【发明授权】透镜、及具有该透镜的发光设备和可视通知设备_西门子瑞士有限公司_201510643083.0 

申请/专利权人:西门子瑞士有限公司

申请日:2015-09-30

发明/设计人:林绍忱

公开(公告)日:2020-06-23

代理机构:北京康信知识产权代理有限责任公司

公开(公告)号:CN106560653B

代理人:李慧

主分类号:F21V5/04(20060101)

地址:瑞士苏黎世

分类号:F21V5/04(20060101);F21S8/00(20060101);F21Y115/10(20160101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.06.23#授权;2017.05.10#实质审查的生效;2017.04.12#公开

摘要:本发明提出一种透镜、及具有该透镜的发光设备和可视通知设备。本发明提出的透镜其整体上呈帽状。该透镜50具有:一个基本上平坦的底面52;一个从所述底面52向内凹且具有一个大体十字形的凹陷部54,该凹陷部提供彼此正交的交叉臂部542,所述光源60适于放置在所述凹陷部54形成的空腔内且能够与所述交叉臂部542的交叉中心对正,所述凹陷部54设置成使得入射到其内表面的光线更多地朝向所述交叉臂部的方向X‑X’,Y‑Y’折射,而更少地朝向所述交叉臂部542之间的方向M‑M’,N‑N’折射。

主权项:1.一种透镜,其能够透射从一个光源60发出的发散光线,所述透镜包括:一个透镜本体50,其整体上呈帽状,且具有:一个基本上平坦的底面52;一个从所述底面52向内凹且具有一个大体十字形的凹陷部54,该凹陷部提供彼此正交的交叉臂部542,所述光源60适于放置在所述凹陷部54形成的空腔内且能够与所述交叉臂部542的交叉中心对正,所述凹陷部54设置成使得入射到其内表面的光线更多地朝向所述交叉臂部的方向X-X’,Y-Y’折射,而更少地朝向所述交叉臂部542之间的方向M-M’,N-N’折射;其中,所述十字形的凹陷部54还具有设置在每两个相邻的交叉臂部542之间的折射部544,每一个折射部544设置成将入射到其上的光线朝向相邻的交叉臂部542的方向X-X’,Y-Y’折射。

全文数据:透镜、及具有该透镜的发光设备和可视通知设备技术领域[0001] 本发明总体涉及光学的透镜以及具有该透镜的发光设备。该透镜能够使得来自光源的具有发散特性的入射光束以某一个预定的光学分布出射。这种光学透镜和发光设备尤其适用于消防领域的可视告警设备VisualAlarmDevice或可视通知设备VisualNotificat1nAppliance〇背景技术[0002] 可视通知设备广泛应用于火灾报警系统中,其用来在出现紧急情况时向现场人员发出可见的告警指示,例如闪光。通常,可视通知设备例如光报警器经由现场线路FieldLine或者无线链路连接到一个控制装置ControlPanel。当探测到紧急情况发生例如出现火情时,控制装置能够经由该现场线路而触发光报警器,使得光报警器发出警报光,以提示现场人员及时撤离。[0003] 通常情况下,光报警器可以安装于天花板上简称为“顶装”,也可以安装在墙壁上简称为“墙装”。图1和图2分别示意性地示出了顶装和墙装的光报警器100的示意图。如图1所示,光报警器100典型地包括一个基座110、设置在基座上的光源未示出以及覆盖该光源的透明盖子120。该透明盖子120也可以起到一定的透镜作用。光报警器100—般被视作一个整体,其具有一个基准面baseplane和垂直于该基准面的光轴,沿光轴方向的出射光的光强最强。在图1所示的例子中,光报警器1〇〇安装在天花板或屋顶64上。这样,光报警器100的基准面平行于天花板64,即如图1所示具有相互垂直的X方向和Y方向。光轴则垂直于该基准面,沿图1所示的Z方向延伸。图2示出了光报警器100安装在墙壁上的情况。这样,图2所示的光报警器100的基准面平行于安装表面,即墙面66。基准面内的X方向和Y方向在平行于墙面66的平面内,作为光轴的Z方向垂直于墙面66。[0004] 目前,一些国家的消防标准分别针对顶装和墙装提出了不同光强分布要求。图3A和图3B示意性示出了两种光强分布要求。具体地,对于顶装而言,光报警器100的出射光需要至少在图1所示的X-Z平面和Y-Z平面上满足如图3A所示的光强分布曲线。由图3A可见,无论在X-Z平面上,还是在Y-Z平面上,光强分布均需满足在与Z方向夹角-90°〜+90°的范围内均能达到一定光强分布。特别需要指出的是,在与Z方向成+90°和-90°的位置,光强还需要至少为中心光强的例如25%。对于墙装而言,光报警器100的出射光需要在图2所示的Y-Z平面上满足如图3A所示的光强分布曲线,即光强在与Z方向的夹角为-90°〜90°的范围内满足图3A的曲线。同时,光报警器100的出射光还需要在X-Z平面上满足如图3B所示的分布曲线,即光强在与Z方向的夹角为0°〜90°的范围内满足图3B所不的光强分布曲线。[0005] 如上所述,顶装和墙装下光强分布要求不同。为了满足不同的光强分布要求,厂商通常针对不同的安装条件设计不同光报警器。发明内容[0006] 本发明的一个目的在于提供一种透镜,其能够使得来自光源的具有发散特性的入射光束发生折射,且折射后的出射光线能够满足一个预定的光学分布。优选地,本发明的另一个目的在于提供一种具有上述透镜的发光设备,其能够在墙装和顶装两种情况下分布满足不同的光强分布要求。[0007] 根据本发明一个实施例,本发明提出了一种透镜,其能够透射从一个光源发出的发散光线,所述透镜包括:一个透镜本体,其整体上呈帽状,且具有:一个基本上平坦的底面;一个从所述底面向内凹且具有一个大体十字形的凹陷部,该凹陷部提供彼此正交的交叉臂部,所述光源适于放置在所述凹陷部形成的空腔内且能够与所述交叉臂部的交叉中心实现中心对正,所述凹陷部设置成使得入射到其内表面的光线更多地朝向所述交叉臂部的方向折射,而更少地朝向所述交叉臂部之间的方向折射。优选地,所述十字形的凹陷部还具有设置在每两个相邻的交叉臂部之间的折射部,每一个折射部设置成将入射到其上的光线朝向相邻的交叉臂部的方向折射。[0008] 这里,由于透镜底面具有十字形凹陷,而非一个内表面光滑的凹陷,因而透镜尤其能够有效地折射交叉臂部之间方向非十字光区的光。采用本发明提出的上述透镜可以有效地改善光源发出的发散光线的光强分布,从而使得在以光源为中心的一个十字形光区内的光强得以加强,这一点恰好适于满足例如某些消防标准中对可见通知设备的要求。而且,由于使用这种透镜,无需选择更大功率的光源来满足相关光强分布的要求。相反,技术人员可以选择功率相对较小且价格相对便宜的光源,这在很大程度上增加了元器件的选择范围,并降低了成本。[0009] 在一个实施例中,两个相邻交叉臂部之间的折射部优选具有两个子折射面,所述两个子折射面关于一个镜像平面呈镜像对称,所述镜像平面垂直于所述底面且沿着两个相邻的交叉臂部之间的轴延伸。优选地,每个所述子折射面具有一个从所述底面向所述凹陷部的顶部逐渐减小的轮廓。更为优选地,每个所述子折射面与所述底面的邻接边缘朝向所述底面的几何中心弯曲。尤为优选地,每个所述子折射面与其相邻的交叉臂部之间具有邻接边缘,且该邻接边缘朝向背离所述底面的几何中心的方向弯曲。[0010] 采用本发明提出的上述透镜,由于折射部包括子折射表面,这些子折射表面的形状适于将光线向交叉臂部的方向折射。而且,特别是,对于入射到靠近底面的透镜部分的光线,由于折射表面的曲率,而能够更加有效地偏折入射光线,从而有效增强十字光区的光强分布。[0011] 在又一个实施例中,所述交叉臂部具有足部,其靠近所述底面且设计成使得入射到其上的光线朝向所述底面的方向折射。优选地,在所述交叉臂部上,越靠近所述底面的透镜厚度越大。由此,交叉臂部同样可以增强十字光区的光强,且特别对于与光轴Z夹角为大角度例如大于40度角部分有较强的光强增强效果,更为特别地,针对与光轴Z成正负60〜90度角之间的部分光强加强效果明显。[0012] 在又一个实施例中,透镜的外表面大体呈球冠形、截头锥形和平顶球冠形中之一。可选地,所述透镜的外表面为绕一个轴形成的旋转曲面,所述轴在所述底面的几何中心处垂直于所述底面。更为优选地,所述外表面包括至少两个彼此叠置的子外表面,各个子外表面具有不同的倾斜角度、跨度和或不同的曲率。[0013] 采用本发明提出的上述透镜,透镜外表面可以通过多个旋转曲面叠置连接而成。由此,该透镜可以最大限度地偏折入射光线,使得出射光线能够满足预定的光强要求,比如十字光区得到增强的光强分布。[0014] 在又一个实施例中,所述外表面和所述凹陷部的内表面均由圆锥曲线构成。优选地,所述圆锥曲线为椭圆曲线。采用圆锥曲线形成的表面来作为透镜表面可以较为准确地引导入射光线并偏折入射光线。[0015] 在一个实施例中,本发明提出了一种发光设备,其包括一个上所述的透镜;一个光源,其设置在所述透镜的凹陷部所包围的空间内;一个控制电路,其响应于一个指令而点亮所述光源。[0016] 在一个实施例中,本发明还提出了一种可视的通知设备,其包括:一个如上所述的发光设备;其中,所述光源为单发光芯片的LED、LED阵列包括多颗发光PN结,以阵列排布并集成在一起,多个分立的LED芯片、高密度集成LED面光源中任一。[0017] 这种可视的通知设备不仅可以满足相关标准的光强分布要求,还可以在满足要求的前提下选择功率相对较低的光源。此外,这种可视通知设备还能够适应顶装和墙装等不同的安装方式,且在不同安装方式下均能满足相关标准的光强分布要求。[0018] 下文将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施例,对切换装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。附图说明[0019] 以下附图仅对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。[0020] 图1示意性地示出了安装于天花板上的光报警器的示意图。[0021] 图2示意性地示出了安装于墙壁上的光报警器的示意图。[0022] 图3A和图3B分别示意性地示出了某一消防标准所规定的“顶装”和“墙装”条件下光强分布要求。[0023] 图4示意性地示出理想情况下光强分布半球的示意图。[0024] 图5示出了根据本发明一个实施例的发光设备的示意图。[0025] 图6示出了根据本发明一个实施例的发光设备的组装图。[0026] 图7示出了根据本发明一个实施例的透镜的底面视图。[0027] 图8示出了根据本发明一个实施例的透镜在沿图7示出的A-A’线剖开的剖视图。[0028] 图9示出了根据本发明一个实施例的透镜俯视图。[0029] 图10示出了使用本发明实施例中的透镜后所得到光强分布曲线。具体实施方式[0030] 为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式,在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。[0031] 在本文中,“示意性”表示“充当实例、例子或说明”,不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。[0032] 为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,为使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。[0033] 在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。另外,在本文中,“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分,而非表示它们的重要程度及顺序等。[0034] 在本文中,“上、下、左、右、前、后”的使用仅仅是出于描述方便,而非限制各个部件之间的绝对位置关系,相反其仅表示各个部件之间的相对关系。对于不同的安装方式例如,顶装或墙装,各个部件的绝对位置关系发生变化,但是上述相对位置关系保持不变。[0035] 通常,在测试一个发光设备例如光报警器时,会测量在距该发光设备的光源中心一个预定距离例如3米处发光设备出射光的光强分布。对于如图1和2所述的光报警器而言,其出射光可以在该预定距离处形成一个光强分布半球。在自然状态下无任何透镜,光源的光强分布在越靠近光强分布半球的顶部正对光源中心的位置光强越强,越靠近半球的边缘部分与光轴Z夹角为+90°和-90°光强越弱。如果不提高光源的光功率则难以达到如图3A和图3B所示出的光强分布要求。为此,理想情况是需要例如光报警器的发光设备能够加强沿X方向和Y方向的光强分布。图4示意性地示出了一个理想地光强分布半球,其中沿X方向和Y方向形成的十字光区是需要光强加强的部分。[0036] 面对这种要求,本发明的发明人提出了一种通过设计适合的透镜来加强图4中十字光区的光强分布。这里,发明人指出可以为光源设计一个适合的透镜,该透镜能够在一定程度上将图4中指向X和Y方向之间立体区域的入射光线向该十字光区折射。[0037] 图5示出了根据本发明一个实施例的发光设备500,其组装图在图6中示出。如图5和图6所不,发光设备500包括一个基板90、一个可安置在该基板90上的光源60,一个覆盖该光源的透镜50,以及一个能够响应于指令例如,告警指令而点亮光源60的控制电路未示出。该发光设备500例如可以是可视的通知设备中的一个组成部分。可视的通知设备strobenotificat1nappliance还可以具有其他部件,例如,安装基座、声报警t吴块等等。[0038] 发光设备500可按照图1所示安装在天花板上,也可以按照图2所示安装在墙壁上。无论顶装还是墙装,基板90可以视作图1和图2中的安装基座,或安装基座的一部分,其可以直接或间接地固定于建筑物的表面。光源60和透镜50均可以固定到基板90上。基板90还可以具有例如散热作用,以免安置在其上的光源过热。另外,在某些情况下,基板90本身也可以是印制线路板,例如,其上形成有上述的控制电路。这种情况下,光源60可以直接固定到控制电路所在的电路板上。[0039] 光源60优选为发光二极管LED。在图6中,光源60为由几十到上百颗LED高密度集成的面光源。可选地,光源60还可以是单颗的大功率LED作为点光源、两颗或两颗以上LED构成的组合光源,或者其他封装形式的LED元件。无论哪种形式的光源,光源60均可以具有一个几何中心,简称光源中心。对于单颗LED而言,其光源中心即为该单颗LED的中心;对于多个LED构成的组合光源,因其一般具有对称的结构,光源中心为多颗LED排布的几何中心;对于如图6所示的高密度集成的面光源,光源中心为该面光源的几何中心。同样无论是哪种形式的光源,在这里都视作能够发出发散光线的光源。[0040] 图5和图6中的透镜50为一个一体成型的透镜体,且能够罩住光源60。换言之,光源60可以置于透镜50的边缘范围之内。透镜50的形状构造成shapedto能够使得来自光源60的入射光线发生偏折redirect,且使得从透镜50发出的出射光线总满足一个预定的光强分布例如,如图3A和3B所示的光强分布要求。透镜50优选采用透明的材料一体成型,该透明的材料例如可以是光学聚碳酸酯PC,也可以是有机玻璃透光材料。[0041] 图7示出了透镜50的仰视图,其显露了透镜50底面的结构。图8示出了透镜50沿图7中A-A’方向剖开的剖面图。图9示意性地示出透镜50的顶视图,其中将透镜底面上的结构以虚线示出。下面结合图5-图9详细描述该实施例中透镜50的具体结构。[0042] 如图5到图9所示,透镜50总体上呈一个帽子形状。透镜50具有一个大体上平坦的底面52、一个在底面52的几何中心处垂直于该底面的光轴Z,以及一个沿光轴方向Z突出的外表面56。底面52可以安置或固定在基板90上。如图7-9所示,底面52具有一个沿光轴方向Z向透镜内部凹陷的凹陷部54。凹陷部54所包围的空间形成一个可以容纳光源60的空腔。优选地,光源60设置成其光源中心与底面的几何中心重合。光源60可以具有一个发光表面,更为优选地,该发光表面的法线方向与透镜50的光轴Z重合一致。可选地,光源50的发光表面可以略低于或略高于透镜50的底面52。[0043] 如图7〜图9所示,对于透镜50而言,其凹陷部54的内表面接收来自光源60的入射光线,其为第一折射边界。透镜折射后的光线从外表面56出射,该外表面56为第二折射边界。第一和第二折射边界所限定的透镜使得透射光线发生偏折,并最终达到所期望的出射光线的光强分布。如图7-9所示,第一和第二折射边界并非规律的曲面,其各自可由多个曲面彼此连接而成。每一个曲面处内、外相互对应的第一和第二折射边界构成一个小的透镜部分。各个小的透镜部分对光线的折射作用也有所不同。简化起见,以下将以内陷部54内表面上形成的各个不同曲面的名称指代与之对应的透镜部分。[0044] 如图5和图6所示,透镜50的外表面56为连续的光滑表面,且看上去大体呈截头锥形。图8示出了沿图7的A-A’线剖开后外表面56的轮廓。透镜外表面56优选为旋转曲面,其可由一个预定形状的控制线绕光轴Z旋转而形成。图8中外表面56的左半边轮廓线可视作该旋转曲面的控制线。该控制线此处也以56表示可以根据实际情况具有多种不同的形状。例如,该控制线56可以是圆锥曲线中的任意一种,例如为圆、双曲线、椭圆线、抛物线中任意一种。在图8给出的例子中,外表面56的控制线为椭圆的一部分。[0045] 更为优选地,如图5和图6所示,外表面56还可包括沿光轴Z方向彼此叠置的两个子外表面562和566。图5和图6所不的过渡线563和567可视作用来分别形成这两个旋转曲面562和566的控制线。尤为优选地,子外表面566还可以进一步包括两个彼此叠置的分表面。每个分表面的控制线在图8中不出,分别为566-1和566-2。根据需要,夕卜表面56还可以包括三个以上彼此叠置的子外表面。不同的子外表面可以在倾斜度、曲率半径和跨度上彼此不同。在图8所示的例子中,控制线563和566-1的曲率就明显大于控制线566-2。通过改变用来形成旋转曲面的控制线的起点、终点、曲率等因素可以得到不同形状和走势的旋转曲面。本领域技术人员可以根据实际情况的需要而调整并最终获得所需的透镜的外表面56的形状。[0046] 图5〜图8的例子中着重示出了外表面56为以圆锥曲线优选为椭圆线形成的旋转曲面。在实际应用中,若出于简化考虑,外表面56也可以使用相对而言简单的圆锥曲线例如,圆或直线,从而形成例如球面、锥面等。由此,外表面56的形状也还可以大体上为例如球冠、平顶球冠或截头锥中任意一种。[0047] 下面参考图7〜图9来描述内陷部Recess54的内表面。如图7所示,凹陷部54从底面52向内凹沿光轴Z方向向内且具有一个大体十字形。如此的凹陷部54提供彼此正交的交叉臂部542且具有一个交叉中心部543。内陷的交叉臂部542提供一个大体呈拱形的空腔。光源60可以设置在该交叉臂部542的交叉中心的正下方,且光源60的光源中心与交叉中心同心对正。具有交叉臂部的凹陷部54设置成能够使得入射到其内表面的光线更多地朝向交叉臂部542的方向如图9所示的X-X’或Y-Y’折射,而更少地朝向相邻交叉臂部之间的方向例如,图9所示的M-M’或N-N’。[0048] 具体地,如图7和图9所示,凹陷部54还具有设置在每两个相邻的交叉臂部542之间的折射部544。如图所不,凹陷部54具有四个彼此对称的折射部544,图中仅以附图标记指示出其中一个。每一个折射部544设置成将入射到其上的光线朝向相邻的交叉臂部542的方向如图9所示的X-X’或Y-Y’折射。图9中示出了从凹陷部54内表面上的折射部544入射后从与之对应的外表面出射的光线。由图9可见,折射部544的作用在于将光源发出的发散光线朝向交叉臂部的方向折射。由此,采用折射部544,来自光源的发散光线经过透镜50折射后,其出射光线在其光强分布半球上的一个十字形区域内光强得以加强,该十字形区域在透镜上的投影为沿X-X’或Y-Y’上延展的十字形,即交叉臂部的方向。也正是由于折射部544的存在,凹陷部54才得以呈现大体上的十字形凹陷。[0049] 在图7和图9所示的实施例中,每个折射部544例如可以包括两个彼此成镜面对称的子折射面546。两个子折射面546关于一个镜像平面呈镜像对称,该镜像平面例如垂直于底面52且沿着两个相邻的交叉臂部之间的一个中间轴例如图9中所示的M-M’或N-N’延伸。在此实施例中,两个子折射面546的邻接边界545可以从底面52上的一个起始点546a开始向内延伸到凹陷部54顶部的一个终点546b。优选地,该终点546b可以为两个相邻交叉臂部542之间的连接点,如图7和9所示。邻接边界545显然在镜像平面内延伸。可选地,邻接边界也可以终止在距两个交叉臂部之间的连接点有一定距离的位置。[0050] 如图7所示,每个子折射面546从底面52向内延伸且其轮廓逐渐减小,优选地,轮廓至终点546b时减小至零。由此,在图7中每个子折射面546呈一个大体上的倒三角形。每个子折射面546与底面52的邻接边界547为一个曲线,其从邻接边界545的起始点546a开始,终止于与相邻交叉臂部的连接点546c。邻接边界547朝向底面52的几何中心光轴Z弯曲。每个子折射面546与其相邻的交叉臂部542的邻接边界549朝向背离底面52的几何中心光轴Z的方向弯曲。如图7和图9所示,每个子折射面546为一个连续的弯曲曲面。优选地,该子折射面546的曲面由圆锥曲线形成。例如,假定子折射面546具有如图7所示的类倒三角形,那么则可以通过调节该子折射面546的三个端点546a、546b和546c的位置,以及每两个相邻端点之间的邻接边界545、547和549的曲率来得到期望的子折射面546。在确定端点和邻接边界后生成平滑的曲面。优选地,邻接边界545、547和549中的每一个为一个圆锥曲线,且更为优选地,该圆锥曲线为椭圆曲线。[0051] 图7和图9仅仅不例性地不出了折射部544的一种实施例。根据图7和图9所公开的内容,本领域技术人员还可以想到其他多种不同的可替换方式。比如,折射部544还可以具有多于两个的子折射面,这些子折射面彼此邻接,每个子折射面可以具有例如类四边形、类三角形或其他适合的几何形状。这些子折射面的弯曲方向和曲率可以根据需要加以调节。此外,这些子折射面并不必须成镜像对称,而是可以呈连续变化或彼此叠置。此外,如果透镜底面52上的空间允许,可以提供一个更大跨度尺寸的子折射面546,以增大折射面,并相应使得更多光线向期望的方向偏折,从而最大限度地将靠近透镜50底部的光线朝向X-X’或Y-Y’方向折射。再比如,可选地,与图7中不同,子折射面546可以与其相邻的交叉臂部平滑连接,而没有任何台阶形成。此外,子折射面的形状也可以是四边形或者四边以上的其他多边形。[0052] 图8示出了透镜50沿着图7示出的A-A’线纵向剖开的剖面图,也就是沿着成对角的两个交叉臂部的中心线剖开的。如图8所示,交叉臂部542和与外表面56上的对应部分分别构成了如图8中斜线所示出的透镜部分的上、下折射边界。来自光源的发散光线入射到内表面上的交叉臂部542,经透镜折射,且从外表面56射出。总体而言,交叉臂部542能够通过折射在一定程度上调整出射光线的光强分布,以加强在与光轴Z成+90度和-90度处的光强强度。[0053] 具体而言,如图7-9所示,交叉臂部542可进一步划分为足部542-1、肩部542-5。交叉臂部542的中心部分称之为交叉中心部543。足部542-1靠近底面52,且足部542-1越靠近底面的部分其透镜厚度越大。图8中示出了入射到足部542-1上的光线路径P1。如图8所示,入射到足部542-1的光线经该足部透镜部分折射后朝向底面方向折射。交叉中心部543位于凹陷部54的顶部,与之对应的透镜部分越靠近交叉中心点透镜厚度越大,从而在其交叉中心点位置处形成一个朝向底面突出的尖部。该尖部与光轴对齐。入射到该交叉中心部543的光线被偏折向光轴方向Z,如光线路径P2所示。肩部542-5部分对光线偏折的效果是确保与Z轴成45度角处的一定光强分布,如光线路径P3所示。在图8的例子中,交叉臂部542的内表面均为圆锥曲线形成的表面。本领域技术人员可以理解,在确定圆锥曲线的控制线的起点和终点,并相应调节控制线的曲率,则可以在调节曲面的形状和走势。由图8所示内容可见,交叉臂部542也可以增强在如图4所示的十字光区的光强。[0054] 图10示例性地示出了在不同情况下测量出的光强分布半球的曲线。图10中,曲线101和102标识出标准所要求的光强分布。曲线104标识出在没有透镜情况下光源自身的发散光束的光强分布。由图可见,普通LED光源的光强分布曲线104难以满足标准要求。如果需要满足标准要求,则需要大幅提高LED的功率,以使得整个光强分布曲线104高于标准要求。但是,这种做法会造成LED中心部分光强过高,从而造成浪费。曲线106标识出的光强分布为一个中间情况,在此情况下透镜的凹陷部内表面为一个旋转曲面,该旋转曲面的截面如图8所示。换言之,曲线106所标识的情况,凹陷部并非具有十字交叉形状。由图可见,曲线106的光强分布相对于曲线104得到调整,但是在+-90度的角度区域的位置光强仍然难以达到标准要求。曲线108为光源上覆盖有如图5-9所示的透镜50后的光强分布图。由曲线108可见,使用本发明提出的透镜50可以极大地增强在与光轴Z成正负90度角位置处的光强分布。由此,采用本发明提出的透镜可以更加有效地利用LED光源的功率,也因此可以选择功率较低的LED,这进一步降低了发光设备的成本。此外,本发明提出的透镜,以及具有该透镜的发光设备既可以用在墙装也可以用在顶装的情况下,且保证两个安装方式下均满足如图3A和图3B所示的标准要求。[0055] 应当理解,虽然本说明书是按照各个实施例描述的,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。[0056] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更,如特征的组合、分割或重复,均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求:1.一种透镜,其能够透射从一个光源60发出的发散光线,所述透镜包括:一个透镜本体50,其整体上呈帽状,且具有:一个基本上平坦的底面52;一个从所述底面52向内凹且具有一个大体十字形的凹陷部54,该凹陷部提供彼此正交的交叉臂部542,所述光源60适于放置在所述凹陷部54形成的空腔内且能够与所述交叉臂部542的交叉中心对正,所述凹陷部54设置成使得入射到其内表面的光线更多地朝向所述交叉臂部的方向X-X’,Y-Y’折射,而更少地朝向所述交叉臂部542之间的方向M-M’,N-N’折射。2.如权利要求1所述的透镜,其中,所述十字形的凹陷部54还具有设置在每两个相邻的交叉臂部542之间的折射部544,每一个折射部544设置成将入射到其上的光线朝向相邻的交叉臂部542的方向X-X’,Y-Y’折射。3.如权利要求2所述的透镜,其中,每个所述折射部544具有两个子折射面546,所述两个子折射面546关于一个镜像平面呈镜像对称,所述镜像平面垂直于所述底面52且沿着两个相邻的交叉臂部542之间的轴M-M’,N-N’延伸。4.如权利要求2或3所述的透镜,其中,每个所述子折射面546具有一个从所述底面52向所述凹陷部54的顶部543逐渐减小的轮廓。5.如权利要求2-4中任一所述的透镜,其中,每个所述子折射面546与所述底面52的邻接边缘547朝向所述底面52的几何中心弯曲。6.如权利要求2-5中任一所述的透镜,其中,每个所述子折射面546与其相邻的交叉臂部542之间具有邻接边缘549,且该邻接边缘549朝向背离所述底面52的几何中心的方向弯曲。7.如权利要求3-6中任一所述的透镜,其中,每个所述子折射面为连续曲面,所述曲面由圆锥曲线构成。8.如权利要求1-7中任一所述的透镜,其中,所述交叉臂部542具有足部542-1,其靠近所述底面52且设计成使得入射到其上的光线朝向所述底面52的方向折射。9.如权利要求1-7中任一所述的透镜,其中,在所述交叉臂部542上,越靠近所述底面52的透镜厚度越大。10.如权利要求1-9中任一所述的透镜,其中,所述透镜本体50的外表面56大体呈球冠形、截头锥形和平顶球冠形中之一。11.如权利要求1-9中任一所述的透镜,其中,所述透镜本体50的外表面56为绕一个轴形成的旋转曲面,所述轴Z在所述底面52的几何中心处垂直于所述底面52。12.如权利要求10或11中所述的透镜,其中,所述外表面56包括至少两个彼此叠置的子外表面562,566,各个子外表面具有不同的倾斜角度、跨度和或不同的曲率。13.如权利要求1〜12所述的透镜,其中,所述外表面56和所述凹陷部54的内表面均由圆锥曲线构成。14.如权利要求13所述的透镜,其中所述圆锥曲线为椭圆曲线。15.—种发光设备,包括:一个如权利要求1-14中任一所述的透镜50;一个光源60,其设置在所述透镜50的凹陷部54所包围的空间内;一个控制电路,其响应于一个指令而点亮所述光源60。16.—种可视的通知设备,包括:一个如权利要求15所述的发光设备;其中,所述光源为单芯片LED、两个或两个以上分立的LED、多个发光芯片集成LED阵列,和高密度集成LED面光源中任一。

百度查询: 西门子瑞士有限公司 透镜、及具有该透镜的发光设备和可视通知设备

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