透镜、及具有该透镜的发光设备和可视通知设备制造技术

本发明专利技术提出一种透镜、及具有该透镜的发光设备和可视通知设备。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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(VisualNotificationAppliance)。
技术介绍
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。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100一般被视作一个整体，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100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。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所示的光强分布曲线。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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。根据本专利技术一个实施例，本专利技术提出了一种透镜，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。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。采用本专利技术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。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。采用本专利技术提出的上述透镜，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。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。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。采用本专利技术提出的上述透镜，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。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。在一个实施例中，本专利技术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。在一个实施例中，本专利技术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。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。下文将本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：林绍忱，
申请(专利权)人：西门子瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH