透镜及照明灯具的制作方法

1.本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种透镜及照明灯具。

背景技术：

2.在传统的tir(total internal reflection，全内反射)透镜中，中心部分的光相较于侧壁的光更难以控制，在出光后会使副光斑角度较大，影响照明效果。

技术实现要素：

3.本实用新型提供一种透镜，用以解决现有技术中透镜中心部分的光在出射后会使副光斑角度较大而影响照明效果的技术问题，以减小副光斑角度，提升照明效果。
4.本实用新型还提供一种照明灯具。
5.本实用新型提供一种透镜，包括透镜本体，所述透镜本体的一侧设有光源安装槽，所述光源安装槽的内表面形成入光面，所述透镜本体相对于所述光源安装槽的另一侧形成有出光面，所述透镜本体的外周面形成有连接所述入光面与所述出光面的第一全反射面，所述透镜本体的中心设有一段锥形孔，所述锥形孔的锥尖朝向所述入光面，所述锥形孔的锥面形成第二全反射面；
6.所述入光面包括形成于所述光源安装槽的槽壁面的第一入光面和形成于所述光源安装槽的槽底面的第二入光面，所述第一入光面的入射光线经由所述第一全反射面发生一次全反射并从所述出光面出射，所述第二入光面的入射光线经由所述第二全反射面和所述第一全反射面分别发生一次全反射并从所述出光面出射。
7.根据本实用新型提供一种的透镜，所述槽底面为朝向所述光源安装槽的槽口侧外凸的曲面。
8.根据本实用新型提供的一种透镜，所述锥形孔的轴线与所述槽底面的中心线同轴。
9.根据本实用新型提供的一种透镜，还包括与所述锥形孔连接的圆柱孔，所述圆柱孔的一端与所述锥形孔的大端过渡连接，另一端与所述出光面连接。
10.根据本实用新型提供的一种透镜，所述锥形孔的锥角为a，所述 a大于等于45
°
，且小于90
°
。
11.根据本实用新型提供的一种透镜，沿所述透镜本体的轴线方向，所述第二入光面的投影等于所述锥形孔的锥底面的投影，或所述第二入光面的投影位于所述锥形孔的锥底面的投影内。
12.根据本实用新型提供的一种透镜，所述第一全反射面为回转面，且所述第一全反射面为连续曲面。
13.根据本实用新型提供的一种透镜，沿所述入光面至所述出光面的方向，所述第一全反射面逐渐远离所述透镜本体的轴线。
14.根据本实用新型提供的一种透镜，经所述第一入光面入射后直接照射到所述第一
全反射面的光线在所述第一全反射面的反射区域与经所述第二入光面入射并通过所述第二全反射面发射一次全反射后照射到所述第一全反射面的光线在所述第一全反射面的反射区域相互错开且相接。
15.本实用新型还提供一种照明灯具，包括光源以及前述的透镜，所述光源安装于所述光源安装槽。
16.本实用新型实施例提供的透镜，通过在透镜本体的光源安装槽的槽壁面和槽底面分别形成第一入光面和第二入光面，以实现光线的入射。通过在透镜本体的另一侧形成出光面，以实现光线的出射。通过在透镜本体的外周面形成第一全反射面，可以利用外周面进行控光。在透镜本体的中心设置锥形孔后在锥形孔的锥面形成第二全反射面，此时入射到透镜本体中心部分的光线可以经过第二全反射面发生一次全反射后反射到第一全反射面，再经由第一全反射面发生一次全反射后从出光面出射。由此可以将透镜本体中心部分的光线也通过透镜本体的外周面，即第一全反射面来控制，可以减少透镜本体中心部分直接出光。透镜本体中心部分的光线通过第二全反射面和第一全反射面进行控光后再从出光面出射，能够减小出射光线的副光斑角度，且能达到需求的光束角度，改善光照质量。
17.本实用新型实施例提供的照明灯具，采用了上述透镜，光源发射出的光线一方面从第一入光面入射到透镜本体中，并通过第一全反射面发生一次全反射后从出光面出射，另一方面从第二入光面入射到透镜本体中经过第二全反射面和第一全反射面分别发生一次全反射后从出光面出射。由此可以将透镜本体中心部分的光线也通过透镜本体的外周面，即第一全反射面来控制，可以减少透镜本体中心部分直接出光。透镜本体中心部分的光线通过第二全反射面和第一全反射面进行控光后再从出光面出射，能够减小出射光线的副光斑角度，且能达到需求的光束角度，改善光照质量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型提供的透镜的立体结构示意图；
20.图2是本实用新型提供的透镜的半剖面立体结构示意图；
21.图3是本实用新型提供的透镜剖视图；
22.图4是本实用新型提供的透镜的光路图。
23.附图标记：
24.1、透镜本体；2、光源安装槽；3、第一入光面；4、第二入光面； 5、出光面；6、第一全反射面；7、第二全反射面；8、锥形孔；9、圆柱孔。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
26.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
28.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
30.下面结合图1-图4描述本实用新型的透镜，主要包括透镜本体1，透镜本体1的一侧设有光源安装槽2，光源安装槽2的内表面形成入光面，透镜本体1相对于光源安装槽2的另一侧形成有出光面5，透镜本体1的外周面形成有连接入光面与出光面5的第一全反射面6，透镜本体1的中心设有一段锥形孔8，锥形孔8的锥尖朝向入光面，锥形孔8的锥面形成第二全反射面7。
31.具体地，入光面包括形成于光源安装槽2的槽壁面的第一入光面 3和形成于光源安装槽2的槽底面的第二入光面4，第一入光面3的入射光线经由第一全反射面6发生一次全反射并从出光面5出射，第二入光面4的入射光线经由第二全反射面7和第一全反射面6分别发生一次全反射并从出光面5出射。
32.在本实施例中，通过在透镜本体1的光源安装槽2的槽壁面和槽底面分别形成第一入光面3和第二入光面4，以实现光线的入射。通过在透镜本体1的另一侧形成出光面5，以实现光线的出射。
33.通过在透镜本体1的外周面形成第一全反射面6，可以利用外周面进行控光。在透镜本体1的中心设置锥形孔8，锥形孔8的锥尖朝向第二入光面4并在锥形孔8的锥面形成第二全反射面7，此时入射到透镜本体1中心部分的光线，即从第二入光面4入射的光线，可以经过第二全反射面7发生一次全反射后反射到第一全反射面6，再经由第一全反射面6发生
一次全反射后从出光面5出射。
34.如图2所示，锥形孔8的锥尖是指锥形孔8在该视角所示的下侧的尖角部分，锥形孔8的锥底面是指锥形孔8在该视角所示的上侧的圆形部分。
35.由此可以将透镜本体1中心部分的光线通过透镜本体1的外周面，即第一全反射面6来控制，可以减少透镜本体1中心部分直接出光。透镜本体1中心部分的光线通过第二全反射面7和第一全反射面6进行控光后再从出光面5出射，能够减小出射光线的副光斑角度，且达到需求的光束角度，改善光照质量。
36.可以理解的是，光源发出的一部分光线从第一入光面3进入到透镜本体1内后仅需通过第一全反射面6进行一次全反射便从出光面5 出射，光源发出的另一部分光线从第二入光面4进入到透镜本体1内后仅需通过第二全反射面7和第一全反射面6分别发生一次全反射便从出光面5出射，光线的反射次数较少，能减少光源产生的光线在透镜本体1内部发生损耗，在减小出射光线的副光斑角度的同时提升了光线的出光率，确保了光照质量。
37.如图3和图4所示，光线从第一入光面3入射到透镜本体1后，将直接通过第一全反射面6发生一次全反射，然后从出光面5出射。光线从第二入光面4入射到透镜本体1后，先通过第二全反射面7发生一次全反射，经过第二全反射面7全反射的光线将通过第一全反射面6再进行一次全反射，而后经由出光面5出射。由此，可以通过外周面的第一全反射面6来对中心部分的光线进行控制。不论从洗墙角度还是从直射角度来看，采用本实施例中的透镜对中心处的光线进行控制后，均能显著减小副光斑角度，改善光照质量。
38.具体地，传统的透镜对应的整灯副光斑角度约为43
°
，采用本实施例中的透镜所对应的整灯副光斑角度仅有31
°
，极大地减小了副光斑角度，能达到25％以上的副光斑角度降幅。
39.根据本实用新型提供的透镜，槽底面为朝向光源安装槽2的槽口侧外凸的曲面，以使第二入光面4形成所需的入射角度。如图2和图 3所示，槽壁面设置为圆台面，在透镜本体1高度方向的截面上，槽壁面为倾斜设置，沿槽底面至槽口侧的方向，槽壁面逐渐远离透镜本体1的轴线。以此方式设置的槽壁面能使第一入光面3形成所需的入射角度。
40.在本实施例中，锥形孔8的轴线与槽底面的中心线同轴，也与透镜本体1的中心线同轴。可以理解的是，锥形孔8位于整个透镜本体 1的中心位置，以对中心部分的光线进行控制，将该部分光线反射至第一全反射面6后经过一次全反射再从出光面5出射，从而起到控光的效果。
41.如图2和图3所示，本实施例中的透镜还包括与锥形孔8连接的圆柱孔9，圆柱孔9的一端与锥形孔8的大端过渡连接，圆柱孔9的另一端与出光面5连接。设置圆柱孔9可以将锥形孔8延伸至靠近第二入光面4的位置处，确保从第二入光面4入射的光线均能在第二全反射面7发生一次全反射，从而将中心处的光线反射至第一全反射面 6进行控光。避免从第二入光面4入射的光线直接从出光面5出射。
42.通过设置圆柱孔9将锥形孔8延伸至靠近第二入光面4的位置处后，经第一入光面3入射后直接照射到第一全反射面6的光线在第一全反射面6的反射区域与经第二入光面4入射并通过第二全反射面7 发射一次全反射后照射到第一全反射面6的光线在第一全反射面6的反射区域相互错开且相接。具体地，从第一入光面3入射到透镜本体 1内的光线将在第一全反射面6的第一部分发生一次全反射后从出光面5出射，从第二入光面4入射到透镜本
体1内的光线将在第二全反射面发生一次全反射，再通过第一全反射面6的第二部分发生一次全反射后从出光面5出射。其中，第一全反射面6的第一部分和第一全反射面6的第二部分不重合，且第一全反射面6的第一部分和第一全反射面6的第二部分将整个第一全反射面6完全覆盖，能充分利用第一全反射面6的各个位置来对光线进行全反射，且使从出光面5出射的光线分布更加均匀，进一步减小副光斑角度。
43.在本实施例中，沿透镜本体1的轴线方向，第二入光面4的投影等于锥形孔8的锥底面的投影，或第二入光面4的投影位于锥形孔8 的锥底面的投影内。即在透镜本体1的轴线方向上，锥形孔8的投影面积大于等于第二入光面4的投影面积，以确保从第二入光面4入射的光线均能在锥形孔8锥面所形成的第二全反射面7上发生一起全反射后照射到第一全反射面6上。
44.具体地，锥形孔8的锥角为a，其中a大于等于45
°
，且小于 90
°
。通过这样的角度设置，可以确保经由第二全反射面7反射后的光线均能通过第一全反射面6发生全反射后再从出光面5出射，确保所有光线均能通过第一全反射面6进行控光，避免从第二全反射面7 反射的光线直接从出光面5出射。
45.可以理解的是，锥角a为经过锥形孔8轴线的切面所形成的夹角。如图3所示，锥形孔8的竖向切面便可在锥形孔8的顶角处形成锥角a。
46.并且上述的角度设置还能确保第二入光面4的入射光线经由第二全反射面7和第一全反射面6分别发生一次全反射后不会从圆柱孔9处出射，以确保透镜本体1的中心处不出光。
47.示例性的，锥角a可以设置为45
°
，经过此角度的锥形孔8的第一全反射面6发生全反射后再从出光面5出射，确保所有光线均能通过第一全反射面6进行控光，避免从第二全反射面7反射的光线直接从出光面5出射。同时45
°
的锥角还能确保第二入光面4的入射光线经由第二全反射面7和第一全反射面6分别发生一次全反射后不会从圆柱孔9处出射，以确保透镜本体1的中心处不出光。
48.示例性的，锥角a可以设置为60
°
，经过此角度的锥形孔8的第一全反射面6发生全反射后再从出光面5出射，确保所有光线均能通过第一全反射面6进行控光，避免从第二全反射面7反射的光线直接从出光面5出射。同时60
°
的锥角还能确保第二入光面4的入射光线经由第二全反射面7和第一全反射面6分别发生一次全反射后不会从圆柱孔9处出射，以确保透镜本体1的中心处不出光。
49.在本实施例中，透镜本体1为一体成型的透镜，相较于现有的组合式透镜，一体成型的透镜能减小光线效率的损失，确保光照效果，且便于透镜本体1的加工。具体的，一体式结构的透镜本体1采用注塑工艺加工成型。
50.一体式的透镜本体1的出光面5的直径大约为透镜本体1高度的 2倍，以使透镜本体1在视觉上更加协调，更具美观性。
51.具体的，透镜本体1为回转体，以使透镜本体1更加美观且便于加工，相对应的，出光面5为环形平面，第一全反射面6为回转面，且第一全反射面6为连续曲面。采用连续曲面的第一全反射面6能对更好的进行控光，相较于现有的阶段化设置的全反射面，本实施例中采用连续曲面对光线的控制效果更优异。
52.通过设置第一全反射面6为连续曲面，还能使透镜本体1的外形更具美观性。
53.如图3所示，沿入光面至出光面5的方向，第一全反射面6逐渐远离透镜本体1的轴线。以倾斜设置的第一全反射面6来对光线进行控光，起到优异的控光效果。
54.具体地，第一全反射面6包括一体成型的弧形段和直线段，弧形段靠近入光面，直线段靠近出光面5，弧形段和直线段相配合的设计能进一步对中心部分的光线进行控制，进一步降低副光斑角度。
55.另一方面，本实用新型还提供一种照明灯具，包括光源和前述实施例中的透镜，其中，光源安装于光源安装槽2。
56.光源发射出的光线一方面从第一入光面3入射到透镜本体1中，并通过第一全反射面6发生一次全反射后从出光面5出射，另一方面从第二入光面4入射到透镜本体1中经过第二全反射面7和第一全反射面6分别发生一次全反射后从出光面5出射。
57.由此可以将透镜本体1中心部分的光线也通过透镜本体1的外周面，即第一全反射面6来控制，可以减少透镜本体1中心部分直接出光。透镜本体1中心部分的光线通过第二全反射面7和第一全反射面 6进行控光后再从出光面5出射，能够减小出射光线的副光斑角度，且能达到需求的光束角度，改善光照质量。
58.在本实施例中，光源可以采用led灯，照明灯具主要包括射灯、舞台灯、装饰灯等。
59.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种透镜，其特征在于，包括透镜本体，所述透镜本体的一侧设有光源安装槽，所述光源安装槽的内表面形成入光面，所述透镜本体相对于所述光源安装槽的另一侧形成有出光面，所述透镜本体的外周面形成有连接所述入光面与所述出光面的第一全反射面，所述透镜本体的中心设有一段锥形孔，所述锥形孔的锥尖朝向所述入光面，所述锥形孔的锥面形成第二全反射面；所述入光面包括形成于所述光源安装槽的槽壁面的第一入光面和形成于所述光源安装槽的槽底面的第二入光面，所述第一入光面的入射光线经由所述第一全反射面发生一次全反射并从所述出光面出射，所述第二入光面的入射光线经由所述第二全反射面和所述第一全反射面分别发生一次全反射并从所述出光面出射。2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述槽底面为朝向所述光源安装槽的槽口侧外凸的曲面。3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述锥形孔的轴线与所述槽底面的中心线同轴。4.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，还包括与所述锥形孔连接的圆柱孔，所述圆柱孔的一端与所述锥形孔的大端过渡连接，另一端与所述出光面连接。5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述锥形孔的锥角为a，所述a大于等于45
°
，且小于90
°
。6.根据权利要求1-5任一项所述的透镜，其特征在于，沿所述透镜本体的轴线方向，所述第二入光面的投影等于所述锥形孔的锥底面的投影，或所述第二入光面的投影位于所述锥形孔的锥底面的投影内。7.根据权利要求1-5任一项所述的透镜，其特征在于，所述第一全反射面为回转面，且所述第一全反射面为连续曲面。8.根据权利要求7所述的透镜，其特征在于，沿所述入光面至所述出光面的方向，所述第一全反射面逐渐远离所述透镜本体的轴线。9.根据权利要求1-5任一项所述的透镜，其特征在于，经所述第一入光面入射后直接照射到所述第一全反射面的光线在所述第一全反射面的反射区域与经所述第二入光面入射并通过所述第二全反射面发射一次全反射后照射到所述第一全反射面的光线在所述第一全反射面的反射区域相互错开且相接。10.一种照明灯具，其特征在于，包括光源以及如权利要求1-9任一项所述的透镜，所述光源安装于所述光源安装槽。

技术总结

本实用新型涉及照明技术领域，提供一种透镜及照明灯具。该透镜包括透镜本体，透镜本体的一侧设有光源安装槽，光源安装槽的内表面形成入光面，透镜本体相对于光源安装槽的另一侧形成有出光面，透镜本体的外周面形成有连接入光面与出光面的第一全反射面，透镜本体的中心设有一段锥形孔，锥形孔的锥尖朝向入光面，锥形孔的锥面形成第二全反射面；其中，入光面包括形成于光源安装槽的槽壁面的第一入光面和形成于光源安装槽的槽底面的第二入光面，第一入光面的入射光线经由第一全反射面发生一次全反射并从出光面出射，第二入光面的入射光线经由第二全反射面和第一全反射面分别发生一次全反射并从出光面出射。能减小副光斑角度，改善光照质量。改善光照质量。改善光照质量。