CN109539184A - 一种组合式透镜及采用该组合式透镜的照明*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式透镜及采用该组合式透镜的照明***，其中，所述透镜包括反射部分和折射部分，所述折射部分与反射部分的下部连接，所述反射部分包括第一入光面和第一出光面，所述折射部分包括第二入光面、第二出光面和反射面，所述第一入光面、第一出光面、第二入光面和反射面均采用曲面结构，所述第一入光面和第二入光面平滑连接，所述第一出光面、第二出光面和反射面依次连接，由第一入光面进入透镜的光源光线经过折射后，均匀的从第一入光面射出，由第二入光面进入透镜的光源光线经反射面的反射后，均匀的从第二出光面射出。本发明的透镜能够使使光源光线均匀地射出，实现低眩光照明，且通过光线反射，避免在洗墙应用时浪费光通量，提高照明效率，可广泛应用于光学透镜领域。

Description

一种组合式透镜及采用该组合式透镜的照明***
技术领域
本发明涉及光学透镜领域，尤其涉及一种组合式透镜及采用该组合式透镜的照明***。
背景技术
LED透镜配光设计目前已基本上应用在各个照明行业，然而如何对透镜出光进行高效率的照明利用，成为目前亟待解决的重点。现有的景观灯LED透镜通常为对称型配光设计，在进行洗墙应用时造成将近一半的光通量浪费，而且护栏灯照明在使用过程中，往往难以兼顾高均匀性和低眩光的问题，现在还没有一种透镜解决高效率低眩光照明的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种解决高效率低眩光照明的透镜。
本发明的另一目的是提供一种解决高效率低眩光照明的照明***
本发明所采用的技术方案是：
一种组合式透镜，包括反射部分和折射部分，所述折射部分与反射部分的下部连接，所述反射部分包括第一入光面和第一出光面，所述折射部分包括第二入光面、第二出光面和反射面，所述第一入光面、第一出光面、第二入光面和反射面均采用曲面结构，所述第一入光面和第二入光面平滑连接，所述第一出光面、第二出光面和反射面依次连接，由第一入光面进入透镜的光源光线经过折射后，均匀的从第一入光面射出，由第二入光面进入透镜的光源光线经反射面的反射后，均匀的从第二出光面射出。
进一步，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第一入光面的曲线路径满足第一公式，所述第一公式为：
Y1＝0.0025x3-0.0714x2+0.225x+2.8191
其中Y1代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤5；
所述第二入光面的曲线路径为四分之一圆形曲线。
进一步，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第一出光面的曲线路径满足第二公式，所述第二公式为：
Y2＝-0.0028x3+0.012x2+0.0043x+5
其中Y2代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤10。
进一步，所述反射部分的厚度由上向下逐渐增大，所述第二出光面采用平面结构，所述反射面包括第一反射面、第二反射面、第三反射面和第四反射面，所述第二出光面与第二反射面相对，所述第一反射面分别与第二出光面和第二反射面连接，且第一反射面与第二反射面平滑连接，所述第三反射面和第四反射面均采用平面结构，且平行的设置在第二出光面的两侧。
进一步，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第一反射面的曲线路径满足第三公式，所述第三公式为：
Y3＝0.004x3-0.0531x2-0.8731x+10.052
其中Y3代表纵坐标，x的取值范围为18≤x≤34。
进一步，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第二反射面的曲线路径满足第四公式，所述第四公式为：
Y4＝0.004x3-0.0373x2-0.521x-8.4022
其中Y4代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤18。
进一步，在透镜的C90°-C270°横截面上，所述第一入光面和第二入光面的曲线路径均为半圆形曲线。
进一步，在透镜的C90°-C270°横截面上，所述第一出光面的曲线路径满足第五公式，所述第五公式为：
Y5＝-6E-05x4+0.004x3-0.1056x2+1.2679x-0.9327
其中Y5代表纵坐标，x的取值范围为-8≤x≤8。
进一步，在透镜的C90°-C270°横截面上，所述第一反射面与第二出光面连接的曲线路径满足第六公式，所述第六公式为：
Y6＝-0.1134x2+2.2683x+22.756
其中Y6代表纵坐标，x的取值范围为-18≤x≤18。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种照明***，包括灯源和透镜，所述透镜采用上述的一种组合式透镜。
本发明的有益效果是：本发明中，由第一入光面进入透镜的光源光线，主要经过折射部分的折射，由第一出光面均匀地射出，由第二入光面进入透镜的光源光线，经过反射面的反射后，从第二出光面均匀的射出，从而使光源光线均匀地射出，实现低眩光照明。另外，通过光线反射，避免在洗墙应用时浪费光通量，提高照明效率。
附图说明
图1是本发明一种组合式透镜的光线示意图；
图2是透镜的C0°-C180°横截面图；
图3是透镜的C90°-C270°横截面图；
图4是第一公式与相应的曲线路径的示意图；
图5是第二公式与相应的曲线路径的示意图；
图6是第三公式与相应的曲线路径的示意图；
图7是第四公式与相应的曲线路径的示意图；
图8是第五公式与相应的曲线路径的示意图；
图9是第六公式与相应的曲线路径的示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1-图3所示，一种组合式透镜，包括反射部分3和折射部分4，所述折射部分4与反射部分3的下部连接，所述反射部分3包括第一入光面12和第一出光面24，所述折射部分4包括第二入光面11、第二出光面23和反射面，所述第一入光面12、第一出光面24、第二入光面11和反射面均采用曲面结构，所述第一入光面12和第二入光面11平滑连接，所述第一出光面24、第二出光面23和反射面依次连接，由第一入光面12进入透镜的光源光线经过折射后，均匀的从第一入光面24射出，由第二入光面11进入透镜的光源光线经反射面的反射后，均匀的从第二出光面23射出。
所述反射部分3和折射部分4吻合连成一个整体，所述第一入光面12和第二入光面11平滑连接，形成了一个空腔，光源设置在空腔内，光源的光线通过第一入光面12和第二入光面11进入透镜。由第一入光面12进入透镜的光线，进入折射部分4，经过折射后从第一出光面24均匀地射出。由第二入光面11进入透镜的光线，进入反射部分3，经过反射后从第二出光面23均匀地射出，从而使光源光线均匀地射出，实现低眩光照明。另外，在应用在洗墙照明时，通过光线反射，改变光线的照射方向，避免光线垂直地找到墙面，造成了光通量的浪费，提高照明效率。在本实施例中，透镜整体采用PMMA或PC材质制成。
参照图2和图4，进一步作为优选的实施方式，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第一入光面12的曲线路径满足第一公式，所述第一公式为：
Y1＝0.0025x3-0.0714x2+0.225x+2.8191
其中Y1代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤5；
所述第二入光面11的曲线路径为四分之一圆形曲线。
第二入光面11的曲线路径与反射部分3的反光器型聚光结构匹配，为四分之一圆形曲线，不改变LED光源朗伯体分布特性，由反射面进行配光控制。第一入光面12与折射部分4的透明散光透镜结构匹配，将光线向聚光方向偏折，曲线路径基本满足公式：Y1＝0.0025x3-0.0714x2+0.225x+2.8191(0≤x≤5)。第一入光面12在C0°-C180°横截面上的曲线路径与第一公式的相关系数达到0.999。
参照图2和图5，进一步作为优选的实施方式，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第一出光面24的曲线路径满足第二公式，所述第二公式为：
Y2＝-0.0028x3+0.012x2+0.0043x+5
其中Y2代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤10。
第一出光面24为透明出光设计，对LED光源90-180°方向内的光线进行光线分配设计，使光线大部分偏向强光方向，使强弱光过渡均匀。曲线路径基本满足公式：Y2＝-0.0028x3+0.012x2+0.0043x+5(0≤x≤10)，第一出光面24在C0°-C180°横截面上的曲线路径与第二公式的相关系数达到0.994。
参照图2和图3，进一步作为优选的实施方式，所述反射部分3的厚度由上向下逐渐增大，所述第二出光面23采用平面结构，所述反射面包括第一反射面22、第二反射面21、第三反射面25和第四反射面27，所述第二出光面23与第二反射面21相对，所述第一反射面22分别与第二出光面23和第二反射面21连接，且第一反射面22与第二反射面21平滑连接，所述第三反射面25和第四反射面27均采用平面结构，且平行的设置在第二出光面23的两侧。
所述第二出光面23可采用平面结构，也可采用一定弧度结构的曲面结构，在本实施例中，第二出光面23可采用平面结构，在C0°-C180°横截面上，第二出光面23的直线线段的延长线经过第一入光面12和第二入光面11的交点，处于LED光源90°方向，保证光线的有序出射，减少杂散光的产生。所述第一反射面22、第二反射面21、第三反射面25和第四反射面27上进行电镀反光设计，用于对光线进行反射。
参照图2和图6，进一步作为优选的实施方式，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第一反射面22的曲线路径满足第三公式，所述第三公式为：
Y3＝0.004x3-0.0531x2-0.8731x+10.052
其中Y3代表纵坐标，x的取值范围为18≤x≤34。
第一反射面22的作用是将LED光源70°-90°方向内的光线进行分散，使强光与弱光之间有良好的过渡衔接。曲线路径基本满足公式：Y3＝0.004x3-0.0531x2-0.8731x+10.052(18≤x≤34)，第一反射面22在C0°-C180°横截面上的曲线路径与第三公式的相关系数达到0.9975。
参照图2和图7，进一步作为优选的实施方式，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第二反射面21的曲线路径满足第四公式，所述第四公式为：
Y4＝0.004x3-0.0373x2-0.521x-8.4022
其中Y4代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤18。
第二反射面21的作用是将LED光源0-70°方向内的光线进行聚焦，曲线路径基本满足公式：Y4＝0.004x3-0.0373x2-0.521x-8.4022(0≤x≤18)，第二反射面21在C0°-C180°横截面上的曲线路径与第四公式的相关系数达到0.997。此部分曲线的设计保证光的有序出射，实现低眩光照明。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，在透镜的C90°-C270°横截面上，所述第一入光面12和第二入光面11的曲线路径均为半圆形曲线。
在透镜的C90°-C270°横截面上，第一入光面12和第二入光面11的曲线路径都采用半圆形曲线，因此不改变LED光源朗伯体分布特性，由出光面进行配光控制。
参照图3和图8，进一步作为优选的实施方式，在透镜的C90°-C270°横截面上，所述第一出光面24的曲线路径满足第五公式，所述第五公式为：
Y5＝-6E-05x4+0.004x3-0.1056x2+1.2679x-0.9327
其中Y5代表纵坐标，x的取值范围为-8≤x≤8。
第一出光面24为透明出光设计，将弱光部分光线横向扩散至100°以上，减少灯具照明底部出现亮斑的情形。在透镜的C90°-C270°横截面上，曲线路径基本满足公式：Y5＝-6E-05x4+0.004x3-0.1056x2+1.2679x-0.9327(-8≤x≤8)，曲线路径与第五公式的相关系数达到0.995。
参照图3和图9，进一步作为优选的实施方式，在透镜的C90°-C270°横截面上，所述第一反射面22与第二出光面23连接的曲线路径5满足第六公式，所述第六公式为：
Y6＝-0.1134x2+2.2683x+22.756
其中Y6代表纵坐标，x的取值范围为-18≤x≤18。
第一反射面22与第二出光面23连接的曲线路径的设计作用是：将横向光线聚集到15°以内，提升透镜的光强峰值。第一反射面22与第二出光面23连接的曲线路径5基本满足公式：Y6＝-0.1134x2+2.2683x+22.756(-18≤x≤18)，曲线路径与第五公式的相关系数达到0.999。
本发明专利透镜采用一部分外表面电镀反光结构进行远处聚光设计，一部分外表面透明散光结构作为近处光发散设计，从而使光线更加均匀的射出，降低了眩光照明；另外，通过反射结构，将照射在墙体上的光线反射，避免光通量的浪费，提高了照明的效率。本发明专利的透镜可用于洗墙灯、护栏灯等照明***中。
上述透镜的具体效果如下：
1、第二反射面21为电镀反光设计，将LED光源0-70°方向内的光线进行聚焦，保证光的有序出射，实现低眩光照明。
2、第一出光面24为透明出光设计，将弱光部分光线横向扩散至100°以上，减少灯具照明底部出现亮斑的情形。
3、第一反射面22为电镀反光设计，第一出光面24为透明出光设计，共同对强弱光线进行过渡均化设计，使光线均匀出射。
实施例二
一种照明***，包括灯源和透镜，所述透镜采用实施例一所述的一种组合式透镜。
本实施例的一种照明***，具备本发明实施例一中一种组合式透镜的任意技术特征组合，具备实施例一相应的功能和有益效果。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种组合式透镜，其特征在于，包括反射部分和折射部分，所述折射部分与反射部分的下部连接，所述反射部分包括第一入光面和第一出光面，所述折射部分包括第二入光面、第二出光面和反射面，所述第一入光面、第一出光面、第二入光面和反射面均采用曲面结构，所述第一入光面和第二入光面平滑连接，所述第一出光面、第二出光面和反射面依次连接，由第一入光面进入透镜的光源光线经过折射后，均匀的从第一入光面射出，由第二入光面进入透镜的光源光线经反射面的反射后，均匀的从第二出光面射出。
2.根据权利要求1所述的一种组合式透镜，其特征在于，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第一入光面的曲线路径满足第一公式，所述第一公式为：
Y1＝0.0025x3-0.0714x2+0.225x+2.8191
其中Y1代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤5；
所述第二入光面的曲线路径为四分之一圆形曲线。
3.根据权利要求1所述的一种组合式透镜，其特征在于，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第一出光面的曲线路径满足第二公式，所述第二公式为：
Y2＝-0.0028x3+0.012x2+0.0043x+5
其中Y2代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤10。
4.根据权利要求1所述的一种组合式透镜，其特征在于，所述反射部分的厚度由上向下逐渐增大，所述第二出光面采用平面结构，所述反射面包括第一反射面、第二反射面、第三反射面和第四反射面，所述第二出光面与第二反射面相对，所述第一反射面分别与第二出光面和第二反射面连接，且第一反射面与第二反射面平滑连接，所述第三反射面和第四反射面均采用平面结构，且平行的设置在第二出光面的两侧。
5.根据权利要求4所述的一种组合式透镜，其特征在于，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第一反射面的曲线路径满足第三公式，所述第三公式为：
Y3＝0.004x3-0.0531x2-0.8731x+10.052
其中Y3代表纵坐标，x的取值范围为18≤x≤34。
6.根据权利要求4所述的一种组合式透镜，其特征在于，在透镜的C0°-C180°横截面上，所述第二反射面的曲线路径满足第四公式，所述第四公式为：
Y4＝0.004x3-0.0373x2-0.521x-8.4022
其中Y4代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤18。
7.根据权利要求1所述的一种组合式透镜，其特征在于，在透镜的C90°-C270°横截面上，所述第一入光面和第二入光面的曲线路径均为半圆形曲线。
8.根据权利要求1所述的一种组合式透镜，其特征在于，在透镜的C90°-C270°横截面上，所述第一出光面的曲线路径满足第五公式，所述第五公式为：
Y5＝-6E-05x4+0.004x3-0.1056x2+1.2679x-0.9327
其中Y5代表纵坐标，x的取值范围为-8≤x≤8。
9.根据权利要求4所述的一种组合式透镜，其特征在于，在透镜的C90°-C270°横截面上，所述第一反射面与第二出光面连接的曲线路径满足第六公式，所述第六公式为：
Y6＝-0.1134x2+2.2683x+22.756
其中Y6代表纵坐标，x的取值范围为-18≤x≤18。
10.一种照明***，其特征在于，包括灯源和透镜，所述透镜采用权利要求1-9任一项所述的一种组合式透镜。
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