CN104235756A - 透镜以及具有该透镜的照明装置 - Google Patents

Abstract

一种透镜，包括入光面及出光面。所述出光面包括第一曲面、第一凸面、第二凸面、第二曲面及第三曲面。所述第一曲面位于出光面中央，所述第一凸面和第二凸面沿第一方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第二曲面和第三曲面沿第二方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第一方向与第二方向垂直。所述第二曲面与第一曲面连接处的中部还形成一凹面。所述入光面包括第一凹曲面、第二凹曲面和第三凹曲面。第一凹曲面、第二凹曲面以及第三凹曲面皆为椭球面。第二凹曲面和第三凹曲面设置在第一凹曲面的内部且相互连接，第一凹曲面和第三凹曲面的长轴平行于第二方向设置，第二凹曲面的长轴平行于第一方向设置。本发明还涉及一种具有上述透镜的照明装置。

Description

透镜以及具有该透镜的照明装置

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种透镜及具有该透镜的照明装置。

背景技术

目前，大多光源，如发光二极管、放电灯及卤素灯等的出射光线均具有一定的发散角，若要用于照明，一般需要在这些光源前面设置一个透镜，来调整其光线的发散角使其满足照明范围需求。目前的照明装置所形成的照明区域大多为圆形，在某些照明场合下，造成资源浪费，不利于节能减排，例如隧道照明，若隧道灯的光场为圆形，则一部分光线照出道路范围之外，不但造成资源浪费还可能形成错误交通引导，如此，则要求隧道灯所形成的照明区域大致呈长方形为佳，在沿隧道的方向上具有较大的照明长度，而在垂直于隧道的方向上具有较小的照明长度，以有效的利用照明装置的光能。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种照明区域大致呈长方形的照明装置，以及该照明装置所采用的透镜。

一种透镜，包括入光面及出光面。所述出光面包括第一曲面、第一凸面、第二凸面、第二曲面及第三曲面。所述第一曲面位于出光面中央，所述第一凸面和第二凸面沿第一方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第二曲面和第三曲面沿第二方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第一方向与第二方向垂直。所述第二曲面与第一曲面连接处的中部还形成一凹面。所述入光面包括第一凹曲面、第二凹曲面和第三凹曲面。第一凹曲面、第二凹曲面以及第三凹曲面皆为椭球面。第二凹曲面和第三凹曲面设置在第一凹曲面的内部且相互连接，第一凹曲面和第三凹曲面的长轴平行于第二方向设置，第二凹曲面的长轴平行于第一方向设置。

一种照明装置，包括光源及透镜。该透镜包括入光面及出光面。所述出光面包括第一曲面、第一凸面、第二凸面、第二曲面及第三曲面。所述第一曲面位于出光面中央，所述第一凸面和第二凸面沿第一方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第二曲面和第三曲面沿第二方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第一方向与第二方向垂直。所述第二曲面与第一曲面连接处的中部还形成一凹面。所述入光面包括第一凹曲面、第二凹曲面和第三凹曲面。第一凹曲面、第二凹曲面以及第三凹曲面皆为椭球面。第二凹曲面和第三凹曲面设置在第一凹曲面的内部且相互连接，第一凹曲面和第三凹曲面的长轴平行于第二方向设置，第二凹曲面的长轴平行于第一方向设置。

所述透镜的入光面和出光面相配合可以让光源发出的光线照射到一个大致呈长方形的区域中。从而可以满足隧道灯等产品的要求，让照明装置所形成的照明区域大致呈长方形，以有效的利用光源的光能。

附图说明

图1为本发明实施方式中的照明装置的立体结构示意图。

图2为图1中的照明装置的透镜的立体结构示意图。

图3为图2中的透镜的另一角度的立体结构示意图。

图4为图2中的透镜的俯视图。

图5为图4中的透镜沿V-V方向的剖视图。

图6为图4中的透镜沿VI-VI方向的剖视图。

图7为图1中的照明装置的照度分布图。

主要元件符号说明

照明装置	1a
		透镜	100
灯座	200
		第一表面	10
第二表面	20
		第一侧面	30
第二侧面	40
		出光面	11
第一曲面	111
		第一凸面	112
第二凸面	113
		第二曲面	114
第三曲面	115
		凹面	116
第一弧面	112a、113a
		第二弧面	112b、113b
凹弧面	114a
		平面	114b
连接弧面	114c
		凹槽	21
入光面	22
		第一凹曲面	221
第二凹曲面	222
		第三凹曲面	223
第四凹曲面	224
		第一凸曲面	225
第五凹曲面	226
		第一椭球面	226a
第二椭球面	226b

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1、本发明实施方式提供的一种照明装置1a包括灯座200、设置在灯座200上的多个光源（图未示）以及分别覆盖在多个光源上的多个透镜100。所述照明装置1a可以是路灯、庭院灯、隧道灯等。在本实施方式中，所述多个透镜100呈阵列状排布在灯座200的表面。

请参阅图2，所述透镜100包括第一表面10、与第一表面10相对的第二表面20、连接第一表面10和第二表面20的第一侧面30以及与所述第一侧面30相对的第二侧面40。当透镜100用于隧道灯或路灯等中时，第一侧面30面向路心设置，第二侧面40背向路心方向设置，第一侧面30和第二侧面40大致与道路延伸方向平行。

所述透镜100的第一表面10的中央凸出形成一出光面11。该出光面11用于控制经出光面11出射的光线的光形。出光面11沿第一方向X的长度大于沿第二方向Y的长度。所述第一方向X与第二方向Y垂直。当所述照明装置1a用于隧道灯或路灯中时，所述第一方向X大致与道路延伸方向平行，所述第二方向Y大致与道路延伸方向垂直。本实施方式中，该出光面11大致呈椭圆状。

所述出光面11包括第一曲面111、第一凸面112、第二凸面113、第二曲面114及第三曲面115。第一曲面111位于出光面11中央。第一凸面112和第二凸面113沿第一方向X设置于第一曲面111相对的两侧，第二曲面114和第三曲面115沿第二方向Y设置于第一曲面111相对的两侧。所述第一凸面112包括由第一表面10向上向内倾斜延伸的第一弧面112a以及由该第一弧面112a接着向上向内倾斜延伸并且与第一曲面111连接的第二弧面112b。第二凸面113与第一凸面112结构相同也包括一第一弧面113a以及一第二弧面113b。在本实施方式中，所述第一凸面112和第二凸面113对称设置于第一曲面111两侧。所述第二曲面114包括一凹弧面114a、一平面114b以及两连接弧面114c。所述凹弧面114a由第一表面10向上延伸并向内凹陷，并且该凹弧面114a的两端分别连接第一凸面112以及第二凸面113的第一弧面112a、113a；所述平面114b由凹弧面114a的顶部接着向上向内倾斜延伸；所述两个连接弧面114c分别位于平面114b的两侧，并分别连接第一曲面111、第一凸面112以及第二凸面113。所述第二曲面114靠近所述第一侧面30设置，当所述照明装置1a用于隧道灯或路灯等中时，所述第二曲面114面向路心设置，所述第三曲面115背向路心方向设置。所述第二曲面114与第一曲面111连接处的中部还形成一凹面116，该凹面116用于在第一方向X上发散其出射光。

请进一步参阅图5和图6，所述第一曲面111在第一方向X上发散其出射光，而在第二方向Y上会聚其出射光。从而使得第一曲面111的出射光在第一方向X上具有较大的发散角，而在第二方向Y上具有较小的发散角。所述凹面116可以进一步在第一方向X上发散其出射光，加强第一方向X上的光的发散效果。

所述第一凸面112和第二凸面113能够会聚其出射光，且第一凸面112和第二凸面113在第一方向X上的聚光能力小于在第二方向Y上的聚光能力，从而使得第一凸面112和第二凸面113的出射光在第一方向X上具有较大的发散角，而在第二方向Y上具有较小的发散角。本实施方式中，所述第一凸面112和第二凸面113均为一近似椭球面，且第一凸面112和第二凸面113的长轴大致平行于第一方向X，短轴大致平行于第二方向Y。所述第一凸面112和第二凸面113的长轴和短轴长度比可选自1.1到1.5之间。

所述第二曲面114和第三曲面115能够在第一方向X上发散其出射光，而在第二方向Y上会聚其出射光。具体的，第三曲面115可为圆柱面。所述第二曲面114和第三曲面115在第二方向Y上的聚光能力大于第一曲面111、第一凸面112和第二凸面113在第二方向Y上的聚光能力。

可以理解，所述第一曲面111、第一凸面112、第二凸面113、第二曲面114和第三曲面115的形状并不限于本实施方式中的形状，所述第一曲面111、第一凸面112、第二凸面113、第二曲面114和第三曲面115的形状也可以是能够实现以上所述相应功能的其他形状。

请参阅图3至图6，所述透镜100的第二表面20中央形成有凹槽21，该凹槽21用于收容光源。所述透镜100具有一个位于凹槽21的底面的入光面22。该入光面22可为平面或曲面，为了充分利用入光面22来控制透镜100出射光的光形，本实施方式中，入光面22由多个曲面组成。为了增加向透镜100靠近第二曲面114一侧出射光的光量，所述凹槽21可偏向第二曲面114一侧设置，即凹槽21相对靠近第二曲面114而相对远离第三曲面115。

所述入光面22包括第一凹曲面221、第二凹曲面222、第三凹曲面223、第四凹曲面224以及第一凸曲面225。第一凹曲面221、第二凹曲面222、第三凹曲面223、第四凹曲面224以及第一凸曲面225皆为椭球面。第二凹曲面222和第三凹曲面223设置在第一凹曲面221的内部且相互连接。第一凹曲面221和第三凹曲面223的长轴方向平行于Y轴设置，第二凹曲面222的长轴方向平行于X轴设置。在本实施方式中，第二凹曲面222与第二表面20之间的最大距离大于第三凹曲面223与第二表面20之间的最大距离，从而使透镜100的出射光的光形往透镜的一侧偏移。所述第四凹曲面224设置在第三凹曲面223的内部，并且其长轴方向平行于Y轴设置。所述第一凸曲面225设置在第四凹曲面224的内部，其朝向凹槽21的开口凸出，所述第一凸曲面225的长轴方向平行于Y轴设置。另外，所述第四凹曲面224与第一凹曲面221之间还具有连接该两个曲面的两第五凹曲面226，该两第五凹曲面226位于第四凹曲面224的沿X轴方向两侧，并且沿第四凹曲面224的长轴方向连接第二凹曲面222以及第三凹曲面223。第五凹曲面226包括沿第四凹曲面224的长轴方向依次连接的第一椭球面226a以及第二椭球面226b。

在本实施方式中，所述出光面11中的第一曲面111、第一凸面112、第二凸面113、第二曲面114和第三曲面115，与入光面22中的第一凹曲面221、第二凹曲面222、第三凹曲面223、第四凹曲面224、第一凸曲面225以及第五凹曲面226相配合可以让光源发出的光线通过所述透镜100呈一个大致呈长方形的照明区域。

请参阅图7，根据本实施方式提供的照明装置1a照度分布图可以看出，照明装置1a的照射区域大致呈一个长方形，其光场照度相对均匀分布，可有效降低眩光系数。在本实施例中，所述长方形的照射区域的长宽比约为3：1。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种像应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种透镜，包括入光面及出光面，其特征在于，所述出光面包括第一曲面、第一凸面、第二凸面、第二曲面及第三曲面，所述第一曲面位于出光面中央，所述第一凸面和第二凸面沿第一方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第二曲面和第三曲面沿第二方向设置于第一曲面相对的两侧，所述第一方向与第二方向垂直，所述第二曲面与第一曲面连接处的中部还形成一凹面，所述入光面包括第一凹曲面、第二凹曲面和第三凹曲面，第一凹曲面、第二凹曲面以及第三凹曲面皆为椭球面，第二凹曲面和第三凹曲面设置在第一凹曲面的内部且相互连接，第一凹曲面和第三凹曲面的长轴平行于第二方向设置，第二凹曲面的长轴平行于第一方向设置。

2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述出光面沿第一方向的长度大于沿第二方向的长度。

3.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，当所述透镜用于隧道灯或路灯中时，所述第一方向与道路延伸方向平行，所述第二方向与道路延伸方向垂直，所述第二曲面面向路心设置，所述第三曲面背向路心方向设置。

4.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一凸面和第二凸面均包括由出光面向上向内倾斜延伸的第一弧面以及由该第一弧面接着向上向内倾斜延伸并且与第一曲面连接的第二弧面构成，所述第一凸面和第二凸面为一类似椭球面，且第一凸面和第二凸面的长轴平行于第一方向，短轴平行于第二方向。

5.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第三曲面为圆柱面，所述第二曲面包括一凹弧面、一平面以及两连接弧面，所述凹弧面由出光面向上延伸并向内凹陷，并且该凹弧面的两端分别连接所述第一凸面和第二凸面的第一弧面；所述平面1由所述凹弧面的顶部接着向上向内倾斜延伸；所述两个连接弧面分别位于所述平面的两侧，并分别连接所述第一曲面、第一凸面以及第二凸面。

6.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面，所述出光面凸出形成于第一表面的中央，所述第二表面中央形成有凹槽，所述入光面位于凹槽的底部。

7.如权利要求6所述的透镜，其特征在于，第二凹曲面与第二表面之间的最大距离大于第三凹曲面与第二表面之间的最大距离。

8.如权利要求6所述的透镜，其特征在于，所述透镜进一步包括第四凹曲面以及第一凸曲面，所述第四凹曲面以及第一凸曲面均为椭球面，所述第四凹曲面设置在第三凹曲面的内部，并且其长轴方向平行于第二方向设置，所述第一凸曲面设置在所述第四凹曲面的内部，其朝向所述凹槽的开口凸出，所述第一凸曲面的长轴方向平行于第二方向设置。

9.如权利要求8所述的透镜，其特征在于，所述第四凹曲面与所述第一凹曲面之间还具有连接该两个曲面的两第五凹曲面，该两第五凹曲面位于所述第四凹曲面的沿第一方向的两侧，并且沿所述第四凹曲面的长轴方向连接所述第二凹曲面以及第三凹曲面，所述第五凹曲面包括沿所述第四凹曲面的长轴方向依次连接的第一椭球面以及第二椭球面。

10.一种照明装置，其特征在于，包括至少一光源及至少一如权利要求1至9任一项所述的透镜，所述光源设置在所述透镜的入光面一侧。