[发明专利]透镜和包括该透镜的全向照明装置、改型灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种透镜、具有该透镜的一种全向照明装置和一种改型灯。

背景技术

由于LED光源具有寿命长、节能、环保、抗震动等优点，因此，LED光源可以在广泛的领域内得到应用。随着制造技术的不断发展，LED的成本越来越低并且光效也得到了增加。固态发光（SSL）来取代传统的发光装置已经成为一种趋势。

美国的Energy Star标准对于全向SSL替代灯提出了一定的要求。在0-135度的区域内，在任意角度的光强与在0-135度的区域内的平均的光强之间的差值不高于20％。在135-180度的区域内的光通量应当占总的光通量至少5％。在与起始平面呈45度和90度的垂直平面内的测量结果应当是相同的。大部分的LED光强度分布是朗伯型的而非均匀一致的，因此，二次光学设计是必不可少的。对于SSL替代灯，为了满足这些要求，通常需要设计光学组件实现光的再分配。

现有技术中，存在多种获得LED灯的光源再分配的方案。第一种方案是优化LED阵列；第二种方案是利用反射器对于光进行分配。

在照明装置领域，全向照明装置可以实现大面积的照明效果，因此具有较大的应用前景。在现有的全向照明装置中，一类照明装置具有直接设置在灯壳中央的立体光源、例如LED芯片阵列，这种以柱形或盘形阵列排布的光源可以在360度的周向方向上进行照明。光源发出的光直接穿过灯壳射出，由此实现简单的全向照明效果。这种全向照明装置例如由EP2180234 A1和WO 2009/091562 A2所公开。但是当上述光源阵列中的一个或多个光源损坏时，便无法再实现全向照明效果。在这种照明装置中需要安装多个光源，并且分别将这些光源和电路板电连接。因此这种照明装置需要消耗大量的电能，并且相应地产生过多的热量。为了加强对柱状光源阵列的散热效果，例如可以在柱状光源阵列的周向外表面上设置散热体、例如多个散热肋，这例如在WO 2010/058325 A1中所公开。但是对于上述照明装置而言，无论是在制造或装配过程中，还是在使用过程、维护过程中，都要花费较多的成本。另一种全向照明装置是应用反射原理来实现全向照明的效果。WO 2009/059125 A1公开了一种照明装置，其中唯一的光源被布置在盆形反射体的底部区域中，由此可以借助于反射体的反射面将光线朝向尽可能大的区域进行反射，但同时必须保证反射体具有足够大的反射面。因此这种照明装置的体积较大。

上述各方案中均未提出一种通过透镜的设计来实现全向照明的方案。

发明内容

因此本发明的一个目的在于，提出一种用于全向照明的透镜，其能克服现有技术中的各种解决方案的缺点，具有制造成本低、制造工艺简单、光分布均匀、同时实现全向照明的优点。

根据本发明的第一个方面提出的透镜，其特征在于，所述透镜为旋转对称的并且包括分别旋转对称设计的光入射面、第一光折射面、第一光反射面、第二光折射面，其中所述第二光折射面在横截面上由贝塞尔曲线限定出，所述第一光折射面将经过所述光入射面的光的第一部分经折射出射产生第一出射光，所述第一光反射面将经过所述光入射面的光的第二部分反射至所述第二光折射面并经所述第二光折射面折射出射产生第二出射光，所述第二光折射面将经过所述光入射面的光的第三部分经折射出射产生第三出射光，所述第一出射光、第二出射光以及第三出射光共同实现全向照明。

根据本发明提出通过将透镜设计为具有多个折射面和反射面来提供全向照明。其中通过第一光折射面提供靠近光轴的、向前照明的第一出射光，而通过特别是具有由贝塞尔曲线限定出的轮廓的第二光折射面实现的第三出射光不仅实现了光线相对于前向照明不同的后向照明，而且还通过第一光反射面和第二光折射面的相互配合提供与光轴之间夹角较大的、后向照明的第二出射光，补充了第三出射光，从而总体上提供了全向照明。

根据本发明的一个优选设计方案，所述透镜包括底面、顶面以及连接所述顶面和所述底面的侧面，所述侧面为所述第二光折射面，并具有从所述底面和所述顶面开始弧形地向光轴延伸的轮廓。利用底面、顶面和设计为侧面的第二光折射面相互配合来影响光线的照明区域，由此可以实现全向照明的效果。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述第二光折射面在横截面上由一条贝塞尔曲线限定出。当第二光折射面的截面轮廓可以通过一条贝塞尔曲线描述时，透镜的侧壁是平滑的。