本實(shí)用新型的實(shí)施例總體上涉及照明設(shè)備，并且更具體地，涉及一種準(zhǔn)直光學(xué)器件以及包含該準(zhǔn)直光學(xué)器件的聚光燈。

背景技術(shù)：

聚光燈通常包括光源以及用于對來自光源的光進(jìn)行準(zhǔn)直的準(zhǔn)直光學(xué)器件。目前普遍采用發(fā)光二極管(LED)替代傳統(tǒng)的白熾燈作為聚光燈的光源。為了實(shí)現(xiàn)聚光燈的小光束角，準(zhǔn)直光學(xué)器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。然而，隨著LED發(fā)光區(qū)域變得越來越大，為了實(shí)現(xiàn)小光束角而需要的透鏡的體積也會顯著增大，這對于聚光燈的成本和光學(xué)性能而言是不利的。針對該問題的傳統(tǒng)解決方案難以在設(shè)備的光學(xué)性能與成本之間取得良好的平衡。因而，需要一種能夠提供小光束角并且結(jié)構(gòu)緊湊的準(zhǔn)直光學(xué)器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的實(shí)施例提供了一種準(zhǔn)直光學(xué)器件以及聚光燈，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述以及其他潛在問題。

根據(jù)本公開實(shí)施例的準(zhǔn)直光學(xué)器件包括透鏡和反射器。該透鏡為圍繞縱向中心軸的回轉(zhuǎn)體并且具有：接收腔，其包括第一折射面和第二折射面，所述第一折射面和所述第二折射面共同接收來自光源的光；第一回轉(zhuǎn)面，沿所述中心軸與所述第一折射面間隔開，所述第一回轉(zhuǎn)面將由所述第一折射面折射來的第一部分光橫向地反射；以及第二回轉(zhuǎn)面，圍繞所述接收腔布置，所述第二回轉(zhuǎn)面將由所述第一回轉(zhuǎn)面橫向反射來的所述第一部分光橫向地折射出所述透鏡，所述第二回轉(zhuǎn)面還將由所述第二折射面折射來的第二部分光反 射至所述第一回轉(zhuǎn)面，所述第一回轉(zhuǎn)面繼而將所述第二部分光橫向地反射出所述透鏡。反射器圍繞所述中心軸設(shè)置在所述透鏡的橫向外側(cè)，將從所述透鏡橫向射出的所述第一部分光和所述第二部分光反射以縱向地離開所述準(zhǔn)直光學(xué)器件。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直光學(xué)器件還包括連接所述透鏡和所述反射器的透明部件。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，所述準(zhǔn)直光學(xué)器件還包括耦合至所述反射器和所述透鏡的基板，所述基板上設(shè)置有所述光源，并且所述透鏡的所述中心軸與所述光源對準(zhǔn)。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一折射面橫向地延伸以將所述第一部分光折射至所述第一回轉(zhuǎn)面；以及

所述第二折射面圍繞所述第一折射面布置并且與所述第一折射面成角度地延伸，以將所述第二部分光折射至所述第二回轉(zhuǎn)面。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一折射面整體上是相對于所述光源的凸面，并且在其中部面對所述光源設(shè)有凹陷部。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一折射面是相對于所述光源的平滑凸面。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，所述反射器的內(nèi)表面上涂覆有反光材料。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，所述反射器的外表面上形成有輻射狀分布的V形凹槽。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述V形凹槽的兩個(gè)表面之間的夾角為60度至120度。

根據(jù)本公開的實(shí)施例的聚光燈包括如上所述的任意一種準(zhǔn)直光學(xué)器件。

本公開的實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)諸多有益技術(shù)效果。例如，根據(jù)本公開的實(shí)施例的準(zhǔn)直光學(xué)器件中的第二回轉(zhuǎn)面能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面的功能，即能夠?qū)⒂傻谝换剞D(zhuǎn)面橫向反射來的第一部分光橫向地折射出透鏡以及將由第二折射面折射來的第二部分光反射至第一回轉(zhuǎn) 面。以此方式，減小了準(zhǔn)直光學(xué)器件在沿中心軸H的方向上的縱向尺寸，從而能夠降低聚光燈的整體制造成本并且能夠提供良好的光學(xué)性能。

此外，通過使用準(zhǔn)直光學(xué)器件中的第一回轉(zhuǎn)面、第二回轉(zhuǎn)面以及反射器對光路進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠提供具有小光束角的出射光。

附圖說明

通過參照附圖的以下詳細(xì)描述，本公開實(shí)施例的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更容易理解。在附圖中，將以示例以及非限制性的方式對本公開的多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明，其中：

圖1示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的準(zhǔn)直光學(xué)器件的示意性截面圖；

圖2示出了圖1所示的準(zhǔn)直光學(xué)器件中的光路示意圖；

圖3示出了根據(jù)本公開的準(zhǔn)直光學(xué)器件的另一示例實(shí)現(xiàn)的示意性截面圖；

圖4示出了根據(jù)本公開的準(zhǔn)直光學(xué)器件的又一示例實(shí)現(xiàn)的立體示意圖；

圖5示出了根據(jù)本公開的準(zhǔn)直光學(xué)器件的一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)的截面示意圖；以及

圖6示出了圖5所示的準(zhǔn)直光學(xué)器件中的光路示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖中所示的各種示例性實(shí)施例對本公開的原理進(jìn)行說明。應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例的描述僅僅為了使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本公開，而并不意在以任何方式限制本公開的范圍。應(yīng)當(dāng)注意的是，在可行情況下可以在圖中使用類似或相同的附圖標(biāo)記，并且類似或相同的附圖標(biāo)記可以表示類似或相同的功能。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到，從下面的描述中，本文中所說明的結(jié)構(gòu)和方法的替代實(shí)施例可以被采用而不脫離 通過本文描述的本實(shí)用新型的原理。

下面將結(jié)合圖1至圖6詳細(xì)說明根據(jù)本公開的示例實(shí)施例的準(zhǔn)直光學(xué)器件100的結(jié)構(gòu)。首先參考圖1和圖2，圖1示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的準(zhǔn)直光學(xué)器件100的示意性截面圖；圖2示出了圖1所示的準(zhǔn)直光學(xué)器件100中的光路示意圖。注意，盡管在圖2中僅僅示出了準(zhǔn)直光學(xué)器件100一側(cè)的光路，但這僅僅是出于描述方便之目的。

如圖1和圖2所示，總體上，在此描述的準(zhǔn)直光學(xué)器件100包括透鏡1和反射器2。透鏡1為圍繞縱向中心軸H的回轉(zhuǎn)體。具體而言，圖1和圖2中由虛線表示的中心軸H穿過透鏡1的中心。透鏡1圍繞中心軸H對稱設(shè)置，以形成回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解，在本文中定義和描述中心軸H僅僅是為了便于闡釋透鏡1與準(zhǔn)直光學(xué)器件100中的其它部件之間的位置關(guān)系，并非要求實(shí)際上存在這樣的物理實(shí)體。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，透鏡1具有接收腔106、第一回轉(zhuǎn)面102以及第二回轉(zhuǎn)面103。反射器2圍繞中心軸H設(shè)置在透鏡1的橫向外側(cè)。接收腔106包括第一折射面101和第二折射面104，它們共同接收來自光源3的光。

如圖所示，第一回轉(zhuǎn)面102沿中心軸H與第一折射面101在縱向上間隔開。利用這樣的設(shè)置，如圖2所示，來自光源3的第一部分光401由第一折射面101折射到第一回轉(zhuǎn)面102。第一回轉(zhuǎn)面102繼而將該第一部分光401橫向地反射。

第二回轉(zhuǎn)面103圍繞接收腔106布置。第二回轉(zhuǎn)面103將由第一回轉(zhuǎn)面102橫向反射來的第一部分光401橫向地折射出透鏡1。此外，來自光源3的光中的第二部分光402可以經(jīng)由第二折射面104的折射到達(dá)第二回轉(zhuǎn)面103。第二回轉(zhuǎn)面103將該第二部分光402反射至第一回轉(zhuǎn)面102，并且第一回轉(zhuǎn)面102繼而將第二部分光402橫向地反射出透鏡1。

反射器2圍繞中心軸H對稱設(shè)置在透鏡1的橫向外側(cè)。反射器2 將從透鏡1橫向射出的第一部分光401和第二部分光402反射以縱向地離開準(zhǔn)直光學(xué)器件100。

如圖2所示，透鏡1能夠在其中限定兩種不同的光路。在圖2的示例中，第一部分光401所通過的光路可稱為第一光路。具體而言，沿第一光路傳播的光先由第一折射面101折射到第一回轉(zhuǎn)面102上，再由第一回轉(zhuǎn)面102基本橫向地反射到第二回轉(zhuǎn)面103上，繼而由第二回轉(zhuǎn)面103橫向地折射出透鏡1，隨后被反射器2基本縱向地反射離開準(zhǔn)直光學(xué)器件100。

第二部分光402所通過的光路可稱為第二光路。沿第二光路傳播的光先由第二折射面104折射到第二回轉(zhuǎn)面103上，再由第二回轉(zhuǎn)面103反射到第一回轉(zhuǎn)面102上，繼而由第一回轉(zhuǎn)面102基本橫向地反射出透鏡1，隨后由反射器2基本縱向地反射離開準(zhǔn)直光學(xué)器件100。

可以看到，第二回轉(zhuǎn)面103同時(shí)存在于上述兩個(gè)光路中。在第一光路中，第二回轉(zhuǎn)面103將第一回轉(zhuǎn)面102橫向反射來的第一部分光401橫向地折射出透鏡1；在第二光路中，第二回轉(zhuǎn)面103將由第二折射面104折射來的第二部分光402反射至第一回轉(zhuǎn)面102。以此方式，通過設(shè)置和使用多功能的第二回轉(zhuǎn)面103，能夠減小準(zhǔn)直光學(xué)器件100在沿中心軸H的方向上的縱向尺寸，從而降低了聚光燈的整體制造成本，同時(shí)提供良好的光學(xué)性能。

此外，通過使用準(zhǔn)直光學(xué)器件100中的第一回轉(zhuǎn)面102、第二回轉(zhuǎn)面103以及反射器2對光路進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠提供具有小光束角(例如，4～8度)的出射光。

如圖2所示，在使用中，接收腔106可以接收來自光源3的光。接收腔106至少具有兩個(gè)折射面，即，第一折射面101和第二折射面104。第一折射面101圍繞中心軸H橫向地延伸，接收來自光源3的光中的第一部分光401并且將第一部分光401折射至第一回轉(zhuǎn)面102。第二折射面104圍繞第一折射面101布置并且與第一折射面101成角度地延伸。第二折射面104接收來自光源3的光中的第二部分 光402并且將第二部分光402折射至第二回轉(zhuǎn)面103。

在某些實(shí)施例中，第一折射面101整體上被形成為相對于光源3的凸面。在第一折射面101的中部面對光源3的位置，如圖1和圖2所示，可以設(shè)有凹陷部105。整體上形成為凸面的第一折射面101能夠?qū)⒌谝徊糠止?01全部折射到第一回轉(zhuǎn)面102上。同時(shí)，在第一折射面101的中部處設(shè)置的凹陷部105能夠?qū)⒌谝徊糠止?01中的靠近中心軸H的部分折射遠(yuǎn)離中心軸H。通過這樣的配置，使得由第一折射面101折射在第一回轉(zhuǎn)面102上的第一部分光401能夠全部被反射至第二回轉(zhuǎn)面103，而不會在第一回轉(zhuǎn)面102的靠近中心軸H的位置處折射出透鏡1。因此，在整體上形成為凸面的第一折射面101的中部處設(shè)置的凹陷部105能夠?qū)崿F(xiàn)防眩光的效果。

如圖1所示，準(zhǔn)直光學(xué)器件100還可以包括連接透鏡1和反射器2的透明部件5。從透鏡1橫向射出的第一部分光401和第二部分光402將穿過透明部件5而到達(dá)反射器2。特別地，在某些實(shí)施例中，透鏡1、反射器2和透明部件5可以使用相同的材料一體成型，這有助于簡化準(zhǔn)直光學(xué)器件100的制造工藝，并且因而能夠降低其制造成本。當(dāng)然，這并非是必須的，獨(dú)立生產(chǎn)上述部件并對其進(jìn)行裝配以構(gòu)成準(zhǔn)直光學(xué)器件100同樣可行。

在某些實(shí)施例中，反射器2的內(nèi)表面201上可以涂覆有反光材料。在一些實(shí)施例中，可以對反射器2的內(nèi)表面進(jìn)行金屬涂覆，例如涂覆鋁。在反射器2的內(nèi)表面201上涂覆反光材料能夠改善反射器2的反射效率。

下面將結(jié)合圖3到圖6描述根據(jù)本公開的準(zhǔn)直光學(xué)器件100的若干示例實(shí)現(xiàn)。在下文中，將僅描述這些實(shí)現(xiàn)與圖1和圖2所示的準(zhǔn)直光學(xué)器件100的實(shí)現(xiàn)之間的區(qū)別，而對于它們之間相同的部分將不再贅述。

圖3示出了根據(jù)本公開的準(zhǔn)直光學(xué)器件100的另一示例實(shí)現(xiàn)的示意性截面圖。在此實(shí)施例中，接收腔106的第一折射面101是相對于光源3的平滑凸面，這不同于圖1和圖2中所示的第一折射面 101。也就是說，第一折射面101上沒有類似于凹陷部105的部分。被形成為平滑凸面的第一折射面101將來自光源3的光中的一部分光403折射至第一回轉(zhuǎn)面102的靠近中心軸H的位置處，并且第一回轉(zhuǎn)面102繼而將該部分光403縱向地折射出透鏡1。與圖1和圖2的準(zhǔn)直光學(xué)器件100類似，圖3中的準(zhǔn)直光學(xué)器件100同樣能夠有效地實(shí)現(xiàn)如上文中所述的第一光路和第二光路，并且因而能夠?qū)崿F(xiàn)上文描述的有益效果。

圖4示出了根據(jù)本公開的準(zhǔn)直光學(xué)器件100的又一示例實(shí)現(xiàn)的立體示意圖。在此實(shí)施例中，反射器2的外表面202上形成有輻射狀分布的V形凹槽203。V形凹槽203使得反射器2能夠?qū)膺M(jìn)行全內(nèi)反射，從而反射從透鏡1橫向射出的第一部分光401和第二部分光402，使其縱向地離開準(zhǔn)直光學(xué)器件100。在一些實(shí)施例中，每個(gè)V形凹槽203的兩個(gè)表面之間的夾角可以設(shè)置為60度至120度之間的適當(dāng)數(shù)值。

如上所述，在圖1和圖2所示的實(shí)現(xiàn)中，透鏡1和反射器2可以經(jīng)由透明部件5而彼此固定。例如，三者可以一體形成。透鏡1和反射器2可以通過其他方式形成。在此方面，圖5示出了根據(jù)本公開的準(zhǔn)直光學(xué)器件100的一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)的截面示意圖，圖6示出了圖5所示的準(zhǔn)直光學(xué)器件100中的光路示意圖。

可以看到，該實(shí)現(xiàn)同樣能夠在透鏡1中實(shí)現(xiàn)兩種光路，從而實(shí)現(xiàn)上述有益效果。特別地，在此實(shí)施例中，準(zhǔn)直光學(xué)器件100還包括耦合至透鏡1和反射器2的基板6。基板6上設(shè)置有光源3，并且透鏡1的中心軸H與光源3對準(zhǔn)。也就是說，在此實(shí)施例中，透鏡1和反射器2通過基板6而安裝和固定。例如，透鏡1和反射器2中的至少一個(gè)可以借助于粘接之類的手段而耦合到基板6。以此方式，可以省去圖1和圖2所示實(shí)現(xiàn)中的透明部件5。實(shí)際上，透鏡1和發(fā)射器2的任何其他形成方式同樣可行，并且均落入本公開的范圍之內(nèi)。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，還提供了一種聚光燈。該聚光燈可以包 括如上所述的準(zhǔn)直光學(xué)器件100的任何一種實(shí)現(xiàn)。光源100可以靠近接收腔106設(shè)置，以將光入射在接收腔106的第一折射面101和第二折射面104上。

雖然在本申請中權(quán)利要求書已針對特征的特定組合而制定，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開的范圍還包括本文所公開的明確或隱含或?qū)ζ淙魏胃爬ǖ娜魏涡路f特征或特征的任何新穎的組合，不論它是否涉及目前所要求保護(hù)的任何權(quán)利要求中的相同方案。申請人據(jù)此告知，新的權(quán)利要求可以在本申請的審查過程中或由其衍生的任何進(jìn)一步的申請中被制定成這些特征和/或這些特征的組合。