CN217875682U - 光学模组和灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学模组和灯具，所述光学模组包括相互连接的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有朝向光源设置的第一入光面以及与所述第一入光面相对设置的第一出光面，所述第二透镜具有与所述第一出光面相抵接的第二入光面以及与所述第二入光面相对设置的第二出光面，所述第二出光面自其中心位置处朝向所述第二入光面凹陷，并在该凹陷处设有第一凸出部和环绕所述第一凸出部设置的第二凸出部，光源发出的光线一部分通过所述第一凸出部和所述第二凸出部折射出，另一部分经过至少一次反射后从所述第二出光面的剩余部分折射出。相较于现有技术，本实用新型能够消除灯具产生的副光斑和眩光，减少了杂散光同时提高了整体的光效。

Description

光学模组和灯具

技术领域

本实用新型涉及一种光学模组和灯具，属于照明技术领域。

背景技术

由于现有的光学透镜是装配在灯具的壳体中，透镜产生的大量杂散光会在灯具内进行散射造成了光能量的损失，使得透镜的效率在85％左右，难以进一步提升。

有鉴于此，确有必要提出一种光学模组和灯具，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学模组和灯具，能够提高光效。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种光学模组，包括相互连接的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜具有朝向光源设置的第一入光面以及与所述第一入光面相对设置的第一出光面，所述第二透镜具有与所述第一出光面相抵接的第二入光面以及与所述第二入光面相对设置的第二出光面，所述第二出光面自其中心位置处朝向所述第二入光面凹陷，并在该凹陷处设有第一凸出部和环绕所述第一凸出部设置的第二凸出部，光源发出的光线一部分通过所述第一凸出部和所述第二凸出部折射出，另一部分经过至少一次反射后从所述第二出光面的剩余部分折射出。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一凸出部为沿出光方向凸出设置的曲面。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二凸出部包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面连接于所述第二侧面和所述第一凸出部之间，且所述第二侧面在水平面上的正投影面积大于所述第一侧面在水平面上的正投影面积。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二出光面上还设有第三凸出部，所述第三凸出部环绕设置在所述第二凸出部的外侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一入光面、所述第一出光面、所述第二入光面、所述第二出光面、所述第一凸出部及所述第二凸出部均关于同一轴线中心对称。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一出光面和所述第二入光面均为曲面，且所述第一出光面沿出光方向朝向所述第二透镜凸出，所述第二入光面沿出光方向向内凹陷。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二透镜的侧面具有第一反射面和第二反射面，所述第一反射面位于所述第一透镜和所述第二反射面之间，所述第二反射面上设有锯齿结构，所述锯齿结构用于将光源发出的光线在所述第二反射面上进行分散。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二反射面围设形成有第一开口和第二开口，其中，所述第一开口的半径小于所述第二开口的半径，所述第一反射面环绕所述第一开口设置并通过所述第一开口与所述第二反射面相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一反射面的截面轮廓沿出光方向逐渐增大，所述第二反射面的截面轮廓沿出光方向逐渐增大，所述第二反射面的截面轮廓增大的幅度大于所述第一反射面的截面轮廓增大的幅度。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种灯具，包括光源模组以及如上所述的光学模组，所述第一透镜相较于所述第二透镜靠近所述光源设置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型能够消除灯具产生的副光斑和眩光，减少了杂散光同时提高了整体的光效。

附图说明

图1是本实用新型光学模组的结构示意图。

图2是本实用新型光学模组的截面结构示意图。

图3是图2中A处的结构放大示意图。

图4是本实用新型光学模组的剖面结构示意图。

图5是本实用新型光学模组的光路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

如图1至图5所示，本实用新型揭示了一种灯具，所述灯具包括光源模组和光学模组100，所述光源模组包括光源板和设置在所述光源板上的光源，所述光学模组100为透镜且用于罩设在所述光源上，以此提高所述灯具的整体的光效。为了描述清楚，以下说明书部分将以所述灯具为例进行详细说明。

如图1所示，所述光学模组100包括第一透镜10和第二透镜20，所述第一透镜10相较于所述第二透镜20靠近所述光源设置，所述光源发出的光线先通过所述第一透镜10后从所述第二透镜20中折射出。

所述第一透镜10为硅胶材质，所述第一透镜10具有第一入光面11和第一出光面12，所述第一入光面11朝向所述光源设置，且所述第一入光面11为平面，所述第一出光面12朝向所述第二透镜20设置，所述第一出光面12与所述第一入光面11相对，较佳地，所述第一出光面12为曲面且沿所述光源的出光方向凸出设置，以此使得所述第一透镜10为凸透镜。在本实用新型其他实施例中，所述第一入光面11也可以形成有收容所述光源的光源腔，以此减小所述光源的漏光。

所述第二透镜20为塑料材质，所述第二透镜20具有第二入光面21和第二出光面22，所述第二入光面21朝向所述第一出光面12设置，所述第二出光面22与所述第二入光面21相对设置，其中，所述第二入光面21优选为与所述第一出光面12相适配的曲面，且所述第二入光面21沿出光方向向所述第二透镜20内凹陷。

较佳地，所述第一透镜10与所述第二透镜20相互连接，即，所述第一出光面12和所述第二入光面21通过凹凸配合相抵接，其中，所述第一出光面12和所述第二入光面21可以是自由曲面，以此使得所述光源发出的光线依次经过所述第一入光面11、所述第一出光面12、所述第二入光面21和所述第二出光面22，并最终在所述第二出光面22折射出。特别地，所述第一透镜10和所述第二透镜20的旋转中心均位于同一轴线，即，以垂直于出光方向的平面为水平面，所述第一入光面11、所述第一出光面12、所述第二入光面21和所述第二出光面22在水平方向上的正投影均为圆形，所述第一入光面11、所述第一出光面12、所述第二入光面21和所述第二出光面22均关于同一轴线中心对称。

为进一步提高所述光学模组100的光效，所述第二出光面22为凹面，由于所述第二入光面21为凹陷的曲面，所述第二透镜20整体呈一凹透镜，并且所述第二透镜20的横截面积沿出光方向逐渐增大。所述第二出光面22自其中心位置处朝向所述第二入光面21凹陷，所述第二出光面22在中心处的水平高度沿半径方向向外逐渐增大，使得所述第二出光面22呈一开口较大的喇叭状。

进一步地，所述第二出光面22的中心处设有第一凸出部23，所述第一凸出部23在水平方向上的正投影为圆形，所述第一凸出部23的表面与所述第二出光面22相连，并沿出光方向形成凸出设置的曲面，如此以使得所述光学模组100中心发光处的光线分散均匀。

所述第一凸出部23外周设有第二凸出部24，所述第二凸出部24呈三棱状并环绕所述第一凸出部23设置，所述第二凸出部24包括第一侧面241和第二侧面242，其中，所述第一侧面241偏向并靠近所述第一凸出部23设置，所述第二侧面242设置在所述第一侧面241的外周，使得所述第一侧面241位于所述第二侧面242和所述第一凸出部23之间，所述第二侧面242在水平面上的正投影面积大于所述第一侧面241在水平面上的正投影面积，即，所述第二凸出部24靠近所述第二出光面22中心一侧的表面积较小，以此减弱所述光源向所述光学模组100中心处的光分布，使得更多的光线通过所述第二侧面242向所述光学模组100的外周分布，所述第一侧面241和所述第二侧面242具体的比例可以根据需要进行设置，在此不作任何限制。

可以理解的是，所述第一凸出部23和所述第二凸出部24的中轴线一致，并且关于同一轴线中心对称。

结合图5所示，所述第二凸出部24的外周还设有第三凸出部25，所述第三凸出部25同样呈三棱状并环绕所述第二凸出部24设置，同样地，所述第三凸出部25包括第三侧面251和第四侧面252，其中，所述第三侧面251偏向并靠近所述第二凸出部24设置，所述第四侧面252设置在所述第三侧面251的外周，使得所述第三侧面251位于所述第四侧面252和所述第二凸出部24之间，所述第四侧面252在水平面上的正投影面积可以略大于所述第三侧面251在水平面上的正投影面积，以此减弱所述光学模组100中心处的光量，此处所述第三凸出部25的作用与所述第二凸出部24的作用相同。需要进行说明的是，由于所述光学模组100中心处的光线已经被第一凸出部23和第二凸出部24减弱过，因此，所述第三凸出部25无需过度再次减弱所述光学模组100中心处的光线，即，所述第三侧面251和所述第四侧面252在水平面上的正投影面积之差小于所述第一侧面241和所述第二侧面242在水平面上的正投影面积之差，如此以防止所述光学模组100外周的光线不平衡，以此避免产生副光斑，同时防止眩光，具体可根据需要进行设置。

可以理解的是，所述第三凸出部25同样与所述第一凸出部23和所述第二凸出部24关于同一轴线中心对称。当然，所述第三凸出部25外周至少还可以设有第四凸出部或更多，具体不做限制。所述第一凸出部23、所述第二凸出部24和所述第三凸出部25均能够将光源发出的光线在所述第二出光面22上进行分散。

需要进行说明的是，所述光源发出的光线在穿过所述第一透镜10后分为两部分，其中一部分可直接通过所述第一凸出部23、所述第二凸出部24和所述第三凸出部25折射出，另一部分需要经过反射后从所述第二出光面22折射出。

如图2至图3所示，在本实用新型其他实施例中，所述第二透镜20的侧面具有第一反射面26和第二反射面27，所述第一反射面26和所述第二反射面27均环绕所述第二出光面22设置，所述第一反射面26位于所述第一透镜10和所述第二反射面27之间，所述第二反射面27围设形成有第一开口和第二开口，其中，所述第一开口的半径小于所述第二开口的半径，所述第一反射面26环绕所述第一开口设置并通过所述第一开口与所述第二反射面27相连，即，沿出光方向，所述第一反射面26的截面轮廓逐渐增大，所述第二反射面27的截面轮廓同样逐渐增大，且所述第二反射面27的截面轮廓增大的幅度大于所述第一反射面26的截面轮廓增大的幅度，如此使得所述第一反射面26和所述第二反射面27之间在竖直方向上不连续，所述第一反射面26和所述第二反射面27可以是自由曲面。所述第一反射面26用于将来自所述第一透镜10的入射光线反射至所述第二出光面22。

需要进行说明的是，所述第一反射面26为全反射面并采用TIR架构。在平面直角坐标系中，分别取与x轴、y轴方向相同的两个单位向量i，j作为一组基底。以坐标原点O为起点P为终点作向量a，a为平面直角坐标系内的任意向量。

由平面向量基本定理可知，有且只有一对实数(x,y)，使得a＝xi+yj，因此把实数对(x,y)叫做向量a的坐标，记作a＝(x,y)，这就是向量a的坐标表示，其中(x,y)就是点的坐标，向量a称为点P的位置向量。

设定光源作为原点，那光源的出射光线可以用线性代数y＝tan(θ)x进行表示，通过曲线方程可以写出入射光线的向量表达式(cos(θ)，sin(θ))，其中θ为入射光线的角度，已知目标出射光线的方向向量，通过折射定律的向量表示

可以求出所述第一反射面26在指定入射光线上的法向量。

通过指定初始点的坐标，采用欧拉的数学思路，联立上述各公式，运用excel工具，得出所述第一反射面26的自由曲面的坐标点，导入到cad中，采用自由曲线命令，连接各坐标点，得出所述第一反射面26的曲线数据。

所述第二反射面27用于反射来自所述第一透镜10的入射光线以及被所述第二出光面22反射的光线，使得其向所述第二出光面22射出，最终使得所述光学模组100的光效达到95％。所述第二反射面27上设有锯齿结构271，所述锯齿结构271包括若干条形的齿条，所述锯齿结构271用于将光源发出的光线在所述第二反射面27上进行分散，所述齿条自所述第二反射面27向外凸出设置，当然，所述锯齿结构271也可以是所述第二反射面27上向内凹陷形成的凹槽，具体不做限制。所述齿条沿竖直方向贴合所述第二反射面27的表面斜向延伸，由于所述第二反射面27环绕设置，所述齿条沿所述第二反射面27环绕设置，相邻齿条之间的夹角可忽略不计，使得相邻齿条之间近似平行。

结合图5所示，来自所述第一透镜10的入射光线在进入所述第二透镜20后，部分光线如前述的直接射出，其他部分分别射向第一反射面26和第二出光面22，射向所述第一反射面26的光线将被反射至所述第二出光面22，混合直接射向第二出光面22的光线后，入射角小于临界角的光线将直接从第二出光面22折射出，入射角大于等于临界角的光线将被第二出光面22继续反射，而部分光线被反射至所述第二反射面27后通过所述锯齿结构271向第二出光面22进行分散，并以此继续直至光线完全射出。

综上所述，本实用新型能够消除灯具产生的副光斑和眩光，减少了杂散光同时提高了整体的光效。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光学模组，其特征在于：包括相互连接的第一透镜(10)和第二透镜(20)，所述第一透镜(10)具有朝向光源设置的第一入光面(11)以及与所述第一入光面(11)相对设置的第一出光面(12)，所述第二透镜(20)具有与所述第一出光面(12)相抵接的第二入光面(21)以及与所述第二入光面(21)相对设置的第二出光面(22)，所述第二出光面(22)自其中心位置处朝向所述第二入光面(21)凹陷，并在该凹陷处设有第一凸出部(23)和环绕所述第一凸出部(23)设置的第二凸出部(24)，光源发出的光线一部分通过所述第一凸出部(23)和所述第二凸出部(24)折射出，另一部分经过至少一次反射后从所述第二出光面(22)的剩余部分折射出。

2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述第一凸出部(23)为沿出光方向凸出设置的曲面。

3.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述第二凸出部(24)包括第一侧面(241)和第二侧面(242)，所述第一侧面(241)连接于所述第二侧面(242)和所述第一凸出部(23)之间，且所述第二侧面(242)在水平面上的正投影面积大于所述第一侧面(241)在水平面上的正投影面积。

4.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述第二出光面(22)上还设有第三凸出部(25)，所述第三凸出部(25)环绕设置在所述第二凸出部(24)的外侧。

5.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述第一入光面(11)、所述第一出光面(12)、所述第二入光面(21)、所述第二出光面(22)、所述第一凸出部(23)及所述第二凸出部(24)均关于同一轴线中心对称。

6.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述第一出光面(12)和所述第二入光面(21)均为曲面，且所述第一出光面(12)沿出光方向朝向所述第二透镜(20)凸出，所述第二入光面(21)沿出光方向向内凹陷。

7.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于：所述第二透镜(20)的侧面具有第一反射面(26)和第二反射面(27)，所述第一反射面(26)位于所述第一透镜(10)和所述第二反射面(27)之间，所述第二反射面(27)上设有锯齿结构(271)，所述锯齿结构(271)用于将光源发出的光线在所述第二反射面(27)上进行分散。

8.根据权利要求7所述的光学模组，其特征在于：所述第二反射面(27)围设形成有第一开口和第二开口，其中，所述第一开口的半径小于所述第二开口的半径，所述第一反射面(26)环绕所述第一开口设置并通过所述第一开口与所述第二反射面(27)相连。

9.根据权利要求7所述的光学模组，其特征在于：所述第一反射面(26)的截面轮廓沿出光方向逐渐增大，所述第二反射面(27)的截面轮廓沿出光方向逐渐增大，所述第二反射面(27)的截面轮廓增大的幅度大于所述第一反射面(26)的截面轮廓增大的幅度。

10.一种灯具，其特征在于：包括光源模组以及如权利要求1-9中任一所述的光学模组，所述第一透镜(10)相较于所述第二透镜(20)靠近所述光源设置。

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