CN204100129U - 一种匀光大角度出光透镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种照明透镜,具体指是一种匀光大角度出光透镜,包括透镜本体,透镜本体包含第一单元(A)及第二单元(B),所述第一单元(A)的底部与第二单元(B)的顶部紧密连接,所述第二单元(B)为锯齿状母线绕透镜本体中心轴旋转构成的轴对称结构,其中所述锯齿的上表面和、或下表面为光滑均匀曲面,所述第二单元(B)还设有中心通光孔和底部光源安装孔,将排列紧密的LED光源面安装于所述光源安装孔中,光线经过所述中心通光孔表面和锯齿上、下表面的折射或反射后,在透镜周围形成均匀的大角度光场,本实用新型适用于各种大角度照明领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种照明透镜,尤其是涉及一种大角度出光透镜。
背景技术
对于照明的需求,是人类最基本也最广泛的需求之一,从远古的的燧木取火到古代的囊萤映雪、戳壁偷光,无一不是反映人类进步和积极向上的自我奋斗史,同时也生动的反映出“光”这个明亮和充满希望的词汇对人类历史进步深远的影响;照明让人们得以摆脱黑暗的恐惧,而自从有了人造光源的出现,人造光源就照亮人类一路前进的脚步。甚至可以说,照明伴随着人类的每一次进步。作为新型的的高效率照明光源,LED的出现具有划时代的意义,相比于传统光源,LED具有高效率,低能耗,高亮度,绿色环保,超长寿命等一系列显著优点。在日常生活,科技发展中具有非常广泛的用途。
LED在应用中常常使用透镜作为灯罩,即透镜和灯罩一体化设计,这样透镜同时具备聚光与防护作用,避免了光的浪费。
而现有技术中的照明透镜,LED光源经其出射后的光束角度有限,并不能有效形成大角度范围出光,而在增大出光角度的同时无法保证匀光度,无法尽可能地最大限度利用光能,导致光能损失率高。
现有技术中有一种结构包括透镜本体,透镜本体上有直线型的锯齿,该设计能够在一定程度上扩展透镜的出光角度,但是由于外侧表面的锯齿上下表面的剖面线为直线型,导致光线经过这些直线型锯齿面折射出来后,出射角变化不均匀,出射光在空间上具有一定方向性,影响了光照在空间上的均匀分布,视觉效果较有待进一步提高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种匀光大角度出光透镜,提供一种高出光效率、大出光角度且在空间照度均匀的LED出光透镜灯罩,以解决现有技术的不足。
为了实现上述技术效果,本实用新型采取如下技术方案:
一种匀光大角度出光透镜,包括透镜本体,透镜本体包括第一单元A及第二单元B,其中所述第一单元A的底部与第二单元B的顶部紧密连接,第一单元A的底部口径大于其顶部的口径,所述第二单元B为锯齿状母线绕透镜本体中心轴旋转构成的轴对称结构;所述第二单元B的锯齿状棱的上表面和、或下表面为光滑连续曲面;所述第二单元B母线上的锯齿状数目为至少两个。
所述第二单元B有中心通光孔,所述中心通光孔的上端口与第一单元A的底部相连,所述中心通光孔与透镜本体中心轴同轴;所述第二单元B的底部具有光源安装孔,所述光源安装孔的顶部与中心通光孔相连且贯通。
作为一种优选,所述第二单元B锯齿状棱的上表面为光滑的弧形曲面,(所述弧形可以为圆弧、贝塞尔弧线或抛物线等);当光线经过此曲面时,其出射角度随着弧线弧度的变化而连续均匀的变化,变化过程连续柔和,避免了平面折射可能出现的方向性,这样出射的光线在空间分布更加连续均匀;且弧面的设计进一步增大了光的出射角度,光线在透镜的上部空间分布角度范围更大,视觉效果更加匀称舒适。
作为一种优选,所述第二单元B锯齿状棱的下表面为光滑的弧形曲面,(所述弧形可以为圆弧、贝塞尔弧线或抛物线等);当光线经过此曲面折射时,在透镜的下部空间分布角度范围更大,视觉效果更加匀称舒适。
作为一种优选,所述第二单元B锯齿状棱的上表面和下表面均为光滑的弧形曲面,(所述弧形可以为圆弧、贝塞尔弧线或抛物线等);这样经过上、下表面的折射的光线,出射到锯齿的上下空间内,并在锯齿的上下空间内形成连续均匀的光照场,视觉效果更加美观舒适。
作为一种优选,所述第二单元B锯齿状棱的上,下表面的连接棱线为平滑过渡曲线。这样的棱线设计,可以使经过上下表面折射后光线在棱线的出射方向连续渐变,使棱线出射光更加均匀柔和,进一步提高空间照度均匀性。
进一步的,上下表面圆弧的弧度、锯齿的厚度和锯齿的倾斜角度可以根据需要灵活调节,这样可以满足不同用途的需要。
本实用新型具有如下有益效果:光线经本匀光大角度出光透镜的锯齿的曲面上下表面折射后,其出射角度随着锯齿表面弧度的变化而连续均匀的变化,变化过程连续柔和,避免了平面折射可能出现的方向性,出射光场在空间分布更加连续均匀;且弧面的设计进一步增大了光的出射角度,提高了光能利用率,增大了光通量,使光线在透镜照度空间分布角度范围更大,视觉效果更加匀称舒适。使用时整体均匀透亮,美观小巧,适用于各种大角度照明领域。
附图说明
图1是具体实施方式原理结构图。
图2是实施例1原理结构图。
图3是实施例2原理结构图。
图4是实施例3原理结构图。
图5是实施例3光线经锯齿出射原理图。
图6是实施例3光线经锯齿出射放大效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例,详细描述本实用新型的技术方案。
如图1所示,本实用新型的匀光大角度出光透镜,包括透镜本体,透镜本体包括第一单元A及第二单元B,所述第一单元A的底部与第二单元B的顶部紧密连接;第一单元A中设有喇叭形放射面8,喇叭形反射面8的大口端开口且设于第一单元A的顶部,喇叭形反射面8的小口端封闭且设于第一单元A的下端;所述第一单元A的底部中心为光滑凹形曲面9,所述凹形曲面9位于所述喇叭形反射面8底部以下且与所述喇叭形反射面8的底部不连通;所述第一单元A底部的口径大于其顶部的口径;第一单元A底部和第二单元B顶部表面的母线连接处为光滑内凹的圆弧6。
第二单元B中设有中心通光孔4,中心通光孔4与喇叭形反射面8及凹形曲面9同轴;所述第二单元B的中心通光孔4下端设有光源安装孔5,光源安装孔5的顶部与中心通光孔4底部贯通。
第二单元B为锯齿状母线绕透镜本体中心轴(图1中心虚线表示)旋转构成的轴对称结构,其中第二单元B锯齿状棱的上表面3和、或下表面2为平滑连续的曲面。所述第二单元B母线上的锯齿状数目为至少两个(比方说:3个、4个、5个等)。
LED光源由表面贴装器件光源排布组成,紧密排列后LED面光源被安装到所述安装孔5中,光源所发出的光线经过第二单元B的中心通光孔4后,分为两部分,一部分经过中心通光孔4的顶部出射,另一部分中心通光孔4的侧表面出射。经过中心通光孔4的侧表面出射的光线,绝大部分出射到第二单元B的锯齿中,再经过锯齿的上、下表面分别反射或折射后,最终出射到第二单元B外侧空间。由于锯齿面的折射和全反射作用,使得光线的出射角度大为改变,丰富了光线的出射路径,扩展了光线的照度范围。
而现有的锯齿上下表面为平面结构,出射角变化不均匀,其对光线角度的改变类似棱镜折射作用,经过平面折射出来的光具有一定的方向性,尤其是对于照明中常用的白光来说,在某些特殊角度具有棱镜一样的色散作用,即将复色的白光分开成不同波长的单色光,从照明角度来说这样的色散不利于光照度的均匀分布,也不利于人眼的舒适度。这种作用在离LED透镜灯越远的地方表现得越突出,就视觉感受来说,就是某些角度是正常的白光,而在其他一些角度看到的却是类似肥皂泡反射的彩色光,这样容易使眼睛疲劳;长期使用对人眼的视力可能造成一定损伤。
而本实用型新在锯齿的上表面和、或下表面采取光滑的弧型曲面形状,这样的表面设计使得出射光会沿着锯齿的弧形表面逐渐均匀弯折。由于光线的角度是渐变的,不再具有平面折射的方向性,这样光线出射方向更加均匀,不易使白光出现色散,匀光性大为改善,更加适合在照明等领域应用。同时由于锯齿表的弧型设计,使得光线经过表面折射时,其折射角度更加丰富,相应的使得光线出射的角度范围也更加广阔。可以进一步提高光源的照度范围。
本使用新型第二单元B母线上锯齿的上下表面连接处为光滑过渡,这样的锯齿棱线设计,可以使经过上下表面折射后的光线,在棱线处的出射方向连续渐变。这样棱线出射光更加均匀柔和,进一步提高空间照度均匀性。
进一步的,上下表面的弧度、锯齿的厚度和锯齿的倾斜角度可以根据需要灵活调节,这样可以满足不同用途的需要。
实施例1
如图2所示,第二单元B锯齿状棱的上表面为光滑弧形曲面,上表面为平面,其余部分与上述实施方式相同不再赘述。虚线圆圈内为锯齿的放大示意图(上表面为光滑弧形曲面,下表面为平面)。光线经过上表面圆弧折射时,其出射角度随着弧线的弧度变化而连续均匀的变化,变化过程连续柔和,避免了平面折射可能出现的方向性,这样出射的光线在空间分布更加连续均匀;且弧面的设计进一步增大了光的出射角度,光线在透镜的上部空间分布角度范围更大,视觉效果更加匀称舒适。
实施例2
如图3所示,第二单元B的母线上的锯齿状棱的上表面为平面,而下表面为光滑弧形曲面,其余部分与上述实施方式相同。虚线圆圈内为锯齿的放大示意图(上表面为平面,下表面为光滑弧形曲面)。当光线经过下表面圆弧折射时,其出射角度随着弧线的弧度变化而连续均匀的变化,变化过程连续柔和,避免了平面折射可能出现的方向性,这样出射的光线在空间中分布更加连续均匀;且弧面的设计进一步增大了光的出射角度,光线在透镜的下部空间分布角度范围更大,视觉效果更加匀称舒适。
实施例3
如图4所示,第二单元B锯齿状棱的上表面和下表面均为光滑弧形曲面,虚线圆圈内为锯齿的放大示意图(上表面为光滑弧形曲面,下表面为光滑弧形曲面)。其余部分与上述实施方式相同不再赘述。
为了进一步分析锯齿的光滑弧形表面对出射光线角度及光场分布的影响,本实施例取透镜光源中心点O及最外侧光源点O’部分光线为例,分析其经过第二单元B中心通光孔4折射到锯齿上表面3、下表面2,再分别经过全反射、折射等路径最终出射到透镜外部空间的具体过程。
具体过程如图5所示:从透镜光源中心点O处引出3条光线,从上至下分别命名为a,b,c;a,b,c三条光线首先经过中心通光孔4的侧壁入射到透镜第二单元B中,经过中心通光孔4界面时a,b,c分别发生折射,并入射到锯齿的上表面,由于入射角较小没有达到全反射临界角,上述a,b,c三条光线分别经过锯齿上表面折射到透镜外部空间。
另外从最外侧光源O’点引出两条光线,分别命名为a’,b’这部分为入射角最大的光线;a’,b’两条光线首先经过中心通光孔4的侧壁入射到透镜第二单元B中,经过中心通光孔界面时a’,b’分别发生折射,并入射到锯齿的上表面,由于入射角较大,已经大于全反射临界角;a’,b’两条光线在锯齿的上表面发生全反射,经过全反射后的两条光线入射到锯齿的下表面,并经过该表面的折射后,出射到棱镜的外部空间,由于下表面的弧形结构使得光线的进一步向内旋转弯折;理论上经过本实施例透镜本体的锯齿出射光的旋转角度可以达到近70°甚至更大,(如图5光线b’所示),光场照射范围进一步扩大,同时也因为锯齿表面的弧形设计,可以使折射光的弯折角度沿弧形表面逐渐均匀变化,这样不仅照射范围扩大,也改善了光场照度的均匀性。锯齿内的光线传播路径放大效果如图6所示(本分析过程仅为示意性说明,不代表实际光线传播路径)。
进一步的,本使用新型第二单元B母线上锯齿的上下表面连接处为光滑的曲面,这样的棱线设计,可以使光线经过上下表面折射后在棱线处的出射方向连续渐变,使棱线出射光更加均匀柔和,进一步提高空间照度均匀性。
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之内所作的任何修改、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 (5)
1.一种匀光大角度出光透镜,包括透镜本体,透镜本体包括第一单元(A)和第二单元(B),其中所述第一单元(A)的底部与第二单元(B)的顶部紧密连接,第一单元(A)的底部口径大于其顶部的口径,所述第二单元(B)为锯齿状母线绕透镜本体中心轴旋转构成的轴对称结构;其特征在于:所述第二单元(B)锯齿状棱的上表面和、或下表面为光滑连续曲面。
2.如权利要求1所述的一种匀光大角度出光透镜,其特征在于:所述第二单元(B)母线上的锯齿状数目为至少两个。
3.如权利要求1所述的一种匀光大角度出光透镜,其特征在于:所述第二单元(B)锯齿状的上表面为光滑连续弧形曲面。
4.如权利要求1所述的一种匀光大角度出光透镜,其特征在于:所述第二单元(B)锯齿状棱的下表面为光滑连续弧形曲面。
5.如权利要求1所述的一种匀光大角度出光透镜,其特征在于:所述第二单元(B)锯齿状棱的上表面和下表面的连接处为光滑连续曲面。
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CN201420382073.7U CN204100129U (zh) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | 一种匀光大角度出光透镜 |
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