[發明專利]透鏡和具有該透鏡的照明裝置

有效

• 申請號: 201210491813.6
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103836534B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 明玉生;余弦;林愛民;楊江輝
• 申請（專利權）人: 歐司朗有限公司
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;F21S8/00;F21W131/101;F21Y115/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 余剛,李慧

技術領域

本發明涉及一種用于照明裝置的透鏡。此外，本發明還涉及一種具有上述類型的透鏡的照明裝置，尤其是一種隧道燈。

背景技術

LED發光組件被廣泛的應用在隧道照明中。但是，LED發光組件的光分布性能不能滿足隧道照明的要求，因此必須在LED發光組件的頂部加裝一個二次透鏡。幾乎所有現有的透鏡都是基于光照度均勻度理論設計的。通過這種類型的透鏡能夠使隧道燈獲得非常均勻的光照度。但是，觀察者的眼睛接收來自路面的亮度，而亮度本身取決于光照度和路面的反射系數，在觀察者相對于隧道燈處于不同位置時，路面的反射系數也會有不同的變化，但是通過根據現有技術的透鏡獲得的光照度是均勻的，也就是說，隧道燈發射的光線在不同的位置的光照度是相同的，那么觀察者在處于不同的位置所接收到的亮度是不同的，這導致一個問題，即采用現有技術中的透鏡的照明裝置發射的光線的光照度是均勻的，但是隧道中的路面反射出的光線的亮度不夠。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種用于照明裝置，尤其是隧道燈的透鏡，該透鏡基于亮度均勻度理論設計，通過根據本發明的透鏡出射的光線通過隧道中的路面反射后具有均勻的亮度。此外，本發明還涉及一種具有上述類型的透鏡的照明裝置，尤其是一種隧道燈。

本發明的第一個目的通過一種用于照明裝置，尤其是隧道燈的透鏡由此實現，即該透鏡具有底面和在底面上隆起的出射面，底面包括凹進區域，凹進區域形成入射面，其中，出射面和入射面如此設計，使得入射到入射面并經出射面出射的光線在由照明裝置的光源的光軸和垂直于光軸的第一直線限定的第一截面的兩側形成鏡像對稱的光斑，并且在由光軸和垂直于第一直線的第二直線限定的第二截面的兩側形成非鏡像對稱的光斑，其中，從出射面出射的光線經被照射面的各個位置反射之后產生均勻的亮度。根據本發明的透鏡基于亮度均勻度理論設計，也就是說，首先設定經過被照射面的的各個位置反射后的光線的亮度為相同的，從而反向推算出入射面和出射面的曲線輪廓。

根據本發明的一個優選的設計方案提出，出射面和入射面如此設計，使得從出射面出射的光線具有在遠離垂直于被照射面的垂直軸線的方向上遞減的光照度，光照度與被照射面的不同位置的反射系數相匹配。根據光照度與亮度的關系可知，亮度不僅取決于光照度，而且還取決于被照射面的不同位置的反射系數。在確定了亮度的前提下，可推算出從出射面出射的光線的光照度在遠離垂直軸線的方向上遞減。

根據本發明進一步提出，出射面和入射面如此設計，使得從出射面出射的光線獲得預定的出射角γ和光強I，以獲得在遠離垂直軸線的方向上遞減的光照度，其中出射角為從出射面出射的光線與垂直軸線的夾角。優選的是，光照度通過以下公式計算獲得：其中，H為光源距離被照射面的垂直高度。在本發明的設計方案中，光照度實質上取決于從出射面出射的光線的出射角和光強。在設計根據本發明的透鏡時，由于被照射面的各個位置反射給觀察者的亮度是相同的，那么可以獲得從透鏡出射的各條光線的出射角和光強，由此可以通過專用的光學模型獲知由各條光線與入射面和出射面相交的點在三維空間中的坐標，從而確定入射面和出射面的曲線輪廓。

根據本發明的一個優選的設計方案提出，根據出射角和偏移角計算出反射系數，其中偏移角為垂直軸線與被照射面的第一交點至從出射面出射的光線與被照射面的第二交點之間的第一連線與觀察者在被照射面上所處的位置與第二交點的第二連線的反向延長線之間的夾角。在本發明的設計方案中，出射角的角度范圍在0度至90度之間并且偏移角的角度范圍在0度至180度之間。

優選的是，出射面包括由底面截取的第一曲線、由第一截面截取的第二曲線和由第二截面截取的第三曲線，并且入射面包括由底面截取的第四曲線、由第一截面截取的第五曲線和由第二截面截取的第六曲線。出射面與入射面的各條曲線相互配合從而產生具有預定的出射角和光強的出射的光線。

有利的是，第一曲線在底面中的以光源為原點的xy坐標系中包括處于xy坐標系的第一象限和第二象限中的第一上部曲線和處于第三象限和第四象限中的第一下部曲線，其中第一上部曲線根據以下公式獲得：f(a)=0f(-a)=0f(0)=b；第一下部曲線根據以下公式獲得：f(a)=0f(-a)=0f(0)=-c，其中，a為第一曲線在x軸的正半軸上距離原點的距離，-a為第一曲線在x軸的負半軸上距離原點的距離，b為第一曲線在y軸的正半軸上距離原點的距離，-c為第一曲線在y軸的負半軸上距離原點的距離，其中b<c。