CN214580894U

CN214580894U - 一种扩散透镜和照明装置

Info

Publication number: CN214580894U
Application number: CN202121168309.3U
Authority: CN
Inventors: 李扬; 张丽超
Original assignee: Opple Lighting Co Ltd; Suzhou Op Lighting Co Ltd
Current assignee: Opple Lighting Co Ltd; Suzhou Op Lighting Co Ltd
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2031-05-27

Abstract

本申请实施例公开了一种扩散透镜和照明装置，包括：同轴设置的出光面和入光面，所述出光面环绕在所述入光面的外侧，且所述出光面通过辅助面和所述入光面连接；所述出光面和所述入光面均呈弧面设置，所述辅助面上排布有多个微结构；所述微结构呈棱锥设置，且所述微结构底边的数量不小于6；扩散透镜能够偏折菲涅尔反射回来的杂散光，使原来很集中的光线被打散柔化，减弱了透镜上方的亮度，因而透镜正上方的亮度分布地更均匀。

Description

一种扩散透镜和照明装置

技术领域

本申请涉及照明用具领域，具体涉及一种扩散透镜和照明装置。

背景技术

LED灯珠所发出的光为朗伯配光，角度较小；因而灯具发光面均匀性较差。目前常用的方案就是为每颗LED光源配上一颗大角度的扩散透镜，从而使得LED灯珠发出的光线经扩散透镜的折射后角度变大，均匀的向四周射出，进而使灯具发光表面亮度均匀。

在对现有技术的研究和实践过程中，本申请的发明人发现，上述的扩散透镜在设计过程中经常会出现透镜正上方区域的亮度偏高，致使透镜亮度分布不够均匀。

实用新型内容

本申请实施例提供一种扩散透镜和照明装置，可以有效地降低透镜正上方的亮度值，使亮度均匀分布。

本申请实施例提供一种扩散透镜，包括：同轴设置的出光面和入光面，所述出光面环绕在所述入光面的外侧，且所述出光面通过辅助面和所述入光面连接；所述出光面和所述入光面均呈弧面设置，所述辅助面上排布有多个微结构；所述微结构呈棱锥设置，且所述微结构底边的数量不小于6。

可选的，所述微结构的底面为正多边形。

可选的，所述微结构为正六棱锥。

可选的，所述微结构的底面边长为0.6-0.8mm。

可选的，所述微结构的侧边和与其连接的底面间的夹角为10°-25°。

可选的，所述微结构凸出或凹陷设置在辅助面上。

可选的，所述入光面位于所述辅助面的中部；所述微结构环绕所述入光面环形阵列。

可选的，相邻的所述微结构的底边贴合排列。

可选的，所述辅助面上涂覆有反射层。

可选的，所述微结构通过喷射注塑工艺一体成型。

相应的，本申请实施例还提供一种包含所述扩散透镜的照明装置，还包括灯源，所述灯源的光线通过所述入光面入射到所述出光面，且所述微结构将至少部分经所述出光面反射至所述微结构的光线偏转至所述出光面并射出。

本实施例中的扩散透镜能够偏折菲涅尔反射回来的杂散光，使原来很集中的光线被打散柔化，减弱了透镜上方的亮度，因而使得透镜正上方的亮度分布地更均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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是扩散透镜的结构示意图；

图2是扩散透镜的光线柔化示意图；

图3是照明装置的结构示意图；

图4是杂散光的光路图示意图。

附图标记说明：

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，本领域技术人员在没有作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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

本申请实施例提供一种扩散透镜和照明装置。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。

实施例

本申请的第一实施例提供了一种照明装置，可以是用于平板灯和吸顶灯的照明灯具。如图1所示，上述照明装置包括灯源400和与灯源400配合使用的扩散透镜。当灯源和扩散透镜装配完成后，灯源400置于扩散透镜内部，从而利用扩散透镜对灯源400的光线进行匀光处理，从而使得照明装置投射的光线亮度均匀分布。本实施例中灯源400包括LED灯珠。

光具有波粒二象性，光在两种不同介质的分界面处发生折射和反射时，入射光、反射光、折射光之间存在振幅和相位的关系。在界面处除了折射定律和反射定律外还会有相当一部分光发生菲涅尔反射，这些发生菲涅尔反射的光很难再被透镜控制从而成为了杂散光，因而这部分光会影响透镜上方区域的亮度分布。

以垂直入射为例，入射角＝折射角＝0度，则菲涅尔反射比例R为(n1-n2)与(n1+n2)比值的平方，以PMMA为例，R≈4％，即每个界面都会有大概4％的光发生菲涅尔反射。当入射角增大时，发生菲涅尔反射的比例会更高；例如在60度入射角的情况下，发生菲涅尔反射的比例大约为7.15％。可见菲涅尔反射的比例是不可忽略的存在，通常的设计中这些因菲涅尔反射回来的光成为杂散光，一般通过磨砂作相应的匀光处理，弱化其影响。或者通过在透镜辅助面300的表面上增加微结构310的设计方式将光线偏折出去，进行匀光处理。

上述扩散透镜包括出光面100和入光面200，出光面100和入光面200同轴设置，并且出光面100环绕在入光面200的外侧，同时，出光面100的底部通过辅助面300和入光面200的底部封闭连接。利用同轴设置的出光面100和入光面200既便于降低扩散透镜的加工难度，也便于根据灯源400的光线入射和反射获得光路图，以便于对透镜上方亮度的处理。出光面100和入光面200均呈弧面设置，通过入光面200和出光面100之间不同的曲率变化和厚度变化来控制光线方向，进而达到被照射面亮度分布均匀的效果。

辅助面300的上表面排布设置有多个微结构310，全部的微结构310均呈棱锥设置，并且上述微结构310的底面边数不小于6，即设置在辅助面300上的微结构310至少为六棱锥。当将灯源400和扩散透镜装配后，灯源400的光线先通过折射到达入光面200，然后经入光面200入射到出光面100上，出光面100将光线反射至辅助面300的微结构310上，因而微结构310能够将全部或部分光线再次反射至出光面100，以通过出光面100射出。透镜底部设置有至少是六棱锥形状的微结构310来打散杂散光，菲涅尔反射回来的杂散光经过微结构310时，传播方向会发生偏折，使原来很集中的光线被打散柔化，从而显著地降低了透镜的菲涅尔损失，使得透镜正上方的亮度分布地更加均匀，消除透镜上方的亮区现象。

此外，相比于形状为四棱锥的微结构310，本申请中微结构310选用的是六棱锥。形状为四棱锥的微结构是通过四个完全相同的四个面来控光，对于菲涅尔反射回来的光线，每个面大约控光25％，因此，菲涅尔反射回来的杂散光经过四棱锥微结构控光后虽然在一定程度上被打散，但是仍然会相对集中，很难使亮度分布得非常均匀。因而形状为六棱锥的微结构310控光面增多，由原来的四个面控光变成了六个面控光，这样每个面控光比例有四棱锥的25％降到每个面大约16％左右，对杂散光的扩散作用更好，透镜正上方的亮度分布地更均匀。

在进一步优选的方案中，微结构310的底面为正多边形，本申请中微结构310的底面为正六棱锥。上述微结构310的底面中每个锥面都对应120度的角度范围，从而可以更多地反射经出光面100反射至微结构310的光线，使得透镜出射的光斑分布地更加均匀。同时，将微结构310设置呈正六棱锥可以降低透镜制造的成本，降低制造时的难度。

在另一实施例中，微结构310的底面边长为0.6-0.8mm。当微结构310的底面边长小于0.6mm时，模具成型时精度较低，增加了加工难度，降低了成品率。当微结构310的底面边长大于0.8mm时，易导致透镜的混光不充分，致使混光效果不理想。本申请中，微结构310选用正多边形，因而微结构310的底面边长相等，从而降低了设计以及制造的难度。

此外，微结构310的侧边和底面的夹角为15°-20°。参照图4，透镜材料为PMMA，杂散光在B处要被全反射到远离透镜的地方，所以角B要满足全反射条件B>arcs in(1/1.49)＝42度；将微结构310侧边和底边的夹角即为角A，设计时满足角A<角B，在此范围内多次尝试优化。同时，在设计的过程中结合出光面100和入光面200的形状以及厚度具体调整，使的微结构310反射的杂散光变为可控的杂散光，以使透镜出射的光斑分布地较为均匀。

在优选的方案中，微结构310可以相对于辅助面300突出设置，也可以相对于辅助面300凹陷设置。本申请中微结构310内凹或外凸的高度可以根据六棱锥的底面边长和角度A的大小来确定。

在另一实施例中，入光面200位于辅助面300的中部，且上述微结构310环绕入光面200环形阵列。将入光面200置于辅助面300的中部，可以使得灯源安装后位于扩散透镜的中部区域，使得灯源发射的光线能够从扩散透镜的各个角度出射。当微结构310环绕入光面200环形阵列时，能将出光面100射出的光线沿周向反射，以确保微结构310能够将来自各个方向的光线反射回出光面100，以保证扩散透镜光斑分布的均匀性。

在另一实施例中，相邻的微结构310的底边贴合排布，即相邻的微结构310具有共用的边界。将微结构310相邻排布，确保相邻微结构310之间不出现间隙，使得微结构310在辅助面300上的分布更加均匀，也能够通过相邻排布增加设置在辅助面300上的微结构310的数量，从而能够提高微结构310的反射能力。

在另一实施例中，辅助面300上涂覆有反射层，使得微结构310的侧面形成反射面，本申请中反射面设计为全内反射面。辅助面300上涂覆有高反射率的银材料，使得出光面100反射至反射面的光线可以全部反射到出光面100上，从而进一步的降低透镜的菲涅尔损失，可以有效的降低透镜正上方的亮度，使光线分布的更加均匀。

此外，微结构310通过喷射注塑工艺一体成型，为了降低加工工艺的难度，本申请中全部的微结构310具有相同的尺寸和结构。

本申请中所示意的扩散透镜的例子为旋转对称的形式，此外，扩散透镜也可以是拉伸式的透镜形式。

以上对本申请实施例所提供的一种扩散透镜和照明装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种扩散透镜，其特征在于，包括：同轴设置的出光面和入光面，所述出光面环绕在所述入光面的外侧，且所述出光面通过辅助面和所述入光面连接；所述出光面和所述入光面均呈弧面设置，所述辅助面上排布有多个微结构；所述微结构呈棱锥设置，且所述微结构底边的数量不小于6。

2.根据权利要求1所述的一种扩散透镜，其特征在于，所述微结构的底面为正多边形。

3.根据权利要求2所述的一种扩散透镜，其特征在于，所述微结构为正六棱锥。

4.根据权利要求1所述的一种扩散透镜，其特征在于，所述微结构的底面边长为0.6-0.8mm。

5.根据权利要求1所述的一种扩散透镜，其特征在于，所述微结构的侧边和与其连接的底面间的夹角为10°-25°。

6.根据权利要求1所述的一种扩散透镜，其特征在于，所述微结构凸出或凹陷设置在辅助面上。

7.根据权利要求1所述的一种扩散透镜，其特征在于，所述入光面位于所述辅助面的中部；所述微结构环绕所述入光面环形阵列。

8.根据权利要求1所述的一种扩散透镜，其特征在于，相邻的所述微结构的底边贴合排列。

9.根据权利要求1所述的一种扩散透镜，其特征在于，所述辅助面上涂覆有反射层。

10.一种包含权利要求1至9任一项所述的扩散透镜的照明装置，其特征在于，还包括灯源，所述灯源的光线通过所述入光面入射到所述出光面，且所述微结构将至少部分经所述出光面反射至所述微结构的光线偏转至所述出光面并射出。