CN212841372U - 透镜、光学模组、光电模组及吸顶灯 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种透镜、光学模组、光电模组及吸顶灯，涉及照明技术领域。本申请可以将LED灯珠发出的光配置为矩形光斑，改善吸顶灯中心出现暗区的情况或减少光基板的数量，还可以为多颗LED灯珠配光，从而降低成本。本申请透镜包括安装面和出射面；透镜本体具有两个正交的对称面，出射面为凸起的自由曲面，且出射面在安装面所在平面上的投影为圆角长方形；安装面向靠近出射面的方向凹陷形成腔体，腔体的壁面为入射面；入射面在安装面所在的平面上的投影的轮廓包括开口相对的第一弧线和第二弧线，第一弧线和第二弧线通过两根第一直线或两根第一曲线连接成闭合结构。本申请同时公开了一种光学模组、光电模组及吸顶灯。本申请可用于提升透镜的性能。

Description

透镜、光学模组、光电模组及吸顶灯

技术领域

本申请涉及照明技术领域，尤其涉及一种透镜、光学模组、光电模组及吸顶灯。

背景技术

在照明领域，吸顶灯是一种应用广泛的灯具。参照图1，由于吸顶灯是通过排布在内部的多颗LED灯珠发出光线，且LED灯珠的光束角为120°，因此，在不进行任何配光的情况下，每颗LED灯珠均会以接近球面的方式向四周发射光线，由这些LED灯珠所发出的光线整体则会呈现出以每颗LED灯珠为中心的多点放射状。而在通常情况下，人们希望吸顶灯的整个扩散罩能够发出均匀的光线，所以便需要对LED灯珠进行配光。配光的目的是改变LED灯珠的光线传播方向，从吸顶灯的扩散罩整体进行考虑，使这些LED灯珠所发出的光线在到达扩散罩时恰好处于基本均匀的程度。

参照图2和图3，现有的吸顶灯大多通过圆形光斑透镜对LED灯珠进行配光，即照射在扩散罩上的光斑为圆形光斑，当应用于圆形吸顶灯时，由于圆形吸顶灯中的多个LED灯珠呈环形分布，因此，圆形吸顶灯的中心容易出现暗区，从而影响照明的舒适性。

实用新型内容

本申请的实施例提供一种透镜、光学模组、光电模组及吸顶灯，其中，透镜可以将LED灯珠发出的光配置为矩形光斑，在保证LED灯珠沿透镜的长度方向的光斑尺寸的前提下，应用于圆形吸顶灯时可以改善吸顶灯中心出现暗区的情况；应用于方形吸顶灯时，可以减少光基板的数量，本申请透镜还可以同时为多颗并排设置的LED灯珠配光，从而节省透镜的数量，降低成本。

为达到上述目的，第一方面，本申请的实施例提供了一种透镜，包括透镜本体，所述透镜本体包括相对设置的安装面和出射面；所述透镜本体具有两个正交的对称面，两个所述对称面均与所述安装面垂直；所述出射面为凸起的自由曲面，且所述出射面在所述安装面所在平面上的投影为圆角长方形，所述圆角长方形的长度和宽度不同；所述安装面向靠近所述出射面的方向凹陷形成腔体，所述腔体的壁面为入射面；所述入射面在所述安装面所在的平面上的投影的轮廓包括开口相对的第一弧线和第二弧线，所述第一弧线和所述第二弧线通过两根第一直线或两根第一曲线连接成闭合结构。

第二方面，本申请的实施例提供了一种光学模组，包括透镜基板和设置在所述透镜基板上的多个透镜，所述透镜为上述的透镜。

第三方面，本申请的实施例提供了一种光电模组，包括光源板和上述的光学模组，所述光源板上设有多个LED灯珠，所述光学模组上的透镜罩设于所述LED灯珠上，且所述透镜与所述LED灯珠一一对应。

第四方面，本申请的实施例提供了一种吸顶灯，包括上述的光电模组。

本申请的实施例提供的透镜，包括透镜本体，透镜本体包括相对设置的安装面和出射面；透镜本体具有两个正交的对称面，两个对称面均与安装面垂直；出射面为凸起的自由曲面且出射面在安装面所在平面上的投影为圆角长方形，圆角长方形的长度和宽度不同，安装面向靠近出射面的方向凹陷形成腔体，腔体的壁面为入射面，入射面在安装面所在的平面上的投影的轮廓包括开口相对的第一弧线和第二弧线，第一弧线和第二弧线通过两根第一直线或两根第一曲线连接成闭合结构；由于LED灯珠的发光角度只有120°，当LED灯珠呈环形排布或条形排布时，若对LED灯珠进行配光，就要求径向和条形的宽度方向为大角度，而环形方向和条形的长度方向可以为较小的角度，因此，本申请实施例透镜可将LED灯珠发出的光先经过入射面进行扩散，再经过出射面扩散，改变其光型，实现矩形光斑配光，相比圆形光斑透镜，在圆形光斑的直径与矩形光斑的长度相等的前提下，由于矩形光斑的面积小于圆形光斑的面积，所以在配置的LED灯珠能量相同的情况下，光斑的亮度更高，因此，在保证LED灯珠沿透镜的长度方向的光斑尺寸和亮度的前提下，当本申请实施例应用于圆形吸顶灯时可以改善吸顶灯中心出现暗区的情况；本申请实施例应用于方形吸顶灯时，可以减少光基板的数量，另外，本申请实施例透镜还可以同时为多颗灯珠配光，从而节省透镜的数量，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为LED灯珠的光强分布图；

图2为使用圆形透镜配光后LED灯珠形成的圆形光斑；

图3为使用圆形透镜配光后LED灯珠的光强分布图；

图4为本申请实施例透镜的立体结构示意图；

图5为本申请实施例透镜的主视剖视图；

图6为本申请实施例透镜的俯视图；

图7为本申请实施例透镜的仰视图；

图8为图7的A-A剖视图；

图9为使用本申请实施例透镜配光后LED灯珠形成的矩形光斑；

图10为使用本申请实施例透镜配光后LED灯珠的光强分布图；

图11为本申请实施例透镜小角度方向的光路图；

图12为本申请实施例透镜大角度方向的光路图；

图13为本申请一个实施例光学模组的结构示意图；

图14为本申请另一个实施例光学模组的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1，吸顶灯中的LED灯珠的光束角只有120°，光束角较小，近似lambertion(理想散射)，当直接通过LED灯珠照射较大的区域或形状特殊的区域时，就需要数量较多的LED灯珠，会增加成本。因此，现有技术一般在LED灯珠的外部设置透镜来对LED灯珠进行配光，以得到理想的光束角和光斑形状。

为了增加同一区域的光照强度，有时需要同时布置多颗LED灯珠并对其进行配光，以使多颗LED灯珠照射同一区域，由于现有技术中每颗LED灯珠均需单独配置一个透镜，因此，一般需要多个透镜，成本较高。

参照图4至图8，本申请的实施例提供了一种透镜10，包括透镜本体1，透镜本体1包括相对设置的安装面12和出射面11，透镜本体1具有两个正交的对称面，两个对称面均与安装面12垂直；出射面11为凸起的自由曲面且出射面11在安装面12所在平面上的投影为圆角长方形，圆角长方形的长度与宽度不同，安装面12向靠近出射面11的方向凹陷形成腔体13，腔体13的壁面为入射面14，出射面11的中部向入射面14凹陷，参照图7，入射面14在安装面12所在平面上的投影的轮廓包括开口相对的第一弧线121和第二弧线122，第一弧线121和第二弧线122通过两根第一直线或两根第一曲线连接成闭合结构，由此，本申请实施例透镜10的腔体13内可并排容纳多颗灯珠，本申请实施例透镜10可同时为多颗并排设置的LED灯珠配光，相比单独设置多个相同的透镜，本申请需要的透镜的数量更少，成本更低。在一些实施例中，第一弧线121和第二弧线122相对于圆角长方形沿宽度方向的中心线对称设置，第一弧线121的圆心和第二弧线122的圆心的连线与圆角长方形沿长度方向的中心线重合。需要说明的是，本申请中圆角长方形沿宽度方向的中心线是指经过圆角长方形两个长边的中点的直线，圆角长方形沿长度方向的中心线是指经过圆角长方形两个短边的中点的直线。在一些实施例中，第一弧线121和第二弧线122均为半圆弧。

参照图9，LED灯珠发出的光先经过入射面14进行扩散，再经过出射面11扩散，由此，本申请实施例透镜可对LED灯珠发出的光进行配光，改变其光型，实现矩形光斑配光，相比圆形光斑透镜，在圆形光斑的直径与矩形光斑的长度相等的前提下，矩形光斑的面积可以小于圆形光斑的面积，所以在配置的LED灯珠能量相同的情况下，矩形光斑的亮度更高，因此，参照图13，在保证LED灯珠沿透镜的长轴方向的光斑尺寸和亮度的前提下，当本申请实施例透镜10应用于圆形吸顶灯时，可以改善圆形吸顶灯中心出现暗区的情况；参照图14，相比圆形光斑透镜，本申请实施例透镜10应用于方形吸顶灯时，可以减少光基板的数量。

参照图7，当采用第一弧线121和第二弧线122通过两根第一曲线连接成闭合结构的技术方案时，在一些实施例中，两根第一曲线向靠近彼此的方向凸起，由此，可使出射光更均匀。

当采用第一弧线121和第二弧线122通过两根第一直线连接成闭合结构的技术方案时，在另一些实施例中，两根第一直线相互平行，由此，加工更方便。

参照图8，在一些实施例中，腔体13与第一截面的相交线为半椭圆形；参照图5，腔体13与经过圆角长方形长度方向的中心线的正交面的相交线包括沿竖直方向设置的第一椭圆弧线133和第二椭圆弧线134，第一椭圆弧线133和第二椭圆弧线134的开口相对，且第一椭圆弧线133和第二椭圆弧线134相对于圆角长方形沿宽度方向的中心线对称设置；第一椭圆弧线133和第二椭圆弧线134远离安装面12的一端通过第二直线或第二曲线连接，参照图5和图8，第一截面为经过第一弧线121两端点且与经过圆角长方形宽度方向的中心线的正交面平行的平面。

参照图5，第一椭圆弧线133和第二椭圆弧线134远离安装面12的一端通过第二曲线连接的技术方案时，在一些实施例中，第二曲线向安装面12凸起，由此，可使出射光更均匀。

参照图11，本申请实施例透镜10中的腔体13内可以配置多个相同的LED灯珠，这样多个LED灯珠可同时为相同的区域配光，提高该区域的亮度；本申请实施例透镜10中的腔体13内也可以配置多个不同颜色的LED灯珠，这样本申请实施例透镜10可以实现多个不同颜色的LED灯珠的混光混色，以实现多种光效；另外，可以只在本申请实施例透镜中10中的腔体13内配置一个LED灯珠，此时，可起到与单颗LED灯珠对应单个透镜相同的效果，这样可以使本申请实施例透镜10的适用范围更广。

参照图8，为了方便安装LED灯珠，在一些实施例中，腔体13的口部设有台阶槽15，光源位于台阶槽15内。需要说明的是，台阶槽15的口部形状与腔体13的口部形状可以相同也可以不同。由于LED灯珠的尺寸为3.5mm×2.8mm×0.7mm，因此，在一些实施例中，台阶槽15的高度为0.8mm～0.9mm，由此，既可以装入LED灯珠又不会浪费材料。

继续参照图8，当采用腔体13的口部设有台阶槽15的结构时，由于LED灯珠的安装精度要求较高，为了避免由于安装误差导致出现亮环，在一些实施例中，台阶槽15的表面设有晒纹，晒纹也叫浅晒纹槽或磨砂蚀纹，该结构可以避免出现亮环。

在一些实施例中，入射面14和出射面11均设有晒纹，入射面14和出射面11上的晒纹可以使出射光更均匀，提高出射光的舒适性。

继续参照图8，由于有时需要将两个透镜并排且相贴设置，因此，在一些实施例中，透镜本体的底部外侧设有环形凸缘2，当需要两个本申请实施例透镜10并排设置时，两个本申请实施例透镜10的环形凸缘2的外侧可以相接触并连接，这样，可以提高透镜10安装的可靠性。在一些实施例中，环形凸缘的高度为1～1.5mm，这样在保证安装强度的前提下，可以最大程度的节省材料，性价比最高，具体的，在一些实施例中，环形凸缘的高度为1mm。

当采用透镜本体1的底部外侧形成环形凸缘2的实施方式时，在一些实施例中，安装面12和环形凸缘2的表面均设有晒纹，由此，可以遮挡光源基板，提高透镜的美观性。

参照图11和图12，在一些实施例中，沿圆角长方形的长度方向(小角度方向)的光束角为140°～170°，沿圆角长方形的宽度方向(大角度方向)的光束角为170°～178°，由此，本申请实施例可将LED灯珠发出的光配置为大角度矩形光斑，既能保证光强还能保证较大的光照面积。需要说明的是，沿圆角长方形的宽度方向的光束角是指用通过圆角长方形两个短边的中点的连线的截面截取透镜，在该截面上的光束角；同理，沿圆角长方形的长度方向的光束角是指用通过圆角长方形的两个长边的中点的连线的截面截取透镜，在该截面上的光束角。

在一些实施例中，圆角长方形的长度和宽度的比值为1.2～1.9，由此，可使光斑的长轴的尺寸与短轴的尺寸的比值更合适，既不会过于细长也不会过于粗短。

当采用沿圆角长方形的宽度方向(大角度方向)的光束角为170°～178°的实施方式时，在一些实施例中，台阶槽15的顶面到出射面11的最高处的距离为4.3mm～5mm，这样既可以保证光束角又可以节省材料。

在一些实施例中，腔体13的深度与第一弧线121的两个端点之间的距离的比值为0.8～1.1。该比值在保证出光效果和角度的同时还可以使透镜的体积更小。需要说明的是，当腔体13的深度不唯一时，此处的深度指的是腔体13的最大深度。

吸顶灯中的LED灯珠的光束角只有120°，光束角较小，在不适用透镜的情况下，LED灯珠的间距具灯罩的高度比较小，通常小于0.92，LED灯珠排布的非常密，需要的LED灯珠的数量也较多，成本较高。

参照图9和图10，经过本申请实施例透镜配光改变LED灯珠光型后，实现了大角度矩形光斑配光，这样，LED灯珠的间距与灯罩的高度比增大为3.5，需要的LED灯珠的数量显著减少，由此可以降低成本。

参照图13和图14，本申请实施例同时公开了一种光学模组，包括透镜基板20和设置在透镜基板20上的多个透镜，该透镜为上述实施例中的透镜10。

参照图13，在一些实施例中，透镜基板20为环形基板，多个透镜10呈环形阵列布置，且透镜10的宽度方向沿环形基板的径向设置。需要说明的是，透镜10的宽度方向即为圆角长方形的宽度方向。

参照图14，在一些实施例中，透镜基板20为长条形基板，多个透镜10呈矩形阵列布置，且透镜10的宽度方向沿长条形基板的宽度方向设置。

本申请实施例还公开了一种光电模组，包括光源板和上述的光学模组，光源板上设有多个LED灯珠，光学模组上的透镜10罩设于LED灯珠上，且透镜10与LED灯珠一一对应。

本申请实施例还公开了一种吸顶灯，包括上述的光电模组。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种透镜，其特征在于，包括透镜本体(1)，

所述透镜本体(1)包括相对设置的安装面(12)和出射面(11)；

所述透镜本体(1)具有两个正交的对称面，两个所述对称面均与所述安装面(12)垂直；

所述出射面(11)为凸起的自由曲面，且所述出射面(11)在所述安装面(12)所在平面上的投影为圆角长方形，所述圆角长方形的长度和宽度不同；所述安装面(12)向靠近所述出射面(11)的方向凹陷形成腔体(13)，所述腔体(13)的壁面为入射面(14)；

所述入射面(14)在所述安装面(12)所在的平面上的投影的轮廓包括开口相对的第一弧线(121)和第二弧线(122)，所述第一弧线(121)和所述第二弧线(122)通过两根第一直线或两根第一曲线连接成闭合结构。

2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，两根所述第一直线相互平行或两根所述第一曲线向靠近彼此的方向凸起。

3.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，所述腔体(13)与第一截面的相交线为半椭圆形；所述腔体(13)与经过所述圆角长方形长度方向的中心线的所述正交面的相交线包括沿竖直方向设置的第一椭圆弧线(133)和第二椭圆弧线(134)，所述第一椭圆弧线(133)和所述第二椭圆弧线(134)的开口相对，所述第一椭圆弧线(133)和所述第二椭圆弧线(134)远离所述安装面(12)的一端通过第二直线或第二曲线连接；所述第一截面为经过所述第一弧线(121)两端点且与经过所述圆角长方形宽度方向的中心线的所述正交面平行的平面。

4.根据权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述第二曲线向所述安装面(12)凸起。

5.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，所述出射面(11)的中部向所述入射面(14)凹陷。

6.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，所述腔体(13)的口部设有用于容置光源的台阶槽(15)。

7.根据权利要求6所述的透镜，其特征在于，所述入射面(14)、所述出射面(11)和所述台阶槽(15)的表面均设有晒纹。

8.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，沿所述圆角长方形的长度方向的光束角为140°～170°，沿所述圆角长方形的宽度方向的光束角为170°～178°。

9.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，所述透镜本体(1)的底部外侧设有环形凸缘(2)。

10.根据权利要求9所述的透镜，其特征在于，所述环形凸缘(2)的表面和所述安装面(12)均设有晒纹。

11.根据权利要求1或2所述的透镜，其特征在于，所述圆角长方形的长度和宽度的比值为1.2～1.9，和/或所述腔体(13)的深度与所述第一弧线(121)的两个端点之间的距离的比值为0.8～1.1。

12.根据权利要求6所述的透镜，其特征在于，所述台阶槽(15)的顶面到所述出射面(11)的最高处的距离为4.3mm～5mm。

13.一种光学模组，其特征在于，包括透镜基板(20)和设置在所述透镜基板(20)上的多个透镜(10)，所述透镜(10)为权利要求1～12中任一项所述的透镜。

14.根据权利要求13所述的光学模组，其特征在于，所述透镜基板(20)为环形基板，多个所述透镜(10)呈环形阵列布置，且所述透镜(10)的长度方向沿所述环形基板的径向设置。

15.根据权利要求13所述的光学模组，其特征在于，所述透镜基板(20)为长条形基板，多个所述透镜(10)呈矩形阵列布置，且所述透镜(10)的长度方向沿所述长条形基板的宽度方向设置。

16.一种光电模组，其特征在于，包括光源板和权利要求13～15中任一项所述的光学模组，所述光源板上设有多个LED灯珠，所述光学模组上的透镜(10)罩设于所述LED灯珠上，且所述透镜(10)与所述LED灯珠一一对应。

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