CN101713518B - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置，其包括一个壳体和多个发光二极管。该壳体包括一个基板以及多个由该基板侧边向同一侧面延伸的侧壁，该多个发光二极管设置于该基板表面。该装置还包括依次设置于发光二极管上方的第一光学板和第二光学板。第一、第二光学板均包括一个入光面及与该入光面相对的出光面。第一光学板的入光面靠近该多个发光二极管，第一光学板还包括形成于该第一光学板出光面的相互平行的多个长条状弧形凸起。第二光学板还包括形成于该第二光学板出光面的沿至少两个不同方向延伸的多个V形脊结构，该沿不同方向延伸的多个V形脊结构相互交错。上述照明装置可削弱重影现象，提高照明质量。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种可削弱重影现象的LED照明装置。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)具有环保、节能、寿命长等优点而被视为21世纪照明光源，具有替代传统照明光源的极大潜力。随着LED技术的成熟，利用LED作为光源的照明装置陆续上市。目前，LED照明装置已应用于市政照明、住宅照明、通信设备、医疗设备、工业设备等诸多领域。
然而，LED的体积较小，将其应用于照明装置时通常需要设置多颗LED并进行模组化，以形成具有足够光通量的发光单元。而LED光源为点光源，其发出的光线向四周散射，处于不同位置的多个LED光源同时照射一个物体时，将在投影面上形成多个影子，该多个影子相互重叠造成重影现象，使得被照射物体在投影面上形成一个面积较大的阴影区域，降低了照明的质量，从而限制了LED在需要高质量的照明效果，比如精密作业环境照明中的应用。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种能削弱重影、提高照明质量的照明装置。
一种照明装置，其包括一个壳体和多个发光二极管。该壳体包括一个基板以及多个由该基板侧边向同一侧面延伸的侧壁，该多个发光二极管设置于该基板表面。照明装置还包括依次设置于发光二极管上方的第一光学板和第二光学板，该第一、第二光学板均包括一个入光面及与该入光面相对的出光面。第一光学板的入光面靠近多个发光二极管。第一光学板还包括形成于该第一光学板出光面的相互平行的多个长条状弧形凸起，第二光学板还包括形成于该第二光学板出光面的沿至少两个不同方向延伸的多个V形脊结构，该沿不同方向延伸的多个V形脊结构相互交错。
上述照明装置，通过在发光二极管上方设置第一光学板，发光二极管出射的光线经形成于第一光学板出光面的长条状弧形凸起的作用后，向四周扩展形成均匀出射的线性光源，通过在第一光学板上方设置第二光学板，从第一光学板出光面出射的光线经成形于第二光学板出光面的V形脊结构的作用后，对光线进行进一步均匀化，并进行集光以改善发光二极管上方的亮度，使得从第二光学板出射的光线形成均匀的面光源，从而削弱照明装置使用时产生的重影，提高其照明质量。
附图说明
图1是本发明实施例一的照明装置的剖面示意图。
图2是图1所示照明装置的第一光学板的立体图。
图3是图1所示照明装置的第二光学板的立体图。
图4是本发明实施例二的照明装置的第一光学板的立体图。
图5是图4所示的第一光学板沿V-V方向的剖面示意图。
图6是本发明实施例三的照明装置的第二光学板的立体图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明的照明装置作进一步的详细说明。
请参见图1，本发明实施例一的照明装置200包括一个具有一开口端的壳体21、多个发光二极管22、一个第一光学板24、一个第二光学板26以及一个透明保护板27。壳体21包括一个基板211以及由基板211侧边向同一侧面垂直延伸的侧壁212，该多个发光二极管22设置于基板211表面。第二光学板26及透明保护板27沿光线出射的方向依次设置于壳体21的开口端，第一光学板24间隔设置于发光二极管22与第二光学板26之间。第一光学板24与发光二极管22及第二光学板26之间均间隔一定距离，从而将壳体21的内部空间分割形成第一扩散空间23以及第二扩散空间25。
壳体21可由表面具有高反射率的金属或塑料制成，也可以在其内壁涂布具有高反射率的涂层，以使光线在壳体21内能够完全反射。壳体21内侧壁还具有支撑结构用于支撑第一光学板24。
请参见图2，第一光学板24由透明材料制成，其包括入光面241及与入光面241相对的出光面242。入光面241上形成有多个长条状弧形凹槽244，出光面242具有多个长条状弧形凸起246。长条状弧形凹槽244的延伸方向与长条状弧形凸起246的延伸方向相互平行。
上述形成于入光面241的多个长条状弧形凹槽244之间相互平行。每个长条状弧形凹槽244的垂直方向的截面形状为半圆形。将长条状弧形凹槽244的圆弧半径记为R1，相邻两长条状弧形凹槽244的中心间距记为P1，每一长条状弧形凹槽244的最大深度记为H1，则R1、P1及H1满足以下关系式：0.025mm≤P1≤1.5mm，P1/4≤R1≤2P1，0.01mm≤H1≤R1。本实施例中相邻两长条状弧形凹槽244之间的中心间距P1为0.275mm，每一长条状弧形凹槽244的半径R1为0.1375mm，每一长条状弧形凹槽244的最大深度H1为0.11mm。
上述形成于出光面242的多个长条状弧形凸起246之间相互平行。每个长条状弧形凸起246的垂直方向的截面形状为半圆形。将长条状弧形凸起246的圆弧半径记为R2，相邻两长条状弧形凸起246的中心间距记为P2，每一长条状弧形凸起246的最大深度记为H2，则R2、P2及H满足以下关系式：0.025mm≤P2≤1.5mm，P2/4≤R2≤2P2，0.01mm≤H2≤R2。本实施例中相邻两长条状弧形凸起246之间的中心间距P2为0.275mm，每一长条状弧形凸起246的半径R2为0.1375mm，每一长条状弧形凸起246的最大深度H2为0.11mm。
第一光学板24的总体厚度可为0.4mm至3mm。第一光学板24可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型。制备过程中需在成型模具上设置与长条状弧形凹槽244以及长条状弧形凸起246相应的结构，以使第一光学板24经单次注塑成型。第一光学板24上的长条状弧形凸起246及和第一光学板24的其他部分一体成型，可使得长条状弧形凸起246具有较高的结构强度，同时还能提升长条状弧形凸起246其他部分的结合力，从而可避免或减少其在使用中被损坏的危险。
请参见图3，第二光学板26由透明材料制成，其包括入光面261及与入光面261相对的出光面262，其中，入光面261为平面。第二光学板26在出光面262形成多个沿第一方向X1延伸的V形脊结构264a、多个沿第二方向X2延伸的V形脊结构264b、多个沿第三方向X3延伸的V形脊结构264c及多个沿第四方向X4延伸的V形脊结构264d。上述沿四个不同方向延伸的V形脊结构相互交错。其中，沿第二方向X2延伸的V形脊结构264b与沿第四方向X4延伸的V形脊结构264d皆通过沿第一方向X1延伸的V形脊结构264a与沿第三方向X3延伸的V形脊结构264c之间的交点。四个方向X1、X2、X3及X4中相邻两个方向之间的夹角为45度，V形脊结构的顶角可为80度至100度，同方向上相邻两V形脊结构之间的中心距离可为0.025毫米至1毫米。本实施例中，四个方向X1、X2、X3及X4相邻V形脊结构之间的中心距离分别D1、D2、D3与D4，D1＝D3＝D2＝D4。上述沿四个方向X1、X2、X3及X4延伸的多个V形脊结构相互交错形成多个相互连接的具有共同连接点的三棱锥凹槽264。具有共同连接点的三棱锥凹槽264的相互连接的侧壁形成四角星形266，且多个四角星形266呈矩形阵列排布。此外，需要说明的是：通过调整顶角的大小，可在一定程度上调整第二光学板26的增光率及出光视角。
第二光学板26的总体厚度T可为0.4毫米至4毫米。第二光学板26可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型。制备过程中需在模具上设置与三棱锥凹槽264相应的凸起结构，以使第二光学板26经单次注塑成型。
透明保护板27具有高透光性，其用于保护第二光学板26上的V形脊结构，避免V形脊结构受到外部灰尘等的污染或被其他物体刮伤。透明保护板27可以由透明玻璃、透明塑胶板等制成。
使用时，发光二极管22发出的光线经壳体21侧壁212内表面的反射以及第一扩散空间23的扩散后进入第一光学板24，并在第一光学板24的入光面241及出光面242处发生特定的折射、反射与衍射等光学作用。其中，形成于第一光学板24入光面241的长条状弧形凹槽244可收敛下方发光二极管22出射光的辐射角度，形成于第一光学板24出光面242的长条状弧形凸起246可将光线在出光面242进行集光，从而光线从出光面242出射后形成均匀的线性光源。从第一光学板24出光面242出射的光线经第二扩散空间25的扩散后进入第二光学板26。在形成于第二光学板26出光面262的V形脊结构的作用下，光线发生特定的折射、反射与衍射等光学作用，每个光源向四周拓展形成分散的亮度相对较弱的多个虚拟光源，可改善发光二极管22上方的亮度并进行集光以提高正面亮度。光线从第二光学板26出射后形成均匀的面光源，其照射物体时可消除重影现象，提高照明质量。
可以理解，上述照明装置中，透明保护板27仅起到辅助的保护作用，其可以省略。形成于第一光学板24上的长条状弧形凸起242与长条状弧形凹槽244的垂直截面还可为椭圆弧形。同时，形成于第一光学板24入光面241的多个弧形凹槽242也可以省略，从而入光面241为平面，仅利用形成于第一光学板24出光面242的多个长条状弧形凸起244的作用也可以对光线进行拓展和均匀化。
请参见图4与图5，本发明实施例二的第一光学板34由透明材料制成，其包括一入光面341和与入光面341相对的出光面342。其中，入光面341为平面，出光面342形成有多个交替排布且相互平行的长条状V型凸起346及长条状弧形凸起348。长条状弧形凸起348的垂直截面为半圆弧形。
将长条状V型凸起346的宽度记为D，顶角记为θ，高度记为H1；则D、θ、H1满足如下关系式：0.025毫米≤D≤1毫米，80度≤θ≤100度，0.01毫米≤H1≤3毫米。将长条状弧形凸起348的宽度记为L，半径记为R，高度记为H2，则L、R、H2满足如下关系式：0.025毫米≤L≤1.5毫米，L/4≤R≤2L，0.01毫米≤H2≤R。通过调节D、θ、H1、L、R、及H2的数值，可调整长条状V型凸起346及长条状弧形凸起348的形状，从而调节第一光学板34的增光率及出光视角。
与实施例一相同，可采用注塑成型方法制备上述第一光学板34，制备过程中需在模具上设置与长条状V型凸起346和长条状弧形凸起348相应的凹陷结构，以便使第二光学板34经单次注塑成型。
可以理解，长条状弧形凸起348的垂直截面也可为椭圆弧形。
请参见图6，本发明实施例三的第二光学板46与实施例一的第二光学板26相似，其由透明材料制成，包括入光面461及与该入光面461相对的出光面462，不同之处在于：该第二光学板46的出光面462形成有由多个沿第一方向X1延伸的V形脊结构464a、多个沿第二方向X2延伸的V形脊结构464b以及多个沿第三方向X3延伸的V形脊结构464c。上述沿不同方向延伸的多个V形脊结构相互交错。其中，沿第三方向X3延伸的V形脊结构464c通过沿第一方向X1延伸的V形脊结构464a与沿第二方向X2延伸的V形脊结构464b之间的交点。第一方向X1与第二方向X2之间的夹角为90度，第三方向X3与第一、第二方向X1、X2的夹角分别为45度和135度。三个方向X1、X2、X3的V形脊结构相互交错形成相互连接的三棱锥形凹槽465与四棱锥形凹槽466，其中每一个四棱锥凹槽466由相邻的四个三棱锥凹槽465所包围。
可以理解，第二光学板的出光面还可形成有沿两个不同方向延伸的多个长条状V型脊结构，该沿不同方向延伸的多个长条状V型脊结构垂直相交。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种照明装置，其包括一个壳体和多个发光二极管，该壳体包括一个基板以及多个由该基板侧边向同一侧面延伸的侧壁，该多个发光二极管设置于该基板表面，其特征在于：该照明装置还包括依次设置于发光二极管上方的第一光学板和第二光学板，该第一、第二光学板均包括一个入光面及与该入光面相对的出光面，该第一光学板的入光面靠近该多个发光二极管，该第一光学板还包括形成于该第一光学板出光面的相互平行的多个长条状弧形凸起与多个相互平行的长条状弧形凹槽，该多个长条状弧形凹槽的延伸方向与形成于第一光学板出光面的多个长条状弧形凸起的延伸方向相互平行，长条状弧形凹槽的圆弧半径记为R1，相邻两长条状弧形凹槽的中心间距记为P1，且P1/4≤R1≤2P1；该第二光学板还包括形成于该第二光学板出光面的沿至少两个不同方向延伸的多个V形脊结构，该沿不同方向延伸的多个V形脊结构相互交错。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于：形成于第一光学板出光面的每个长条形弧形凸起的垂直截面形状为圆弧形和椭圆弧形之一。
3.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于：形成于第一光学板入光面的每个长条状弧形凹槽的垂直截面为圆弧形和椭圆弧形之一。
4.如权利要求1至3其中任意一项所述的照明装置，其特征在于：该第一光学板进一步包括形成于该第一光学板出光面的多个相互平行的长条状V型凸起，该多个长条状V型凸起与多个长条状弧形凸起交替排布且相互平行。
5.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于：形成于第二光学板出光面的该多个V形脊结构沿两个不同的方向延伸，该沿两个不同方向延伸的V形脊结构垂直相交。
6.如权利要求1所述的照明装置：其特征在于：形成于第二光学板出光面的该多个V形脊结构沿三个不同的方向延伸，沿其中一个方向延伸的多个V型脊结构通过沿另外两个不同方向延伸并相交的多个V型脊结构之间的交点。
7.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于：形成于第二光学板出光面的该多个V形脊结构沿四个不同的方向延伸，沿其中两个方向延伸的V形脊结构通过沿另外两个方向延伸的V形脊结构之间的交点。
8.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于：该第一光学板由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型而成。
9.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于：第二光学板由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或一种以上的材料注塑成型而成。
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