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透鏡及包括該透鏡的照明裝置.pdf

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透鏡 包括 照明 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201410075252.0

申請日:

2014.03.03

公開號:

CN104896423A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):F21V 5/04申請公布日:20150909|||著錄事項變更IPC(主分類):F21V 5/04變更事項:申請人變更前:陽江市納麗德工貿有限公司變更后:廣東納麗德移動照明有限責任公司變更事項:地址變更前:529931 廣東省陽江市陽東縣東城鎮裕東一路61號變更后:529931 廣東省陽江市陽東縣東城鎮裕東一路61號|||實質審查的生效IPC(主分類):F21V 5/04申請日:20140303|||公開
IPC分類號: F21V5/04; F21V14/02; F21V23/00(2015.01)I 主分類號: F21V5/04
申請人: 陽江市納麗德工貿有限公司
發明人: 何高放; 梁兵
地址: 529931廣東省陽江市陽東縣東城鎮裕東一路61號
優先權:
專利代理機構: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240 代理人: 吳貴明; 張永明
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410075252.0

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2019.04.19|||2018.04.13|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種透鏡及包括該透鏡的照明裝置。其中透鏡包括第一透鏡部以及第二透鏡部,第二透鏡部圍繞第一透鏡部設置,第一透鏡部和第二透鏡部圍設形成出光部以及用于容納光源的容納部,出光部和容納部位于第一透鏡部的相對兩側,第一透鏡部朝向出光部的表面具有同心布置的多個環狀凸起以根據光源在容納部中的位置改變光線的角度。本發明的技術方案可以改變發光角度以適應遠近不同場合的使用要求。

權利要求書

權利要求書
1.  一種透鏡,其特征在于,包括第一透鏡部(3)以及第二透鏡部(4),所述第二透鏡部(4)圍繞所述第一透鏡部(3)設置,所述第一透鏡部(3)和所述第二透鏡部(4)圍設形成出光部(6)以及用于容納光源(5)的容納部(2),所述出光部(6)和所述容納部(2)位于所述第一透鏡部(3)的相對兩側,所述第一透鏡部(3)朝向所述出光部(6)的表面具有同心布置的多個環狀凸起(33)以根據所述光源(5)在所述容納部(2)中的位置改變光線的角度。

2.  根據權利要求1所述的透鏡,其特征在于,所述多個環狀凸起(33)中,至少一個環狀凸起(33)的朝向所述透鏡的中心軸線的一側具有錐面(34),所述錐面(34)沿遠離所述容納部(2)的方向逐漸遠離所述透鏡的中心軸線。

3.  根據權利要求2所述的透鏡,其特征在于,所述錐面(34)的傾斜方向與光線在所述第一透鏡部(3)內的傳輸方向相適應,且沿遠離所述透鏡的中心軸線的方向,所述多個環狀凸起(33)的所述錐面(34)與所述中心軸線的夾角逐漸增加。

4.  根據權利要求1所述的透鏡,其特征在于,所述第一透鏡部(3)包括:
第一入射面(31),所述第一入射面(31)為垂直于所述透鏡的中心軸線的平面;以及
第一出射面(32),所述第一出射面(32)作為朝向所述出光部(6)的表面具有所述多個環狀凸起(33)。

5.  根據權利要求1所述的透鏡,其特征在于,所述第一透鏡部(3)包括:
第一入射面(31),所述第一入射面(31)為弧面,所述弧面的凹部朝向所述出光部(6);以及
第一出射面(32),所述第一出射面(32)作為朝向所述出光部(6)的表面具有所述多個環狀凸起(33)。

6.  根據權利要求1所述的透鏡,其特征在于,所述第一透鏡部(3)包括:
第一入射面(31),所述第一入射面(31)為弧面,所述弧面的凹部朝向所述容納部(2);以及
第一出射面(32),所述第一出射面(32)作為朝向所述出光部(6)的表面具有所述多個環狀凸起(33)。

7.  根據權利要求4至6中任一項所述的透鏡,其特征在于,所述第二透鏡部(4)包括:
第二入射面(41),所述第二入射面(41)與所述第一入射面(31)圍設形成所述容納部(2);
第二出射面(42),所述第二出射面(42)與所述第一出射面(32)圍設形成所述出 光部(6);以及
全反射面(43),所述全反射面(43)連接在所述第二入射面(41)與所述第二出射面(42)之間。

8.  根據權利要求7所述的透鏡,其特征在于,所述光源(5)發出的光線在所述第二入射面(41)折射后到達所述全反射面(43),在所述全反射面(43)的入射角大于或等于全反射臨界角,經所述全反射面(43)反射后的光線到達所述第二出射面(42),在所述第二出射面(42)的入射角小于所述全反射臨界角。

9.  根據權利要求1所述的透鏡,其特征在于,所述容納部(2)的橫截面沿遠離所述第一透鏡部(3)的方向逐漸增加,所述出光部(6)的橫截面沿遠離所述第一透鏡部(3)的方向逐漸增加。

10.  一種照明裝置,包括透鏡(1)以及光源(5),其特征在于,所述透鏡(1)為權利要求1至9中任一項所述的透鏡,所述光源(5)沿所述透鏡(1)的軸線方向可移動地設置在所述透鏡(1)的所述容納部(2)中。

11.  根據權利要求10所述的照明裝置,其特征在于,所述多個環狀凸起(33)中,每個環狀凸起(33)的焦點均位于所述透鏡(1)的中心軸線上,且所述多個環狀凸起(33)的焦點均位于所述光源(5)的移動范圍之內。

說明書

說明書透鏡及包括該透鏡的照明裝置
技術領域
本發明涉及照明產品技術領域,具體而言,涉及一種透鏡及包括該透鏡的照明裝置。
背景技術
目前市場上使用的大部分移動照明產品所采用的光學系統是凹面反射鏡,行業內稱為拋物線反光杯。這種凹面反射鏡是由一個拋物線沿圓周對稱旋轉而形成的,一般情況下只具有固定的聚焦效果,即光源置于拋物線的焦點位置,使光源發出的發散光沿凹面反射鏡的開口方向匯聚,成為一束具有固定發光角度的光束。
受凹面反射鏡的固有屬性限制,使用這種凹面反射鏡作為光學系統的照明產品不能在使用過程中改變發光角度,不能適應遠近不同場合下的使用要求,尤其在移動照明領域,這種使用上的局限性更加明顯。
發明內容
本發明旨在提供一種透鏡及包括該透鏡的照明裝置,可以改變發光角度以適應遠近不同場合的使用要求。
為了實現上述目的,根據本發明的一個方面,提供了一種透鏡,包括第一透鏡部以及第二透鏡部,第二透鏡部圍繞第一透鏡部設置,第一透鏡部和第二透鏡部圍設形成出光部以及用于容納光源的容納部,出光部和容納部位于第一透鏡部的相對兩側,第一透鏡部朝向出光部的表面具有同心布置的多個環狀凸起以根據光源在容納部中的位置改變光線的角度。
進一步地,多個環狀凸起中,至少一個環狀凸起的朝向透鏡的中心軸線的一側具有錐面,錐面沿遠離容納部的方向逐漸遠離透鏡的中心軸線。
進一步地,錐面的傾斜方向與光線在第一透鏡部內的傳輸方向相適應,且沿遠離透鏡的中心軸線的方向,多個環狀凸起的錐面與中心軸線的夾角逐漸增加。
進一步地,第一透鏡部包括:第一入射面,第一入射面為垂直于透鏡的中心軸線的平面;以及第一出射面,第一出射面作為朝向出光部的表面具有多個環狀凸起。
進一步地,第一透鏡部包括:第一入射面,第一入射面為弧面,弧面的凹部朝向出光部;以及第一出射面,第一出射面作為朝向出光部的表面具有多個環狀凸起。
進一步地,第一透鏡部包括:第一入射面,第一入射面為弧面,弧面的凹部朝向容納部;以及第一出射面,第一出射面作為朝向出光部的表面具有多個環狀凸起。
進一步地,第二透鏡部包括:第二入射面,第二入射面與第一入射面圍設形成容納部; 第二出射面,第二出射面與第一出射面圍設形成出光部;以及全反射面,全反射面連接在第二入射面與第二出射面之間。
進一步地,光源發出的光線在第二入射面折射后到達全反射面,在全反射面的入射角大于或等于全反射臨界角,經全反射面反射后的光線到達第二出射面,在第二出射面的入射角小于全反射臨界角。
進一步地,容納部的橫截面沿遠離第一透鏡部的方向逐漸增加,出光部的橫截面沿遠離第一透鏡部的方向逐漸增加。
根據本發明的另一方面,提供了一種照明裝置,包括透鏡以及光源,透鏡為前述的透鏡,光源沿透鏡的軸線方向可移動地設置在透鏡的容納部中。
進一步地,多個環狀凸起中,每個環狀凸起的焦點均位于透鏡的中心軸線上,且多個環狀凸起的焦點均位于光源的移動范圍之內。
應用本發明的技術方案,透鏡包括第一透鏡部和第二透鏡部,其中第二透鏡部圍繞第一透鏡部設置,且第一透鏡部與第二透鏡部圍設形成了出光部以及容納部,光源置于容納部中,光源發出的光線經第一透鏡部和第二透鏡部后形成光束并從出光部射出,第一透鏡部朝向出光部的表面具有多個同心布置的環狀凸起,通過光源在容納部中沿透鏡的軸線方向運動,這些環狀凸起可以根據光源的位置來調節光線的角度,從而起到變焦的作用。第一透鏡部和第二透鏡部相配合可以使透鏡在使用過程中形成不同角度的光束,適應遠近不同場合下的使用要求。
附圖說明
構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解,本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明,并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1示出了根據本發明的第一個實施例的透鏡的示意圖;
圖2示出了根據圖1的A處放大圖;
圖3示出了根據本發明的第一個實施例的透鏡與光源配合進行聚焦的示意圖;以及
圖4示出了根據本發明的第一個實施例的透鏡與光源配合進行泛焦的示意圖。
圖5示出了根據本發明的第二個實施例的透鏡的示意圖;以及
圖6示出了根據本發明的第三個實施例的透鏡的示意圖。
具體實施方式
下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
如圖1至圖4所示,根據本發明的第一個實施例,提供了一種透鏡1。結合參見圖1,透 鏡1包括第一透鏡部3和第二透鏡部4,其中第二透鏡部4圍繞第一透鏡部3設置,并與第一透鏡部3的外周固定連接,第一透鏡部3與第二透鏡部4圍設形成了容納部2以及出光部6,且容納部2和出光部6分別位于第一透鏡部3的相對兩側,其中容納部2用于安置光源5,光源5發出的光線經過第一透鏡部3和第二透鏡部4調整后從出光部6射出,形成所需的聚焦或泛焦效果。第一透鏡部3朝向出光部6的表面具有多個環狀凸起33,這些環狀凸起33同心布置,可以使通過該表面的光線改變角度,配合光源5在容納部2中的位置調整可以實現變焦。
這里第一透鏡部3和第二透鏡部4可以是一體成型,即直接在一塊毛坯材料上進行加工成型;也可以是分體結構,即分別加工第一透鏡部3和第二透鏡部4,然后再將第一透鏡部3和第二透鏡部4組裝在一起,組裝方式可以是粘接固定或使第一透鏡部3和第二透鏡部4過盈配合。
第一透鏡部3和第二透鏡部4由透明塑料或光學玻璃構成,優選為光學等級PMMA材料。這些材料都屬于現有技術,本發明并不涉及對材料方面的改進。
結合參見圖1和圖2,第一透鏡部3包括第一入射面31和第一出射面32,且第一入射面31和第一出射面32位于第一透鏡部3的相對兩側,第一入射面31為垂直于透鏡1的中心軸線的光滑平面,光源5發出的光線經第一入射面31折射后到達第一出射面32,并經第一出射面32傳出,第一出射面32即為前述的朝向出光部6的具有多個環狀凸起33的表面。
根據使用場合的不同,第一出射面32上的環狀凸起33可以設計為傳統的菲涅爾透鏡結構,即多個同心環狀凸起33從小到大依次排列,在透鏡1的沿其軸線方向的截面上,每個環狀凸起33均為鋸齒狀結構,每個鋸齒狀結構的背向其中心軸向方向的邊緣為弧線段,朝向其中心軸線方向的邊緣為直線段,且該直線段平行于透鏡1的中心軸線。當光線經過環狀凸起33時方向會發生變化,從而起到改變發光角度的作用。
當然,這里的第一出射面32上的環狀凸起33也可以選用其他結構。結合參見圖1和圖2,在另一種結構中,第一出射面32上布置多個從小到大依次布置的同心環狀凸起33,在透鏡1的沿其軸線方向的截面上,每個環狀凸起33均為鋸齒狀結構,每個鋸齒狀結構的背向其中心軸線方向的邊緣為弧線段,朝向其中心軸線方向的邊緣為直線段,結合參見圖2,與傳統的菲涅爾透鏡不同的是,這種結構的第一透鏡部3中,鋸齒狀結構的直線段與透鏡1的中心軸線之間的距離沿遠離容納部2的方向逐漸增加,即對應于第一透鏡部3的三維立體結構來說,每個環狀凸起33的朝向中心軸線的一側形成錐面34,且錐面34沿遠離容納部2的方向逐漸遠離透鏡1的中心軸線。將第一出射面32上的環狀凸起33設計為這種具有錐面34的結構是因為,當光源5發出的光線從空氣進入第一透鏡部3后,絕大部分光線的方向都會發生改變,不會沿著與透鏡1的中心軸線平行的方向傳輸,而是會與透鏡1的中心軸線之間形成夾角,所以這種具有錐面34的環狀凸起33相較于傳統的菲涅爾透鏡上的環狀凸起33來說,可以更加有效地減少光損,提高出光效率,照明效果更好。
優選地,環狀凸起33的錐面34的傾斜方向與光線在第一透鏡部3中的傳輸方向相適應,且沿遠離透鏡1的中心軸線的方向,多個環狀凸起33的錐面34與中心軸線之間的夾角逐漸增加,以適應不同位置光線的發散角度,可以更進一步地減少光損,提高出光效率。至于光 線在第一透鏡部3中的傳輸方向應該根據采用的不同材質進行計算,具體的計算方法為本領域的公知常識,在此不予贅述。
此外,第一透鏡部3的多個環狀凸起33中,也可以是部分環狀凸起33按照傳統的菲涅爾透鏡結構進行設計,即鋸齒狀結構的朝向中心軸線方向的直線段邊緣并行于中心軸線,而另一部分環狀凸起33按照圖1和圖2所示的結構進行設計,即鋸齒狀結構的朝向中心軸線方向的直線段邊緣相對于中心軸線進行傾斜。第一出射面32上的環狀凸起33具體采用哪種結構應該根據實際需要進行選擇。
優選地,在多個環狀凸起33中,每個環狀凸起33的焦點均位于透鏡的中心軸線上,且所有環狀凸起33的焦點均位于光源5的移動范圍之內。這樣可以起到更好的聚焦和泛焦效果。
結合參見圖1和圖2,第二透鏡部4包括第二入射面41、第二出射面42以及全反射面43,其中第二入射面41與第一透鏡部3的第一入射面31圍設形成了前述的容納部2,光源5可以在容納部2中沿透鏡1的軸線方向移動;第二出射面42與第一透鏡部3的第一出射面32圍設形成了前述的出光部6;全反射面43連接在第二入射面41和第二出射面42之間。光源5發出的光線中的一部分經第一透鏡部3調整角度后傳出,另一部分經第二透鏡部4調整角度后傳出,兩部分光線最終在出光部6匯合疊加并形成所需的光束。所以,這里的第二透鏡部4除了用于起到改變光線方向的作用外,還用于起到對第一透鏡部3的補充作用,即在只有部分光線可以照射到第一透鏡部3而剩余部分無法通過第一透鏡部3的情況下,這部分剩余光線可以通過第二透鏡部4來改變方向,降低光損產生。
為了最大限度地減少光損,優選地,第二入射面41、第二出射面42以及全反射面43之間要滿足的條件為:光源5發出的光線從空氣到達第二入射面41后產生折射,折射后的光線到達全反射面43,且在全反射面43的入射角大于或等于全反射臨界角,以確保所有的光線經反射后到達第二出射面42,而不會有光線從全反射面43折射出去,到達第二出射面42的光線的入射角要小于全反射臨界角,以確保全部的光線從第二出射面42折射出去,而不會有部分光線在第二出射面42發生反射。這樣,可以基本保證經過第二入射面41的光線全部從第二出射面42傳出,最大限度地減少光損。
優選地,容納部2為一個內凹的空間,容納部2的橫截面沿遠離第一透鏡部3的方向逐漸增加,這種結構可以降低工藝難度,易于加工。其中形成容納部2的第一入射面31和第二入射面41可以是平面,也可以是弧面,具體形狀應該根據實際需要設計。
優選地,出光部6為一個內凹的空間,出光部6的橫截面沿遠離第一透鏡部3的方向逐漸增加,這種結構易于形成所需的光束效果,且降低工藝難度,易于加工。其中形成出光部6的第二出射面42可以是平面,也可以是弧面,具體形狀應該根據實際需要設計。
此外,全反射面43可以是平面,也可以是弧面,具體形狀應該根據實際需要設計。
光源5在容納部2中沿透鏡1的軸線方向移動時,可以實現聚焦或泛焦。具體為,當光源5向靠近第一入射面31移動時實現泛焦,但受光源5發熱以及透鏡1的材料因高溫融化的影響,光源5不宜過于靠近第一入射面31。光源5與第一入射面31之間的最小距離應該根據透鏡材料、形狀以及所要形成的光束效果而計算,具體計算方法為現有技術,在此不予贅述。 當光源5向遠離第一入射面31移動時實現聚焦,但出于避免光損的考慮,光源5不宜過于遠離第一入射面31,優選為位于容納部2最大直徑所在平面附近。
以下結合圖3和圖4具體說明第一透鏡部3和第二透鏡部4在聚焦和泛焦時的作用。
結合參見圖3,為聚焦狀態。此時光源5優選為位于容納部2最大直徑所在的平面附近。光源5發出的光線會分成兩部分經過透鏡1。其中一部分光線經過第一透鏡部3的第一入射面31并發生折射,然后到達第一出射面32,經過第一出射面32的多個環狀凸起33折射后從出光部6進入空氣。此時,這部分光線的角度已經發生改變,從出光部6發出的為一束軸對稱的光束,且該光束具有一定的錐角。
另一部分光線經過第二透鏡部4的第二入射面41并發生第一次折射后進入第二透鏡部4,這部分光線到達全反射面43后發生全反射,光線全部投射到第二出射面42并在第二出射面42發生第二次折射后離開第二透鏡部4,從出光部6進入空氣。此時,這部分光線的角度已經發生改變,從出光部6發出的為一束軸對稱的光束,且該光束具有一定的錐角。
由第一透鏡部3和第二透鏡部4各自改變角度的光線在出光部6匯合疊加形成所需的光束,實現聚光效果。
結合參見圖4,為泛焦狀態。此時光源5靠近第一入射面31。光源5發出的光線會分成兩部分經過透鏡1。其中一部分光線經過第一透鏡部3的第一入射面31并發生折射,然后到達第一出射面32,經過第一出射面32的多個環狀凸起33折射后從出光部6進入空氣。此時,這部分光線的角度已經發生改變,從出光部6發出的為一束軸對稱的光束,且該光束具有一定的錐角。由于此時光源5與第一入射面31之間的距離小于聚焦狀態下光源5與第一入射面31之間的距離,所以從出光部6傳出的光束的錐角會大于聚焦狀態下光束的錐角。
另一部分光線經過第二透鏡部4的第二入射面41并發生第一次折射后進入第二透鏡部4,這部分光線到達全反射面43后發生全反射,光線全部投射到第二出射面42并在第二出射面42發生第二次折射后離開第二透鏡部4,從出光部6進入空氣。此時,這部分光線的角度已經發生改變,從出光部6發出的為一束軸對稱的、沿遠離透鏡1的方向內收的光束,形成該光束的光線在遠離透鏡1的一處交匯后又各自發散,并形成沿遠離透鏡1的方向發散的光束。
由第一透鏡部3和第二透鏡部4各自改變角度的光線在出光部6匯合疊加形成所需的光束,實現泛焦效果。
需要說明的是,這部分內容涉及的光線并不會包括所有理論光線,受實際工藝及材料等一些因素影響,總會有一些雜光超出理論設計而不滿足以上要求,所以,這部分內容所述的光線是指在設計允許損耗內的光線。
圖1至圖4所示的第一個實施例僅以示例的方式示出了透鏡1的結構,其中示出的第一入射面31、第二入射面41、第二出射面42以及全反射面43的具體形狀不代表對本發明的限定。在實際應用中,可以根據實際需要設計相應形狀的第一入射面31、第二入射面41、第二出射面42以及全反射面43。
以下的第二個實施例和第三個實施例僅以舉例的方式說明這些選擇和形狀上的變化。
結合參見圖5,根據本發明的第二個實施例,提供了一種透鏡1,該透鏡1與第一個實施例中的透鏡1的結構基本相同,區別在于本實施例中,透鏡1的第一入射面31為光滑的弧面,且弧面的凹部朝向容納部2。通過調整第一入射面31的形狀,可以形成不同方向的光線,更好地滿足使用要求。
結合參見圖6,根據本發明的第三個實施例,提供了一種透鏡1,該透鏡1與第一個實施例中的透鏡1的結構基本相同,區別在于本實施例中,透鏡1的第一入射面31為光滑的弧面,且弧面的凹部朝向出光部6。通過調整第一入射面31的形狀,可以形成不同方向的光線,更好地滿足使用要求。
本發明還提供了一種照明裝置,包括透鏡1以及光源5,其中透鏡1為前述的透鏡1,光源5設置在容納部2中,通過光源5沿透鏡1的軸線方向移動可以實現泛焦和聚焦效果,更好地滿足照明要求。
優選地,多個環狀凸起33中,每個環狀凸起33的焦點均位于透鏡1的中心軸線上,且每個環狀凸起33的焦點均位于光源5的移動范圍內,更好地形成對稱的光束,滿足使用要求。
從以上的描述中,可以看出,本發明上述的實施例實現了如下技術效果:
1、可以根據需要改變光線角度,滿足遠近場合的不同使用要求。
2、結構簡單,易于加工。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已,并不用于限制本發明,對于本領域的技術人員來說,本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。

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