一種透鏡及具有該透鏡的燈具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)儀器，尤其涉及一種具有雙凸曲面的透鏡。
[0002] 本實(shí)用新型還涉及一種具有雙凸曲面透鏡的燈具。
【背景技術(shù)】
[0003] 目前市面上很多透鏡配光的燈具（如壁燈），其邊緣基本都有雜散光線，影響了光 斑的美觀性，尤其是采用平凸透鏡進(jìn)行配光的光學(xué)系統(tǒng)，邊緣基本都有比較明顯的雜散光 線，經(jīng)過詳細(xì)的光學(xué)分析可知該雜散光是由材料表面的菲涅爾損耗造成的，不僅僅影響了 燈具的美觀程度，而且還降低了光效，造成能源的浪費(fèi)。故亟需一種能夠消除菲涅爾損耗造 成的雜散光斑的透鏡。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了克服上述技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有雙凸曲面的透鏡。
[0005] 本實(shí)用新型公開了一種透鏡，包括雙凸曲面，所述雙凸曲面中兩個(gè)表面的曲率半 徑之比的范圍是[8/3,40/9]。
[0006] 優(yōu)選地，所述雙凸曲面包括入射面和出射面，所述入射面的曲率半徑大于所述出 射面的曲率半徑。
[0007] 優(yōu)選地，所述入射面和所述出射面為二次曲面和齊次多項(xiàng)式非球面之一或其組 合。
[0008] 優(yōu)選地，所述齊次多項(xiàng)式非球面方程式為
[0010] 優(yōu)選地，所述二次曲面方程式為
[0011] 優(yōu)選地，透鏡還包括連接所述入射面和所述出射面的連接部。
[0012] 本實(shí)用新型還公開了一種燈具，包括光源及至少一個(gè)如前項(xiàng)所述的透鏡，所述光 源設(shè)于所述透鏡入射面的法線及其延長線上。
[0013] 優(yōu)選地，多個(gè)所述透鏡排布成陣列。
[0014] 優(yōu)選地，所述光源距離所述透鏡的入射面中心點(diǎn)小于等于14毫米。
[0015] 優(yōu)選地，所述光源為C0B光源或者多個(gè)LED燈珠拼合而成的集成面光源。
[0016] 優(yōu)選地，所述光源的發(fā)光面直徑為小于等于6毫米。
[0017] 采用了上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)的平凸透鏡結(jié)構(gòu)相比，雙凸透鏡的結(jié)構(gòu)配合 曲面或非球面面型的設(shè)計(jì)，可以很好地解決光學(xué)系統(tǒng)中由于菲涅爾損耗造成的雜散光斑， 能夠提高目標(biāo)配光的設(shè)計(jì)精度，達(dá)到比較理想的無雜散光狀態(tài)。
【附圖說明】
[0018] 圖1為符合本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的透鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為符合本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的燈具光路示意圖；
[0020] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中采用平凸透鏡結(jié)構(gòu)燈具的光路示意圖。
[0021] 附圖標(biāo)記：
[0022] 1-入射面；
[0023] 2-出射面；
[0024] 3-連接部；
[0025] 4-光源。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。
[0027] 如圖1所示的是符合本實(shí)用新型的一種透鏡，包括雙凸曲面，其兩個(gè)表面的曲率 半徑之比的范圍是[8/3,40/9]，即一個(gè)表面的曲率半徑始終是大于另一個(gè)表面的，這樣只 要光線通過透鏡，既能夠產(chǎn)生發(fā)散效果，也能夠產(chǎn)生會(huì)聚效果；舉例來說，當(dāng)一個(gè)表面的曲 率半徑為9mm時(shí)，另一個(gè)表面的曲率半徑最小可以為24mm，最大可以為40mm。該雙凸曲面 包括入射面1、出射面2以及連接入射面1和出射面2的連接部3,其中，入射面的曲率半徑 大于所述出射面的曲率半徑，這樣可以使得從光源4發(fā)出的光線呈發(fā)散趨勢。
[0028] 優(yōu)選地，雙凸曲面的兩個(gè)表面，即入射面1和出射面2的面型可以都是二次曲面， 也可以都是齊次多項(xiàng)式非球面，還可以是二次曲面和齊次多項(xiàng)式非球面的組合。由于本實(shí) 用新型所使用的雙凸曲面是自由拉伸的曲面，因此只要是符合二次曲面特性或者齊次多項(xiàng) 式曲面特性的方程，均可以作為本實(shí)用新型自由曲面制備過程中的物理基礎(chǔ)。
[0029] 入射面1和出射面2不一致的面型，和我們常見的凸透鏡結(jié)構(gòu)不同，不同的面型意 味著不同的折射角度，可以根據(jù)需求來設(shè)計(jì)不同的面型。
[0030] 另外，出射面2和入射面1的內(nèi)表面可以設(shè)計(jì)成半反射半透射的表面，即可以發(fā)揮 二次配光作用，將所有光線在透鏡內(nèi)打均勻之后再出射，使得出射的光線的光強(qiáng)均勻分布。
[0031] 符合本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的透鏡中，齊次多項(xiàng)式方程式為
其中：
[0032] z為透鏡入射面1和出射面2上的點(diǎn)，r2= X 2+y2，
[0033] c為曲率半徑，
[0034] k為二次曲面常數(shù)，
[0035] 系數(shù)。
[0036] 符合本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的透鏡中，二次曲面方程式為 其 5. 中：
[0038] z為透鏡入射面1和出射面2上的點(diǎn)，
[0039] c為曲率半徑，
[0040] k為二次曲面常數(shù)。
[0041] 優(yōu)選地，入射面1為二次曲面，出射面2為齊次多項(xiàng)式非球面。在已知二次曲面常 數(shù)k和曲率半徑r的條件下，就能夠根據(jù)二次曲面方程的算法模型求出入射面1和出射面2 的點(diǎn)z，得出整個(gè)透鏡的形狀，再將透鏡打磨成型，制作出符合本實(shí)用新型的具有雙凸曲面 的透鏡。當(dāng)入射面1的曲率半徑c :出射面2的曲率半徑c的比值落在8:3至40:9之間， 制出的雙凸曲面透鏡能夠有效地消除因?yàn)榉颇鶢枔p耗而產(chǎn)生的雜散光，提高光效。下文將 揭示符合本實(shí)用新型上述設(shè)置的透鏡的光路圖。
[0042] 如圖2所示的是符合本實(shí)用新型的一種燈具的光路圖，該燈具包括光源4及至少 一個(gè)如前項(xiàng)所述的透鏡，光源4設(shè)置在透鏡的入射面1 一端，優(yōu)選地將其中心設(shè)置在入射面 1的法線及其延長線上，光源4發(fā)射出的光線通過入射面1的折射后進(jìn)入透鏡，再通過出射 面2的折射傳播出去。本實(shí)用新型適用于壁燈、吊燈、餐吊燈等能夠安裝在墻上或者天花板 上的燈具。
[0043] 優(yōu)選地，多個(gè)透鏡可以排布成陣列，形成一種大型燈具，并且由于本實(shí)用新型的透 鏡具有很好的出光均勻性的特點(diǎn)，因此即使多個(gè)透鏡的出射光交匯在一起，燈具的總體出 光均勻性也能得到保證。
[0044] 如圖2所示，燈具中的光源4與透鏡的入射面1的距離配置為光源4距離透鏡的 入射面1中心點(diǎn)的距離L小于等于14毫米。
[0045] 另外，本實(shí)用新型優(yōu)選C0B光源4作為光源4或者多個(gè)LED燈珠拼合而成的集成 面光源。優(yōu)選地，光源4的發(fā)光面直徑為小于等于6毫米。
[0046] 采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案后對比現(xiàn)有技術(shù)，如圖3所示的平凸透鏡結(jié)構(gòu)中，在 平凸透鏡的兩端部會(huì)產(chǎn)生折射角非常大的少量雜散光，這就是由于光學(xué)透鏡中的菲涅爾損 耗現(xiàn)象所產(chǎn)生的雜散光，雖然非常微弱，但是還是能夠被觀察到，影響出光的美觀度和均勻 性，對比圖2中雙凸透鏡的光路圖可知，雙凸透鏡通過特殊的面型設(shè)計(jì)，消弭了這部分雜散 光。
[0047] 采用了上述技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)的平凸透鏡結(jié)構(gòu)相比，雙凸透鏡的結(jié)構(gòu)配合 曲面或非球面面型的設(shè)計(jì)，可以很好地解決光學(xué)系統(tǒng)中由于菲涅爾損耗造成的雜散光斑， 能夠提高目標(biāo)配光的設(shè)計(jì)精度，達(dá)到比較理想的無雜散光狀態(tài)。
[0048] 應(yīng)當(dāng)注意的是，本實(shí)用新型的實(shí)施例有較佳的實(shí)施性，且并非對本實(shí)用新型作任 何形式的限制，任何熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容變更或修飾為等 同的有效實(shí)施例，但凡未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對 以上實(shí)施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種透鏡，其特征在于，包括雙凸曲面，所述雙凸曲面中兩個(gè)表面的曲率半徑之比的 范圍是[8/3,40/9]。2. 如權(quán)利要求1所述的透鏡，其特征在于，所述雙凸曲面包括入射面和出射面，所述入 射面的曲率半徑大于所述出射面的曲率半徑。3. 如權(quán)利要求2所述的透鏡，其特征在于，所述入射面和所述出射面為二次曲面和齊 次多項(xiàng)式非球面之一或其組合。4. 如權(quán)利要求3所述的透鏡，其特征在于，所述齊次多項(xiàng)式非球面方程式為5. 如權(quán)利要求3所述的透鏡，其特征在于，所述二次曲面方程式為6. 如權(quán)利要求2所述的透鏡，其特征在于，還包括連接所述入射面和所述出射面的連 接部。7. 如權(quán)利要求2所述的透鏡，其特征在于，所述入射面和所述出射面為半反半透面。8. -種燈具，其特征在于，包括光源及至少一個(gè)如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的透鏡，所 述光源設(shè)于所述透鏡入射面的法線及其延長線上。9. 如權(quán)利要求8所述的燈具，其特征在于，多個(gè)所述透鏡排布成陣列。10. 如權(quán)利要求8所述的燈具，其特征在于，所述光源距離所述透鏡的入射面中心點(diǎn)小 于等于14毫米。11. 如權(quán)利要求10所述的燈具，其特征在于，所述光源為COB光源或者多個(gè)LED燈珠拼 合而成的集成面光源。12. 如權(quán)利要求10所述的燈具，其特征在于，所述光源的發(fā)光面直徑為小于等于6毫 米。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種透鏡，包括雙凸曲面，所述雙凸曲面中兩個(gè)表面的曲率半徑之比的范圍是[8/3，40/9]。該透鏡的結(jié)構(gòu)配合曲面面型的設(shè)計(jì)，可以很好地解決光學(xué)系統(tǒng)中由于菲涅爾損耗造成的雜散光斑，能夠提高目標(biāo)配光的設(shè)計(jì)精度，達(dá)到比較理想的無雜散光狀態(tài)。
【IPC分類】F21V5/04
【公開號(hào)】CN205002043
【申請?zhí)枴緾N201520292823
【發(fā)明人】祝文雪, 鄧詩濤
【申請人】歐普照明股份有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年5月8日