用于照明裝置的透鏡和具有該透鏡的照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于照明裝置的透鏡，所述透鏡包括底面和在所述底面上隆起的頂面，所述底面的中央限定出凹進(jìn)區(qū)域，其特征在于，所述凹進(jìn)區(qū)域的表面包括設(shè)置在中央的入射面和圍繞所述入射面設(shè)置的反射面，來自所述照明裝置的光源的第一入射光線在通過所述入射面折射后沿第一方向到達(dá)所述頂面并出射形成用于前向照明的第一出射光線，并且來自所述光源的第二入射光線在射出至所述反射面時(shí)被反射后沿第二方向出射形成用于后向照明的第二出射光線。本發(fā)明還涉及一種具有該透鏡的照明裝置。
【專利說明】用于照明裝置的透鏡和具有該透鏡的照明裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于照明裝置的透鏡和具有該透鏡的照明裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 固態(tài)照明（SSL)裝置使用了發(fā)光二極管（LEDs)，并且呈現(xiàn)出快速的進(jìn)化并逐漸取 代傳統(tǒng)的例如白熾燈和熒光燈的趨勢。LED具有低能高效、長使用壽命以及緊湊的設(shè)計(jì)等優(yōu) 點(diǎn)，這使得LED裝置能在眾多場合可替換傳統(tǒng)的照明裝置。為了在LED技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn) 全向照明的效果，現(xiàn)有技術(shù)提供了多種改進(jìn)的方式。
[0003] 在一種現(xiàn)有的技術(shù)中，參考專利EP2180234A1，該發(fā)明提供了一種全向照明的燈 泡，該燈泡包括透明的主體件和在主體件一端的接觸件。此外該燈泡還具有在燈泡內(nèi)設(shè)置 的圓盤和支撐柱，并在圓盤的周向上設(shè)置有多個(gè)LED，這樣以實(shí)現(xiàn)在全向上可提供合適的照 明效果。參考專利W02009/091562A2,該發(fā)明提供了在其內(nèi)設(shè)置有LED支架，并在支架上的 各個(gè)表面上分別設(shè)置有多個(gè)LED，從而實(shí)現(xiàn)在對多方向或者全向上的照明。但這些發(fā)明都需 要使用多個(gè)LED芯片作為實(shí)現(xiàn)多向或全向照明的基礎(chǔ)，不僅增加了制作的成本，也限制了 該類產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種新型的用于照明裝置的透鏡。基于此 透鏡的照明裝置，借助透鏡的前向出射光和經(jīng)透鏡反射的后向出射的光線，再只需使用單 個(gè)LED芯片，而無需使用多個(gè)LED芯片即可實(shí)現(xiàn)多向或全向照明的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)在全 向上的均勻的光分布，不僅簡化了制作的流程，而且還節(jié)省了制造的成本。此外，透鏡內(nèi)部 通過使用反射面的設(shè)計(jì)，可使得在前向照明的光線中不會(huì)造成光線的泄露。
[0005] 本發(fā)明的第一個(gè)目的通過這樣一種用于照明裝置的透鏡來實(shí)現(xiàn)，即該透鏡包括底 面和在底面上隆起的頂面，底面的中央限定出凹進(jìn)區(qū)域，其中，凹進(jìn)區(qū)域的表面包括設(shè)置在 中央的入射面和圍繞入射面設(shè)置的反射面，來自照明裝置的光源的第一入射光線在通過入 射面折射后沿第一方向到達(dá)頂面并出射形成用于前向照明的第一出射光線，并且來自光源 的第二入射光線在射出至反射面時(shí)被反射后沿第二方向出射形成用于后向照明的第二出 射光線。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，光源的光在通過透鏡后，可同時(shí)在多個(gè)方向上例如兩個(gè)相反的方 向上形成照明效果，從而實(shí)現(xiàn)全向照明的可能性。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的方案，第一出射光線和第二出射光線共同形成全向照明。通過兩個(gè) 方向的出射光線，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向或者全向照明的可能性。
[0007] 優(yōu)選的是，入射面設(shè)計(jì)為透明或半透明的，使得第一光線直接從入射面透射后經(jīng) 過頂面折射后出射。這樣，來自光源的第一光線可以直接在透過入射面后從出射面出射，并 且可沿著光軸直接在前向方向形成出射光。
[0008] 優(yōu)選的是，反射面的朝向光源的表面上設(shè)置有反射涂層，第二光線被反射涂層反 射。這樣，來自光源的第二光線可在受到反射涂層的作用后，可實(shí)現(xiàn)被反射沿著與入射方向 相反的方向出射的可能性。
[0009] 優(yōu)選的是，反射涂層設(shè)計(jì)為鏡面反射涂層。這樣的反射層可以合適的使得來自光 源的第二光線高效率的被反射。
[0010] 優(yōu)選的是，從透鏡的截面上看，入射面設(shè)計(jì)為半圓形、矩形和梯形中的任一種。根 據(jù)輪廓的不同，可使得經(jīng)入射面入射的光線在入射后形成不同形式的光分布。
[0011] 優(yōu)選的是，反射面包括第一部分和第二部分，第二光線至少被第二部分反射后出 射。其中，從透鏡的截面上看，第一部分將反射面的第二部分與入射面連接，使得來自光源 的所有光線都會(huì)受到入射面或者反射面的作用，并且第二光線被反射面的第二部分反射。
[0012] 優(yōu)選的是，從透鏡的截面上看，第一部分設(shè)計(jì)為直線狀，第二部分設(shè)計(jì)為直線和樣 條曲線中的任一種。根據(jù)第一部分的設(shè)計(jì)，可改變與第一部分連接的第二部分和透鏡底面 之間的夾角，從而達(dá)到改變經(jīng)第二部分反射的出射光的出射角度的可能性。
[0013] 優(yōu)選的是，從透鏡的截面上看，第一部分從底面至頂面是逐漸遠(yuǎn)離透鏡的光軸的。 這樣，可有效地形成反射面和入射面之間的分界，使得第二光線只會(huì)入射至反射面。
[0014] 優(yōu)選的是，從透鏡的截面上看，第一部分和第二部分共同形成連續(xù)的樣條曲線。這 樣，來自光源的第二光線可同時(shí)受到第一部分和第二部分的作用并被反射朝向底面出射。
[0015] 優(yōu)選的是，從透鏡的截面上看，第一部分和第二部分共同形成從底面至頂面是逐 漸靠近透鏡的光軸的。這樣的反射面可有效控制第二光線經(jīng)反射后的出射角度。
[0016] 優(yōu)選的是，頂面包括出射面和圍繞出射面設(shè)置的脫模面，第一光線在經(jīng)過入射面 后通過頂面的出射面出射。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，在前向的方向上出射的光線只經(jīng)過出射面出 射，此外，利用脫模面，在不影響前向的照明效果的同時(shí)，更容易制造和加工透鏡。
[0017] 優(yōu)選的是，從透鏡的截面上看，出射面設(shè)計(jì)為樣條曲線。這樣，經(jīng)出射面折射后的 光線可形成前向的均勻的周向照明，
[0018] 優(yōu)選的是，從透鏡的截面上看，脫模面設(shè)計(jì)為樣條曲線和直線中的任一種。這樣的 脫模面有利于形成簡易的對透鏡的加工或制造的可能性。
[0019] 優(yōu)選的是，透鏡設(shè)計(jì)為圍繞光軸是旋轉(zhuǎn)對稱的。這樣的透鏡可以形成旋轉(zhuǎn)對稱的 出射光的光分布。
[0020] 優(yōu)選的是，透鏡由光學(xué)塑料和玻璃中的任一種制成。這樣的材料使得透鏡具有良 好的光學(xué)性能的同時(shí)，還能使得透鏡具有合適的經(jīng)濟(jì)性。
[0021] 本發(fā)明的另一個(gè)目的通過這樣一種照明裝置來實(shí)現(xiàn)，其中，照明裝置包括光源和 以上所述的透鏡。這樣的照明裝置可以借助該透鏡形成全向的照明效果。
[0022] 優(yōu)選的是，照明裝置設(shè)計(jì)為LED改型燈。這樣的改型燈可有利地兼容其他照明裝 置的平臺(tái)，可產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)適用性，使得應(yīng)用環(huán)境變得廣泛。
[0023] 優(yōu)選的是，LED改型燈為A型改型燈。這樣可在外觀上和性能上與傳統(tǒng)的燈泡形 狀兼容，并具有良好的類似傳統(tǒng)的燈泡的全向照明性能。
[0024] 優(yōu)選的是，照明裝置還包括散熱裝置，散熱裝置設(shè)計(jì)為在照明裝置的外圍上沿周 向設(shè)置的多個(gè)散熱鰭，并且從照明裝置的截面上看，散熱鰭包括第一邊緣，第一邊緣設(shè)計(jì)為 在從透鏡的出射面至入射面的方向上是遠(yuǎn)離透鏡的光軸的。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，經(jīng)過透鏡的 光線不會(huì)受到散熱裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的阻擋或遮掩而降低了照明效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 附圖構(gòu)成本說明書的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。這些附圖圖解了本發(fā) 明的實(shí)施例，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào) 表示。圖中示出：
[0026] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的透鏡的截面示意圖；
[0027] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的透鏡的光路圖；
[0028] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的照明裝置的截面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的透鏡100的截面示意圖，如圖1所示，透鏡100 可設(shè)計(jì)為關(guān)于光軸X是旋轉(zhuǎn)對稱的，并且可由光學(xué)塑料或者玻璃制造而成，這樣不僅降低 了制造成本，還可保證該透鏡100具有良好的光學(xué)性能。透鏡100具有頂面2和與頂面2 相對設(shè)置的底面1，在底面1和頂面2之間限定出了該透鏡的入射面41和反射面42以及用 于容納光源5的凹進(jìn)區(qū)域3,這樣的凹進(jìn)區(qū)域3設(shè)計(jì)為是空心的，由圖可見，該入射面包括兩 個(gè)部分，即入射面41和反射面42。
[0030] 結(jié)合圖2,圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的透鏡100的光路圖。在底面1的中 央可設(shè)置有LED光源5, LED光源具有低能高效并且具有長生命周期等優(yōu)點(diǎn)，這樣來自LED 光源5的光線會(huì)在進(jìn)入底面1后射入透鏡100并到達(dá)入射面。其中，來自光源5的第一光 線L1會(huì)直接射入到入射面41上，此時(shí)第一光線L1會(huì)在入射面41上通過折射射出至頂面 2,并再次經(jīng)過頂面2的折射后出射至透鏡100的外部。根據(jù)入射面41的輪廓的設(shè)計(jì)的不 同，例如在截面上看，可設(shè)計(jì)成半圓形、矩形和梯形中的任一種，當(dāng)然入射面41的輪廓并不 限于上述的形狀，類似可達(dá)到相同或相似功能的形狀都可用于設(shè)計(jì)為入射面41的輪廓，自 入射面41入射的第一光線L1可具有不同的光分布，從而在最終經(jīng)過頂面2出射后形成不 同效果的出射光L1'的光分布。需要注意的是，頂面2包括兩個(gè)部分，分別為出射面21和 脫模面22,來自光源5的第一光線L1在經(jīng)過入射面41的折射后是僅僅經(jīng)過出射面21的折 射后出射的（下文將詳細(xì)闡述)，所以并無來自光源5的光線經(jīng)過脫模面22出射，這樣的脫 模面22連接著頂面2的出射面21和底面1，使得整個(gè)透鏡100具有連貫的外圍輪廓，這樣 的設(shè)計(jì)向在制造透鏡100的過程中提供了一種較為容易加工或制造的輪廓的設(shè)計(jì)，例如便 于脫模的過程。
[0031] 如圖1所示，作為另一個(gè)入射面的反射面42設(shè)置在入射面41的周圍，并圍繞該入 射面41相關(guān)于透鏡100的光軸X呈旋轉(zhuǎn)對稱的。從該透鏡100的截面上看，該反射面42可 設(shè)置為具有兩部分，第一部分421和第二部分422,其中，第一部分421可在截面上看設(shè)置為 直線狀，并且同時(shí)第二部分422也設(shè)置為直線狀，這樣第一和第二部分421、422在整體上形 成了折線的截面輪廓。此時(shí)，第一部分421可實(shí)現(xiàn)限定來自同一光源5的第一光線L1和第 二光線L2的界限的作用，經(jīng)過入射面41入射的第一光線L1不會(huì)入射至反射面42上，這樣 第一光線L1只會(huì)通過入射面41形成最終的前向出射光L1' 了?；诖?，來自光源5的第 二光線L2在射到反射面42時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)反射面42使用了例如鏡面反射涂層進(jìn)行了處理， 這樣第二光線L2會(huì)直接被反射面42全部反射后朝向底面1的方向射出，并最終經(jīng)過底面 1出射形成出射光L2'。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，光源5的光線一部分L1會(huì)通過入射面41形成第 一方向上的，即是前向的光分布，另一部分L2會(huì)經(jīng)過反射面42的反射形成后向的，即是與 第一方向相對的第二方向出射后形成其他的光分布，并根據(jù)這些不同區(qū)域的光分布最終形 成了全向照明的照明效果。
[0032] 根據(jù)圖1可以看出，在透鏡100的截面上看，根據(jù)入射面41和反射面42分別所包 括的體積或者表面輪廓的大小，可通過變化兩者所述體積或者大小之間的比例，從而實(shí)現(xiàn) 改變在第一方向出射的第一出射光L1'和在第二方向出射的第二出射光L2'之間的光通量 的比例。
[0033] 此外，需要說明的是，在未示出的實(shí)施例中，透鏡100的反射面42的兩個(gè)部分421、 422還可分別設(shè)計(jì)為直線狀和樣條曲線，這樣可最終對第二光線L2形成不同效果的或是不 同出射角度的反射效果，借此可實(shí)現(xiàn)例如調(diào)節(jié)光源5的出射光線L2'的出射光的光分布和 出射角度，這樣最終可調(diào)節(jié)經(jīng)透鏡100處理后的全向照明的照明范圍。
[0034] 在另一個(gè)未示出的實(shí)施例中，透鏡100的反射面42的兩個(gè)部分421、422還可設(shè)計(jì) 為一體化的，即從透鏡100的截面上看，兩個(gè)部分421、422設(shè)計(jì)為例如一個(gè)樣條曲線，這樣 可在一定程度上簡化透鏡100的制造過程，并可達(dá)到較好的全向照明的效果。
[0035] 此外，基于上述的透鏡100,還提供有一種照明裝置200,參見圖3,圖3示出了根 據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的照明裝置200的截面示意圖。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，透鏡100可設(shè)置 于照明裝置200的頂部，接收來自LED光源的光線，形成前向的即是從透鏡100的底面至頂 面的方向上的照明，同時(shí)也形成了后向的即是從透鏡100的頂面至底面的方向上的照明， 從而形成了該照明裝置200的全向照明的光分布。在該照明裝置200中，為了使得傳統(tǒng)的 在照明裝置200的外周圍上設(shè)計(jì)的散熱裝置6不會(huì)阻擋或者遮掩來自透鏡100的后向的光 線，該散熱裝置6設(shè)計(jì)有散熱鰭61，并且該散熱鰭61設(shè)計(jì)具有一個(gè)在照明裝置200底部向 頂部的方向上是逐漸靠近光軸X傾斜的第一邊緣611，這樣，避免了如果該第一邊緣611設(shè) 計(jì)為水平時(shí)，來自透鏡1〇〇的向下的光線被該散熱鰭61阻擋或者遮掩的結(jié)果，使得整體的 全向照明效果降低或變差。
[0036] 以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等 同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0037] 參考標(biāo)號(hào)
[0038] 1 底面 2 頂面 3 凹進(jìn)區(qū)域 41 入射面 42 反射面 421 第一部分 422 第二部分 5 光源 6 散熱裝置 61 散熱鰭 611 第一邊緣 100 透鏡 200 照明裝置 21 出射面 22 脫模面
[0039] L1 第一光線 L2 第二光線 LV 第一出射光線 L2 第二出射光線 X 光軸。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于照明裝置（200 )的透鏡（100 )，所述透鏡（100 )包括底面（1)和在所述底面 (1)上隆起的頂面（2)，所述底面（1)的中央限定出凹進(jìn)區(qū)域（3)，其特征在于，所述凹進(jìn)區(qū) 域（3)的表面包括設(shè)置在中央的入射面（41)和圍繞所述入射面（41)設(shè)置的反射面（42)，來 自所述照明裝置（200)的光源（5)的第一入射光線（L1)在通過所述入射面（41)折射后沿 第一方向到達(dá)所述頂面（2)并出射形成用于前向照明的第一出射光線（L1'），并且來自所 述光源（5)的第二入射光線（L2)在射出至所述反射面（42)時(shí)被反射后沿第二方向出射形 成用于后向照明的第二出射光線（L2'）。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡（100)，其特征在于，所述第一出射光線（L1'）和所述第 二出射光線（L2'）共同形成全向照明。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡（100)，其特征在于，所述入射面（41)設(shè)計(jì)為透明或 半透明的，使得所述第一光線（L1)直接從所述入射面（41)透射后經(jīng)過所述頂面（2)折射后 出射。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡（100)，其特征在于，所述反射面（42)的朝向所述光 源（5)的表面上設(shè)置有反射涂層，所述第二光線（L2)被所述反射涂層反射。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡（100)，其特征在于，所述反射涂層為鏡面反射涂層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡（100)，其特征在于，從所述透鏡（100)的截面上看， 所述入射面（41)設(shè)計(jì)為半圓形、矩形和梯形中的任一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡（100)，其特征在于，所述反射面（42)包括第一部分 (421)和第二部分（422)，所述第二光線（L2)至少被所述第二部分（422)反射后出射。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡（100)，其特征在于，從所述透鏡（100)的截面上看，所述 第一部分（421)設(shè)計(jì)為直線狀，所述第二部分（422)設(shè)計(jì)為直線和樣條曲線中的任一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的透鏡（100)，其特征在于，從所述透鏡（100)的截面上看，所述 第一部分（421)在從所述底面（1)至所述頂面（2)的方向上是逐漸遠(yuǎn)離所述透鏡（100)的 光軸（X)的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡（100)，其特征在于，從所述透鏡（100)的截面上看，所 述第一部分（421)和所述第二部分（422)共同形成連續(xù)的樣條曲線。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的透鏡（100)，其特征在于，從所述透鏡（100)的截面上看，所 述第一部分（421)和所述第二部分（422)共同形成在從所述底面（1)至所述頂面（2)的方 向上是逐漸靠近所述透鏡（100)的光軸（X)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡（100)，其特征在于，所述頂面（2)包括出射面（21) 和圍繞所述出射面（21)設(shè)置的脫模面（22)，所述第一光線（L1)在經(jīng)過所述入射面（41)后 通過出射面（21)出射。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的透鏡（100)，其特征在于，從所述透鏡（100)的截面上看，所 述出射面（21)設(shè)計(jì)為樣條曲線。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的透鏡（100)，其特征在于，從所述透鏡（100)的截面上看，所 述脫模面（22)設(shè)計(jì)為樣條曲線和直線中的任一種。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡（100)，其特征在于，所述透鏡（100)設(shè)計(jì)為圍繞光 軸（X)是旋轉(zhuǎn)對稱的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡（100)，其特征在于，所述透鏡（100)由光學(xué)塑料和 玻璃中的任一種制成。
17. -種照明裝置（200)，其特征在于，所述照明裝置（200)包括光源和根據(jù)權(quán)利要求1 至16中任一項(xiàng)所述的透鏡（100)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的照明裝置（200)，其特征在于，所述照明裝置（200)設(shè)計(jì)為 LED改型燈。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的照明裝置（200)，其特征在于，所述LED改型燈為A型改型 燈。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的照明裝置（200)，其特征在于，所述照明裝置（200)還包 括散熱裝置（6)，所述散熱裝置（6)設(shè)計(jì)為在所述照明裝置（200)的外圍上沿周向設(shè)置的 多個(gè)散熱鰭（61 )，并且從所述照明裝置（200)的截面上看，所述散熱鰭（61)包括第一邊緣 (611)，所述第一邊緣（611)設(shè)計(jì)為在從所述透鏡（100)的所述頂面（2)至所述底面（1)的 方向上是遠(yuǎn)離所述透鏡（100)的光軸（X)傾斜的。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK104296068SQ201310302950
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】林雪琴 申請人:歐司朗有限公司