燈具及其透鏡的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種透鏡包括入光部、出光部和外曲面，所述入光部包括第一入光面和第二入光面，所述出光部包括出光面，所述第一入光面和所述出光面的彎曲方向相同。當所述光源置于所述透鏡時，所述光源發出的光的第一路光束通過所述第一入光面折射至所述出光面，再通過所述出光面折射出，從而形成第一光束，所述光源發出的光的第二路光束通過所述第二入光面折射至所述外曲面，經過所述外曲面全發射至所述出光面，再通過所述出光面折射出，從而形成第二光束，其中，第一光束和第二光束組成窄光束。本發明還提供了一種燈具。本發明提供的燈具和透鏡，利用第一入光面、第二入光面及出光面能將光源發出的光聚光后照射在用戶所需的范圍內，從而避免了光能的浪費。
【專利說明】燈具及其透鏡
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及照明領域，尤其涉及一種燈具及其透鏡。
【背景技術】
[0002]目前隨著發光二極管芯片和封裝工藝的成熟，發光二極管亮度要求足以滿足各個照明領域的需求。因此，發光二極管在各個領域被廣泛應用。在具體應用領域中，為符合該領域的行業或國家標準，需要對發光二極管應用進行二次光學設計。而在進行發光二極管應用的二次光學設計中，由于發光二極管的發光角度的原因，發光二極管的大部分光線不經反射體而直接照射出去，而未能照射到用戶所需的范圍，從而造成了光能損耗。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種能夠形成照度均勻的圓形光斑的燈具及其透鏡。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種透鏡，應用于燈具內，以罩覆所述燈具的光源并對所述光源發出的光進行配光。所述透鏡包括入光部、出光部和外曲面，所述入光部包括第一入光面和第二入光面，所述出光部包括出光面，所述第一入光面和所述出光面的彎曲方向相同，當所述光源置于所述透鏡時，所述光源發出的光的第一路光束通過所述第一入光面折射至所述出光面，再通過所述出光面折射出，從而形成第一光束，所述光源發出的光的第二路光束通過所述第二入光面折射至所述外曲面，經過所述外曲面全發射至所述出光面，再通過所述出光面折射出，從而形成第二光束，其中，所述第一光束和所述第二光束組成窄光束。
[0005]其中，所述入光部還設有光源腔，所述光源位于所述光源腔的中心，所述第一入光面和所述第二入光面為所述光源腔的內表面。
[0006]其中，所述光源腔為圓臺狀，所述第二入光面為圓臺面。
[0007]其中，所述出光部還設有出射腔，所述出光面為出射腔的內表面。
[0008]其中，所述出射腔呈碗狀，所述出光面為碗狀的自由曲面。
[0009]其中，所述第一入光面和所述外曲面為自由曲面。
[0010]其中，形成所述自由曲面的曲線為樣條曲線。
[0011]其中，所述外曲面是自所述入光部的底壁邊緣逐漸向所述出光部的頂部發散延伸形成的。
[0012]其中，所述第一光束和所述第二光束組成窄光束的光束角在9度至11度的范圍內。
[0013]本發明還提供一種燈具，包括光源及上述透鏡，所述透鏡用于罩覆所述光源并對所述光源發出的光束進行配光。
[0014]本發明提供的燈具和透鏡，通過所述第一入光面和出光面將光源發出的光經過折射后形成第一光束，及所述第二入光面、外曲面和出光面將光源發出的光經過全反射和折射后形成第二光束，且第一光束和第二光束組成窄光束，從而光源發出的光照射在用戶所需的范圍內，進而避免了光能的浪費。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是本發明較佳實施方式提供的透鏡的立體示意圖；
[0017]圖2是圖1所示的透鏡的剖視體示意圖；
[0018]圖3是發明較佳實施方式提供的燈具的光路圖；
[0019]圖4是燈具的照射效果圖；及
[0020]圖5和圖6是燈具的配光曲線圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0022]請參閱圖1和圖3，本發明較佳實施方式提供一種燈具100。所述燈具100包括光源10及透鏡20。所述透鏡20用于罩覆所述光源10并對所述光源10發出的光束進行配光。
[0023]在本實施方式中，光源10為朗伯型發光二極管，透鏡20為全反射型透鏡20。
[0024]請同時參考圖2，所述透鏡20包括入光部22、出光部24和外曲面26，所述入光部22包括第一入光面220和第二入光面222，所述出光部24包括出光面242和第二出光面242。所述第一入光面220和所述出光面242的彎曲方向相同。
[0025]在本實施方式中，所述透鏡20是軸對稱結構。所述透鏡20的材質為高透光率的塑料材質，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA, Polymethylmethacrylate)。
[0026]如圖2和圖3所示，作為本發明的進一步改進，所述入光部22還設有光源腔224，所述光源10位于所述光源腔224的中心，所述第一入光面220和所述第二入光面222為所述光源腔224的內表面。
[0027]在本實施方式中，所述光源腔224為圓臺狀，所述第二入光面222為圓臺面。
[0028]作為本發明的進一步改進，光源腔224設置了 8度的拔模角，以便加工。
[0029]在本實施方式中，入光部22還包括底壁226，光源腔224從底壁226的中間向透鏡20內部延伸但未延伸到出光面242。所述外曲面26是自底壁226邊緣逐漸向出光部24的頂部發散延伸形成的。
[0030]作為本發明的進一步改進，所述出光部24設有出射腔244，所述出光面242為出射腔244的內表面。
[0031]在本實施方式中，所述出射腔244呈碗狀。
[0032]因出光部24設有呈碗狀的出射腔244，即出光部24的內部被挖空，從而可以為透鏡20節省材料。
[0033]在本實施方式中，透鏡20的光源腔224的直徑為5.537mm，光源腔224的長度為4.392mm ;透鏡20的厚度為11.229mm,出射腔244的厚度為6.088mm,出光部24的最大直徑為17.326mm，可見透鏡20的體積非常小，使得使用所述透鏡20的燈具100的體積也很小。
[0034]如圖2和圖3所示，當所述光源10置于所述透鏡20光源腔224的中心時，所述光源10發出的光的第一路光束通過所述第一入光面220折射至所述出光面242，再通過所述出光面242折射出，從而形成第一光束①；所述光源10發出的光的第二路光束通過所述第二入光面222折射至外曲面26，經過外曲面26的全反射至所述出光面242，再通過所述出光面242折射出，從而形成第二光束②，其中，所述第一光束①和第二光束②組成窄光束，且第一光束①和第二光束②組成窄光束的光束角為10度，適用范圍為9度至11度。
[0035]因所述第一光束①和第二光束②組成窄光束，光源10發出的光經過本發明的透鏡20配光后，所形成的光斑較小，中心光強較強。換而言之，光源10發出的光經過透鏡20配光后可照射在用戶所需的范圍內，進而避免了光能的浪費。
[0036]同時，因光源10置于所述透鏡20光源腔224的中心,從而第一光束①和第二光束②均為平行光束，因從而光源10發出的光經過透鏡20配光后形成均勻的圓形光斑。
[0037]作為本發明的進一步改進，所述出光面242為碗狀的自由曲面，所述第一入光面220和所述外曲面26為自由曲面，且成所述自由曲面的曲線為樣條曲線。因透鏡20的第一入光面220、外曲面26和出光面242均為自由曲面，且形成自由曲面的曲線為樣條曲線，即第一入光面220、外曲面26和出光面242是由無數的樣條曲線形成的，從而光源10發出的光經過透鏡20的配光后所形成的光斑，是由多個經過多個樣條曲線將光源10發出的光投射到被照面上的同一個區域形成的微型光點重疊而成，進一步增加了光斑的照度的均勻性。
[0038]請繼續參考圖4，將一個朗伯型發光二極管安裝于所述透鏡20的光源腔224的中心。通過模擬仿真可知，通過所述透鏡20對所述朗伯型發光二極管發出的光進行配光后，在I米遠測試位置形成一個圓形光斑。
[0039]請繼續參閱圖5至圖6，觀察所述透鏡20的極坐標配光曲線圖以及直角坐標配光曲線圖。透鏡20用于范圍在9度至11度的光束角的配光。本實施例中，透鏡20能夠很好地實現10度光束角的配光效果。根據光束角的定義，光束角是指于垂直光束中心線之一平面上，光強度等于50%最大光強度的二個方向之間的夾角。從圖5和圖6可以看到，透鏡20的最大光強度均在2850cd(candela,坎德拉)左右,則一半的光強度為1425cd左右,對應了圖中的正5度以及負5度，這樣可以判定該光束角為10度左右，具體范圍在9度至11度之間。
[0040]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種透鏡，應用于燈具內，以罩覆所述燈具的光源并對所述光源發出的光進行配光，其特征在于:所述透鏡包括入光部、出光部和外曲面，所述入光部包括第一入光面和第二入光面，所述出光部包括出光面，所述第一入光面和所述出光面的彎曲方向相同，當所述光源置于所述透鏡時，所述光源發出的光的第一路光束通過所述第一入光面折射至所述出光面，再通過所述出光面折射出，從而形成第一光束，所述光源發出的光的第二路光束通過所述第二入光面折射至所述外曲面，經過所述外曲面全發射至所述出光面，再通過所述出光面折射出，從而形成第二光束，其中，所述第一光束和所述第二光束組成窄光束。
2.根據權利要求1所述的透鏡，其特征在于，所述入光部還設有光源腔，所述光源位于所述光源腔的中心，所述第一入光面和所述第二入光面為所述光源腔的內表面。
3.根據權利要求2所述的透鏡，其特征在于，所述光源腔為圓臺狀，所述第二入光面為圓臺面。
4.根據權利要求3所述的透鏡，其特征在于，所述出光部還設有出射腔，所述出光面為出射腔的內表面。
5.根據權利要求4所述的透鏡，其特征在于，所述出射腔呈碗狀，所述出光面為碗狀的自由曲面。
6.根據權利要求5所述的透鏡，其特征在于，所述第一入光面和所述外曲面為自由曲面。
7.根據權利要求6所述的透鏡，其特征在于，形成所述自由曲面的曲線為樣條曲線。
8.根據權利要求6所述的透鏡，其特征在于，所述外曲面是自所述入光部的底壁邊緣逐漸向所述出光部的頂部發散延伸形成的。
9.根據權利要求1所述的透鏡，其特征在于，所述第一光束和所述第二光束組成窄光束的光束角在9度至11度的范圍內。
10.一種燈具，包括光源及如權利要求1-9任一項所述的透鏡，所述透鏡用于罩覆所述光源并對所述光源發出的光束進行配光。
【文檔編號】F21Y101/02GK104344342SQ201310337964
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月5日 優先權日:2013年8月5日
【發明者】周明杰, 藍潔琳 申請人:海洋王（東莞）照明科技有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司