CN104279507A - 一种透镜和包括该透镜的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透镜，所述透镜包括底面和在所述底面上***的表面，所述底面的中央限定出凹进区域，所述凹进区域的表面形成入射面，其中，所述表面包括：第一折射面，来自所述光源的第一光线经过所述第一折射面折射后出射；以及第一反射面和第二折射面，来自所述光源的第二光线经过所述第一反射面的反射后经过所述第二折射面折射后出射；第二反射面，来自所述光源的第三光线经过所述第一反射面和所述第二反射面的反射后再通过所述第二折射面的折射后出射。此外本发明还设计一种使用了该透镜的照明装置。

Description

一种透镜和包括该透镜的照明装置

技术领域

本发明涉及一种透镜和包括该透镜的照明装置。

背景技术

现存的照明装置中，相当的部分已经采用了LED的照明技术，该技术利用LED芯片形成可以跟卤素灯或者白炽灯相似的照明效果。但是与LED技术相匹配的照明装置往往会相对于使用卤素灯或者白炽灯的成本较高，所以LED的照明装置的使用会受到一定程度上的限制。为了实现减少不必要的费用，以达到减小成本带来经济的优势，在具有经济优势的旧的照明装置平台上使用新的LED技术成为一种发展趋势。

发明内容

为了解决上述技术问题，使得新的LED技术可以应用于旧的照明装置的平台上，并且实现与旧型照明装置造型相似或相同的照明装置，本发明提出一种新的可用于卤素灯照明装置平台上的透镜以及包括该透镜的照明装置。通过制造和使用该新型的透镜和相应的照明装置，可以实现在利用了LED技术的基础上，与旧型照明装置平台的兼容，从而利用了旧平台的低成本的优势，而且还可根据设计的不同，产生与卤素灯相似或相同的照明角度和照明效果。

本发明的第一个目的通过这样一种透镜来实现，该透镜包括底面和在底面上***的表面，底面的中央限定出凹进区域，凹进区域的表面形成入射面，其中，表面包括：第一折射面，来自光源的第一光线经过第一折射面折射后出射；以及第一反射面和第二折射面，来自光源的第二光线经过第一反射面的反射后经过第二折射面折射后出射；第二反射面，来自光源的第三光线经过第一反射面和第二反射面的反射后再通过第二折射面的折射后出射。根据这样的设计，来自光源的光线会只在周向上通过透镜发射出去，达到经过多次预期的折射或者反射后可形成预期的出射光的光角度，以及，从周向上向照明装置的反射杯提供光线的可能性。

根据本发明的设计方案，表面设计为使得来自光源的第一、第二、第三光线经过表面后在周向上形成预定的光分布。这样的光分布具有均匀的照明效果，并且是在周向上向照明装置的反射杯提供的均匀的光线。这样，可满足在周向上向照明装置的反射杯提供光源，以达到与反射杯配合后，实现具有预期出射角的出射光的可能性。

优选的是，并且光分布为旋转对称的光分布。这样的光分布具有均匀的照明效果，并且是在周向上向照明装置的反射杯提供的均匀的光线。

根据本发明，第一反射面设置在中央并且第一折射面、第二折射面、第二反射面设置在第一反射面的***。这样，可形成在透镜的光轴方向上不会产生出射光，而是将光源的光引导至偏离光轴的方向上。

优选的，第一反射面形成在与底面相对设置的顶面中。光源的光经过在顶面上设置的反射面的反射，会再朝向远离透镜的光轴的方向偏转，以实现在周向上出射的可能性。

优选的，第一折射面、第二反射面以及第二折射面在底面和顶面之间并沿着从底面至顶面的方向依次相邻设置。根据这样的设置，一部分光线经第一折射面折射出射，其他部分光线会经过反射面的反射和第二折射面的折射，从透镜的周向方向，在远离透镜光轴的方向出射。

优选的，在垂直于底面并由透镜的中心轴线经过的截面上看，第一反射面包括分别远离底面弯曲的第一和第二曲线部段。经过两个部段的反射面的反射，从截面上看，光源的光线只会在侧向，朝向远离光轴的方向出射，并会再经过第二反射面的反射，从而形成最终出射光的效果。

优选的，在垂直于底面并由透镜的中心轴线经过的截面上看，第一和第二曲线部段分别具有样条曲线的轮廓。

根据本发明的方案，第一反射面设计为绕透镜的中心轴线旋转对称。这样经第一反射面发射的光线可以绕透镜中心轴线的方向向外反射。

根据本发明的方案，第二反射面以及第二折射面分别设计为平坦的面，并且第二反射面和第二折射面彼此成预定夹角。具有该夹角的两个面可使得出射光能按照预期设计的要求照射在照明装置的反射杯上，以形成照明装置的预期的出射光。平坦面的设计在制造过程中容易加工，可具有良好的经济性。

优选的，第一折射面从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐靠近透镜的对称轴线。这样的折射面可使得光源的第一光线在被折射后直接照射到照明装置的反射杯上。

优选的，在垂直于底面并由透镜的中心轴线经过的截面上看，第一折射面具有样条曲线的轮廓。

优选的是，第二反射面从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐远离透镜的对称轴线。这样的反射面在结合第一反射面的情况下，可形成例如全反射的效果，将光源的第二和第三光线引导至远离透镜光轴的方向。

优选的是，第二折射面从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐远离透镜的对称轴线。经过反射面反射的光线通过该折射面，可射向预期的照明装置的反射杯的地方，从而实现预期的照明装置的出射光。

优选的是，第一反射面从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐远离透镜的对称轴线。这样的反射面可将光源部分光线引导至第二折射面出射，或者经第二反射面反射后再经第二折射面出射。

本发明的另一个目的通过这样一种类似于卤素灯的照明装置来实现，即照明装置包括壳体和形成在壳体上的反射杯，照明装置还包括根据以上所述的透镜。通过结合反射杯和该设计的新型透镜，可实现与原有的卤素灯的相似的或相同的照明效果，并实现照明角度的可调节的可能性。

优选的，出射光的光分布角度选自包括12度、24度、36度和60度的组中。这样可满足在不同场合对照明装置的应用要求。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1是根据本发明的一种实施例的透镜的截面图；

图2是根据本发明的一种实施例的透镜的光路图；

图3是根据本发明的一种实施例的照明装置的截面图。

具体实施方式

如图1和图2所示，图1是根据本发明的一种实施例的透镜100的截面图，图2是根据图2是根据本发明的一种实施例的透镜的光路图。该透镜100具有底面1、表面2，和垂直于底面1的中心轴线X，并且还具有与所述中心轴线X垂直的截面。在该透镜100的底面1上***有一个凹进区域3，这样的区域用于容纳可实施为例如LED芯片的光源，这样，借助在凹进区域3的表面作为入射面4，来自光源的光可射入透镜内。其中，凹进区域3可设计成具有半球形、半椭圆形或者圆锥形的轮廓，但是并不仅仅限于这些形式的轮廓，其他可实现相似效果的轮廓皆可设计为该凹进区域3的轮廓。该透镜100设计具有第一和第二反射面221、222以及第一和第二折射面211、212，第一反射面221被设计在透镜的顶面的中央，并且第一折射面211、第二反射面222以及所述第二折射面212在底面和顶面之间并沿着从底面至所述顶面的方向依次相邻设置。

具体的，在该透镜100的顶面上设计有从图1上看为对称的、具有样条曲线的轮廓的第一反射面221，从图1可看出，该第一反射面221从底面1向顶面的方向上的轮廓是逐渐远离透镜的中心轴线X的，并且因为透镜100设计为旋转对称的，所以该反射面221可形成为具有圆锥形的轮廓，而该圆锥形轮廓的外表面，即朝向透镜100的底面1的表面设计为第一反射面221。这样，该第一反射面221可视为形成于朝向底面1凹陷的凹陷区域中，使得光源5的光线无法沿着光轴X的方向射出透镜100。基于这样的圆锥形的轮廓设计的第一反射面221，所述第一折射面211、第二折射面212、第二反射面222设置在所述第一反射面221的***。来自光源5的部分光线，具体的是沿着透镜光轴的方向的光线，在遇到第一反射面221时，被反射为朝向远离所述透镜的中心轴线X的光线，即改变了原本的光线方向，引导光线都朝向侧面。

此外，如图1所示并结合图2,可以看出，第一光线L1经过第一折射面211折射后形成第一出射光L1’,第二光线L2经过第一反射面221的反射后直接经过第二折射面212折射后出射形成第二出射光L2’,第三光线L3在经过第一反射面221和第二反射面222的多次反射后，再经过第二折射面212折射后出射形成第三出射光L3’。并且，具体的，第二折射面212可设计为从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐远离所述透镜的对称轴线，第二反射面222从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐远离所述透镜的对称轴线，这样可满足以上所述的对光源的光的引导的效果，使得最后经所述两个折射面出射的光线都是在侧向上，即是围绕着透镜100的中心轴心X的周向方向上，以预期的角度出射。

需要注意的是，第二折射面212和第二反射面222彼此成预定的夹角，该夹角可根据使用该透镜100的照明装置200的反射杯7的深度、口径大小和所需要形成的照明装置200的出射光的光角度来决定，而且该照明装置200的出射光的光角度可按应用环境选自例如12度、24度、36度和60度的其中任一个角度（下文将详细描述该照明装置200）。

图3是根据本发明的一种实施例的照明装置200的截面图。为了在原有的例如卤素灯的照明装置的平台上实现利用LED技术达到原有卤素灯的照明效果，可利用新型的透镜100，并结合照明装置200的反射杯7以实现该目的。具体的，如图3所示，该照明装置200具有在轴向上依次设置的反射杯7和壳体6，反射杯7设置在壳体6上，并可实现例如使用一体制成的方式将该两个部分连接起来。

此外，该壳体6可使用例如金属或者具有高的导热率的材料制成，以形成良好的照明装置200的散热的效果。在该照明装置200内设置有透镜100，将该透镜100设置在该照明装置200的中心处，并利用所设置的承载结构8，来实现将透镜100固定地安装在所述的中心处，这样可实现，来自光源5的光经过透镜100后，从以透镜100作为中心的地方在周向向四周发射光线。在反射杯7的内表面上设置有第三反射面223，来自透镜100的光线可经过该第三反射面223的反射后，朝照明装置200的外面出射，这样可形成照明装置100的最终的出射光线。并且，具体的，该第三反射面223可设计成具有至少一个子反射面，优选的还可设计为微透镜阵列的形式，以实现使得来自透镜100的光线均匀的被反射并混合后出射。

需要注意的是，通过结合透镜100，照明装置200不仅可具有LED技术的节能高效等优点，可实现将来自LED作为光源的光处理为可经照明装置200的反射杯7反射后，得到和卤素灯的相似或相同的照明效果，还可因为采用类似卤素灯的照明装置的平台，以达到节省制造整个照明装置200的成本的目的。通过透镜100和该照明装置200的反射杯7的双重作用，来控制光能量分配，才可实现将来自光源5的光线调节后，使得从照明装置200出射的光可与例如卤素灯的照明效果相似或相同的结果。此外，根据对照明装置200的需求，将LED贴装在承载结构8上，并将上述的承载结构8设计为旋转对称的，以达到与例如照明装置200的壳体6的形状配合的目的，从而实现简洁而方便的安装连接，并且该承载结构8可设计为例如散热器的装置，反射杯7底部的内部涂散热膏，承载结构8***反射杯7底部时，使该承载结构8与反射杯7紧密接触，并使用具有高导热率的材料制造该承载结构8，以实现对光源5的良好的散热的效果，达到保持可能容纳于壳体6内部的驱动装置的散热，从而实现照明装置200的稳定的工作环境。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

参考标号

1       底面

2       表面

3       凹进区域

4       入射面

5       光源

6       壳体

7       反射杯

8       承载结构

100     透镜

200     照明装置

211     第一折射面

212     第二折射面

221     第一反射面

222     第二反射面

223     第三反射面

L1      第一光线

L2      第二光线

L3      第三光线

L1’    第一出射光

L2’    第二出射光

L3’    第三出射光

Claims (17)

1.一种透镜（100），所述透镜包括底面（1）和在所述底面（1）上***的表面（2），所述底面（1）的中央限定出用于容纳光源（5）的凹进区域（3），所述凹进区域（3）的表面形成入射面（4），其特征在于，所述表面（2）包括：第一折射面（211），来自所述光源（5）的第一光线（L1）经过所述第一折射面（211）折射后出射；以及第一反射面（221）和第二折射面（212），来自所述光源（5）的第二光线（L2）经过所述第一反射面（221）的反射后经过所述第二折射面（212）折射后出射；第二反射面（222），来自所述光源（5）的第三光线（L3）经过所述第一反射面（221）和所述第二反射面（222）的反射后再通过所述第二折射面（212）的折射后出射。

2.根据权利要求1所述的透镜（100），其特征在于，所述表面（2）设计为使得来自所述光源（5）的所述第一、第二、第三光线经过所述表面（2）后在周向上形成预定的光分布。

3.根据权利要求2所述的透镜（100），其特征在于，并且所述光分布为旋转对称的光分布。

4.根据权利要求1‐3中任一项所述的透镜（100），其特征在于，所述第一反射面（221）设置在中央并且所述第一折射面（211）、所述第二折射面（212）、第二反射面（222）设置在所述第一反射面（221）的***。

5.根据权利要求4所述的透镜（100），其特征在于，所述第一反射面（221）形成在与所述底面相对设置的顶面中。

6.根据权利要求5所述的透镜（100），其特征在于，所述第一折射面（211）、第二反射面（222）以及所述第二折射面（212）在底面和顶面之间并沿着从底面至所述顶面的方向依次相邻设置。

7.根据权利要求4所述的透镜（100），其特征在于，在垂直于所述底面（1）并由所述透镜（100）的中心轴线（X）经过的截面上看，所述第一反射面（221）包括分别远离所述底面弯曲的第一和第二曲线部段（2211、2212）。

8.根据权利要求7所所述的透镜（100），其特征在于，在垂直于所述底面（1）并由所述透镜（100）的中心轴线（X）经过的第一截面上看，所述第一和第二曲线部段分别具有样条曲线的轮廓。

9.根据权利要求4所述的透镜（100），其特征在于，所述第一反射面（221）设计为绕所述透镜（100）的中心轴线（X）旋转对称。

10.根据权利要求4所述的透镜（100），其特征在于，所述第二反射面（222）以及所述第二折射面（212）分别设计为平坦的面，并且所述第二反射面（222）和所述第二折射面（212）彼此成预定夹角。

11.根据权利要求1‐3中任一项所述的透镜（100），其特征在于，所述第一折射面（211）从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐靠近所述透镜的中心轴线（X）。

12.根据权利要求11所述的透镜（100），其特征在于，在垂直于所述底面（1）并由所述透镜（100）的中心轴线（X）经过的第一截面上，所述第一折射面（211）具有样条曲线的轮廓。

13.根据权利要求1‐3中任一项所述的透镜（100），其特征在于，所述第二反射面（222）从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐远离所述透镜的中心轴线（X）。

14.根据权利要求1‐3中任一项所述的透镜（100），其特征在于，所述第二折射面（212）从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐远离所述透镜的中心轴线（X）。

15.根据权利要求1‐3中任一项所述的透镜（100），其特征在于，所述第一反射面（221）从底面朝向顶面的方向上的轮廓为逐渐远离所述透镜的中心轴线（X）。

16.一种照明装置（200），所述照明装置包括壳体（6）和形成在所述壳体（6）上的反射杯（7），其特征在于，所述照明装置（200）还包括根据权利要求1至15中任一项所述的透镜（100）。

17.根据权利要求16所述的照明装置（200），其特征在于，所述出射光的光角度选自包括12度、24度、36度和60度的组中。