灯具及其透镜的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种透镜包括入光部、出光部及外曲面，入光部包括第一入光面和第二入光面，光源发出的光束经过第一入光面的折射和外曲面的全反射后变成准直光束，光源发出的光束经过第二入光面的折射后变成准直光束，出光部包括多个正方形曲面，每一个正方形曲面都能将准直光束投射到被照面上的同一个正方形区域内，以形成正方形光斑。本发明还提供了一种灯具。本发明提供的灯具和透镜，利用所述第一入光面、第二入光面及外曲面能将光源发出的光束变成准直光束，及出光部的正方形曲面能将准直光束投射到被照面上的同一个正方形区域内，从而形成照度和颜色均匀的正方形光斑，进而解决了现有技术中被照面的照度和颜色不均匀的问题。
【专利说明】灯具及其透镜
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及照明领域，尤其涉及一种灯具及其透镜。
【背景技术】
[0002]目前随着发光二极管芯片和封装工艺的成熟，发光二极管亮度要求足以满足各个照明领域的需求。因此，发光二极管在各个领域被广泛应用。在具体应用领域中，为符合该领域的行业或国家标准，需要对发光二极管应用进行二次光学设计。而在进行发光二极管应用的二次光学设计中，由于发光二极管的发光角度的原因，发光强度两边低、中心高，造成被照面的照度通常呈中间高四周低的高斯型，而且颜色不均匀，具有不同程度的色散，不能满足用户的需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种能够形成照度和颜色均匀的正方形光斑的灯具及其透镜。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种透镜，应用于灯具内，以罩覆所述灯具的光源并对所述光源发出的光束进行配光。所述透镜包括入光部、出光部及外曲面，所述入光部包括第一入光面和第二入光面，所述光源发出的光束经过所述第一入光面的折射和所述外曲面的全反射后变成准直光束，所述光源发出的光束经过所述第二入光面的折射后变成准直光束，所述出光部包括多个正方形曲面，每一个所述多个正方形曲面在垂直于所述准直光束的平面上的投影为正方形，每一个所述正方形曲面都能将所述准直光束投射到被照面上的同一个正方形区域内，以形成正方形光斑。
[0005]其中，所述正方形曲面为正方形凹面或正方形凸面。
[0006]其中，所述透镜还包括收容空间，所述光源收容于所述收容空间中。
[0007]其中，所述第一入光面和所述第二入光面为所述收容空间的内表面。
[0008]其中，所述第一入光面和所述第二入光面均为弧面。
[0009]其中，所述透镜是轴对称结构，并呈圆台状。
[0010]其中，所述外曲面是自所述透镜的底壁边缘逐渐向所述透镜的顶壁收拢延伸形成的。
[0011]其中，所述正方形曲面按矩阵排列的方式排列于所述顶壁的上表面。
[0012]本发明还提供一种灯具，包括光源及上述透镜，所述透镜用于罩覆所述光源并对所述光源发出的光束进行配光，以形成正方形光斑。
[0013]其中，所述光源为朗伯型发光二极管。
[0014]本发明提供的灯具和透镜，利用所述第一入光面、所述第二入光面及所述外曲面能将光源发出的光束变成准直光束，及所述出光部的正方形曲面能将准直光束投射到被照面上的同一个正方形区域内，从而形成照度和颜色均匀的正方形光斑，进而解决了现有技术中被照面的照度和颜色不均匀的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本发明较佳实施方式提供的一种灯具的剖视示意图；
[0017]图2是图1所示的透镜的平面示意图；
[0018]图3是图1所示的透镜的立体示意图；
[0019]图4是图1所示的灯具的光路图；
[0020]图5是图1所示的灯具的照射效果图；及
[0021]图6是图1所示的灯具的配光曲线图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0023]请参阅图1，本发明较佳实施方式提供一种灯具100。所述灯具100包括光源I及透镜2。所述透镜2用于罩覆所述光源I并对所述光源I发出的光束进行配光，从而输出正方形光斑。
[0024]在本实施方式中，光源I为朗伯型发光二极管。透镜20为全反射型透镜。
[0025]请同时参阅图2和图3，所述透镜2包括入光部21、出光部204及外曲面203。入光部21包括第一入光面201和第二入光面202。出光部204包括多个正方形曲面。光源I发出的光束经过入光部21进入透镜2内部，并经出光部204射出。
[0026]在本实施方式中，所述正方形曲面为正方形凹面或正方形凸面。
[0027]作为本发明的进一步改进，所述透镜2还包括收容空间22，光源I收容于收容空间22中。入光部21为收容空间22的内表面。
[0028]在本实施方式中，收容空间22大致呈圆台状。
[0029]在本实施方式中，所述透镜2是轴对称结构，并呈圆台状。所述透镜2的材质为塑胶材质，如亚克力材质。收容空间22从底壁27向透镜2内部延伸但未延伸到顶壁28。所述外曲面203是自透镜2的底壁27边缘逐渐向顶壁28收拢延伸形成的。
[0030]在本实施方式中，出光部204设置于顶壁28的上表面。更进一步,所述正方形曲面按矩阵排列的方式排列于顶壁28的上表面。
[0031]在本实施方式中，第一入光面201和第二入光面202均为弧面。
[0032]请同时参考图4和图5所示，第一入光面201和第二入光面202为折射面,外曲面203为全反射面，光源I发出的光束经过第一入光面201的折射和外曲面203的全反射后变成准直光束，光源I发出的光束经过第二入光面202的折射后变成准直光束。同时，每一个正方形曲面都能将准直光束投射到被照面上的同一个正方形区域，以形成正方形光斑。换而言之，本发明的透镜2为先准直后成型的配光方式。
[0033]在本实施方式中，每一个正方形曲面在垂直于所述准直光束的平面上的投影为正方形，且正方形的边长大致为1.5毫米。
[0034]如图4所示，从光源I射出第一路光束②经第二入光面202折射后变成准直光束，再经出光部204的第一个正方形曲面射出并投射到被照面上的正方形区域内。从光源I射出第二路光束①经第一入光面201折射和外曲面203的全反射后变成准直光束，再经出光部204的第二个正方形曲面射出并投射到被照面上相同的正方形区域内。换而言之，本发明的透镜2能将光源I发出的不同光束配光后投射到相同的正方形区域内，即光源I发出的光束经过透镜2配光所形成的正方形光斑，是由多个经过多个正方形曲面将光源I发出的光束投射到被照面上的同一正方形区域形成的光点重叠而成，从而所述正方形光斑的照度和颜色均匀。
[0035]更进一步，因为所述正方形曲面为多个，即每一个正方形曲面为微型的正方形曲面，从而光源I发出的光束经过透镜2配光后所形成的正方形光斑，是由多个经过多个微型的正方形曲面将光源I发出的光束投射到被照面上的同一正方形区域形成的微型光点重叠而成，即透镜2的配光方式为光场重叠型，进一步增加了正方形光斑的照度和颜色的均匀性。换而言之，由于透镜2的配光方式为光场重叠型，使得灯具100的照明方式为光场重叠型照明，其照度和颜色均匀性很高。同时，由于透镜2为先准直后成型的配光方式，大大提高了透镜2的通用性，进而大大提高了灯具100的通用性。
[0036]请继续参考图5，将一个朗伯型发光二极管安装于所述透镜2的收容空间22中。通过模拟仿真可知，通过所述透镜2对所述朗伯型发光二极管发出的光进行配光后，在2米远测试位置形成一个正方形光斑。
[0037]请继续参考图6，将一个朗伯型发光二极管安装于所述透镜2的收容空间22中。通过模拟仿真可知，通过所述透镜2对所述朗伯型发光二极管发出的光进行配光后，光强不重叠，从而在被照面形成的光斑不是圆形而是正方形光斑。
[0038]因光源I发出的光束经所述第一入光面201、所述第二入光面202及所述外曲面203的反射或折射后变成准直光束，而且所述出光部204的正方形曲面能将准直光束投射到被照面上的同一个正方形区域内，从而形成照度和颜色均匀的正方形光斑，进而解决了现有技术中被照面照度和颜色不均匀的问题。
[0039]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种透镜，应用于灯具内，以罩覆所述灯具的光源并对所述光源发出的光束进行配光，其特征在于:所述透镜包括入光部、出光部及外曲面，所述入光部包括第一入光面和第二入光面，所述光源发出的光束经过所述第一入光面的折射和所述外曲面的全反射后变成准直光束，所述光源发出的光束经过所述第二入光面的折射后变成准直光束，所述出光部包括多个正方形曲面，每一个所述多个正方形曲面在垂直于所述准直光束的平面上的投影为正方形，每一个所述正方形曲面都能将所述准直光束投射到被照面上的同一个正方形区域内，以形成正方形光斑。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述正方形曲面为正方形凹面或正方形凸面。
3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜还包括收容空间，所述光源收容于所述收容空间中。
4.根据权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述第一入光面和所述第二入光面为所述收容空间的内表面。
5.根据权利要求4所述的透镜，其特征在于，所述第一入光面和所述第二入光面均为弧面。
6.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述透镜是轴对称结构，并呈圆台状。
7.根据权利要求6所述的透镜，其特征在于，所述外曲面是自所述透镜的底壁边缘逐渐向所述透镜的顶壁收拢延伸形成的。
8.根据权利要求7所述的透镜，其特征在于，所述正方形曲面按矩阵排列的方式排列于所述顶壁的上表面。
9.一种灯具，包括光源及如权利要求1-8任一项所述的透镜，所述透镜用于罩覆所述光源并对所述光源发出的光束进行配光，以形成正方形光斑。
10.根据权利要求9所述的灯具，其特征在于，所述光源为朗伯型发光二极管。
【文档编号】F21V5/04GK104180301SQ201310205355
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2013年5月28日
【发明者】周明杰, 杜金 申请人:海洋王（东莞）照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司