CN106016177A - 一种波纹板透镜及照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波纹板透镜，包括一透镜本体，透镜本体具有一入射面、一出射面，以及连接于入射面和出射面的周边之间的侧面，光源位于入射面的入光侧，入射面和/或出射面形成波纹结构，波纹结构由一Y轴高度等差渐变且X轴周期恒定的类正弦曲线沿Z轴方向拉伸有限长度形成，或者由一Y轴高度恒定且X轴周期等差渐变的类正弦曲线沿Z轴方向拉伸有限长度形成，光源发出的入射光经过波纹板透镜配光后在平行于所述X轴方向被拉伸，形成条状光斑。通过上述波纹板透镜对入射光进行调整，可以对入射光进行精细配光形成强度渐变或均匀的带状输出光斑或者预定强度分布的光斑，进而丰富其应用范围，满足不同场合的需求。

Description

一种波纹板透镜及照明装置

技术领域

本发明属于照明技术领域，特别涉及一种波纹板透镜及照明装置。

背景技术

目前，LED灯具作为绿色照明的主体被广泛应用，随着应用的迅速发展，对灯光的精准配光要求也越来越受到追捧，用户越来越注重灯光的质量，有的要求高均匀度，有的要求区域辉度渐变等，对灯具配光提出了严格的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种波纹板透镜，旨在实现高精细的均匀或辉度渐变配光，满足不同场合的需求。

本发明是这样实现的，一种波纹板透镜，包括一透镜本体，所述透镜本体具有一入射面、一出射面，以及连接于所述入射面和出射面的周边之间的侧面，光源位于所述入射面的入光侧，所述入射面和/或出射面形成波纹结构，所述波纹结构由一Y轴高度等差渐变且X轴周期恒定的类正弦曲线沿Z轴方向拉伸有限长度形成，或者由一Y轴高度恒定且X轴周期等差渐变的类正弦曲线沿Z轴方向拉伸有限长度形成，所述光源发出的入射光经过所述波纹板透镜配光后在平行于所述X轴方向被拉伸，形成带状光斑。

本发明的另一目的在于提供一种照明装置，包括光源和所述的波纹板透镜。

本发明通过上述波纹板透镜对入射光进行调整，其波纹结构可以对入射光进行精细配光形成带状光斑，例如长条形或者椭圆形等等，根据既定的入射光的类型(光束形状和强度分布等)对波纹结构的深度和间距进行调整，模拟出光状态，可以获得高精准配光的输出光束，对均匀入射的光束进行配光可以获得强度渐变的输出光斑，对不均匀的入射光束进行配光可以获得均匀的输出光斑或者预定强度分布的输出光斑，进而丰富其应用范围，满足不同场合的需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的波纹板透镜及光源的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的波纹板透镜的A区域局部放大图；

图3是本发明实施例提供的波纹板透镜的侧视结构示意图；

图4是本发明实施例提供的波纹板透镜的光路图一；

图5是本发明实施例提供的波纹板透镜的光路图二；

图6是本发明实施例提供的波纹板透镜的配光效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参阅附图1～3，本发明实施例提供一种波纹板透镜，用于配光，以获得均匀或渐变的带状光斑。该波纹板透镜包括透镜本体01，该透镜本体01具有一入射面011、一出射面012，以及连接于入射面011和出射面012的周边之间的侧面013，光源02位于透镜本体01的入射面011侧，入射面011和出射面012之一形成波纹结构03，或者入射面011和出射面012均形成波纹结构03，该波纹结构03是由若干凸棱与凹槽平行交替排布构成的，也就是由一Y轴高度等差渐变且X轴周期恒定的类正弦曲线沿Z轴方向拉伸有限长度形成，或者由一Y轴高度恒定且X轴周期等差渐变的类正弦曲线沿Z轴方向拉伸有限长度形成，X、Y、Z轴为三维直角坐标系的三个轴，即，该波纹结构03可以是波纹深度不变，而间距渐变，也可以是波纹深度渐变，而间距不变。光源02发出的入射光经过该波纹板透镜配光后，在平行于X轴方向(即垂直于波纹延伸方向)被拉伸扩散，如图4，而在Z轴方向(即平行于波纹延伸方向)不被拉伸或者角度变化很小，如图5，进而输出光束可形成带状光斑。

通过上述波纹板透镜对入射光进行调整，其波纹结构03可以对入射光进行精细配光形成带状光斑，例如长条形或者椭圆形等等，根据既定的入射光的类型(光束形状和强度分布等)对波纹结构03的深度和间距进行调整，模拟出光状态，可以获得高精准配光的输出光束，对均匀入射的光束进行配光可以获得强度渐变的输出光斑，对不均匀的入射光束进行配光可以获得均匀的输出光斑或者预定强度分布的输出光斑，进而丰富其应用范围，满足不同场合的需求。

作为一种优选的实施例，波纹结构03设置于出射面012上，入射面011为平面，且和出射面012的基面(波纹结构03的Y轴坐标为0的面)平行，如图1，整个配光透镜呈平板状。在其他实施例中，波纹结构03可以设置于入射面011上，出射面012为平面，和入射面011的基面平行，整个配光透镜呈平板状。在另一实施例中，入射面011和出射面012可以都形成波纹结构03，且入射面011和出射面012平行，且波纹结构03取向相同，以进一步增大扩散角度。在另一实施例中，入射面011和出射面012的波纹结构03的取向也可以不同，以获得在预定方向上扩散的出射光。在另一实施例中，入射面011可以是曲面，出射面012形成波纹结构03，或者出射面012是曲面，入射面011形成波纹结构03。

如图3所示，该波纹结构03为Y轴高度等差渐变且X轴周期恒定的波纹结构03，随着Y轴高度的增大，对应的出射光的偏折角度也增大，出射光的扩散程度较大，进而对应的光强度较小。因此，当采用均匀入射光时，对应Y轴高度的渐增，其出射光强度减弱，光斑由Y轴高度由高到低的方向逐渐增强，形成渐变强度分布。

进一步地，该波纹结构03是由Y轴高度等差渐变且X轴周期恒定的类正弦曲线沿着Z轴方向拉伸形成，该类正弦函数的表达式为：X(i)＝2b*x(i)；

其中，i是取值个数n中的第i个取值，n为大于1的正整数；Y是波纹结构的Y轴坐标；b是固定振幅值；p是等差变化的可变振幅；初相位为π/2；a是Y轴偏距；X是波纹结构的X轴坐标；x是正弦曲线公式中的自变量；该类正弦曲线是将n个坐标(X(i)，Y(i))按照正弦曲线形式依次连接确定的曲线。

具体地，本实施例通过调整正弦曲线的振幅变化来实现控制曲线在Y轴的位移量，x取值范围是(0～150π)，取值间隔π/10，则x的取值个数n为1500；i为[1,n]中的整数；a＝34；b＝0.05；p＝linspace(0.7，1.0，n)，即是将0.7～1.0均分为n等分，依次取值。由上述参数生成的三维空间坐标如下：

按照上述坐标确定的波纹结构03如图3所示，该波纹板透镜的配光曲线如图6所示。

在其他实施例中，按照上述设计思想，该波纹结构03还可以是由Y轴高度恒定且X轴周期等差渐变的类正弦曲线沿着Z轴方向拉伸形成的结构，X轴周期越大，对应出射光的发散角度越小，对于均匀入射光，对应的光强度越大。整个配光透镜的输出光斑由X轴周期由小到大的方向逐渐增大，形成强度渐变的带状光斑。

具体地，该类正弦函数的表达式为：X(i)＝2p(i)*b*x(i)；其中，i是取值个数n中的第i个取值，n为大于1的正整数；Y是Y轴坐标；b是固定振幅值；p是等差变化的可变振幅；初相位为π/2；a是Y轴偏距；X是X轴坐标；x是正弦曲线公式中的自变量；该类正弦曲线是将n个坐标(X(i)，Y(i))按照正弦曲线形式依次连接确定的曲线。其中各参数也可取上述具体数值。

由以上公式得X(i)以及对应的Y(i)值，链接各(X(i)，Y(i))坐标点得到类正弦波纹曲线，把该波纹曲线***3D软件中，生成波纹板，将波纹板带入光学软件，模拟查看光学效果，通过调试p值取值范围再生成波纹板看光学效果，直到调试满意为止。

在本发明实施例中，入射光可以是平行光，也可以是具有一定角度的锥形光，其强度可以是均匀的，也可以是非均匀的，根据入射光的形态和强度设计上述波纹结构03，通过软件模拟配光效果，可以确定所需的波纹结构03，进而确定波纹板配光透镜的结构。光源02优选为LED灯珠，其数量不限。进一步地，还可以在LED灯珠的出射方向设置一调光器件，将光束初步收窄再通过波纹板配光透镜进行配光。

本发明实施例提供的波纹板透镜适用于各种照明灯具中，尤其是需要精细配光并形成带状光斑的场合，其可以根据需要调整波纹板结构实现均匀或渐变照明，具有较佳的渲染装饰效果，包括该波纹板透镜及光源的照明装置也在本发明的保护范围内。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波纹板透镜，其特征在于，包括一透镜本体，所述透镜本体具有一入射面、一出射面，以及连接于所述入射面和出射面的周边之间的侧面，光源位于所述入射面的入光侧，所述入射面和/或出射面形成波纹结构，所述波纹结构由一Y轴高度等差渐变且X轴周期恒定的类正弦曲线沿Z轴方向拉伸有限长度形成，或者由一Y轴高度恒定且X轴周期等差渐变的类正弦曲线沿Z轴方向拉伸有限长度形成，所述光源发出的入射光经过所述波纹板透镜配光后在平行于所述X轴方向被拉伸，形成带状光斑。

2.如权利要求1所述的波纹板透镜，其特征在于，未形成所述波纹结构的入射面或出射面的面型为平面或曲面。

3.如权利要求1所述的波纹板透镜，其特征在于，所述波纹结构的Y轴高度等差渐变且X轴周期恒定，所述Y轴高度越大，对应的出射光的偏折角度越大。

4.如权利要求3所述的波纹板透镜，其特征在于，所述入射光的强度均匀，所述出射光的强度沿着所述X轴方向渐变，且所述强度沿着Y轴高度渐增的方向逐渐减小。

5.如权利要求3或4所述的波纹板透镜，其特征在于，所述类正弦函数的表达式为：X(i)＝2b*x(i)；

其中，i是取值个数n中的第i个取值，n为大于1的正整数；

Y是波纹结构的Y轴坐标；b是固定振幅值；p是等差变化的可变振幅；初相位为π/2；a是Y轴偏距；X是波纹结构的X轴坐标；x是正弦曲线公式中的自变量；

所述类正弦曲线是将n个坐标(X(i)，Y(i))按照正弦曲线形式依次连接确定的曲线。

6.如权利要求1所述的波纹板透镜，其特征在于，所述波纹结构的Y轴高度恒定且X轴周期等差渐变，所述X轴周期越大，出射光的发散角度越小。

7.如权利要求6所述的波纹板透镜，其特征在于，所述入射光的强度均匀，所述出射光的强度沿着所述X轴方向渐变，且所述强度沿着X轴周期渐增的方向逐渐增大。

8.如权利要求6或7所述的波纹板透镜，其特征在于，所述类正弦函数的表达式为：X(i)＝2p(i)*b*x(i)；

其中，i是取值个数n中的第i个取值，n为大于1的正整数；

Y是波纹结构的Y轴坐标；b是固定振幅值；p是等差变化的可变振幅；初相位为π/2；a是Y轴偏距；X是波纹结构的X轴坐标；x是正弦曲线公式中的自变量；

所述类正弦曲线是将n个坐标(X(i)，Y(i))按照正弦曲线形式依次连接确定的曲线。

9.如权利要求1所述的波纹板透镜，其特征在于，所述入射光为平行光或发散光。

10.一种照明装置，其特征在于，包括光源和权利要求1～9任一项所述的波纹板透镜。