CN217843738U - 一种光学元件及具有其的照明灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光学元件及具有其的照明灯具，光学元件一侧具有供光线射入光学元件的入光面，相对的另一侧具有供光线从光学元件出射的出光面，光学元件具有一贯穿入光面、出光面及其几何中心的光轴线；入光面上与/或出光面上设置有以光轴线为轴的多个沿径向延伸的分割经线以及多个沿周向延伸的分割纬线，多个分割经线将入光面与/或出光面分割形成多个沿周向分布的光处理区域，多个分割纬线将各个光处理区域分割形成多个沿径向分布的准直单元，准直单元配置为：发散的光线经准直单元处理后，形成平行的准直光线出射。准直光线在靠近光轴线的区域以及远离光轴线的区域都能够均匀分布，仅需单颗或少量的LED即能够提供更好的光照和造景效果。

Description

一种光学元件及具有其的照明灯具

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，特别涉及一种光学元件及具有其的照明灯具。

背景技术

照明灯具在应用于需要造景、氛围或装饰的场合环境中时，往往需要对光线进行处理，输出环境场合所需的光线。例如，水族灯、鱼缸灯等照明灯具在应用中，有时需要模拟太阳光，这是因为在自然界中，由于水体中存在杂质，太阳光输出的大多为准直光线，当这些准直光线照射到水体中时，在水底可以清晰的观察到光线的路径，即水体的丁达尔效应。从而满足鱼缸、水族箱等环境的造景需求，满足水族生物(如鱼类)的生长需要，具有很高的观赏价值。目前的水族灯、鱼缸灯等照明灯具，常见的有采用多颗LED灯珠的大面积泛光照明，可以满足照明所需，但是泛光照明往往输出的是发散的光线，对于水族箱、鱼缸等水族生物的生长环境的造景效果，表现不是很理想。有的采用鱼缸射灯，可以模拟太阳光，但是仅可模拟单束阳光，导致部分区域有准直光线照明，可以营造水体环境的造景效果，而部分区域明显光线较少，造景效果不佳。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种照明效果更好的光学元件及具有该光学元件的照明灯具。

为此，本实用新型提供了一种光学元件，其一侧具有供光线射入光学元件的入光面，相对的另一侧具有供光线从光学元件出射的出光面，光学元件具有一贯穿入光面、出光面及其几何中心的光轴线；入光面上与/或出光面上设置有以光轴线为轴的多个沿径向延伸的分割经线以及多个沿周向延伸的分割纬线，多个分割经线将入光面与/或出光面分割形成多个沿周向分布的光处理区域，多个分割纬线将各个光处理区域分割形成多个沿径向分布的准直单元，准直单元配置为：发散的光线经准直单元处理后，形成平行的准直光线出射。

优选的，分割经线包括形成在周向相邻两个准直单元之间的第一沟槽。

优选的，第一沟槽的深度为0.3㎜-4㎜。

优选的，分割纬线包括形成在径向相邻两个准直单元之间的第二沟槽。

优选的，第二沟槽的深度为0.2㎜-1.2㎜。

优选的，径向相邻的两个准直单元中，远离光轴线的准直单元的面积与靠近光轴线的准直单元的面积之间的比值为1.5-2.5。

优选的，准直单元凸设于出光面上或准直单元凹设于入光面上。

优选的，光处理区域的形状为扇形或三角形。

优选的，入光面与/或出光面为自由曲面，自由曲面包括平面、球面、椭球面、抛物面、双曲面中的一种或其组合。

优选的，光学元件的形状为半球状、碗状、椭球状或平板状。

本实用新型还提供了一种照明灯具，其特征在于：包括如上述技术方案中任一项的光学元件。

优选的，照明灯具包括壳体和光源模组，光学元件与壳体相结合并且二者共同围成一光学腔，光源模组设置在光学腔中。

优选的，光源模组包括结合在壳体上的光源板、设置在光源板上的至少一个发光元件，发光元件与光学元件的入光面之间的垂直距离为7㎜-15㎜，发光元件与光学元件的出光面之间的垂直距离为10㎜-20㎜。

优选的，照明灯具包括水族灯、鱼缸灯、装饰灯或氛围灯。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

通过在光学元件的入光面上与/或出光面上设置有以光轴线为轴的多个沿径向延伸的分割经线以及多个沿周向延伸的分割纬线，多个分割经线将入光面与/或出光面分割形成多个沿周向分布的光处理区域，多个分割纬线将各个光处理区域分割形成多个沿径向分布的准直单元，准直单元配置为：发散的光线经准直单元处理后，形成平行的准直光线出射。由于靠近光轴线的光线量较多，而远离光轴线的光线量较少，这样设置可使得输出的准直光线在靠近光轴线的区域以及远离光轴线的区域都能够均匀分布，并且仅需单颗或少量的LED即可满足大范围的均匀照明需求，从而具备上述光学元件的照明灯具能够提供更好的光照效果和造景效果。

附图说明

图1是符合本实用新型优选实施例照明灯具应用于鱼缸的立体图；

图2是符合本实用新型优选实施例照明灯具的立体图；

图3是符合本实用新型优选实施例照明灯具的爆炸图；

图4是符合本实用新型优选实施例照明灯具的剖面图；

图5是符合本实用新型优选实施例光学元件的侧视图；

图6是符合本实用新型优选实施例光学元件的仰视图；

图7是符合本实用新型优选实施例照明灯具的光路图；

图8是符合本实用新型优选实施例照明灯具的光斑图；

其中附图标记如下：

100、照明灯具；200、鱼缸；

1、壳体；

2、光学元件；21、入光面；22、出光面；23、光轴线；241、分割经线；242、分割纬线；25、光处理区域；251、准直单元；2411、第一沟槽；2421、第二沟槽；

3、光学腔；

4、光源模组；41、光源板；42、发光元件。

具体实施方式

容易理解的是，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

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，术语中心、上、下、顶、底、内、外、周向、径向、经、纬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。

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、结合应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，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。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。

结合图1所示，本实用新型提供了一种照明灯具100，其应用于鱼缸200上作为鱼缸灯使用，为鱼缸200内的水族生物所处的水体环境模拟太阳光线，投射准直光线，营造水下照明造景效果。其中，照明灯具100可以借助支架(图未示出)等安装在鱼缸200的上方并位于水体液面以上，向鱼缸200内部水体投射准直光线，提供照明和造景需求。某些实施例中，照明灯具100不限于鱼缸灯、水族灯等类型灯具，还可应用于其他需要营造氛围、模拟准直光线或装饰效果的环境场合，例如氛围灯、装饰灯等灯具，具体不作限制。

结合图2、图3以及图4所示，照明灯具100包括壳体1、光学元件2以及光源模组4。其中壳体1可以采用塑料或金属材料制成，为不透光材质，壳体1的内表面可以涂成黑色，以减少杂散光的产生，光学元件4可采用PC材料或PMMA材料制成，其中PC材料为聚碳酸酯，PMMA材料为聚甲基丙烯酸甲酯，或称为亚克力或有机玻璃，具体不作限制。光学元件4的形状为碗状，并适于与壳体1紧密相结合，并且二者共同围成一光学腔3。其中光学元件4与壳体1之间的结合方式有多种，可以是胶粘连接、卡扣连接、螺钉连接、焊接或铆接等，具体不作限制。光学元件4的形状也不限于碗状，某些实施例中，光学元件4的形状还可是平板状、椭球状、半球状，可以根据壳体1的形状匹配制造或根据灯具的类型设计适合的形状，具体不作限制。光源模组4设置在光学腔3中，具体而言，光源模组4包括结合在壳体1上的光源板41、设置在光源板41上的发光元件42。其中光源板41与壳体1的结合方式有很多种，例如可以是胶粘连接、螺钉连接、卡扣连接、铆接或焊接，具体不作限制。发光元件42可以是固态发光元器件，例如LED灯珠，LED芯片等，可以根据色温、功率等参数具体选择适于灯具类型的发光元件，例如3030LED，发光元件42可以是单颗LED，也可是两颗或两颗以上的LED，具体不作限制。

结合图4、图5以及图6所示，光学元件2一侧具有供光线射入光学元件2的入光面21，相对的另一侧具有供光线从光学元件2出射的出光面22，光学元件具有一贯穿入光面21、出光面22及其几何中心的光轴线23。出光面22上设置有以光轴线23为轴的多个沿径向延伸的分割经线241以及多个沿周向延伸的分割纬线242，多个分割经线241将出光面22分割形成多个沿周向分布的光处理区域25，多个分割纬线242将各个光处理区域25分割形成多个沿径向分布的准直单元251。结合图7所示，准直单元251配置为：发散的光线经准直单元251处理后，形成平行的准直光线出射。

具体而言，其中出光面22为球面，准直单元251凸设于出光面22上。某些实施例中，出光面22还可是其他自由曲面，例如平面、椭球面、抛物面、双曲面中的一种或其组合，具体不作限制。某些实施例中，光处理区域25和准直单元251不限于形成在出光面22上，也可形成在入光面21上，或者入光面21和出光面22上均有光处理区域25和准直单元251，具体不作限制。当准直单元251形成在入光面21上时，准直单元251凹设于入光面21上。

光处理区域25的形状为扇形。某些实施例中，当光学元件2的形状为平板状结构时，经多个分割经线241分割形成的多个光处理区域25的形状也可为三角形，具体不作限制。

径向相邻的两个准直单元251中，远离光轴线23的准直单元251的面积大于靠近光轴线23的准直单元251的面积。由于靠近光轴线23的光线量较多，而远离光轴线23的光线量较少，这样设置可使得输出的准直光线在靠近光轴线23的准直单元251以及远离光轴线23的准直单元251都能够均匀分布，并且仅需单颗LED或少量的LED即可满足大范围的均匀照明需求，从而具备上述光学元件2的照明灯具100能够提供更好的光照效果和造景效果。为了使得光学元件2获得更加优化的光照效果和造景效果，径向相邻两个准直单元251中，远离光轴线23的准直单元251的面积与靠近光轴线23的准直单元251的面积之间的比值优选为1.5-2.5。

分割经线241包括形成在周向相邻两个准直单元251之间的第一沟槽2411。分割纬线242包括形成在径向相邻两个准直单元251之间的第二沟槽2421。这样设计，可以将多个准直单元251相互间隔开，减少杂散光在多个准直单元251相互之间的影响，形成如图8所示的分布清晰的光斑。当然，为了使得光斑分布更加均匀，照明范围更大，光照效果更好一些，第一沟槽2411的深度优选为0.3㎜-4㎜，第二沟槽2421的深度优选为0.2㎜-1.2㎜。

光学元件2在应用于上述鱼缸灯时，为了使得发光元件42发出的光线经光学元件2配光后，获得较大的光照范围，发光元件42与光学元件的入光面21之间的垂直距离优选为7㎜-15㎜，发光元件42与光学元件的出光面22之间的垂直距离优选为10㎜-20㎜，具体不作限制。

本例中，光学元件2作为照明灯具100的灯罩使用，其同时具备电气防护功能和配光功能。某些实施例中，光学元件2也可单独作为其他类型照明灯具的光学透镜使用，具体不作限制。

本实用新型光学元件2的工作原理是这样实现的：发光元件42发出的发散的光线经入光面21射入光学元件2，到达出光面22上的多个光处理区域25，并经各个光处理区域25的准直单元251准直处理，形成多个相互平行的准直光线出射。

本申请的技术范围不仅仅局限于上述说明书中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本申请技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本申请的保护范围内。

Claims (14)

1.一种光学元件，其一侧具有供光线射入所述光学元件的入光面(21)，相对的另一侧具有供光线从所述光学元件出射的出光面(22)，所述光学元件具有一贯穿所述入光面(21)、所述出光面(22)及其几何中心的光轴线(23)；其特征在于，所述入光面(21)上与/或所述出光面(22)上设置有以所述光轴线(23)为轴的多个沿径向延伸的分割经线(241)以及多个沿周向延伸的分割纬线(242)，多个所述分割经线(241)将所述入光面(21)与/或所述出光面(22)分割形成多个沿周向分布的光处理区域(25)，多个所述分割纬线(242)将各个所述光处理区域(25)分割形成多个沿径向分布的准直单元(251)，所述准直单元(251)配置为：发散的光线经所述准直单元(251)处理后，形成平行的准直光线出射。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于：所述分割经线(241)包括形成在周向相邻两个所述准直单元(251)之间的第一沟槽(2411)。

3.根据权利要求2所述的光学元件，其特征在于：所述第一沟槽(2411)的深度为0.3㎜-4㎜。

4.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于：所述分割纬线(242)包括形成在径向相邻两个所述准直单元(251)之间的第二沟槽(2421)。

5.根据权利要求4所述的光学元件，其特征在于：所述第二沟槽(2421)的深度为0.2㎜-1.2㎜。

6.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于：径向相邻的两个所述准直单元(251)中，远离所述光轴线(23)的准直单元(251)的面积与靠近所述光轴线(23)的准直单元(251)的面积之间的比值为1.5-2.5。

7.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于：所述准直单元(251)凸设于所述出光面(22)上或所述准直单元(251)凹设于所述入光面(21)上。

8.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于：所述光处理区域(25)的形状为扇形或三角形。

9.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于：所述入光面(21)与/或所述出光面(22)为自由曲面，所述自由曲面包括平面、球面、椭球面、抛物面、双曲面中的一种或其组合。

10.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于：所述光学元件的形状为半球状、碗状、椭球状或平板状。

11.一种照明灯具，其特征在于：包括如权利要求1至10中任一项所述的光学元件。

12.根据权利要求11所述的照明灯具，其特征在于：所述照明灯具包括壳体(1)和光源模组(4)，所述光学元件与所述壳体(1)相结合并且二者共同围成一光学腔(3)，所述光源模组(4)设置在所述光学腔(3)中。

13.根据权利要求11所述的照明灯具，其特征在于：所述光源模组(4)包括结合在所述壳体(1)上的光源板(41)、设置在所述光源板(41)上的至少一个发光元件(42)，所述发光元件(42)与所述光学元件的入光面(21)之间的垂直距离为7㎜-15㎜，所述发光元件(42)与所述光学元件的出光面(22)之间的垂直距离为10㎜-20㎜。

14.根据权利要求11所述的照明灯具，其特征在于：所述照明灯具包括水族灯、鱼缸灯、装饰灯或氛围灯。

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