一种光学模组及照明装置的制作方法

1.本实用新型涉及照明技术领域，尤其地涉及一种光学模组及照明装置。


背景技术：

2.投光灯又称聚光灯、投射灯，是一种将光源光线汇聚投向指定方向实现区域化照明的灯具。常用于广场照明、大面积作业照明、历史建筑群外墙照明、室内局部照明等场景。
3.投光灯大多采用透镜结合led光源的形式，实现光学模组的整体照明作业。目前市场上光学模组的配光仍属于对称式的配光，即所采用的二次光学透镜，其配光曲面在x
‑
x剖面及y
‑
y剖面分别是对称配光的，即出射光线按照透镜的光轴左右和上下分别对称配光，形成一个左右对称和上下对称的长方形光斑。有一小部分光学模组产品做到了非对称配光(即所谓的偏光)，其配光曲线为蝙蝠翼形状，但是由于偏光透镜配光计算及建模比较困难，大部分偏光透镜的偏光角度只能做到30度。
4.因此，确有必要来开发一种新型的光学模组，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的是提供一种光学模组，其能够解决已知技术中偏光投光灯的偏光角度较小的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种光学模组，包括一偏光透镜，所述偏光透镜包括：透镜体，其一侧设有凹槽，其另一侧设有一凸起；入光面，其为所述凹槽的底面，所述入光面为对称的球冠或椭球冠或偏心球面；以及出光面，其为所述凸起的表面，与所述入光面相对设置，所述出光面为偏心球面。
7.进一步的，在其他实施方式中，其中以所述凹槽的槽口所处平面为参照面，所述出光面在所述参照面上的投影为轴对称图形，定义该轴对称图形的对称轴与所述出光面在所述参照面上的投影的交点为出光面投影中轴线段，定义经过所述出光面投影中轴线段且垂直于所述参照面的平面为第一纵向截面，所述出光面与所述第一纵向截面的交线为一偏心曲线。
8.进一步的，在其他实施方式中，其中所述偏心曲线上曲率半径最小的一点在所述参照面上的投影与所述出光面投影中轴线段的一端点的距离，与所述出光面投影中轴线段的长度的比值为0.2
‑
0.4。
9.进一步的，在其他实施方式中，其中所述入光面在所述参照面上的投影为轴对称图形，定义该轴对称图形的对称轴与所述入光面在所述参照面上的投影的交点为入光面投影中轴线段，所述入光面投影中轴线段的中点与所述出光面投影中轴线的中点相离。
10.进一步的，在其他实施方式中，其中所述入光面与所述第一纵向截面的交线为一弧线。
11.进一步的，在其他实施方式中，其中所述入光面在所述参照面上的投影的面积小于所述出光面在所述参照面上的投影面积。
12.进一步的，在其他实施方式中，其中还包括连接平台，连接至所述偏光透镜的边缘处。
13.进一步的，在其他实施方式中，其中所述偏光透镜与所述连接平台为一体化结构。
14.进一步的，在其他实施方式中，其中定义垂直于所述参照面的平面且垂直于所述第一纵向截面的平面为第二纵向截面；所述出光面与所述第二纵向截面的交线为半圆形或弓形。
15.为实现上述目的，本实用新型还提供一种照明装置，包括本实用新型涉及的所述光学模组。
16.进一步的，在其他实施方式中，其中，包括基板，所述光学模组被安装至所述基板，所述光学模组的入光面与所述基板围成一腔体；所述基板的平面与所述凹槽的槽口所处平面相平行。
17.进一步的，在其他实施方式中，其中，包括发光单元，设于所述腔体内，且安装至所述基板。
18.进一步的，在其他实施方式中，其中，所述发光单元位于所述入光面在所述参照面上的投影的对称轴上。
19.进一步的，在其他实施方式中，其中，所述发光单元中心点与入光面投影中轴线段的一端点的距离，与所述入光面投影中轴线段的长度的比值为 0.2
‑
0.5。
20.进一步的，在其他实施方式中，其中，所述发光单元在所述基板上具有第一位置和第二位置，所述发光单元在所述第一位置时所述偏光透镜的配光角度小于所述发光单元在所述第二位置时所述偏光透镜的配光角度。
21.相对于已知技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供一种光学模组及照明装置，本实用新型提供的偏光透镜的偏光角度能做到60度，大大提高了偏光角度；另一方面，根据配光角度需要，调整发光单元和偏光透镜的相对位置，实现偏光透镜对发光单元配光角度的调节，使光学模组通用于各种场合使用。
附图说明
22.下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其它有益效果显而易见。
23.图1为本实用新型实施例1提供的偏光透镜的结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例1提供的照明装置的结构示意图；
25.图3为本实用新型实施例1提供的照明装置的剖视结构示意图；
26.图4为本实用新型实施例1提供的照明装置的俯视结构示意图；
27.图5为本实用新型实施例1提供的照明装置的第一纵向截面的纵向剖视图；
28.图6为本实用新型实施例1提供的照明装置的第二纵向截面的纵向剖视图；
29.图7为本实用新型实施例1提供的当发光单元位于第一位置时偏光透镜的配光曲线图；
30.图8为本实用新型实施例1提供的当发光单元位于第二位置时偏光透镜的配光曲线图；
31.图9为本实用新型实施例1提供的当发光单元位于第三位置时偏光透镜的配光曲
线图；
32.图10为本实用新型实施例1提供的当发光单元位于第四位置时偏光透镜的配光曲线图；
33.图11为本实用新型实施例1提供的当发光单元位于第四位置时偏光透镜的配光曲线图；
34.图12为本实用新型实施例2提供的照明装置的结构示意图；
35.图13为本实用新型实施例2提供的照明装置的俯视结构示意图；
36.图14为本实用新型实施例2提供的当发光单元位于第一位置时偏光透镜的配光曲线图；
37.图15为本实用新型实施例2提供的当发光单元位于第二位置时偏光透镜的配光曲线图；
38.图16为本实用新型实施例2提供的当发光单元位于第三位置时偏光透镜的配光曲线图；
39.图17为本实用新型实施例2提供的当发光单元位于第四位置时偏光透镜的配光曲线图；
40.图18为本实用新型实施例2提供的当发光单元位于第五位置时偏光透镜的配光曲线图。
41.照明装置
‑
100；
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基板
‑
10；
42.偏光透镜
‑
20；
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入光面
‑
21；
43.发光单元
‑
30；
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出光面
‑
22；
44.透镜体
‑
23；
45.连接平台
‑
24；
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凹槽
‑
231；
46.凸起
‑
232；
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腔体
‑
233；
47.第一平台
‑
241；
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第二平台
‑
242。
具体实施方式
48.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
49.实施例1
50.本实用新型实施例提供一种光学模组，包括偏光透镜20，如图1所示，偏光透镜20包括一入光面21、一出光面22、透镜体23和连接平台24。
51.透镜体23一侧设有凹槽231，入光面21为凹槽的底面，用于收集光源。在本实施例中，入光面21为对称的椭球冠，光源发出的光线经过入光面21进入透镜体23后，光线的角度不发生偏转。在其他实施例中，入光面21也可以为对称的球冠或偏心球面。
52.透镜体23的另一侧设有一凸起232，出光面22为凸起232的表面，与入光面22相对设置，用于发射光源。在本实施例中，出光面22为偏心球面，光源发出的光线经过入光面21进入透镜体23再经过出光面22后，光线的角度发生偏转，并向同一侧偏转。
53.连接平台24位于透镜体23的四周，连接至偏光透镜20的边缘处，连接入光面21和出光面22，偏光透镜20的入光面21和出光面22与连接平台24为一体化结构。
54.偏光透镜20在基板10上的投影为轴对称图形，定义偏光透镜20在基板 10上的投影的对称轴为偏光透镜20的中轴线，定义偏光透镜20的第一纵向截面为经过中轴线且垂直于基板的平面，定义偏光透镜20的第二纵向截面为垂直于中轴线且垂直于基板的平面。
55.以凹槽231的槽口所处平面为参照面，出光面22在参照面上的投影为轴对称图形，定义该轴对称图形的对称轴与出光面22在所述参照面上的投影的交点为出光面投影中轴线段，入光面21在参照面上的投影为轴对称图形，定义该轴对称图形的对称轴与入光面21在参照面上的投影的交点为入光面投影中轴线段，入光面21投影中轴线段的中点与出光面22投影中轴线的中点相离。
56.定义经过出光面22投影中轴线段且垂直于参照面的平面为第一纵向截面，定义垂直于参照面的平面且垂直于第一纵向截面的平面为第二纵向截面。出光面22与第一纵向截面的交线为一偏心曲线，入光面21与第一纵向的交线为一弧线；出光面22与第二纵向截面的交线为半圆形或弓形。
57.出光面22与第一纵向截面的交线为一偏心曲线，偏心曲线上曲率半径最小的一点在参照面上的投影与出光面22投影中轴线段的一端点的距离，与出光面 22投影中轴线段的长度的比值为0.2
‑
0.4。
58.入光面21在参照面上的投影的面积小于出光面22在参照面上的投影面积，入光面21在参照面上的投影的部分或全部位于出光面22在2参照面上的投影内。
59.本实用新型实施例还提供一种照明装置100，如图2和图3所示，照明装置100包括基板10、偏光透镜20、发光单元30。
60.入光面21与基板10围成一腔体233，发光单元30设于腔体233内，安装至基板10，发光单元30与入光面21之间具有间隙，偏光透镜20对发光单元 30发出的光线进行配光。
61.基板10的平面与凹槽231的槽口所处平面相平行，连接平台24的底面与基板10相接。
62.请参阅图5，图5为偏光透镜20的第一纵向截面的纵向剖视图，发光单元 30位于偏光透镜20的入光面21在参照面上的投影的对称轴上。连接平台与第一纵向截面的交线形成第一平台241和第二平台242。入光面21在基板10上的投影与出光面22在基板10上的投影部分交叠，由图5中可知，在靠近第二平台242的一侧，入光面21在基板10上的投影覆盖出光面22在基板10上的投影；在靠近第一平台241的一侧，出光面22在基板10上的投影覆盖入光面 21在基板10上的投影。
63.发光单元30中心点与入光面21投影中轴线段的一端点的距离，与入光面 21投影中轴线段的长度的比值为0.2
‑
0.5。
64.在其他实施例中，入光面21为对称的球冠时，入光面21与第一纵向截面的的交线为半圆形。
65.以入光面21的中心轴与基板10相交的点为坐标原点，以入光面21的中心轴为z轴，以偏光透镜20在基板10上的投影的对称轴为x轴，建立三维坐标系，y轴分别垂直于x轴及z轴。坐标原点朝向第一平台241的方向为x轴的负方向。坐标原点朝向第二平台242的方向为x轴的正方向，偏心曲面在该坐标上的公式为：
66.y=
‑2×
10
‑
10
x6‑8×
10
‑9x5+7
×
10
‑7x4+2
×
10
‑5x3‑
0.0079x2‑
0.3006x+84.923
67.从发光单元出射的光在偏光透镜的第一纵向截面经过偏光透镜后的折射光线偏离入光面的中心轴，偏向第一平台241的方向。
68.请参阅图6，图6为偏光透镜20的第二纵向截面的纵向剖视图。入光面21 与第二纵向截面的交线为一弓形，出光面22与第二纵向截面的交线为一弓形。在其他实施例中，入光面21为对称的球冠时，入光面21与第二纵向截面的交线为半圆形。
69.从发光单元出射的光在偏光透镜20的第二纵向截面经过偏光透镜20后的折射光线靠近入光面的中心轴。
70.如图2和图4所示，在本实施例中，发光单元采用一个5050灯珠，5050 灯珠的直径为5mm，在基板10上总共排布32颗5050灯珠。
71.发光单元30在偏光透镜20在基板10上的投影的对称轴上具有第一位置、第二位置、第三位置、第四位置和第五位置。当发光单元30越靠近第二平台 242，偏光透镜20的配光角度越小，当发光单元30越远离第二平台242时，偏光透镜20的配光角度越小。
72.如图7所示，在本实施例中，第一平台241和第二平台242之间的距离为 3.6mm，发光单元30的第一位置与第二平台240之间的距离为0.3mm，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为25度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21 的中心轴45度。
73.发光单元30的发光中心点距离第二平台240的长度小于0.3mm时，可能会产生干涉，因此在本实施例中，设置发光单元30的第一位置与第二平台240 之间的最小距离为0.3mm。
74.如图8所示，在本实施例中，发光单元30的第二位置与第二平台240之间的距离为0.8mm，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为30度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21的中心轴42度。
75.如图9所示，在本实施例中，发光单元30的第三位置与第二平台240之间的距离为1.4mm，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为40度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21的中心轴40度。
76.如图10所示，在本实施例中，发光单元30的第四位置与第二平台240之间的距离为2mm，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为50度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21的中心轴36度。
77.如图11所示，在本实施例中，发光单元30的第五位置与第二平台240之间的距离为3mm时，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为60 度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21的中心轴30度。
78.定义发光单元30的发光中心点距离第二平台240的长度为a，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为b，则b＝15.6a+18.5。
79.在其他实施方式中，发光单元30可移动式安装至基板10上，基板10上设置有滑轨，发光单元30能够在滑轨中移动，发光单元的移动路径为偏光透镜参照面上的投影的对称轴。
80.根据配光角度需要，通过调整发光单元和偏光透镜的相对位置，实现偏光透镜对
发光单元配光角度的调节，使光学模组通用于各种场合使用。
81.在本实施例中，光学模组还包括驱动电源和灯罩(图未示)，驱动电源设于基板上，且驱动电源与发光单元电性连接，用于为发光单元提供电源；灯罩设于基板上，且覆盖于发光单元和透镜的上方，用于保护发光单元和透镜。
82.本实施例中的光学模组可以应用于路灯，现有技术中的路灯由于其配光角度不可调，当低杆要求大照射面积时需要大角度配光的光学模组，高杆要求照明时需要小角度配光的光学模组，都是通过调整灯具的仰角来实现向前投射，但会有部分光线进入人眼形成不舒适眩光。
83.而本实施例中的光学模组将会解决这个技术问题，将光学模组100设于路灯的灯杆上，由于偏光透镜在第一纵向截面及第二纵向截面分别有不同角度的配光，故将第一纵向截面设置为平行于道路方向，第二纵向截面垂直于道路方向。当低杆要求大照射面积时，需要大角度配光，此时设置发光单元的位置靠近第一平台；当高杆要求重点照明时，需要小角度配光，此时设置发光单元的位置靠近第二平台，不需要调整灯具的仰角，避免光线进入人眼形成不舒适眩光。
84.实施例2
85.本实施例中的照明装置与实施例1中的对应结构大致相同，其相同的结构可参照实施例1中的对应描述，此处不再赘述。其中两者的主要不同之处在于，在本实施例中，发光单元采用两个3030灯珠，如图12和图13所示，3030灯珠的直径为3mm，发光单元中的两个3030灯珠的距离为1mm，在基板上10总共排布64颗3030灯珠。
86.如图14所示，在本实施例中，第一平台241与第二平台242的距离为4.6mm，发光单元30的第一位置与第二平台242之间的距离为0.8mm，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为25度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21的中心轴 42度。
87.如图15所示，在本实施例中，发光单元30的第二位置与第二平台240之间的距离为1mm，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为30度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21的中心轴39度。
88.如图16所示，在本实施例中，发光单元30的第三位置与第二平台240之间的距离为1.6mm，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为40 度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21的中心轴36度。
89.如图17所示，在本实施例中，发光单元30的第四位置与第二平台240之间的距离为2mm，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为50度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21的中心轴36度。
90.如图18所示，在本实施例中，发光单元30的第五位置与第二平台240之间的距离为3mm，偏光透镜在第一纵向截面对发光单元30的配光角度为60度，偏光透镜在第二纵向截面对发光单元30的配光角度为90度，第一纵向截的最大光强偏离入光面21的中心轴30度。
91.根据配光角度需要，通过调整发光单元和偏光透镜的相对位置，实现偏光透镜对发光单元配光角度的调节，使光学模组通用于各种场合使用。
92.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部
分，可以参见其他实施例的相关描述。
93.以上对本实用新型实施例所提供的一种光学模组进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案及其核心思想；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的技术方案的范围。