CN101666466B - 一种导光板、导光装置以及发光装置 - Google Patents

Abstract

一种导光板、导光装置以及发光装置。所述导光板包括叠置地结合在一起的至少两个导光层，每个导光层包括并排布置在一起的多个导光管，相邻的导光层的导光管相互交叉。利用该导光板可容易地生产根据本发明的导光装置。该导光装置可将LED发出的光被发散到多个方向，因此能够消除LED发出的光的不均匀性，并能够解决发光角度小的问题。

Description

一种导光板、导光装置以及发光装置

技术领域

本发明涉及照明技术领域，更具体地讲，涉及一种使光源发出的光变得更均匀、照射范围更大的导光板、导光装置以及利用该导光装置的发光装置。

背景技术

目前，使用发光二级管(LED)照明已成为照明领域的新趋势，LED具有高亮度、省电、体积小且环保的优点。而现在尚未完全普及的原因不仅仅在于成本问题，更重要的是利用LED的光源的实际照明效果。由于LED为窄光束光源，与传统的光源相比，发光角度小、方向性强、会产生光斑等问题，单独使用LED无法将光均匀照射到整个空间。

为了解决上述问题，最常用的方法是在LED上覆盖灯罩，将灯罩涂抹荧光粉或磨砂处理，从而使LED发出的光沿灯罩表面散射。然而，由于LED发出的光会在灯罩内进行反射，光利用效率低，反而抵消了LED的节能优势。

此外也可用凹凸透镜来进行改善LED的照射范围，然而要想达到更大的照射范围其透镜的体积会非常大(受材料折射率限制)，成本有可能高过LED光源成本，并且无法实现光照均匀。

另外常用的一种使用LED的方法是通过布置大量LED，使每个LED指向不同的照射角度。然而由于LED发光角度小、方向性强的特点，这种方式依然没有解决光照不均匀的问题。

申请号为200410084146.5的中国专利申请公开了一种发光二极管照明装置，如图1所示，其将多个LED13安装在LED排列部12上，以使光束朝向孔径部14的孔径15，多数并使该LED排列部12上所安装的多个LED13的光束向孔径部14的孔径15集光，且从孔径15向外部射出。该照明装置通过利用多个LED来实现照明，然而其并没有消除每个LED发光形成的光斑。

由于LED发出的不均匀、容易形成光斑，在用于日常照明时产生的光无法均匀照射到整个空间，所以照明体验较差，并且长期生活在这种光照环境中，会对人的视力造成影响。因此需要一种能够改善LED的发光范围和均匀性的导光装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导光板以及利用该导光板制成的导光装置，以解决LED等光源发出的范围小、方向性强、不均匀、容易形成光斑的问题。

本发明的一方面提供一种导光板，其特征在于包括叠置地结合在一起的至少两个导光层，每个导光层包括并排布置在一起的多个导光管，相邻的导光层的导光管被相互交叉的布置。

所述至少两个导光层中的至少一个导光层可沿入射端到出射端的方向逐渐变厚。

所述至少一个导光层的导光管在所述至少两个导光层叠置的方向上的尺寸可沿导光管的入射端到导光管的出射端的方向逐渐变大。

可从导光管的入射端或导光管的入射端和出射端之间的一个位置开始所述逐渐变大。

可从导光层的入射端或导光层入射端和出射端之间的一个位置开始所述逐渐变厚。

越靠近出射端，所述变大的速度可增加。

由所述至少两个导光层的出射端形成的所述导光板的出射端的轮廓可以为扇形。

所述导光管可以是柔性导光管或刚性导光管。

光线在导光管内通过反射作用从导光管的入射端被传输到出射端相邻的导光层的在叠置方向上入射端相邻的导光管可向彼此背离的方向弯曲。

所述导光管可为拱形，相邻的导光层的在叠置方向上入射端相邻的导光管彼此背对。

本发明的另一方面提供一种利用上述导光板制造的导光装置，其特征在于包括叠置地结合在一起的多层导光板。

本发明的另一方面提供一种利用上述导光板制造的导光装置，其特征在于以卷绕或折叠导光板的形式形成所述导光装置。

本发明的另一方面提供一种利用上述导光板制造的导光装置，其特征在于包括卷绕的导光板，其中，以导光板的从入射端到出射端的方向的边缘为轴，卷绕导光板，其中，导光板中的所述导光管是柔性导光管。

所述导光装置可由层叠的至少一层导光板卷绕而成。

本发明的另一方面提供一种包括上述导光装置的使用LED作为光源的发光装置，其特征在于：至少一个LED被布置在所述导光装置的入射端，其中，所述至少一个LED所位于的位置使LED发出的光能够入射到所述导光装置的入射端。

本发明的另一方面提供一种导光装置，所述导光板包括叠置地结合在一起的多个导光管层，所述每个导光管层中的导光管沿其入射端到出射端的方向在导光管层的厚度方向(或叠置方向)上的尺寸逐渐增大。

由所述多个导光管层的导光管的出射端形成的所述导光装置的出射端在垂直于所述叠置方向的面的投影为扇形。

所述导光管层上的导光管可并排布置在一起。

所述导光管层上的导光管可围绕一轴线布置。

本发明的另一方面提供导一种光装置，所述导光装置包括至少一个导光层。所述导光层包括并排布置在一起的多个导光管，所述多个导光管的每个沿其入射端到出射端的方向在叠置方向上的尺寸逐渐增大，并且在所述多个导光管中，中间的导光管的两侧的导光管向各自侧方向的弯曲，从而所述多个导光管之间没有间隙，并且由导光管的出射端形成的导光装置的出射端的轮廓为扇形。

本发明的提供了一种可用于制造导光装置的导光板，利用该导光板可容易地生产用于改善光的均匀性、发光范围的导光装置。该导光装置可将LED发出的光被发散到多个方向，因此能够消除LED发出的光的不均匀性，并能够解决发光角度小的问题。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出现有技术的一种发光装置；

图2A和2B示出根据本发明实施例的导光板的示意图；

图3示出根据本发明实施例的不同导光层的导光管的布置的示意图；

图4示出根据本发明的由导光板形成的导光装置的示例；

图5示出根据本发明的实施例的导光板的示意图；

图6A和图6B示出根据本发明的导光装置的截面的示意图；

图7示出根据本发明的另一实施例的导光装置；

图8示出根据本发明的另一实施例的导光装置的截面图。。

具体实施方式

现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例。图2A和2B示出根据本发明实施例的导光板200的示意图。图2A和2B示出的导光板200包括叠置地结合在一起的第一导光层201和第二导光层202。第一导光层201包括并排布置在一起的多个导光管(或光导管)211，第二导光层202包括并排布置在一起的多个导光管212。导光管211与导光管212被布置地相互交叉。光线通过导光管的反射作用从导光管的一端传输到另一端。本发明可使用常用结构的导光管，例如，内壁镜面的金属管、真空镀银的塑料管、外壁涂覆反射层的透光介质、包括由光密介质形成的内芯以及包裹内芯的由光疏介质形成的包层的导光管等。在本发明中，导光管的截面可以为圆形、椭圆形、鼓型、矩形、多边形等各种形状。

图3示出根据本发明实施例的导光管211和导光管212的布置的示意图。在图3中，示出了多个导光管211中的导光管211-1和多个导光管212中的导光管212-1。导光管211-1和导光管212-1的入射端在第一导光层201和第二导光层202的叠置方向上相邻。LED布置在导光板的入射端305处。由于LED发出的光具有较强的方向性，因此LED的一部分301发出的光可分别通过导光管211-1和导光管212-1的入射端305-1和305-2进入导光管211-1和导光管212-1，从而被传输到导光板的出射端306(具体地说，导光管211-1和导光管212-1的出射端306-1和306-2)而出射。由于导光管211-1与导光管212-1相互交叉成一定角度，从而可将LED的一部分301发出的光分散到位置307和308。如果该LED的一部分301发出的光相较于LED的其他部分发出的光亮度强，则该较强的光被分散。类似地，如果该LED的一部分301发出的光相较于LED的其他部分发出的光亮度弱，则该较弱的光也被分散。

由于LED发出的光具有较强的方向性，LED发出的光可以基本全部入射到导光板的入射端305。因此由于根据本发明的导光板中包括具有多个导光管211的第一导光层201和具有多个导光管212的第二导光层202，从而可以利用第一导光层201和第二导光层202将LED发出的光的不均匀性分散，从而LED发出的光通过根据本发明的导光板后变得更均匀。

在另外的实施例中，在导光管211-1和导光管212-1相互交叉或倾斜的情况下，为了使LED的一部分301发出的光被导光管211-1和导光管212-1更大程度的分散，导光管211-1和导光管212-1可被形成为拱形，第一导光层201与第二导光层202中的入射端相邻的导光管211-1和212-1的拱形是背对的，这样在垂直于叠置方向上的平面上的投影类似于人字形(如图2B示出的导光管211和212)，即，导光管211-1和212-1在各自的层上向彼此背离的方向弯曲。这样可以使导光管211-1和导光管212-1发出的光更加背离，从而使来自LED的相同部分的光更加分散。

可根据LED发出的光的范围，叠置多层导光板200来形成用于传导光的导光装置。通过该导光装置的光可变得更均匀。此外，也可以沿垂直于导光板200的入射端到出射端的方向以卷绕或折叠一层或多层导光板200的形式来形成用于传导光的导光装置。例如，当导光板200为柔性材料时，可以在形成导光板200后卷绕或折叠导光板200，以形成导光装置。而当导光板200为刚性材料时，可在形成导光板200时将导光板200形成为卷绕或折叠的行式。上述折叠可以是沿一个方向(例如，顺时针或逆时针方向)的单向折叠也可以是交替沿两个方向进行的反复折叠。

在图3示出的实施例中，本发明的导光板仅是将LED发出的光的不均匀性二维地分散。图4示出根据本发明的由导光板200形成的导光装置400的示例，导光装置400可将LED发出的光的不均匀性三维地分散。

在图4中，导光装置400由根据本发明的另一实施例的导光板500叠置而成。图5示出了一个导光板500的示例。如图5所示，导光板500与导光板200的结构基本相同，其不同之处在于：导光板200的厚度沿光从入射端到出射端的方向不变，即，导光板200中的导光管的横截面沿导光管的入射端到出射端是不变的；而导光板500的厚度沿光从入射端505到出射端506的方向逐渐增加。为了实现导光板500的厚度沿光的传输方向逐渐增加，导光板500中的导光管被设计为其在第一导光层501和第二导光层502叠置方向上的厚度(或尺寸)沿从导光板500的入射端505到出射端506的方向(或者导光管的长度方向)逐渐增加。此外，也可仅将一个导光层(例如，第一导光层501或第二导光层502)中的导光管设计为其厚度沿上述方向逐渐增加，而另一导光层中的导光管的厚度不沿上述方向改变。

从而如图4所示，导光装置400包括叠置地结合在一起的多层导光板500。叠置的多层导光板500的入射端形成为导光装置的入射端401。由于多层导光板500叠置地结合在一起，并且导光板500的厚度沿入射端到出射端的方向变厚，因此所述叠置的多层导光板500的出射端可形成为扇形，并作为导光装置的出射端402。这样，当LED发出的光从导光装置400的入射端401入射通过导光装置400，然后从导光装置的出射端402的出射后，LED发出的光沿x和y两个方向被分散。由于每层导光板500的第一导光层201中的导光管211和第二导光层202中的导光管212交叉布置，从而LED发出的光沿x方向(即，垂直于光在导光板500中传导的方向)被分散。同时，由于厚度逐渐增大的导光板500的叠置，多层导光板500的出射端的轮廓形成为扇形，因此在y方向(即，叠置方向)改变了LED发出的光的方向，使LED发出的光沿y方向向两侧被分散。，

此外，导光板500的厚度也可以从入射端505开始增加，也可以从入射端505到出射端506之间的某个位置开始增加。相应地，第一导光层501和/或第二导光层502中的导光管在第一导光层501和第二导光层502的叠置方向上的尺寸可以从导光管的入射端开始增加，也可以从导光管上的某个位置开始沿导光管的长度方向开始增加。

当导光板500的厚度从入射端505开始增加，并且厚度沿入射端到出射端的方向均匀增加时，在多层导光板500叠置地结合在一起的情况下，所述多层导光板500的每个可不出现弯曲的情况(如图6A示出的多层导光板500的截面图所示)。

当上述开始增加的位置越靠近出射端时，或者越靠近出射端增加的速度越快时，由于多层导光板500叠置地结合在一起，导光板500之间没有间隙，从而所述多层导光板500中的中间的导光板的两侧的导光板会向各自侧的方向弯曲(如图6B示出的多层导光板500的截面图所示)，增强了沿y方向分散光的能力。

可根据需要通过调整每个导光板500的入射端的位置，来调整导光装置400的入射端401的形状，以满足具有不同发光角度的LED。

在一个实施例中，导光板500由柔性材料制成，具体地说，使用柔性的导光管形成导光板500。由于导光板500是柔性的，因此在叠置多层导光板500时，通过设置叠置时的参考面就能容易控制导光装置400的入射端401的形状，来满足具有不同发光角度的LED。

在另外的实施例中，可通过刚性材料制造的导光板500来形成图4中的导光装置400。然而，在导光装置400中的导光板500存在弯曲的情况下，需要确定每个导光板500的弯曲角度，该弯曲角度可根据导光板的尺寸利用几何运算获得。此外，由于多层导光板500叠置地结合在一起(即，没有间隙的叠置在一起)，因此在通过柔性导光板获得导光装置400时，每个导光板的弯曲是自然形成的，而不需要进行确定。这样，也可利用柔性导光板形成的导光装置400作为模型来方便的获得每个刚性导光板的弯曲情况。

此外，也可以使用刚性或柔性的材料整体形成导光装置400(例如，通过注塑等工艺)，而不是先形成各个层。换句话说，导光板500可以包括多个由第一导光层501和第二导光层502构成的导光层对，所述多个导光层对叠置地结合在一起，并且所述多个导光层对的出射端形成为扇形。此时，导光板500相当于导光装置400。

此外，可以根据需要调整图4所示的导光装置400的外形，例如，通过根据需要设置每个导光板500的表面积的大小、入射端的长度、出射端的长度等。

图7示出根据本发明的另一实施例的导光装置700。导光装置700包括至少一个导光层710。导光层710包括在Y方向上并排地布置在一起的多个导光管711，所述多个导光管711的入射端形成为导光层710的入射端。所述至少一个导光层710的入射端701形成为所述导光装置700的入射端。所述多个导光管711的每个在排列方向上的尺寸沿其入射端到出射端的方向逐渐增大，在所述多个导光管711中的中间的导光管的两侧的导光管向各自侧的方向弯曲(即，左侧的导光管向左侧弯曲，右侧的导光管向右侧弯曲)，从而所述多个导光管711结合在一起而彼此之间没有间隙，并且所述多个导光管711的出射端形成的导光层710的出射端702的轮廓形成为扇形。这样，光线703从导光装置700的入射端701入射后，在出射端702被在Y方向分散。

当导光层710的数量到达一定数量，并且相邻导光层710的相邻的导光管711也被并排布置(沿X方向)在一起时，可形成为图4所示的导光装置400的形状。换句话说，在上述条件下，当导光装置700包括至少两个导光层710时，除了导光装置400中相邻的两层导光层(即，导光板500)中的导光管相互交叉外，导光装置700可基本与导光装置400的结构相同。

在另外的实施例中，当在垂直于叠置方向(即，X方向)上所述多个导光管711的每个从其入射端到出射端的尺寸也逐渐增大时，并且导光装置700包括至少两个导光层710时，光线703可被导光装置700在X方向上分散。

与导光板500的增大方式类似，上述尺寸开始增大的位置可以从导光管711的入射端开始，也可以从导光管711的入射端到出射端之间的某个位置开始。

导光管711可以为柔性的或刚性的。当导光管711为柔性材料时，可以制作相同规格的不同长度的柔性导光管容易地形成导光装置700。当导光管711为刚性材料时，需要形成不同完全程度的刚性导光管以使相邻的导光管紧密结合在一起。

此外，也可以通过注塑等工艺整体形成如图7所示的导光装置700。

图8示出根据本发明的另一实施例的导光装置800的截面图。导光装置800由围绕轴线804的多层紧密结合在一起的导光管811形成。导光管811在导光管层的厚度方向上的尺寸沿入射端到出射端的方向逐渐变大，由多层导光管811的出射端形成的导光装置800的出射端802的轮廓为球形，从而可将从导光装置800的入射端801入射的光线803向四周分散。

与导光管711类似，导光管811的上述尺寸开始增大的位置可以从导光管811的入射端开始，也可以从导光管811的入射端到出射端之间的某个位置开始。对增大方式进行不同的设置会导致导光管811产生不同的向上弯曲效果或者会导致导光管811不向上弯曲。可在导光装置400、600、700或800的入射端布置一个或多个LED来形成具有LED光源的发光装置。由于LED发出的光具有较强的方向性，因此可以通过调整所述LED的位置，使得LED发出的光全部照射到导光装置的入射端，从而通过导光装置使得所述LED发出的光更加均匀，并能照射到更大的范围。

此外，本发明的导光板200和500不限于仅包括第一导光层和第二导光层。在本发明的另外的实施例中，导光板可包括至少两个导光层。例如，导光装置400可被看做一个导光板500。在所述至少两个导光层中，相邻的两个导光层中的导光管被布置得具有一定的角度(如图3所示)。该角度被称为由相邻的两个导光层构成的导光层对的角度，不同导光层对的角度可以相同或不同。

本发明的实施例提供了一种可用于制造导光装置的导光板，利用该导光板可容易地生产根据本发明的导光装置。根据本发明的导光装置可将LED发出的光被发散到多个方向，因此能够消除LED发出的光的不均匀性，并能够解决发光角度小的问题。

另外，本发明提供的导光板可适于大规模制造，尤其是本发明提供的柔性导光板。由于柔性导光板可以进行弯曲、改变光路，因此根据需要来裁剪不同的大小、形状的柔性导光板，从而形成各种造型的导光装置。

此外，可以理解，由本发明的导光板制造的导光装置不限于用于LED照明，本发明的导光装置可用于任何需要改善光的均匀性以及提高光的照射范围的情况。并且本发明的导光板应用范围不限于在此提供的实施例，可将本发明的导光板应用于其他场合，在传输光的同时并能够改善光的均匀性。

Claims (12)

1.一种导光板，其特征在于包括叠置地结合在一起的至少两个导光层，每个导光层包括并排布置在一起的多个导光管，所述至少两个导光层中相邻两个导光层的导光管被相互交叉的布置，

其中，光线在导光管内通过反射作用从导光管的入射端被传输到出射端。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：所述至少两个导光层中的至少一个导光层沿入射端到出射端的方向逐渐变厚。

3.如权利要求2所述的导光板，其特征在于：所述至少一个导光层的导光管在所述至少两个导光层叠置的方向上的尺寸沿导光管的入射端到导光管的出射端的方向逐渐变大。

4.如权利要求3所述的导光板，其特征在于：从导光管的入射端或从导光管的入射端和出射端之间的一个位置开始所述逐渐变大。

5.如权利要求2所述的导光板，其特征在于：从导光层的入射端或导光层入射端和出射端之间的一个位置开始所述逐渐变厚。

6.如权利要求2所述的导光板，其特征在于：由所述至少两个导光层的出射端形成的所述导光板的出射端的轮廓为扇形。

7.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：所述至少两个导光层的厚度沿入射端到出射端的方向不变。

8.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：所述导光管是柔性导光管或刚性导光管。

9.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：相邻导光层的在叠置方向上入射端相邻的导光管在各自所在的层上向彼此背离的方向弯曲。

10.一种利用权利要求1所述的导光板制造的导光装置，其特征在于包括叠置地结合在一起的多层导光板。

11.一种利用权利要求1所述的导光板制造的导光装置，其特征在于沿垂直于导光板的入射端到出射端的方向，以卷绕或折叠导光板的形式形成所述导光装置。

12.一种包括权利要求10和11中的任意一项所述的导光装置的使用LED作为光源的发光装置，其特征在于：至少一个LED被布置在所述导光装置的入射端，其中，所述至少一个LED所位于的位置使LED发出的光能够入射到所述导光装置的入射端。

Images