所述筒侧壁2131的出射光射向所述全反射面214，并经全反射面214反射向出光面212而后射出。所述顶部2132的出射光大部分直接射向出光面212，为了防止形成聚光，所述顶部2132为一个柱形面。该柱形面的中心轴与光轴211相交且垂直，同时在沿透镜21的出光方向上的曲率为正曲率。所述柱形面的径向直径可以与光源设置筒213的直径相等或大于所述光源设置筒213的直径。在本实施例中，所述柱形面的径向直径与光源设置筒213的直径相等。当所述光源设置筒213的顶部2132设计成柱形面，有利于扩散来自下述的LED32的光，从而可以避免光照集中于一处，形成中间亮，四周暗的效果，达到光照均匀的目的。
所述全反射面214根据全反射定律用于将接收到的光都反射出去，其设置在光源设置筒213与出光面212之间，以使所述透镜21形成一个锥台状结构。所述全反射面214的形状由出光面212的形状、大小决定。而光源设置筒213的深度及直径大小要根据全反射面的形状来设计。总之，应使所有该全反射面214接收到的光都反射出去，并填充到整个出光面212中。在图4中可以看出，在沿所述光轴211的截面上，所述全反射面214的轮廓线的一端与出光面212连接，另一端与光源设置筒213的筒侧壁2131连接，从而可以接收所有来自光源设置筒213所发出的光。
所述安装部22用于将所述透镜21安装到所述楔形出光槽11的最短的一条边上，其包括有两个螺纹孔(未标示)。通过该两个螺纹孔将所述安装部22及透镜21安装到壳体10上。所述安装部22与所述透镜21可以为一体成型，在本实用新型中，仅为了图示方便，而单独给出所述透镜21的结构示意图，如图2所示。
如图1所示，所述发光模组30包括一个电路板31，以及至少一个设置在该电路板31上的LED灯32。所述电路板31可以为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，其上设置有电路或其他的电子元件，如二极管、三极管等以供给LED灯32额定的电流或控制信号。所述LED(Light Emitting Diode)32是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光能。该LED32的中心设置在透镜21的光轴211上。
在安装所述壳体10与透镜组20时，优选的是，应当在所述楔形出光槽11的横截面上，所述透镜21的光轴211与所述楔形出光槽11的最长的一条边平行，如图7所示。从而既可以控制出光方向，又可以防止所述壳体挡光，因为光轴211是光路设计的导向。
与现有技术相比，本实用新型由于所述透镜21的出光面212是由两个椭圆的相交区域构成，该相交区域是由两个具有相同长度的长轴与不同长度的短轴的椭圆形成，而透镜21的光轴211与所述出光面212也垂直，同时用于设置所述透镜21的壳体10具有一个楔形出光槽11，从而尽最大程度地将该LED地脚灯100投射的光斑形成一个长条形，以达到规则光斑形状的目的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种透镜，其特征在于：所述透镜包括一个光轴，一个与所述光轴相交的出光面，一个沿所述光轴开设的光源设置筒，以及一个设置在所述光源设置筒与出光面之间的全反射面，在沿所述光轴的截面上所述光轴与出光面之间的夹角为锐角，所述出光面为两个椭圆的相交区域，该两个椭圆具有相同长度且重合的长轴与不同长度的长短轴和短短轴，所述相交区域为所述短短轴所在的椭圆与短短轴所在的椭圆在长短轴所在的椭圆中的补集的一半的并集，所述光源设置筒的中心轴与光轴重合，所述全反射面用于将投射到该全反射面上的光全部反射向出光面。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述光源设置筒包括一个筒侧壁，以及一个顶部。
3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于：所述顶部为一个柱形面，该柱形面的中心轴与光轴相交且垂直。
4.如权利要求3所述的透镜，其特征在于：所述柱形面的径向直径与光源设置筒的直径相等。
5. 如权利要求3所述的透镜，其特征在于：所述柱形面的径向直径大于所述光源设置筒的直径。
6. 如权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述透镜的出光面上还设置有多个微透镜，该微透镜用于控制所述透镜的光束宽度。
7.一种LED地脚灯，其特征在于：所述LED地脚灯包括一个壳体，一个设置在所述壳体中的透镜，所述壳体包括一个楔形出光槽，所述透镜包括一个光轴，一个与所述光轴相交的出光面，一个沿所述光轴开设的光源设置筒，以及一个设置在所述光源设置筒与出光面之间的全反射面，在沿所述光轴的截面上所述光轴与出光面之间的夹角为锐角，所述出光面为两个椭圆的相交区域，该两个椭圆具有相同长度且重合的长轴与不同长度的长短轴和短短轴，所述相交区域为所述短短轴所在的椭圆与短短轴所在的椭圆在长短轴所在的椭圆中的补集的一半的并集，所述光源设置筒的中心轴与光轴重合，所述全反射面用于将投射到该全反射面上的光全部反射向出光面，在所述楔形出光槽的横截面上，所述透镜设置在所述楔形出光槽的最短的一条边上。
8.如权利要求7所述的LED地脚灯，其特征在于：在所述楔形出光槽的横截面上，所述透镜的光轴与所述楔形出光槽的最长的一条边平行。
9.如权利要求8所述的LED地脚灯，其特征在于：在所述楔形出光槽的横截面上，所述楔形出光槽的开口设置在所述楔形出光槽的中等长度的边上。
10.如权利要求7所述的LED地脚灯，其特征在于：所述LED地脚灯还包括一个发光模组，所述透镜设置在该发光模组与壳体之间。
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