用于照明装置的透镜和具有该透镜的照明装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于照明装置的透镜，所述透镜包括底面和在所述底面上隆起的顶面，所述底面的中央限定出凹进区域，其特征在于，所述凹进区域的表面包括设置在中央的入射面和围绕所述入射面设置的反射面，来自所述照明装置的光源的第一入射光线在通过所述入射面折射后沿第一方向到达所述顶面并出射形成用于前向照明的第一出射光线，并且来自所述光源的第二入射光线在射出至所述反射面时被反射后沿第二方向出射形成用于后向照明的第二出射光线。本发明还涉及一种具有该透镜的照明装置。
【专利说明】用于照明装置的透镜和具有该透镜的照明装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于照明装置的透镜和具有该透镜的照明装置。
【背景技术】
[0002] 固态照明（SSL)装置使用了发光二极管（LEDs)，并且呈现出快速的进化并逐渐取 代传统的例如白炽灯和荧光灯的趋势。LED具有低能高效、长使用寿命以及紧凑的设计等优 点，这使得LED装置能在众多场合可替换传统的照明装置。为了在LED技术的基础上实现 全向照明的效果，现有技术提供了多种改进的方式。
[0003] 在一种现有的技术中，参考专利EP2180234A1，该发明提供了一种全向照明的灯 泡，该灯泡包括透明的主体件和在主体件一端的接触件。此外该灯泡还具有在灯泡内设置 的圆盘和支撑柱，并在圆盘的周向上设置有多个LED，这样以实现在全向上可提供合适的照 明效果。参考专利W02009/091562A2,该发明提供了在其内设置有LED支架，并在支架上的 各个表面上分别设置有多个LED，从而实现在对多方向或者全向上的照明。但这些发明都需 要使用多个LED芯片作为实现多向或全向照明的基础，不仅增加了制作的成本，也限制了 该类产品的应用环境。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的用于照明装置的透镜。基于此 透镜的照明装置，借助透镜的前向出射光和经透镜反射的后向出射的光线，再只需使用单 个LED芯片，而无需使用多个LED芯片即可实现多向或全向照明的优点，同时还可实现在全 向上的均匀的光分布，不仅简化了制作的流程，而且还节省了制造的成本。此外，透镜内部 通过使用反射面的设计，可使得在前向照明的光线中不会造成光线的泄露。
[0005] 本发明的第一个目的通过这样一种用于照明装置的透镜来实现，即该透镜包括底 面和在底面上隆起的顶面，底面的中央限定出凹进区域，其中，凹进区域的表面包括设置在 中央的入射面和围绕入射面设置的反射面，来自照明装置的光源的第一入射光线在通过入 射面折射后沿第一方向到达顶面并出射形成用于前向照明的第一出射光线，并且来自光源 的第二入射光线在射出至反射面时被反射后沿第二方向出射形成用于后向照明的第二出 射光线。根据这样的设计，光源的光在通过透镜后，可同时在多个方向上例如两个相反的方 向上形成照明效果，从而实现全向照明的可能性。
[0006] 根据本发明的方案，第一出射光线和第二出射光线共同形成全向照明。通过两个 方向的出射光线，可实现多个方向或者全向照明的可能性。
[0007] 优选的是，入射面设计为透明或半透明的，使得第一光线直接从入射面透射后经 过顶面折射后出射。这样，来自光源的第一光线可以直接在透过入射面后从出射面出射，并 且可沿着光轴直接在前向方向形成出射光。
[0008] 优选的是，反射面的朝向光源的表面上设置有反射涂层，第二光线被反射涂层反 射。这样，来自光源的第二光线可在受到反射涂层的作用后，可实现被反射沿着与入射方向 相反的方向出射的可能性。
[0009] 优选的是，反射涂层设计为镜面反射涂层。这样的反射层可以合适的使得来自光 源的第二光线高效率的被反射。
[0010] 优选的是，从透镜的截面上看，入射面设计为半圆形、矩形和梯形中的任一种。根 据轮廓的不同，可使得经入射面入射的光线在入射后形成不同形式的光分布。
[0011] 优选的是，反射面包括第一部分和第二部分，第二光线至少被第二部分反射后出 射。其中，从透镜的截面上看，第一部分将反射面的第二部分与入射面连接，使得来自光源 的所有光线都会受到入射面或者反射面的作用，并且第二光线被反射面的第二部分反射。
[0012] 优选的是，从透镜的截面上看，第一部分设计为直线状，第二部分设计为直线和样 条曲线中的任一种。根据第一部分的设计，可改变与第一部分连接的第二部分和透镜底面 之间的夹角，从而达到改变经第二部分反射的出射光的出射角度的可能性。
[0013] 优选的是，从透镜的截面上看，第一部分从底面至顶面是逐渐远离透镜的光轴的。 这样，可有效地形成反射面和入射面之间的分界，使得第二光线只会入射至反射面。
[0014] 优选的是，从透镜的截面上看，第一部分和第二部分共同形成连续的样条曲线。这 样，来自光源的第二光线可同时受到第一部分和第二部分的作用并被反射朝向底面出射。
[0015] 优选的是，从透镜的截面上看，第一部分和第二部分共同形成从底面至顶面是逐 渐靠近透镜的光轴的。这样的反射面可有效控制第二光线经反射后的出射角度。
[0016] 优选的是，顶面包括出射面和围绕出射面设置的脱模面，第一光线在经过入射面 后通过顶面的出射面出射。根据这样的设计，在前向的方向上出射的光线只经过出射面出 射，此外，利用脱模面，在不影响前向的照明效果的同时，更容易制造和加工透镜。
[0017] 优选的是，从透镜的截面上看，出射面设计为样条曲线。这样，经出射面折射后的 光线可形成前向的均匀的周向照明，
[0018] 优选的是，从透镜的截面上看，脱模面设计为样条曲线和直线中的任一种。这样的 脱模面有利于形成简易的对透镜的加工或制造的可能性。
[0019] 优选的是，透镜设计为围绕光轴是旋转对称的。这样的透镜可以形成旋转对称的 出射光的光分布。
[0020] 优选的是，透镜由光学塑料和玻璃中的任一种制成。这样的材料使得透镜具有良 好的光学性能的同时，还能使得透镜具有合适的经济性。
[0021] 本发明的另一个目的通过这样一种照明装置来实现，其中，照明装置包括光源和 以上所述的透镜。这样的照明装置可以借助该透镜形成全向的照明效果。
[0022] 优选的是，照明装置设计为LED改型灯。这样的改型灯可有利地兼容其他照明装 置的平台，可产生良好的经济适用性，使得应用环境变得广泛。
[0023] 优选的是，LED改型灯为A型改型灯。这样可在外观上和性能上与传统的灯泡形 状兼容，并具有良好的类似传统的灯泡的全向照明性能。
[0024] 优选的是，照明装置还包括散热装置，散热装置设计为在照明装置的外围上沿周 向设置的多个散热鳍，并且从照明装置的截面上看，散热鳍包括第一边缘，第一边缘设计为 在从透镜的出射面至入射面的方向上是远离透镜的光轴的。根据这样的设计，经过透镜的 光线不会受到散热装置的结构设计上的阻挡或遮掩而降低了照明效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发 明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号 表示。图中示出：
[0026] 图1是根据本发明的一个实施例的透镜的截面示意图；
[0027] 图2是根据本发明的一个实施例的透镜的光路图；
[0028] 图3是根据本发明的一个实施例的照明装置的截面示意图。
【具体实施方式】
[0029] 图1是根据本发明的一个实施例的透镜100的截面示意图，如图1所示，透镜100 可设计为关于光轴X是旋转对称的，并且可由光学塑料或者玻璃制造而成，这样不仅降低 了制造成本，还可保证该透镜100具有良好的光学性能。透镜100具有顶面2和与顶面2 相对设置的底面1，在底面1和顶面2之间限定出了该透镜的入射面41和反射面42以及用 于容纳光源5的凹进区域3,这样的凹进区域3设计为是空心的，由图可见，该入射面包括两 个部分，即入射面41和反射面42。
[0030] 结合图2,图2是根据本发明的一个实施例的透镜100的光路图。在底面1的中 央可设置有LED光源5, LED光源具有低能高效并且具有长生命周期等优点，这样来自LED 光源5的光线会在进入底面1后射入透镜100并到达入射面。其中，来自光源5的第一光 线L1会直接射入到入射面41上，此时第一光线L1会在入射面41上通过折射射出至顶面 2,并再次经过顶面2的折射后出射至透镜100的外部。根据入射面41的轮廓的设计的不 同，例如在截面上看，可设计成半圆形、矩形和梯形中的任一种，当然入射面41的轮廓并不 限于上述的形状，类似可达到相同或相似功能的形状都可用于设计为入射面41的轮廓，自 入射面41入射的第一光线L1可具有不同的光分布，从而在最终经过顶面2出射后形成不 同效果的出射光L1'的光分布。需要注意的是，顶面2包括两个部分，分别为出射面21和 脱模面22,来自光源5的第一光线L1在经过入射面41的折射后是仅仅经过出射面21的折 射后出射的（下文将详细阐述)，所以并无来自光源5的光线经过脱模面22出射，这样的脱 模面22连接着顶面2的出射面21和底面1，使得整个透镜100具有连贯的外围轮廓，这样 的设计向在制造透镜100的过程中提供了一种较为容易加工或制造的轮廓的设计，例如便 于脱模的过程。
[0031] 如图1所示，作为另一个入射面的反射面42设置在入射面41的周围，并围绕该入 射面41相关于透镜100的光轴X呈旋转对称的。从该透镜100的截面上看，该反射面42可 设置为具有两部分，第一部分421和第二部分422,其中，第一部分421可在截面上看设置为 直线状，并且同时第二部分422也设置为直线状，这样第一和第二部分421、422在整体上形 成了折线的截面轮廓。此时，第一部分421可实现限定来自同一光源5的第一光线L1和第 二光线L2的界限的作用，经过入射面41入射的第一光线L1不会入射至反射面42上，这样 第一光线L1只会通过入射面41形成最终的前向出射光L1' 了。基于此，来自光源5的第 二光线L2在射到反射面42时，因为此时反射面42使用了例如镜面反射涂层进行了处理， 这样第二光线L2会直接被反射面42全部反射后朝向底面1的方向射出，并最终经过底面 1出射形成出射光L2'。根据这样的设计，光源5的光线一部分L1会通过入射面41形成第 一方向上的，即是前向的光分布，另一部分L2会经过反射面42的反射形成后向的，即是与 第一方向相对的第二方向出射后形成其他的光分布，并根据这些不同区域的光分布最终形 成了全向照明的照明效果。
[0032] 根据图1可以看出，在透镜100的截面上看，根据入射面41和反射面42分别所包 括的体积或者表面轮廓的大小，可通过变化两者所述体积或者大小之间的比例，从而实现 改变在第一方向出射的第一出射光L1'和在第二方向出射的第二出射光L2'之间的光通量 的比例。
[0033] 此外，需要说明的是，在未示出的实施例中，透镜100的反射面42的两个部分421、 422还可分别设计为直线状和样条曲线，这样可最终对第二光线L2形成不同效果的或是不 同出射角度的反射效果，借此可实现例如调节光源5的出射光线L2'的出射光的光分布和 出射角度，这样最终可调节经透镜100处理后的全向照明的照明范围。
[0034] 在另一个未示出的实施例中，透镜100的反射面42的两个部分421、422还可设计 为一体化的，即从透镜100的截面上看，两个部分421、422设计为例如一个样条曲线，这样 可在一定程度上简化透镜100的制造过程，并可达到较好的全向照明的效果。
[0035] 此外，基于上述的透镜100,还提供有一种照明装置200,参见图3,图3示出了根 据本发明的一个实施例的照明装置200的截面示意图。根据这样的设计，透镜100可设置 于照明装置200的顶部，接收来自LED光源的光线，形成前向的即是从透镜100的底面至顶 面的方向上的照明，同时也形成了后向的即是从透镜100的顶面至底面的方向上的照明， 从而形成了该照明装置200的全向照明的光分布。在该照明装置200中，为了使得传统的 在照明装置200的外周围上设计的散热装置6不会阻挡或者遮掩来自透镜100的后向的光 线，该散热装置6设计有散热鳍61，并且该散热鳍61设计具有一个在照明装置200底部向 顶部的方向上是逐渐靠近光轴X倾斜的第一边缘611，这样，避免了如果该第一边缘611设 计为水平时，来自透镜1〇〇的向下的光线被该散热鳍61阻挡或者遮掩的结果，使得整体的 全向照明效果降低或变差。
[0036] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人 员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0037] 参考标号
[0038] 1 底面 2 顶面 3 凹进区域 41 入射面 42 反射面 421 第一部分 422 第二部分 5 光源 6 散热装置 61 散热鳍 611 第一边缘 100 透镜 200 照明装置 21 出射面 22 脱模面
[0039] L1 第一光线 L2 第二光线 LV 第一出射光线 L2 第二出射光线 X 光轴。
【权利要求】
1. 一种用于照明装置（200 )的透镜（100 )，所述透镜（100 )包括底面（1)和在所述底面 (1)上隆起的顶面（2)，所述底面（1)的中央限定出凹进区域（3)，其特征在于，所述凹进区 域（3)的表面包括设置在中央的入射面（41)和围绕所述入射面（41)设置的反射面（42)，来 自所述照明装置（200)的光源（5)的第一入射光线（L1)在通过所述入射面（41)折射后沿 第一方向到达所述顶面（2)并出射形成用于前向照明的第一出射光线（L1'），并且来自所 述光源（5)的第二入射光线（L2)在射出至所述反射面（42)时被反射后沿第二方向出射形 成用于后向照明的第二出射光线（L2'）。
2. 根据权利要求1所述的透镜（100)，其特征在于，所述第一出射光线（L1'）和所述第 二出射光线（L2'）共同形成全向照明。
3. 根据权利要求1或2所述的透镜（100)，其特征在于，所述入射面（41)设计为透明或 半透明的，使得所述第一光线（L1)直接从所述入射面（41)透射后经过所述顶面（2)折射后 出射。
4. 根据权利要求1或2所述的透镜（100)，其特征在于，所述反射面（42)的朝向所述光 源（5)的表面上设置有反射涂层，所述第二光线（L2)被所述反射涂层反射。
5. 根据权利要求4所述的透镜（100)，其特征在于，所述反射涂层为镜面反射涂层。
6. 根据权利要求1或2所述的透镜（100)，其特征在于，从所述透镜（100)的截面上看， 所述入射面（41)设计为半圆形、矩形和梯形中的任一种。
7. 根据权利要求1或2所述的透镜（100)，其特征在于，所述反射面（42)包括第一部分 (421)和第二部分（422)，所述第二光线（L2)至少被所述第二部分（422)反射后出射。
8. 根据权利要求7所述的透镜（100)，其特征在于，从所述透镜（100)的截面上看，所述 第一部分（421)设计为直线状，所述第二部分（422)设计为直线和样条曲线中的任一种。
9. 根据权利要求8所述的透镜（100)，其特征在于，从所述透镜（100)的截面上看，所述 第一部分（421)在从所述底面（1)至所述顶面（2)的方向上是逐渐远离所述透镜（100)的 光轴（X)的。
10. 根据权利要求7所述的透镜（100)，其特征在于，从所述透镜（100)的截面上看，所 述第一部分（421)和所述第二部分（422)共同形成连续的样条曲线。
11. 根据权利要求10所述的透镜（100)，其特征在于，从所述透镜（100)的截面上看，所 述第一部分（421)和所述第二部分（422)共同形成在从所述底面（1)至所述顶面（2)的方 向上是逐渐靠近所述透镜（100)的光轴（X)。
12. 根据权利要求1或2所述的透镜（100)，其特征在于，所述顶面（2)包括出射面（21) 和围绕所述出射面（21)设置的脱模面（22)，所述第一光线（L1)在经过所述入射面（41)后 通过出射面（21)出射。
13. 根据权利要求12所述的透镜（100)，其特征在于，从所述透镜（100)的截面上看，所 述出射面（21)设计为样条曲线。
14. 根据权利要求13所述的透镜（100)，其特征在于，从所述透镜（100)的截面上看，所 述脱模面（22)设计为样条曲线和直线中的任一种。
15. 根据权利要求1或2所述的透镜（100)，其特征在于，所述透镜（100)设计为围绕光 轴（X)是旋转对称的。
16. 根据权利要求1或2所述的透镜（100)，其特征在于，所述透镜（100)由光学塑料和 玻璃中的任一种制成。
17. -种照明装置（200)，其特征在于，所述照明装置（200)包括光源和根据权利要求1 至16中任一项所述的透镜（100)。
18. 根据权利要求17所述的照明装置（200)，其特征在于，所述照明装置（200)设计为 LED改型灯。
19. 根据权利要求18所述的照明装置（200)，其特征在于，所述LED改型灯为A型改型 灯。
20. 根据权利要求17所述的照明装置（200)，其特征在于，所述照明装置（200)还包 括散热装置（6)，所述散热装置（6)设计为在所述照明装置（200)的外围上沿周向设置的 多个散热鳍（61 )，并且从所述照明装置（200)的截面上看，所述散热鳍（61)包括第一边缘 (611)，所述第一边缘（611)设计为在从所述透镜（100)的所述顶面（2)至所述底面（1)的 方向上是远离所述透镜（100)的光轴（X)倾斜的。
【文档编号】F21Y101/02GK104296068SQ201310302950
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】林雪琴 申请人:欧司朗有限公司