透镜、光学模组及照明灯具的制作方法

1.本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种透镜、光学模组及照明灯具。


背景技术：

2.在道路转角处，所使用的灯具的配光透镜大多采用旋转对称的透镜结构，而该种结构的透镜控光能力有限，不能将光线较好的投射到道路的路面上，而且还会有很多光被投射到其他方向，从而导致了严重的光污染和光浪费。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种透镜、光学模组及照明灯具，用以解决现有技术中灯具的配光透镜控光能力不足，会造成光污染和光浪费的技术问题，实现光线能投射到需求的照明区域，减少光污染和光浪费。
4.本实用新型提供一种透镜，所述透镜的相对两侧分别设有入光侧和位于所述入光侧相对一侧的出光侧，所述入光侧设有入光面，所述透镜围绕所述入光面的镜面形成第一全反射面，所述出光侧分别设有间隔设置的第一出光面和第二出光面，以及与所述第一出光面呈角度连接的第二全反射面，以及与所述第二出光呈角度连接的第三全反射，所述第一出光面和第二出光面的偏光方向朝向同一方向。
5.根据本实用新型提供一种的透镜，所述第二全反射面、第一出光面、第三全反射面和第二出光面在所述出光侧呈齿形分布。
6.根据本实用新型提供一种的透镜，所述入光侧设有凹槽，所述凹槽的槽底面形成第一入光面，所述凹槽的槽壁面形成第二入光面。
7.根据本实用新型提供的一种透镜，所述第一入光面为曲面，且沿所述凹槽的槽底面至槽口的方向呈外凸设置。
8.根据本实用新型提供的一种透镜，所述第二入光面为旋转对称的倾斜面，沿所述入光侧至出光侧的方向，所述第二入光面逐渐靠近所述第一入光面的中轴线。
9.根据本实用新型提供的一种透镜，所述第一全反射面为旋转对称的倾斜面，沿所述入光侧至出光侧的方向，所述第一全反射面逐渐远离所述第一入光面的中轴线。
10.根据本实用新型提供的一种透镜，所述第一出光面和第二出光面均为平面或曲面。
11.根据本实用新型提供的一种透镜，所述透镜包括采用pc、pmma 透明粒子、透明硅胶或光学级玻璃材料中的其中一种材料制成的透镜。
12.本实用新型还提供一种光学模组，包括至少一组透镜组，所述透镜组包括两个前述任一项的透镜，每组所述透镜组的两个所述透镜通过基板相连，且两个所述透镜的出光面的偏光方向相垂直。
13.本实用新型还提供一种照明灯具，包括光源、安装座和前述的光学模组，所述光学模组的所述基板通过连接柱装配在所述安装座上，所述光源位于安装座内，且设置于每个
所述透镜的入光侧。
14.本实用新型实施例提供的透镜、光学模组及照明灯具，通过在透镜的入光侧设置入光面来使光源发出的光线能从入光面入射到透镜内，透镜上的第一全反射面可以对入射光线进行全反射，以使入射光线能更好的汇集，然后利用第二全反射面、第一出光面、第三全反射面和第二出光面来对光线进行全反射或透射，可以使光线最终只能从第一出光面和第二出光面透射出透镜，由于第一出光面和第二出光面的偏光方向朝向同一方向，可以使光线沿同一方向进行出射，以起到很好的控光效果，可以将光线尽可能多的投射到需求照明区域，减少了光污染和光浪费。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本实用新型提供的透镜的剖面图；
17.图2是本实用新型提供的照明灯具的基板的俯视图；
18.图3是图2中a-a截面的剖面图；
19.图4是本实用新型提供的照明灯具的剖面图；
20.图5是本实用新型提供的透镜的光路图；
21.图6是本实用新型提供的透镜的极坐标配光曲线图；
22.图7是本实用新型提供的照明灯具的光斑图。
23.附图标记：
24.1、透镜；2、入光侧；3、出光侧；4、凹槽；5、第一三棱镜；6、第二三棱镜；7、光源；8、照明灯具；9、基板；10、安装座；11、连接柱；
25.101、第一全反射面；102、第二全反射面；103、第一出光面； 104、第三全反射面；105、第二出光面；106、第一入光面；107、第二入光面；108、中轴线。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
27.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于
本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
29.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
31.下面结合图1-图7描述本实用新型的透镜，透镜1的相对两侧分别设有入光侧2和位于入光侧2相对一侧的出光侧3，入光侧2设有入光面，透镜1围绕入光面的镜面形成第一全反射面101，出光侧3 分别设有间隔设置的第一出光面103和第二出光面105，以及与第一出光面103呈角度连接的第二全反射面102，以及与第二出光面105 呈角度连接的第三全反射面104，第一出光面103和第二出光面105 的偏光方向朝向同一方向。
32.其中，可以是在透镜1的出光侧3设置有两个三棱镜，分别为第一三棱镜5和第二三棱镜6，第一三棱镜5的两侧和第二三棱镜6的两侧可以分别形成第二全反射面102、第一出光面103、第三全反射面104和第二出光面105。且第一三棱镜5和第二三棱镜6形成的第二全反射面102、第一出光面103、第三全反射面104和第二出光面 105呈齿形分布，可以很好地进行控光且保证第一出光面103和第二出光面105的偏光方向朝向同一方向。可以理解的是，第一三棱镜5 远离第二三棱镜6的一侧形成第二全反射面102，第一三棱镜5靠近第二三棱镜6的一侧形成第一出光面103，第二三棱镜6靠近第一三棱镜5的一形成第三全反射面104，第二三棱镜6远离第一三棱镜5 的一侧形成第二出光面105。
33.如图2所述，第一三棱镜5和第二三棱镜6的边缘在出光侧3可以是方形，在本实用新型的其他实施方式中，第一三棱镜5和第二三棱镜6的边缘在出光侧3可以设置为与入光侧2的圆台边缘相适配的圆形。
34.其中，第二全反射面102用于全反射入射光线和第一全反射面 101的反射光线，第一出光面103用于透射第二全反射面102的反射光线，第三全反射面104用于全反射入射光线、第一全反射面101的反射光线以及入射第一出光面103的透射光线，第二出光面105用于透射第三全反射面104的光线(包括在第三全反射面104全反射的光线和在第三全反射面104外部入射进来的来自于第一出光面103的光线)和第一全反射面101的反射光线。
35.第一出光面103和第二出光面105的偏光方向朝向同一方向，也就是说，光线从第一出光面103和第二出光面105透射出去后，光照方向大致相同，可以使光线大致沿同一方向进行出射，以起到很好的控光效果，可以将光线尽可能多的投射到需求照明区域，减少了
光污染和光浪费。
36.本透镜1尤其适用于led光源(light-emitting diode，发光二极管)，在当前全球背景处于能源短缺的情况下，led作为一种新型固态光源，具有节能高效、绿色环保、控制良好、定向性好等优势，被广泛的应用于照明领域中。采用本透镜1可以在不增加照明成本的情况下，增加透镜1在道路方向上的控光能力，使更多的光能投射到道路需求照明区域，从而对led照明的发展起到重要意义。
37.本透镜1还能匹配中功率的smd(surface mounted devices，表面贴装器件)或大功率的cob(chip on board light，高功率集成面光源)。
38.其中，透镜1的出光侧3的第一三棱镜5和第二三棱镜6适于与透镜1一体成型，可以理解的是，可以采用注塑工艺加工成型本透镜 1，使透镜1的入光侧2具有凹槽4，出光侧3具有第一三棱镜5和第二三棱镜6。注塑的材料可以采用pc(polycarbonate，聚碳酸酯)、 pmma(polymethyl methacrylate，有机玻璃)透明粒子、透明硅胶或光学级玻璃材料中的其中一种。便于透镜1的生产注塑，且使透镜1 的透光性良好。
39.如图1所示，形成第二全反射面102、第一出光面103、反射入射面104和第二出光面105的第一三棱镜5和第二三棱镜6的形状可以有所差异，但第一三棱镜5的第一出光面103和第二三棱镜6的第二出光面105处于对应的一侧，也就是说，当第一出光面103位于第一三棱镜5的左侧时，第二出光面105也位于第二三棱镜6的左侧；而当第一出光面103位于第一三棱镜5的右侧时，第二出光面105也位于第二三棱镜6的右侧，以使第一出光面103和第二出光面105具有大致相同的偏光方向，从而起到很好的控光效果。
40.其中，根据控光方向的具体需求，第一三棱镜5和第二三棱镜6 的顶角、底角的角度可以对应发生变化，也就是说，根据实际照明需求，可以在生产阶段便控制好第二全反射面102和第一出光面103的夹角、第二全反射面102和透镜1的出光侧3端面的夹角、第一出光面103和透镜1的出光侧3端面的夹角、第三全反射面104和第二出光面105的夹角、第三全反射面104和透镜1的出光侧3端面的夹角、以及第二出光面105和第二出光面105的夹角。根据各角度的调节来满足不同方向的控光。优选的，第二全反射面102和第一出光面103 的夹角以及第二出光面105和第二出光面105的夹角设置为锐角。
41.在透镜1的入光侧2可以设置凹槽4，凹槽4的表面形成入光面，通过在透镜1的入光侧2设置凹槽4，以凹槽4的表面形成入光面来使光源7发出的光线能从入光面入射到透镜1内，透镜1的第一全反射面101可以对入射光线进行全反射，以使入射光线能更好的汇集，然后利用第一三棱镜5和第二三棱镜6的第二全反射面102、第一出光面103、第三全反射面104和第二出光面105来对光线进行反射或透射，可以使光线最终只能从第一出光面103和第二出光面105透射出透镜1，由于第一出光面103和第二出光面105的偏光方向相同，可以使光线大致沿同一方向进行出射，以起到很好的控光效果，可以将光线尽可能多的投射到需求照明区域，减少了光污染和光浪费。
42.其中，凹槽4的槽底面形成第一入光面106，凹槽4的槽壁面形成第二入光面107，光源7可以安装在凹槽4中或在凹槽4的下方，从而在第一入光面106和第二入光面107进行光线入射。
43.第一入光面106为曲面，具体可以是自由曲面，且沿凹槽4槽底至槽口的方向呈外凸设置。第二入光面107为旋转对称的倾斜面，也就是说，第二入光面107为环形，且倾斜设
置，类似于圆台形状的弧面，其中，沿入光侧2至出光侧3的方向，第二入光面107逐渐靠近第一入光面106的中轴线108。曲面的第一入光面106可以更好的进行后续控光，再配合倾斜设置的第二入光面107，使光在透镜1能更好的偏折，出光时能将光透射的更远。
44.第一全反射面101为旋转对称的倾斜面，也就是说，第一全反射面101为环形，且倾斜设置，类似于圆台形状的弧面，其中，沿入光侧2至出光侧3的方向，第一全反射面101逐渐远离第一入光面106 的中轴线108，能很好的对光路进行控制，以便于对入射光线进进行全反射，且使全反射后的光线能很好的反射到第二全反射面102、第一出光面103、第三全反射面104和第二出光面105上。
45.其中，第一出光面103和第二出光面105均为平面或曲面。也就是说，第一出光面103可以是平面，也可以是曲面，第二出光面105 可以是平面，也可以是曲面，在将第一出光面103和第二出光面105 设置为曲面时，具体可以是自由曲面，可以在出光时将光打到更远的位置，便于照明。在使用时，第一出光面103和第二出光面105均是沿道路的方向进行设置。
46.如图1所示，第一三棱镜5和第二三棱镜6相互间隔的进行设置，可以在第一三棱镜5和第二三棱镜6之间留置一小段的间隔面，第一三棱镜5和第二三棱镜6还可以是紧挨的设置，也就是此时第一出光面103与第三全反射面104相互连接。
47.根据本实用新型实施例提供的透镜，它具有旋转对称全反射结构和非旋转对称全发射结构，可以作为强截光型偏光应急照明用透镜。
48.下面对本实用新型提供的光学模组进行描述，下文描述的光学模组与上文描述的透镜1可相互对应参照，也就是说，在本光学模组中，采用了上述的透镜1。
49.请参见附图2-附图4，光学模组包括至少一组透镜组，每一个透镜组包括两个上述的透镜1，每组透镜组的两个透镜1通过基板9相连，且两个透镜1的出光面的偏光方向相垂直。具体的，光线能从第一入光面106和第二入光面107入射到透镜1内，透镜1的第一全反射面101可以对入射光线进行全反射，以使入射光线能更好的汇集，然后利用第一三棱镜5和第二三棱镜6的第二全反射面102、第一出光面103、第三全反射面104和第二出光面105来对光线进行反射或透射，可以使光线最终只能从第一出光面103和第二出光面105透射出透镜1，以起到很好的控光效果，可以将光线尽可能多的投射到需求照明区域，减少了光污染和光浪费。
50.而将透镜1设置为两个，且两个透镜1出光面的偏光方向相垂直，如图2所示，两个透镜1的安装方向相互垂直，使两个透镜1的偏光方向也相互垂直(图2中两个透镜1的偏光方向大致为两个箭头的指向，以图2的视角为例，左侧的透镜1大致向上方进行偏光，右侧的透镜1大致朝左方进行偏光，以使两个透镜1的偏光方向相垂直)，可以理解的是，光源7从透镜组进行光线透射后，通过两个透镜1后将形成两条出射光线，两条出射光线可照射相互垂直的道路，也就是说，可以将本光学模组应用于道路的转弯处，此时便可通过本光学模组同时对转弯处的两条道路进行照射，且能将光很好的投射到需求照明区域，减少光污染和光浪费。
51.光学模组包括至少一组透镜组，当多组透镜组形成光学模组时，多个透镜组可以采用一体式设置，或是可以将多组透镜组均设置于同一基板9上。
52.其中，光源7可以是led光源7，在当前全球背景处于能源短缺的情况下，led作为一
种新型固态光源7，具有节能高效、绿色环保、控制良好、定向性好等优势，被广泛的应用于照明领域中。在本光学模组中应用led光源7，可以在不增加照明成本的情况下，增加透镜1在道路方向上的控光能力，使更多的光能投射到道路需求照明区域，从而对led照明的发展起到重要意义。
53.光源7还可以是中功率的smd(surface mounted devices，表面贴装器件)或大功率的cob(chip on board light，高功率集成面光源)。
54.另一方面，请继续参见附图4，本实用新型还提供一种照明灯具 8，包括光源7、安装座10和前述的光学模组，光学模组的基板9通过连接柱11装配于安装座10的照明侧，安装座10的安装侧可以通过紧固件装配在需要照明区域的墙上，以起到固定照明灯具8的作用，光源7将设置于安装座10内部，且处于透镜1的入光侧2，具体的，光源7可以安装在凹槽4中或在凹槽4的下方。
55.利用安装座10内部的光源7发光，光源7发出的光线能从第一入光面106和第二入光面107入射到透镜1内，透镜1的第一全反射面101可以对入射光线进行全反射，以使入射光线能更好的汇集，然后利用第一三棱镜5和第二三棱镜6的第二全反射面102、第一出光面103、第三全反射面104和第二出光面105来对光线进行反射或透射，可以使光线最终只能从第一出光面103和第二出光面105透射出透镜1，以起到很好的控光效果，可以将光尽可能多的投射到需求照明区域，减少了光污染和光浪费。
56.基板9为不透光的材料制成，在照明灯具8发光时，光线仅从两个透镜1的第一出光面103和第二出光面105透射而出。
57.在道路转角处，特别是室内走廊的转角处进行使用时，通过两个透镜1后将形成两条出射光线，两条出射光线可照射相互垂直的道路，也就是说，其中一个透镜1的第一出光面103和第二出光面105与另一个透镜1的第一出光面103和第二出光面105处于垂直状态，在照明灯具8安装完毕后，其中一个透镜1的第一出光面103和第二出光面105可以朝向室内走廊的转角一侧的道路，另一个透镜1的第一出光面103和第二出光面105可以朝向室内走廊的转角另一侧的道路，也就是说，每颗透镜1分别对转角处的每条道路进行单独控光，从而可以利用照明灯具8对朝向室内走廊的转角处两侧的道路进行同时照明，且基于前述透镜1优良的控光效果，可以将光线透射到路面需要照明的区域，进而减少墙面上的光污染，进而提升道路上的光利用率，使得本照明灯具8能尽可能减少或完全消除道路之外的光污染和光浪费。
58.请参见附图5-附图7，根据透镜1的光路图可清晰的看出，光线仅能从第一出光面103和第二出光面105透射而出，以使透镜1具有良好的控光效果。
59.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。