一种透镜及具有该透镜的照明装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种透镜，包括：总焦点；在所述透镜的截面形状上形成的至少两个透镜结构，每一所述透镜结构均包括结构焦点，一入光面及一出光面；其中，每一所述透镜结构的光轴汇聚于一交点，每一所述透镜结构的结构焦点与所述交点重合；所述透镜的总焦点与所述交点重合。采用上述技术方案后，本实用新型的透镜能够把点光源或扩展光源转换成面光源，可以通过对任意透镜结构形状的微调，出射不同形状的平行光，并且工艺简单、组合方便，便于生产。
【专利说明】—种透镜及具有该透镜的照明装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种照明装置，尤其是一种具有透镜的照明装置。
【背景技术】
[0002]目前市场上的透镜都被用来实现圆形，方形，椭圆等几种光斑效果，而在一些特殊的场所如舞台，酒吧，KTV，需要一些新颖的光斑，起到美轮美奂的装饰效果。环形光斑不同于以往，通过配合不同颜色的光源，实现诸如奥运五环等特殊光照效果。
[0003]现有技术中，若想实现环形光斑的照明效果，一方面可以通过不透光的附件对发光面的中心部分的光线进行遮挡，另一方面利用光的反射与折射原理，通过透镜与反射器配合共同实现对光线的控制。然而，这两种控制均会增加制作成本，使制作工艺复杂。
[0004]于是，需要为照明装置设计一种透镜，既能将点光源或扩展光源扩展为面光源，只利用透镜的折射特性即可实现对光线的精确控制，使出射光为平行光，能够实现不同形状的，诸如环形、圆形、椭圆形等特殊的光照效果；同时又可以使制作成本最小化，制作工艺简便。
实用新型内容
[0005]为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种透镜，尤其是一种具有双凸透镜结构的镜像双凸透镜。
[0006]本实用新型的又一目的在于提供一种具有上述透镜的可将点光源转换成面光源的照明装置，其可实现对光线的精确控制。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型的第一方面提供一种透镜，包括:总焦点；在所述透镜的截面形状上形成的至少两个透镜结构，每一所述透镜结构均包括结构焦点，一入光面及一出光面；其中，每一所述透镜结构的光轴汇聚于一交点，每一所述透镜结构的结构焦点与所述交点重合；所述透镜的总焦点与所述交点重合。
[0008]本实用新型所述的透镜，其中，每一所述透镜结构均为双凸透镜结构。
[0009]本实用新型所述的透镜，其中，每一所述双凸透镜结构的入光面均在所述透镜同侧。
[0010]本实用新型所述的透镜，其中，所述透镜的总焦点位于所述透镜中入光面一侧表面所在平面。
[0011]本实用新型所述的透镜，其中，所述透镜还具有一中心轴，所述透镜的形状关于所述中心轴对称。
[0012]本实用新型所述的透镜，其中，每一所述双凸透镜结构的入光面和出光面的曲率方向相反。
[0013]本实用新型所述的透镜，其中，所述透镜的入光面一侧呈倒锥体形状。
[0014]本实用新型所述的透镜，其中，每一所述双凸透镜结构的入光面的曲率半径小于出光面的曲率半径。[0015]一种具有本实用新型所述透镜的照明装置，包括:光源，所述透镜位于所述光源出射光的光路上。
[0016]本实用新型所述的照明装置，其中，所述光源设于所述透镜的总焦点处。
[0017]本实用新型所述的照明装置，其中，所述照明装置出射光斑的暗区的中心至边缘的距离R、所述光源与所述照明装置出射光斑的垂直距离h以及所述双凸透镜结构的光轴与所述透镜的中心轴的夹角Θ的关系表示为:R?h.tan Θ。
[0018]采用上述技术方案后，本实用新型能够把点光源或扩展光源转换成面光源，可以通过对透镜结构的微调，出射不同形状的平行光，并且工艺简单、组合方便，便于生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型透镜的侧视图；
[0020]图2为本实用新型透镜的俯视图；
[0021]图3为本实用新型照明装置的结构示意图；
[0022]图4为透镜出射平行光原理的光路示意图；
[0023]图5为本实用新型照明装置的光路示意图；
[0024]图6为本实用新型照明装置的光路示意图。
【具体实施方式】
[0025]本实用新型第一方面公开了一种在截面上形成至少两个透镜结构的透镜。在该透镜中，每一透镜结构的光轴汇聚于一交点，每一透镜结构的结构焦点与该交点重合，并且，本实用新型公开的透镜的总焦点也与该交点重合。基于上述特征，本实用新型公开的透镜在其截面上的形状可以是双透镜结构，也可以是三个透镜结构、四个透镜结构等相似结构(三透镜结构、四透镜结构未示出)，在实际生产和使用过程中，可以根据需要的光照效果设计不同的透镜组合。
[0026]下面将参考附图并结合具体实施例来详细说明本实用新型。
[0027]如图1所示，本实用新型提供的一种透镜2，其包括:一个总焦点23，在该透镜2的截面形状上形成的至少两个透镜结构。每一透镜结构均具有一个入光面21、一个出光面22、一个结构焦点(未示出)以及一根光轴24。其中，每一透镜结构的光轴24汇聚于同一交点27，每一透镜结构的结构焦点(未示出)与交点27重合，并且，透镜2的总焦点23与交点27重合。
[0028]优选地，本实用新型公开的透镜2中，每一透镜结构均为双凸透镜结构，每一双凸透镜结构的入光面21均在透镜2的同一侧，该结构能够利用凸透镜能够汇聚光线的特点，使得经过该透镜2的出射光的光强均匀集中。更优选地，透镜2的总焦点23则位于该透镜2中入光面21 —侧所在的平面26上，若该总焦点23落于该平面26之外，在偏折光线形成光斑时，光斑的光强分布会杂乱无章，无法形成均匀、美观以及适用面广光照效果。
[0029]根据以上实施例中所述的实施方式，该透镜2还具有一根中心轴25，如图2所示的该透镜2的俯视图。该透镜2的形状关于该中心轴25对称，使出射的光斑图案美观，适用面广，若在特殊场合需要得到不规则光斑图案，也可以做成不对称结构。该透镜2也可偏轴设置，即形成不对称的光斑图案，应用于个别的特殊场合，但出于适用面广、节约成本考虑，还是将中心轴按照本实用新型进行配置。
[0030]根据以上实施例中所述的双凸透镜结构，如图1所示的透镜2的结构，优选地，每一双凸透镜结构中，入光面21和出光面22的曲率方向相反，这样，每一双凸透镜透镜的入光面对入射光起到汇聚作用。优选地，在一般双凸透镜结构中或者入光面与出光面的曲率方向相反的双凸透镜结构中，该透镜2的入光面21 —侧呈倒锥体形状，使得容纳光源的空间大，光源设置更加自由。更优选地，每一双凸透镜结构被设计为，其入光面21的曲率半径始终小于出光面22的曲率半径，这样设计的好处是，对于光源有更大的容忍度。
[0031]本实用新型在另一方面还公开了一种照明装置，该照明装置包括:光源I及透镜
2。如图3所示，该照明装置的结构被布置为，透镜2位于光源I出射光的光路上。优选地，光源I设于透镜2的总焦点23处。如此安排，从光源I出射的光线经过透镜2折射后，其出射光为平行光，基于平行光自身光强均匀分布的特性，使得本实用新型的照明装置形成的光斑均匀发光。如图4所示，当光源I位于总焦点23上时，根据透镜对光的偏折原理，其从总焦点位置发出的光线经过透镜2后为沿光轴24出射的平行光31，如果透镜2倾斜一定的角度，即光轴24倾斜，如图5所示，则准直光会随光轴24 —起倾斜一定的角度，形成平行出射光32。
[0032]结合图1中优选透镜2的总焦点23位于透镜2的入光面21 —侧表面所在的平面26上的配置，若该总焦点23落在平面26之外，则从光源I所射出的光会有一部分不能投射至入光面21上，出现漏光现象，因此为了提高光源I的利用效率，把透镜2的总焦点23设在平面26上为佳。
[0033]优选地，本实用新型所提供的照明装置中的透镜2具有以下特性，可以根据所需要形成的不同的光斑形状，如图5和图6所示，通过仅改变光轴24与中心轴25的夹角Θ，来控制距离光源I垂直距离为h的目标位置的该照明装置出射光斑的暗区中心至边缘的距离R，不仅方法简单有效，而且在制造的时候，仅通过改变模具轮廓来改变光轴偏向，就能达到出射不同形状的光斑图案的效果，或者通过在透镜中掺杂一些能够改变折射率的介质，也能达到改变光斑图案形状的效果。该照明装置出射光斑的暗区的中心至边缘的距离R、光源I与该照明装置出射光斑的垂直距离h以及透镜2的光轴24与透镜2的中心轴25的夹角Θ的关系表不为:R h.tan Θ。
[0034]显而易见的是，上述所有实施例中的实施方式，不仅适用于在截面上形状形成为两个透镜结构的双凸透镜中，根据需求的不同，在截面上形状形成为三个或者四个透镜结构等相似结构的双凸透镜，依旧可以使用上述实施例中的实施方式，实现美轮美奂的特殊光照效果。
[0035]本实用新型中所述的光源1，可以是点光源，也可以是扩展光源。对于扩展光源，微调透镜2中每个双凸透镜结构的入光面21及出光面22的面型，使扩展光源的中心点与边缘点发出的光线都近似准直出射。
[0036]采用上述技术方案后，本实用新型能够把点光源或扩展光源转换成面光源，可以通过对透镜形状的微调，出射不同形状的平行光，并且工艺简单、组合方便，便于生产。
[0037]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。
【权利要求】
1.一种透镜，包括: 总焦点； 在所述透镜的截面形状上形成的至少两个透镜结构，每一所述透镜结构均包括结构焦点，一入光面及一出光面及光轴； 其特征在于: 每一所述透镜结构的光轴汇聚于一交点，每一所述透镜结构的结构焦点与所述交点重合； 所述透镜的总焦点与所述交点重合。
2.如权利要求1所述的透镜，其特征在于:每一所述透镜结构均为双凸透镜结构。
3.如权利要求2所述的透镜，其特征在于:每一所述双凸透镜结构的入光面均在所述透镜同侧。
4.如权利要求3所述的透镜，其特征在于:所述透镜的总焦点位于所述透镜中入光面一侧表面所在平面。
5.如权利要求4所述的透镜，其特征在于:所述透镜还具有一中心轴，所述透镜的形状关于所述中心轴对称。
6.如权利要求2所述的透镜，其特征在于:每一所述双凸透镜结构的入光面和出光面的曲率方向相反。
7.如权利要求2或6所述的透镜，其特征在于:所述透镜的入光面一侧呈倒锥体形状。
8.如权利要求7所述的透镜，其特征在于:每一所述双凸透镜结构的入光面的曲率半径小于出光面的曲率半径。
9.一种具有如权利要求2所述的透镜的照明装置，包括:光源，所述透镜位于所述光源出射光的光路上。
10.如权利要求9所述的照明装置，其特征在于:所述光源设于所述透镜的总焦点处。
11.如权利要求10所述的照明装置，其特征在于:所述照明装置出射光斑的暗区的中心至边缘的距离R、所述光源与所述照明装置出射光斑的垂直距离h以及所述双凸透镜结构的光轴与所述透镜的中心轴的夹角Θ的关系表示为:R?h.tan Θ。
【文档编号】F21V5/04GK203797559SQ201320878389
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】黄爱琴, 邓诗涛 申请人:欧普照明股份有限公司