CN210860981U - 一种透镜及灯具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种透镜及灯具，包括：第一入光面；第二入光面与第一入光面的外围连接；第一出光面与第一入光面相对；第二出光面与第一出光面的外围连接，第二出光面上设置有至少一个第一凸起单元；反射面连接第二入光面和第二出光面；由第一入光面进入透镜的第一部分光线折射到第一出光面并被第一出光面折射后射出；由第二入光面进入透镜的第二部分光线折射到反射面，被反射面反射到第二出光面并被第二出光面上的第一凸起单元折射后射出，使从第一出光面射出的第一部分光线与第二出光面射出的第二部分光线交叉的比率变大，提高光线交叉的发生概率，改善调焦过程中出现的光斑中心暗区及边缘黄边的问题，保证良好的光斑照度及颜色均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种透镜及灯具。
背景技术
在LED灯配光系统中，常常会用到透镜。从LED光源阵列中发出的光线部分或全部地通过透镜射出，通过一次或多次折射，以实现配光需要。现有技术中LED灯的透镜往往用于将光线处理的更均匀，而针对使用于水晶灯或者具有玻璃装饰件、光亮金属部件的灯具中的球泡灯或蜡烛灯，一般的透镜不能满足大角度和特定形状配光的需求。例如，
现有的凸透镜、蛙眼透镜、菲涅尔透镜、鳞甲TIR透镜大都在变焦过程中尤其是调至大角度配光时，光斑容易出现中心暗区，且边缘也容易出现黄边。因此，如何获取良好的光斑照度及颜色均匀性，对LED灯的开发应用具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种透镜及灯具，用于解决如何获取良好的光斑照度及颜色均匀性的问题。
本实用新型实施例采用下述技术方案：
第一方面，本实用新型提供了一种透镜，包括：
第一入光面；
第二入光面，其与所述第一入光面的外围连接；
第一出光面，其与所述第一入光面相对；
第二出光面，其与所述第一出光面的外围连接，所述第二出光面上设置有至少一个第一凸起单元；
反射面，其连接所述第二入光面和所述第二出光面；其中，
由所述第一入光面进入所述透镜的第一部分光线折射到所述第一出光面并被所述第一出光面折射后射出；
由所述第二入光面进入所述透镜的第二部分光线折射到所述反射面，被所述反射面反射到所述第二出光面，并被所述第二出光面上的所述第一凸起单元折射后射出。
进一步的，所述第一凸起单元包括球体结构、菱形结构、鳞状结构、放射状柱体结构中的一个或多个。
进一步的，所述第二入光面为环绕透镜中心轴线的锥面，所述锥面上设置有至少一个第二凸起单元。
进一步的，所述第二凸起单元为斜柱面结构。
进一步的，所述第一入光面为朝向光源凸起的球面、椭球面、抛物面、双曲面、自由曲面中的至少一种；
所述第一出光面为沿光线的出射方向凸起的球面、椭球面、抛物面、双曲面、自由曲面、菲涅尔透镜曲面中的至少一种；
所述第一入光面上设置有至少一个第三凸起单元和/或所述第一出光面上设置有至少一个第四凸起单元。
进一步的，所述第三凸起单元包括球体结构、半球体结构、同心圆环结构和六边体结构中的一种。
进一步的，所述反射面为环绕透镜中心轴线的光滑曲面，所述光滑曲面为背向所述透镜中心轴线凸起的弧面。
进一步的，所述透镜的材质为PC透明粒子或PMMA透明粒子。
第一方面，本实用新型提供了一种灯具，该灯具包括：
上述所述的透镜；
LED光源，其设置在所述透镜的中心轴线上，并与所述透镜相对间距可调。
进一步的，所述LED光源为单颗大功率COB或者多颗中功率SMD。
本实用新型实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
本实用新型实施例提供的透镜，通过在第二出光面上设置至少一个第一凸起单元，使得第一部分光线从第一入光面进入透镜，由第一入光面折射到第一出光面，并被第一出光面折射后射出；第二部分光线从第二入光面进入透镜，由第二入光面折射到反射面，被反射面反射到第二出光面，并被第二出光面上的第一凸起单元折射后射出，使得从第一出光面射出的第一部分光线与第二出光面射出的第二部分光线交叉的比率变大，提高光线交叉的发生概率，从而改善调焦过程中出现的光斑中心暗区及边缘出现黄边的问题，保证良好的光斑照度及颜色均匀性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的一种透镜的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种透镜的剖视图；
图3为本实用新型实施例提供的一种透镜的右视图；
图4为本实用新型实施例提供的一种透镜的左视图；
图5为本实用新型实施例提供的一种透镜中第二出光面上设有一个第一凸起单元时发生光线交叉的简化示意图；
图6为本实用新型实施例提供的一种透镜中第二出光面上设有若干个第一凸起单元时发生光线交叉的简化示意图；
图7为本实用新型实施例提供的一种透镜中第一入光面上设有第三凸起单元时发生光线交叉的简化示意图；
图8为图7中A的局部放大图；
图9为本实用新型实施例提供的一种透镜中第二入光面上设有第二凸起单元时发生光线交叉的简化示意图；
图10为本实用新型实施例提供的一种透镜在光源处于第一位置时发生光线交叉的简化示意图；
图11为本实用新型实施例提供的一种透镜在光源处于第二位置时发生光线交叉的简化示意图；
图12为本实用新型实施例提供的一种透镜在光源处于第三位置时发生光线交叉的简化示意图；
图13为本实用新型实施例提供的另一种透镜的结构示意图；
图14为本实用新型实施例提供的另一种透镜的剖视图；
图15为本实用新型实施例提供的另一种透镜的右视图；
图16为本实用新型实施例提供的另一种透镜的左视图；
图17为本实用新型实施例提供的另一种透镜发生光线交叉的简化示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
结合图1至图4所示，本实用新型实施例提供的透镜1可以包括：第一入光面11，第二入光面12，第一出光面13，第二出光面14和反射面15。以下分别对第一入光面11，第二入光面12，第一出光面13，第二出光面14和反射面15之间的连接关系和工作关系进行阐述，具体如下：
第一入光面11的外围连接第二入光面12，第一入光面11与第一出光面13相对，第一出光面13的外围与第二出光面14连接，第二出光面14上设置有至少一个第一凸起单元141。该反射面15连接第二入光面12和第二出光面14。其中，由第一入光面11进入透镜1的第一部分光线折射到第一出光面13并被第一出光面13折射后射出，由第二入光面12进入透镜1的第二部分光线折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的第一凸起单元141折射后射出。
应理解为，本实用新型实施例提供的透镜1是由第一入光面11，第二入光面12，第一出光面13，第二出光面14和反射面15围成的中空结构。第一部分光线从第一入光面11进入透镜1，由第一入光面11折射到第一出光面13，并被第一出光面13折射后射出。第二部分光线从第二入光面12进入透镜1，由第二入光面12折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的第一凸起单元141折射后射出，使得从第一出光面13射出的第一部分光线与第二出光面14射出的第二部分光线交叉的比率变大。
其中，反射面15为环绕透镜1中心轴线的光滑曲面，光滑曲面为背向透镜1中心轴线凸起的弧面。
其中，透镜1的材质为PC(聚碳酸酯)透明粒子或PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)透明粒子。
其中，第一凸起单元141可以包括球体结构、菱形结构、鳞状结构、放射状柱体结构中的一个或多个。具体的，结合图1至图4，该第一凸起单元141可以为菱形结构。
在一个实施例中，在第二出光面14上设置一个第一凸起单元141，该第一凸起单元141可以为球体结构，如图5所示，由第二入光面12折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的球体结构折射后射出，射出的光线存在交叉，进一步增大了光线交叉的比率，提高光线交叉的发生概率。
在一个实施例中，在第二出光面14上设置多个第一凸起单元141，多个第一凸起单元141连续分布在第二出光面14上，该第一凸起单元141可以为球体结构，如图6所示，由第二入光面12折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的球体结构折射后射出，射出的光线存在交叉，进一步增大了光线交叉的比率，提高光线交叉的发生概率。
在一个实施例中，上述实施例中所述的第一入光面11可以为朝向光源2凸起的球面、椭球面、抛物面、双曲面、自由曲面中的至少一种。该第一入光面11上设置有至少一个第三凸起单元111，该第三凸起单元111可以包括球体结构、半球体结构、同心圆环结构和六边体结构中的一种。具体的，该第三凸起单元111为半球体结构，结合图7和图8所示，第一部分光线从第一入光面11进入透镜1，由第一入光面11上的半球体结构折射到第一出光面13，并被第一出光面13折射后射出，射出的光线存在交叉，进一步增大了光线交叉的比率，提高光线交叉的发生概率。
在一个实施例中，上述实施例中所述的第一出光面可以为沿光出射方向凸起的球面、椭球面、抛物面、双曲面、自由曲面、菲涅尔透镜曲面中的至少一种。该第一出光面上设置有至少一个第四凸起单元，该第四凸起单元可以包括球体结构、半球体结构、同心圆环结构和六边体结构中的一种。具体的，该第四凸起单元为半球体结构，第一部分光线从第一入光面进入透镜，由第一入光面折射到第一出光面，并被第一出光面的半球体结构折射后射出，射出的光线存在交叉，进一步增大了光线交叉的比率，提高光线交叉的发生概率。
在一个实施例中，上述实施例中所述的第二入光面12可以为环绕透镜1中心轴线的锥面，锥面上设置有至少一个第二凸起单元121。该第二凸起单元121为斜柱面结构。如图9所示，第二部分光线从第二入光面12进入透镜1，由第二入光面12上的斜柱面结构折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的第一凸起单元141折射后射出，射出的光线存在交叉，进一步增大了光线交叉的比率，提高光线交叉的发生概率。
可将上述实施例任意组合，形成新的实施例，在此不再一一说明。
具体实施时，光源2在本实用新型实施例提供的透镜1的中心轴线上移动时，光源2的光线进入透镜1后，并从透镜1射出的光线存在变化。具体如下：
如图10所示，当光源2在透镜1中心轴线上且在距离第一入光面11第一位置处时，第一部分光线从第一入光面11进入透镜1，由第一入光面11上的第三凸起单元折射到第一出光面13，并被第一出光面13上的第四凸起单元折射后射出。第二部分光线从第二入光面12进入透镜1，由第二入光面12上的第二凸起单元折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的第一凸起单元折射后射出，可得到从第一出光面13射出的第一部分光线与第二出光面14射出的第二部分光线交叉的第一比率。
如图11所示，当光源2在透镜1中心轴线上且在距离第一入光面11第二位置处时，第一部分光线从第一入光面11进入透镜1，由第一入光面11上的第三凸起单元折射到第一出光面13，并被第一出光面13上的第四凸起单元折射后射出。第二部分光线从第二入光面12进入透镜1，由第二入光面12上的第二凸起单元折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的第一凸起单元折射后射出，可得到从第一出光面13射出的第一部分光线与第二出光面14射出的第二部分光线交叉的第二比率。
如图12所示，当光源2在透镜1中心轴线上且在距离第一入光面11第三位置处时，第一部分光线从第一入光面11进入透镜1，由第一入光面11上的第三凸起单元折射到第一出光面13，并被第一出光面13上的第四凸起单元折射后射出。第二部分光线从第二入光面12进入透镜1，由第二入光面12上的第二凸起单元折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的第一凸起单元折射后射出，可得到从第一出光面13射出的第一部分光线与第二出光面14射出的第二部分光线交叉的第三比率。
其中，第一位置与第一入光面11的距离＞第二位置与第一入光面11的距离＞第三位置与第一入光面11的距离。由图10至图12可得出，第一比率、第二比率和第三比率均较大。无论光源2在第一位置、第二位置还是第三位置，光源2的光线从透镜1射出后，射出的光线均存在大量交叉，增大了光线交叉的比率，提高光线交叉的发生概率。
在一个实施例中，如图13至图16所示，上述实施例所述的第二出光面14上的第一凸起单元141可以为放射状柱体结构，上述实施例所述的第一出光面13上的第四凸起单元131可以为第一同心圆环结构，上述实施例所述的第一入光面11上的第三凸起单元111可以为第二同心圆环结构，第二同心圆环结构的密度大于第一同心圆环结构的密度，上述实施例所述的第二入光面12上的第二凸起单元121为斜柱面结构，构成另一种透镜1结构。当光源2的光线进入该透镜1，并从该透镜1射出(如图17所示)，射出的光线存在大量交叉，增大了光线交叉的比率，提高光线交叉的发生概率。
本实用新型实施例提供的透镜，通过在第二出光面上设置至少一个第一凸起单元，使得第一部分光线从第一入光面进入透镜，由第一入光面折射到第一出光面，并被第一出光面折射后射出；第二部分光线从第二入光面进入透镜，由第二入光面折射到反射面，被反射面反射到第二出光面，并被第二出光面上的第一凸起单元折射后射出，使得从第一出光面射出的第一部分光线与第二出光面射出的第二部分光线交叉的比率变大，提高光线交叉的发生概率，从而改善调焦过程中出现的光斑中心暗区及边缘出现黄边的问题，保证良好的光斑照度及颜色均匀性。
本实用新型实施例提供的灯具包括：透镜1和LED光源2。该LED光源2设置在透镜1的中心轴线上，并与透镜1相对间距可调。结合图1至图17所示，该透镜1可以包括第一入光面11，第二入光面12，第一出光面13，第二出光面14和反射面15。以下分别对第一入光面11，第二入光面12，第一出光面13，第二出光面14和反射面15之间的连接关系和工作关系进行阐述，具体如下：
第一入光面11的外围连接第二入光面12，第一入光面11与第一出光面13相对，第一出光面13的外围与第二出光面14连接，第二出光面14上设置有至少一个第一凸起单元141。该反射面15连接第二入光面12和第二出光面14。其中，由第一入光面11进入透镜1的第一部分光线折射到第一出光面13并被第一出光面13折射后射出，由第二入光面12进入透镜1的第二部分光线折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的第一凸起单元141折射后射出。
应理解为，本实用新型实施例提供的透镜1是由第一入光面11，第二入光面12，第一出光面13，第二出光面14和反射面15围成的中空结构。第一部分光线从第一入光面11进入透镜1，由第一入光面11折射到第一出光面13，并被第一出光面13折射后射出。第二部分光线从第二入光面12进入透镜1，由第二入光面12折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的第一凸起单元141折射后射出，使得从第一出光面13射出的第一部分光线与第二出光面14射出的第二部分光线交叉的比率变大。
其中，反射面15为环绕透镜1中心轴线的光滑曲面，光滑曲面为背向透镜1中心轴线凸起的弧面。
其中，透镜1的材质为PC透明粒子或PMMA透明粒子。
其中，第一凸起单元141可以包括球体结构、菱形结构、鳞状结构、放射状柱体结构中的一个。具体的，结合图1至图4，该第一凸起单元141可以为菱形结构。
在一个实施例中，在第二出光面14上设置一个第一凸起单元141，该第一凸起单元141可以为菱形结构，如图5所示，由第二入光面12折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的球体结构折射后射出，射出的光线存在交叉，进一步增大了光线交叉的比率，提高光线交叉的发生概率。
在一个实施例中，在第二出光面14上设置多个第一凸起单元141，多个第一凸起单元141连续分布在第二出光面14上，该第一凸起单元141可以为球体结构，如图6所示，由第二入光面12折射到反射面15，被反射面15反射到第二出光面14，并被第二出光面14上的球体结构折射后射出，射出的光线存在交叉，进一步增大了光线交叉的比率，提高光线交叉的发生概率。
其中，第一入光面11、第一出光面13、第二入光面12上可设置凸起单元，具体可详见上述实施例中的相关内容，在此不再赘述。
其中，LED光源2可以为单颗大功率COB(Chip On Board Light，高功率集成面光源)或者多颗中功率SMD(SMD LED，表面贴装发光二极管)。
本实用新型实施例提供的灯具，通过在透镜的第二出光面上设置若干连续分布的第一凸起单元，使得第一部分光线从第一入光面进入透镜，由第一入光面折射到第一出光面，并被第一出光面折射后射出；第二部分光线从第二入光面进入透镜，由第二入光面折射到反射面，被反射面反射到第二出光面，并被第二出光面上的第一凸起单元折射后射出，使得从第一出光面射出的第一部分光线与第二出光面射出的第二部分光线交叉的比率变大，提高光线交叉的发生概率，从而改善调焦过程中出现的光斑中心暗区及边缘出现黄边的问题，保证透镜具有良好的光斑照度及颜色均匀性。
本领域的技术人员应明白，尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种透镜，其特征在于，包括：
第一入光面；
第二入光面，其与所述第一入光面的外围连接；
第一出光面，其与所述第一入光面相对；
第二出光面，其与所述第一出光面的外围连接，所述第二出光面上设置有至少一个第一凸起单元；
反射面，其连接所述第二入光面和所述第二出光面；其中，
由所述第一入光面进入所述透镜的第一部分光线折射到所述第一出光面并被所述第一出光面折射后射出；
由所述第二入光面进入所述透镜的第二部分光线折射到所述反射面，被所述反射面反射到所述第二出光面，并被所述第二出光面上的所述第一凸起单元折射后射出。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第一凸起单元包括球体结构、菱形结构、鳞状结构、放射状柱体结构中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述第二入光面为环绕透镜中心轴线的锥面，所述锥面上设置有至少一个第二凸起单元。
4.根据权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述第二凸起单元为斜柱面结构。
5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，
所述第一入光面为朝向光源凸起的球面、椭球面、抛物面、双曲面、自由曲面中的至少一种；
所述第一出光面为沿光线的出射方向凸起的球面、椭球面、抛物面、双曲面、自由曲面、菲涅尔透镜曲面中的至少一种；
所述第一入光面上设置有至少一个第三凸起单元，和/或，所述第一出光面上设置有至少一个第四凸起单元。
6.根据权利要求5所述的透镜，其特征在于，所述第三凸起单元包括球体结构、半球体结构、同心圆环结构和六边体结构中的一种。
7.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述反射面为环绕透镜中心轴线的光滑曲面，所述光滑曲面为背向所述透镜中心轴线凸起的弧面。
8.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜的材质为PC透明粒子或PMMA透明粒子。
9.一种灯具，其特征在于，包括：
上述权利要求1-8中任一项所述的透镜；
LED光源，其设置在所述透镜的中心轴线上，并与所述透镜相对间距可调。
10.根据权利要求9所述的灯具，其特征在于，所述LED光源为单颗大功率COB或者多颗中功率SMD。
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2019
- 2019-12-23 CN CN201922373284.XU patent/CN210860981U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
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