CN104676462A - 透镜及照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透镜，包括入光面及出光面，所述出光面包括第一凸曲面及第二凸曲面，所述第一凸曲面和第二凸曲面沿一第一方向设置于出光面的相对两侧，所述第一凸曲面沿第一方向的弧度大于第二凸曲面沿第一方向的弧度，第一凸曲面及第二凸曲面在第一方向上对出射光起会聚作用，第一凸曲面在第一方向对出射光的会聚作用小于第二凸曲面在第一方向对出射光的会聚作用，所述入光面包括第一凹曲面及第二凹曲面，第一凹曲面靠近第一凸曲面一侧设置，第二凹曲面靠近第二凸曲面一侧设置，所述第一凹曲面沿第一方向的弧度小于第二凹曲面沿第一方向的弧度。本发明还涉及一种具有上述透镜的照明装置。

Description

透镜及照明装置
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。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集中于隧道为佳，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，有必要提供一种光利用效率较高的照明装置，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凸曲面及第二凸曲面，所述第一凸曲面和第二凸曲面沿一第一方向设置于出光面的相对两侧，所述第一凸曲面沿第一方向的弧度大于第二凸曲面沿第一方向的弧度，第一凸曲面及第二凸曲面在第一方向上对出射光起会聚作用，第一凸曲面在第一方向对出射光的会聚作用小于第二凸曲面在第一方向对出射光的会聚作用，所述入光面包括第一凹曲面及第二凹曲面，第一凹曲面靠近第一凸曲面一侧设置，第二凹曲面靠近第二凸曲面一侧设置，所述第一凹曲面沿第一方向的弧度小于第二凹曲面沿第一方向的弧度。
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，所述光源设置在所述透镜的入光面一侧，所述出光面包括第一凸曲面及第二凸曲面，所述第一凸曲面和第二凸曲面沿一第一方向设置于出光面的相对两侧，所述第一凸曲面沿第一方向的弧度大于第二凸曲面沿第一方向的弧度，第一凸曲面及第二凸曲面在第一方向上对出射光起会聚作用，第一凸曲面在第一方向对出射光的会聚作用小于第二凸曲面在第一方向对出射光的会聚作用，所述入光面包括第一凹曲面及第二凹曲面，第一凹曲面靠近第一凸曲面一侧设置，第二凹曲面靠近第二凸曲面一侧设置，所述第一凹曲面沿第一方向的弧度小于第二凹曲面沿第一方向的弧度。
所述透镜的出光面中的第一凸曲面和第二凸曲面，与入光面中的第一凹曲面和第二凹曲面相配合可以让光源发出的光线偏移大部分朝向道路的路面照射，提高了照明装置的光利用效率，能更好地应用于公路、隧道等场所。
附图说明
图1是本发明一实施方式提供的照明装置的立体分解示意图。
图2是图1中的照明装置中的透镜从入光侧观察的立体示意图。
图3是图2中的透镜的俯视示意图。
图4是图1中的照明装置沿图3中的IV-IV方向的剖视图。
图5是图1中的照明装置沿图3中的V-V方向的剖视图。
图6是图1中的照明装置的照度分布图。
图7是本发明另一实施方式提供的照明装置的立体组装示意图。
主要元件符号说明
照明装置 1a、1b
透镜 100
第一表面 10
出光面 11
第一凸曲面 111
第二凸曲面 112
安装面 12
凹面 13
缺口 121
凸部 122
第二表面 20
凹槽 21
入光面 22
第一凹曲面 221
第二凹曲面 222
第一侧面 30
第二侧面 40
光源 200
电路板 201
灯座 300
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
请参阅图1至图3，本发明一实施方式提供的照明装置1a包括透镜100及光源200。所述照明装置1a可用于路灯、庭院灯、隧道灯等照明灯具中。
所述光源200可为发光二极管、放电灯及卤素灯等中的一种。本实施方式中，所述光源200为发光二极管，该发光二极管设置在一个电路板201上。
所述透镜100由透光率高的材料PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）或PC（聚碳酸酯）制成。所述透镜100包括第一表面10、与所述第一表面10相对的第二表面20、连接所述第一表面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。当所述照明装置1a用于隧道灯或路灯时，所述第一侧面30面向道路的路面设置，所述第二侧面40背向道路的路面方向设置，所述第一侧面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包括位于中央的出光面11及环绕该出光面11设置的安装面12。所述出光面11用于控制经出光面11出射的光线的光形。所述安装面12用于在透镜100安装过程中，与灯具外壳等部件配合来固定透镜100。本实施方式中，所述安装面12边缘形成有多个贯穿第一表面10和第二表面20的缺口121，该等缺口121是结合生产线实际情况而设计的，可以配合生产治具，实现透镜100快速、准确地装配在灯具上面，减少错误，节约时间。一凹面13相对于该安装面12向下凹陷形成且环绕该出光面11设置。从该安装面12上向上延伸形成四弧形的凸部122。所述凸部122环设于该凹面13的四角落处。
所述出光面11凸出形成于第一表面10的中央。该出光面11沿第二方向Y的长度大于沿第一方向X的长度。所述第二方向Y与第一方向X垂直。当所述照明装置1a用于隧道灯或路灯时，所述第二方向Y大致与道路延伸方向平行，所述第一方向X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。
请同时参阅图5，所述出光面11包括第一凸曲面111及第二凸曲面112。所述第一凸曲面111和第二凸曲面112沿第一方向X设置于出光面11的相对两侧。所述第一凸曲面111与第二凸曲面112为平滑连接。所述第一凸曲面111靠近所述第一侧面30设置，所述第二凸曲面112靠近所述第二侧面40设置。所述第一凸曲面111沿第一方向X的弧度大于第二凸曲面112沿第一方向X的弧度，使出光面11沿第一方向X偏向第一侧面30一侧设置。当所述照明装置1a用于隧道灯或路灯时，所述第一凸曲面111面向道路的路面设置，所述第二凸曲面112背向道路的路面方向设置。
请同时参阅图4和图5，第一凸曲面111及第二凸曲面112在第二方向Y上发散其出射光，而在第一方向X上会聚其出射光。第一凸曲面111在第一方向X上对光线的聚光作用小于第二凸曲面112在第一方向X上对光线的聚光作用。本实施方式中，所述第一凸曲面111和第二凸曲面112均为椭球面，且第一凸曲面111和第二凸曲面112的长轴平行于第二方向Y，短轴平行于第一方向X。第一凸曲面111及第二凸曲面112在第二方向Y上发散其出射光，使从第一凸曲面111及第二凸曲面112出射的光线沿第二方向Y的照射范围较大。
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200。所述透镜100具有一个位于凹槽21的底面的椭圆形入光面22。为了增加向透镜100靠近第一凸曲面111一侧出射光的光量，所述入光面22沿第一方向X偏向第二凸曲面112一侧（即与第一侧面30相对的一侧）设置，即入光面22沿第一方向X相对靠近第二凸曲面112而相对远离第一凸曲面111。
为了充分利用入光面22来控制透镜100出射光的光形，所述入光面22包括第一凹曲面221、第二凹曲面222。第一凹曲面221及第二凹曲面222皆为椭球面。第一凹曲面221靠近第一凸曲面111一侧设置。第二凹曲面222靠近第二凸曲面112一侧设置。所述第一凹曲面221沿第一方向X的弧度小于第二凹曲面222沿第一方向X的弧度。第一凹曲面221与第一凸曲面111之间的平均距离大于第二凹曲面222与第二凸曲面112之间的平均距离。第一凹曲面221和第二凹曲面222的长轴方向平行于第一方向X设置。
在本实施方式中，所述透镜100的出光面11中的第一凸曲面111和第二凸曲面112，与入光面22中的第一凹曲面221和第二凹曲面222相配合可以让光源200发出的光线偏移大部分朝向道路的路面照射，提高了照明装置1a的光利用率，能更好地应用于公路、隧道等场所。
请参阅图6，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。该照明装置1a的照射范围广，可以满足12米以上道路交会口的照明要求。
本发明的照明装置可以采用将多个透镜100排列成任意的形状，使照明装置更具灵活性且照明效果更好。
请参阅图7，本发明另一实施方式提供的一种照明装置1b包括灯座300、设置在灯座300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。所述多个透镜100呈阵列状排布在灯座300的表面。所述光源可为发光二极管、放电灯及卤素灯等中的一种。
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相应的改变与变形，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凸曲面及第二凸曲面，所述第一凸曲面和第二凸曲面沿一第一方向设置于出光面的相对两侧，所述第一凸曲面沿第一方向的弧度大于第二凸曲面沿第一方向的弧度，第一凸曲面及第二凸曲面在第一方向上对出射光起会聚作用，第一凸曲面在第一方向对出射光的会聚作用小于第二凸曲面在第一方向对出射光的会聚作用，所述入光面包括第一凹曲面及第二凹曲面，第一凹曲面靠近第一凸曲面一侧设置，第二凹曲面靠近第二凸曲面一侧设置，所述第一凹曲面沿第一方向的弧度小于第二凹曲面沿第一方向的弧度。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述出光面沿一第二方向的长度大于沿第一方向的长度，所述第二方向与第一方向垂直。
3.如权利要求2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，所述第二方向与道路延伸方向平行，所述第一方向与道路延伸方向垂直，所述第一凸曲面面向道路的路面设置，所述第二凸曲面背向道路的路面方向设置。
4.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述第一凸曲面和第二凸曲面均为椭球面，且第一凸曲面和第二凸曲面的长轴平行于第二方向，短轴平行于第一方向。
5.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述第一凸曲面及第二凸曲面在第二方向上发散其出射光。
6.如权利要求2所述的透镜，其特征在于，第一凹曲面及第二凹曲面皆为椭球面，第一凹曲面和第二凹曲面的长轴方向平行于第一方向设置。
7.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，第一凹曲面与第一凸曲面之间的平均距离大于第二凹曲面与第二凸曲面之间的平均距离。
8.如权利要求1所述的透镜，其特征在于，还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用于收容光源的凹槽，所述入光面位于凹槽的底面。
9.如权利要求8所述的透镜，其特征在于，还包括环绕该出光面设置的安装面，一凹面相对于该安装面向下凹陷形成且环绕该出光面设置，从该安装面上向上延伸形成四弧形的凸部，所述凸部环设于该凹面的四角落处。
10.一种照明装置，其特征在于，包括光源及如权利要求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。
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