CN215636986U

CN215636986U - 光学透镜模组及照明装置

Info

Publication number: CN215636986U
Application number: CN202123212610.2U
Authority: CN
Inventors: 祝伟
Original assignee: Jiangxi Jiajie Xinyuan Science And Technology Co ltd
Current assignee: Jiangxi Jiajie Xinyuan Science And Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2031-12-21

Abstract

本实用新型提供了一种光学透镜模组，包括外层透镜板和菲涅尔透镜；菲涅尔透镜的出光面包括第一光滑面和环绕第一光滑面的第一透镜面，第一透镜面上设置有透镜阵列；外层透镜板的进光面为第二透镜面，第二透镜面上设置有透镜阵列；外层透镜板的出光面包括第三透镜面和环绕第三透镜面的第二光滑面，第三透镜面上设置有透镜阵列；在外层透镜板与菲涅尔透镜处于装配状态时，第一光滑面与第三透镜面同轴，第一透镜面与第二光滑面同轴。通过本申请，以使经本申请处理的普通LED光源所发出光线的半边峰角减小，且控制在60°以内，有效解决普通LED光源所发出光线存在的光斑不均匀、有暗圈、眩光刺眼以及光强不集中、光效低的弊端。

Description

光学透镜模组及照明装置

技术领域

本实用新型属于控制配光分布情形的光学元件的技术领域，具体地涉及一种光学透镜模组及采用该光学透镜模组的照明装置。

背景技术

众所周知，在建筑物外轮廓、公园、广场、小区、娱乐场所及各种旅游景区等地方通常配置有灯饰进行照明，以达到美化环境、渲染气氛的效果，这类照明中，传统的白炽灯、荧光灯灯具很难达到所需的美化效果，且不符合新时代的节能理念。随着照明技术的发展，LED灯因具有亮度高、节能、可靠性高、寿命长等诸多优点，越来越多的照明场所采用LED灯取代传统的白炽灯、荧光灯等灯具。

针对LED本领域公知常识：通常50%光强角度（即半边峰角）在60°以内，光斑效果均匀无暗圈，不会使人产生眩目的感觉。然而，由于LED光源为点光源，发光角度大，一般为90°～120°，结合如图1所示的普通LED光源对应的配光曲线图；从中可知，普通LED光源因半边峰角大于60°造成光斑效果不均匀、有暗圈，导致眩光刺眼的弊端；以及普通LED光源半边峰角过大造成聚光效果差，导致光强不集中、光效低的弊端。

因此，如何解决普通LED光源所发出光线存在的光斑不均匀、有暗圈、眩光刺眼以及光强不集中、光效低的弊端，尚未提出行之有效的解决方案。

实用新型内容

为了解决上述的至少一个技术问题，本实用新型提供了一种光学透镜模组，通过菲涅尔透镜和外层透镜板上的组合，以及各自进光面以及出光面结构的合理布设，有效改善现有技术中普通LED光源所发出光线存在的光斑不均匀、有暗圈、眩光刺眼以及光强不集中、光效低的弊端的技术问题。

本实用新型提供了一种光学透镜模组，包括：

外层透镜板；

菲涅尔透镜，用于同轴设置在所述外层透镜板的内侧；

其中，所述菲涅尔透镜的出光面包括第一光滑面和环绕所述第一光滑面的第一透镜面，所述第一透镜面上设置有透镜阵列；所述外层透镜板的进光面为第二透镜面，所述第二透镜面上设置有透镜阵列；所述外层透镜板的出光面包括第三透镜面和环绕所述第三透镜面的第二光滑面，所述第三透镜面上设置有透镜阵列。

在所述外层透镜板与所述菲涅尔透镜处于装配状态时，所述第一光滑面与所述第三透镜面同轴，所述第一透镜面与所述第二光滑面同轴。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过沿光线传播方向同轴设置的菲涅尔透镜和外层透镜板的组合，普通LED光源发出的光线先经菲涅尔透镜的进光面及出光面折射处理后光线被聚集，再经外层透镜板的进光面及出光面折射处理后将光线进一步聚集，以使经光学透镜模组处理的普通LED光源所发出光线的半边峰角减小，且控制在60°以内，从而有效解决普通LED光源所发出光线存在的光斑不均匀、有暗圈、眩光刺眼以及光强不集中、光效低的弊端。

在其中一些实施例中，所述第一透镜面和所述第二透镜面的透镜大小由中心向外围逐渐递减。

在其中一些实施例中，所述第三透镜面的透镜大小均匀一致。

在其中一些实施例中，所述第一光滑面呈阶梯状结构，且所述第二光滑面呈平面状结构。

在其中一些实施例中，在所述外层透镜板与所述菲涅尔透镜处于装配状态时，所述第三透镜面在所述菲涅尔透镜的出光面上的投影大小与所述第一光滑面相等或者两者误差小于预设值；所述第二光滑面在所述菲涅尔透镜的出光面上的投影大小与所述第一透镜面相等或者两者误差小于预设值。

在其中一些实施例中，所述外层透镜板的边缘上设有外支架，且所述菲涅尔透镜的边缘上设有与所述外支架拆卸安装的内支架。

在其中一些实施例中，所述外支架的远离所述外层透镜板的端面沿轴向开设有定位缺口，所述内支架包括与所述定位缺口相互配合的定位支脚，所述定位支脚伸入所述定位缺口能够使得所述外层透镜板与所述菲涅尔透镜在圆周方向上限位。

在其中一些实施例中，其中一个所述定位支脚的大小与其它所述定位支脚的大小不一。

在其中一些实施例中，所述内支架上设置有扣点，所述外支架上设有扣位，所述扣位包括自所述外支架的远离所述外层透镜板的端面沿轴向开设的开口，以及自所述开口的内侧壁的一处沿所述外支架的周向开设的凹槽；所述扣点卡入所述凹槽，能够使得所述外层透镜板与所述菲涅尔透镜在轴线方向上限位。

本实用新型还提供了一种照明装置，通过普通LED照明装置采取上述光学透镜模组，有效改善现有技术中普通LED照明装置存在的眩光刺眼以及光强不集中、光效低的弊端的技术问题。

该实用新型提供了一种照明装置，包括灯壳、设于所述灯壳内部的LED光源和上述的光学透镜模组；所述光学透镜模组罩设于所述灯壳上，且所述LED光源的中线与所述菲涅尔透镜的轴线重合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：照明装置通过在LED光源的光线传播方向上同轴设置的菲涅尔透镜和外层透镜板的组合，普通LED光源发出的光线先经菲涅尔透镜的进光面及出光面折射处理后光线被聚集，再经外层透镜板的进光面及出光面折射处理后将光线进一步聚集，以使经光学透镜模组处理的普通LED光源所发出光线的半边峰角减小，且控制在60°以内，从而有效解决普通LED光源所发出光线存在的光斑不均匀、有暗圈、眩光刺眼以及光强不集中、光效低的弊端。

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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的普通LED光源的配光曲线图；

图2为本实用新型实施例提供的照明装置简易剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的光学透镜模组的立体图；

图4为本实用新型实施例提供的光学透镜模组分解图；

图5为本实用新型实施例提供的外层透镜板的立体图；

图6为本实用新型实施例提供的光学透镜模组的剖视图；

图7为本实用新型实施例提供的照明装置的配光曲线图；

图8为应用本实用新型在1m处接受器面上的光分布；

图9为图4标示A的局部放大示意图。

附图标记说明：

10、光学透镜模组；

11、外层透镜板；111、第二透镜面；112、外层透镜板出光面；1121、第三透镜面；1122、第二光滑面；113、外支架；1131、定位缺口；1132、扣位；11321、开口；11322、凹槽；

12、菲涅尔透镜；121、菲涅尔透镜出光面；1211、第一光滑面；1212、第一透镜面；122、内支架；1221、定位支脚；1222、扣点；

20、灯壳；

30、LED光源。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型的实施例，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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实用新型实施例和简化描述，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实用新型的限制。

此外，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。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

如图2所示，一种照明装置，包括灯壳20、设于所述灯壳20内部的LED光源30和光学透镜模组10。本实施例中，所述光学透镜模组10罩设于所述灯壳20上，其中，所述LED光源30置于所述光学透镜模组10与所述灯壳20围成封闭空腔内。

如图3所示，所述光学透镜模组10包括沿着所述LED光源30发出光线的传播方向依次设置的菲涅尔透镜12和外层透镜板11。本实施例中，所述菲涅尔透镜12同轴设置在所述外层透镜板11的内侧，且所述LED光源30的中线与所述菲涅尔透镜12的轴线重合；其中，所述外层透镜板11和所述菲涅尔透镜12的材料均采用光学级PC，当然，也可采用光学级PMMA制成所述外层透镜板11和所述菲涅尔透镜12。具体实践中，结合图2所示，所述光学透镜模组10通过所述外层透镜板11与所述灯壳20卡扣拆卸安装，以使便于更换所述LED光源30。

如图4所示，所述菲涅尔透镜出光面121包括第一光滑面1211和环绕所述第一光滑面1211的第一透镜面1212，所述第一透镜面1212上设置有透镜阵列，其中，所述菲涅尔透镜12起到聚光作用。本实施例中，所述第一光滑面1211呈阶梯状结构，所述第一透镜面1212的透镜大小由中心向外围逐渐递减；其中，所述第一光滑面1211呈阶梯状结构的结构设计，目的在于减少穿过其的光线在其表面进一步的散射，与此同时，所述第一透镜面1212的透镜大小由中心向外围逐渐递减的结构设计，以使越靠近轴线的穿透光线的折射角度越大，进一步起到聚光作用。优选地，所述菲涅尔透镜12采用光学级PC材料一体成型。

进一步地，所述外层透镜板出光面112包括第三透镜面1121和环绕所述第三透镜面1121的第二光滑面1122，所述第三透镜面1121上设置有透镜阵列。本实施例中，所述第二光滑面1122呈平面状结构，所述第三透镜面1121的透镜大小均匀一致；其中，所述第二光滑面1122呈平面状结构，目的在于减少穿过其的光线在其表面进一步的散射，与此同时，所述第三透镜面1121的透镜大小均匀一致，以使穿过其的光线进一步折射起到进一步地聚光效果，并因其透镜大小均匀一致，以使经其折射出去的光线较为均匀的发射出去。优选地，所述外层透镜板11采用光学级PC材料一体成型。

如图5所示，所述外层透镜板进光面为第二透镜面111，所述第二透镜面111上设置有透镜阵列。本实施例中，所述第二透镜面111的透镜大小由中心向外围逐渐递减；其中，所述第二透镜面111的透镜大小由中心向外围逐渐递减的结构设计，以使越靠近轴线的穿透光线的折射角度越大，进一步起到聚光作用。

如图6所示，在所述外层透镜板11与所述菲涅尔透镜12处于装配状态时，所述第一光滑面1211与所述第三透镜面1121同轴，所述第一透镜面1212与所述第二光滑面1122同轴。本实施例中，在所述外层透镜板11与所述菲涅尔透镜12处于装配状态时，所述第三透镜面1121在所述菲涅尔透镜出光面121上的投影大小与所述第一光滑面1211相等或者两者误差小于预设值；所述第二光滑面1122在所述菲涅尔透镜出光面121上的投影大小与所述第一透镜面1212相等或者两者误差小于预设值。优选地，所述预设值为1%。本实施例通过在LED光源30的光线传播方向上同轴设置的所述菲涅尔透镜12和所述外层透镜板11的组合，LED光源30发出的光线先经所述菲涅尔透镜进光面及所述菲涅尔透镜出光面121折射处理后光线被聚集，再经所述外层透镜板进光面及所述外层透镜板出光面112折射处理后将光线进一步聚集；测试从所述外层透镜板出光面112出射的光线获得如图7所示的配光曲线图。结合图1的配光曲线图，普通LED光源发出光线的中心光强大致为230cd，其半峰边角对应的光强在115cd，则光强115cd对应的半峰边角约为102°（图中带箭头的曲线段），结合LED本领域公知常识，通常50%光强角度（即半边峰角）在60°以内，光斑效果均匀无暗圈，不会使人产生眩目的感觉；由此可知，普通LED光源发出光线的半峰边角远大于60°，因此存在光斑效果不均匀、有暗圈，使人产生眩目的感觉。然而，通过图7的配光曲线图可知，普通LED光源加装所述光学透镜模组10后发出光线的中心光强大致为249cd，其半峰边角对应的光强在125cd，则光强125cd对应的半峰边角约为44.7°（图中带箭头的曲线段）；由此可知，经所述光学透镜模组10处理后的普通LED光源发出光线的半峰边角远小于60°，因此呈现的光斑效果均匀、无暗圈，不会使人产生眩目的感觉。此外，本实用新型的照明装置的半边峰角相当于普通LED光源的半边峰角的一半，说明本实用新型的照明装置较普通LED光源更聚光，聚光效果优良，有效解决普通LED光源的光强不集中、光效低的弊端。

如图8所示为采用本实用新型的照明装置在测试过程中，以白光为例，其在1m处接受器面上的光分布，光斑效果均匀无暗圈，有效解决了普通LED光源所发出光线存在的光斑不均匀、有暗圈的弊端。

如图9所示，所述外层透镜板11的边缘上设有外支架113，且所述菲涅尔透镜12的边缘上设有与所述外支架113拆卸安装的内支架122。本实施例中，所述外支架113与所述外层透镜板11一体注塑成型，所述内支架122与所述菲涅尔透镜12一体注塑成型。

进一步地，所述外支架113的远离所述外层透镜板11的端面沿轴向开设有定位缺口1131，所述内支架122包括与所述定位缺口1131相互配合的定位支脚1221；具体地，所述定位支脚1221伸入所述定位缺口1131能够使得所述外层透镜板11与所述菲涅尔透镜12在圆周方向上限位，防止所述外层透镜板11与所述菲涅尔透镜12在圆周方向上的松动。本实施例中，所述定位支脚1221有三个；优选地，其中一个所述定位支脚1221的大小与其它所述定位支脚的大小不一，其目的在于实现所述菲涅尔透镜12与所述外层透镜板11按预设的角度安装，并且，可以起到防呆效果。

进一步地，所述内支架122上设置有扣点1222，所述外支架113上设有扣位1132，所述扣位1132包括自所述外支架113的远离所述外层透镜板11的端面沿轴向开设的开口11321，以及自所述开口11321的内侧壁的一处沿所述外支架113的周向开设的凹槽11322。具体地，所述扣点1222卡入所述凹槽11322，能够使得所述外层透镜板11与所述菲涅尔透镜12在轴线方向上限位，防止所述外层透镜板11与所述菲涅尔透镜12在轴线方向上的松动；本实施例中，通过增设所述开口11321，以便在所述扣点1222卡入所述凹槽11322过程中，自所述外支架113的远离所述外层透镜板11的端面易于涨开，利于所述扣点1222顺畅卡入所述凹槽11322。由此可知，通过所述内支架122与所述外支架113上的结构设计，防止所述外层透镜板11与所述菲涅尔透镜12在轴线方向上的松动，以及在圆周方向上的松动，从而实现所述外层透镜板11与所述菲涅尔透镜12的定角度、定距离的固定安装在一起，组成牢固安装的所述光学透镜模组10。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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

1.一种光学透镜模组，其特征在于，包括：

外层透镜板；

菲涅尔透镜，用于同轴设置在所述外层透镜板的内侧；

其中，所述菲涅尔透镜的出光面包括第一光滑面和环绕所述第一光滑面的第一透镜面，所述第一透镜面上设置有透镜阵列；所述外层透镜板的进光面为第二透镜面，所述第二透镜面上设置有透镜阵列；所述外层透镜板的出光面包括第三透镜面和环绕所述第三透镜面的第二光滑面，所述第三透镜面上设置有透镜阵列；

2.根据权利要求1所述的光学透镜模组，其特征在于，所述第一透镜面和所述第二透镜面的透镜大小由中心向外围逐渐递减。

3.根据权利要求1所述的光学透镜模组，其特征在于，所述第三透镜面的透镜大小均匀一致。

4.根据权利要求1所述的光学透镜模组，其特征在于，所述第一光滑面呈阶梯状结构，且所述第二光滑面呈平面状结构。

5.根据权利要求1所述的光学透镜模组，其特征在于，在所述外层透镜板与所述菲涅尔透镜处于装配状态时，所述第三透镜面在所述菲涅尔透镜的出光面上的投影大小与所述第一光滑面相等或者两者误差小于预设值；所述第二光滑面在所述菲涅尔透镜的出光面上的投影大小与所述第一透镜面相等或者两者误差小于预设值。

6.根据权利要求1所述的光学透镜模组，其特征在于，所述外层透镜板的边缘上设有外支架，且所述菲涅尔透镜的边缘上设有与所述外支架拆卸安装的内支架。

7.根据权利要求6所述的光学透镜模组，其特征在于，所述外支架的远离所述外层透镜板的端面沿轴向开设有定位缺口，所述内支架包括与所述定位缺口相互配合的定位支脚，所述定位支脚伸入所述定位缺口能够使得所述外层透镜板与所述菲涅尔透镜在圆周方向上限位。

8.根据权利要求7所述的光学透镜模组，其特征在于，其中一个所述定位支脚的大小与其它所述定位支脚的大小不一。

9.根据权利要求7所述的光学透镜模组，其特征在于，所述内支架上设置有扣点，所述外支架上设有扣位，所述扣位包括自所述外支架的远离所述外层透镜板的端面沿轴向开设的开口，以及自所述开口的内侧壁的一处沿所述外支架的周向开设的凹槽；所述扣点卡入所述凹槽，能够使得所述外层透镜板与所述菲涅尔透镜在轴线方向上限位。

10.一种照明装置，包括灯壳和设于所述灯壳内部的LED光源，其特征在于，还包括如权利要求1～9任一项所述的光学透镜模组；所述光学透镜模组罩设于所述灯壳上，且所述LED光源的中线与所述菲涅尔透镜的轴线重合。