配光透鏡及采用該配光透鏡的照明裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及光學透鏡技術領域，具體涉及一種配光透鏡及采用該配光透鏡的照明裝置，一種配光透鏡，所述透鏡體上設置有中心反射區域，至少一部分小角度光線由入射區域折射進入透鏡體后直接照射在所述中心反射區域上，經中心反射區域反射至反射區域上，再被反射區域反射至出光區域，然后再折射出透鏡體，至少一部分大角度光線由入射區域折射進入透鏡體后直接照射在所述反射區域上，再被反射區域反射至出光區域，然后再折射出透鏡體。本申請的配光透鏡將小角度光線和大角度光線進行分別控制，首先是提高了對小角度光線和大角度光線的控制能力，能夠可靠的保證透鏡結構的設計照明效果。
【專利說明】
配光透鏡及采用該配光透鏡的照明裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及光學透鏡技術領域，具體涉及一種配光透鏡及采用該配光透鏡的照明裝置。
【背景技術】
[0002]在照明技術領域中，為了使光源發出的光線能夠按照人們的需要進行分布，通常是需要采用各種光線轉換裝置對光線進行或反射、或折射、或聚集、或發散，如此改變光線的傳播路徑，最終得到符合人們實際需要的照明區域。
[0003]在目前的光線轉換裝置中，透鏡被廣泛的運用，原因在于，透鏡的各個側面即可作為反射光線的反射面或者作為折射光線的折射面，各個側面的相對位置統一，具有良好的可靠性和一致性，并且加工方便，制造簡單。
[0004]由于LED光源具有耗能少、適用性強、穩定性高、響應時間短、對環境無污染、多色發光等優點，正逐步取代傳統光源，已經廣泛應用于各種照明場合。為了滿足不同應用場合的需求，要得到想要的照明效果，必須采用二次配光元件如透鏡等對光源光線進行再次分配。
[0005]傳統配光方案是通過將光源發出的中心部分的光線透射和大角度光線經全反射面反射的方式實現對光線的再次分配，這種方案對于光源中心部分的光線控制能力較弱，所以，目前的透鏡，在透鏡的設計照明區域中，輸出光照角度越小所需透鏡的光學口徑越大，中心光強要求越高所需透鏡光學高度就越高，采用這種方式，雖然可以提高對光源中心部分的光線的控制能力，但是這樣的代價是增加了材料成本，也增加了透鏡制造過程中注塑的難度和收縮的風險，難以保證所設計的照明效果。
[0006]所以，基于上述，目前亟需一種能夠提高對中心部分的光線和大角度光線控制能力，減小透鏡光學口徑和光學高度，進而降低材料成本，降低注塑難度和收縮風險，保證設計照明效果的透鏡結構。
【發明內容】
[0007]本實用新型的目的在于:針對目前透鏡存在對中心部分的光線和大角度光線控制能力弱，透鏡結構光學口徑和光學高度大，導致增加材料成本，難以保證設計的照明效果的不足，提供一種能夠提高對中心部分的光線控制能力，減小透鏡光學口徑和光學高度，進而降低材料成本，降低注塑難度和收縮風險，保證設計照明效果的透鏡結構。
[0008]—種配光透鏡，包括有透鏡體，所述透鏡體上設置有用于光線進入透鏡內部的入射區域、用于透鏡內部光線射出的出光區域、以及設置于入射區域和出光區域之間的反射區域，所述透鏡體上還設置有中心反射區域，在光源發出光線中，中心部分的光線為小角度光線，光線外圍部分的光線為大角度光線，至少一部分小角度光線由入射區域折射進入透鏡體后直接照射在所述中心反射區域上，經中心反射區域反射至反射區域上，再被反射區域反射至出光區域，然后再折射出透鏡體，至少一部分大角度光線由入射區域折射進入透鏡體后直接照射在所述反射區域上，再被反射區域反射至出光區域，然后再折射出透鏡體。
[0009]在本申請的上述方案中，設置中心反射區域，至少一部分小角度光線由入射區域折射進入透鏡體后直接照射在中心反射區域上，經中心反射區域反射至反射區域上，再被反射區域反射至出光區域，然后再折射出透鏡體，至少一部分大角度光線由入射區域折射進入透鏡體后直接照射在反射區域上，再被反射區域反射至出光區域，然后再折射出透鏡體，也就是說在本申請的配光透鏡中將小角度光線和大角度光線進行分別控制，首先是提高了對小角度光線和大角度光線的控制能力，方便設計出不同照明效果的透鏡結構；
[0010]另一方面，通過上述結構可知，光源發出光線中的中心部分的光線被中心反射區域反射到反射區域上，也就是說，光源中心部分的光線并不直接由出光區域折射出去，而是需要經過中心反射區域和反射區域的反射，如此，可以通過中心反射區域和反射區域靈活的對光源中心部分的光線進行控制，進而降低因光源中心部分的光線強度大而出現亮點或者照明不均勻的情況；
[0011 ] 而且，對于LED光源，現有的一些LED封裝方式及熒光粉涂布方式還會造成LED光源的色溫隨著出光角度的變化而發生變化，尤其是LED光源發出的大角度范圍的光線，其色溫隨角度變化更加明顯，導致容易在照明區域產生色彩不均勻的現象，傳統方法通常是在配光透鏡的出光面添加復眼或將透鏡的出光面做成毛面，這樣會影響透鏡的出光效率，而在本申請的上述方案中，大角度光線通過入射區域和反射區域的協調控制，使得本申請的透鏡結構中，無論是大角度光線還是小角度光線都是通過反射區域協調反射后由出光區域折射出透鏡，進而也降低了照明區域內出現色彩不均勻的可能；
[0012]再一方面，進入透鏡內的光線，全部由大口徑的反射區域進行反射，光線的光路得到有效的折疊，在達到相同照明效果前提下，可以使透鏡更加輕薄、壁厚更加均勻，在節約透鏡制作材料的同時，還利于注塑等工藝操作，降低注塑難度和收縮風險，進而能夠可靠的保證透鏡結構的設計照明效果。
[0013]作為優選，所述出光區域環繞在所述中心反射區域外。
[0014]在本申請的上述方案中，出光區域環繞與中心反射區域外，由入射區域進入透鏡內的光線，全部由大口徑的反射區域進行反射，進一步的提高透鏡對光線的控制能力，進一步的保證透鏡結構的設計照明效果；
[0015]作為優選，所述入射區域包括第一入射區域和第二入射區域，小角度光線由第一入射區域進入透鏡體后照射在所述中心反射區域上;大角度光線由第二入射區域進入透鏡體后照射在所述反射區域上。
[0016]在本申請的上述方案中，將入射區域設置為包括第一入射區域和第二入射區域，光源發出光線的中心部分，即小角度光線照射在第一入射區域上，而大角度光線照射在第二入射區域上，將光源發出光線的小角度部分和大角度部分分別通過不同的區域折射進入透鏡，進一步提高本申請透鏡結構對光線的控制能力。
[0017]作為優選，所述中心反射區域為全反射面。使得照射在中心反射區域上的光線被全部反射到反射區域上，直接使得本申請的透鏡在出光區域的中部并不折射出光線，進一步的提高了透鏡對光線的控制能力，也進一步的保證了照明區域的均勻性。
[0018]作為優選，所述第一入射區域為背離所述中心反射區域凸起的錐形面或者曲面。
[0019]在上述方案中，將第一入射區域設置為背離中心反射區域凸起的錐形面或者曲面，進一步的提高了第一入射區域對小角度光線的控制調整能力。
[0020]作為優選，所述反射區域包括呈階梯結構布置的第一反射區域和第二反射區域，所述第一反射區域靠近入射區域，所述第二反射區域靠近出光區域，小角度光線由所述中心反射區域反射至所述第二反射區域上，再被第二反射區域反射至出光區域;大角度光線由第二入射區域折射進入透鏡體后，照射在第一反射區域上，再被第一反射區域反射至出光區域。
[0021]在上述方案中，反射區域包括第一反射區域和第二反射區域，對進入透鏡的小角度光線和大角度光線分別控制，進一步提高透鏡結構對光線的控制能力，進一步的保證透鏡結構的設計照明效果。
[0022]作為優選，所述中心反射區域為自由曲面或者由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面。
[0023]作為優選，所述第一入射區域和/或第二入射區域為自由曲面或者由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面。
[0024]在上述方案中，將中心反射區域和/或第一入射區域和/或第二入射區域，設置為自由曲面或者由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面，方便對各個區域上的不同部位的光線進行協調控制，進一步的提高透鏡結構的光線控制能力；而將上述各區域中設置為由多個自由曲區域組成的鱗片面，鱗片面將照射在其上的光線微分再積分，在提高透鏡結構的光線控制能力的同時，還具有勻光的效果，使得由出光區域折射出個光線更加均勻，進一步的保證透鏡的設計照明效果。
[0025]作為優選，所述出光區域為自由曲面、由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面、由若干微透鏡陣列形成的復雜曲面中的一種。
[0026]所述微透鏡為正方形微透鏡或者六邊形微透鏡或者柱面微透鏡。
[0027]在上述方案中，將出光區域設置為自由曲面、由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面、由若干微透鏡陣列形成的復雜曲面中的一種，首先是可以使透鏡照明區域更加均勻，也可更加實際需要將照明區域調整為呈正方形或呈長條形的光斑形狀。
[0028]本申請還公開了一種照明裝置，采用上述的配光透鏡進行配光。
[0029]本申請的照明裝置，采用上述的配光透鏡進行配光，首先是可以保證良好的照明效果；同時，由于配光透鏡可以采用更小的光學高度和光學口徑，降低了配光透鏡的制造成本，所以也降低了照明裝置的裝置成本;再一方面，也是由于配光透鏡可以采用更小的體積，所以，還可以降低配光透鏡的裝配難度，減小照明裝置的結構尺寸，進而進一步的降低照明裝置的制造成本以及適用范圍。
[0030]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本申請的有益效果是:
[0031]1、本申請的配光透鏡中將小角度光線和大角度光線進行分別控制，首先是提高了對小角度光線和大角度光線的控制能力，方便設計出不同照明效果的透鏡結構；
[0032]2、光源中心部分的光線并不直接由出光區域折射出去，而是需要經過中心反射區域和反射區域的反射，如此，可以通過中心反射區域和反射區域靈活的對光源中心部分的光線進行控制，進而降低因光源中心部分的光線強度大而出現亮點或者照明不均勻的情況；
[0033]3、本申請的透鏡結構中，無論是大角度光線還是小角度光線都是通過反射區域協調反射后由出光區域折射出透鏡，進而也降低了照明區域內出現色彩不均勻的可能；
[0034]4、在達到相同照明效果前提下，可以使透鏡更加輕薄、壁厚更加均勻，在節約透鏡制作材料的同時，還利于注塑等工藝操作，降低注塑難度和收縮風險，進而能夠可靠的保證透鏡結構的設計照明效果。
【附圖說明】
[0035]圖1為本申請透鏡的結構示意圖；
[0036]圖2為圖1透鏡結構的光路示意圖；
[0037]圖3為反射區域為由多個自由曲面依次拼接成的鱗片組區域的透鏡結構；
[0038]圖4為出光區域由若干微透鏡陣列形成的復雜曲面的透鏡結構示意圖，
[0039]圖中標記:1_透鏡體，2-出光區域，3-中心反射區域，4-反射區域，5-第一入射區域，6-第二入射區域，7-入射區域，8-第一反射區域，9-第二反射區域，10-微透鏡。
【具體實施方式】
[0040]下區域結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。
[0041]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0042]實施例1:如圖1-4所示，
[0043]—種LED配光透鏡，包括有透鏡體I，所述透鏡體I上設置有用于光線進入透鏡內部的入射區域7、用于透鏡內部光線射出的出光區域2、以及設置于入射區域7和出光區域2之間的反射區域4，所述透鏡體I上還設置有中心反射區域3，在光源發出光線中，中心部分的光線為小角度光線，光線外圍部分的光線為大角度光線，至少一部分小角度光線由入射區域7折射進入透鏡體I后直接照射在所述中心反射區域3上，經中心反射區域3反射至反射區域4上，再被反射區域4反射至出光區域2，然后再折射出透鏡體1，至少一部分大角度光線由入射區域7折射進入透鏡體I后直接照射在所述反射區域4上，再被反射區域4反射至出光區域2，然后再折射出透鏡體I。
[0044]在本實施例的上述方案中，設置中心反射區域3，至少一部分小角度光線由入射區域7折射進入透鏡體I后直接照射在中心反射區域3上，經中心反射區域3反射至反射區域4上，再被反射區域4反射至出光區域2，然后再折射出透鏡體I，至少一部分大角度光線由入射區域7折射進入透鏡體I后直接照射在反射區域4上，再被反射區域4反射至出光區域2，然后再折射出透鏡體I，也就是說在本實施例的配光透鏡中將小角度光線和大角度光線進行分別控制，首先是提高了對小角度光線和大角度光線的控制能力，方便設計出不同照明效果的透鏡結構；
[0045]另一方面，通過上述結構可知，光源發出光線中的中心部分的光線被中心反射區域3反射到反射區域4上，也就是說，光源中心部分的光線并不直接由出光區域2折射出去，而是需要經過中心反射區域3和反射區域4的反射，如此，可以通過中心反射區域3和反射區域4靈活的對光源中心部分的光線進行控制，進而降低因光源中心部分的光線強度大而出現亮點或者照明不均勻的情況；
[0046]而且，對于LED光源，現有的一些LED封裝方式及熒光粉涂布方式還會造成LED光源的色溫隨著出光角度的變化而發生變化，尤其是LED光源發出的大角度范圍的光線，其色溫隨角度變化更加明顯，導致容易在照明區域產生色彩不均勻的現象，傳統方法通常是在配光透鏡的出光面添加復眼或將透鏡的出光面做成毛面，這樣會影響透鏡的出光效率，而在本實施例的上述方案中，大角度光線通過入射區域7和反射區域4的協調控制，使得本實施例的透鏡結構中，無論是大角度光線還是小角度光線都是通過反射區域4協調反射后由出光區域2折射出透鏡，進而也降低了照明區域內出現色彩不均勻的可能；
[0047]再一方面，進入透鏡內的光線，全部由大口徑的反射區域4進行反射，光線的光路得到有效的折疊，在達到相同照明效果前提下，可以使透鏡更加輕薄、壁厚更加均勻，在節約透鏡制作材料的同時，還利于注塑等工藝操作，降低注塑難度和收縮風險，進而能夠可靠的保證透鏡結構的設計照明效果。
[0048]本實施例中，優選的，所述出光區域2環繞在所述中心反射區域3外。
[0049]在本實施例的上述方案中，出光區域2環繞與中心反射區域3外，由入射區域7進入透鏡內的光線，全部由大口徑的反射區域4進行反射，進一步的提高透鏡對光線的控制能力，進一步的保證透鏡結構的設計照明效果；
[0050]實施例2，如圖1-4所示，
[0051]所述入射區域7包括第一入射區域5和第二入射區域6，小角度光線由第一入射區域5進入透鏡體I后照射在所述中心反射區域3上;大角度光線由第二入射區域6進入透鏡體I后照射在所述反射區域4上。
[0052]在本實施例的上述方案中，將入射區域7設置為包括第一入射區域5和第二入射區域6，光源發出光線的中心部分，即小角度光線照射在第一入射區域5上，而大角度光線照射在第二入射區域6上，將光源發出光線的小角度部分和大角度部分分別通過不同的區域折射進入透鏡，進一步提高本實施例透鏡結構對光線的控制能力。
[0053]在本實施例中，優選的，所述中心反射區域3為全反射面。使得照射在中心反射區域3上的光線被全部反射到反射區域4上，直接使得本實施例的透鏡在出光區域的中部并不折射出光線，進一步的提高了透鏡對光線的控制能力，也進一步的保證了照明區域的均勻性。
[0054]優選的，所述第一入射區域5為背離所述中心反射區域3凸起的錐形面或者曲面。
[0055]在上述方案中，將第一入射區域5設置為背離中心反射區域3凸起的錐形面或者曲面，進一步的提高了第一入射區域5對小角度光線的控制調整能力。
[0056]實施例3，如圖1-4所示，
[0057]所述反射區域4包括呈階梯結構布置的第一反射區域8和第二反射區域9，所述第一反射區域8靠近入射區域7，所述第二反射區域9靠近出光區域2，小角度光線由所述中心反射區域3反射至所述第二反射區域9上，再被第二反射區域9反射至出光區域;大角度光線由第二入射區域6折射進入透鏡體I后，照射在第一反射區域8上，再被第一反射區域8反射至出光區域。
[0058]在上述方案中，反射區域4包括第一反射區域8和第二反射區域9，對進入透鏡的小角度光線和大角度光線分別控制，進一步提高透鏡結構對光線的控制能力，進一步的保證透鏡結構的設計照明效果。
[0059]在本實施例中，優選的，所述中心反射區域3為自由曲面或者由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面。
[0060]在本實施例中，優選的，所述第一入射區域5和/或第二入射區域6為自由曲面或者由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面。
[0061]在上述方案中，將中心反射區域3和/或第一入射區域5和/或第二入射區域6，設置為自由曲面或者由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面，方便對各個區域上的不同部位的光線進行協調控制，進一步的提高透鏡結構的光線控制能力；而將上述各區域中設置為由多個自由曲區域組成的鱗片面，鱗片面將照射在其上的光線微分再積分，在提高透鏡結構的光線控制能力的同時，還具有勻光的效果，使得由出光區域2折射出個光線更加均勻，進一步的保證透鏡的設計照明效果。
[0062]在本實施例中，優選的，所述出光區域2為自由曲面、由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面、由若干微透鏡10陣列形成的復雜曲面中的一種。
[0063]在上述方案中，將出光區域2設置為自由曲面、由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面、由若干微透鏡10陣列形成的復雜曲面中的一種，首先是可以使透鏡照明區域更加均勻，也可更加實際需要將照明區域調整為呈正方形或呈長條形的光斑形狀。
[0064]實施例4，如圖1-4所示，
[0065]—種照明裝置，采用上述的配光透鏡進行配光。
[0066]本實施例的照明裝置，采用上述的配光透鏡進行配光，首先是可以保證良好的照明效果；同時，由于配光透鏡可以采用更小的光學高度和光學口徑，降低了配光透鏡的制造成本，所以也降低了照明裝置的裝置成本;再一方面，也是由于配光透鏡可以采用更小的體積，所以，還可以降低配光透鏡的裝配難度，減小照明裝置的結構尺寸，進而進一步的降低照明裝置的制造成本以及適用范圍。
[0067]凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.配光透鏡，包括有透鏡體，所述透鏡體上設置有用于光線進入透鏡內部的入射區域、用于透鏡內部光線射出的出光區域、以及設置于入射區域和出光區域之間的反射區域，其特征在于:所述透鏡體上還設置有中心反射區域， 在光源發出光線中，中心部分的光線為小角度光線，光線外圍部分的光線為大角度光線， 至少一部分小角度光線由入射區域折射進入透鏡體后直接照射在所述中心反射區域上，經中心反射區域反射至反射區域上，再被反射區域反射至出光區域，然后再折射出透鏡體， 至少一部分大角度光線由入射區域折射進入透鏡體后直接照射在所述反射區域上，再被反射區域反射至出光區域，然后再折射出透鏡體。2.根據權利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述入射區域包括第一入射區域和第二入射區域， 小角度光線由第一入射區域進入透鏡體后照射在所述中心反射區域上； 大角度光線由第二入射區域進入透鏡體后照射在所述反射區域上。3.根據權利要求2所述的配光透鏡，其特征在于:所述中心反射區域為全反射面。4.根據權利要求2所述的配光透鏡，其特征在于:所述第一入射區域為背離所述中心反射區域凸起的錐形面或者曲面。5.根據權利要求2所述的配光透鏡，其特征在于:所述反射區域包括呈階梯結構布置的第一反射區域和第二反射區域，所述第一反射區域靠近入射區域，所述第二反射區域靠近出光區域， 小角度光線由所述中心反射區域反射至所述第二反射區域上，再被第二反射區域反射至出光區域； 大角度光線由第二入射區域折射進入透鏡體后，照射在第一反射區域上，再被第一反射區域反射至出光區域。6.根據權利要求1-5任一項所述的配光透鏡，其特征在于:所述中心反射區域為自由曲面或者由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面。7.根據權利要求2-5任意一項所述的配光透鏡，其特征在于:所述第一入射區域和/或第二入射區域為自由曲面或者由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面。8.根據權利要求1-5任意一項所述的配光透鏡，其特征在于:所述出光區域為自由曲面、由多個自由曲面依次拼接或交疊而成的鱗片面、由若干微透鏡陣列形成的復雜曲面中的一種。9.根據權利要求8所述的配光透鏡，其特征在于:所述微透鏡為正方形微透鏡或者六邊形微透鏡或者柱面微透鏡。10.—種照明裝置，其特征在于:包括如權利要求1-9任意一項所述的配光透鏡。
【文檔編號】F21V5/04GK205560626SQ201620129069
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月19日
【發明人】霍永峰, 李成勇
【申請人】成都恒坤光電科技有限公司