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)棱鏡，該透鏡包括一個(gè)第一出光面、一個(gè)與該第一出光面相對(duì)的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光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槽，該透鏡對(duì)應(yīng)該收容槽的底部具有一個(gè)第一入光面；該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個(gè)陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對(duì)應(yīng)每個(gè)條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個(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(duì)棱鏡的中心軸對(duì)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(tái)，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(zhǎng)、無污染等優(yōu)點(diǎn)成為21世紀(jì)最具有競(jìng)爭(zhēng)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，目前市場(chǎng)上以LED為光源的聚光燈具主要以單方向聚光照明為主(一般為O度±10度)，即光源發(fā)出的光能量主要集中在較小的角度上。這種傳統(tǒng)的聚光燈具無法同時(shí)滿足相隔一定角度(如40度)方向的聚光照明需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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)有機(jī)場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)及照明裝置存在的技術(shù)問題。
[0005]所述光學(xué)系統(tǒng)包括:
[0006]一個(gè)透鏡，該透鏡包括一個(gè)第一出光面、一個(gè)與該第一出光面相對(duì)的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光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槽，該透鏡對(duì)應(yīng)該收容槽的底部具有一個(gè)第一入光面；以及
[0007]—個(gè)棱鏡，該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個(gè)陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對(duì)應(yīng)每個(gè)條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個(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(duì)棱鏡的中心軸對(duì)稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光分別由該第一入光面入射至透鏡中，并由第一入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光后由第一出光面出射，進(jìn)而由該棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個(gè)第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位于所述棱鏡第二側(cè)的多個(gè)第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射。
[0008]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)透鏡及一個(gè)棱鏡，該透鏡包括一個(gè)第一出光面、一個(gè)與該第一出光面相對(duì)的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光面的方向凹陷形成一個(gè)收納發(fā)光二極管光源的收容槽，該透鏡對(duì)應(yīng)該收容槽的底部具有一個(gè)第一入光面；該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個(gè)陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對(duì)應(yīng)每個(gè)條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個(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(duì)棱鏡的中心軸對(duì)稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光分別由該第一入光面入射至透鏡中，并由第一入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光后由第一出光面出射，進(jìn)而由該棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個(gè)第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位于所述棱鏡第二側(cè)的多個(gè)第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射。
[0009]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，發(fā)光二極管光源發(fā)出的光線經(jīng)由透鏡的第一入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光，進(jìn)而由棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個(gè)第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位于所述棱鏡第二側(cè)的多個(gè)第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射，由此可以形成雙向聚向光束，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】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)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(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]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；
[0012]圖2是圖1所示光學(xué)系統(tǒng)所包含的透鏡的結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3是圖2所示透鏡的剖視圖；
[0014]圖4是圖2所示透鏡的俯視圖；
[0015]圖5是圖1所示光學(xué)系統(tǒng)所包含的棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6是圖5所示棱鏡的側(cè)視圖；
[0017]圖7是圖5所示棱鏡的俯視圖；
[0018]圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的照明裝置的光路示意圖；
[0019]圖9是圖8所示照明裝置極坐標(biāo)表示的配光曲線圖；
[0020]圖10是圖8所示照明裝置的光斑示意圖；
[0021]圖11是圖8所示照明裝置直角坐標(biāo)表示配光曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)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。
[0023]請(qǐng)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及一個(gè)棱鏡30。本實(shí)施例中，所述光學(xué)系統(tǒng)100所包含的透鏡10及棱鏡30可分別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及棱鏡30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。
[0024]請(qǐng)一起參閱圖2至圖4，該透鏡10包括一個(gè)第一出光面11、一個(gè)與該第一出光面11相對(duì)的底面13、以及連接該第一出光面11與該底面13的環(huán)形側(cè)面15，其中，第一出光面11和底面13均為圓形平面且相互平行，環(huán)形側(cè)面15為一個(gè)自由曲面，該第一出光面的11的外徑大于該底面13的外徑，該環(huán)形側(cè)面15的外徑由底面13向第一出光面11逐漸變大。本實(shí)施例中，該底面13的外徑為5.9mm,該第一出光面11的外徑為18.3mm,第一出光面11與底面13之間的距離(也即透鏡10的厚度)為9.94mm。
[0025]該透鏡10由該底面13向鄰近第一出光面11的方向凹陷形成一個(gè)收容槽17，具體應(yīng)用時(shí)，所述收容槽17用于收納發(fā)光二極管光源。另外，該透鏡10對(duì)應(yīng)該收容槽17具有一個(gè)與該底面13相連的側(cè)壁171、以及一個(gè)第一入光面172。所述第一入光面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，所述第一入光面172為一個(gè)自由曲面。
[0026]請(qǐng)參閱圖5至圖7，該棱鏡30為長(zhǎng)方形板狀結(jié)構(gòu)。具體地，該棱鏡30具有相互平行的第二入光面31及第二出光面32。如圖6和圖7所示，該棱鏡30的第二入光面31上開設(shè)多個(gè)陣列排布的三角形條狀凹槽33。
[0027]如圖6所示，該棱鏡30對(duì)應(yīng)每個(gè)條狀凹槽33具有相互連接的第一折射面331及第二折射面332，且該棱鏡具有一個(gè)第一側(cè)33a及一個(gè)第二側(cè)33b，該第一側(cè)33a與該第二側(cè)33b相對(duì)棱鏡30的中心軸M對(duì)稱。本實(shí)施例中，所述棱鏡30的長(zhǎng)度為23mm，寬度為20mm，厚度為2.42mm。另外，該第一折射面331及第二折射面332所形成的頂角α為100度，如圖6所示。
[0028]請(qǐng)一起參閱圖8，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的收容槽17。所述發(fā)光二極管光源300具體可采用如美國(guó)歐司朗(OSROM)公司生產(chǎn)的Golden Dragon系列大功率LED光源。
[0029]使用時(shí)，該發(fā)光二極管光源300發(fā)出的光分別由該第一入光面172入射至透鏡10中，并由第一入光面172及環(huán)形側(cè)面15準(zhǔn)直成平行光后由第一出光面11出射。具體地，在該過程中，環(huán)形側(cè)面15對(duì)入射光線進(jìn)行內(nèi)部全反射(Total Internal Reflect1n,TIR)使得其準(zhǔn)直成平行光由第一出光面11出射。
[0030]當(dāng)平行光線由第一出光面11出射后，其由該棱鏡30的第二入光面31入射至該棱鏡30中。具體地，位于所述棱鏡30第一側(cè)33a的多個(gè)第一折射面331將平行光折射向與其相背的第二側(cè)33b (圖中朝下)并形成第一光束I，位于所述棱鏡30第二側(cè)33b的多個(gè)第二折射面332將平行光折射向與其相背的第一側(cè)33a(圖中朝上)并形成第二光束II，所述第一光束與第二光束由該第二出光面32出射。所述第一光束I與所述第二光束II的夾角β優(yōu)選地大于或等于40度，由此可以形成雙向聚向光束，本實(shí)施例中，如圖8所示，所述夾角β為45度。
[0031]圖9是所示照明裝置200采用極坐標(biāo)表示的配光曲線圖，由該配光曲線圖可見該照明裝置200能夠?qū)崿F(xiàn)夾角為45度的聚光照明。圖10是照明裝置200的光斑示意圖，圖11是照明裝置200采用直角坐標(biāo)表示的配光曲線圖，由圖10及圖11可看出，所述第一及第二光束1、II在兩個(gè)方向上形成兩個(gè)聚光光斑,達(dá)到同時(shí)滿足相隔一定角度(45度)方向的聚光照明需求。
[0032]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(duì)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(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)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)第一出光面、一個(gè)與該第一出光面相對(duì)的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光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槽，該透鏡對(duì)應(yīng)該收容槽的底部具有一個(gè)第一入光面；以及 一個(gè)棱鏡，該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個(gè)陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對(duì)應(yīng)每個(gè)條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個(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(duì)棱鏡的中心軸對(duì)稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光分別由該第一入光面入射至透鏡中，并由第一入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光后由第一出光面出射，進(jìn)而由該棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個(gè)第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位 于所述棱鏡第二側(cè)的多個(gè)第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射。
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)面與所述第一入光面分別為一個(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，所述第一折射面及第二折射面所形成的頂角為100度。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光束與所述第二光束的夾角大于或等于40度。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)可采用聚甲基丙烯酸甲酷制成。
6.一種照明裝置，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)透鏡及一個(gè)棱鏡，該透鏡包括一個(gè)第一出光面、一個(gè)與該第一出光面相對(duì)的底面、以及連接該第一出光面與該底面的環(huán)形側(cè)面，且該透鏡由該底面向鄰近第一出光面的方向凹陷形成一個(gè)收納發(fā)光二極管光源的收容槽，該透鏡對(duì)應(yīng)該收容槽的底部具有一個(gè)第一入光面；該棱鏡具有相互平行的第二入光面及第二出光面，且該棱鏡的入光面上開設(shè)多個(gè)陣列排布的三角形條狀凹槽，該棱鏡對(duì)應(yīng)每個(gè)條狀凹槽具有相互連接的第一折射面及第二折射面，且該棱鏡具有一個(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(duì)棱鏡的中心軸對(duì)稱，該發(fā)光二極管光源發(fā)出的光分別由該第一入光面入射至透鏡中，并由第一入光面及環(huán)形側(cè)面準(zhǔn)直成平行光后由第一出光面出射，進(jìn)而由該棱鏡的第二入光面入射至該棱鏡中，位于所述棱鏡第一側(cè)的多個(gè)第一折射面將平行光折射向與其相背的第二側(cè)并形成第一光束，位于所述棱鏡第二側(cè)的多個(gè)第二折射面將平行光折射向與其相背的第一側(cè)并形成第二光束，所述第一光束與第二光束由該第二出光面出射。
7.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于，所述環(huán)形側(cè)面與所述第一入光面分別為一個(gè)自由曲面。
8.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于，所述第一折射面及第二折射面所形成的頂角為100度。
9.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于，所述第一光束與所述第二光束的夾角大于或等于40度。
10.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)可采用聚甲基丙烯酸甲酯制 成。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK104075237SQ201310108103
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)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, 杜金 申請(qǐng)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