CN210165205U - 一种复合高光效变焦透镜和灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合高光效变焦透镜和灯具，包括反光杯体，所述反光杯体内设有水平设置的横板，所述横板的上端面设有透镜体，所述透镜体和反光杯体同轴设置，所述横板、透镜体和反光杯体一体成型，所述反光杯体的内部设有入光腔，所述入光腔位于所述横板的下方，所述入光腔的开口朝向光源，所述入光腔的顶面设有第一进光区域和第二进光区域，所述第一进光区域为圆形，所述第二进光区域设有半径由小到大的若干个环状凸纹。本实用新型通过横板将反光杯体和透镜体一体化相结合，采用一套模具制备而成，结构简单，制造成本低，同时在横板的下端面设置第一进光区域和第二进光区域的环状凸纹，有效降低光损，同时提高出光率。

Description

一种复合高光效变焦透镜和灯具

技术领域

本实用新型涉及光学透镜技术领域，更具体地说涉及一种复合高光效变焦透镜和灯具。

背景技术

现有的LED灯具一般包括底座、导热柱、LED灯珠、反光杯以及透镜，一般反光杯和透镜为相互独立的两个部件，装配时，透镜与反光杯两者往往通过卡装的方式装配于一起，由于存在装配间隙，透镜与反光杯很难保证精确的同轴度，即出光角度很难控制，产品稳定性较差。在LED灯具生产加工过程中，反光杯、透镜以及固定反光杯和透镜的固定件都是独立加工成型，分别各采用一套模具制备而成，模具制造成本高且加工程序多，成本高。

现有的光学变焦灯具领域中，大多使用两种透镜，分别是蛙眼变焦透镜和菲涅尔透镜。蛙眼变焦透镜的出光率较高，光损较小，但是散热效率低。蛙眼变焦透镜的下部设有进光孔，光源需要设置在所述进光孔内部，光源发出的光束全部包括在进光孔内，现有技术中的进光孔的高度值至少12mm，因为进光孔较高，为了降低光损实现变焦，光源需要设置在进光孔内的导热柱上，通过导热柱对进光孔内的热量进行导热。光源发出的热量需要通过在光源的下方设置导热柱来传导进行散热，所述导热柱用于传导热量到外壳，进行散热。但是在整个散热的过程中，灯具中的导热柱、底座和外壳加起来的热阻大，散热效率低，同时在生产和装配加工过程中装配导热柱程序多，成本高。菲涅尔透镜轻薄，散热效率高，但是出光率不高，成像范围小，成像质量不理想。

实用新型内容

本实用新型提供一种复合高光效变焦透镜和灯具，结构简单且一体成型，制造成本低且组装工序简单。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：

一种复合高光效变焦透镜，包括反光杯体，所述反光杯体内设有水平设置的横板，所述横板的上端面设有透镜体，所述透镜体为凸透镜，所述透镜体和反光杯体同轴设置，所述横板、透镜体和反光杯体一体成型，所述反光杯体的内部设有入光腔，所述入光腔位于所述横板的下方，且所述入光腔的顶面为所述横板的下端面，所述入光腔的开口朝向光源，所述入光腔的顶面设有第一进光区域和第二进光区域，所述第一进光区域为圆形，所述第二进光区域设有半径由小到大的若干个环状凸纹，所述若干个环状凸纹与第一进光区域同心设置。

本实用新型通过横板将反光杯体和透镜体一体化相结合，采用一套模具制备而成，结构简单，制造成本低，同时在横板的下端面设置第一进光区域和第二进光区域的环状凸纹，有效降低光损，同时提高出光率。

作为上述技术方案的进一步改进，所述入光腔的第一侧壁为珠面或磨砂面或镜面或圈纹面中任一种。

作为上述技术方案的进一步改进，所述透镜体的出光面和所述第一进光区域分别为珠面或磨砂面或镜面或圈纹面中任一种。

所述入光腔的第一侧壁、透镜体的出光面和第一进光区域常规结构为镜面，但是镜面没有经过其他的处理，光源经过透镜射出，有可能存在黄圈、色散的问题，当顶面或出光面为珠面、磨砂面或圈纹面时，光源发出的光，经过珠面、磨砂面或圈纹面后，使得光斑更加均匀，可以减少黄圈和色散。

作为上述技术方案的进一步改进，所述入光腔的顶面到所述入光腔的开口的高度范围为1～8mm。

本实用新型有效降低入光腔的高度，保证入射光聚焦的同时去掉导热柱的设置，有效提高散热性能，降低制造成本。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反光杯体的外侧壁设有电镀膜。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反光杯体的外侧壁的上部边缘设有滑柱，所述滑柱均匀围绕所述上部边缘设置，所述滑柱与所述反光杯体一体注塑成型。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反光杯体的外侧壁的上部边缘设有第一滑柱、第二滑柱和第三滑柱，所述第一滑柱的长度大于所述第二滑柱和第三滑柱，所述第一滑柱、第二滑柱和第三滑柱与所述反光杯体一体注塑成型，且均匀围绕所述反光杯体的外侧壁的上部边缘设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反光杯体、透镜体和若干个环状凸纹的材质均为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯中任一种。

除此之外还包括一种灯具，包括如上所述的一种复合高光效变焦透镜。

采用以上所述的一种灯具，其具有变焦功能，且其结构简单、稳定性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是实施例复合高光效变焦透镜结构的剖面示意图；

图2是实施例复合高光效变焦透镜结构的左视图；

图3是实施例复合高光效变焦透镜结构的俯视图；

图4是实施例复合高光效变焦透镜的结构示意图；

图5是现有技术中的反光杯和透镜组合的剖视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

实施例1，参照图1至图4，一种复合高光效变焦透镜，包括反光杯体100，所述反光杯体100内设有水平设置的横板200，所述横板200的上端面设有透镜体300，所述透镜体300为凸透镜，所述透镜体300和反光杯体100同轴设置，所述横板200、透镜体300和反光杯体100一体成型，所述反光杯体100的内部设有入光腔400，所述入光腔400位于所述横板200的下方，且所述入光腔400的顶面为所述横板200的下端面，所述入光腔400的开口朝向光源500，所述入光腔400的顶面设有第一进光区域201和第二进光区域202，所述第一进光区域201为圆形，所述第二进光区域202设有半径由小到大的若干个环状凸纹，所述若干个环状凸纹与第一进光区域201同心设置。

所述透镜体300为凸透镜，则它的出光面301呈圆弧外凸状，所述出光面301与所述第一进光区域201同轴设置。

所述第二进光区域202的作用与菲涅尔透镜相同，用于对入射光进行聚焦，有效避免普通凸透镜会出现边角变暗、模糊的现象，同时在注塑过程中保压时长较短，在保证聚焦光线的前提下降低成本。所述第二进光区域202与透镜体300相结搭配使用，有效提高出光率，均匀光斑分布。

本实施例复合高光效变焦透镜的工作过程：

光源500设置在所述复合高光效变焦透镜的正下方，所述光源500与所述第一进光区域201同轴设置。通过LED支架501将光源500紧压在底座502上，所述光源500的光束从所述复合高光效变焦透镜的入光腔400射入，光源500射出的准直光线通过第一进光区域201射入透镜体300，从透镜体300的出光面301射出。

光源500射出的非准直光线一部分通过第二进光区域202进入复合高光效变焦透镜，当非准直光线透过第二进光区域202的环状凸纹时，光线的方向会发出变化，非准直光线的角度发生改变后一部分射入透镜体300中或由反光杯体100的内部曲面反射后透过透镜体300，光线被透镜体300会聚后再从透镜体300的出光面301射出，一部分可以在反光杯体100的内部曲面反射后从反光杯体100的内侧壁101或横板200的上端面射出。

光源500射出的另一部分非准直光线可以通过入光腔400的第一侧壁401进入反光杯体100，在反光杯体100的内部曲面反射后从反光杯体100的内侧壁101或横板200的上端面射出，或者进入反光杯体100后在在反光杯体100的内部曲面反射后进入透镜体300，光线被透镜体300会聚后从透镜体300的出光面301射出。

本实施例中光源500为贴片LED。

所述复合高光效变焦透镜的结构有效降低光源500的光损，提高出光率，同时光源500的出射光透过复合高光效变焦透镜后从反光杯体100的内侧壁101、横板200的上端面或透镜体300的出光面301这三个任一个射出，出射光分布均匀，形成均匀的光斑。

现有技术中的菲涅尔透镜也设有环状凸纹结构，但现有技术中的菲涅尔透镜轻薄，但是出光率不高，成像范围小。而本实施例中的复合高光效变焦透镜通过横板200将反光杯体100和透镜体300一体化相结合，同时在横板200的下端面设置第一进光区域201和第二进光区域202的环状凸纹，有效降低光损，同时提高出光率。

进一步作为优选的实施方式，所述入光腔400的顶面到所述入光腔400的开口的高度范围为1～8mm。

所述光源500为LED灯珠。

参考图5，现有技术中的蛙眼变焦透镜的下部设有进光孔，且现有技术中的进光孔的高度值至少12mm，所述进光孔需要与导热柱506相配合，散热效率低。通过实验检测位于导热柱506上的30W的LED灯珠的负极焊盘温度，经过多组检测实验，最终得出位于导热柱506上的30W的LED灯珠的负极焊盘温度在91℃～100℃，散热效率低，散热性能不及格。

在照明技术领域中，LED灯珠的负极焊盘温度一般要求小于85℃，当LED灯珠的负极焊盘温度低于85℃才算是散热合格。

而本实施例的复合高光效变焦透镜设有入光腔400，所述入光腔400的开口朝向光源500，因为入光腔400的高度范围为1～8mm，不需要将光源500设置在导热柱506也可以很好地实现变焦，光损低，因此光源500可直接设置在复合高光效变焦透镜的下方的底座502上，不需要通过导热柱506进行导热，减低热阻，有效提高散热效率。

在生产过程中，底座502上不需要设置导热柱506，减少组装工序，同时很大程度降低生产成本，有利于量产。

通过实验检测固定设置在底座502上且位于复合高光效变焦透镜的下方的30W的LED灯珠的负极焊盘温度，经过多组检测实验，最终得出固定设置在底座502上且位于复合高光效变焦透镜下方的30W的LED灯珠的负极焊盘温度在75℃-82℃，很大程度提高了散热效率，提高散热性能，散热合格。

本实用新型通过横板200将反光杯体100和透镜体300一体化相结合，采用一套模具制备而成，结构简单，制造成本低，同时在横板200的下端面设置第一进光区域201和第二进光区域202的环状凸纹，有效降低光损，同时提高出光率。

进一步作为优选的实施方式，所述入光腔400的第一侧壁401为珠面或磨砂面或镜面或圈纹面中任一种。

进一步作为优选的实施方式，所述透镜体300的出光面301和所述第一进光区域201分别为珠面或磨砂面或镜面或圈纹面中任一种。

第一进光区域201和出光面301的常规结构为镜面，但是镜面没有经过其他的处理的话，光源500经过复合高光效变焦透镜射出，有可能存在黄圈、色散的问题。本实施例中第一进光区域201和出光面301为珠面、磨砂面、镜面或圈纹面中任一种时，光源500发出的光，经过珠面、磨砂面、镜面或圈纹面中任一种后，使得光斑更加均匀，可以减少黄圈和色散。

同理，所述入光腔400的第一侧壁401为珠面或磨砂面或镜面或圈纹面中任一种，有效进一步减少黄圈和色散。

进一步作为优选的实施方式，所述反光杯体100的外侧壁102设有电镀膜。

复合高光效变焦透镜整体透明，所述透镜体300采用TIR(Total InternalReflection)透镜，TIR透镜指利用内部全反射原理设计的透镜系统，因其高效聚光的特性得到广泛应用，可以在反光杯体100的外侧壁102镀覆有一层均匀分布的电镀层，而穿透复合高光效变焦透镜且非准直的光线由反光杯体100的内部曲面反射进入至透镜体300内，最终光线从透镜体300的出光面301或反光杯体100的内侧壁101射出，透镜体300和反光杯体100为透明结构，上述光线路径设计能够有效地降低光损、提高出光率并避免眩光现象。

本实施例将电镀层镀覆于反光杯体100的外侧壁102能够简化电镀工艺并降低加工成本，另外，可以通过改变反光杯体100的内部曲面的曲率参数来调整出光角度。除了可以在反光杯体100的外侧壁102镀覆有一呈均匀分布的电镀层，还可以把反光杯体100的外侧壁102设计成光滑面结构，当然也可以于反光杯体100的外侧壁102设置呈均匀分布的鱼鳞面，其中，鱼鳞面可以设计成六棱面形状、四棱面形状、方形面形状、钻石面形状或者其他形状结构，非准直的光线由反光杯体100的内部曲面反射后，从透镜体300的出光面301或反光杯体100的内侧壁101射出，设有鱼鳞面，可以把非准直的光线打散，使得光斑更加均匀，可以减少黄圈和色散，可以根据需要，在反光杯体100的外侧壁102设置呈均匀分布的鱼鳞面，在鱼鳞面的外侧再镀覆有一呈均匀分布的电镀层。

进一步作为优选的实施方式，所述反光杯体100、透镜体300和若干个环状凸纹的材质均为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯中任一种。

反光杯体100、透镜体300和若干个环状凸纹可以由透明状的PC(聚碳酸酯)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)制成，其中，聚碳酸酯具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广，高度透明性，电气特性优，折射率高，聚甲基丙烯酸甲酯，俗称有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质地最优异的品种。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反光杯体100的外侧壁102的上部边缘设有沿水平方向设置的滑柱，所述滑柱均匀围绕所述上部边缘设置，所述滑柱与所述反光杯体100一体注塑成型。

现有技术中变焦透镜需要通过固定件组装固定在灯具中，所述固定件为单独的零件，需要单独一套模具生产，生产成本和组装工序较复杂。本实施例中的复合高光效变焦透镜上的设有用于将复合高光效变焦透镜固定连接或滑动连接在灯具上的滑柱，灯具中设有与所述滑柱相适配的定位孔或滑轨，使得复合高光效变焦透镜一步到位地固定连接或滑动连接在灯具中。所述滑柱与所述反光杯体100一体注塑成型，因此可以通过一套模具即可生产出，节省成本，且装配工序简单很多，提高工作效率。

进一步作为优选的实施方式，所述反光杯体100的外侧壁102的上部边缘设有第一滑柱503、第二滑柱504和第三滑柱505，所述第一滑柱503的长度大于所述第二滑柱504和第三滑柱505，所述第一滑柱503、第二滑柱504和第三滑柱505与所述反光杯体100一体注塑成型，且均匀围绕所述反光杯体100的外侧壁102的上部边缘设置。

在本实施例中滑柱有三条，有利于均衡受力，延长产品使用寿命。其中第一滑柱503的长度大于第二滑柱504和第三滑柱505，所述第一滑柱503为导向柱，有利于三条滑柱对应插入滑轨或定位孔。本实施例中与滑柱相对应的是滑轨。

除此以外还提供一种灯具，包括如上所述的一种复合高光效变焦透镜。

在灯具内的部件中设置与所述滑柱相适配的滑槽或定位孔，这样可以使得所述复合高光效变焦透镜与灯具中的部件固定连接或滑动连接。本实施例中的灯具中包括旋转环座，所述旋转环座上设置有与所述滑柱相适配的滑轨，使得所述复合高光效变焦透镜与所述旋转环座实现滑动连接，所述复合高光效变焦透镜在灯具中实现变焦。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种复合高光效变焦透镜，其特征在于：包括反光杯体，所述反光杯体内设有水平设置的横板，所述横板的上端面设有透镜体，所述透镜体为凸透镜，所述透镜体和反光杯体同轴设置，所述横板、透镜体和反光杯体一体成型，所述反光杯体的内部设有入光腔，所述入光腔位于所述横板的下方，且所述入光腔的顶面为所述横板的下端面，所述入光腔的开口朝向光源，所述入光腔的顶面设有第一进光区域和第二进光区域，所述第一进光区域为圆形，所述第二进光区域设有半径由小到大的若干个环状凸纹，所述若干个环状凸纹与第一进光区域同心设置。

2.根据权利要求1所述的一种复合高光效变焦透镜，其特征在于：所述入光腔的第一侧壁为珠面或磨砂面或镜面或圈纹面中任一种。

3.根据权利要求1所述的一种复合高光效变焦透镜，其特征在于：所述透镜体的出光面和所述第一进光区域分别为珠面或磨砂面或镜面或圈纹面中任一种。

4.根据权利要求1所述的一种复合高光效变焦透镜，其特征在于：所述入光腔的顶面到所述入光腔的开口的高度范围为1～8mm。

5.根据权利要求1所述的一种复合高光效变焦透镜，其特征在于：所述反光杯体的外侧壁设有电镀膜。

6.根据权利要求1所述的一种复合高光效变焦透镜，其特征在于：所述反光杯体的外侧壁的上部边缘设有滑柱，所述滑柱均匀围绕所述上部边缘设置，所述滑柱与所述反光杯体一体注塑成型。

7.根据权利要求1所述的一种复合高光效变焦透镜，其特征在于：所述反光杯体的外侧壁的上部边缘设有第一滑柱、第二滑柱和第三滑柱，所述第一滑柱的长度大于所述第二滑柱和第三滑柱，所述第一滑柱、第二滑柱和第三滑柱与所述反光杯体一体注塑成型，且均匀围绕所述反光杯体的外侧壁的上部边缘设置。

8.根据权利要求1所述的一种复合高光效变焦透镜，其特征在于：所述反光杯体、透镜体和若干个环状凸纹的材质均为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯中任一种。

9.一种灯具，其特征在于：包括权利要求1至8任一项中所述的一种复合高光效变焦透镜。

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