CN220205482U - 光学系统及灯具 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光学系统及灯具。光学系统包括透镜和反射杯，透镜包括透镜本体，所述透镜本体的相对两侧分别设置有安装面和出光面，所述安装面向所述透镜本体凹陷形成用于设置光源的安装槽，所述安装槽顶面为反射面，侧壁为入光面，所述透镜本体的外周面形成有连接所述安装面与所述出光面的第一光学面，所述反射杯套设在所述透镜外侧，光源发出的靠近中心部分的光线两次经过所述透镜本体形成彩虹光圈，所述光源发出的另一部分光线从所述出光面出射形成小角度光束。该光学系统在保证灯具的照明效果的基础上，通过增加一个反光杯实现在原有光斑的周围产生彩虹光圈的效果，为灯具增加了装饰功能。这不仅提升了光斑的观赏性，还增加了灯具的卖点。

Description

光学系统及灯具

技术领域

本实用新型涉及一种光学系统以及包括该光学系统的灯具。

背景技术

射灯通常安装在室内吊顶四周，用于重点照明。例如展览馆内的射灯，通常将光线投射到被展览的物品上，使得展览品在射灯的照射下光鲜亮丽，突出美感以吸引宾客驻足观赏。又如服装店的射灯，通常将光线投射到展柜内的鞋类和服饰上，引起客户的关注，激发客户的购买欲。而酒吧、咖啡厅的射灯，通常将光线投射到吧台或卡座，可与其他灯光互补，起到装饰和点缀场景氛围的作用，能够营造舒适放松的氛围。在各种应用下，我们总是期待灯具在实现照明的同时可以带给我们更为丰富的视觉效果。彩虹作为一种自然现象，总是给人以一种梦幻、美丽的印象。如果可以将彩虹效果加入到灯具设计中，在照明的同时展示彩虹的绮丽色彩，这将会是一个很有市场前景的产品。

实用新型内容

本申请的目的是为了提供一种即可以实现彩虹效果，又同时保证照明效果的光学系统及灯具。

本申请为实现上述效果，所采用的技术方案是提供一种光学系统，包括透镜和反射杯，所述透镜包括透镜本体，所述透镜本体为以光轴Z为中心轴的回旋体，所述透镜本体在沿所述光轴Z方向的相对两侧分别设置有安装面和出光面，所述安装面向所述透镜本体凹陷形成用于设置光源的安装槽，所述安装槽包括顶面、连接所述顶面和所述安装面的侧壁，所述顶面为反射面，所述侧壁为入光面，所述透镜本体的外周面形成有连接所述安装面与所述出光面的第一光学面，所述反射杯套设在所述透镜外侧，其光轴和所述透镜光轴Z重合，其内表面为第二光学面，所述光源发出的靠近中心部分的光线在所述反射面反射后，由所述入光面进入所述透镜本体，从所述第一光学面出射，后经所述第二光学面反射后，再次从所述第一光学面入射到所述透镜本体后从所述出光面出射，形成色散，所述光源发出的另一部分光线直接从所述入光面进入所述透镜本体在所述第一光学面发生全反射后从所述出光面出射。

进一步地，所述透镜为TIR透镜，由所述入光面进入所述透镜本体的光线在所述第一光学面发生全反射后从所述出光面准直出射。

进一步地，所述安装槽的顶面设置有反射层形成所述反射面。

进一步地，所述反射面呈倒锥形，从所述透镜本体沿所述光轴Z向外凸出。

进一步地，所述反射面为抛物面，其母线为一段抛物线。

进一步地，所述第二光学面和所述第一光学面之间存在间隙。

进一步地，所述第二光学面的面形为抛物面。

进一步地，所述光学系统还包括二级反射器，所述二级反射器设置在所述透镜的所述出光面的一侧，经所述第二光学面反射再次进入所述透镜本体的光线，从所述出光面出射后在所述二级反射器表面进行反射。

本申请还提供一种灯具，所述灯具包括光源及如上所述的光学系统，所述光源设置在所述透镜的所述安装槽之中。

进一步地，所述灯具为射灯，所述光源发出的靠近中心部分的光线两次经过所述透镜本体形成彩虹光圈，所述光源发出的另一部分光线从所述出光面出射形成小角度光束。

本实用新型提供的光学系统中以透镜控制灯具发光角度和光斑形状，实现照明功能；反光杯将从透镜射出的中心光线射向透镜的大端产生色散，并在接收面上呈现出彩虹光圈的装饰效果。在保证灯具的照明效果的基础上，通过增加一个反光杯实现在原有光斑的周围产生彩虹光圈的效果，为灯具增加了装饰功能。这不仅提升了光斑的观赏性，还增加了灯具的卖点。

附图说明

图1是本实用新型一优选实施例光学系统的结构示意图；

图2是图1实施例中透镜的结构示意图；

图3是图2透镜另一方向的结构示意图；

图4是图2透镜的剖面结构示意图；

图5是图1实施例光学系统中光源发出直接由入光面进入的部分光线的光路图；

图6是图1实施例光学系统中被反射面反射部分光线的光路图。

实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的光学系统及灯具作进一步的详细说明。

本申请一优选实施例光学系统的结构如图1所示，图1为光学系统沿光轴Z的截面图。光学系统包括光源4、透镜1、反射杯2以及二级反射器3。透镜1套设在反射杯2之中，光源4和二级反射器3分别布置在透镜1的入光侧和出光侧。光源4、透镜1、反射杯2三者的光轴重合。

如图2、图3所示，在本实施例中透镜1为回旋透镜，以图4截面沿光轴Z回旋形成透镜本体106。透镜本体106在沿光轴Z方向的相对两侧分别设置有安装面101和出光面102。安装面101向透镜本体106内凹陷形成用于设置光源4的安装槽104。安装槽104包括顶面1041以及连接顶面1041和安装面101的侧壁1042。其中顶面104形成反射面1041，侧壁1042为入光面1042。透镜本体106的外周面形成有连接安装面101与出光面106的第一光学面103。

在本实施例中，透镜1为TIR透镜，第一光学面103为全反射面，由入光面1042进入透镜本体106的光线在第一光学面106发生全反射后形成准直光束，从出光面102出射。不过本实施例中的透镜和传统的TIR还是存在区别，主要区别在于顶部的反射面1041。反射面1041呈倒锥形，表面为抛物面，如图4所示其母线为一段抛物线，锥形顶端从透镜本体106沿光轴Z向光源4方向凸出。反射面1041可以通过设置金属、反射纸、反射膜等反光材料制成的反射层来形成反射面1041，也可以是通过电镀等方式在透镜1表面生成反射层，本申请对此不作限定。

反射面1041的存在使得靠近光轴Z的中心部分光线光路发生改变。参考图6，光源4发出的靠近中心部分的光线在反射面1041处被反射转向入光面1042。这部分光线没有从上方直接进入透镜本体106，而是变成几乎和安装面101平行的大角度光线后从入光面1042入射。此时，由于光线角度过大，已经无法在第一光学面103形成全反射，因此在第一光学面103发生折射后出射。反射杯2内表面为第二光学面201，第二光学面201为抛物面和第一光学面103之间存在间隙，光线在第二光学面201处第二次被反射，而后再次通过第一光学面103折射后进入透镜本体106，最后从出光面102出射。根据三棱镜的分光原理，在同一材料中不同波长（颜色）的光具有不同的折射率，因此白光中不同波长（颜色）的光经过三棱镜后会产生不同程度的偏折，从而光线在接收面上会形成色散，即我们说的彩虹效果。被反射杯2内表面的第二光学面201反射的光线经过透镜1上部的一角，此时第一光学面103和出光面102之间存在夹角，光线先后经过这两个面穿过透镜1等效于经过一个三棱镜的相邻两面，从而发生色散形成彩虹光斑。从图6中可见，从出光面102出射的光角度较大，可通过二级反射器3来调整这部分光线的角度，彩光光斑主要用于装饰，因此二级反射器3的光轴并不一定要和透镜1重合，当二级反射器3的光轴和透镜1的光轴Z重合时，会在墙面上形成一个环绕主照明光斑的彩虹光圈，光圈的颜色从内而外是红橙黄绿青蓝紫。在其他较佳实施例中也可采用具有偏光效果的反射装置将光线打向墙面形成洗墙效果。

光源4中以部分以外的光线，未经过反射，直接从入光面1042进入透镜本体106，其光路图如图5所示，第一光学面103的面形使光线这部分光线准直从出光面102出射。此时，光线不经过反射杯2和第二反射器3的配光，可得到一束小角度的光（约10度），这部分光提供基础的照明功能。透镜1的材料选用高透光率的PC塑料可提高光学效率。同时，由于中心部分的光被反射面1041反射，透镜本体106的中心部分没有配光作用，因此为了节约材料本实施例透镜1靠近光轴位置还设有凹槽105。

本实施例中的光学系统可用于射灯，光源4发出的靠近中心部分的光线两次经过所述透镜本体106形成彩虹光圈，而光源4发出的另一部分光线经过TIR透镜1从出光面102出射形成小角度光束。加入了改光学系统的射灯在主照明光束周围产生彩虹光圈的效果，为灯具增加了装饰功能。同时，射灯的光学效率约为80%。本实施例射灯可在实现较高的光学效率的同时，兼具照明和装饰功能。

基于本申请所述光学系统，可通过调整TIR透镜1的设计，形成24度、36度、50度等多种角度的射灯及大角度筒灯。同时，还可以通过调整二级反射器3内表面母线的斜率，改变彩虹光圈的半径以适应主照明光斑的尺寸。

上文对本申请优选实施例的描述是为了说明和描述，并非想要把本申请穷尽或局限于所公开的具体形式，显然，可能做出许多修改和变化，这些修改和变化可能对于本领域技术人员来说是显然的，应当包括在由所附权利要求书定义的本申请的范围之内。

Claims (10)

1.一种光学系统，其特征在于，包括透镜和反射杯，所述透镜包括透镜本体，所述透镜本体为以光轴Z为中心轴的回旋体，所述透镜本体在沿所述光轴Z方向的相对两侧分别设置有安装面和出光面，所述安装面向所述透镜本体凹陷形成用于设置光源的安装槽，所述安装槽包括顶面、连接所述顶面和所述安装面的侧壁，所述顶面为反射面，所述侧壁为入光面，所述透镜本体的外周面形成有连接所述安装面与所述出光面的第一光学面，所述反射杯套设在所述透镜外侧，其光轴和所述透镜光轴Z重合，其内表面为第二光学面，所述光源发出的靠近中心部分的光线在所述反射面反射后，由所述入光面进入所述透镜本体，从所述第一光学面出射，后经所述第二光学面反射后，再次从所述第一光学面入射到所述透镜本体后从所述出光面出射，形成色散，所述光源发出的另一部分光线直接从所述入光面进入所述透镜本体在所述第一光学面发生全反射后从所述出光面出射。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述透镜为TIR透镜，由所述入光面进入所述透镜本体的光线在所述第一光学面发生全反射后从所述出光面准直出射。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述安装槽的顶面设置有反射层形成所述反射面。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述反射面呈倒锥形，从所述透镜本体沿所述光轴Z向外凸出。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述反射面为抛物面，其母线为一段抛物线。

6.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述第二光学面和所述第一光学面之间存在间隙。

7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述第二光学面的面形为抛物面。

8.根据权利要求1-7任一所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统还包括二级反射器，所述二级反射器设置在所述透镜的所述出光面的一侧，经所述第二光学面反射再次进入所述透镜本体的光线，从所述出光面出射后在所述二级反射器表面进行反射。

9.一种灯具，其特征在于：所述灯具包括光源及如权利要求1-8任一所述的光学系统，所述光源设置在所述透镜的所述安装槽之中。

10.根据权利要求9所述的灯具，其特征在于，所述灯具为射灯，所述光源发出的靠近中心部分的光线两次经过所述透镜本体形成彩虹光圈，所述光源发出的另一部分光线从所述出光面出射形成小角度光束。