一種用于光源的透鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于光源的透鏡，透鏡包括底面和從底面隆起的突起表面，底面包括凹進(jìn)區(qū)域，凹進(jìn)區(qū)域的表面設(shè)置為入射面，其中，突起表面包括:第一子區(qū)域，來自光源的第一光線經(jīng)過第一子區(qū)域折射后出射形成第一出射光；第二子區(qū)域，來自光源的第二光線經(jīng)過第二子區(qū)域的反射以及折射后形成第二出射光；第三子區(qū)域，來自光源的第三光線經(jīng)過第三子區(qū)域的反射以及折射后形成第三出射光。
【專利說明】—種用于光源的透鏡

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于光源的透鏡。

【背景技術(shù)】
[0002]LED技術(shù)作為一種具有高效節(jié)能和使用壽命長(zhǎng)的照明技術(shù)，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于照明裝置中，利用LED技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的例如白熾燈或者熒光燈的照明效果，并且實(shí)現(xiàn)例如在街邊作為路燈使用，在商店內(nèi)作為聚光燈使用或者在室內(nèi)作為室內(nèi)照明使用。在這些應(yīng)用場(chǎng)合使用LED照明技術(shù)不僅能保證光源具有足夠的發(fā)光強(qiáng)度，而且還可滿足使用者對(duì)照明裝置在照明范圍上的要求。此外，因?yàn)長(zhǎng)ED芯片在本質(zhì)上是具有方向性的照明，即由LED芯片發(fā)出的光線主要集中在一個(gè)方向，所以為了在利用LED芯片的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全向照明，則需要借助其他結(jié)構(gòu)或設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種新型的用于光源的透鏡，根據(jù)本發(fā)明的透鏡，不僅因?yàn)槭褂昧顺杀镜土牟牧鲜沟谜彰餮b置整體成本降低，而且還因?yàn)樵撏哥R的新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只需單個(gè)這樣的透鏡，使得來自光源的光線在經(jīng)過該透鏡后可實(shí)現(xiàn)全向照明的照明效果。
[0004]本發(fā)明的目的通過這樣一種用于光源的透鏡來實(shí)現(xiàn)，即該透鏡包括底面和從底面隆起的突起表面，底面包括凹進(jìn)區(qū)域，凹進(jìn)區(qū)域的表面設(shè)置為入射面，其中，突起表面包括:第一子區(qū)域，來自光源的第一光線經(jīng)過第一子區(qū)域折射后出射形成第一出射光；第二子區(qū)域，來自光源的第二光線經(jīng)過第二子區(qū)域的反射以及折射后形成第二出射光；第三子區(qū)域，來自光源的第三光線經(jīng)過第三子區(qū)域的反射以及折射后形成第三出射光。借助同一個(gè)透鏡的來自不同區(qū)域的出射光，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)方向或者全向方向的照明的可能性。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，第一出射光、第二出射光、第三出射光組成全向照明。借助這三部分的出射光可利用透鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)方向或者全方向的照明的效果。
[0006]優(yōu)選的是，第一出射光主要提供側(cè)向照明，第二出射光主要提供后方照明，第三出射光主要提供前向照明。利用透鏡的不同的區(qū)域分別提供不同的及組合的出射光，可提供實(shí)現(xiàn)全向照明的可能性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，第一子區(qū)域、第二子區(qū)域以及第三子區(qū)域在從底面開始在隆起方向依此順次排布。這樣的排布不僅可在橫向上減小透鏡的占用面積，還可實(shí)現(xiàn)利用光源的光分布特性，將來自光源的光充分利用，實(shí)現(xiàn)高的光效率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，第二子區(qū)域包括成組設(shè)置的交替的第一表面和第二表面，其中第二光線的一部分經(jīng)第一表面反射后經(jīng)過第二表面出射形成第二出射光的一部分。借助第二子區(qū)域的不同表面，可實(shí)現(xiàn)在同一區(qū)域并在例如側(cè)向上，分別發(fā)出不同方向的出射光，從而加大經(jīng)透鏡出射的出射光可覆蓋的照明范圍，以保證實(shí)現(xiàn)全向照明的效果。
[0009]優(yōu)選的是，第二光線的一部分經(jīng)第二表面反射后經(jīng)過第一表面出射形成第二出射光的另一部分。借助反射轉(zhuǎn)向后，第二光線的一部分可以通過第一表面在某一個(gè)方向進(jìn)行出射形成照明效果。
[0010]優(yōu)選的是，每一個(gè)組的第一表面和第二表面構(gòu)成預(yù)定夾角。根據(jù)這樣預(yù)定的夾角，可利用同一組的不同表面最終形成不同方向的照明效果，實(shí)現(xiàn)廣范圍的覆蓋。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，第三子區(qū)域包括第三表面和第四表面，其中第三光線的一部分經(jīng)第三表面反射后經(jīng)過第四表面出射形成第三出射光的一部分?；诘谌訁^(qū)域不同的表面，第三光線可在不同方向進(jìn)行出射，并最終形成廣范圍的照明，其中，借助從第四表面出射的光可在某一個(gè)方向形成照明效果。
[0012]優(yōu)選的是，第三光線的一部分經(jīng)過第四表面反射后經(jīng)過第三表面出射形成第三出射光的另一部分。借助從第三表面出射的光可在其他一個(gè)方向上形成照明效果。
[0013]優(yōu)選的是，第四表面這樣設(shè)計(jì)，使得第三光線經(jīng)第四表面反射后形成匯聚的第三出射光的另一部分。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，經(jīng)第四表面反射形成的匯聚光可滿足對(duì)特定方向的高的光強(qiáng)的要求。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，在垂直于底面并經(jīng)過透鏡的光軸的截面上看，第一子區(qū)域設(shè)計(jì)為從底面開始朝著隆起方向是逐漸靠近光軸的。這樣，第一光線可在經(jīng)過第一子區(qū)域后被折射并被導(dǎo)向至例如在透鏡的側(cè)向形成照明效果。
[0015]優(yōu)選的是，在截面上，第一子區(qū)域具有樣條曲線的輪廓。這樣的設(shè)計(jì)不僅可使得第一光線能有效地被折射后朝向預(yù)定的方向發(fā)射，而且還可提供了便于加工和制造的設(shè)計(jì)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，在垂直于底面并經(jīng)過透鏡的光軸的截面上看，第一表面設(shè)計(jì)為沿隆起方向是逐漸遠(yuǎn)離光軸的，第二表面設(shè)計(jì)為沿隆起方向逐漸靠近光軸。這樣形成了朝向不同方向的兩個(gè)表面，提供了將第二光線導(dǎo)向至不同方向從而實(shí)現(xiàn)廣范圍照明覆蓋的可能性。
[0017]優(yōu)選的是，在截面上，第一表面和第二表面具有樣條曲線的輪廓。這樣的設(shè)計(jì)不僅可使得第二光線能有效地被不同的表面反射后朝向預(yù)定的不同方向發(fā)射，而且還可提供了便于加工和制造的設(shè)計(jì)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，在垂直于底面并經(jīng)過透鏡的光軸的截面上看，第三表面設(shè)計(jì)為在隆起方向是逐漸靠近光軸的，第四表面設(shè)計(jì)為在隆起方向是逐漸遠(yuǎn)離光軸的。這樣形成了朝向不同方向的兩個(gè)表面，提供了將第三光線導(dǎo)向至不同方向從而實(shí)現(xiàn)廣范圍照明覆蓋的可能性。
[0019]優(yōu)選的是，在截面上，第三表面和第四表面具有樣條曲線的輪廓。這樣的設(shè)計(jì)不僅可使得第三光線能有效地被不同的表面反射后朝向預(yù)定的不同方向發(fā)射，而且還可提供了便于加工和制造的設(shè)計(jì)。
[0020]優(yōu)選的是，透鏡設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。這樣可實(shí)現(xiàn)最終為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的出射光的光分布。
[0021]優(yōu)選的是，凹進(jìn)區(qū)域設(shè)計(jì)為具有半球形的輪廓。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，來自光源的光線可以例如垂直的入射角度從凹進(jìn)區(qū)域入射至透鏡內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)保證高的光效率的可能性。
[0022]優(yōu)選的是，透鏡由透明的光學(xué)塑料或者玻璃制成。這樣的透鏡具有低廉的成本，并且更容易加工和制造，保證良好的機(jī)械性能和光學(xué)性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]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:
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的透鏡的截面圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的透鏡的光路示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的透鏡100的截面圖。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，透鏡100在整體上被設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，以滿足使得來自光源I的光線能在經(jīng)過透鏡100后最終形成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的出射光的光分布的要求。并且該透鏡100設(shè)計(jì)為通過例如光學(xué)塑料或者玻璃制成，不僅成本低廉，而且還保證這樣的透鏡100具有樹形的輪廓，將光源I的光束沿具有透鏡100的照明裝置的周圍360度地分布，從而具有高效和可靠的光學(xué)特性。
[0027]如圖1所示，透鏡100包括底面2和具有三個(gè)不同的區(qū)域的突起表面3，分別是第一子區(qū)域31、第二子區(qū)域32和第三子區(qū)域33。此外，在該透鏡100的底面2的中央設(shè)置有光源1，這樣的光源I可以設(shè)計(jì)為例如LED光源，以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能以及長(zhǎng)時(shí)間使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。在朝向背離光源I的方向上，底面2還包括凹進(jìn)區(qū)域4，這樣的凹進(jìn)區(qū)域4可以設(shè)計(jì)成例如半球形，這樣來自容納于凹進(jìn)區(qū)域4內(nèi)的光源I的光線可以垂直的入射角射至凹進(jìn)區(qū)域4的表面上，并以凹進(jìn)區(qū)域4的表面作為入射面5進(jìn)入透鏡100。
[0028]此外，圖1還示出了，透鏡100的第一子區(qū)域31可設(shè)計(jì)為例如只有一個(gè)作為出射面的表面，這樣，光源I的第一光線LI在經(jīng)過第一子區(qū)域31后可直接被折射出射。其中，在截面上看，該第一子區(qū)域31可設(shè)計(jì)為具有樣條曲線的輪廓，以保證高效的光學(xué)性能，滿足預(yù)期的出射光的光分布要求，并實(shí)現(xiàn)低成本的加工和制造。第二子區(qū)域32和第三子區(qū)域33都分別具有例如兩個(gè)表面，其中，第二子區(qū)域32可以組的形式設(shè)置，即第二子區(qū)域32具有多組，每組都分別具有第一表面321和第二表面322，并且第一表面321和第二表面322之間形成預(yù)定的夾角，如圖1所示，從截面上看，這樣可在透鏡的周向上形成具有多個(gè)例如齒狀的尖角的輪廓。第二子區(qū)域32中的多個(gè)組都可例如設(shè)計(jì)沿著光軸X方向堆疊，即在截面上看，第一表面321和第二表面322可設(shè)計(jì)為具有樣條曲線的輪廓，并在透鏡100的周向上形成了多層的具有例如齒狀的輪廓的結(jié)構(gòu)，這樣可利用光源I的光分布特性，充分地收集光源I的光線，并將光源I的第二光線L2引導(dǎo)至不同方向，以最終實(shí)現(xiàn)主要在例如后向的方向上的廣范圍的照明效果。
[0029]在透鏡100的頂部區(qū)域還設(shè)計(jì)有第三子區(qū)域33，這樣的第三子區(qū)域33設(shè)計(jì)為具有兩個(gè)不同的表面，第三表面331和第四表面332，光源I的第三光線L3可被第三表面331和第四表面332引導(dǎo)至不同的方向，從而在例如主要前向上實(shí)現(xiàn)照明的效果。其中，第三表面331和第四表面332也可設(shè)計(jì)為具有樣條曲線的輪廓，并在截面上看，從底面2至突起表面3的方向上，第三表面331是逐漸靠近透鏡100的光軸X的，而第四表面332是逐漸遠(yuǎn)離光軸X的。
[0030]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的透鏡100的光路示意圖。如圖2所示，來自光源I的第一光線LI在經(jīng)過透鏡100的第一子區(qū)域31后出射，該第一子區(qū)域31可設(shè)計(jì)為具有樣條曲線的輪廓，這樣第一光線LI可直接被折射形成第一出射光線LI，，該第一出射光線LI’提供了透鏡的主要在側(cè)向方向上的照明，同時(shí)提供了對(duì)后向方向的照明，保證了透鏡100全向方向上一部分的照明效果得以滿足。
[0031]來自光源I的第二光線L2在經(jīng)過透鏡100的第二子區(qū)域32后出射，第二子區(qū)域32也可設(shè)計(jì)為具有樣條曲線的輪廓。其中，第二子區(qū)域32包括面向不同方向的兩個(gè)表面，第一表面321和第二表面322,并且第一表面321和第二表面322都分別可實(shí)現(xiàn)反射和折射的效果，即例如第二光線L2的一部分在經(jīng)過第一表面321的反射后被轉(zhuǎn)向朝向第二表面322發(fā)射，并在遇到第二表面322后經(jīng)過折射出射，類似的，第二光線L2的另一部分在經(jīng)過第二表面322的反射后被轉(zhuǎn)向朝向第一表面321發(fā)射，并在遇到第一表面321后經(jīng)過折射出射，這樣，最終經(jīng)過第二子區(qū)域32形成具有不同方向的廣范圍照明效果的第二出射光L2’，這樣的第二出射光線L2’可具體地在朝向后向方向上出射，這樣形成了全向方向中的后向方向照明效果，當(dāng)然少部分第二出射光線L2’同時(shí)形成了側(cè)向上的照明。
[0032]光源I的第三光線L3在經(jīng)過透鏡100的第三子區(qū)域33出射后形成第三出射光線L3’。第三子區(qū)域33包括兩個(gè)朝向不同方向的兩個(gè)表面，第三表面331和第四表面332，與第二子區(qū)域類似的，第三光線L3被這兩個(gè)表面引導(dǎo)至不同的方向出射。換句話說，例如第三光線L3的一部分在經(jīng)過第三表面331的反射后被轉(zhuǎn)向朝向第四表面332發(fā)射，并在遇到第四表面332后經(jīng)過折射出射，類似的，第三光線L3的另一部分在經(jīng)過第四表面332的反射后被轉(zhuǎn)向朝向第三表面331發(fā)射，并在遇到第三表面331后經(jīng)過折射出射，這樣，最終經(jīng)過第三子區(qū)域33形成具有不同方向的廣范圍照明效果的第三出射光L3’，這樣的第三出射光線L3’可具體地在朝向前向方向上出射，這樣形成了全向方向中的前向方向照明效果，當(dāng)然少部分第二出射光線L2’同時(shí)形成了側(cè)向上的照明。此外，基于第二光線L2是經(jīng)過第一表面321或第二表面322中的任意一個(gè)反射再經(jīng)另一個(gè)折射出射,第一表面321和第二表面322實(shí)現(xiàn)了類似或相同的效果，那么是可互換的。
[0033]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(duì)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)。
[0034]參考標(biāo)號(hào)
[0035]I光源
[0036]2底面
[0037]3突起表面
[0038]4凹進(jìn)區(qū)域
[0039]5入射面
[0040]31第一子區(qū)域
[0041]32 第二子區(qū)域
[0042]33 第三子區(qū)域
[0043]321 第一表面
[0044]322 第二表面
[0045]331 第二表面
[0046]332 第四表面
[0047]LI第一光線
[0048]L2第二光線
[0049]L3第三光線
[0050]LI’第一出射光
[0051]L2’第二出射光
[0052]L3’第三出射光。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光源(I)的透鏡(100 )，所述透鏡(100 )包括底面(2 )和從所述底面(2 )隆起的突起表面(3)，所述底面(2)包括凹進(jìn)區(qū)域(4)，所述凹進(jìn)區(qū)域(4)的表面設(shè)置為入射面(5)，其特征在于，所述突起表面(3)包括:第一子區(qū)域(31)，來自所述光源(I)的第一光線(LI)經(jīng)過所述第一子區(qū)域(31)折射后出射形成第一出射光(LI’)；第二子區(qū)域(32)，來自所述光源(I)的第二光線(L2)經(jīng)過所述第二子區(qū)域(32)的反射以及折射后形成第二出射光(L2’);第三子區(qū)域(33)，來自所述光源(I)的第三光線(L3)經(jīng)過所述第三子區(qū)域(33)的反射以及折射后形成第三出射光(L3’)。
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(LI’)、所述第二出射光(L2’)、所述第三出射光(L3’)組成全向照明。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第一出射光(LI’)主要提供側(cè)向照明，所述第二出射光(L2’)主要提供后方照明，所述第三出射光(L3’)主要提供前向照明。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第一子區(qū)域(31)、所述第二子區(qū)域(32)以及所述第三子區(qū)域(33)從所述底面(2)開始在隆起方向上依此順次排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第二子區(qū)域(32)包括成組設(shè)置的交替的第一表面(321)和第二表面(322)，其中所述第二光線(L2)的一部分經(jīng)所述第一表面(321)反射后經(jīng)過所述第二表面(322)出射形成第二出射光(L2’)的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第二光線(L2)的一部分經(jīng)所述第二表面(322)反射后經(jīng)過所述第一表面(321)出射形成所述第二出射光(L2’)的另一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透鏡(100)，其特征在于，所述每一個(gè)組的第一表面(321)和第二表面(322)構(gòu)成預(yù)定夾角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第三子區(qū)域(33)包括第三表面(331)和第四表面(332)，其中所述第三光線(L3)的一部分經(jīng)所述第三表面(331)反射后經(jīng)過所述第四表面(332)出射形成所述第三出射光(L3’)的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的透鏡(100)，其特征在，所述第三光線(L3)的一部分經(jīng)過所述第四表面(332)反射后經(jīng)過所述第三表面(331)出射形成所述第三出射光(L3’)的另一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的透鏡(100)，其特征在于，所述第四表面(332)這樣設(shè)計(jì)，使得所述第三光線(L3)經(jīng)所述第四表面(332)反射后形成匯聚的所述第三出射光(L3’)的另一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的透鏡(100)，其特征在于，在垂直于所述底面(2)并經(jīng)過所述透鏡(100)的光軸(X)的截面上看，所述第一子區(qū)域(31)設(shè)計(jì)為從底面(2)開始朝著隆起方向是逐漸靠近所述光軸(X)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的透鏡(100)，其特征在于，在所述截面上，所述第一子區(qū)域(31)具有樣條曲線的輪廓。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的透鏡(100)，其特征在于，在垂直于所述底面(2)并經(jīng)過所述透鏡(100)的光軸(X)的截面上看，所述第一表面(321)設(shè)計(jì)為沿隆起方向是逐漸遠(yuǎn)離所述光軸(X)的，所述第二表面(322)設(shè)計(jì)為沿隆起方向逐漸靠近所述光軸
(X)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的透鏡(100)，其特征在于，在所述截面上，所述第一表面(321)和所述第二表面(322)具有樣條曲線的輪廓。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的透鏡(100)，其特征在于，在垂直于所述底面(2)并經(jīng)過所述透鏡(100)的光軸(X)的截面上看，所述第三表面(331)設(shè)計(jì)為在隆起方向是逐漸靠近所述光軸(X)的，所述第四表面(332)設(shè)計(jì)為在隆起方向是逐漸靠近所述光軸(X)的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的透鏡(100)，其特征在于，在所述截面上，所述第三表面(331)和第四表面(332)具有樣條曲線的輪廓。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的透鏡(100)，其特征在于，所述透鏡(100)設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的透鏡(100)，其特征在于，所述凹進(jìn)區(qū)域(4)設(shè)計(jì)為具有半球形的輪廓。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的透鏡(100)，其特征在于，所述透鏡(100)由透明的光學(xué)塑料或者玻璃制成。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK104197275SQ201310308936
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】林晶, 熊慰, 曾軍華, 張宏偉 申請(qǐng)人:歐司朗有限公司