光學(xué)系統(tǒng)及具有該光學(xué)系統(tǒng)的照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括一個透鏡及一個棱鏡，該透鏡包括一個第一出光面、一個與該第一出光面相對的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光面的方向凹陷形成一個用于收納發(fā)光二極管光源的收容槽，該透鏡對應(yīng)該收容槽的底部具有一個第一入光面；該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對應(yīng)每個條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個第一側(cè)及一個第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對棱鏡的中心軸對稱。本發(fā)明還涉及一種采用該光學(xué)系統(tǒng)的照明裝置。所述照明裝置可同時滿足相隔一定角度方向的聚光照明需求。
【專利說明】光學(xué)系統(tǒng)及具有該光學(xué)系統(tǒng)的照明裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，更涉及一種光學(xué)系統(tǒng)及采用該光學(xué)系統(tǒng)的照明裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)的白熾燈泡慢慢淡出歷史舞臺，以發(fā)光二極管(Light Emitting D1de,LED)為代表的第四代固態(tài)光源逐漸建立起在照明領(lǐng)域的核心領(lǐng)導(dǎo)地位。目前，LED以其效率高、光色純、能耗低、壽命長、無污染等優(yōu)點成為21世紀最具有競爭力的新型光源之一。隨著LED光通量及光效的不斷提高，LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。然而，LED芯片的表面出光為蘭伯特(Lambertian)分布，無法直接應(yīng)用于照明系統(tǒng)，因此，以LED作為光源的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計顯得尤為重要。
[0003]然而，目前市場上以LED為光源的聚光燈具主要以單方向聚光照明為主(一般為O度±10度)，即光源發(fā)出的光能量主要集中在較小的角度上。這種傳統(tǒng)的聚光燈具無法同時滿足相隔一定角度(如40度)方向的聚光照明需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)系統(tǒng)，以及一種采用該光學(xué)系統(tǒng)的照明裝置，用以解決現(xiàn)有機場光學(xué)系統(tǒng)及照明裝置存在的技術(shù)問題。
[0005]所述光學(xué)系統(tǒng)包括:
[0006]一個透鏡，該透鏡包括一個第一出光面、一個與該第一出光面相對的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光面的方向凹陷形成一個用于收納發(fā)光二極管光源的收容槽，該透鏡對應(yīng)該收容槽的底部具有一個第一入光面；以及
[0007]—個棱鏡，該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對應(yīng)每個條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個第一側(cè)及一個第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對棱鏡的中心軸對稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光分別由該第一入光面入射至透鏡中，并由第一入光面及環(huán)形側(cè)面準直成平行光后由第一出光面出射，進而由該棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位于所述棱鏡第二側(cè)的多個第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射。
[0008]所述照明裝置包括一個發(fā)光二極管光源和一個光學(xué)系統(tǒng)。所述光學(xué)系統(tǒng)包括一個透鏡及一個棱鏡，該透鏡包括一個第一出光面、一個與該第一出光面相對的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光面的方向凹陷形成一個收納發(fā)光二極管光源的收容槽，該透鏡對應(yīng)該收容槽的底部具有一個第一入光面；該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對應(yīng)每個條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個第一側(cè)及一個第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對棱鏡的中心軸對稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光分別由該第一入光面入射至透鏡中，并由第一入光面及環(huán)形側(cè)面準直成平行光后由第一出光面出射，進而由該棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位于所述棱鏡第二側(cè)的多個第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射。
[0009]相對于現(xiàn)有技術(shù)，發(fā)光二極管光源發(fā)出的光線經(jīng)由透鏡的第一入光面及環(huán)形側(cè)面準直成平行光，進而由棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位于所述棱鏡第二側(cè)的多個第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射，由此可以形成雙向聚向光束，達到同時滿足相隔一定角度方向的聚光照明需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施例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(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是圖1所示光學(xué)系統(tǒng)所包含的透鏡的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3是圖2所示透鏡的剖視圖；
[0014]圖4是圖2所示透鏡的俯視圖；
[0015]圖5是圖1所示光學(xué)系統(tǒng)所包含的棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6是圖5所示棱鏡的側(cè)視圖；
[0017]圖7是圖5所示棱鏡的俯視圖；
[0018]圖8是本發(fā)明第二實施例提供的照明裝置的光路示意圖；
[0019]圖9是圖8所示照明裝置極坐標表示的配光曲線圖；
[0020]圖10是圖8所示照明裝置的光斑示意圖；
[0021]圖11是圖8所示照明裝置直角坐標表示配光曲線圖。

【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0023]請一并參閱圖1，本發(fā)明第一實施例提供一種光學(xué)系統(tǒng)100，其包括一個透鏡10及一個棱鏡30。本實施例中，所述光學(xué)系統(tǒng)100所包含的透鏡10及棱鏡30可分別采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，亞克力)制成。在其它變更實施方式中，所述透鏡10及棱鏡30也可采用其它透明材料，如玻璃制成，并不局限于具體實施例。
[0024]請一起參閱圖2至圖4，該透鏡10包括一個第一出光面11、一個與該第一出光面11相對的底面13、以及連接該第一出光面11與該底面13的環(huán)形側(cè)面15，其中，第一出光面11和底面13均為圓形平面且相互平行，環(huán)形側(cè)面15為一個自由曲面，該第一出光面的11的外徑大于該底面13的外徑，該環(huán)形側(cè)面15的外徑由底面13向第一出光面11逐漸變大。本實施例中，該底面13的外徑為5.9mm,該第一出光面11的外徑為18.3mm,第一出光面11與底面13之間的距離(也即透鏡10的厚度)為9.94mm。
[0025]該透鏡10由該底面13向鄰近第一出光面11的方向凹陷形成一個收容槽17，具體應(yīng)用時，所述收容槽17用于收納發(fā)光二極管光源。另外，該透鏡10對應(yīng)該收容槽17具有一個與該底面13相連的側(cè)壁171、以及一個第一入光面172。所述第一入光面172與所述側(cè)壁171相連。本實施例中，所述側(cè)壁171為圓柱形，所述第一入光面172為一個自由曲面。
[0026]請參閱圖5至圖7，該棱鏡30為長方形板狀結(jié)構(gòu)。具體地，該棱鏡30具有相互平行的第二入光面31及第二出光面32。如圖6和圖7所示，該棱鏡30的第二入光面31上開設(shè)多個陣列排布的三角形條狀凹槽33。
[0027]如圖6所示，該棱鏡30對應(yīng)每個條狀凹槽33具有相互連接的第一折射面331及第二折射面332，且該棱鏡具有一個第一側(cè)33a及一個第二側(cè)33b，該第一側(cè)33a與該第二側(cè)33b相對棱鏡30的中心軸M對稱。本實施例中，所述棱鏡30的長度為23mm，寬度為20mm，厚度為2.42mm。另外，該第一折射面331及第二折射面332所形成的頂角α為100度，如圖6所示。
[0028]請一起參閱圖8，本發(fā)明第二實施例還提供一種采用上述光學(xué)系統(tǒng)100的照明裝置200。所述照明裝置200包括發(fā)光二極管光源300和所述光學(xué)系統(tǒng)100，其中，所述發(fā)光二極管光源300設(shè)置在所述透鏡10的收容槽17。所述發(fā)光二極管光源300具體可采用如美國歐司朗(OSROM)公司生產(chǎn)的Golden Dragon系列大功率LED光源。
[0029]使用時，該發(fā)光二極管光源300發(fā)出的光分別由該第一入光面172入射至透鏡10中，并由第一入光面172及環(huán)形側(cè)面15準直成平行光后由第一出光面11出射。具體地，在該過程中，環(huán)形側(cè)面15對入射光線進行內(nèi)部全反射(Total Internal Reflect1n,TIR)使得其準直成平行光由第一出光面11出射。
[0030]當平行光線由第一出光面11出射后，其由該棱鏡30的第二入光面31入射至該棱鏡30中。具體地，位于所述棱鏡30第一側(cè)33a的多個第一折射面331將平行光折射向與其相背的第二側(cè)33b (圖中朝下)并形成第一光束I，位于所述棱鏡30第二側(cè)33b的多個第二折射面332將平行光折射向與其相背的第一側(cè)33a(圖中朝上)并形成第二光束II，所述第一光束與第二光束由該第二出光面32出射。所述第一光束I與所述第二光束II的夾角β優(yōu)選地大于或等于40度，由此可以形成雙向聚向光束，本實施例中，如圖8所示，所述夾角β為45度。
[0031]圖9是所示照明裝置200采用極坐標表示的配光曲線圖，由該配光曲線圖可見該照明裝置200能夠?qū)崿F(xiàn)夾角為45度的聚光照明。圖10是照明裝置200的光斑示意圖，圖11是照明裝置200采用直角坐標表示的配光曲線圖，由圖10及圖11可看出，所述第一及第二光束1、II在兩個方向上形成兩個聚光光斑,達到同時滿足相隔一定角度(45度)方向的聚光照明需求。
[0032]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)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(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括: 一個透鏡，該透鏡包括一個第一出光面、一個與該第一出光面相對的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光面的方向凹陷形成一個用于收納發(fā)光二極管光源的收容槽，該透鏡對應(yīng)該收容槽的底部具有一個第一入光面；以及 一個棱鏡，該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對應(yīng)每個條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個第一側(cè)及一個第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對棱鏡的中心軸對稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光分別由該第一入光面入射至透鏡中，并由第一入光面及環(huán)形側(cè)面準直成平行光后由第一出光面出射，進而由該棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位 于所述棱鏡第二側(cè)的多個第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形側(cè)面與所述第一入光面分別為一個自由曲面。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一折射面及第二折射面所形成的頂角為100度。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光束與所述第二光束的夾角大于或等于40度。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)可采用聚甲基丙烯酸甲酷制成。
6.一種照明裝置，包括: 一個發(fā)光二極管光源； 一個光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括一個透鏡及一個棱鏡，該透鏡包括一個第一出光面、一個與該第一出光面相對的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光面的方向凹陷形成一個收納發(fā)光二極管光源的收容槽，該透鏡對應(yīng)該收容槽的底部具有一個第一入光面；該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對應(yīng)每個條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個第一側(cè)及一個第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對棱鏡的中心軸對稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光分別由該第一入光面入射至透鏡中，并由第一入光面及環(huán)形側(cè)面準直成平行光后由第一出光面出射，進而由該棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位于所述棱鏡第二側(cè)的多個第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射。
7.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于，所述環(huán)形側(cè)面與所述第一入光面分別為一個自由曲面。
8.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于，所述第一折射面及第二折射面所形成的頂角為100度。
9.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于，所述第一光束與所述第二光束的夾角大于或等于40度。
10.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)可采用聚甲基丙烯酸甲酯制 成。
【文檔編號】F21Y101/02GK104075237SQ201310108103
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】周明杰, 杜金 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, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司