透镜和聚光灯制造技术

本公开的实施例涉及透镜和聚光灯。该透镜是围绕纵向中心轴(H)的回转体并且包括透镜内腔(507)、全反射回转面(503)和顶面(505)。透镜内腔(507)包括第一折射面(501)和第二折射面(502)，第一折射面(501)和第二折射面(502)均接收来自光源(510)的光(601)。全反射回转面(503)将由第一折射面(501)折射来的第一部分光(602)纵向地全反射。顶面(505)将由全反射回转面(503)反射来的第一部分光(602)纵向地折射出透镜(500)，并且将由第二折射面(502)折射来的第二部分光(603)纵向地折射出透镜(500)。

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施例一般性地涉及照明领域，并且更特别地，涉及一种透镜和聚光灯。
技术介绍
对于重点照明灯具而言，目前通常使用单一铝反射器或普通的准直器来控制光并且实现光束角度。但是，这些光学部件并未被良好地设计并且缺少精确的计算和优化。这导致它们所组成的灯具总是存在一些性能问题，诸如聚光效果不佳、光束不均匀、强度低、具有色彩偏差等，从而无法满足重点照明的需要或者无法达到足够好的重点照明效果。
技术实现思路
本公开的实施例提供了一种透镜和聚光灯。在本公开的第一方面，提供了一种透镜。该透镜是围绕纵向中心轴的回转体并且包括透镜内腔、全反射回转面和顶面。透镜内腔包括第一折射面和第二折射面，第一折射面和第二折射面均接收来自光源的光。全反射回转面将由第一折射面折射来的第一部分光纵向地全反射。顶面将由全反射回转面反射来的第一部分光纵向地折射出透镜，并且将由第二折射面折射来的第二部分光纵向地折射出透镜。全反射回转面由第一曲线围绕纵向中心轴回转而形成。第一曲线表示为x1＝A1y13+B1y12+C1y1+D1，其中x1和y1分别表示第一曲线上的点到透镜的中心轴的距离和到透镜内腔的开口所在平面的距离，并且y1∈(0,30)，A1∈(0.0002264,0.0003321)，B1∈(-0.02289,-0.01598)，C1∈(0.827,0.9415)，D1为常数。根据本公开的实施例，由于第一曲线上的点是基于入射光线矢量和所要求的出射光线矢量精确计算得出的，所以基于第一曲线而形成的全反射回转面能够确保该透镜取得良好的聚光效果。例如，该透镜能够将更多的光聚集在中心范围上并且得到较高的最大光强度。同时，光束截止也远优于传统的常规设计。因此，该透镜可以克服已有重点照明光学部件的上述各种缺陷，从而能够满足重点照明的需要并且达到足够好的重点照明效果。在一些实施例中，顶面可以是凹面。在这样的实施例中，凹面形状的顶面可以有利于将第一部分光和第二部分光纵向地折射出透镜，从而实现优化的聚光度和最大光强度。在一些实施例中，顶面可以由第二曲线围绕纵向中心轴回转形成。第二曲线表示为y2＝A2x25+B2x24+C2x23+D2x22+Ex2+F，其中x2和y2分别表示第二曲线上的点到中心轴的距离和到透镜内腔的开口所在平面的距离，并且y2∈(12,28)，A2∈(-0.000024903,-0.000014205)，B2∈(0.0009879,0.002203)，C2∈(-0.076146,-0.022522)，D2∈(0.178425,1.32315)，E∈(-11.6365,0.15945)，其中F为常数。在这样的实施例中，由于第二曲线上的点是基于入射光线矢量和所要求的出射光线矢量精确计算得出的，所以由上述具体曲线回转形成的顶面以优化的光束角将光折射出该透镜，从而实现进一步优化的聚光度和最大光强度。在一些实施例中，透镜的光束角可以约为15°至28°。在这样的实施例中，该透镜的出射光线具有优化的准直性，从而可以实现更高的聚光度和最大光强度。在一些实施例中，光束角可以约为20°至25°。在这样的实施例中，该透镜可以取得特别优异的聚光效果。在一些实施例中，该透镜的孔径与光源的直径的比值可以大约在3:1至13:1的范围内。在这样的实施例中，可以将该透镜的聚光度保持在大约42％至60％之间，从而保证优化的聚光效果。在一些实施例中，该比值可以约为6:1。在这样的实施例中，该透镜可以取得特别优异的聚光效果。在一些实施例中，透镜的聚光度可以大约为42％至60％。在这样的实施例中，该透镜相对于已有的重点照明光学部件可以取得更好的聚光效果，从而实现更加优化的重点照明效果。在本公开的第二方面，提供了一种聚光灯。该聚光灯包括根据本公开的第一方面的透镜。本公开的实施例的聚光灯克服了已有重点照明灯具的各种缺陷，从而能够满足重点照明的需要并且达到足够好的重点照明效果。在一些实施例中，该聚光灯可以进一步包括COB光源，该COB光源可以设置在透镜的透镜内腔的开口所在的平面中。在这样的实施例中，本公开的透镜与COB光源被组合使用在聚光灯中，这不仅可以获得本公开的实施例的透镜的各种技术优点，同时获得了COB光源本身的各种技术优点。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得容易理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，其中：图1示出了一种已有的重点照明反射器的结构示意图。图2示出了图1中的反射器的聚光效果图。图3示出了一种已有的重点照明准直器的结构示意图。图4示出了图3中的准直器的聚光效果图。图5示出了根据本公开的实施例的透镜的结构示意图。图6示出了根据本公开的实施例的透镜的光路示意图。图7示出了根据本公开的实施例的光束目标照度分布的洛伦兹拟合的坐标图。图8示出了根据本公开的实施例的三维坐标中的针对光源的能量微元的示意图。图9示出了根据本公开的实施例的二维坐标中的针对透镜的能量微元的示意图。图10示出了根据本公开的实施例的入射光线与出射光线的数值解的坐标图。图11示出了斯涅耳定律的矢量表达的示意图。图12示出了根据本公开的实施例的透镜的回转曲线的迭代计算示意图。图13示出了根据本公开的实施例的透镜的全反射回转面曲线的坐标图。图14示出了根据本公开的实施例的透镜的顶面曲线的坐标图。图15示出了根据本公开的实施例的透镜与普通重点照明设计之间的聚光效果比较图。图16示出了根据本公开的实施例的透镜与普通重点照明设计之间的强度坐标图。图17示出了根据本公开的实施例的透镜在两种光束流明百分比情况下的剖面示意图。图18示出了根据本公开的实施例的透镜的光束流明百分比与透镜孔隙-光源直径比之间的关系坐标图。图19示出了根据本公开的实施例的透镜的光束角与透镜孔隙-光源直径比之间的关系坐标图。图20示出了计算光束角最小极限值的示意图。贯穿所有附图，相同或者相似的标号被用来表示相同或者相似的元件。具体实施方式下面将参考附图中所示出的若干示例性实施例来描述本公开的原理和精神。应当理解，描述这些具体的实施例仅是为了使本领域的技术人员能够更好地理解并实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。已知方案及其问题如上文所提到的，已有的重点照明灯具通常使用单一铝反射器或普通的准直器来控制光并且实现光束角度。例如，图1示出了一种已有的重点照明反射器100的结构示意图。如图1中所示出的，反射器100例如可以由金属铝制成，并且可以形成多个特定形状的反射片101，以用于将光源发出的光朝向特定方向进行反射，以达到聚光的效果。图2示出了反射器100的聚光效果图。从图2中可以看出，反射器100的聚光效果较差，在许多场合下可能无法满足重点照明所需要达到的聚光效果。图3示出了一种已有的重点照明准直器300的结构示意图。如图3中所示出的，准直器300例如可以采用透镜结构，其可以包括主体301和腔体302。在使用中，光源的光通过准直器300的反射和折射可以被聚集到特定的方向，从而达到聚光的效果。图4示出了准直器300的聚光效果图。从图4中可以看出，准直器300的聚光效果也比较差，在许多场合下可能无法满足重点照明所需要达到的聚光效果。装置的结构和原理为了至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透镜(500)，其特征在于，所述透镜(500)是围绕纵向中心轴(H)的回转体并且包括：透镜内腔(507)，其包括第一折射面(501)和第二折射面(502)，所述第一折射面(501)和第二折射面(502)均接收来自光源(510)的光(601)；全反射回转面(503)，其将由所述第一折射面(501)折射来的第一部分光(602)纵向地全反射；以及顶面(505)，其将由所述全反射回转面(503)反射来的所述第一部分光(602)纵向地折射出所述透镜(500)，并且将由所述第二折射面(502)折射来的第二部分光(603)纵向地折射出所述透镜(500)；其中所述全反射回转面(503)由第一曲线(504)围绕所述纵向中心轴(H)回转而形成，所述第一曲线(504)表示为x1＝A1y13+B1y12+C1y1+D1，其中x1和y1分别表示所述第一曲线(504)上的点(P1)到所述透镜(500)的中心轴(H)的距离和到所述透镜内腔(507)的开口所在平面(508)的距离，并且y1∈(0,30)，A1∈(0.0002264,0.0003321)，B1∈(‑0.02289,‑0.01598)，C1∈(0.827,0.9415)，D1为常数。...

【技术特征摘要】
1.一种透镜(500)，其特征在于，所述透镜(500)是围绕纵向中心轴(H)的回转体并且包括：透镜内腔(507)，其包括第一折射面(501)和第二折射面(502)，所述第一折射面(501)和第二折射面(502)均接收来自光源(510)的光(601)；全反射回转面(503)，其将由所述第一折射面(501)折射来的第一部分光(602)纵向地全反射；以及顶面(505)，其将由所述全反射回转面(503)反射来的所述第一部分光(602)纵向地折射出所述透镜(500)，并且将由所述第二折射面(502)折射来的第二部分光(603)纵向地折射出所述透镜(500)；其中所述全反射回转面(503)由第一曲线(504)围绕所述纵向中心轴(H)回转而形成，所述第一曲线(504)表示为x1＝A1y13+B1y12+C1y1+D1，其中x1和y1分别表示所述第一曲线(504)上的点(P1)到所述透镜(500)的中心轴(H)的距离和到所述透镜内腔(507)的开口所在平面(508)的距离，并且y1∈(0,30)，A1∈(0.0002264,0.0003321)，B1∈(-0.02289,-0.01598)，C1∈(0.827,0.9415)，D1为常数。2.根据权利要求1所述的透镜(500)，其特征在于，所述顶面(505)是凹面。3.根据权利要求2所述的透镜(500)，其特征在于，所述顶面(505)由第二曲线(506)围绕所述纵向中心轴(H)回转形成，所述第二曲线(506)表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：王道泳，许剑波，
申请(专利权)人：飞利浦灯具上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31