CN208566570U - 一种照明透镜及照明单元与照明*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种照明透镜及对应的照明单元与照明***，所述照明透镜能将光源发出的大部分光束通过下段部分进行聚集后投射至待照射表面的远端部分处，而将剩余光束通过上段部分引导至待照射表面靠近照明透镜的近端部分处，从而使光线合理分布并在待照射表面提供均匀的照射分布，提高光源的均匀度，消除明暗相间的照射条纹，提供无眩光效果。相对于现有技术，本实用新型提供的装置具有良好的光效果。

Description

一种照明透镜及照明单元与照明***

技术领域

本实用新型总体涉及非对称光学器件，尤其涉及一种照明透镜及对应的照明单元与照明***，其能引导光在照射表面实现均匀照度。

背景技术

控制光的聚焦和分布在照明领域尤为重要。许多光学***为了达到希望的光分布或者希望的照明均匀度，多采用一个或多个光学元件进行组合，从不同方面对光进行补偿，如通过调整不同光学元件的照射角度或者补偿多个光学元件在同一照射面的光通量等，但效果并不理想，主要原因在于光学***的设计典型地依赖于所使用的光源。

飞利浦的InteGrade系列冰柜灯即存在如下的问题：1、照射面均匀度不好，单条灯的均匀度仅在0.2左右，远没达到准要求照明照度均匀度不应小于0.7的要求；2、照射面亮暗条纹特别明显，尤其是灯体正下方由于照度不够，相对其他照明区域暗区较为明显；而在离灯体较远的照射表面，则照明黄边又很明显。

因此，在本领域中存在对于寻找到提供更佳的照明均匀度和光分布控制的光学***的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在通过改变光学***中透镜的设计，修改光束的传播角度，控制其在照射表面单位面积上的光通量和均匀照射，从而解决上面提到的问题，并克服灯体照射导致眩光的缺陷。

特别的，本实用新型第一方面提供一种照明透镜，所述照明透镜包括入射面和出射面；所述入射面与出射面配合形成照明透镜的上段部分和下段部分；

所述下段部分配置为将光源发出的大部分光束密集化后投射至照射表面远离透镜的远端部分处，上段部分将剩余光束引导至照射表面靠近透镜的近端部分处，以在照射表面提供均匀的照射分布。

本实用新型另一方面还提供一种照明单元，所述照明单元包括前述的照明透镜以及位于所述照明透镜入射角侧且所处位置与照明透镜协调配合的光源，以便于所述光源发出的大分部光束经照明透镜的下段部分密集化后射出，剩余光束由照明透镜的上段部分射出。

本实用新型还在于提供一种照射***，所述照射***由上述的多个照明单元构成。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：利用光线在远距离行进过程中会出现较大幅度的衰减，而近距离行进衰减较小的特点，将照明透镜设计成其一分部用于密集化大部分的光线并将其导引行进至远端照射表面，另一部分导引少部分的光线至近端照射面，通过合理分配光线的出射分布，使大量光线经过远距离的路程后因衰减导致光通量减小，从而与近端照射面处的光通量大致相等，以形成较为均匀的照射分布，提高照射面的均匀度，消除灯体正下方的暗区及照射面周边的黄边效应，保证了无眩光。

附图说明

图1为本实用新型根据一实施例的照明透镜结构图。

图2为本实用新型根据一实施例的照明单元第一角度示意图。

图3为本实用新型根据一实施例的照明单元第二角度示意图

图4为图2对应的照明单元的光路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供的照明***包括多个光源以及与每个光源分别配合以将光的大部分聚焦在待照射表面的远端部分处而将少部分的光聚焦在待照射表面的近端部分处的光学器件。也即本实用新型的照明***包括多组配合布置的照明单元，每个照明单元在实际应用中如何安放排布，可以由实际情况决定，并以最终能实现对照射面的均匀照度为宜。在本实施例中，为了详细说明本实用新型，仅对照射***包括一组照明单元进行了描述。可以想到的是，该照射***还包括其他元器件，如用于设置光源的灯架、灯罩、用于给光源供电的电源灯，因为诸如此类的组件不是本实用新型的重点，故而此处不再详细赘述。

在本实施例中，照明***中的光源主要是点光源，或者被简化后可等效成点光源的照明设备，而能被等效成点光源的特点之一即是该照明设备相对于照明透镜以及待照射表面而言，在尺寸以及体积等方面足够小。将照明设备理想化为点光源，也是为了方便本申请能着重对配置在光源前方的光学器件进行阐述，而该光学器件能恰好的实现对光束的修改，并最终达到照射至待照射表面的光照度大致一样。容易想到的是，该光源可以是能等效成点光源的LED光源，该LED光源具有一个或者多个LED，本申请此处的光学器件主要是照明透镜。

下面将结合图1-4着重对照明透镜及照明单元进行阐述。如图2-3所示的本申请的一种实施例下的照明单元，该照明单元包括点光源1和位于点光源前方的照明透镜2。照明透镜2被设计成修改该光源1发射的光束以在照射表面上创造均匀的照射分布。

具体的，该照明透镜2被配置为，该透镜2的一部分将光源发出的大部分光束密集化后投射至待照射表面远离透镜的远端部分处，透镜2的另一部分将光源射出的剩余光束引导至待照射表面靠近透镜的近端部分处，从而使光线在待照射表面合理分布。

该照明透镜2的表面形态设计自由，可以想到的是，作为本领域技术人员，只要设计的照明透镜2能最终实现照射均匀分布，即是本申请申请该专利目的之所在。当然，照明透明2要想能很好的实现该功能，还需要光源1的协调配合，具体可根据实际应用进行设定。

照明透镜2包括入射面24和出射面23，而入射面24与出射面23配合形成照明透镜2的上段部分22与下段部分21，实现上段部分22与下段部分21平滑自然过渡连接。

为了实现上述功能，透镜2的出射面23的曲率由上段部分22到下段部分21逐渐增加。根据光学原理可知，曲率越大，曲率半径越小，则形成的凸面聚光效果越好，进而投射出的光线能量越强，由此可知，从下段部分21最下端处射出的光线射程最大，其能最终恰好落在照射表面3的最远端部分的边缘处。为了能更好的达到希望的效果，实现均匀照射分布，入射面24的曲率可以从上段部分22至下段部分21逐渐减小，在本实施例中即是如此，如图1和2所示。

与此相对应，光束由上段部分22射出时，则射程较小，主要落在照射表面3靠近透镜的近端部分处。当然，为了能符合照射表面3的照射区域，扩大光线的射程范围，同时确保最终照射在照射表面3上的光亮度基本一致，该上段部分22可以以略微的负曲率变化，即将上段部分22形成浅浅的凹透镜状。

不同形状的照明透镜2，自然对应光源1的安装位置也有所不同。若照射表面3的面积较小，且所需照度无需特别亮，则照明透镜2的整体曲面变化就可以设计的较为平缓，同时，光源1安放在离照明透镜2较远的位置处；反之，则光源1安放在离照明透镜2较近的位置处。

具体到本实施例，参见图1和图2及图3，该照明透镜2的下段部分21设计的较为饱满，形成正屈光能力区域，即呈凸透镜状，而上段部分22相较于下段部分21而言，较为扁平或者说呈负屈光能力区域，呈凹透镜状。光源1设置位置较为靠近照明透镜2 的下段部分21，这样光源1发出的大部分光线能直接经由下段部分21进入，被修改后引导投射至待照射表面的远端部分，而光源1的少部分光线由上段部分22进入并投射至待照射表面的近端部分。一并参见图4，可知光源1的光线主要集中在透镜2下段部分21处，并呈逐渐密集化状态，也即越靠近下段部分21的中下部区域，光线越密集，经过上段部分22处的光线则较为稀疏。

光在远距离行径中会出现能量大幅衰减，而短距离路程中衰减较小，较为密集的光线能弥补远距离传输过程导致的单位面积上光通量不足的缺点，稀疏光线用于投射在较近距离处，能同时避免光线密集导致局部照射区域过亮的问题，充分利用该点，对照明透镜2的外形加以改进，当光线进入时，能利用光的折射原理实现对光的传播角度的修改，合理导引从而使得最终射出的光束合理均匀分布，保证散布至较远处的光通量与较近距离处的光通量大致相同，为待照射表面3整体提供均匀的照射，具体效果如图4所示。

根据该实施例，使用软件设计照明透镜，可替换的，可以在没有计算机辅助下设计该光学器件。若使用软件，则可以产生用于待照射表面的照度分布，具体在设计过程中，可以根据实际应用需求，确定照明透镜的尺寸和形状以及在该照射边缘周围的梯度尺寸，通过样条曲线设计每个所期望的梯度，并基于规定的照度和/或强度分布进行设计。

为了减少光的浪费，作为进一步的改进，在所述光源1的下方还设有漫反射板4，漫反射板4能使离开光源1以及照明透镜2的光束经漫反射作用后再次经由照射透镜2 射出，从而更好的控制光并提高光的利用率。当然，该漫反射板4也可以是其他形状而非平坦状，如可以是能将光源1与照明透镜2的下方围绕的弧形曲面，从而改善光分布。

照明透镜设计过程中会因为挤出工艺而产生天然的条纹，这也会导致出射光在照射面上形成黄边和明暗相间的条纹，为了消除该条纹，照明透镜2在透镜内表面采用单面磨砂工艺，将条纹磨掉，也可以通过在透镜内表面增加一层薄膜，薄膜能提供平滑的内表面，从而减弱条纹产生的效果。

由光学器件对光束的这种控制导致许多应用。如像前述所述，将该照明透镜以及对应的照明单元或照明***用于冷冰柜，由于照射透明异形，能对光束进行区分处理，大部分光束被聚集处理后投射至远端，少部分光束被发散或者直接经折射作用后射至近端，从而巧妙利用能量衰减原理，使得该照明单元或照明***能提供均匀度和照度更好的照射分布；透镜的聚集作用能将光源正下方原本微弱的光线进行收拢，并配合漫反射板的作用，能提高光源正下方的亮度，消除其正下方的暗区；光源的安装位置与照射透镜的实际设计形状及所需效果相协调配合，使得光源布位更科学合理，实现了无眩光效果。

除了上述改进外，其他相类似的改进也包含在本实用新型的改进范围内，此处就不再赘述。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形。

Claims (9)

1.一种照明透镜(2)，所述照明透镜(2)包括入射面(24)和出射面(23)；

其特征在于：

所述入射面(24)与出射面(23)配合形成照明透镜(2)的上段部分(22)和下段部分(21)；

所述下段部分(21)配置为将光源(1)发出的大部分光束密集化后投射至照射表面(3)远离透镜的远端部分处，上段部分(22)将剩余光束引导至照射表面(3)靠近透镜的近端部分处，以在照射表面(3)提供均匀的照射分布。

2.根据权利要求1所述的照明透镜(2)，其特征在于：

所述出射面(23)的曲率从上段部分(22)到下段部分(21)逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的照明透镜(2)，其特征在于：

所述入射面(24)的曲率从上段部分(22)到下段部分(21)逐渐减小。

4.根据权利要求2所述的照明透镜(2)，其特征在于：

所述下段部分(21)呈凸透镜状，上段部分(22)呈凹透镜状。

5.根据权利要求1所述的照明透镜(2)，其特征在于：

所述照明透镜(2)的内表面为磨砂面或设有一层薄膜。

6.一种照明单元，包括如权利要求1-5中任一项所述的照明透镜(2)以及位于所述照明透镜(2)入射面侧的光源(1)，其特征在于：

所述光源(1)的布位与照明透镜(2)的形状相适配，以便于光源(1)发出的大部分光束由照明透镜(2)的下段部分(21)密集化后射出，剩余光束由上段部分(22)引导。

7.根据权利要求6所述的照明单元，其特征在于：

还包括位于光源(1)下端以改善光分布的漫反射板(4)。

8.根据权利要求6所述的照明单元，其特征在于：

所述光源为可等效成点光源的LED光源。

9.一种照明***，其特征在于：

所述照明***包括一个或多个如权利要求6-8所述的照明单元。