一种折反射一体式大偏光光学装置

技术领域

本发明属于照明灯具技术领域，尤其涉及一种折反射一体式大偏光光学装置。

背景技术

常规折射型透镜进行偏光配光设计，偏光角度有限，目前虽然已经有偏光透镜通过透镜折射部以及反射部的共同作用提高偏光角度，但如何实现更大角度的偏光配光，进一步减少后向光提高光利用效率依然受到大家的关注。

此外，传统灯具的配光一般为全对称配光或者X-Z截面或Y-Z截面中的一个是对称配光。X-Z截面的配光或者Y-Z截面的配光都不对称，被一些研究人员称为全偏光配光。随着照明解决方案的逐渐丰富以及人们对一些场景低眩光、高利用效率等更高照明标准的要求，全偏光配光越来越成为照明领域的热点，不仅因为其可以应用在道路照明中进行顺光照明或者逆光照明，也可以解决一些细分领域的照明难题。

如何进一步提高光学装置的偏光角度，并在此基础上实现全偏光是需要解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种折反射一体式大偏光光学装置。

为了解决上述技术问题，本发明的折反射一体式大偏光光学装置包括光源和透镜，所述的光源设置在透镜下方，透镜包括光入射腔、折射部、右反射部和基台；光入射腔的表面包括折射入光曲面a1、右反射入光曲面a2；折射部的外表面包括折射出光曲面b1；右反射部表面包括右反射面c1和右反射出光面c2；其特征在于所述折射部的外表面还包括右加强折射出光面b2，右加强折射出光面b2的截面为锯齿形；右反射部具有右空气腔，右空气腔的里侧曲面作为右反射面c1；光源发出的光线一部分经折射入光曲面a1入射到折射部，一部分经右反射入光曲面a2入射到右反射部；由折射入光曲面a1入射的光线一部分经折射出光曲面b1出射，一部分经右加强折射出光面b2向左偏折出射；由右反射入光曲面a2入射的光线经右反射面c1反射后再由右反射出光面c2出射；基台为圆形。

所述右加强折射出光面b2每个锯齿的前表面为垂直于X-Y面的平面，后表面为与Z轴成α角的斜面，α范围为10°-60°。

进一步，所述的透镜还包括前反射部；前反射部表面包括前反射面d1和前反射出光面d2；光入射腔的表面还包括前反射入光曲面a3；由前反射入光曲面a3入射到前反射部的光线经前反射面d1反射后再由前反射出光面d2出射。

进一步，所述的前反射部具有前空气腔，前空气腔的里侧曲面作为前反射面d1。

进一步，所述折射部的外表面还包括前加强折射出光面b3，其截面为锯齿形；由折射入光曲面a1入射的光线一部分经前加强折射出光面b3向后偏折出射。

所述前加强折射出光面b3每个锯齿的前表面为垂直于X-Y面的平面，后表面为与Z轴成α角的斜面，α范围为10°-60°。

进一步，所述的透镜还包括过渡区反射部，过渡区反射部位于右反射部与前反射部衔接的区域，该区域具有过渡区空气腔；过渡区反射部包括过渡区反射面e1和过渡区反射出光面e2；右空气腔、前空气腔和过渡区空气腔连成一个整体空腔；过渡区空气腔的里侧曲面作为过渡区反射面e1；由右反射入光曲面a2入射的部分光线和由前反射入光曲面a3入射的部分光线经过渡区反射面e1反射后再由过渡区反射出光面e2出射。

所述右空气腔、前空气腔和过渡区空气腔的高度分别高于右反射出光面c2、前反射出光面d2和过渡区反射出光面e2的高度。

所述的透镜除基台外的有效部分底面Y向长度G和X向长度A与光源发光面最大发光尺寸之比g和a均为(1.816-17.9)：1；光入射腔底面的Y向长度F和X向长度N与光源发光面最大发光尺寸之比f和n均为(0.86-8.05)：1；折射入光曲面a1在Y-Z和X-Z截面上均是一条自由曲线，折射入光曲面a1在Y-Z截面和X-Z截面上的高度M与光源发光面最大发光尺寸之比m为(0.421-4)：1；折射出光曲面b1在Y-Z截面和X-Z截面上均是一条自由曲线，折射出光曲面b1在Y-Z截面和X-Z截面上的高度B与光源发光面最大发光尺寸之比b均为(0.679-6.274):1；在X-Z截面内，所述右加强折射出光面b2与右反射面c1的左侧凸台边缘之间的距离Q与光源发光面最大发光尺寸之比q为(0.243-2.07)：1；在Y-Z截面内，所述前加强折射出光面b3与前反射面d1的左侧凸台边缘之间的距离D与光源发光面最大发光尺寸之比d为(0.243-2.07)：1；空气腔在Y-Z截面和X-Z截面的高度K和U与光源发光面最大发光尺寸之比k和u均为(0.764-7.546)：1。

有益效果：

本发明通过加强折射出光面对入射光进行偏折出射，提高了光线的利用效率；通过右反射部、前反射部、过渡区反射部使光源向右、前方向的光线反射向左后方，能够实现大偏光全偏光配光，实现了照明场景单向同侧式照明，降低灯具安装仰角，有效降低眩光；右空气腔、前空气腔、过渡区空气腔的里侧曲面分别作为右反射面、前反射面和过渡区反射面，能够将整体透镜底部设计为圆形，便于透镜的安装及防水密封。本发明适用于隧道、道路以及有针对性方向照明需求等大空间照明场所，兼容目前通用的安装方式，安装简单便捷。

附图说明

图1是本发明的Y-Z剖面图。

图2a、图2b、图2c、图2d分别是本发明的主视图、Y-Z剖面图、X-Z剖面图、锯齿表面局部放大图。

图3是本发明的Y-Z剖面光线示意图。

图4是本发明的绕Z轴旋转45°剖面光线示意图。

图5是本发明的X-Z剖面光线示意图。

图6a、图6b、图6c、图6d、图6e、图6f是本发明实施例1-6的配光曲线图。

图7a、图7b、图7c、图7d、图7e、图7f是对比例1-6的配光曲线图。

图8是光源形状示意图。

图中：光源1；透镜2；光入射腔21；折射部22；右反射部23；右空气腔231；前反射部24；前空气腔241；过渡区反射部25；过渡区空气腔251；基台26。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及效果呈现的更加清楚，一些结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例为示例，仅为了解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明采用的上、下、左、右、顶部、底部、顶面、底面等词语，仅仅是为了清楚描述各部分的位置关系，但这些词语并不能构成对本发明保护范围的限制。

如图1、图2a～图2d所示，本发明的折反射一体式大偏光光学装置包括光源1和透镜2；所述的光源1设置在透镜2的下方。

所述的透镜2包括光入射腔21、折射部22、右反射部23、前反射部24、过渡区反射部25、基台26；右反射部23、前反射部24和过渡区反射部25分别具有右空气腔231、前空气腔241和过渡区空气腔251；右空气腔231、前空气腔241和过渡区空气腔251连成一个整体空腔；光入射腔21的表面包括折射入光曲面a1、右反射入光曲面a2和前反射入光曲面a3；折射部22的外表面包括折射出光曲面b1、右加强折射出光面b2和前加强折射出光面b3，右加强折射出光面b2和前加强折射出光面b3的截面为锯齿形，锯齿的角度互相可以相同，可以不相同，每个锯齿的前表面为垂直于X-Y面的平面，后表面为与Z轴成α角的斜面，α范围为10°-60°；右反射部23具有右反射面c1和右反射出光面c2，右空气腔231的里侧曲面作为右反射面c1；前反射部24具有前反射面d1和前反射出光面d2，前空气腔241的里侧曲面作为前反射面d1；过渡区反射部25具有过渡区反射面e1和过渡区反射出光面e2；过渡区空气腔251的里侧曲面作为过渡区反射出光面e2。

所述的光源1发出的光线一部分经折射入光曲面a1入射到折射部22，一部分经右反射入光曲面a2入射到右反射部23，一部分经前反射入光曲面a3入射到前反射部24；由折射入光曲面a1入射的光线一部分经折射出光曲面b1出射，一部分经右加强折射出光面b2向左偏折出射，一部分经前加强折射出光面b3向后偏折出射；由右反射入光曲面a2入射的光线一部分经右反射面c1反射后再由右反射出光面c2出射，一部分经过渡区反射面e1反射后再由过渡区反射出光面e2出射；由前反射入光曲面a3入射的光线一部分经前反射面d1反射后再由前反射出光面d2出射，一部分经经过渡区反射面e1反射后再由过渡区反射出光面e2出射；能够使光照集中在光学装置的左后方，实现大偏光照明。

所述的光源1发光面可以为长方形、正方形、椭圆形、圆形或者其他形状，其最大发光距离小于50mm，光源发光面的外边沿不超过透镜2的底部边沿。

所述基台26的底面为圆形，中心为原点，基台26的底面为X-Y面，Z轴垂直于X-Y面。

所述的光源1的发光面与基台26底面之间的距离小于4mm，基台26的厚度E小于等于6mm。

所述的透镜2除基台26外的有效部分底面Y向长度G和X向长度A与光源发光面最大发光尺寸之比g和a均为(1.816-17.9)：1；光入射腔21底面的Y向长度F和X向长度N与光源发光面最大发光尺寸之比f和n均为(0.86-8.05)：1。

所述折射入光曲面a1在Y-Z和X-Z截面上均是一条自由曲线，折射入光曲面a1在Y-Z截面和X-Z截面上的高度M与光源发光面最大发光尺寸之比m为(0.421-4)：1。右反射入光曲面a2在X-Z截面上是一条自由曲线；前反射入光曲面a3在Y-Z截面上是一条自由曲线。

所述折射出光曲面b1在Y-Z截面和X-Z截面上均是一条自由曲线，折射出光曲面b1在Y-Z截面和X-Z截面上的高度B与光源发光面最大发光尺寸之比b均为(0.679-6.274):1；右反射面c1在X-Z截面上是一条自由曲线；前反射面d1在Y-Z截面上是一条自由曲线。

在X-Z截面内，所述右加强折射出光面b2与右反射面c1的左侧凸台边缘之间的距离Q与光源发光面最大发光尺寸之比q为(0.243-2.07)：1。

在Y-Z截面内，所述前加强折射出光面b3与前反射面d1的左侧凸台边缘之间的距离D与光源发光面最大发光尺寸之比d为(0.243-2.07)：1；

所述每个空气腔的高度要高于对应反射出光面的高度；各空气腔在Y-Z截面和X-Z截面的高度K和U与光源发光面最大发光尺寸之比k和u均为(0.764-7.546)：1。

所述的右空气腔在X-Z截面的顶面宽度R小于5mm，前空气腔在Y-Z截面的顶面宽度I小于5mm。

所述的各空气腔上方有结构凸台，凸台顶面高于对应空气腔顶面，其与对应空气腔顶面的距离大于3mm。

所述的前空气腔在Y-Z截面的底面宽度H以及右空气腔在X-Z截面的底面宽度O与光源发光面最大发光尺寸之比均h和o为(0.352-4.27):1。

所述透镜2的各参数见表1。

表1

从图3、图4、图5中可以看出，本发明的右空气腔231、前空气腔241和过渡区空气腔251连成的整体空腔在透镜大范围贯穿，使X-Z剖面、Y-Z剖面以及45°剖面光线均实现大偏光出射，同时实现结构全偏光。加强反射部的设计使无法通过空腔且向后折射的光进一步向前出射，增加有效光线照明比例。

本发明通过X轴正方向和Y轴负方向的贯穿式反射结构实现大偏光全偏光配光，加强反射结构在X方向、Y方向同时实现大偏光，提高光线的利用效率，实现照明场景单向同侧式照明，降低灯具安装仰角，有效降低眩光，适用于隧道、道路以及有针对性方向照明需求等大空间照明场所，兼容目前通用的安装方式，安装简单便捷。