CN204345530U - 光学透镜及灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于灯具配光技术领域，提供一种光学透镜，包括透镜座体、透镜模块，所述透镜模块包括外壁、光源容置空间及透镜槽，所述透镜座体设置有至少一个所述透镜模块，所述透镜模块在底部设置所述光源容置空间，且轴向设置所述透镜槽，光源的光线通过所述光源容置空间的内壁入射，且光线经所述外壁反射后由出光面出射或通过所述透镜槽内壁出射。还提供一种灯具。借此本实用新型采用多曲面反射结构、组合紧凑，在有限空间体积中实现小角度配光。

Description

光学透镜及灯具

技术领域

本实用新型涉及灯具配光技术领域，尤其涉及一种光学透镜及灯具。

背景技术

随着科技的进步，照明标准灯正经历一场革命，各国出于对环境保护和预防全球气候变暖的考虑，正逐渐的淘汰传统高能耗的灯，无疑LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)灯将成为替代传统照明灯的首选。

LED灯具的光学透镜是随着LED节能灯具的新兴起而产生的一种配光元件，它可以改变光线的传播方向，实现光的多种空间分布形式。

现有的TIR(total internal reflection，全内反射)透镜存在以下几个缺点：(1)、从控制光线角度来讲，多是通过透镜内壁的一次反射加上与空气接触面的两次折射来控制光线的方向，这样的单个反射面很难精准控制所有光线的方向，杂散光较多。(2)、一个透镜单元含有一个光学部分，只能和一颗芯片对应，多颗芯片就要应用多个这样的透镜单元，这样在做灯具设计时就会增加零件的数量。(3)、一个透镜单元含有多个光学部分，可以和多颗芯片对应使用。可以是3个光学部分在一个透镜单元上、5个光学部分在一个透镜单元上等形式。但这种形式的每种透镜只能对应一种芯片的排列。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种光学透镜，内部采用多曲面反射结构，光学透镜的光学单元组合紧凑，不影响光斑的情况下，在有限空间体积中实现小角度配光。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种光学透镜，包括透镜座体和透镜模块，所述透镜模块包括外壁、光源容置空间及透镜槽，所述透镜座体设置有至少一个所述透镜模块，所述透镜模块在底部设置所述光源容置空间，且顶部中心设置所述透镜槽，光源的光线通过所述光源容置空间的内壁入射，且光线经所述外壁反射后由出光面出射或通过所述透镜槽的内壁出射。

根据实用新型所述光学透镜，所述透镜座体设置有三个所述透镜模块，所述透镜座体四周设置有固定柱以及固定孔位；

所述灯芯容置空间包括设置于侧壁的第一曲面和/或设置于顶壁的第四曲面，所述外壁包括第二曲面和/或第三曲面，所述透镜槽的内壁的底部设置有第五曲面。

根据实用新型所述光学透镜，所述透镜座体通过一凹槽彼此相连。

根据实用新型所述光学透镜，向所述第四曲面发出的光线先由所述第五曲面全反射到所述第三曲面反射到所述出光面；

向所述第一曲面发出的光线经所述第二曲面反射到所述第五曲面出射。

根据实用新型所述光学透镜，所述第五曲面与所述第二曲面、所述第三曲面是回转面。

根据实用新型所述光学透镜，所述第四曲面的曲率中心在所述光源容置空间的上方。

根据实用新型所述光学透镜，所述透镜模块的顶部与所述透镜座体一体成型。

本实用新型还提供一种包括上述任一项所述光学透镜的灯具

本实用新型光学透镜内部采用多曲面反射结构实现精准配光，光学透镜的光学单元组合紧凑，中间有交叉部分，在不影响光斑的情况下，在有限空间体积中实现小角度配光。

附图说明

图1是本实用新型的光学透镜的立体结构图；

图2是本实用新型的光学透镜侧视图；

图3是本实用新型的光学透镜的光路原理示意图；

图4是本实用新型的光学透镜的2个光学透镜座体组合立体结构图；

图5是本实用新型的光学透镜的2个光学透镜座体组合拆分状态示意图；

图6是本实用新型的光学透镜的6个光学透镜座体组合示意图；

图7是本实用新型的光学透镜的4个光学透镜座体组合示意图；

图8是本实用新型的光学透镜的9个光学透镜座体组合示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对上述的缺陷，如图1～图8所示，本实用新型的目的在于提供一种光学透镜，包括透镜座体200和透镜模块100，所述透镜模块100包括外壁10、光源容置空间20及透镜槽30，透镜座体200设置有至少一个透镜模块100，透镜模块100在底部设置光源容置空间20，且顶部中心设置透镜槽30，光源的光线通过光源容置空间20的内壁入射，且光线经外壁10反射后由出光面6出射或通过透镜槽30的内壁出射。

在一个具体实施例中，如图3所示，LED灯300发出的光线分布可视为朗博体光分布，以垂直中心为对称轴，我们可以将其光线分布分为两个部分，-30度到30度立体角内光线我们可以认为是向上发出的光线，-30到-60度和30到60度立体角内的光线我们认为是向侧面发出的光线，针对这两个部分设计光学曲面来控制这两个空间的光线。

进一步地，设置透镜座体200设置有三个透镜模块100，透镜座体200四周设置有固定柱201以及固定孔位202；光源容置空间20包括设置于侧壁的第一曲面1以及设置于顶壁的第四曲面4，外壁10包括第二曲面2和第三曲面3，透镜槽30的内壁的底部设置有第五曲面5。有三个透镜模块100适合三个一组的LED灯的安装，每一个芯片对应一个透镜模块100。

优选的是，透镜座体200通过一凹槽203彼此相连，还能通过凹槽203连接组成更大面积的阵列，如图6所示。也可以通过掰断凹槽203拆分成面积更小的单元，如图4、图5所示，具体实施时，当采用3个LED灯300则用一个设置有3个透镜模块100的所述光学透镜即可，需要用到6个LED灯300则采用有2个透镜座体200通过凹槽203连接的所述光学透镜，以此类推，如图7的4个透镜座体200连接可以装12个LED灯300，如图8所示9个透镜座体200连接的3*3排列，由于可以自由组合以对应不同的LED灯300的排列，相互连接的透镜座体200的个数不受限制。

如图3所示，向第四曲面4发出的光线先由第五曲面5全反射到第三曲面3反射到出光面6；向所述第一曲面1发出的光线经所述第二曲面2反射到所述第五曲面5出射。

在本实施例中，第五曲面5与第二曲面2、第三曲面3是回转面。所述第四曲面4的曲率中心在所述光源容置空间20的上方。

如图3所示，LED发出的光线向侧面的部分先经过光学曲面1折射，然后经过第二光学曲面2的全反射，再经由第五光学曲面5射出透镜，光学曲面1的曲率直接影响射入到第二光学曲面2上光线的入射角，该入射角决定射入其上的光线是否发生全反射，第五光学曲面5起到调整光线最终出射角的作用。LED发出的光线向上的部分先经过第四光学曲面4折射，然后经过第五光学曲面5和第三光学曲面3的两次全反射，最终经由透镜表面的出光面6射出透镜，其中第五光学曲面5和第三光学曲面3的两次全反射能够准确的使向上部分的光线的方向得到控制，第五光学曲面5同时作用于两部分光线，既要满足全反射要求又要满足折射调整出射角的要求。所述光学透镜中光线经光学曲面的反射路径不限于光路图中所标的路径，次数也不限于两次或多次，出光面6表面也可以有更小尺寸的结构设计。

最后，本实用新型光学透镜的所述透镜模块100的顶部与所述透镜座体200一体成型。需要强调的是，透镜模块100的各个曲面形状是可以变形的，不限于回转面，曲面的曲率改变应确保向上的光线能全反射到外壁后经出光面出射，从而实现更多光线能在轴向方向减少杂光。

本实用新型还提供一种包括上述光学透镜的灯具，如将多颗LED灯分别设置于光源容置空间20中，其主要结构在描述所述光学透镜时已经提及，在此不再赘述。

综上所述，本实用新型光学透镜在实现减少灯具产品装配零件数量的情况下，可以满足多种芯片排列方式，为其配光，降低开模成本，光学透镜可以通过切割等方式实现一分为二，单独用可组成三合一的光学透镜使得装配更方便，不需要增加其他的辅助固定元件，且固定方式牢固，不产生晃动，位置准确。在实现同种排列方式的情况下比含有一个光学部分的透镜单元减少了装配零件，光学透镜内部采用多个光学反射曲面，使配光更精准，减少杂散光。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种光学透镜，其特征在于，包括透镜座体和透镜模块，所述透镜模块包括外壁、光源容置空间及透镜槽，所述透镜座体设置有至少一个所述透镜模块，所述透镜模块在底部设置所述光源容置空间，且在顶部中心设置所述透镜槽，光源的光线通过所述光源容置空间的内壁入射，且光线经所述外壁反射后由出光面出射或通过所述透镜槽的内壁出射。

2.根据权利要求1所述光学透镜，其特征在于，所述透镜座体设置有三个所述透镜模块，所述透镜座体四周设置有固定柱以及固定孔位；

所述光源容置空间包括设置于侧壁的第一曲面和/或设置于顶壁的第四曲面，所述外壁包括第二曲面和/或第三曲面，所述透镜槽的内壁的底部设置有第五曲面。

3.根据权利要求2所述光学透镜，其特征在于，所述透镜座体通过一凹槽彼此相连。

4.根据权利要求2所述光学透镜，其特征在于，向所述第四曲面发出的光线先由所述第五曲面全反射到所述第三曲面反射到所述出光面；

向所述第一曲面发出的光线经所述第二曲面反射到所述第五曲面出射。

5.根据权利要求4所述光学透镜，其特征在于，所述第五曲面与所述第二曲面、所述第三曲面是回转面。

6.根据权利要求4所述光学透镜，其特征在于，所述第四曲面的曲率中心在所述光源容置空间的上方。

7.根据权利要求1所述光学透镜，其特征在于，所述透镜模块的顶部与所述透镜座体一体成型。

8.一种包括权利要求1～7任一项所述光学透镜的灯具。