CN108775554B - 一种透镜及灯箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透镜及灯箱，透镜包括入光面、出光面、底面和用于收容光源的收容腔，透镜垂直于底面的截面为轴对称结构，收容腔的壁面为入光面，入光面为曲面且朝向远离底面的方向弯曲，出光面包含位于中心的第一曲面区域和设置在第一曲面区域外围的第二曲面区域，第一曲面区域朝向底面凹陷，第二曲面区域朝远离对称轴的方向凸出。本发明提供的透镜，通过对入光面的高度和宽度、透镜的厚度之间的比例关系的调整，及对出光面的最高点的位置的调整，使得该透镜的最大光强角大于70°。由该透镜进行配光的灯箱，在满足亮度要求和出光均匀性要求的前提下，单位面积下所需阵列的光源的数目较少，从而节约了物料成本较高，并且提高了组装效率。

Description

一种透镜及灯箱

技术领域

本发明属于照明技术领域，特别涉及一种透镜及灯箱。

背景技术

现有的灯箱，大多呈长方形，其包括沿着长度方向平行排布的多个灯条且多个灯条之间的间距相同，每个灯条包括在灯条上均匀排布的若干发光单元。一般采用透镜为发光单元一对一进行配光，以此增大发光单元的照射范围。但是现有的透镜的均匀性不佳，需要将灯条排布得较为密集来满足灯箱对于出光均匀性的要求，这样，不仅物料成本较高，同时也增加了组装时间。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种透镜及灯箱，该透镜能够实现大角度范围且均匀出光。

为实现上述目的，本发明提供了一种透镜，应用于灯箱，

所述透镜包括入光面、与所述入光面相对的出光面和与所述入光面连接的底面、用于收容光源的收容腔，所述透镜垂直于所述底面的截面且具有对称轴，所述收容腔的壁面为所述入光面，

所述入光面为曲面且朝向远离所述底面的方向弯曲，

所述出光面为曲面，包含位于中心的第一曲面区域和设置在所述第一曲面区域外围的第二曲面区域，所述第一曲面区域朝向所述底面凹陷，所述第二曲面区域朝远离所述对称轴的方向凸出，所述第一曲面区域和所述第二曲面区域在所述截面上的交点为交点b，所述交点b为所述出光面上距所述底面的最远点，

所述入光面的中心点相对于所述底面的距离为h1，所述入光面与所述底面在所述截面上的交点与所述对称轴的距离为d1，所述出光面和所述入光面在所述对称轴的延伸方向上的间距为h2，位于所述对称轴的同一侧，所述出光面和所述入光面分别距所述对称轴最远的两个点在底面上的间距为d2，所述交点b相对于所述出光面的中心点在轴向上的间距为h3，

h1、h2、h3、d1和d2之间的比例关系为h2*d1/h1*d2≤0.2，0.1<h3/h2<0.2。

进一步的，所述入光面为自由曲面、椭球面、球面、抛物面中的任意一种。

进一步的，所述透镜为轴旋转对称结构，所述第一曲面区域由两条不同的样条曲线旋转连接而成，两条所述样条曲线相切。

进一步的，所述透镜为拉伸型结构，所述第一曲面区域由两条不同的样条曲线拉伸连接而成，两条所述样条曲线相切。

进一步的，所述透镜的底面上设置有至少两个用于将所述透镜定位于所述光源上方的定位部。

进一步的，所述透镜的底面上还设置有凹陷部，由所述凹陷部的边缘向所述凹陷部的内侧突出有至少两个凸出部。

进一步的，所述凸出部在所述底面上相对设置有两个，所述定位部在所述底面上相对设置有两个，所述凸出部和所述定位部均匀排布于所述底面的外周。

为实现上述目的，本发明还提供了一种光源模组，包括基板、上述透镜及在所述基板上阵列排布的光源，所述透镜与所述基板连接且所述透镜覆盖于所述光源的上方。

进一步的，所述透镜为圆形或者条形，当所述透镜为圆形时，所述透镜一对一覆盖于所述光源的上方；所述光源沿着第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向阵列排布，当所述透镜为条形时，所述透镜沿所述第一方向或所述第二方向覆盖于所述光源的上方。

进一步的，所述基板为条形，所述光源沿所述基板的延伸方向均匀排列。

为实现上述目的，本发明还提供了一种灯箱，所述灯箱包括箱体、固定在所述箱体内的上述光源模组和驱动电源模组、覆盖所述光源模组的透光元件。

进一步的，所述光源模组为条形模组，所述透光元件为平板状，相邻的所述光源之间的间距为L，所述光源与所述透光元件的距离为H，H/L≤0.3。

进一步的，所述驱动电源模组包括电源盒和收容于所述电源盒的驱动电源，所述电源盒卡接于所述基板。

进一步的，所述灯箱还包括环形的外框及被所述外框环绕的镂空区，所述外框与所述箱体连接，所述透光元件连接于所述外框且覆盖所述镂空区。

有益效果：本发明提供的透镜及灯箱，该透镜为双曲面结构，并且通过对入光面的高度和宽度、透镜的厚度之间的比例关系的调整，及对出光面的最高点的位置的调整，使得该透镜的最大光强角大于70°。由该透镜进行配光的灯箱，在满足亮度要求和出光均匀性要求的前提下，单位面积下所需阵列的光源的数目较少，从而节约了物料成本较高，并且提高了组装效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种灯箱部分分解的立体图。

图2为沿图1的A-A线的剖面图。

图3为图1内的灯条的立体示意图。

图4为图1内的透镜的立体图。

图5为图4的透镜的另一个角度的立体图。

图6为沿图3内B-B线的剖面示意图。

图7为图6的光源和透镜的组合所对应的配光曲线。

图8为本发明实施例提供的一种灯箱的与A-A线平行的中轴线的亮度曲线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1至图8显示了本发明的一种灯箱100，包括箱体10、固定在箱体10内的光源模组20和驱动电源模组30、覆盖光源模组20的透光元件40，其中，光源模组20包括基板1、在基板1上阵列排布的光源2、与基板1连接且覆盖于光源2的上方的透镜3。透镜3的最大光强角大于70°，经过透镜3配光的灯箱100具有较高的出光均匀性。

以下针对本发明实施例提供的灯箱100内的各个元件及元件之间的连接关系作具体说明。

结合图1和图2所示，箱体10为扁平状的长方体，其具有一个开口101，光源模组20的出光朝向开口101。在本实施例中，透光元件40为平板状的扩散面板，其与箱体10连接且覆盖光源模组20。其中，光源2与透光元件40的距离为H。在其它可替换的实施例中，灯箱100还可以包括环形的外框(未图示)及被外框环绕的镂空区(未图示)，外框与箱体10连接，透光元件40连接于外框且覆盖镂空区。

结合图1至图3所示，在本实施例中，光源模组20包括若干个沿箱体10的宽度方向延伸且在箱体10的长度方向均匀排布的基板1，光源2在基板上均匀排布，则对于整个灯箱100而言，光源2在箱体10内呈阵列排布。在长度方向上，相邻的光源2之间的间距为L，当H和L之间满足H/L≤0.3的条件下，灯箱100具有较高的出光均匀性。

在其它可替换的实施例中，基板1也可以沿着箱体10的长度方向延伸且在箱体10的宽度方向均匀排布。或者，光源模组20可以仅包括一个长方形的基板，光源2固定在基板上且在基板上阵列排布。

在本实施例中，光源2为LED光源。基板1上对应每个光源2的两侧设置有定位孔11。透镜3为圆形，其一对一覆盖于光源2的上方。

结合图4至图6所示，透镜3的具体结构如下：

透镜3包括入光面31、与入光面31相对的出光面32和与入光面31连接的底面33、用于收容光源2的收容腔34，收容腔34的壁面为入光面31。透镜3为轴对称结构，具有对称轴301，比如，透镜3为轴旋转对称结构或是延伸型的轴对称结构。在本实施例中，透镜3为轴旋转对称结构，底面33则为围绕入光面31设置的环状平面，图6所示的为透镜3经过对称轴301的截面示意图。

入光面31为曲面且朝向远离底面33的方向弯曲，具体的，入光面31为自由曲面、椭球面、球面、抛物面中的任意一种。

出光面32为曲面，其包含位于中心的第一曲面区域321和设置在第一曲面区域321外围的第二曲面区域322，第一曲面区域321朝向底面33凹陷，第二曲面区域322朝远离对称轴301的方向凸出。在一实施例中，出光面32由三条样条曲线旋转连接而成，其中，第一曲面区域321由第一样条曲线3211和第二样条曲线3212旋转连接而成，第二曲面区域322由第三样条曲线3221旋转而成，第一样条曲线3211、第二样条曲线3212和第三样条曲线3221彼此相切。在透镜3的面型设计的时候，通过调整样条曲线，可以方便对透镜3的出光角度进行调整。

第二样条曲线3212和第三样条曲线3221在截面上的交点为交点b，交点b为出光面32上距底面33的最远点。入光面31的中心点O₁相对于底面33的距离为h1，入光面31与底面33在截面上的交点a与对称轴301的距离为d1，即O点和a点之间的距离为d1；出光面32和入光面31在对称轴301的延伸方向上的间距为h2，即O₂点和O₁之间的距离为h2；位于对称轴301的同一侧，出光面32距对称轴301最远的点为c点，入光面31距对称轴301最远的点为a点，a点和c点这两个点在底面上的间距为d2；交点b相对于出光面32的中心点O2在对称轴301的方向上的间距为h3。h1、h2、h3、d1和d2之间满足如下比例关系：h2*d1/h1*d2≤0.2，0.1<h3/h2<0.2。

结合图7和图8所示，满足上述尺寸比例关系的透镜3，其为蝙蝠翼配光，且最大光强角大于70°。也就是说，本实施例提供的透镜3，通过对入光面31的高度和宽度、透镜3的厚度之间的比例关系的调整，及对出光面32的最高点的位置的调整，使得该透镜3的最大光强角大于70°，从而使得本实施例的灯箱100在长度方向，单位距离所需的基板1的数目则较少。结合灯箱100的H/L≤0.3的设置，能够使相邻的基板1之间对应的出射光线做到均匀过渡，从而使得灯箱100具有较高的均匀性。

结合图3至图5所示，透镜3的底面33上设置有至少两个将透镜3定位于光源2上方的定位部35。透镜3的底面33上还设置有凹陷部331，由凹陷部331的边缘向凹陷部331的内侧突出有至少两个凸出部36。凸出部36在底面33上相对设置有两个，定位部35在底面33上相对设置有两个，凸出部36和定位部35均匀排布于底面33的外周。在本实施例中，定位部35为圆形的定位柱，在将透镜3与基板1进行组装时，先在基板1上对应凸出部36的位置处打胶，然后将定位部35安装于定位孔11内，压紧待胶固化后则安装完成。整个组装过程中先进行定位，使得透镜3有基准容易组装；同时由于透镜3的定位部35伸到基板1上的定位孔11内，当透镜3受到侧向外力时，不容易脱落。另外，透镜3固定时既可以自动化操作，也可以手工操作，极大地方便产线生产。

在其它可替换实施例中，透镜3还可以为条形等延伸型结构。光源2沿着长度方向和宽度方向阵列排布，当透镜3为条形时，透镜3沿长度方向或宽度方向覆盖于光源2的上方。相邻的透镜3之间的间距为L，灯箱100仍需要满足H/L≤0.3，使得灯箱100具有较高的出光均匀性。

结合图1所示，在本实施例中，驱动电源模组30包括多个电源盒310和收容于电源盒310的驱动电源，每个基板的一端设置有一个电源盒310，电源盒310通过卡接的方式连接于基板1。例如，在电源盒310上设置有一个中空的卡持结构，基板1可穿过卡持结构并卡持于卡持结构的内部，从而将电源盒310固定于基板1上。

本发明实施例提供的灯箱100，由透镜3进行配光，透镜3为双曲面结构，该透镜3为蝙蝠翼配光且最大光强角度大于70°。灯箱100内通过单个基板1均匀照亮自身上方区域，交叠处通过透镜3的设计，过渡均匀，使得灯箱100具有较高的出光均匀性。灯箱100在满足亮度要求和出光均匀性要求的前提下，单位面积下所需阵列的光源2的数目较少，从而节约了物料成本较高，并且提高了组装效率。

本实施例提供的透镜3，不局限于应用于灯箱，也可以应用于灯盘、吸顶灯等其它灯具内。

以上所述的具体实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种透镜，应用于灯箱，其特征在于，

所述透镜包括入光面、与所述入光面相对的出光面和与所述入光面连接的底面、用于收容光源的收容腔，所述透镜垂直于所述底面的截面且具有对称轴，所述收容腔的壁面为所述入光面，

所述入光面为曲面且朝向远离所述底面的方向弯曲，

所述出光面为曲面，包含位于中心的第一曲面区域和设置在所述第一曲面区域外围的第二曲面区域，所述第一曲面区域朝向所述底面凹陷，所述第二曲面区域朝远离所述对称轴的方向凸出，所述第一曲面区域和所述第二曲面区域在所述截面上的交点为交点b，所述交点b为所述出光面上距所述底面的最远点，

所述入光面的中心点相对于所述底面的距离为h1，所述入光面与所述底面在所述截面上的交点与所述对称轴的距离为d1，所述出光面和所述入光面在所述对称轴的延伸方向上的间距为h2，位于所述对称轴的同一侧，所述出光面和所述入光面分别距所述对称轴最远的两个点在底面上的间距为d2，所述交点b相对于所述出光面的中心点在所述对称轴的方向上的间距为h3，

h1、h2、h3、d1和d2之间的比例关系为h2*d1/h1*d2≤0.2，0.1<h3/h2<0.2。

2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述入光面为自由曲面、椭球面、球面、抛物面中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜为轴旋转对称结构，所述第一曲面区域由两条不同的样条曲线旋转连接而成，两条所述样条曲线相切。

4.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜为拉伸型结构，所述第一曲面区域由两条不同的样条曲线拉伸连接而成，两条所述样条曲线相切。

5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜的底面上设置有至少两个用于将所述透镜定位于所述光源上方的定位部。

6.根据权利要求5所述的透镜，其特征在于，所述透镜的底面上还设置有凹陷部，由所述凹陷部的边缘向所述凹陷部的内侧突出有至少两个凸出部。

7.根据权利要求6所述的透镜，其特征在于，所述凸出部在所述底面上相对设置有两个，所述定位部在所述底面上相对设置有两个，所述凸出部和所述定位部均匀排布于所述底面的外周。

8.一种光源模组，其特征在于，包括基板、在所述基板上阵列排布的光源、如权利要求1-7中任一项所述的透镜，所述透镜与所述基板连接且所述透镜覆盖于所述光源的上方。

9.根据权利要求8所述的光源模组，其特征在于，所述透镜为圆形或者条形，当所述透镜为圆形时，所述透镜一对一覆盖于所述光源的上方；所述光源沿着第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向阵列排布，当所述透镜为条形时，所述透镜沿所述第一方向或所述第二方向覆盖于所述光源的上方。

10.根据权利要求8所述的光源模组，其特征在于，所述基板为条形，所述光源沿所述基板的延伸方向均匀排列。

11.一种灯箱，其特征在于，所述灯箱包括箱体、固定在所述箱体内的光源模组和驱动电源模组、覆盖所述光源模组的透光元件，所述光源模组为权利要求8-10中任一所述的光源模组。

12.根据权利要求11所述的灯箱，其特征在于，所述光源模组为条形模组，所述透光元件为平板状，相邻的所述光源之间的间距为L，所述光源与所述透光元件的距离为H，H/L≤0.3。

13.根据权利要求12所述的灯箱，其特征在于，所述驱动电源模组包括电源盒和收容于所述电源盒的驱动电源，所述电源盒卡接于所述基板。

14.根据权利要求12所述的灯箱，其特征在于，所述灯箱还包括环形的外框及被所述外框环绕的镂空区，所述外框与所述箱体连接，所述透光元件连接于所述外框且覆盖所述镂空区。