一種透鏡和包括該透鏡的照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種透鏡，所述透鏡包括底面和在所述底面上隆起的表面，所述底面的中央限定出凹進區(qū)域，所述凹進區(qū)域的表面形成入射面，其中，所述表面包括：第一折射面，來自所述光源的第一光線經過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，來自所述光源的第二光線經過所述第一反射面的反射后經過所述第二折射面折射后出射；第二反射面，來自所述光源的第三光線經過所述第一反射面和所述第二反射面的反射后再通過所述第二折射面的折射后出射。此外本發(fā)明還設計一種使用了該透鏡的照明裝置。
【專利說明】一種透鏡和包括該透鏡的照明裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種透鏡和包括該透鏡的照明裝置。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)存的照明裝置中，相當?shù)牟糠忠呀洸捎昧?LED的照明技術，該技術利用LED芯片形成可以跟鹵素燈或者白熾燈相似的照明效果。但是與LED技術相匹配的照明裝置往往會相對于使用鹵素燈或者白熾燈的成本較高，所以LED的照明裝置的使用會受到一定程度上的限制。為了實現(xiàn)減少不必要的費用，以達到減小成本帶來經濟的優(yōu)勢，在具有經濟優(yōu)勢的舊的照明裝置平臺上使用新的LED技術成為一種發(fā)展趨勢。


【發(fā)明內容】

[0003]為了解決上述技術問題，使得新的LED技術可以應用于舊的照明裝置的平臺上，并且實現(xiàn)與舊型照明裝置造型相似或相同的照明裝置，本發(fā)明提出一種新的可用于鹵素燈照明裝置平臺上的透鏡以及包括該透鏡的照明裝置。通過制造和使用該新型的透鏡和相應的照明裝置，可以實現(xiàn)在利用了 LED技術的基礎上，與舊型照明裝置平臺的兼容，從而利用了舊平臺的低成本的優(yōu)勢，而且還可根據設計的不同，產生與鹵素燈相似或相同的照明角度和照明效果。
[0004]本發(fā)明的第一個目的通過這樣一種透鏡來實現(xiàn)，該透鏡包括底面和在底面上隆起的表面，底面的中央限定出凹進區(qū)域，凹進區(qū)域的表面形成入射面，其中，表面包括:第一折射面，來自光源的第一光線經過第一折射面折射后出射；以及第一反射面和第二折射面，來自光源的第二光線經過第一反射面的反射后經過第二折射面折射后出射；第二反射面，來自光源的第三光線經過第一反射面和第二反射面的反射后再通過第二折射面的折射后出射。根據這樣的設計，來自光源的光線會只在周向上通過透鏡發(fā)射出去，達到經過多次預期的折射或者反射后可形成預期的出射光的光角度，以及，從周向上向照明裝置的反射杯提供光線的可能性。
[0005]根據本發(fā)明的設計方案，表面設計為使得來自光源的第一、第二、第三光線經過表面后在周向上形成預定的光分布。這樣的光分布具有均勻的照明效果，并且是在周向上向照明裝置的反射杯提供的均勻的光線。這樣，可滿足在周向上向照明裝置的反射杯提供光源，以達到與反射杯配合后，實現(xiàn)具有預期出射角的出射光的可能性。
[0006]優(yōu)選的是，并且光分布為旋轉對稱的光分布。這樣的光分布具有均勻的照明效果，并且是在周向上向照明裝置的反射杯提供的均勻的光線。
[0007]根據本發(fā)明，第一反射面設置在中央并且第一折射面、第二折射面、第二反射面設置在第一反射面的外圍。這樣，可形成在透鏡的光軸方向上不會產生出射光，而是將光源的光引導至偏離光軸的方向上。
[0008]優(yōu)選的，第一反射面形成在與底面相對設置的頂面中。光源的光經過在頂面上設置的反射面的反射，會再朝向遠離透鏡的光軸的方向偏轉，以實現(xiàn)在周向上出射的可能性。
[0009]優(yōu)選的，第一折射面、第二反射面以及第二折射面在底面和頂面之間并沿著從底面至頂面的方向依次相鄰設置。根據這樣的設置，一部分光線經第一折射面折射出射，其他部分光線會經過反射面的反射和第二折射面的折射，從透鏡的周向方向，在遠離透鏡光軸的方向出射。
[0010]優(yōu)選的，在垂直于底面并由透鏡的中心軸線經過的截面上看，第一反射面包括分別遠離底面彎曲的第一和第二曲線部段。經過兩個部段的反射面的反射，從截面上看，光源的光線只會在側向，朝向遠離光軸的方向出射，并會再經過第二反射面的反射，從而形成最終出射光的效果。
[0011]優(yōu)選的，在垂直于底面并由透鏡的中心軸線經過的截面上看，第一和第二曲線部段分別具有樣條曲線的輪廓。
[0012]根據本發(fā)明的方案，第一反射面設計為繞透鏡的中心軸線旋轉對稱。這樣經第一反射面發(fā)射的光線可以繞透鏡中心軸線的方向向外反射。
[0013]根據本發(fā)明的方案，第二反射面以及第二折射面分別設計為平坦的面，并且第二反射面和第二折射面彼此成預定夾角。具有該夾角的兩個面可使得出射光能按照預期設計的要求照射在照明裝置的反射杯上，以形成照明裝置的預期的出射光。平坦面的設計在制造過程中容易加工，可具有良好的經濟性。
[0014]優(yōu)選的，第一折射面從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸靠近透鏡的對稱軸線。這樣的折射面可使得光源的第一光線在被折射后直接照射到照明裝置的反射杯上。
[0015]優(yōu)選的，在垂直于底面并由透鏡的中心軸線經過的截面上看，第一折射面具有樣條曲線的輪廓。
[0016]優(yōu)選的是，第二反射面從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸遠離透鏡的對稱軸線。這樣的反射面在結合第一反射面的情況下，可形成例如全反射的效果，將光源的第二和第三光線引導至遠離透鏡光軸的方向。
[0017]優(yōu)選的是，第二折射面從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸遠離透鏡的對稱軸線。經過反射面反射的光線通過該折射面，可射向預期的照明裝置的反射杯的地方，從而實現(xiàn)預期的照明裝置的出射光。
[0018]優(yōu)選的是，第一反射面從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸遠離透鏡的對稱軸線。這樣的反射面可將光源部分光線引導至第二折射面出射，或者經第二反射面反射后再經第二折射面出射。
[0019]本發(fā)明的另一個目的通過這樣一種類似于鹵素燈的照明裝置來實現(xiàn)，即照明裝置包括殼體和形成在殼體上的反射杯，照明裝置還包括根據以上所述的透鏡。通過結合反射杯和該設計的新型透鏡，可實現(xiàn)與原有的鹵素燈的相似的或相同的照明效果，并實現(xiàn)照明角度的可調節(jié)的可能性。
[0020]優(yōu)選的，出射光的光分布角度選自包括12度、24度、36度和60度的組中。這樣可滿足在不同場合對照明裝置的應用要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]附圖構成本說明書的一部分，用于幫助進一步理解本發(fā)明。這些附圖圖解了本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標號表示。圖中示出:
[0022]圖1是根據本發(fā)明的一種實施例的透鏡的截面圖；
[0023]圖2是根據本發(fā)明的一種實施例的透鏡的光路圖；
[0024]圖3是根據本發(fā)明的一種實施例的照明裝置的截面圖。

【具體實施方式】
[0025]如圖1和圖2所示，圖1是根據本發(fā)明的一種實施例的透鏡100的截面圖，圖2是根據圖2是根據本發(fā)明的一種實施例的透鏡的光路圖。該透鏡100具有底面1、表面2，和垂直于底面I的中心軸線X，并且還具有與所述中心軸線X垂直的截面。在該透鏡100的底面I上隆起有一個凹進區(qū)域3，這樣的區(qū)域用于容納可實施為例如LED芯片的光源，這樣，借助在凹進區(qū)域3的表面作為入射面4，來自光源的光可射入透鏡內。其中，凹進區(qū)域3可設計成具有半球形、半橢圓形或者圓錐形的輪廓，但是并不僅僅限于這些形式的輪廓，其他可實現(xiàn)相似效果的輪廓皆可設計為該凹進區(qū)域3的輪廓。該透鏡100設計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被設計在透鏡的頂面的中央，并且第一折射面211、第二反射面222以及所述第二折射面212在底面和頂面之間并沿著從底面至所述頂面的方向依次相鄰設置。
[0026]具體的，在該透鏡100的頂面上設計有從圖1上看為對稱的、具有樣條曲線的輪廓的第一反射面221，從圖1可看出，該第一反射面221從底面I向頂面的方向上的輪廓是逐漸遠離透鏡的中心軸線X的，并且因為透鏡100設計為旋轉對稱的，所以該反射面221可形成為具有圓錐形的輪廓，而該圓錐形輪廓的外表面，即朝向透鏡100的底面I的表面設計為第一反射面221。這樣，該第一反射面221可視為形成于朝向底面I凹陷的凹陷區(qū)域中，使得光源5的光線無法沿著光軸X的方向射出透鏡100?；谶@樣的圓錐形的輪廓設計的第一反射面221，所述第一折射面211、第二折射面212、第二反射面222設置在所述第一反射面221的外圍。來自光源5的部分光線，具體的是沿著透鏡光軸的方向的光線，在遇到第一反射面221時，被反射為朝向遠離所述透鏡的中心軸線X的光線，即改變了原本的光線方向，引導光線都朝向側面。
[0027]此外，如圖1所示并結合圖2，可以看出，第一光線LI經過第一折射面211折射后形成第一出射光LI’，第二光線L2經過第一反射面221的反射后直接經過第二折射面212折射后出射形成第二出射光L2’，第三光線L3在經過第一反射面221和第二反射面222的多次反射后，再經過第二折射面212折射后出射形成第三出射光L3’。并且，具體的，第二折射面212可設計為從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸遠離所述透鏡的對稱軸線，第二反射面222從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸遠離所述透鏡的對稱軸線，這樣可滿足以上所述的對光源的光的引導的效果，使得最后經所述兩個折射面出射的光線都是在側向上，即是圍繞著透鏡100的中心軸心X的周向方向上，以預期的角度出射。
[0028]需要注意的是，第二折射面212和第二反射面222彼此成預定的夾角，該夾角可根據使用該透鏡100的照明裝置200的反射杯7的深度、口徑大小和所需要形成的照明裝置200的出射光的光角度來決定,而且該照明裝置200的出射光的光角度可按應用環(huán)境選自例如12度、24度、36度和60度的其中任一個角度(下文將詳細描述該照明裝置200)。
[0029]圖3是根據本發(fā)明的一種實施例的照明裝置200的截面圖。為了在原有的例如鹵素燈的照明裝置的平臺上實現(xiàn)利用LED技術達到原有鹵素燈的照明效果，可利用新型的透鏡100，并結合照明裝置200的反射杯7以實現(xiàn)該目的。具體的，如圖3所示，該照明裝置200具有在軸向上依次設置的反射杯7和殼體6,反射杯7設置在殼體6上,并可實現(xiàn)例如使用一體制成的方式將該兩個部分連接起來。
[0030]此外，該殼體6可使用例如金屬或者具有高的導熱率的材料制成，以形成良好的照明裝置200的散熱的效果。在該照明裝置200內設置有透鏡100，將該透鏡100設置在該照明裝置200的中心處，并利用所設置的承載結構8，來實現(xiàn)將透鏡100固定地安裝在所述的中心處，這樣可實現(xiàn)，來自光源5的光經過透鏡100后，從以透鏡100作為中心的地方在周向向四周發(fā)射光線。在反射杯7的內表面上設置有第三反射面223，來自透鏡100的光線可經過該第三反射面223的反射后，朝照明裝置200的外面出射，這樣可形成照明裝置100的最終的出射光線。并且，具體的，該第三反射面223可設計成具有至少一個子反射面，優(yōu)選的還可設計為微透鏡陣列的形式，以實現(xiàn)使得來自透鏡100的光線均勻的被反射并混合后出射。
[0031]需要注意的是，通過結合透鏡100，照明裝置200不僅可具有LED技術的節(jié)能高效等優(yōu)點，可實現(xiàn)將來自LED作為光源的光處理為可經照明裝置200的反射杯7反射后，得到和鹵素燈的相似或相同的照明效果，還可因為采用類似鹵素燈的照明裝置的平臺，以達到節(jié)省制造整個照明裝置200的成本的目的。通過透鏡100和該照明裝置200的反射杯7的雙重作用，來控制光能量分配，才可實現(xiàn)將來自光源5的光線調節(jié)后，使得從照明裝置200出射的光可與例如鹵素燈的照明效果相似或相同的結果。此外，根據對照明裝置200的需求，將LED貼裝在承載結構8上，并將上述的承載結構8設計為旋轉對稱的，以達到與例如照明裝置200的殼體6的形狀配合的目的，從而實現(xiàn)簡潔而方便的安裝連接，并且該承載結構8可設計為例如散熱器的裝置，反射杯7底部的內部涂散熱膏，承載結構8插入反射杯7底部時，使該承載結構8與反射杯7緊密接觸，并使用具有高導熱率的材料制造該承載結構8，以實現(xiàn)對光源5的良好的散熱的效果，達到保持可能容納于殼體6內部的驅動裝置的散熱，從而實現(xiàn)照明裝置200的穩(wěn)定的工作環(huán)境。
[0032]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0033]參考標號
[0034]I底面
[0035]2表面
[0036]3凹進區(qū)域
[0037]4入射面
[0038]5光源
[0039]6殼體
[0040]7反射杯
[0041]8承載結構
[0042]100 透鏡
[0043]200 照明裝置
[0044]211第一折射面
[0045]212第二折射面
[0046]221第一反射面
[0047]222第二反射面
[0048]223第三反射面
[0049]LI第一光線
[0050]L2第二光線
[0051]L3第三光線
[0052]LI’第一出射光
[0053]L2’第二出射光
[0054]L3’第三出射光
【權利要求】
1.一種透鏡(100)，所述透鏡包括底面(I)和在所述底面(I)上隆起的表面(2)，所述底面(I)的中央限定出用于容納光源(5)的凹進區(qū)域(3)，所述凹進區(qū)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)，來自所述光源(5)的第一光線(LI)經過所述第一折射面(211)折射后出射；以及第一反射面(221)和第二折射面(212)，來自所述光源(5 )的第二光線(L2 )經過所述第一反射面(221)的反射后經過所述第二折射面(212)折射后出射；第二反射面(222)，來自所述光源(5)的第三光線(L3)經過所述第一反射面(221)和所述第二反射面(222)的反射后再通過所述第二折射面(212)的折射后出射。
2.根據權利要求1所述的透鏡(100)，其特征在于，所述表面(2)設計為使得來自所述光源(5)的所述第一、第二、第三光線經過所述表面(2)后在周向上形成預定的光分布。
3.根據權利要求2所述的透鏡(100)，其特征在于，并且所述光分布為旋轉對稱的光分布。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第一反射面(221)設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)設置在所述第一反射面(221)的外圍。
5.根據權利要求4所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第一反射面(221)形成在與所述底面相對設置的頂面中。
6.根據權利要求5所述的透鏡(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)在底面和頂面之間并沿著從底面至所述頂面的方向依次相鄰設置。
7.根據權利要求4所述的透鏡(100)，其特征在于，在垂直于所述底面(I)并由所述透鏡(100)的中心軸線(X)經過的截面上看，所述第一反射面(221)包括分別遠離所述底面彎曲的第一和第二曲線部段(2211、2212)。
8.根據權利要求7所所述的透鏡(100)，其特征在于，在垂直于所述底面(I)并由所述透鏡(100)的中心軸線(X)經過的第一截面上看，所述第一和第二曲線部段分別具有樣條曲線的輪廓。
9.根據權利要求4所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第一反射面(221)設計為繞所述透鏡(100)的中心軸線(X)旋轉對稱。
10.根據權利要求4所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第二反射面(222)以及所述第二折射面(212)分別設計為平坦的面，并且所述第二反射面(222)和所述第二折射面(212)彼此成預定夾角。
11.根據權利要求1- 3中任一項所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第一折射面(211)從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸靠近所述透鏡的中心軸線(X)。
12.根據權利要求11所述的透鏡(100)，其特征在于，在垂直于所述底面(I)并由所述透鏡(100)的中心軸線(X)經過的第一截面上，所述第一折射面(211)具有樣條曲線的輪廓。
13.根據權利要求1- 3中任一項所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第二反射面(222)從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸遠離所述透鏡的中心軸線(X)。
14.根據權利要求1- 3中任一項所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第二折射面(212)從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸遠離所述透鏡的中心軸線(X)。
15.根據權利要求1- 3中任一項所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第一反射面(221)從底面朝向頂面的方向上的輪廓為逐漸遠離所述透鏡的中心軸線(X)。
16.一種照明裝置(200)，所述照明裝置包括殼體(6)和形成在所述殼體(6)上的反射杯(7)，其特征在于，所述照明裝置(200)還包括根據權利要求1至15中任一項所述的透鏡(100)。
17.根據權利要求16所述的照明裝置(200)，其特征在于，所述出射光的光角度選自包括12度、24度、36度和60度的組中。
【文檔編號】F21V5/04GK104279507SQ201310291659
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權日:2013年7月11日
【發(fā)明者】張奇輝, 肖勇剛, 王明濤, 蘭挺彪 申請人:歐司朗有限公司