非對稱配光透鏡及燈具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非對稱配光透鏡及燈具，該透鏡包括本體，所述本體的下表面設(shè)有凹槽，所述凹槽的底面為向著凹槽的開口方向凸起的第一弧形面；本體的上表面包括第一平面和第二平面，所述第一平面和第二平面之間設(shè)有多個順次連接的第二弧形面；所述第二弧形面相對于第一平面為一凸起；所述本體的側(cè)面為平面，本體的兩個側(cè)面的延長面相交于下表面的下方；所述本體同一端部的第一弧形面和第二弧形面的截面均為弧形；所述本體以光軸為對稱軸，所述光軸與本體的側(cè)面的夾角為45.29°；沿著光軸的方向，第一弧形面和第二弧形面之間的距離為3.79±0.1m?m。本實用新型可以采用90°X40°的非對稱配光透鏡，既滿足洗墻并兼顧功能照明的要求。
【專利說明】非對稱配光透鏡及燈具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及燈具照明領(lǐng)域，具體涉及一種非對稱配光透鏡及燈具。

【背景技術(shù)】
[0002] 為避免眩光的影響，采用非對稱配光透鏡的LED (Light-Emitting Diode,發(fā)光二 極管）燈具被越來越多的應(yīng)用于建筑照明設(shè)計中，其特點是在平行墻面的方向形成較寬的 光束，在垂直墻面的方向形成較窄的光束，這樣可以最大限度的避免眩光對周圍人員的影 響。同時，在垂直墻面方向采用40°透鏡，可以兼顧功能照明需求，以燈具安裝高度為2. 5m 為例，在距離墻面lm的范圍內(nèi)，可在地面上形成較為均勻的光斑。
[0003] 現(xiàn)有的非對稱配光透鏡的LED洗墻燈具在垂直墻面方向和平行墻面方向角度相 差較大，僅能做洗墻燈具用。難以兼顧到地面的功能照明需求。 實用新型內(nèi)容
[0004] 在下文中給出關(guān)于本實用新型的簡要概述，以便提供關(guān)于本實用新型的某些方面 的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本實用新型的窮舉性概述。它并不是意圖確 定本實用新型的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本實用新型的范圍。其目的僅僅是以簡 化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實用新型提供一種能夠滿足洗墻并兼顧功能照明要 求的非對稱配光透鏡及燈具。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是：
[0007] -種非對稱配光透鏡，包括本體，所述本體的下表面設(shè)有凹槽，所述凹槽的底面為 向著凹槽的開口方向凸起的第一弧形面；所述本體的上表面包括第一平面和第二平面，所 述第一平面和第二平面之間設(shè)有多個順次連接的第二弧形面；所述第二弧形面相對于所述 第一平面為一凸起；所述本體的側(cè)面為平面，所述本體的兩個側(cè)面的延長面相交于下表面 的下方；所述本體同一端部的第一弧形面和第二弧形面的截面均為弧形；所述本體以光軸 為對稱軸，所述光軸與所述本體的側(cè)面的夾角為45. 29° ;沿著所述光軸的方向，所述第一 弧形面和第二弧形面之間的距離為3. 79±0. 1mm。
[0008] 本實用新型還提供一種燈具，包括光源和上述的非對稱配光透鏡，所述光源設(shè)置 在所述凹槽的下方，所述光源的頂點位于光軸上，并與所述凹槽的開口位于同一直線上，所 述光源以所述光軸為對稱軸，所述光源的出射光角度為110° -140°。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：
[0010] 本實用新型可以采用90° X40°的非對稱配光透鏡，既滿足洗墻并兼顧功能照明 的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述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 是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012] 圖1為本實用新型實施例提供的非對稱配光透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2為本實用新型實施例提供的非對稱配光透鏡的端部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖3為本實用新型實施例提供的非對稱配光透鏡的側(cè)面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖4為本實用新型實施例提供的上表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖5為本實用新型實施例提供的非對稱配光透鏡的光路走向的結(jié)構(gòu)示意圖； [0017] 圖6為本實用新型實施例提供的非對稱配光透鏡的配光曲線圖。
[0018] 附圖標(biāo)記：
[0019] 1-本體；2-下表面；3-凹槽；4-第一弧形面；5-上表面；6-第一平面；7-第二平 面；8-第二弧形面；9-光軸；10-光源。

【具體實施方式】
[0020] 為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新 型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。在本實用新型的一個附圖 或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅?元素和特征相結(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本實用新型無關(guān) 的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用 新型保護的范圍。
[0021] 參見圖1和圖2, 一種非對稱配光透鏡，包括本體1，本體1的下表面2設(shè)有凹槽3， 凹槽3的底面為向著凹槽的開口方向凸起的第一弧形面4 ;本體1的上表面5包括第一平 面6和第二平面7,第一平面6和第二平面7之間設(shè)有多個順次連接的第二弧形面8 ;第二 弧形面8相對于第一平面6為一凸起；本體1的側(cè)面為平面，本體1的兩個側(cè)面的延長面相 交于下表面2的下方；本體1同一端部的第一弧形面4和第二弧形面8的截面均為弧形；本 體1以光軸9為對稱軸，光軸9與本體1的側(cè)面的夾角為45. 29° ;沿著光軸9的方向，第 一弧形面4和第二弧形面8之間的距離為3. 79±0. 1mm。
[0022] 本實用新型的第一弧形面向下彎曲，而第一弧形面則向上彎曲，即向上凸起，本體 的端部界面類似于倒著放置的梯形，梯形的上表面為一自由曲面，下表面設(shè)有一凹槽，在本 體的同一端部，第一弧形面和第二弧形面的截面均為弧形，即第一弧形面和第二弧形面相 對設(shè)置，第一弧形面的中心線和第二弧形面的中心線可相對平行設(shè)置。本實用新型通過設(shè) 計的第一弧形面和第二弧形面形成的自由曲面透鏡，縮小了非對稱配光透鏡本身的尺寸， 且擴大了垂直墻面的方向的光束寬度，在洗墻同時兼顧照明的功能。
[0023] 參見圖2和圖3,本實施例中，為了便于安裝及更好的實現(xiàn)洗墻同時兼顧照明的功 能，上表面5的截面為長方形，每個第二弧形面8沿著所述長方形的寬度依次平行設(shè)置。
[0024] 參見圖3和圖4,優(yōu)選的，上表面5的長度j為14. 5-27mm。
[0025] 參見圖2、圖3和圖4,本實施例中，凹槽3的開口寬度a為1.53±0. 1mm，凹槽3的 高度C為1. 45±0. 1mm，第一弧形面4的底部到凹槽3的開口的距離b為1. 14±0. 1mm，第 一平面6到凹槽3的開口的距離d為4. 75±0. 1mm，第二弧形面8的頂部到凹槽3的開口 的距離f為5. 09 ±0. 1mm，第二弧形面8的底部到凹槽3的開口的距離e為4. 93 ±0. 1mm， 每個第二弧形面8的寬度i均為1.05±0. 1mm，第一平面6和第二平面7的的寬度均為 0.45±0. 1mm，上表面h的寬度為11. 12±0. 1mm，多個第二弧形面8連接所組成的曲面的寬 度 g 為 10. 22±0. 1mm。
[0026] 本實用新型透鏡本身尺寸較小，在制作燈具時可實現(xiàn)較小尺寸的燈具設(shè)計方案。
[0027] 參見圖2、圖3和圖4,本實用新型優(yōu)選的尺寸為：凹槽3的開口寬度a為1. 53mm， 凹槽3的高度c為1. 45mm，第一弧形面4的底部到凹槽3的開口的距離b為1. 14mm，第一平 面6到凹槽3的開口的距離d為4. 75mm，第二弧形面8的頂部到凹槽3的開口的距離f為 5. 09mm，第二弧形面8的底部到凹槽3的開口的距離e為4. 93mm，每個第二弧形面8的寬度 i均為1.05mm，第一平面6和第二平面7的的寬度均為0.45mm，上表面h的寬度為11. 12mm， 多個第二弧形面8連接所組成的曲面的寬度g為10. 22mm，上表面5的長度j為15. 51mm。
[0028] 采用上述的尺寸設(shè)置，可以得到90° X40°的非對稱配光透鏡，使用該透鏡的燈 具可以在實現(xiàn)洗墻的同時兼顧地面功能照明要求。
[0029] 參見圖5,本實用新型還提供一種燈具，包括光源10和上述的非對稱配光透鏡，光 源10設(shè)置在凹槽3的下方，光源10的頂點位于光軸9上，并與凹槽3的開口位于同一直線 上，光源10以光軸9為對稱軸，光源10的出射光角度為110° -140°。
[0030] 本實用新型的非對稱配光透鏡應(yīng)用于燈具中，作為燈罩使用，使燈具既可作為洗 墻燈，又可作為照明燈使用。
[0031] 本實用新型對應(yīng)與90° X40°的非對稱配光透鏡時，其光源的出射光角度為 120。。
[0032] 本實用新型的設(shè)計原理：
[0033] 透鏡是LED燈具實現(xiàn)配光的重要組成部分。傳統(tǒng)LED透鏡的設(shè)計方法采用成像光 學(xué)作為設(shè)計原理。一般是將問題看作設(shè)計一個NA (數(shù)值孔徑），非常大的成像光學(xué)系統(tǒng)，例 如小的孔徑比或者F數(shù)。數(shù)值孔徑與其他技術(shù)參數(shù)有著密切的關(guān)系，它幾乎決定和影響著 其他各項技術(shù)參數(shù)。它與分辨率成正比，與放大率成正比，與焦深成反比，NA值增大，視場 寬度與工作距離都會相應(yīng)地變小。
[0034] 在成像光學(xué)設(shè)計中，光學(xué)系統(tǒng)作為成像工具，基本上都用幾何光線的概念來研究 其規(guī)律，對能量傳遞的研究較少。從物理學(xué)觀點看，光線攜帶著輻射能，光線的方向也就是 輻射能的傳播方向。因此，從能量的角度考慮，光學(xué)系統(tǒng)也是傳遞輻射能量的工具，是能量 傳播的過程。在照明領(lǐng)域中，往往我們需要得到的是能量的最終分布方式，而不是對物體成 一個清晰的像。故采用非成像光學(xué)方法設(shè)計的自由曲面透鏡可以很好的解決能量的傳遞問 題。
[0035] 如圖5所示，光源10發(fā)出的光線路徑共有兩種：
[0036] 1、經(jīng)第一弧形面4與第一弧形面4相交于A點，經(jīng)A點折射后進入透鏡，在透鏡中 穿行與上表面5相交于B點后出射。
[0037] 2、光線經(jīng)C點入射透鏡后，在C點發(fā)生一次折射，之后與本體1的側(cè)面相交于D點， 同時發(fā)生二次折射，經(jīng)D點折射的光線與上表面5相交于E點發(fā)生折射后出射透鏡。
[0038] 根據(jù)幾何光學(xué)原理可知，光線在介質(zhì)中的折射遵循折射定律，折射定律見下式1。
[0039] h X sin α = n2 X sin β (式 1)
[0040] 式l*ni為入射光線所在介質(zhì)的折射率，n2為出射光線所在介質(zhì)的折射率。α為 光線的入射角，β為光線的出射角。以系統(tǒng)光軸和光源交點為光學(xué)系統(tǒng)原點，根據(jù)LED顆 粒出射光線的一次光學(xué)分布曲線以及已知的介質(zhì)折射率^和％，代入公式1中，可以得到A 點折射后的光線坐標(biāo)。其中本體1的側(cè)面在光線出射方向的坐標(biāo)為一固定值。
[0041] 當(dāng)光線從A點出射的坐標(biāo)通過計算得到后，假設(shè)上表面5與光線的交點B坐標(biāo)為 (y，z)，其中，沿光線出射方向坐標(biāo)為z，與系統(tǒng)光軸垂直方向為y。從圖中可以看到，交點B 的坐標(biāo)為最終所求坐標(biāo)。假設(shè)B點為一在自由上表面5上的動點，通過不同的入射光線坐 標(biāo)就可求得動點B的坐標(biāo)點集。
[0042] 因為B點坐標(biāo)為兩個未知參數(shù)，故還需要一個方程才能解出。考慮從光源發(fā)出的 光線，全部從上表面5出射，在最終照明平面上形成一個能量分布。根據(jù)能量守恒的原理得 到下式2。
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種非對稱配光透鏡，其特征在于，包括本體，所述本體的下表面設(shè)有凹槽，所述凹 槽的底面為向著凹槽的開口方向凸起的第一弧形面；所述本體的上表面包括第一平面和第 二平面，所述第一平面和第二平面之間設(shè)有多個順次連接的第二弧形面；所述第二弧形面 相對于所述第一平面為一凸起；所述本體的側(cè)面為平面，所述本體的兩個側(cè)面的延長面相 交于下表面的下方；所述本體同一端部的第一弧形面和第二弧形面的截面均為弧形；所述 本體以光軸為對稱軸，所述光軸與所述本體的側(cè)面的夾角為45. 29° ;沿著所述光軸的方 向，所述第一弧形面和第二弧形面之間的距離為3. 79±0. 1mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱配光透鏡，其特征在于，所述上表面的截面為長方形， 每個所述第二弧形面沿著所述長方形的寬度依次平行設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的非對稱配光透鏡，其特征在于，所述上表面的長度為 14. 5-27mm〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的非對稱配光透鏡，其特征在于，所述凹槽的開口寬 度為1. 53±0. 1mm，所述凹槽的高度為1. 45±0. 1mm，所述第一弧形面的底部到所述凹槽的 開口的距離為1. 14±0. 1mm，所述第一平面到所述凹槽的開口的距離為4. 75±0. 1mm，所述 第二弧形面的頂部到所述凹槽的開口的距離為5. 09±0. 1mm，所述第二弧形面的底部到所 述凹槽的開口的距離為4. 93±0. 1mm，每個所述第二弧形面的寬度均為1.05±0. 1mm，所述 第一平面和第二平面的的寬度均為〇. 45±0. 1mm，所述上表面的寬度為11. 12±0. 1mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非對稱配光透鏡，其特征在于，所述凹槽的開口寬度為 1. 53mm，所述凹槽的高度為1. 45mm，所述第一弧形面的底部到所述凹槽的開口的距離為 1. 14mm，所述第一平面到所述凹槽的開口的距離為4. 75mm，所述第二弧形面的頂部到所述 凹槽的開口的距離為5. 09mm，所述第二弧形面的底部到所述凹槽的開口的距離為4. 93mm， 每個所述第二弧形面的寬度均為1. 〇5mm，所述第一平面和第二平面的的寬度均為0. 45mm， 所述上表面的寬度為11. 12mm，所述上表面的長度為15. 51mm。
6. -種燈具，其特征在于，包括光源和權(quán)利要求1-5任一項所述的非對稱配光透鏡，所 述光源設(shè)置在所述凹槽的下方，所述光源的頂點位于光軸上，并與所述凹槽的開口位于同 一直線上，所述光源以所述光軸為對稱軸，所述光源的出射光角度為110° -140°。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燈具，其特征在于，所述光源的出射光角度為120°。
【文檔編號】F21Y101/02GK203836851SQ201420245871
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】李澄 申請人:北京新時空照明技術(shù)有限公司