一种透镜及具有该透镜的灯具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种光学仪器，尤其涉及一种具有双凸曲面的透镜。
[0002] 本实用新型还涉及一种具有双凸曲面透镜的灯具。
【背景技术】
[0003] 目前市面上很多透镜配光的灯具（如壁灯），其边缘基本都有杂散光线，影响了光 斑的美观性，尤其是采用平凸透镜进行配光的光学系统，边缘基本都有比较明显的杂散光 线，经过详细的光学分析可知该杂散光是由材料表面的菲涅尔损耗造成的，不仅仅影响了 灯具的美观程度，而且还降低了光效，造成能源的浪费。故亟需一种能够消除菲涅尔损耗造 成的杂散光斑的透镜。 【实用新型内容】
[0004] 为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种具有双凸曲面的透镜。
[0005] 本实用新型公开了一种透镜，包括双凸曲面，所述双凸曲面中两个表面的曲率半 径之比的范围是[8/3,40/9]。
[0006] 优选地，所述双凸曲面包括入射面和出射面，所述入射面的曲率半径大于所述出 射面的曲率半径。
[0007] 优选地，所述入射面和所述出射面为二次曲面和齐次多项式非球面之一或其组 合。
[0008] 优选地，所述齐次多项式非球面方程式为
[0010] 优选地，所述二次曲面方程式为
[0011] 优选地，透镜还包括连接所述入射面和所述出射面的连接部。
[0012] 本实用新型还公开了一种灯具，包括光源及至少一个如前项所述的透镜，所述光 源设于所述透镜入射面的法线及其延长线上。
[0013] 优选地，多个所述透镜排布成阵列。
[0014] 优选地，所述光源距离所述透镜的入射面中心点小于等于14毫米。
[0015] 优选地，所述光源为C0B光源或者多个LED灯珠拼合而成的集成面光源。
[0016] 优选地，所述光源的发光面直径为小于等于6毫米。
[0017] 采用了上述技术方案后，与现有技术的平凸透镜结构相比，双凸透镜的结构配合 曲面或非球面面型的设计，可以很好地解决光学系统中由于菲涅尔损耗造成的杂散光斑， 能够提高目标配光的设计精度，达到比较理想的无杂散光状态。
【附图说明】
[0018] 图1为符合本实用新型优选实施例的透镜结构示意图；
[0019] 图2为符合本实用新型优选实施例的灯具光路示意图；
[0020] 图3为现有技术中采用平凸透镜结构灯具的光路示意图。
[0021] 附图标记：
[0022] 1-入射面；
[0023] 2-出射面；
[0024] 3-连接部；
[0025] 4-光源。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。
[0027] 如图1所示的是符合本实用新型的一种透镜，包括双凸曲面，其两个表面的曲率 半径之比的范围是[8/3,40/9]，即一个表面的曲率半径始终是大于另一个表面的，这样只 要光线通过透镜，既能够产生发散效果，也能够产生会聚效果；举例来说，当一个表面的曲 率半径为9mm时，另一个表面的曲率半径最小可以为24mm，最大可以为40mm。该双凸曲面 包括入射面1、出射面2以及连接入射面1和出射面2的连接部3,其中，入射面的曲率半径 大于所述出射面的曲率半径，这样可以使得从光源4发出的光线呈发散趋势。
[0028] 优选地，双凸曲面的两个表面，即入射面1和出射面2的面型可以都是二次曲面， 也可以都是齐次多项式非球面，还可以是二次曲面和齐次多项式非球面的组合。由于本实 用新型所使用的双凸曲面是自由拉伸的曲面，因此只要是符合二次曲面特性或者齐次多项 式曲面特性的方程，均可以作为本实用新型自由曲面制备过程中的物理基础。
[0029] 入射面1和出射面2不一致的面型，和我们常见的凸透镜结构不同，不同的面型意 味着不同的折射角度，可以根据需求来设计不同的面型。
[0030] 另外，出射面2和入射面1的内表面可以设计成半反射半透射的表面，即可以发挥 二次配光作用，将所有光线在透镜内打均匀之后再出射，使得出射的光线的光强均匀分布。
[0031] 符合本实用新型优选实施例的透镜中，齐次多项式方程式为
其中：
[0032] z为透镜入射面1和出射面2上的点，r2= X 2+y2，
[0033] c为曲率半径，
[0034] k为二次曲面常数，
[0035] 系数。
[0036] 符合本实用新型优选实施例的透镜中，二次曲面方程式为 其 5. 中：
[0038] z为透镜入射面1和出射面2上的点，
[0039] c为曲率半径，
[0040] k为二次曲面常数。
[0041] 优选地，入射面1为二次曲面，出射面2为齐次多项式非球面。在已知二次曲面常 数k和曲率半径r的条件下，就能够根据二次曲面方程的算法模型求出入射面1和出射面2 的点z，得出整个透镜的形状，再将透镜打磨成型，制作出符合本实用新型的具有双凸曲面 的透镜。当入射面1的曲率半径c :出射面2的曲率半径c的比值落在8:3至40:9之间， 制出的双凸曲面透镜能够有效地消除因为菲涅尔损耗而产生的杂散光，提高光效。下文将 揭示符合本实用新型上述设置的透镜的光路图。
[0042] 如图2所示的是符合本实用新型的一种灯具的光路图，该灯具包括光源4及至少 一个如前项所述的透镜，光源4设置在透镜的入射面1 一端，优选地将其中心设置在入射面 1的法线及其延长线上，光源4发射出的光线通过入射面1的折射后进入透镜，再通过出射 面2的折射传播出去。本实用新型适用于壁灯、吊灯、餐吊灯等能够安装在墙上或者天花板 上的灯具。
[0043] 优选地，多个透镜可以排布成阵列，形成一种大型灯具，并且由于本实用新型的透 镜具有很好的出光均匀性的特点，因此即使多个透镜的出射光交汇在一起，灯具的总体出 光均匀性也能得到保证。
[0044] 如图2所示，灯具中的光源4与透镜的入射面1的距离配置为光源4距离透镜的 入射面1中心点的距离L小于等于14毫米。
[0045] 另外，本实用新型优选C0B光源4作为光源4或者多个LED灯珠拼合而成的集成 面光源。优选地，光源4的发光面直径为小于等于6毫米。
[0046] 采用本实用新型的技术方案后对比现有技术，如图3所示的平凸透镜结构中，在 平凸透镜的两端部会产生折射角非常大的少量杂散光，这就是由于光学透镜中的菲涅尔损 耗现象所产生的杂散光，虽然非常微弱，但是还是能够被观察到，影响出光的美观度和均匀 性，对比图2中双凸透镜的光路图可知，双凸透镜通过特殊的面型设计，消弭了这部分杂散 光。
[0047] 采用了上述技术方案后，与现有技术的平凸透镜结构相比，双凸透镜的结构配合 曲面或非球面面型的设计，可以很好地解决光学系统中由于菲涅尔损耗造成的杂散光斑， 能够提高目标配光的设计精度，达到比较理想的无杂散光状态。
[0048] 应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任 何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等 同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对 以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1. 一种透镜，其特征在于，包括双凸曲面，所述双凸曲面中两个表面的曲率半径之比的 范围是[8/3,40/9]。2. 如权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述双凸曲面包括入射面和出射面，所述入 射面的曲率半径大于所述出射面的曲率半径。3. 如权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述入射面和所述出射面为二次曲面和齐 次多项式非球面之一或其组合。4. 如权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述齐次多项式非球面方程式为5. 如权利要求3所述的透镜，其特征在于，所述二次曲面方程式为6. 如权利要求2所述的透镜，其特征在于，还包括连接所述入射面和所述出射面的连 接部。7. 如权利要求2所述的透镜，其特征在于，所述入射面和所述出射面为半反半透面。8. -种灯具，其特征在于，包括光源及至少一个如权利要求1-7任一项所述的透镜，所 述光源设于所述透镜入射面的法线及其延长线上。9. 如权利要求8所述的灯具，其特征在于，多个所述透镜排布成阵列。10. 如权利要求8所述的灯具，其特征在于，所述光源距离所述透镜的入射面中心点小 于等于14毫米。11. 如权利要求10所述的灯具，其特征在于，所述光源为COB光源或者多个LED灯珠拼 合而成的集成面光源。12. 如权利要求10所述的灯具，其特征在于，所述光源的发光面直径为小于等于6毫 米。
【专利摘要】本实用新型提供了一种透镜，包括双凸曲面，所述双凸曲面中两个表面的曲率半径之比的范围是[8/3，40/9]。该透镜的结构配合曲面面型的设计，可以很好地解决光学系统中由于菲涅尔损耗造成的杂散光斑，能够提高目标配光的设计精度，达到比较理想的无杂散光状态。
【IPC分类】F21V5/04
【公开号】CN205002043
【申请号】CN201520292823
【发明人】祝文雪, 邓诗涛
【申请人】欧普照明股份有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年5月8日