一种可用于无级调节光束角、光斑大小的透镜组合及灯具的制作方法

1.本实用新型涉及照明技术领域，特别是一种可用于无级调节光束角、光斑大小的透镜组合及灯具。


背景技术：

2.随着社会的发展进步，各种新建筑的幕墙结构的各种变化，需实现灯具安装后光束角动态可变的需求，且在狭小空间中安装，对户外景观照明灯具的要求也越来越高。
3.现有灯具为实现光束角可变（别称：变焦）的需求，常采用机械旋转传动机构实现光学件与光源之间距离的改变来实现；或以叠加多组光学透镜，机械结构改变其间距的方式实现光束角的变化；或通过预先添加多种不同角度的透镜，由小、中、大角度的透镜进行简单拼接实现光束角变化。
4.以上列举的方式其技术缺陷尤为明显，机械动作改变光学件与光源距离的方式，结构复杂，需要较大的腔体结构，对于室外场景，巨大的灯具体积将影响幕墙安全；多组光学件组合变焦，亦是需要动作结构，且每增加一组光学透镜，整灯效率随之降低，成本增加；预先添加多组角度透镜混合搭配的方法则在小角度<目标角度<中角度<大角度<超大角度时，目标角度只能用相邻的角度，闲置了其他光源和透镜，成本高，效率低，不适合节能减排的目标。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种可用于无级调节光束角、光斑大小的透镜组合及灯具，主要上述现有技术所存在的问题，它无需机械结构，能提高整灯高能源利用率，且低成本的实现光束角、光斑大小的变化。
6.为实现上述目的，本实用新型是这样实现的：
7.一种可用于无级调节光束角、光斑大小的透镜组合，它包括光学透镜，其特征在于：该光学透镜的一侧设置光源，该光学透镜的另一侧设置有通过控制电压变化配合光学透镜实现光束角及光斑大小改变的电控液晶膜；该光学透镜为球面透镜或非球面透镜或菲涅尔的折射透镜。
8.一种灯具，其特征在于：它包括主壳体，以及设置在主壳体内的led灯珠的led灯板组件、如上所述的透镜组合、玻璃面板；其中：该led灯珠的led灯板组件上设置于该透镜组合中的光学透镜的一侧，该透镜组合中位于电控液晶膜的一侧设置玻璃面板。
9.所述的灯具，其特征在于：该电控液晶膜的两侧设有导电铜箔。
10.所述的灯具，其特征在于：该电控液晶膜固定到玻璃面板上，该玻璃面板由固定外框固定在主壳体上。
11.所述的灯具，其特征在于：该电控液晶膜由透明背胶固定到玻璃面板上。
12.所述的灯具，其特征在于：该主壳体上连接有用于调整灯具投射方向的旋转固定支架。
13.所述的灯具，其特征在于：该led灯板组件上具有呈阵列分布的led灯珠，该光学透镜是与呈阵列分布的led灯珠对应的光学透镜阵列。
14.本实用新型具有如下优点：
15.1、本实用新型的透镜组合，通过其光学透镜用于调整光束角变化的起始角度，其作为二次光学设计；通过电控液晶膜覆在光学透镜上方，该电控液晶膜在不同控制电压的调节下，导致了雾度和透过率的变化，其光束角也同时发生改变，在受光面上的光斑大小也将改变，作为三次光学设计。
16.2、本实用新型中的光学透镜采用球面透镜或非球面透镜或菲涅尔的折射透镜，相比于全反射透镜的优点在于，球面、非球面透镜可以很好的控制焦点及光斑的初始形状，通过焦点汇聚平行光的原理，在理论上可以达到比7.6
°
都更小的角度；当采用菲涅尔透镜时，由于其极小的厚度，可以制作成覆盖led灯板组件的整体，不在需要独立的安装结构，节约成本和简化灯具结构。
17.3、本实用新型进一步公开了一种采用上述透镜组合的灯具，解决了目前的改变灯具光束角及光斑时需要用物理方式改变距离，结构冗余，成本高以及多透镜光源组合的成本闲置、整灯利用率低的问题。通过灯具的电压调节实现了电控光束角的变化，采用电控液晶膜的方式，其光色接近原始光色，灯具利用率高，壳体结构简单，形式实现已有效果的动态变化需求，推广应用具有极高的能源利用率。
附图说明
18.图1是本实用新型灯具的立体分解图（含透镜组合）。
19.图2是本实用新型灯具的立体组合图（透镜组合）。
20.图3是本实用新型透镜组合中非球面透镜的结构示意图。
21.图4是本实用新型透镜组合中球面透镜的结构示意图。
22.图5是本实用新型透镜组合中菲涅尔的折射透镜的结构示意图。
23.图中：1
‑
led灯板组件；2
‑
光学透镜；3
‑
电控液晶膜；4
‑
固定外框；5
‑
玻璃面板；6
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主壳体；7
‑
驱动外壳；8
‑
旋转固定支架。
具体实施方式
24.请参阅图1
‑
5，本实用新型公开了一种灯具。如图所示：它包括主壳体6，以及设置在主壳体6内的led灯珠的led灯板组件1、透镜组合、玻璃面板5。该透镜组合是一种可用于无级调节光束角、光斑大小的透镜组合，它包括光学透镜2，该光学透镜2的一侧设置光源，该光学透镜2的另一侧设置有通过控制电压变化配合光学透镜实现光束角及光斑大小改变的电控液晶膜3；该光学透镜2为球面透镜（图4）或非球面透镜（图3）或菲涅尔的折射透镜（图5）。其中：该led灯珠的led灯板组件1上设置于该透镜组合中的光学透镜2的一侧，该透镜组合中位于电控液晶膜3的一侧设置玻璃面板5。
25.使用时，的led灯珠（即光源）通过透镜组合实现无级调节光束角、光斑大小的功能。其中，通过透镜组合的光学透镜2用于调整光束角变化的起始角度，其作为二次光学设计；通过电控液晶膜3覆在光学透镜2上方，该电控液晶膜3在不同控制电压的调节下，导致了雾度和透过率的变化，其光束角也同时发生改变，在受光面上的光斑大小也将改变，作为
三次光学设计。也就是说，通过控制电控液晶膜3两端的电压，使其膜内部液晶分子的状态由断电无序到通电有序，改变电压驱使液晶分子发生有序偏转，使光线沿液晶分子的偏转发生折射，最终呈现至灯具光束角变化及灯具作用受光面的光斑大小改变效果上。
26.比如：本实用新型中所选用的电控液晶膜3在未通电和通电下的光透射率范围是70%~81%，雾度变化范围是3%~94%。光学透镜2配合电控液晶膜3实现光束角变化范围为7.6~73
°
。
27.本实用新型中的光学透镜2采用球面透镜或非球面透镜或菲涅尔的折射透镜，相比于全反射透镜的优点在于，球面、非球面透镜可以很好的控制焦点及光斑的初始形状，通过焦点汇聚平行光的原理，在理论上可以达到比7.6
°
都更小的角度；当采用菲涅尔透镜时，由于其极小的厚度，可以制作成覆盖led灯板组件的整体，不在需要独立的安装结构，节约成本和简化灯具结构。
28.本实用新型中，该电控液晶膜3的两侧设有导电铜箔，通过改变两侧导电铜箔的电压，电致其光学性质（雾度、透光率）的变化，实现光束角的改变。
29.本实用新型中，该电控液晶膜3固定到玻璃面板5上，该玻璃面板5由固定外框4固定在主壳体6上。作为优先方式，该电控液晶膜3由透明背胶固定到玻璃面板5上。
30.本实用新型中，该主壳体6上连接有用于调整灯具投射方向的旋转固定支架8。
31.本实用新型中，该主壳体6上还设置有一驱动外壳7，驱动外壳7上设有硅胶垫，通过螺丝压合硅胶垫达到防水的目的，驱动外壳7同时被螺丝机械锁止在主壳体6上。通过该驱动外壳7把用于控制和驱动灯具中电气部件（如：led灯板组件、电控液晶膜）的驱动电路板固定在主壳体6预留的腔体内部。
32.作为一种变化例，该led灯板组件1上具有呈阵列分布的led灯珠（如：6行6列），该光学透镜2是与呈阵列分布的led灯珠对应的光学透镜阵列（也是6行6列）。
33.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。