光学透镜以及照明设备的制作方法

本实用新型的实施例总体上涉及照明领域，并且更具体地，涉及一种光学透镜以及照明设备。

背景技术：

采用多个中功率发光二极管(LED)作为光源的照明设备由于具有较高的性价比和高流明输出而广泛应用于各种照明环境中。这种类型的照明设备总体上包括LED光源以及用于对LED光源发射的光进行调节的光学透镜。光学透镜的结构对于实现所需的光分布以及高光效而言是至关重要的。此外，光学透镜的尺寸也是判断光学透镜优劣的重要因素。对于相同数量的LED而言，所需的光学透镜的尺寸尽可能的小将是有利的，因为小尺寸的光学透镜将占据较小的空间并且其制造成本也较低。

技术实现要素：

然而，对于常规的照明设备而言，为了在其中设置大量LED，通常需要尺寸很大的光学透镜。这会不利地增加光学透镜占据的空间以及制造成本。

本公开的实施例提供了一种光学透镜以及照明设备，以至少部分地解决现有技术的上述以及其他潜在问题。

根据本公开实施例的光学透镜包括：基底部分，具有光出射面以及与所述光出射面相背的支撑面；以及多个环形透镜部分，呈同心环状围绕中心轴设置在所述支撑面上并且分别具有第一反射面、第二反射面以及平滑的光入射面，所述光入射面为围绕所述中心轴的回转面并且沿所述中心轴方向与所述支撑面间隔开，所述第一反射面为围绕所述中心轴的回转面并且设置在所述光入射面的外边缘与所述支撑面之间，所述第二反射面为围绕所述中心轴的回转面并且设置在所述光入射面的内边缘与所述支撑面之间。

本公开的实施例能够实现诸多有益技术效果。例如，采用设置在基底部分上的多个环形透镜部分，可以将多个环形LED阵列分别设置在对应的光入射面附近。以此方式，能够沿着圆环方向设置大量LED。换而言之，对于相同数量的LED而言，所需的光学透镜将具有显著更小的尺寸，从而能够减小光学透镜占据的空间及其制造成本。

在一个实施例中，所述光入射面为平面或凹面。在这样的实施例中，光入射面可以以不同的角度对接收到的光进行折射，从而能够实现所需的光分布。

在一个实施例中，所述第一反射面的沿穿过所述中心轴的平面截取的截面轮廓为直线或背离所述中心轴凸出的曲线。在这样的实施例中，第一反射面可以以不同角度对照射在其上的光进行反射，从而能够实现所需的光分布。

在一个实施例中，所述第二反射面的沿穿过所述中心轴的平面截取的截面轮廓为直线或朝向所述中心轴凸出的曲线。在这样的实施例中，第二反射面可以以不同角度对照射在其上的光进行反射，从而能够实现所需的光分布。

在一个实施例中，所述环形透镜部分靠近所述支撑面的一端的截面宽度与所述光入射面的截面宽度之比在1.5到3.5这一范围中。在这样的实施例中，在1.5到3.5这一范围中的宽度比会导致每个环形透镜部分在与中心轴垂直的方向上的厚度较小，从而能够进一步减小光学透镜的尺寸。

在一个实施例中，所述环形透镜部分靠近所述支撑面的一端的截面宽度与所述光入射面的截面宽度之比为2。在这样的实施例中，光学透镜在能够实现所需的光分布以及高光效的同时，还具有较小的尺寸。

在一个实施例中，所述第一反射面的沿穿过所述中心轴的平面截取的截面轮廓与所述第二反射面的沿穿过所述中心轴的平面截取的截面轮廓对称。在这样的实施例中，能够以基本上相同的方式对照射在第一反射面和第二反射面上的光进行反射，从而得到所需的光分布。

根据本公开的实施例的照明设备包括：如上所述的任意一种光学透镜；印刷电路板；以及由LED组成的至少一个环形LED阵列，其设置在所述印刷电路板上，并且每个LED与对应的所述环形透镜部分的所述光入射面之间具有间隙。借助于如上所述的任意一种光学透镜，对于相同数量的LED而言，该照明设备将具有显著更小的尺寸，从而能够在满足照明要求的同时减小所占据的空间以及制造成本。

在一个实施例中，所述至少一个环形LED阵列中的每个LED的宽度与对应的所述光入射面的截面宽度相同。在这样的实施例中，通过使每个LED与对应的光入射面对准，能够进一步提高照明设备的光效。

在一个实施例中，所述印刷电路板与所述光学透镜通过螺栓连接或彼此卡接。在这样的实施例中，可以容易地将光学透镜与印刷电路板耦接在一起。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中：

图1示出了根据本公开的示例性实施例的光学透镜的立体示意图；

图2示出了包括图1中所示的光学透镜的照明设备的示意性截面图；

图3示出了根据本公开的光学透镜的另一示例实现的立体示意图；

图4示出了包括图3中所示的光学透镜的照明设备的示意性截面图；

图5示出了环形LED阵列相对于根据本公开的实施例的光学透镜的示例性布置；

图6示出了图2中所示的照明设备的光强分布图；以及

图7示出了图4中所示的照明设备的光强分布图。

具体实施方式

现在将参照附图中所示的各种示例性实施例对本公开的原理进行说明。应当理解，这些实施例的描述仅仅为了使得本领域的技术人员能够更好地理解并进一步实现本公开，而并不意在以任何方式限制本公开的范围。应当注意的是，在可行情况下可以在图中使用类似或相同的附图标记，并且类似或相同的附图标记可以表示类似或相同的功能。本领域的技术人员将容易地认识到，从下面的描述中，本文中所说明的结构和方法的替代实施例可以被采用而不脱离通过本文描述的本实用新型的原理。

下面将结合图1至图7详细说明根据本公开的示例性实施例的光学透镜100和照明设备500的结构。首先参考图1和图2，图1示出了根据本公开的示例性实施例的光学透镜100的立体示意图；图2示出了包括图1中所示的光学透镜100的照明设备500的示意性截面图。

如图1和图2所示，总体上，在此描述的光学透镜100包括基底部分1和多个环形透镜部分2。基底部分1具有光出射面101以及与光出射面101相背的支撑面102。多个环形透镜部分2呈同心环状围绕中心轴H设置在支撑面102上，并且分别具有第一反射面201、第二反射面202以及平滑的光入射面203。光入射面203为围绕中心轴H的回转面并且沿中心轴H方向与支撑面102间隔开。第一反射面201为围绕中心轴H的回转面并且设置在光入射面203的外边缘204与支撑面102之间。第二反射面202为围绕中心轴H的回转面并且设置在光入射面203的内边缘205与支撑面102之间。

在本文中所提及的“截面”均通过沿穿过中心轴H的平面对光学透镜100或照明设备500进行截取而获得。例如，在图2中示出了沿穿过中心轴H的平面截取的照明设备500的截面的一部分。在图2中仅示出了照明设备500的截面的位于中心轴H左侧的部分。为了简化图示，在图2中并未示出照明设备500的截面的位于中心轴H右侧的部分。应当理解的是，照明设备500的截面的位于中心轴H右侧的部分具有与照明设备500的截面的位于中心轴H左侧的部分关于中心轴H对称的布置。

在光学透镜100中，在基底部分1上设置有多个环形透镜部分2，因此可以将如下文中将结合图5描述的多个环形LED阵列400分别设置在对应的光入射面203附近。通过这样的配置，能够沿着圆环方向设置大量LED 401。换而言之，对于相同数量的LED 401而言，在此所描述的光学透镜100将具有显著更小的尺寸，从而能够减小光学透镜100占据的空间及其制造成本。

在图1和图2所示的实施例中，光入射面203为平面，第一反射面201和第二反射面202的沿穿过中心轴H的平面截取的截面轮廓均为直线，并且第一反射面201的截面轮廓与第二反射面202的截面轮廓对称。通过这样的配置，可以提供由图2中的带箭头的实线和虚线所示的两条光学路径。

利用这样的布置，由LED 401发射的光的一部分的光学路径(由图中带箭头的实线表示)如下：该部分光经由光入射面203折射至光出射面101，并且继而经由光出射面101折射出光学透镜100。由LED 401发射的光的另一部分的光学路径(由图中带箭头的虚线表示)如下：该部分光经由光入射面203折射至第一反射面201和第二反射面202，继而由第一反射面201和第二反射面202反射至光出射面101，并且继而经由光出射面101折射出光学透镜100。

在一些实施例中，环形透镜部分2靠近支撑面102的一端206的截面宽度B与光入射面203的截面宽度A之比在1.5到3.5这一范围中。在这样的实施例中，在1.5到3.5这一范围中的宽度比(B/A)会导致每个环形透镜部分2在与中心轴H垂直的方向上的总体厚度较小，从而能够进一步减小光学透镜100的尺寸。在一些实施例中，截面宽度B与截面宽度A之比可以为2，使得光学透镜100在能够实现所需的光分布以及高光效的同时，还具有较小的尺寸。

图5示出了环形LED阵列400相对于根据本公开的实施例的光学透镜100的示例性布置。结合图2和图5所示，除了光学透镜100之外，照明设备500还包括印刷电路板300和设置在印刷电路板300上的多个LED 401。在一些实施例中，这些LED 401可以被形成为如图5中所示的环形LED阵列400。在一些实施例中，每个LED 401设置在对应的环形透镜部分2的光入射面203上方，并且在LED 401与对应的光入射面203之间具有间隙402。借助于如上所述的光学透镜100，对于相同数量的LED 401而言，该照明设备500将具有显著更小的尺寸，从而能够在满足照明要求的同时减小所占据的空间以及制造成本。

在一些实施例中，环形LED阵列400中的每个LED 401的宽度C可以与对应的光入射面203的截面宽度A相同。在这样的实施例中，通过使每个LED 401与对应的光入射面203对准，能够进一步提高照明设备500的光效。当然这并不是必须的。在其它实施例中，环形LED阵列400中的每个LED 401的宽度C可以略大于或略小于对应的光入射面203的截面宽度A。

在一些实施例中，印刷电路板300与光学透镜100通过螺栓连接。例如，如图5所示，可以在光学透镜100上设置螺丝孔103，从而通过螺钉将印刷电路板300与光学透镜100耦接在一起。在另一些实施例中，可以通过任何其他的适当方式将印刷电路板300与光学透镜100耦接在一起。例如，可以将印刷电路板300与光学透镜100彼此卡接。

图3示出了根据本公开的光学透镜100的另一示例实现的立体示意图，图4示出了包括图3中所示的光学透镜100的照明设备500的示意性截面图。在下文中，将主要描述该示例实现与图1和图2所示的光学透镜100之间的区别，而对于它们之间相同的部分将不再赘述。

在图3和图4所示的实施例中，光学透镜100的基底部分1具有光出射面101以及与光出射面101相背的支撑面102。多个环形透镜部分2呈同心环状围绕中心轴H设置在支撑面102上，并且分别具有第一反射面201、第二反射面202以及平滑的光入射面203。照明设备500包括光学透镜100、印刷电路板300和设置在印刷电路板300上的多个LED 401。

与图1和图2所示的实施例不同，在图3和图4所示的实施例中，光学透镜100的环形透镜部分2具有不同的截面轮廓。如图3和图4所示，光入射面203为凹面；第一反射面201的沿穿过中心轴H的平面截取的截面轮廓为背离中心轴H凸出的曲线；并且第二反射面202的沿穿过中心轴H的平面截取的截面轮廓为朝向中心轴H凸出的曲线。

通过这样的配置，可以提供由图4中的带箭头的实线和虚线所示的两条光学路径。具体而言，由LED 401发射的光的一部分的光学路径(由带箭头的实线表示)如下：该部分光经由光入射面203折射至光出射面101，并且继而经由光出射面101折射出光学透镜100。由LED 401发射的光的另一部分的光学路径(由带箭头的虚线表示)如下：该部分光经由光入射面203折射至第一反射面201和第二反射面202，继而由第一反射面201和第二反射面202反射至光出射面101，并且继而经由光出射面101折射出光学透镜100。

将会理解，可以对本公开的实施例进行各种变形和修改。例如，在上文中所描述实施例中，第一反射面201的截面轮廓与第二反射面202的截面轮廓对称。然而，本领域技术人员能够理解的是，第一反射面201的截面轮廓与第二反射面202的截面轮廓可以不对称。例如，在一些实施例中，第一反射面201的截面轮廓为直线，而第二反射面202的截面轮廓为朝向中心轴H凸出的曲线。在另一些实施例中，第一反射面201的截面轮廓为背离中心轴H凸出的曲线，而第二反射面202的截面轮廓为直线。

图6示出了图2中所示的照明设备100的光强分布图600，图7示出了图4中所示的照明设备的光强分布图700。如图6所示，图2中的照明设备100可以提供大约60度的光束角，其中零度角处的光强最大，并且随着角度变大光强将逐渐变小。如图7所示，图4中的照明设备100可以提供蝙蝠翼形的光强分布，其光束角大于图2中的照明设备100所提供的光束角。因此，根据本公开的实施例的照明设备500在具有更加紧凑的结构的同时，还能够提供较大的光束角范围，因而能够满足针对不同环境的照明需求。

虽然在本申请中权利要求书已针对特征的特定组合而制定，但是应当理解，本公开的范围还包括本文所公开的明确或隐含或对其任何概括的任何新颖特征或特征的任何新颖的组合，不论它是否涉及目前所要求保护的任何权利要求中的相同方案。