CN213576882U - 一种照明发光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及照明技术领域，提供一种照明发光装置，包括依次排列的发光光源、菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜；其中，菲涅尔准直透镜包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔准直透镜的光滑面朝向所述发光光源，所述菲涅尔准直透镜的同心圆面背向所述发光光源；所述发光光源产生的光束经所述菲涅尔准直透镜准直成近平行光束后入射到所述菲涅尔汇聚透镜，再由所述菲涅尔汇聚透镜汇聚于预设的焦点。本实用新型降低了所述照明发光装置的整体高度，使得所述发光光源、菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜更加紧凑；本实用新型还增加了光学组件，可以根据实际需求进行布置；本实用新型还对所述菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜进行改进，以获得更好的出光效果。

Description

一种照明发光装置

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，更具体地，涉及一种照明发光装置。

背景技术

如图1、图2所示，现有技术中的一种照明发光装置的光路图和结构示意图。其中，如图3、图4所示的用于准直的准直透镜21和出光汇聚的汇聚透镜31多为平凸或双凸的球面或非球面透镜。一旦照明发光装置的功率增大，随着而来的是，发光面积增加、发光单元数量增多、透镜的厚度增厚，从而导致整个照明发光装置的高度增加。

同时，现有的准直透镜和汇聚透镜也大多采用球面透镜，传统球面透镜由于球面折射的限制会存在球差，如图5所示，光束会聚在焦点O附近，出现束腰的情况，在焦点O所在的平面a上会产生光斑。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术照明发光装置高度较高的缺陷，提供一种照明发光装置，用于保持照明发光装置原有的光学参数的情况下，减少照明发光装置的整体高度，使灯具结构更加紧凑。

本实用新型采取的技术方案是，提供一种照明发光装置，包括依次排列的发光光源、菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜；其中，所述菲涅尔准直透镜包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔准直透镜的光滑面朝向所述发光光源，所述菲涅尔准直透镜的同心圆面背向所述发光光源；所述发光光源产生的光束经所述菲涅尔准直透镜准直成近平行光束后入射到所述菲涅尔汇聚透镜，再由所述菲涅尔汇聚透镜汇聚于预设的焦点。

本方案采用了更薄菲涅尔准直透镜作为准直透镜，更薄的菲涅尔汇聚透镜作为汇聚透镜，在保持光学参数的情况下，降低了所述照明发光装置的整体高度，使得所述发光光源、菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜更加紧凑。同时，由于高度减少，用于安装所述发光光源、菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜的外壳的高度可以减少，从而节约了外壳的材料；且由于菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜更薄，可以节省透镜的材料，从而大大节省了成本。所述光学参数包括原准直透镜的准直效率，原汇聚透镜的汇聚角度等。

相比现有技术，本方案使用了更薄的菲涅尔准直透镜和菲涅尔汇聚透镜，除了可以保持发光装置原有的出光角度以外，还可以消除由现有的准直透镜和汇聚透镜厚度带来的光程差，以及通过对不同环带曲率半径的修正消除部分球差。现有的准直透镜和汇聚透镜大多采用凸透镜，而传统凸透镜的中心厚度较边缘厚度要厚，凸透镜的中心厚度与其边缘厚度差值越大，凸透镜的不同出光半径上的光路光程差越大。而本方案通过菲涅尔透镜的设计，可将该差值减小，达到缩小光程差的效果。

现有的准直透镜和汇聚透镜也大多采用球面透镜，传统球面透镜由于球面折射的限制会存在球差，即光束会聚在焦点附近，出现束腰的情况。本方案通过对菲涅尔准直透镜和菲涅尔汇聚透镜不同半径的同心环带的曲率半径的修正，可以使得光束汇聚点更加靠近焦点，减小束腰，消除部分球差。

优选地，所述菲涅尔汇聚透镜包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔汇聚透镜的同心圆面朝向所述菲涅尔准直透镜，所述菲涅尔汇聚透镜的光滑面背向所述菲涅尔准直透镜。本方案能够根据设计者的需求，将菲涅尔汇聚透镜的同心圆面和光滑面如此设置。

优选地，所述菲涅尔汇聚透镜包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔汇聚透镜的光滑面朝向所述菲涅尔准直透镜，所述菲涅尔汇聚透镜的同心圆面背向所述菲涅尔准直透镜。本方案能够根据设计者的需求，将菲涅尔汇聚透镜的同心圆面和光滑面如此设置。

优选地，所述发光光源为LED阵列；所述菲涅尔准直透镜为菲涅尔准直透镜阵列，且所述菲涅尔准直透镜阵列与所述LED阵列一一对应。

现有技术中，发光光源中的发光单元数目越多，汇聚透镜越厚；单个发光单元面积越大，准直透镜越厚。相比现有技术，本方案在发光光源采用LED阵列的情况下，即所述发光光源中具有多个LED发光单元的情况下，采用了更薄的菲涅尔准直透镜作为准直透镜，更薄的菲涅尔汇聚透镜作为汇聚透镜，在满足了发光单元数量、发光单元面积的需求的同时，降低了所述照明发光装置的整体高度。

优选地，所述菲涅尔准直透镜阵列包括若干个菲涅尔透镜单元，所述菲涅尔透镜单元独立设置或一体成型。本方案中，当所述菲涅尔透镜单元独立设置时，能够根据LED阵列的位置灵活布置。当所述菲涅尔透镜单元一体成型时，对应所述LED阵列准确地进行安装，提高安装效率。

优选地，所述照明发光装置还包括准直小透镜，所述准直小透镜位于所述发光光源、菲涅尔准直透镜之间，并用于将所述发光光源产生的光束整形后入射到所述菲涅尔准直透镜。本方案中，所准直小透镜用于对所述发光光源产生的光束进行整形，缩小光束的发光角度后投射入菲涅尔准直透镜，以形成近平行光束。

优选地，所述菲涅尔准直透镜与所述菲涅尔汇聚透镜之间还设有光学组件，所述光学组件为对置复眼透镜对、单片复眼透镜、高斯扩散片、滤光片之中的任一种。本方案可以根据实际出光效果的需求，采用对应的光学组件进行布置。

优选地，所述菲涅尔准直透镜、所述菲涅尔汇聚透镜的同心圆面均包括中心圆和该中心圆的多个同心圆环。本方案中，所述菲涅尔准直透镜通过在同心圆面设置不同半径同心圆环的曲率半径参数，使得发光光源发出的光束在菲涅尔准直透镜不同半径的同心圆环处准直后形成近平行光。菲涅尔准直透镜的同心圆环的数量取决于单个发光光源或发光光源内单个发光单元的发光面积大小、实际设计需求以及所要求的加工工艺。同心圆环的数量越多，菲涅尔准直透镜越薄，菲涅尔准直透镜的加工难度越大。

所述菲涅尔汇聚透镜通过在同心圆面设置不同半径同心圆环的曲率半径参数，使照明发光装置获得等于甚至优于现有汇聚透镜的汇聚效果。发光光源数量越多，即总发光面积越大，汇聚透镜半径越大，同心圆环的数量则可以设置得越大。同心圆环的数量取值取决于实际设计需求以及加工工艺。

优选地，所述菲涅尔准直透镜相邻的同心圆环之间的距离向所述菲涅尔准直透镜的边缘逐渐减小；和/或，所述菲涅尔汇聚透镜的相邻的同心圆环之间的距离向所述菲涅尔汇聚透镜的边缘逐渐减小。本方案中如此设置，能够将所述菲涅尔准直透镜和所述菲涅尔汇聚透镜设计得更加薄，降低所述照明发光装置的整体高度，使得各个部件之间更加紧凑。且所述菲涅尔准直透镜如此设置，能够准确地将所述发光光源产生的光束精准地形成近平行光出射。所述菲涅尔汇聚透镜如此设置，能够准确地将光束精准地汇聚于预设的焦点。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型采用了分别采用了更薄的菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜作为准直透镜、汇聚透镜，在保持光学参数的情况下，降低了所述照明发光装置的整体高度，使得所述发光光源、菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜更加紧凑；本实用新型还增加了光学组件，可以根据实际需求进行布置；本实用新型还对所述菲涅尔准直透镜、菲涅尔汇聚透镜进行改进，以获得更好的出光效果。

附图说明

图1为现有技术的光路图。

图2为现有技术的照明发光装置的结构图。

图3为现有技术的准直透镜的结构图。

图4为现有技术的汇聚透镜的结构图。

图5为现有技术光束的汇聚效果图。

图6为本实用新型的光路图。

图7为本实用新型光束的汇聚效果图。

图8为本实用新型的菲涅尔准直透镜2的结构图。

图9为本实用新型的菲涅尔汇聚透镜3的结构图。

图10为本实用新型的照明发光装置的结构图。

附图标记：发光光源1、菲涅尔准直透镜2、菲涅尔汇聚透镜3、准直小透镜4、光学组件5、基板6、外壳7、焦点O、平面a。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图6所示，本实施例提供一种照明发光装置。所述照明发光装置包括依次排列的发光光源1、菲涅尔准直透镜2、菲涅尔汇聚透镜3。

为了便于理解本申请实施例所述的一种照明发光装置，首先对该照明发光装置进行阐述。本申请实施例为了解决现有技术中照明发光装置的整体高度较高的缺陷，对所述照明发光装置进行了改进。本申请实施例采用了更薄的菲涅尔准直透镜2、菲涅尔汇聚透镜3，使得所述照明发光装置在保持光学参数的情况下，降低了所述照明发光装置的整体高度，使得所述发光光源1、菲涅尔准直透镜2、菲涅尔汇聚透镜3更加紧凑，同时也节省了成本。

所述照明发光装置的发光路径为：所述发光光源1产生的光束经所述菲涅尔准直透镜2准直成近平行光束后入射到所述菲涅尔汇聚透镜3，再由所述菲涅尔汇聚透镜3汇聚于预设的焦点O。

如图7所示，本申请实施例通过采用菲涅尔准直透镜2和菲涅尔汇聚透镜3不同半径的同心圆环带的曲率半径的修正，可以使得光束汇聚点更加靠近焦点O，减小束腰，消除部分球差。焦点O位于平面a上。

其中，发光光源1可以单个的发光光源，可以是多个发光光源，也可以是由多个发光单元组成的LED阵列。本申请实施例以发光光源1为LED阵列为例进行阐述。为了降低发光光源1的布置难度和设计难度，所述发光光源1位于同一平面上，即所述LED阵列设置于同一平面上。

其中，菲涅尔准直透镜2为具有正焦距的菲涅尔准直透镜。如图8所示，为了将LED阵列各个发光单元发出的光束进行准直，所述菲涅尔准直透镜2为菲涅尔准直透镜阵列，且所述菲涅尔准直透镜阵列与所述LED阵列一一对应。具体地，所述菲涅尔准直透镜阵列包括若干个菲涅尔透镜单元，所述菲涅尔透镜单元与所述发光单元一一对应。所述LED阵列大致呈六边形排列，所述菲涅尔准直透镜阵列也大致呈六边形排列。

在一个申请实施例中，所述菲涅尔透镜单元独立设置，以便于根据LED阵列的位置灵活布置。

在一个申请实施例中，所述菲涅尔透镜单元一体成型，以便于提高安装效率。

菲涅尔准直透镜2包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔准直透镜的光滑面朝向所述发光光源1，所述菲涅尔准直透镜2的同心圆面背向所述发光光源1。即，每个菲涅尔透镜单元包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔透镜单元的光滑面朝向所述发光光源1，所述菲涅尔透镜单元的同心圆面背向所述发光光源1。具体地，所述菲涅尔透镜单元的同心圆面包括中心圆和该中心圆的多个同心圆环，且菲涅尔透镜单元的相邻的同心圆环之间具有一定距离。为了将菲涅尔透镜单元设计得越薄，所述菲涅尔透镜单元的同心圆环的数量可以设计得越多。且，所述菲涅尔透镜单元相邻的同心圆环之间的距离向所述菲涅尔透镜单元的边缘逐渐减小。

其中，在发光光源1和菲涅尔准直透镜2之间还设置有准直小透镜4，准直小透镜4用于将所述发光光源1产生的光束整形，以缩小发光光源1的发光角度后入射到所述菲涅尔准直透镜2。具体地，准直小透镜4也设置有若干个小透镜单元。若干个小透镜单元成阵列式排布，并与所述发光单元一一对应。具体地，小透镜单元独立设置。

其中，如图9所示，菲涅尔汇聚透镜3为具有正焦距的菲涅尔透镜。菲涅尔汇聚透镜3可以只设置有一个，用于对光束进行汇聚。

在一个申请实施例中，菲涅尔汇聚透镜3包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔汇聚透镜3的同心圆面朝向所述菲涅尔准直透镜2，所述菲涅尔汇聚透镜3的光滑面背向所述菲涅尔准直透镜2。

在一个申请实施例中，菲涅尔汇聚透镜3包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔汇聚透镜3的光滑面朝向所述菲涅尔准直透镜2，所述菲涅尔汇聚透镜3的同心圆面背向所述菲涅尔准直透镜2。

菲涅尔汇聚透镜3的同心圆面均包括多个同心圆环。为了将菲涅尔汇聚透镜3设计得越薄，菲涅尔汇聚透镜3的相邻的同心圆环之间的距离向所述菲涅尔汇聚透镜3的边缘逐渐减小。

为了将菲涅尔汇聚透镜3设计得越薄，菲涅尔汇聚透镜3上的同心圆环数量越多。菲涅尔汇聚透镜3上的同心圆环数量越多，菲涅尔汇聚透镜3上的各个同心圆环环宽越小。当同心圆环环宽足够小，每个同心圆环的曲面或球面可近似为锥面，在降低加工难度的同时，还可保证光学参数。所述同心圆环的环宽取决于设计需求与加工精度，当使用锥面的光学性能与使用球面的光学性能差别很小，或加工精度无法达到所需球面精度时，可近似使用锥面替代。

为了能够使得所述照明发光装置符合实际的出光效果的需求，菲涅尔准直透镜2与所述菲涅尔汇聚透镜3之间还设有光学组件5。所述光学组件5为对置复眼透镜对、单片复眼透镜、高斯扩散片、滤光片之中的任一种。

其中，如图10所示，所述照明发光装置还包括基板6，基板6用于安装发光光源1。所述LED阵列分布于基板6上。

其中，所述照明发光装置还包括外壳7。基板6安装于外壳7下端，LED阵列位于基板6的上表面。所述LED阵列、准直小透镜4、菲涅尔准直透镜2、光学组件5、菲涅尔汇聚透镜3依次设置于外壳7内。

在一个申请实施例中，光学组件5为对置复眼透镜对。所述照明发光装置的发光路径为：所述LED阵列产生的光束依次经准直小透镜4、菲涅尔准直透镜2准直成近平行光束后入射到所述对置复眼透镜对，经所述对置复眼透镜对匀光后，再由所述菲涅尔汇聚透镜3汇聚于预设的焦点。

经图2和图10对比，即现有技术的照明发光装置和本申请的照明发光装置相比，明显可以看出本申请的照明发光装置整体高度减小，灯具结构也更加紧凑。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书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权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种照明发光装置，其特征在于，包括依次排列的发光光源(1)、菲涅尔准直透镜(2)、菲涅尔汇聚透镜(3)；

其中，所述菲涅尔准直透镜(2)包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔准直透镜(2)的光滑面朝向所述发光光源(1)，所述菲涅尔准直透镜(2)的同心圆面背向所述发光光源(1)；

所述发光光源(1)产生的光束经所述菲涅尔准直透镜(2)准直成近平行光束后入射到所述菲涅尔汇聚透镜(3)，再由所述菲涅尔汇聚透镜(3)汇聚于预设的焦点。

2.根据权利要求1所述的一种照明发光装置，其特征在于，所述菲涅尔汇聚透镜(3)包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔汇聚透镜(3)的同心圆面朝向所述菲涅尔准直透镜(2)，所述菲涅尔汇聚透镜(3)的光滑面背向所述菲涅尔准直透镜(2)。

3.根据权利要求1所述的一种照明发光装置，其特征在于，所述菲涅尔汇聚透镜(3)包括同心圆面和光滑面，所述菲涅尔汇聚透镜(3)的光滑面朝向所述菲涅尔准直透镜(2)，所述菲涅尔汇聚透镜(3)的同心圆面背向所述菲涅尔准直透镜(2)。

4.根据权利要求1所述的一种照明发光装置，其特征在于，所述发光光源(1)为LED阵列；所述菲涅尔准直透镜(2)为菲涅尔准直透镜阵列，且所述菲涅尔准直透镜阵列与所述LED阵列一一对应。

5.根据权利要求4所述的一种照明发光装置，其特征在于，所述菲涅尔准直透镜阵列包括若干个菲涅尔透镜单元，所述菲涅尔透镜单元独立设置或一体成型。

6.根据权利要求1所述的一种照明发光装置，其特征在于，所述照明发光装置还包括准直小透镜(4)，所述准直小透镜(4)位于所述发光光源(1)、菲涅尔准直透镜(2)之间，并用于将所述发光光源(1)产生的光束整形后入射到所述菲涅尔准直透镜(2)。

7.根据权利要求1所述的一种照明发光装置，其特征在于，所述菲涅尔准直透镜(2)与所述菲涅尔汇聚透镜(3)之间还设有光学组件(5)，所述光学组件(5)为对置复眼透镜对、单片复眼透镜、高斯扩散片、滤光片之中的任一种。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种照明发光装置，其特征在于，所述菲涅尔准直透镜(2)、所述菲涅尔汇聚透镜(3)的同心圆面均包括中心圆和该中心圆的多个同心圆环。

9.根据权利要求8所述的一种照明发光装置，其特征在于，所述菲涅尔准直透镜(2)相邻的同心圆环之间的距离向所述菲涅尔准直透镜(2)的边缘逐渐减小；

和/或，所述菲涅尔汇聚透镜(3)的相邻的同心圆环之间的距离向所述菲涅尔汇聚透镜(3)的边缘逐渐减小。

Images