CN205560626U - 配光透镜及采用该配光透镜的照明装置 - Google Patents
配光透镜及采用该配光透镜的照明装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及光学透镜技术领域，具体涉及一种配光透镜及采用该配光透镜的照明装置，一种配光透镜，所述透镜体上设置有中心反射区域，至少一部分小角度光线由入射区域折射进入透镜体后直接照射在所述中心反射区域上，经中心反射区域反射至反射区域上，再被反射区域反射至出光区域，然后再折射出透镜体，至少一部分大角度光线由入射区域折射进入透镜体后直接照射在所述反射区域上，再被反射区域反射至出光区域，然后再折射出透镜体。本申请的配光透镜将小角度光线和大角度光线进行分别控制，首先是提高了对小角度光线和大角度光线的控制能力，能够可靠的保证透镜结构的设计照明效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学透镜技术领域，具体涉及一种配光透镜及采用该配光透镜的照明装置。
背景技术
在照明技术领域中，为了使光源发出的光线能够按照人们的需要进行分布，通常是需要采用各种光线转换装置对光线进行或反射、或折射、或聚集、或发散，如此改变光线的传播路径，最终得到符合人们实际需要的照明区域。
在目前的光线转换装置中，透镜被广泛的运用，原因在于，透镜的各个侧面即可作为反射光线的反射面或者作为折射光线的折射面，各个侧面的相对位置统一，具有良好的可靠性和一致性，并且加工方便，制造简单。
由于LED光源具有耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等优点，正逐步取代传统光源，已经广泛应用于各种照明场合。为了满足不同应用场合的需求，要得到想要的照明效果，必须采用二次配光元件如透镜等对光源光线进行再次分配。
传统配光方案是通过将光源发出的中心部分的光线透射和大角度光线经全反射面反射的方式实现对光线的再次分配，这种方案对于光源中心部分的光线控制能力较弱，所以，目前的透镜，在透镜的设计照明区域中，输出光照角度越小所需透镜的光学口径越大，中心光强要求越高所需透镜光学高度就越高，采用这种方式，虽然可以提高对光源中心部分的光线的控制能力，但是这样的代价是增加了材料成本，也增加了透镜制造过程中注塑的难度和收缩的风险，难以保证所设计的照明效果。
所以，基于上述，目前亟需一种能够提高对中心部分的光线和大角度光线控制能力，减小透镜光学口径和光学高度，进而降低材料成本，降低注塑难度和收缩风险，保证设计照明效果的透镜结构。
发明内容
本实用新型的目的在于：针对目前透镜存在对中心部分的光线和大角度光线控制能力弱，透镜结构光学口径和光学高度大，导致增加材料成本，难以保证设计的照明效果的不足，提供一种能够提高对中心部分的光线控制能力，减小透镜光学口径和光学高度，进而降低材料成本，降低注塑难度和收缩风险，保证设计照明效果的透镜结构。
一种配光透镜，包括有透镜体，所述透镜体上设置有用于光线进入透镜内部的入射区域、用于透镜内部光线射出的出光区域、以及设置于入射区域和出光区域之间的反射区域，所述透镜体上还设置有中心反射区域，在光源发出光线中，中心部分的光线为小角度光线，光线外围部分的光线为大角度光线，至少一部分小角度光线由入射区域折射进入透镜体后直接照射在所述中心反射区域上，经中心反射区域反射至反射区域上，再被反射区域反射至出光区域，然后再折射出透镜体，至少一部分大角度光线由入射区域折射进入透镜体后直接照射在所述反射区域上，再被反射区域反射至出光区域，然后再折射出透镜体。
在本申请的上述方案中，设置中心反射区域，至少一部分小角度光线由入射区域折射进入透镜体后直接照射在中心反射区域上，经中心反射区域反射至反射区域上，再被反射区域反射至出光区域，然后再折射出透镜体，至少一部分大角度光线由入射区域折射进入透镜体后直接照射在反射区域上，再被反射区域反射至出光区域，然后再折射出透镜体，也就是说在本申请的配光透镜中将小角度光线和大角度光线进行分别控制，首先是提高了对小角度光线和大角度光线的控制能力，方便设计出不同照明效果的透镜结构；
另一方面，通过上述结构可知，光源发出光线中的中心部分的光线被中心反射区域反射到反射区域上，也就是说，光源中心部分的光线并不直接由出光区域折射出去，而是需要经过中心反射区域和反射区域的反射，如此，可以通过中心反射区域和反射区域灵活的对光源中心部分的光线进行控制，进而降低因光源中心部分的光线强度大而出现亮点或者照明不均匀的情况；
而且，对于LED光源，现有的一些LED封装方式及荧光粉涂布方式还会造成LED光源的色温随着出光角度的变化而发生变化，尤其是LED光源发出的大角度范围的光线，其色温随角度变化更加明显，导致容易在照明区域产生色彩不均匀的现象，传统方法通常是在配光透镜的出光面添加复眼或将透镜的出光面做成毛面，这样会影响透镜的出光效率，而在本申请的上述方案中，大角度光线通过入射区域和反射区域的协调控制，使得本申请的透镜结构中，无论是大角度光线还是小角度光线都是通过反射区域协调反射后由出光区域折射出透镜，进而也降低了照明区域内出现色彩不均匀的可能；
再一方面，进入透镜内的光线，全部由大口径的反射区域进行反射，光线的光路得到有效的折叠，在达到相同照明效果前提下，可以使透镜更加轻薄、壁厚更加均匀，在节约透镜制作材料的同时，还利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，进而能够可靠的保证透镜结构的设计照明效果。
作为优选，所述出光区域环绕在所述中心反射区域外。
在本申请的上述方案中，出光区域环绕与中心反射区域外，由入射区域进入透镜内的光线，全部由大口径的反射区域进行反射，进一步的提高透镜对光线的控制能力，进一步的保证透镜结构的设计照明效果；
作为优选，所述入射区域包括第一入射区域和第二入射区域，小角度光线由第一入射区域进入透镜体后照射在所述中心反射区域上；大角度光线由第二入射区域进入透镜体后照射在所述反射区域上。
在本申请的上述方案中，将入射区域设置为包括第一入射区域和第二入射区域， 光源发出光线的中心部分，即小角度光线照射在第一入射区域上，而大角度光线照射在第二入射区域上，将光源发出光线的小角度部分和大角度部分分别通过不同的区域折射进入透镜，进一步提高本申请透镜结构对光线的控制能力。
作为优选，所述中心反射区域为全反射面。使得照射在中心反射区域上的光线被全部反射到反射区域上，直接使得本申请的透镜在出光区域的中部并不折射出光线，进一步的提高了透镜对光线的控制能力，也进一步的保证了照明区域的均匀性。
作为优选，所述第一入射区域为背离所述中心反射区域凸起的锥形面或者曲面。
在上述方案中，将第一入射区域设置为背离中心反射区域凸起的锥形面或者曲面，进一步的提高了第一入射区域对小角度光线的控制调整能力。
作为优选，所述反射区域包括呈阶梯结构布置的第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域靠近入射区域，所述第二反射区域靠近出光区域，小角度光线由所述中心反射区域反射至所述第二反射区域上，再被第二反射区域反射至出光区域；大角度光线由第二入射区域折射进入透镜体后，照射在第一反射区域上，再被第一反射区域反射至出光区域。
在上述方案中，反射区域包括第一反射区域和第二反射区域，对进入透镜的小角度光线和大角度光线分别控制，进一步提高透镜结构对光线的控制能力，进一步的保证透镜结构的设计照明效果。
作为优选，所述中心反射区域为自由曲面或者由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面。
作为优选，所述第一入射区域和/或第二入射区域为自由曲面或者由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面。
在上述方案中，将中心反射区域和/或第一入射区域和/或第二入射区域，设置为自由曲面或者由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面，方便对各个区域上的不同部位的光线进行协调控制，进一步的提高透镜结构的光线控制能力；而将上述各区域中设置为由多个自由曲区域组成的鳞片面，鳞片面将照射在其上的光线微分再积分，在提高透镜结构的光线控制能力的同时，还具有匀光的效果，使得由出光区域折射出个光线更加均匀，进一步的保证透镜的设计照明效果。
作为优选，所述出光区域为自由曲面、由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面、由若干微透镜阵列形成的复杂曲面中的一种。
所述微透镜为正方形微透镜或者六边形微透镜或者柱面微透镜。
在上述方案中，将出光区域设置为自由曲面、由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面、由若干微透镜阵列形成的复杂曲面中的一种，首先是可以使透镜照明区域更加均匀，也可更加实际需要将照明区域调整为呈正方形或呈长条形的光斑形状。
本申请还公开了一种照明装置，采用上述的配光透镜进行配光。
本申请的照明装置，采用上述的配光透镜进行配光，首先是可以保证良好的照明效果；同时，由于配光透镜可以采用更小的光学高度和光学口径，降低了配光透镜的制造成本，所以也降低了照明装置的装置成本；再一方面，也是由于配光透镜可以采用更小的体积，所以，还可以降低配光透镜的装配难度，减小照明装置的结构尺寸，进而进一步的降低照明装置的制造成本以及适用范围。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本申请的有益效果是：
1、本申请的配光透镜中将小角度光线和大角度光线进行分别控制，首先是提高了对小角度光线和大角度光线的控制能力，方便设计出不同照明效果的透镜结构；
2、光源中心部分的光线并不直接由出光区域折射出去，而是需要经过中心反射区域和反射区域的反射，如此，可以通过中心反射区域和反射区域灵活的对光源中心部分的光线进行控制，进而降低因光源中心部分的光线强度大而出现亮点或者照明不均匀的情况；
3、本申请的透镜结构中，无论是大角度光线还是小角度光线都是通过反射区域协调反射后由出光区域折射出透镜，进而也降低了照明区域内出现色彩不均匀的可能；
4、在达到相同照明效果前提下，可以使透镜更加轻薄、壁厚更加均匀，在节约透镜制作材料的同时，还利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，进而能够可靠的保证透镜结构的设计照明效果。
附图说明
图1为本申请透镜的结构示意图；
图2为图1透镜结构的光路示意图；
图3为反射区域为由多个自由曲面依次拼接成的鳞片组区域的透镜结构；
图4为出光区域由若干微透镜阵列形成的复杂曲面的透镜结构示意图，
图中标记：1-透镜体，2-出光区域，3-中心反射区域，4-反射区域，5-第一入射区域，6-第二入射区域，7-入射区域，8-第一反射区域，9-第二反射区域，10-微透镜。
具体实施方式
下区域结合附图，对本实用新型作详细的说明。
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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1：如图1-4所示，
一种LED配光透镜，包括有透镜体1，所述透镜体1上设置有用于光线进入透镜内部的入射区域7、用于透镜内部光线射出的出光区域2、以及设置于入射区域7和出光区域2之间的反射区域4，所述透镜体1上还设置有中心反射区域3，在光源发出光线中，中心部分的光线为小角度光线，光线外围部分的光线为大角度光线，至少一部分小角度光线由入射区域7折射进入透镜体1后直接照射在所述中心反射区域3上，经中心反射区域3反射至反射区域4上，再被反射区域4反射至出光区域2，然后再折射出透镜体1，至少一部分大角度光线由入射区域7折射进入透镜体1后直接照射在所述反射区域4上，再被反射区域4反射至出光区域2，然后再折射出透镜体1。
在本实施例的上述方案中，设置中心反射区域3，至少一部分小角度光线由入射区域7折射进入透镜体1后直接照射在中心反射区域3上，经中心反射区域3反射至反射区域4上，再被反射区域4反射至出光区域2，然后再折射出透镜体1，至少一部分大角度光线由入射区域7折射进入透镜体1后直接照射在反射区域4上，再被反射区域4反射至出光区域2，然后再折射出透镜体1，也就是说在本实施例的配光透镜中将小角度光线和大角度光线进行分别控制，首先是提高了对小角度光线和大角度光线的控制能力，方便设计出不同照明效果的透镜结构；
另一方面，通过上述结构可知，光源发出光线中的中心部分的光线被中心反射区域3反射到反射区域4上，也就是说，光源中心部分的光线并不直接由出光区域2折射出去，而是需要经过中心反射区域3和反射区域4的反射，如此，可以通过中心反射区域3和反射区域4灵活的对光源中心部分的光线进行控制，进而降低因光源中心部分的光线强度大而出现亮点或者照明不均匀的情况；
而且，对于LED光源，现有的一些LED封装方式及荧光粉涂布方式还会造成LED光源的色温随着出光角度的变化而发生变化，尤其是LED光源发出的大角度范围的光线，其色温随角度变化更加明显，导致容易在照明区域产生色彩不均匀的现象，传统方法通常是在配光透镜的出光面添加复眼或将透镜的出光面做成毛面，这样会影响透镜的出光效率，而在本实施例的上述方案中，大角度光线通过入射区域7和反射区域4的协调控制，使得本实施例的透镜结构中，无论是大角度光线还是小角度光线都是通过反射区域4协调反射后由出光区域2折射出透镜，进而也降低了照明区域内出现色彩不均匀的可能；
再一方面，进入透镜内的光线，全部由大口径的反射区域4进行反射，光线的光路得到有效的折叠，在达到相同照明效果前提下，可以使透镜更加轻薄、壁厚更加均匀，在节约透镜制作材料的同时，还利于注塑等工艺操作，降低注塑难度和收缩风险，进而能够可靠的保证透镜结构的设计照明效果。
本实施例中，优选的，所述出光区域2环绕在所述中心反射区域3外。
在本实施例的上述方案中，出光区域2环绕与中心反射区域3外，由入射区域7进入透镜内的光线，全部由大口径的反射区域4进行反射，进一步的提高透镜对光线的控制能力，进一步的保证透镜结构的设计照明效果；
实施例2，如图1-4所示，
所述入射区域7包括第一入射区域5和第二入射区域6，小角度光线由第一入射区域5进入透镜体1后照射在所述中心反射区域3上；大角度光线由第二入射区域6进入透镜体1后照射在所述反射区域4上。
在本实施例的上述方案中，将入射区域7设置为包括第一入射区域5和第二入射区域6， 光源发出光线的中心部分，即小角度光线照射在第一入射区域5上，而大角度光线照射在第二入射区域6上，将光源发出光线的小角度部分和大角度部分分别通过不同的区域折射进入透镜，进一步提高本实施例透镜结构对光线的控制能力。
在本实施例中，优选的，所述中心反射区域3为全反射面。使得照射在中心反射区域3上的光线被全部反射到反射区域4上，直接使得本实施例的透镜在出光区域的中部并不折射出光线，进一步的提高了透镜对光线的控制能力，也进一步的保证了照明区域的均匀性。
优选的，所述第一入射区域5为背离所述中心反射区域3凸起的锥形面或者曲面。
在上述方案中，将第一入射区域5设置为背离中心反射区域3凸起的锥形面或者曲面，进一步的提高了第一入射区域5对小角度光线的控制调整能力。
实施例3，如图1-4所示，
所述反射区域4包括呈阶梯结构布置的第一反射区域8和第二反射区域9，所述第一反射区域8靠近入射区域7，所述第二反射区域9靠近出光区域2，小角度光线由所述中心反射区域3反射至所述第二反射区域9上，再被第二反射区域9反射至出光区域；大角度光线由第二入射区域6折射进入透镜体1后，照射在第一反射区域8上，再被第一反射区域8反射至出光区域。
在上述方案中，反射区域4包括第一反射区域8和第二反射区域9，对进入透镜的小角度光线和大角度光线分别控制，进一步提高透镜结构对光线的控制能力，进一步的保证透镜结构的设计照明效果。
在本实施例中，优选的，所述中心反射区域3为自由曲面或者由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面。
在本实施例中，优选的，所述第一入射区域5和/或第二入射区域6为自由曲面或者由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面。
在上述方案中，将中心反射区域3和/或第一入射区域5和/或第二入射区域6，设置为自由曲面或者由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面，方便对各个区域上的不同部位的光线进行协调控制，进一步的提高透镜结构的光线控制能力；而将上述各区域中设置为由多个自由曲区域组成的鳞片面，鳞片面将照射在其上的光线微分再积分，在提高透镜结构的光线控制能力的同时，还具有匀光的效果，使得由出光区域2折射出个光线更加均匀，进一步的保证透镜的设计照明效果。
在本实施例中，优选的，所述出光区域2为自由曲面、由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面、由若干微透镜10阵列形成的复杂曲面中的一种。
在上述方案中，将出光区域2设置为自由曲面、由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面、由若干微透镜10阵列形成的复杂曲面中的一种，首先是可以使透镜照明区域更加均匀，也可更加实际需要将照明区域调整为呈正方形或呈长条形的光斑形状。
实施例4，如图1-4所示，
一种照明装置，采用上述的配光透镜进行配光。
本实施例的照明装置，采用上述的配光透镜进行配光，首先是可以保证良好的照明效果；同时，由于配光透镜可以采用更小的光学高度和光学口径，降低了配光透镜的制造成本，所以也降低了照明装置的装置成本；再一方面，也是由于配光透镜可以采用更小的体积，所以，还可以降低配光透镜的装配难度，减小照明装置的结构尺寸，进而进一步的降低照明装置的制造成本以及适用范围。
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 (10)
1.配光透镜，包括有透镜体，所述透镜体上设置有用于光线进入透镜内部的入射区域、用于透镜内部光线射出的出光区域、以及设置于入射区域和出光区域之间的反射区域，其特征在于：所述透镜体上还设置有中心反射区域，
在光源发出光线中，中心部分的光线为小角度光线，光线外围部分的光线为大角度光线，
至少一部分小角度光线由入射区域折射进入透镜体后直接照射在所述中心反射区域上，经中心反射区域反射至反射区域上，再被反射区域反射至出光区域，然后再折射出透镜体，
至少一部分大角度光线由入射区域折射进入透镜体后直接照射在所述反射区域上，再被反射区域反射至出光区域，然后再折射出透镜体。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于：所述入射区域包括第一入射区域和第二入射区域，
小角度光线由第一入射区域进入透镜体后照射在所述中心反射区域上；
大角度光线由第二入射区域进入透镜体后照射在所述反射区域上。
3.根据权利要求2所述的配光透镜，其特征在于：所述中心反射区域为全反射面。
4.根据权利要求2所述的配光透镜，其特征在于：所述第一入射区域为背离所述中心反射区域凸起的锥形面或者曲面。
5.根据权利要求2所述的配光透镜，其特征在于：所述反射区域包括呈阶梯结构布置的第一反射区域和第二反射区域，所述第一反射区域靠近入射区域，所述第二反射区域靠近出光区域，
小角度光线由所述中心反射区域反射至所述第二反射区域上，再被第二反射区域反射至出光区域；
大角度光线由第二入射区域折射进入透镜体后，照射在第一反射区域上，再被第一反射区域反射至出光区域。
6.根据权利要求1-5任一项所述的配光透镜，其特征在于：所述中心反射区域为自由曲面或者由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面。
7.根据权利要求2-5任意一项所述的配光透镜，其特征在于：所述第一入射区域和/或第二入射区域为自由曲面或者由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的配光透镜，其特征在于：所述出光区域为自由曲面、由多个自由曲面依次拼接或交叠而成的鳞片面、由若干微透镜阵列形成的复杂曲面中的一种。
9.根据权利要求8所述的配光透镜，其特征在于：所述微透镜为正方形微透镜或者六边形微透镜或者柱面微透镜。
10.一种照明装置，其特征在于：包括如权利要求1-9任意一项所述的配光透镜。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |