CN219264060U - 一种透镜系统及灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种透镜系统，包括至少一个光学组，所述光学组包括连接部以及光学单元，所述光学单元间以符合德尔塔关系分布在所述连接部上，所述光学单元包括透镜本体以及设在透镜本体上方的微结构层。该透镜系统通过对不同透镜间相对位置和距离进行限定，使透镜发出的光线符合德尔塔分布，以实现最佳的混光效果，同时达到光强均匀和混色均匀。另外，还可以通过改变微结构层达到不同配光角度但具有相似照射效果的目的。除此以外，本实用新型还提供一种透镜系统和灯具。

Description

一种透镜系统及灯具

技术领域

本实用新型涉及照明灯具控光的技术领域，尤其是涉及一种透镜系统及灯具。

背景技术

色域是指某种表色模式所能标的大颜色构成的范围。色域越大意味着可再现的颜色增加。随着照明产业的不断升级，各个应用领域对灯具的照明效果的要求存在着显著的差异。例如，相较于用于日常照明，投光灯在摄影、展览等应用领域对色域以及混光均匀都有着更高的要求。在补光效果上，色域与灯珠的排列以及灯珠出光时的混光效果有着密切关系。目前，市面上常采用RGB三色或者RGBW四色混光技术以满足宽色域的要求。但目前大多数商业化灯具在混光控制方面的技术仍较为局限。

现有的RGB三色或者RGBW四色光源混光存在普遍问题。例如，常采用传统透镜混光排列，且透镜排布随意，又或者是RGBW光源颗数不固定，混光效果差。除此以外还存在混光时RGBW光源的光线方向无规律，导致混光时不均匀。以上这些问题对灯具的出光效果都有着不良的影响。

综上，有必要对透镜排列进行科学规划，以获得混光均匀的效果，实现宽色域，满足补光效果。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种透镜系统，透镜系统设有至少一个光学组，光学组包括有以德尔塔关系分布的光学单元，光学单元还设有微结构层，以德尔塔关系分布的光学单元可以使出射的光线可进行充分混合，最终实现光强均匀和混色均匀的出光效果。除此以外，本实用新型还提供了一种灯具。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种透镜系统，包括至少一个光学组，所述光学组包括连接部以及光学单元，所述光学单元之间以符合德尔塔关系分布在所述连接部上，所述光学单元包括透镜本体以及设在透镜本体上方的微结构层。

优选地，在不同所述连接部中相邻的所述光学单元以德尔塔关系分布。

优选地，所述光学组包括第一光学单元、第二光学单元和第三光学单元，连接所述第二光学单元和所述第三光学单元的中心形成线X，以经过所述第一光学单元的中心并垂直于线X的线为线Y，所述第一光学单元与所述第二光学单元中心的连线在所述线Y上的投影长度为A，所述第二光学单元和所述第三光学单元中心间的距离为B，所述第一光学单元与所述第三光学单元中心的连线在所述线Y上的投影长度为C，当所述第一光学单元、所述第二光学单元和所述第三光学单元符合德尔塔关系时，所述A、B、C的值符合下列公式：B²＝4A·C。

优选地，所述B为27mm，所述A和所述C为13.5mm。

优选地，所述微结构层包括第一微结构单元或第二微结构单元，所述第一微结构单元形成第一微结构层，所述第二微结构单元形成第二微结构层。

优选地，所述第一微结构层包括第一阵列区和第二阵列区。

优选地，所述第二阵列区包围在所述第一阵列区的外围；所述第一阵列区内的所述第一微结构单元的结构大于所述第二阵列区的所述第二微结构单元。

优选地，所述第二微结构单元包括第一控光面和第二控光面。

优选地，所述透镜本体均设有安装槽，所述安装槽内安装有光源组件。

本实用新型还提供一种灯具，设置以上任一所述透镜系统。

基于上述的技术方案，本实用新型取得的技术效果为：

(1)多个光学单元科学排布，实现混光均匀。本实用新型根据RGB三原色的光源透镜波长混白光的原理，并结合理想状态下符合德尔塔分布的灯具照明效果，将透镜系统中多个光学单元间的位置及间距间的关系进行了限定，使同一透镜系统中的多个光学单元发出的光线可以充分混合，在不同方向上具有相同照射效果，并满足投光灯的照射需求。

(2)不同配光角度对应的光斑相似度高。本实用新型在限定了不同光学单元位置及距离的前提下，通过改变微结构层的结构，实现配光角度的改变。随着配光角度的增加，微结构层中微结构单元的立体形态和/或排列方式发生变化，以保证在不同配光角度下的光斑相似度高。

附图说明

图1为本实用新型的透镜系统的结构示意图。

图2为本实用新型的光学组其中一个视角的结构示意图。

图3为本实用新型的光学组另一个视角的结构示意图。

图4为本实用新型的不同微结构层的结构示意图。

图5为本实用新型的不同微结构层的光线处理示意图。

图6为本实用新型的不同微结构层相应的配光曲线。

附图标记说明：

100透镜系统、200光学组、1连接部、11第一光学单元、12第二光学单元、13第三光学单元、2透镜本体、21微结构层、22安装槽、3光源组件、4第一微结构层、41第一阵列区、42第二阵列区、43第一微结构单元、5第二微结构层、51第一控光面、52第二控光面、53第二微结构单元。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

实施例1

图1给出了本实施例的透镜系统100的结构示意图，图2和图3分别给出了光学组200的其中一个视角和另一个视角的结构示意图，结合参考图1和图3，一种透镜系统100，包括至少一个光学组200，光学组200包括连接部1以及光学单元，光学单元以符合德尔塔关系分布在连接部上。光学单元间的间距和位置都受德尔塔关系的限定，使发出的光线可充分混合，有利于实现宽色域，并满足投光灯或者洗墙灯所需的照明效果。

具体的，在本实施例中，连接部1上设有以三角形状分布的第一光学单元11、第二光学单元12和第三光学单元13。其中第二光学单元12和第三光学单元13对称设在第一光学单元11的两侧。第一光学单元11、第二光学单元12和第三光学单元13均包括透镜本体2以及设在透镜本体2的上端的微结构层21。

如图3所示，连接第二光学单元12和第三光学单元13的中心形成线X，以经过第一光学单元11的中心并垂直于线X的线为线Y，第一光学单元11与第二光学单元12中心的连线在线Y上的投影长度为A，第二光学单元12和第三光学单元13中心间的距离为B，第一光学单元11与第三光学单元13中心的连线在线Y上的投影长度为C。在关于一元二次方程Ax2+Bx+C＝0中，令△＝B2-4AC。当△＝0时，方程的解有唯一的实数根，即此时答案是唯一的。因此，当第一光学单元11、第二光学单元12和第三光学单元13符合德尔塔关系，即A、B、C的值符合下列公式：B²＝4A·C时，透镜系统100的不同色光混合均匀，光强分布均匀，使光线满足德尔塔分布。

德尔塔函数在除了零以外的点都等于零，而其在整个定义域上的积分等于1。严格地说，德尔塔函数其并不是一个函数。因为满足上述条件的函数并不存在。但是却可以用分布的概念来解释，即德尔塔分布。一般的概率密度函数在任意一个具体的点处的概率为0，而德尔塔分布却在某一个具体的点处有概率。理想的镜面反射材质以及理想的玻璃光线出射效果符合德尔塔分布，因为它们的出射方向只有一种或两种可能。一种是直照光斑，即光斑面与出光面平行；一种是洗墙光斑，即光斑面与出光面垂直。

第一光学单元11、第二光学单元12和第三光学单元13的透镜本体2及透镜本体2上微结构层21的直径大小相同。在本实施例中，距离B优选为27mm，投影长度A和C优选为13.5mm。在某些实施例中，长度A、B、C可在满足德尔塔关系的前提下进行相应地增加或减小。经过位置限定后的第一光学单元11、第二光学单元12、第三光学单元13发出的光线可进行充分混合，使透镜系统100获得优秀的出光效果，满足投光灯的照射需求。

进一步地，微结构层21包括紧密排列的第一微结构单元43或第二微结构单元53，第一微结构单元43形成第一微结构层4，第二微结构单元53形成第二微结构层5。透镜本体2上设有第一微结构层4或第二微结构层5中的其中一种，以满足投光灯不同光强分布的需求。

图4给出了本实施例中不同微结构层21的结构示意图，图5和图6分别给出了不同微结构层21的光线处理示意图和对应的配光曲线。如图5所示，透镜本体2的下端朝微结构层21所在的一端凹陷形成有安装槽23，安装槽23内安装有光源组件3。光源组件3通常包括红色灯珠、绿色灯珠和蓝色灯珠，实现RGB三色混光效果，又或者包括红色灯珠、绿色灯珠、蓝色灯珠和白色灯珠，实现RGBW四色混光效果。在本实施例中，透镜本体2设有四个不同颜色灯珠，实现RGBW四色混光，达到宽色域的效果。光源组件3发出的光线经过透镜本体2并微结构层21作用下混合均匀出射。

具体的，图4A和图5A分别给出了某种第一微结构层4的结构示意图和光线处理示意图。第一微结构层4设有圆形结构的第一阵列区41和第二阵列区42，第二阵列区42包围在第一阵列区41外侧。其中，第一阵列区41内第一微结构单元43的大于第二阵列区42的第一微结构单元43。安装槽23内的光源组件3发出的光线以放射状入射至透镜本体2内部。放射状的光线在透镜本体2反射的作用下以准直光出射至第一微结构层4，第一微结构层4通过第一微结构单元43对准直光的出射方向进行改变。经过第一微结构层4时，位于第一阵列区41内的光线以准直光时的原方向出射，位于第二阵列区42内的光线朝第一阵列区41的方向倾斜，并整体形成配光角度为15°的光束，其配光曲线如图6A所示。

图4C和图5C分别给出了某种第二微结构层5的结构示意图和光线处理示意图。与第一微结构层4相比，第二微结构层5未设有第一阵列区41和第二阵列区42。需要说明的是，在第二微结构层5中，第二微结构单元53的弧面凸起高度大于本实施例中第一微结构层4的第二微结构单元53，同时第二微结构层5的第二微结构单元53设有第一控光面51和第二控光面52。第一控光面51和第二控光面52均为弧面。类似的，安装槽23内的光源组件3发出的光线以放射状入射至透镜本体2内部。放射状的光线在透镜本体2反射的作用下以准直光出射至第二微结构层5。当准直光线经过第二微结构层5时，位于第二微结构层5中间部分的光线以准直光时的原方向出射，其余光线朝背离微结构层21中心的方向倾斜，并整体形成配光角度为45°的光束，其配光曲线如图6C所示。

光学组200的微结构层21为第一微结构层4和第二微结构层5中的一种，实际应用中可根据目标照明效果进行选择。

特别说明的是，如图6所示，不同微结构层21的配光曲线相似，即不同微结构层21在改变配光角度的同时，保留了光斑的相似度。以运用有与透镜系统100的洗墙灯为例，当目标照射效果为位于透镜系统100底部及靠墙面的红光多一点时，则同一支灯具在不同配光角度时的效果都高度相似，红光的相对位置不发生改变。

综上，本实施例提供的一种透镜系统100，通过对不同光学单元间的位置及间距进行限定，对不同光学单元进行了科学排布，并使不同光学单元发出的光线进行充分混合并符合德尔塔分布，实现混光效果。另外，保证了不同的微结构层21在实现不同配光角度的情况下达到光斑相似，增加了照射效果的多样性。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上进行进一步的补充，第一微结构层4和第二微结构层5还有其它实施方式。

图4B和图5B分别给出了另一种第一微结构层4的结构示意图和光线处理示意图。另一种第一微结构层4同样设有第一阵列区41和第二阵列区42，第二阵列区42包围在第一阵列区41的外围。与本实施例中，第一微结构单元43较实施例1中的第一微结构层4的第一微结构单元43略微凸起。安装槽23内的光源组件3发出的光线以放射状入射至透镜本体2内部。放射状的光线在透镜本体2反射作用下以准直光出射至微结构层21。当光线经过第一微结构层4时，位于第一阵列区41内的光线以准直光时的原方向出射，位于第二阵列区42内的光线背离第一阵列区41的方向倾斜，并整体形成配光角度为30°的光束，其配光曲线如图6B所示。

图4D和图5D分别给出了另一种第二微结构层5的结构示意图和光线处理示意图。另一种第二微结构层5的第二微结构单元53设有第一控光面51和第二控光面52。第一控光面51和第二控光面52均为弧面。本实施例的第二微结构层5的第二微结构单元53高度要大于实施例1中第二微结构层5的第二微结构单元53。因而，当准直光线经过另一种第二微结构层5时，位于第二微结构层5中间部分的光线以准直光时的原方向出射，其余光线进一步朝背离第二微结构层5中心的方向倾斜，并整体形成配光角度为60°的光束，其配光曲线如图6D所示。

需要说明的是，实施例1和实施例2并非是对第一微结构单元43和第二微结构单元53的具体结构和排列方式做限制。在实际使用中，可以根据需要对第一微结构单元43和第二微结构单元53的结构进行改进。如，随着目标配光角度的增加，微结构单元凸起的高度也随之增加。另外，第一微结构单元43和第二微结构单元53整体以费马螺旋排列。

实施例3

本实施例在实施例1的基础上对透镜系统100做进一步的描述，如图1所示，透镜系统100包括四个光学组200。其中，光学组200的连接部1近似于等腰为三角形。四个光学组200以顶点为中心，紧密拼接形成整体呈方形结构的透镜系统100。

特别的，如图1所示，在透镜系统100的中间部分，任意连接三个相邻光学组200的光学单元的中心，可知任意三个相邻光学组200之间的光学单元符合德尔塔关系分布，从而进一步提高整个透镜系统的混光效果。

当然，此处并未限制连接部1的形状、光学组200间的拼接方式及形状。在实际生产中可根据需要对光学组200进行拼接并形成相应的透镜系统100。另外，此处也并非对透镜系统100中光学组200的数量做唯一的限定，可根据需要将多个光学组200形成尺寸规模更大的透镜系统100。

实施例4

本实施例提供一种灯具，如投光灯，包括有实施例1提供的透镜系统100或实施例2提供的透镜系统100，并设置有壳体、电源和其它组件。该灯具在透镜系统100的作用下，可以对出射的光线进行充分混光。同时，还可以通过更换微结构层21不相同的200，在保证光斑效果相似的情况下实现不同的配光效果。

以上内容仅仅为本实用新型的结构所作的举例和说明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种透镜系统，其特征在于，包括至少一个光学组，所述光学组包括连接部以及光学单元，所述光学单元之间以符合德尔塔关系分布在所述连接部上，所述光学单元包括透镜本体以及设在所述透镜本体上方的微结构层。

2.根据权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，在不同所述连接部中相邻的所述光学单元以所述德尔塔关系分布。

3.根据权利要求1-2任一所述的透镜系统，其特征在于，所述光学组包括第一光学单元、第二光学单元和第三光学单元，连接所述第二光学单元和所述第三光学单元的中心形成线X，以经过所述第一光学单元的中心并垂直于线X的线为线Y，所述第一光学单元与所述第二光学单元中心的连线在所述线Y上的投影长度为A，所述第二光学单元和所述第三光学单元中心间的距离为B，所述第一光学单元与所述第三光学单元中心的连线在所述线Y上的投影长度为C，当所述第一光学单元、所述第二光学单元和所述第三光学单元符合所述德尔塔关系时，所述A、B、C的值满足下列公式：B²＝4A·C。

4.根据权利要求3所述的透镜系统，其特征在于，所述B为27mm，所述A和所述C为13.5mm。

5.根据权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述微结构层包括第一微结构单元或第二微结构单元，所述第一微结构单元形成第一微结构层，所述第二微结构单元形成第二微结构层。

6.根据权利要求5所述的透镜系统，其特征在于，所述第一微结构层包括第一阵列区和第二阵列区。

7.根据权利要求6所述的透镜系统，其特征在于，所述第二阵列区包围在所述第一阵列区的外围；所述第一阵列区内的所述第一微结构单元的结构大于所述第二阵列区的所述第一微结构单元。

8.根据权利要求5所述的透镜系统，其特征在于，所述第二微结构单元包括第一控光面和第二控光面。

9.根据权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述透镜本体均设有安装槽，所述安装槽内安装有光源组件。

10.一种灯具，其特征在于，设置有权利要求1-9任一所述透镜系统。

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