一種透鏡及具有該透鏡的led地腳燈的制作方法
【專利摘要】一種透鏡及具有該透鏡的LED地腳燈包括一個殼體，一個設置在所述殼體中的透鏡.所述殼體包括一個楔形出光槽。所述透鏡包括一個光軸，一個與所述光軸相交的出光面，一個沿所述光軸開設的光源設置筒，以及一個設置在所述光源設置筒與出光面之間的全反射面。在沿所述光軸的截面上所述光軸與出光面之間的夾角為銳角。所述出光面為兩個橢圓的相交區域。所述光源設置筒的中心軸與光軸重合。所述全反射面用于將投射到該全反射面上的光全部反射向出光面。在所述楔形出光槽的橫截面上，所述透鏡設置在所述楔形出光槽的最短的一條邊上。本實用新型能盡最大程度地將該LED地腳燈投射的光斑形成一個長條形，以達到規則光斑形狀的目的。
【專利說明】一種透鏡及具有該透鏡的LED地腳燈

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種照明設備，特別是一種透鏡及具有該透鏡的LED地腳燈。

【背景技術】
[0002]在一般的日常生活中，隨處都可見到各種照明設備，例如，日光燈、路燈、臺燈、藝術燈等。在上述的照明設備中，傳統上大部分是以鎢絲燈泡做為發光光源。近年來，由于科技日新月異，已利用發光二極管(LED)作為發光來源。甚者，除照明設備外，對于一般交通號志、廣告牌、車燈等，亦都改為使用發光二極管作為發光光源。如前所述，使用發光二極管作為發光光源，其好處在于省電，且亮度更大，故于使用上已逐漸普通化。
[0003]隨著LED燈具的普及，越來越多的場合開始使用LED燈具，如商場、酒店、居家。特別是酒店燈具的使用，客人對其燈光的使用提出的較為苛刻的要求，如光照均勻，光斑漂亮。對于現有的地腳燈中，要么因為沒有使用透鏡使得出射光很集中，照射在地板上的光斑不規則，要么是因為使用了普通的聚光透鏡，照射在地板上僅是一個圓形的光斑，這樣的光斑即不符合地腳燈的實際使用場合，也不均勻、不漂亮，因為地腳燈所照射范圍往往是一個長條形。
實用新型內容
[0004]有鑒于此，有必要提供一種光照均勻，光斑規則的一種透鏡及具有該透鏡的LED地腳燈，以克服上述不足。
[0005]一種透鏡包括一個光軸，一個與所述光軸相交的出光面，一個沿所述光軸開設的光源設置筒，以及一個設置在所述光源設置筒與出光面之間的全反射面。在沿所述光軸的截面上所述光軸與出光面之間的夾角為銳角。所述出光面為兩個橢圓的相交區域。該兩個橢圓具有相同長度且重合的長軸與不同長度的長短軸和短短軸。所述相交區域為所述短短軸所在的橢圓與短短軸所在的橢圓在長短軸所在的橢圓中的補集的一半的并集。所述光源設置筒的中心軸與光軸重合。所述全反射面用于將投射到該全反射面上的光全部反射向出光面。
[0006]一種LED地腳燈包括一個殼體，一個設置在所述殼體中的透鏡.所述殼體包括一個楔形出光槽。所述透鏡包括一個光軸，一個與所述光軸相交的出光面，一個沿所述光軸開設的光源設置筒，以及一個設置在所述光源設置筒與出光面之間的全反射面。在沿所述光軸的截面上所述光軸與出光面之間的夾角為銳角。所述出光面為兩個橢圓的相交區域。該兩個橢圓具有相同長度且重合的長軸與不同長度的長短軸和短短軸。所述相交區域為所述短短軸所在的橢圓與短短軸所在的橢圓在長短軸所在的橢圓中的補集的一半的并集。所述光源設置筒的中心軸與光軸重合。所述全反射面用于將投射到該全反射面上的光全部反射向出光面。在所述楔形出光槽的橫截面上，所述透鏡設置在所述楔形出光槽的最短的一條邊上。
[0007]與現有技術相比，本實用新型由于所述透鏡的出光面是由兩個橢圓的相交區域構成，該相交區域是由兩個具有相同長度的長軸與不同長度的短軸的橢圓相交而成，而透鏡的光軸與所述出光面也垂直，同時用于設置所述透鏡的殼體具有一個楔形出光槽，從而能盡最大程度地將該LED地腳燈投射的光斑形成一個長條形，以達到規則光斑形狀的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]以下結合附圖描述本實用新型的實施例，其中。
[0009]圖1為本實用新型提供的一種LED地腳燈的結構分解示意圖。
[0010]圖2為圖1的LED地腳燈所具有透鏡的結構示意圖。
[0011]圖3為圖2的透鏡的出光面的數學設計示意圖。
[0012]圖4為圖2的透鏡的剖面示意圖。
[0013]圖5為圖2的透鏡所具有的出光面的結構示意圖。
[0014]圖6A和圖6B分別為圖4在A處與圖5在B處的局部放大圖。
[0015]圖7為圖1的LED地腳燈的剖面結構示意圖。

【具體實施方式】
[0016]以下基于附圖對本實用新型的具體實施例進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅作為實施例，并不用于限定本實用新型的保護范圍。
[0017]請參閱圖1，其為本實用新型提供的一種LED地腳燈100的結構分解示意圖。所述LED地腳燈100包括一個殼體10，一個設置在所述殼體10上的透鏡組20，以及一個設置在所述殼體10上的發光模組30。所述透鏡組20設置在所述殼體10與發光模組30之間。可以想到的是，所述LED地腳燈100還包括其他的一些功能模組，如電源模塊，安裝組件，導線組件等，其為本領域技術人員所習知的技術，在此不再贅述。
[0018]所述殼體10可以為壓鑄成型或注塑成型框體，其包括一個楔形出光槽11。該楔形出光槽11用于規制所述LED地腳燈100的出射光在地板上所形成的光斑的形狀。在所述楔形出光槽11的橫截面上，所述楔形出光槽11具有三條邊，即最短的一條邊，最長的一條邊，以及中等長度的一條邊。該中等長度的一條邊的長度介于所述最短的一條邊與最長的一條邊的長度之間。在該楔形出光槽11的橫截面上，所述透鏡組11設置在所述楔形出光槽11的最短的一條邊上，同時所述楔形出光槽11的開口設置在所述楔形出光槽11的中等長度的邊上。
[0019]所述透鏡組20包括一個透鏡21和一個用于安裝該透鏡21的安裝部22。如圖2與圖4所示，所述透鏡21包括一個光軸211，一個與所述光軸211相交的出光面212，一個沿所述光軸211開設的光源設置筒213，以及一個設置在所述光源設置筒213與出光面212之間的全反射面214。
[0020]所述透鏡21與現有的所有透鏡都包括一個光軸211，該光軸211用于設置光源，即LED32，同時光軸211也是光路設計的導向，即所有的光學結構都以該光軸為設計指導。
[0021]所述出光面212用于接收所有來自所述全反射面214與光源設置筒213的出射光，并將這些光投射出去。所圖3所示，其為所述出光面212的數學設計模型示意圖。該出光面212為兩個橢圓的相交區域，在圖3中即為陰影部分。所述兩個橢圓具有相同長度且重合的長軸AB與不同長度的短軸CD與C' D'。所述兩個橢圓的陰影部分為所述短軸C Di所在橢圓與所述短軸C' Di所在的橢圓在所述短軸CD所在的橢圓中的補集的一半的并集，即因為短軸CD的長度大于短軸C' D'的長度，所以所述短軸CD可以稱之為長短軸，而短軸C' D'可以稱之為短短軸。因此，所述相交區域為短短軸所在的橢圓與短短軸所在的橢圓在長短軸所在的橢圓中的補集的一半的并集。為了控制所述出光面212的出射光束的射束寬度(beam width)，以在被照射面形成可控大小的光斑，在該所述出光面212上設置有多個相互連接的六角形微球面透鏡，如圖5所示。請一并參閱圖6A、圖6B，圖6A為圖4在A處的局部放大圖。圖6B為圖5在B處的六角形微球面透鏡的俯視圖。圖6A示出了每一個球面透鏡的球面半徑，即曲率R，以及該球面弧形的拱高h，圖6B示出了每一個六角形的對邊距離L。通過改變R、h、以及L即可以改變每一個六角形微球面透鏡的射束寬度。例如，當R=3.0mm，h=0.1mm, L=L 33mm時，所得到的六角形微球面透鏡的射束寬度將是一個12度到17度的射束寬度。當R=2.0mm，h=0.2mm, L=L 51mm時，所得到的六角形微球面透鏡的射束寬度將是一個20度至24度的射束寬度。當R=3.0mm，h=0.5mm, L=3.0mm時，所得到的六角形微球面透鏡的射束寬度將是一個25度至30度的射束寬度。
[0022]所述光源設置筒213用于設置光源，如LED，或者是其他的光源，如熒光燈。在本實施例中，所述光源為LED。可以想到的是，當其他光源如熒光燈與透鏡21的尺寸比例和LED與透鏡21的尺寸比例相當時，則也可以使用熒光燈來作為光源，同樣可以達到本實用新型所要達到的技術效果。如圖4所示，所述光源設置筒213包括一個筒側壁2131，以及一個頂部2132。所述筒側壁2131的出射光射向所述全反射面214，并經全反射面214反射向出光面212而后射出。所述頂部2132的出射光大部分直接射向出光面212，為了防止形成聚光，所述頂部2132為一個柱形面。該柱形面的中心軸與光軸211相交且垂直，同時在沿透鏡21的出光方向上的曲率為正曲率。所述柱形面的徑向直徑可以與光源設置筒213的直徑相等或大于所述光源設置筒213的直徑。在本實施例中，所述柱形面的徑向直徑與光源設置筒213的直徑相等。當所述光源設置筒213的頂部2132設計成柱形面，有利于擴散來自下述的LED32的光，從而可以避免光照集中于一處，形成中間亮，四周暗的效果，達到光照均勻的目的。
[0023]所述全反射面214根據全反射定律用于將接收到的光都反射出去，其設置在光源設置筒213與出光面212之間，以使所述透鏡21形成一個錐臺狀結構。所述全反射面214的形狀由出光面212的形狀、大小決定。而光源設置筒213的深度及直徑大小要根據全反射面的形狀來設計。總之，應使所有該全反射面214接收到的光都反射出去，并填充到整個出光面212中。在圖4中可以看出，在沿所述光軸211的截面上，所述全反射面214的輪廓線的一端與出光面212連接，另一端與光源設置筒213的筒側壁2131連接，從而可以接收所有來自光源設置筒213所發出的光。
[0024]所述安裝部22用于將所述透鏡21安裝到所述楔形出光槽11的最短的一條邊上，其包括有兩個螺紋孔(未標示)。通過該兩個螺紋孔將所述安裝部22及透鏡21安裝到殼體10上。所述安裝部22與所述透鏡21可以為一體成型，在本實用新型中，僅為了圖示方便，而單獨給出所述透鏡21的結構示意圖，如圖2所示。
[0025]如圖1所示，所述發光模組30包括一個電路板31，以及至少一個設置在該電路板31上的LED燈32。所述電路板31可以為印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB)，其上設置有電路或其他的電子元件，如二極管、三極管等以供給LED燈32額定的電流或控制信號。所述LED (Light Emitting D1de) 32是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光能。該LED32的中心設置在透鏡21的光軸211上。
[0026]在安裝所述殼體10與透鏡組20時，優選的是，應當在所述楔形出光槽11的橫截面上，所述透鏡21的光軸211與所述楔形出光槽11的最長的一條邊平行，如圖7所示。從而既可以控制出光方向，又可以防止所述殼體擋光，因為光軸211是光路設計的導向。
[0027]與現有技術相比，本實用新型由于所述透鏡21的出光面212是由兩個橢圓的相交區域構成，該相交區域是由兩個具有相同長度的長軸與不同長度的短軸的橢圓形成，而透鏡21的光軸211與所述出光面212也垂直，同時用于設置所述透鏡21的殼體10具有一個楔形出光槽11，從而盡最大程度地將該LED地腳燈100投射的光斑形成一個長條形，以達到規則光斑形狀的目的。
[0028]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則的內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種透鏡，其特征在于:所述透鏡包括一個光軸，一個與所述光軸相交的出光面，一個沿所述光軸開設的光源設置筒，以及一個設置在所述光源設置筒與出光面之間的全反射面，在沿所述光軸的截面上所述光軸與出光面之間的夾角為銳角，所述出光面為兩個橢圓的相交區域，該兩個橢圓具有相同長度且重合的長軸與不同長度的長短軸和短短軸，所述相交區域為所述短短軸所在的橢圓與短短軸所在的橢圓在長短軸所在的橢圓中的補集的一半的并集，所述光源設置筒的中心軸與光軸重合，所述全反射面用于將投射到該全反射面上的光全部反射向出光面。
2.如權利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述光源設置筒包括一個筒側壁，以及一個頂部。
3.如權利要求2所述的透鏡，其特征在于:所述頂部為一個柱形面，該柱形面的中心軸與光軸相交且垂直。
4.如權利要求3所述的透鏡，其特征在于:所述柱形面的徑向直徑與光源設置筒的直徑相等。
5.如權利要求3所述的透鏡，其特征在于:所述柱形面的徑向直徑大于所述光源設置筒的直徑。
6.如權利要求1所述的透鏡，其特征在于:所述透鏡的出光面上還設置有多個微透鏡，該微透鏡用于控制所述透鏡的光束寬度。
7.一種LED地腳燈，其特征在于:所述LED地腳燈包括一個殼體，一個設置在所述殼體中的透鏡，所述殼體包括一個楔形出光槽，所述透鏡包括一個光軸，一個與所述光軸相交的出光面，一個沿所述光軸開設的光源設置筒，以及一個設置在所述光源設置筒與出光面之間的全反射面，在沿所述光軸的截面上所述光軸與出光面之間的夾角為銳角，所述出光面為兩個橢圓的相交區域，該兩個橢圓具有相同長度且重合的長軸與不同長度的長短軸和短短軸，所述相交區域為所述短短軸所在的橢圓與短短軸所在的橢圓在長短軸所在的橢圓中的補集的一半的并集，所述光源設置筒的中心軸與光軸重合，所述全反射面用于將投射到該全反射面上的光全部反射向出光面，在所述楔形出光槽的橫截面上，所述透鏡設置在所述楔形出光槽的最短的一條邊上。
8.如權利要求7所述的LED地腳燈，其特征在于:在所述楔形出光槽的橫截面上，所述透鏡的光軸與所述楔形出光槽的最長的一條邊平行。
9.如權利要求8所述的LED地腳燈，其特征在于:在所述楔形出光槽的橫截面上，所述楔形出光槽的開口設置在所述楔形出光槽的中等長度的邊上。
10.如權利要求7所述的LED地腳燈，其特征在于:所述LED地腳燈還包括一個發光模組，所述透鏡設置在該發光模組與殼體之間。
【文檔編號】F21Y101/02GK204042755SQ201420491263
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】婁小輝, 章晟 申請人:寧波高新區賽爾富電子有限公司