本發(fā)明涉及照明技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種洗墻燈透鏡、具有該洗墻燈透鏡的發(fā)光模塊和洗墻燈。

背景技術(shù)：

洗墻燈作為目前常用的一種裝飾燈，主要用來做建筑裝飾照明以及用來勾勒建筑物的輪廓。由于其整體光線以水流洗過墻面的形式對(duì)墻面進(jìn)行照明，因此命名為洗墻燈。

將不帶透鏡的洗墻燈以光源法線垂直于墻壁進(jìn)行照射時(shí)，會(huì)得到一亮度不均勻且面積很小的光斑，獲得的洗墻效果不理想，也容易產(chǎn)生眩光。在日常使用中，洗墻光斑縱向需要達(dá)到預(yù)想的洗墻高度，同時(shí)橫向?qū)挾纫矐?yīng)該在合理的范圍內(nèi)，即光斑不能太寬，也不能太窄。因此必須對(duì)光源進(jìn)行有效的二次配光，即在洗墻燈結(jié)構(gòu)中加入透鏡或反射杯。

目前比較普遍的方法是采用頂面帶條紋的準(zhǔn)直型tir(totalinternalreflection，即全內(nèi)反射)透鏡進(jìn)行設(shè)計(jì)。但其存在以下主要缺陷：首先，條紋面tir的設(shè)計(jì)方法對(duì)洗墻的高度有一定限制，不可能太高，光斑橫向?qū)挾纫膊荒芴珜?；同時(shí)，透鏡不能離接收光斑的墻面太近，即無法貼墻安裝，原因是多個(gè)透鏡橫向排列的洗墻燈透鏡組合得到的光斑底部會(huì)出現(xiàn)倒插現(xiàn)象，即光斑不均勻，易產(chǎn)生暗條紋；另外，由于這種形式的透鏡沒有做很好的縱向配光，大部分光不能照射到墻面上，導(dǎo)致光效降低，而這一部分光常常會(huì)以較大角度離墻出射，進(jìn)入觀察者的眼睛，照成眩光。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種洗墻燈透鏡、具有該洗墻燈透鏡的發(fā)光模塊和洗墻燈，可以應(yīng)用到照明設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)高光效的照明，獲得較大的橫向和縱向光斑范圍，光斑照度分布均勻，且不易產(chǎn)生眩光。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種洗墻燈透鏡，其包括透鏡主體和支撐透鏡主體的透鏡基座。透鏡主體包括用于從光源接收光線的內(nèi)表面和用于出射光線的外表面。內(nèi)表面包括用于光線準(zhǔn)直的第一曲面和用于折射光線的第二曲面。外表面包括用于將來自第二曲面的光線反射至第四曲面的第三曲面和用于出射光線的第四曲面，第四曲面為條形曲面群構(gòu)成的臺(tái)階面。

可選地，第一曲面通過如下方程限定：x＝-r1sin(θ)，r1滿足微分方程：r2滿足微分方程：其中，h1為第一曲面的中心高度，h為光源離墻距離，θ為光源光線與豎直方向的夾角，為光源光線與水平方向的夾角，r為光斑中心橫向?qū)挾鹊囊话?，n為透鏡材料折射率。

可選地，第三曲面通過如下方程限定：

r1滿足微分方程：

，其中，f′3＝cos(2β+2θ)，r2滿足微分方程：

，其中，θ為光源光線與豎直方向的夾角，為光源光線與水平方向的夾角，l為第二曲面底部離原點(diǎn)距離，β為拔模角，n為透鏡材料折射率，h2為第四曲面的中心高度，r為光斑中心橫向?qū)挾鹊囊话耄琱為光源離墻距離。

可選地，第四曲面的臺(tái)階數(shù)m的范圍為7≤m≤15。

可選地，透鏡基座的表面為磨砂表面。

可選地，透鏡基座的上表面和透鏡主體的內(nèi)表面之間形成用于容納光源的腔體。

本發(fā)明提供一種發(fā)光模塊，其包括上述中任一項(xiàng)的洗墻燈透鏡。

可選地，發(fā)光模塊的光源為led燈。

本發(fā)明提供一種洗墻燈，其包括上述中任一項(xiàng)的發(fā)光模塊組成的陣列。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：通過準(zhǔn)直型tir透鏡結(jié)合條形曲面群構(gòu)成的臺(tái)階曲面的光學(xué)設(shè)計(jì)，可進(jìn)行光斑橫向?qū)挾鹊恼{(diào)整以及光斑縱向分配的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)洗墻燈透鏡整體的光斑寬度、照度均勻性以及光效的調(diào)整。

本發(fā)明的洗墻燈透鏡及其具有該洗墻燈透鏡的發(fā)光模塊可獲得橫向跨度大、縱向照度均勻的光分布，并且光效較高。由上述陣列式的發(fā)光模塊組成的洗墻燈，可實(shí)現(xiàn)均勻光分布、高光效照明，并能有效防止眩光和雜散光的產(chǎn)生。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例提供的洗墻燈透鏡的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一實(shí)施例提供的洗墻燈透鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的一實(shí)施例提供的發(fā)光模塊的照度分布圖；

圖4為本發(fā)明的一實(shí)施例提供的發(fā)光模塊的兩個(gè)剖面的照度分布圖；

圖5為本發(fā)明的一實(shí)施例提供的發(fā)光模塊的直角坐標(biāo)配光曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下參考構(gòu)成本說明書一部分的附圖對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。可以理解的是，也可以使用部件和結(jié)構(gòu)的其它具體設(shè)置，其結(jié)構(gòu)和功能的改變將不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍。另外，術(shù)語“頂部”、“底部”、“中央”、“側(cè)面”、“內(nèi)側(cè)”、“外側(cè)”以及類似術(shù)語可以用在說明書中來描述本發(fā)明不同實(shí)施例的技術(shù)特征和元件，用在此處的這些術(shù)語具有通用的含義，例如基于圖中所示的方向和/或通常所指的方向。在說明書中不需要為了落入本發(fā)明的范圍而構(gòu)造特定的三維或空間結(jié)構(gòu)方向。

如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種洗墻燈透鏡，其包括透鏡主體和支撐透鏡主體的透鏡基座，透鏡主體包括用于從光源接收光線的內(nèi)表面和用于出射光線的外表面，內(nèi)表面包括用于光線準(zhǔn)直的第一曲面a和用于折射光線的第二曲面b，外表面包括用于將來自第二曲面b的光線反射至第四曲面d的第三曲面c和用于出射光線的第四曲面d，第四曲面d為條形曲面群構(gòu)成的臺(tái)階面。

具體地，第一曲面a用于將光源出射的光線準(zhǔn)直出射，以提高光效。第一曲面a可通過如下方程限定：x＝-r1sin(θ)，r1滿足微分方程：r2滿足微分方程：

，其中，h1為第一曲面的中心高度，h為光源離墻距離，θ為光源光線與豎直方向的夾角，為光源光線與水平方向的夾角，r為光斑中心橫向?qū)挾鹊囊话?，n為透鏡材料折射率。第一曲面a為掃掠面，可通過第一曲面a的如圖1所示截面上的曲線繞通過光源的橫向截線掃掠得到。所繞旋轉(zhuǎn)軸可以是光源的橫向截線，也可以是與之平行的下方橫向截線。光軸可選擇豎直向上，也可與豎直方向呈一定角度。

具體地，第二曲面b為掃掠曲面，可通過第二曲面b的如圖1所示截面上的曲線繞通過光源的橫向截線掃掠得到。同時(shí)第二曲面b也可為拔模面，拔模角為拔模面和豎直平面的夾角。第二曲面b用于使光源光線折射至第三曲面c，通過調(diào)整拔模角度可以控制透鏡的橫向?qū)挾取?/p>

具體地，第三曲面c為全內(nèi)反射面，用于接收來自第二曲面b的光線，使其發(fā)生全內(nèi)反射并準(zhǔn)直出射至第四曲面d，可提升整體光效。第三曲面c可通過如下方程限定：r1滿足微分方程：

，其中，f′3＝cos(2β+2θ)，r2滿足微分方程：

，其中，θ為光源光線與豎直方向的夾角，為光源光線與水平方向的夾角，l為第二曲面底部離原點(diǎn)距離，β為拔模角，n為透鏡材料折射率，h2為第四曲面的中心高度，r為光斑中心橫向?qū)挾鹊囊话?，h為光源離墻距離。

具體地，第四曲面d為條形曲面群構(gòu)成的臺(tái)階面，用于接收第一曲面a和第三曲面c的準(zhǔn)直光線，并將光線折射至墻體上。第四曲面d可根據(jù)實(shí)際墻面照度要求對(duì)光線進(jìn)行配光，提高光斑的均勻性，可有效減少眩光，以提高整體光效?？赏ㄟ^臺(tái)階型曲線繞軸掃掠得到第四曲面d，臺(tái)階面中心高度較低，兩邊的高度逐級(jí)升高。第四曲面d可通過第四曲面d的如圖1所示截面上的曲線繞通過光源的橫向截線掃掠得到。旋轉(zhuǎn)軸可以是光源的橫向截線，也可以是與之平行的下方橫向截線。同時(shí)，調(diào)整第四曲面d的各臺(tái)階面的頂部高度、旋轉(zhuǎn)軸、臺(tái)階數(shù)以及各臺(tái)階寬度來實(shí)現(xiàn)光斑縱向的調(diào)節(jié)。當(dāng)臺(tái)階數(shù)過少時(shí)，透鏡主體對(duì)光斑縱向的調(diào)節(jié)、光斑照度均勻性以及光效未達(dá)到較佳值。當(dāng)臺(tái)階數(shù)過多時(shí)，增加了調(diào)整難度和加工難度。較佳的，第四曲面d的臺(tái)階數(shù)m的范圍為7≤m≤15。

具體地，光源固定于透鏡主體的內(nèi)表面和透鏡基座的上表面所圍成的腔體內(nèi)。

具體地，光源可選擇led燈，即包含有上述的洗墻燈透鏡的發(fā)光模塊為led模塊。此外，發(fā)光模塊可以以條形陣列或矩形陣列的排列方式形成洗墻燈，以實(shí)現(xiàn)具有高光效和均勻光分布的照明，并能夠有效防止眩光、雜散光產(chǎn)生。

如圖2所示，透鏡主體1安裝在與其底部形狀相對(duì)應(yīng)的透鏡基座2上。透鏡基座2未被透鏡主體1覆蓋的表面為磨砂表面，可有效抑制雜散光，以防止眩光的產(chǎn)生。

如圖3和4所示，為本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光模塊的照度分布圖和發(fā)光模塊的兩個(gè)剖面的照度分布圖。由圖可知，發(fā)光模塊的整個(gè)光斑呈一非對(duì)稱的橢圓狀光斑。光斑的橫向?qū)挾容^大，從﹣450mm跨度到﹢450mm。縱向方向在一定范圍內(nèi)照度值較接近。本發(fā)光模塊可獲得橫向角度大、縱向照度均勻的光分布。另外，光效達(dá)到68.74％，遠(yuǎn)高于常規(guī)條紋準(zhǔn)直tir透鏡的光效(一般其光效低于50％)。

圖5給出了本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)光模塊的直角坐標(biāo)系下的配光曲線圖。由圖5可知，出射光線縱向有偏向墻面的小角度偏光，且大部分光線均到達(dá)墻面，只有少數(shù)光線遠(yuǎn)離墻面?？紤]到這部分遠(yuǎn)離的光線較少，且偏離豎直方向的角度很小，不易造成眩光。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。特別指出，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、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)。