一种透镜及头灯

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体而言，涉及一种透镜及头灯。

背景技术

现有头灯有两种类型：聚光型头灯和泛光型头灯，对于聚光型头灯，在光线所照射范围亮度较高，而在光线照射范围之外则非常暗，几乎没有光线，如此给使用者带来的使用感受很不舒适且不符合人们日用用眼的视角习惯；泛光型头灯的明暗对比不太强烈，但照射范围超过人眼视角范围，照射区域重点不突出，即中心与靠近边缘区域照度相差不大，且泛光型头灯的光线利用率也非常低。

而头灯中光线的亮与弱以及照射范围内的明暗对比取决于透镜的设计。

针对现有技术中头灯使用者在使用时不舒适以及头灯光线利用率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例中提供一种透镜及头灯，以解决现有技术中头灯使用者在使用时不舒适以及头灯光线利用率低的问题。

为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种透镜，所述透镜呈扁平状、纵长体；所述透镜纵长方向的两端面为左侧面和右侧面，所述透镜扁平方向相对的两面为入光面和出光面，所述透镜纵长方向夹设在入光面和出光面之间的两侧面为上侧面和下侧面，所述入光面相对于所述透镜的中心方向凹进，所述出光面相对于所述透镜的中心方向凸出，所述透镜出射的光的光斑呈人眼状。

可选的，

所述透镜的上侧面和下侧面与出光面接合处，延伸设有固接部，所述固接部用于将所述透镜固定卡接在灯具内。

可选的，所述透镜的纵长方向的横截面上，

所述出光面的弧面半径为8-10mm，夹角为120°-130°；

所述入光面的弧面半径为12-18mm，夹角为25°-35°；

所述出光面和所述入光面均呈中心对称布置，且具有相同的中心对称轴，所述出光面的弧面圆心与所述入光面的弧面圆心在中心对称轴上的距离为13-16mm。

可选的，

所述透镜的上侧面和下侧面为直面；或者

所述透镜的上侧面和下侧面为自由曲面；所述自由曲面基于直面以及若干个调节点调整而成；

所述调节点为多个，且相对于入光面和出光面，大部分调节点更靠近入光面，调节距离小于0.1mm。

可选的，

所述透镜的左侧面和右侧面为直面；或者

所述透镜的左侧面和右侧面为球面，所述球面采用旋转切除法获得；

所述旋转切除法为假定所述透镜切除前为无限纵长体，将所述透镜水平放置，所述出光面位于所述入光面的上侧，以两平面的中心连接线为竖直轴，以垂直于中心连接线中点且沿所述透镜纵长方向的直线为水平轴，以水平轴和竖直轴构成的平面上的任意一点为球心，画一圆球，所述圆球将所述无限纵长体切除后获得所述透镜；所述圆球的半径为10-15mm，切除后两侧面上下两顶点的连线与竖直轴的夹角为25°-30°。

可选的，

所述透镜的入光面纵长方向的两边缘为直面。

可选的，

所述透镜为PC材料。

另一方面，本发明提供了一种头灯，采用如上所述的透镜。

可选的，

所述头灯包括壳体，所述壳体具有开口，所述透镜的出光面从所述壳体的开口直接露出在空气中；所述头灯还包括光源，所述光源与所述透镜的入光面的距离为0.8-1.5mm。

可选的，

所述头灯具有感应装置，当感应到人手挥动两次，则控制所述头灯关闭或打开；所述人手挥动两次的时间间隔为0.1-0.6秒。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供了一种透镜及头灯，所述透镜呈扁平状、纵长体；所述透镜纵长方向的两端面为左侧面和右侧面，所述透镜扁平方向相对的两面为入光面和出光面，所述透镜纵长方向夹设在入光面和出光面之间的两侧面为上侧面和下侧面，所述入光面相对于所述透镜的中心方向凹进，所述出光面相对于所述透镜的中心方向凸出，通过该设计，保证了所述透镜出射的光的光斑呈“人眼”形状，符合人们两眼的重合视域角度，满足人们的视觉需求，提升使用者在使用时的舒适性感受。通过设计安装如上所述透镜的头灯，以及在所述头灯内设置感应装置，使得人手挥动两次即可将所述头灯进行开闭，方便使用者操作，节省了工作时间，提高了工作效率。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种透镜的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的横截面的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种透镜的正面结构示意图。

符号说明：

入光面-1，出光面-2，固接部-3，上侧面-4，下侧面-5，左侧面-6，右侧面-7。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

现有头灯有两种类型：聚光型头灯和泛光型头灯，对于聚光型头灯，在光线所照射范围亮度较高，而在光线照射范围之外则非常暗，如此给使用者带来的使用感受很不舒适；泛光型头灯的明暗对比不太强烈，但光线的利用率也非常低。而头灯中光线的亮与弱以及照射范围内的明暗对比取决于透镜的设计。

因而本发明设计了一种可以照射出“人眼”形状光斑的透镜，图1是根据本发明实施例的一种透镜的结构示意图，如图1所示，所述透镜呈扁平状、纵长体；所述透镜纵长方向的两端面为左侧面6和右侧面7，所述透镜扁平方向相对的两面为入光面1和出光面2，所述透镜纵长方向夹设在入光面1和出光面2之间的两侧面为上侧面4和下侧面5，所述入光面1相对于所述透镜的中心方向凹进，所述出光面2相对于所述透镜的中心方向凸出，所述透镜出射的光的光斑呈人眼状。

如图1所示，所述透镜呈扁平状、纵长体，该透镜用于聚集光源的光线并将所述光线发散照射在照射面上；具体的，该透镜是一个多面体，包括入光面1和出光面2，两者相对设计且位于所述透镜扁平方向上，所述入光面1相对于所述透镜的中心方向凹进，用于聚集光源的光线，所述出光面2相对于所述透镜的中心方向凸出，用于将聚集的所述光线发散。进一步的，所述透镜还包括对应设计的上侧面4和下侧面5，以及对应设计的左侧面6和右侧面7。

通过该设计，可以使得所述透镜发散出的光线照射在照射面上并形成光斑，当所述光线照射在前方0.8m处的1.2x1.6m照射面上时，会形成一典型的“人眼”形状的光斑，即中间光线强，外围光线弱，且大致呈椭圆状。所述光斑的强弱分布与普通人眼的视觉感受高度匹配，即一般人眼在看东西时，视线主要集中于中间部位，同时也有余光看到两侧，光斑设计既满足主视线照明强度需要也弥补人们余光视觉的习惯，如此提升了使用者在使用时的舒适性感受。本发明中灯具的光线利用率可达到92％。

在上述实施方式的基础上进一步优化，所述透镜的上侧面4和下侧面5与出光面2接合处，延伸设有固接部3，所述固接部3用于将所述透镜固定卡接在灯具内。

所述透镜是用于将光线聚集并发散出，以便使用者照明，因而需要将所述透镜安装在灯具内以使使用者方便携带，为了保证透镜能够很好的卡接在灯具内并且不发生晃动，在所述透镜的上侧面4和下侧面5与出光面2接合处，延伸设有固接部3，该固接部3是用于将透镜上不同方向的两个平面连接并且将所述透镜卡接在灯具内，从所述固接部3出射的光线非常少，不会对所述透镜照射出的光斑有实质影响；特别的，所述固接部3为PC材料，所述PC材料具有透明度高、质轻、抗冲击、隔音、隔热、难燃、抗老化等特点，可以减少光损。

进一步的，如图2所示，所述固接部3在横截面上对应为凸起，在实际应用场景中，可根据需要，将固接部3在横截面上对应设计为圆形凸起、三角形凸起、多边形凸起等任意形状的凸起，本发明中对该固接部3的形状不作限定，只要该固接部3能很好的将所述透镜卡接在灯具内即可。

在上述实施方式的基础上进一步优化，所述透镜的纵长方向的横截面上，所述出光面2的弧面半径为8-10mm，夹角为120°-130°；所述入光面1的弧面半径为12-18mm，夹角为25°-35°；所述出光面2和所述入光面1均呈中心对称布置，且具有相同的中心对称轴，所述出光面2的弧面圆心与所述入光面1的弧面圆心在中心对称轴上的距离为13-16mm。

图2是根据本发明实施例的横截面的结构示意图，如图2所示：本实施例中出光面2的弧面半径为9mm，夹角为125°，该夹角与人双眼立体视觉角度一致；本实施例中入光面1的弧面半径为15mm，夹角为30°，进一步的，本实施例中，所述出光面2的弧面圆心与所述入光面1的弧面圆心在中心对称轴上的距离为14mm。需要说明的是，该实施例只是本发明的一个具体实施例，本发明可根据设定范围对所述入光面1和出光面2的弧面半径以及夹角任意组合，以得到多种可实行的实施例。进一步的，人两眼的重合视域为124°，与所述出光面的夹角范围相匹配，可保证该透镜会形成一典型的“人眼”形状的光斑。本发明中，根据人双眼的重合视域角度来设计出光面2的夹角，如此可保证使用者在使用时的舒适性感受。

如图2所示，在上述实施方式的基础上进一步优化，所述透镜的上侧面4和下侧面5为直面；或者所述透镜的上侧面4和下侧面5为自由曲面；所述自由曲面基于直面以及若干个调节点调整而成；所述调节点为多个，且相对于入光面1和出光面2，大部分调节点更靠近入光面1，调节距离小于0.1mm。图3中所示的上侧面4和下侧面5都为直面，此外，也可将所述上侧面4和所述下侧面5设计为自由曲面，通过该自由曲面，可以使得通过透镜形成的光斑更加的符合“人眼”形状，当人们在使用头灯进行照明时，在照射面上形成的光斑既满足主视线照明强度需要也弥补人们余光视觉的习惯，因而可以提升使用者在使用时的舒适性感受。

图3是根据本发明实施例的一种透镜的正面结构示意图，如图3所示：

在上述实施方式的基础上进一步优化，所述透镜的左侧面6和右侧面7为直面；或者所述透镜的左侧面6和右侧面7为球面，所述球面采用旋转切除法获得；所述旋转切除法为假定所述透镜切除前为无限纵长体，将所述透镜水平放置，所述出光面2位于所述入光面1的上侧，以两平面的中心连接线为竖直轴，以垂直于中心连接线中点且沿所述透镜纵长方向的直线为水平轴，以水平轴和竖直轴构成的平面上的任意一点为球心，画一圆球，所述圆球将所述无限纵长体切除后获得所述透镜；所述圆球的半径为10-15mm，切除后两侧面上下两顶点的连线与竖直轴的夹角为25°-30°。

本发明中，透镜的左侧面6和右侧面7可以同时为直面，更佳的，两个侧面同时为球面，其中，所述球面采用旋转切除法获得，以下通过一具体实施例进行说明：将所述透镜水平放置，此时所述出光面2位于所述入光面1的上侧，以两平面的中心连接线为竖直轴，以垂直于中心连接线中点且沿所述透镜纵长方向的直线为水平轴，以水平轴和竖直轴构成的平面上的任意一点为球心，画一半径为13mm圆球，切除后两侧面上下两顶点的连线与竖直轴的夹角为29°。在上述实施方式的基础上进一步优化，所述透镜的入光面1纵长方向的两边缘为直面。

将所述透镜的入光面1纵长方向的两边缘设计为直面，而不是弧面，便于所述透镜的入光面1与光线对准，且该设计使得入光面1与上侧面4和下侧面5之间的夹角不是那么的尖锐，也有利于制造所述透镜以及将所述透镜卡接在灯具内。

在上述实施方式的基础上进一步优化，所述透镜为PC材料。

所述PC材料具有透明度高、质轻、抗冲击、隔音、隔热、难燃、抗老化等特点，透明度高可以提升光源的出光效率，而且可以减少光损。

另一方面，本发明提供了一种头灯，采用如上所述的透镜。

将该所述透镜卡接在头灯中，并在所述头灯上设计灯带，将所述灯带戴于人体头部，可方便使用者进行照明。

在上述实施方式的基础上进一步优化，所述头灯包括壳体，所述壳体具有开口，所述透镜的出光面2从所述壳体的开口直接露出在空气中；所述头灯还包括光源，所述光源与所述透镜的入光面1的距离为0.8-1.5mm。

在一个具体实施例中，头灯内还设有前壳，所述前壳为透明材料，所述前壳与所述透镜一起组装在所述壳体的开口位置；其中，所述透镜的入光面1对准光源，所述透镜的出光面2对准前壳并组装在所述壳体的开口位置。

进一步的，在上述实施例的基础上对前壳与透镜进行优化，将所述前壳与所述透镜一体成型，进而无需再进行组装便可将所述透镜的出光面2从所述壳体的开口直接露出在空气中；其中，所述壳体除开口位置处，其余都为不透明材料。所述前壳与所述透镜一体成型，可提升出光效率，而且简化组装过程。

所述透镜的入光面1对准光源，用于聚集所述光源的光线，所述光源为COB光源，采用COB光源是因为发光均匀，光线柔和，无眩光，不伤眼睛；并且可靠性高，无死光、无光斑；显色指数高，光效高；因而，本发明中通过将所述透镜与前壳一体化，简化了组装过程，提高了工作效率；并且选择合适的光源使得光线发光均匀，光线柔和，保证使用者在使用时的舒适性感受，以及光效高保证了灯具的光线利用率可达到92％。

在上述实施方式的基础上进一步优化，所述头灯具有感应装置，当感应到人手挥动两次，则控制所述头灯关闭或打开；所述人手挥动两次的时间间隔为0.1-0.6秒。

所述头灯内的感应装置可感应到人手挥动，若人手只挥动一次，容易引发误操作，例如：戴着头灯转头时，而此时正好头前方有东西遮挡了一下感应光线，如此则会触发感应装置控制头灯开关，而实际上此时使用者只是转头看东西，并不想控制头灯的开关；因而，设置所述头灯内的感应装置感应人手挥动两次，且无论是为来回挥动两次(相反方向)还是相同方向连续挥动两次，都可以触发感应装置从而控制所述头灯关闭或打开，且要保证人手挥动两次的时间间隔为0.1-0.6秒，可以很好的避免上述误操作。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供了一种透镜及头灯，所述透镜呈扁平状、纵长体；所述透镜纵长方向的两端面为左侧面和右侧面，所述透镜扁平方向相对的两面为入光面和出光面，所述透镜纵长方向夹设在入光面和出光面之间的两侧面为上侧面和下侧面，所述入光面相对于所述透镜的中心方向凹进，所述出光面相对于所述透镜的中心方向凸出，通过该设计，保证了所述透镜出射的光的光斑呈“人眼”形状，符合人们两眼的重合视域角度，满足人们的视觉需求，提升使用者在使用时的舒适性感受。通过设计安装如上所述透镜的头灯，以及在所述头灯内设置感应装置，使得人手挥动两次即可将所述头灯进行开闭，方便使用者操作，节省了工作时间，提高了工作效率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。