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(gè)透鏡及一個(gè)透鏡，該透鏡包括一個(gè)階梯型齒狀面、一個(gè)與該階梯型齒狀面相對的底面、以及連接該階梯型齒狀面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近階梯型齒狀面的方向凹陷形成一個(gè)用于收納發(fā)光二極管光源的收容孔，該透鏡對應(yīng)該收容孔的底部具有一個(gè)入光面，該透鏡具有一個(gè)第一側(cè)及一個(gè)第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對透鏡的中心軸對稱。本發(fā)明還涉及一種采用該光學(xué)系統(tǒng)的照明裝置。所述照明裝置可以形成雙向偏折光束，達(dá)到同時(shí)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(diǎn)成為21世紀(jì)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(jì)顯得尤為重要。
[0003]然而，與LED相配備使用的光學(xué)系統(tǒng)，在小范圍聚光的應(yīng)用中常用的是光學(xué)準(zhǔn)直透鏡。例如，光需要產(chǎn)生偏光進(jìn)行照明時(shí)，常在準(zhǔn)直透鏡的基礎(chǔ)上改進(jìn)形成光學(xué)系統(tǒng)，達(dá)到偏光效果。
[0004]目前，市場上的偏光透鏡多以準(zhǔn)直透鏡連接偏折透鏡組成，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這樣的偏光透鏡往往存在以下缺陷:
[0005]1、該偏折透鏡通常只能使光線朝單一方向進(jìn)行偏折，無法產(chǎn)生雙向偏折光線；
[0006]2、該準(zhǔn)直透鏡與偏折透鏡的組合使得整個(gè)偏光透鏡的厚度和重量增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]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)有光學(xué)系統(tǒng)及照明裝置存在的技術(shù)問題。
[0008]所述光學(xué)系統(tǒng)包括:
[0009]一個(gè)透鏡，該透鏡包括一個(gè)階梯型齒狀面、一個(gè)與該階梯型齒狀面相對的底面、以及連接該階梯型齒狀面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近階梯型齒狀面的方向凹陷形成一個(gè)用于收納發(fā)光二極管光源的收容孔，該透鏡對應(yīng)該收容孔的底部具有一個(gè)入光面，該透鏡具有一個(gè)第一側(cè)及一個(gè)第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對透鏡的中心軸對稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光由該入光面入射至透鏡中，并由入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光后由階梯型齒狀面出射，位于所述透鏡第一側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第一光束，位于所述透鏡第二側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第二光束；以及位于該中心軸相對兩側(cè)的兩個(gè)固定架，該兩個(gè)固定架與該階梯型齒狀面相匹配以固定該透鏡。
[0010]所述照明裝置包括一個(gè)發(fā)光二極管光源和一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)。所述光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)透鏡及位于該中心軸相對兩側(cè)的兩個(gè)固定架，該透鏡包括一個(gè)階梯型齒狀面、一個(gè)與該階梯型齒狀面相對的底面、以及連接該階梯型齒狀面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近階梯型齒狀面的方向凹陷形成一個(gè)用于收納發(fā)光二極管光源的收容孔，該透鏡對應(yīng)該收容孔的底部具有一個(gè)入光面，該透鏡具有一個(gè)第一側(cè)及一個(gè)第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對透鏡的中心軸對稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光由該入光面入射至透鏡中，并由入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光后由階梯型齒狀面出射，位于所述透鏡第一側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第一光束，位于所述透鏡第二側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第二光束；該兩個(gè)固定架與該階梯型齒狀面相匹配以固定該透鏡。
[0011]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)由透鏡的入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光，該平行光由階梯型齒狀面出射時(shí)，位于所述透鏡第一側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第一光束，位于所述透鏡第二側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第二光束，由此可以形成雙向偏折光束，達(dá)到同時(shí)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】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實(shí)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(shí)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。
[0013]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是圖1所示光學(xué)系統(tǒng)的剖視圖；
[0015]圖3是圖1所示光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0016]圖4是圖1所示光學(xué)系統(tǒng)的俯視圖；
[0017]圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的照明裝置的光路示意圖；
[0018]圖6是圖5所示照明裝置其中一種實(shí)施方式的配光曲線圖；
[0019]圖7是圖5所示照明裝置另外一種實(shí)施方式的配光曲線圖；
[0020]圖8是圖5所示照明裝置另外一種實(shí)施方式的照度圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0022]請一并參閱圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種光學(xué)系統(tǒng)100，其包括一個(gè)透鏡10及兩個(gè)固定架30。本實(shí)施例中，所述光學(xué)系統(tǒng)100所包含的透鏡10可采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，亞克力)制成。在其它變更實(shí)施方式中，所述透鏡10也可采用其它透明材料，如玻璃制成，并不局限于具體實(shí)施例。
[0023]請一起參閱圖2至圖4，該透鏡10包括一個(gè)階梯型齒狀面11、一個(gè)與該階梯型齒狀面11相對的底面13、以及連接該階梯型齒狀面11與該底面13的環(huán)形側(cè)面15，其中，所述底面13為圓形平面，環(huán)形側(cè)面15為一個(gè)自由曲面。
[0024]如圖2所示，該透鏡10具有一個(gè)第一側(cè)1a及一個(gè)第二側(cè)10b，該第一側(cè)1a與該第二側(cè)1b相對透鏡10的中心軸M對稱。
[0025]本實(shí)施例中，如圖2所示，所述階梯型齒狀面11由中心軸M相對的兩側(cè)向中心軸M凹陷，且所述階梯型齒狀面11由垂直該中心軸M的投影面形成一個(gè)橢圓形外輪廓F，如圖4所示。該階梯型齒狀面11的外徑輪廓大于該底面13的外徑，該環(huán)形側(cè)面15的外徑由底面13向階梯型齒狀面11逐漸變大。
[0026]該透鏡10由該底面13向鄰近該階梯型齒狀面11的方向凹陷形成一個(gè)收容孔17，具體應(yīng)用時(shí)，所述收容孔17用于收納發(fā)光二極管光源。另外，該透鏡10對應(yīng)該收容孔17具有一個(gè)與該底面13相連的側(cè)壁171、以及一個(gè)入光面172。所述入光面172與所述側(cè)壁171相連。本實(shí)施例中，所述側(cè)壁171為圓柱形，所述入光面172為一個(gè)自由曲面。本實(shí)施例中，該收容孔17的外徑為16.682mm，深度為20.068mm。
[0027]如圖2所示，該透鏡10上對應(yīng)該階梯型齒狀面11的每個(gè)鋸齒110具有相互連接的第一齒面111及第二齒面112，本實(shí)施例中，位于所述第一側(cè)1a的第一齒面111與位于所述第二側(cè)1b的第一齒面111大致平行，而位于所述第一側(cè)1a的第二齒面112與位于所述第二側(cè)1b的第二齒面112在延伸方向上形成一個(gè)夾角β，本實(shí)施例中，該夾角β為一個(gè)銳角。
[0028]所述固定架30包括一個(gè)支撐腳31及一個(gè)夾持部32，且所述夾持部32由該支撐腳31延伸出來，所述夾持部32為勾狀且與位于所述透鏡10側(cè)邊的第二齒面112相匹配，使用時(shí)，該兩個(gè)固定架30分別由該透鏡10的第一側(cè)1a及第二側(cè)1b夾持并固定該透鏡
10。本實(shí)施例中，所述支撐腳31的長度為45.289mm，所述兩個(gè)固定架30的兩個(gè)支撐腳31之間的距離為81.177mm。
[0029]請一起參閱圖5，本發(fā)明第二實(shí)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的收容孔17。
[0030]使用時(shí)，該發(fā)光二極管光源300發(fā)出的光分別由該入光面172入射至透鏡10中，并由入光面172及環(huán)形側(cè)面15準(zhǔn)直成平行光后由階梯型齒狀面11出射。具體地，在該過程中，該環(huán)形側(cè)面15對入射光線進(jìn)行內(nèi)部全反射(Total Internal Reflect1n, TIR)使得其準(zhǔn)直成平行光由階梯型齒狀面11出射，而該入光面172對入射光線進(jìn)行偏折并準(zhǔn)直成平行光由階梯型齒狀面11出射。
[0031]當(dāng)平行光線由階梯型齒狀面11出射時(shí)，位于所述透鏡10第一側(cè)1a的多個(gè)第二齒面112將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸M的方向(圖中朝上)折射并形成第一光束I，位于所述透鏡10第二側(cè)1b的多個(gè)第二齒面112將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸M的方向(圖中朝下)折射并形成第二光束II，所述第一光束I與第二光束II由該階梯型齒狀面11出射。所述第一光束I與所述第二光束II的夾角α優(yōu)選地大于或等于40度，由此可以形成雙向偏折光束。
[0032]圖6及圖7是所示照明裝置200在不同實(shí)施方式下的配光曲線圖，由該配光曲線圖可見該照明裝置200能夠產(chǎn)生雙向偏折光束。圖8是照明裝置200在I米遠(yuǎn)處的照度圖，由圖8可看出，所述發(fā)光二極管光源300發(fā)出的光在經(jīng)過透鏡10后偏折為第一及第二光束
1、II兩束光，達(dá)到同時(shí)滿足相隔一定角度方向的聚光照明需求。
[0033]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)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(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括: 一個(gè)透鏡，該透鏡包括一個(gè)階梯型齒狀面、一個(gè)與該階梯型齒狀面相對的底面、以及連接該階梯型齒狀面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近階梯型齒狀面的方向凹陷形成一個(gè)用于收納發(fā)光二極管光源的收容孔，該透鏡對應(yīng)該收容孔的底部具有一個(gè)入光面，該透鏡具有一個(gè)第一側(cè)及一個(gè)第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對透鏡的中心軸對稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光由該入光面入射至透鏡中，并由入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光后由階梯型齒狀面出射，位于所述透鏡第一側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第一光束，位于所述透鏡第二側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第二光束；以及 位于該中心軸相對兩側(cè)的兩個(gè)固定架，該兩個(gè)固定架與該階梯型齒狀面相匹配以固定該透鏡。
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)面與所述入光面分別為一個(gè)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，所述階梯型齒狀面由中心軸相對的兩側(cè)向中心軸凹陷。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述階梯型齒狀面由垂直該中心軸的投影面形成一個(gè)橢圓形外輪廓。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯制成。
6.如權(quán)利要求1所 述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，該透鏡上對應(yīng)該階梯型齒狀面的每個(gè)鋸齒具有相互連接的第一齒面及第二齒面，位于所述第一側(cè)的第一齒面與位于所述第二側(cè)的第一齒面平行，而位于所述第一側(cè)的第二齒面與位于所述第二側(cè)的第二齒面在延伸方向上形成一個(gè)夾角。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述固定架包括一個(gè)支撐腳及一個(gè)夾持部，且所述夾持部由該支撐腳延伸出來，所述夾持部為勾狀且與位于所述透鏡側(cè)邊的第二齒面相匹配。
8.一種照明裝置，包括: 一個(gè)發(fā)光二極管光源； 一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)透鏡及位于該中心軸相對兩側(cè)的兩個(gè)固定架，該透鏡包括一個(gè)階梯型齒狀面、一個(gè)與該階梯型齒狀面相對的底面、以及連接該階梯型齒狀面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近階梯型齒狀面的方向凹陷形成一個(gè)收納發(fā)光二極管光源的收容孔，該透鏡對應(yīng)該收容孔的底部具有一個(gè)入光面，該透鏡具有一個(gè)第一側(cè)及一個(gè)第二側(cè)，該第一側(cè)與該第二側(cè)相對透鏡的中心軸對稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光由該入光面入射至透鏡中，并由入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光后由階梯型齒狀面出射，位于所述透鏡第一側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第一光束，位于所述透鏡第二側(cè)的多個(gè)階梯型齒狀面將平行光朝遠(yuǎn)離該中心軸的方向折射并形成第二光束；該兩個(gè)固定架與該階梯型齒狀面相匹配以固定該透鏡。
9.如權(quán)利要求8所述的照明裝置，其特征在于，所述環(huán)形側(cè)面與所述入光面分別為一個(gè)自由曲面。
10.如權(quán)利要求8所述的照明裝置，其特征在于，所述階梯型齒狀面由中心軸相對的兩側(cè)向中心軸凹陷。
11.如權(quán)利要求8所述的照明裝置，其特征在于，所述階梯型齒狀面由垂直該中心軸的投影面形成一個(gè)橢圓形外輪廓。
12.如權(quán)利要求8所述的照明裝置，其特征在于，所述透鏡采用聚甲基丙烯酸甲酯制成。
13.如權(quán)利要求8所述的照明裝置，其特征在于，該透鏡上對應(yīng)該階梯型齒狀面的每個(gè)鋸齒具有相互連接的第一齒面及第二齒面，位于所述第一側(cè)的第一齒面與位于所述第二側(cè)的第一齒面平行，而位于所述第一側(cè)的第二齒面與位于所述第二側(cè)的第二齒面在延伸方向上形成一個(gè)夾角。
14.如權(quán)利要求8所述的照明裝置，其特征在于，所述固定架包括一個(gè)支撐腳及一個(gè)夾持部，且所述夾持部由該支撐腳延伸出來，所述夾持部為勾狀且與位于所述透鏡側(cè)邊的第二齒面相 匹配。
【文檔編號】F21Y101/02GK104075239SQ201310109836
【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, 藍(lán)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, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司