CN101725898B

CN101725898B - 照明装置

Info

Publication number: CN101725898B
Application number: CN 200810304861
Authority: CN
Inventors: 章绍汉
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: CN101725898A

Abstract

一种照明装置，其包括一个灯箱及多个发光二极管，该多个发光二极管设置在该灯箱的底板上。该照明装置还包括设置于该多个发光二极管上方的第一光学板。该第一光学板包括一个入光面、与该入光面相对的一个出光面及形成于出光面的多个相互平行的长条状柱形凸起。本发明的照明装置的出射光线均匀性较佳，可削弱重影现象的产生。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种以发光二极管为光源的照明装置。

背景技术

发光二极管（LED）具有无汞、发光效率高、使用寿命长的优点。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。

请参见图1，一种以LED作为光源的照明装置100包括一个灯箱（图未示）及设置在灯箱底板11上的多个发光二极管12。使用时，多个从发光二极管12发出的光线以不同角度照向物体14，而使物体14在侦测面16上留下多重影子（未标示），这样便降低了照明品质。在实际应用中，如提笔写字或进行手术，重影现象往往会造成视觉疲劳或操作失误。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种可削弱重影的照明装置。

一种照明装置，其包括一个灯箱及多个发光二极管，该多个发光二极管设置在该灯箱的底板上，该照明装置还包括设置于该多个发光二极管上方的第一光学板，该第一光学板包括一个入光面、与该入光面相对的一个出光面及形成于该出光面的多个相互平行的长条状柱形凸起，每个长条状柱形凸起的垂直截面为圆弧形，相邻柱形凸起的中心间距P₁大于或等于0.025毫米小于或等于1.5毫米，每个柱形凸起中圆弧的半径R₁大于或等于1/4的P₁小于或等于两倍的P₁，每个柱形凸起的最大高度H₁大于或等于0.01毫米小于或等于柱形凸起圆弧的半径R₁，该第一光学板进一步包括形成于入光面的多个相互平行的长条状弧形凹槽，相邻两个所述弧形凹槽的间距P₂大于或等于0.025毫米而小于或等于1毫米，所述弧形凹槽的半径R₂大于或等于1/4的间距P₁而小于或等于两倍的间距P₂，所述弧形凹槽的高度H₂大于或等于0.01毫米而小于或等于半径R₂，该长条状弧形凹槽的延伸方向平行于该第一光学板的出光面的长条状柱形凸起的延伸方向。

所述照明装置的第一光学板设置于多个发光二极管上方，其出光面的特殊微结构可使射入第一光学板的光线发生特定的折射、反射与衍射等光学作用，将光线扩散并向特定视角范围内聚集，从而形成亮度均匀的面光源。所述照明装置可形成均匀的出射光线，其照射于物体时，可削弱重影现象，提高照明质量。

附图说明

图1是一种照明装置使用时产生重影的示意图。

图2是本发明实施例一的照明装置的剖面示意图。

图3是图2所示照明装置的第一光学板的立体图。

图4是图3的第一光学板的沿线IV-IV的剖视图。

图5是实施例二的第一光学板的立体图。

图6是实施例三的第一光学板的立体图。

图7是图6的第一光学板的沿线VII-VII的立体图。

图8是实施例四的第一光学板的立体图。

具体实施方式

下面将结合附图及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2，本发明实施例一的照明装置200包括一个灯箱22、多个发光二极管24、一个第一光学板26及一个第二光学板28。多个发光二极管24设置在灯箱22的底板上。第一光学板26与第二光学板28设于灯箱22内并依次间隔设置于多个发光二极管24的上方，且第二光学板28盖设于灯箱22的开口处。第一光学板26与多个发光二极管24间隔一定的距离而形成一个第一扩散空间31，第二光学板28与第一光学板26间隔一定的距离而形成一个第二扩散空间32。

灯箱22可由具有高反射率的金属或塑料制成，或涂布有高反射率涂层的金属或塑料制成。

请同时参见图3和图4，第一光学板26包括入光面260、与入光面260相对的出光面262及形成于出光面262的多个长条状柱形凸起264。

出光面262的多个长条状柱形凸起264相互平行。每个长条状柱形凸起264的垂直截面为圆弧形。将长条状柱形凸起264中圆弧的半径记为R₁，相邻长条状柱形凸起264的中心间距记为P₁，每一长条状柱形凸起264的最大高度记为H₁，则R₁、P₁及H₁满足以下关系式：0.025毫米≤P₁≤1.5毫米，P₁/4≤R₁≤2P₁，0.01毫米≤H₁≤R₁。同样的，当相邻两长条状柱形凸起264之间的中心间距P₁为275微米时，每一长条状柱形凸起264的半径R₁为137.5微米，每一长条状柱形凸起254的最大高度H₁为110微米。

可以理解，第一光学板26的出光面262的长条状柱形凸起264的垂直截面还可为椭圆弧形。

第一光学板26的总体厚度T₁可为0.4毫米至4毫米。第一光学板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而成。制备第一光学板26过程中需在模具上设置与长条状柱形凸起264相应的凹陷结构，以便使第一光学板26可在单次注塑过程中成型。

第一光学板26采用注塑成型的方式一体成型，其上的长条状柱形凸起264和第一光学板26的其他部分一起形成，因此可使得长条状柱形凸起264具有较高的结构强度，同时还能提升长条状柱形凸起264和第一光学板26其他部分的结合力，从而可避免或减少长条状柱形凸起264在使用中被损坏的危险。

在本实施例中，第二光学板28的材料、制备方法及结构与第一光学板26完全相同。第二光学板28的出光面上也形成有多个长条状柱形凸起。将第一光学板26与第二光学板28装配于灯箱22中时，第一光学板26的出光面262的长条状柱形凸起264的延伸方向垂直于第二光学板28的出光面的长条状柱形凸起的延伸方向。第二光学板28的出光面上的长条状柱形凸起与第二光学板28的其他部分间具有较佳的结合强度，其不易被刮伤，这样就不用在照明装置200的灯箱22的开口处盖设保护板。

第一光学板26位于灯箱22的内部，其可由支撑架支撑或通过粘接的方式固定于灯箱22的内侧壁上。第一光学板26与第二光学板28依次间隔设置于多个发光二极管24的上方，第一光学板26与发光二极管24间隔的距离及第二光学板28与第一光学板26间隔的距离可以根据实际情况作调整。一般地，在出光均匀度相同的情况下，灯箱22的深度与发光二极管24的数量成反平方，当发光二极管24的数量较多时，灯箱22的深度较小，第一光学板26与发光二极管24间隔的距离及第二光学板28与第一光学板26间隔的距离可设置得小一些，当发光二极管24的数量较少时，灯箱22的深度较大，第一光学板26与发光二极管24间隔的距离及第二光学板28与第一光学板26间隔的距离相应地设置得大一些。

使用时，发光二极管24发出的光线经过第一扩散空间31扩散作用后进入第一光学板26，由于第一光学板26的出光面262形成有特定排布的多个长条状柱形凸起264的表面结构，使光线在第一光学板26内发生了特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用，将光线扩散成多个面积较大的面光源的同时使光线向特定视角范围内聚集。该多个被扩散成较大面积的面光源经过第二扩散空间32扩散后进入第二光学板28，由于第二光学板28的出光面形成有多个长条状柱形凸起的表面结构，且该长条状柱形凸起的延伸方向垂直于第一光学板26的长条状柱形凸起264，使该多个被扩散的面光源进一步扩散形成更大面积的面光源并向特定视角范围内聚集，从而形成亮度均匀的面光源。

由此可见，第一光学板26和第二光学板28的出光面特殊的表面结构，使光线发生特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用，从而将光线两次面光源化和扩散并向特定视角范围内聚集，从而形成亮度均匀的面光源。在实际应用中，照明装置200发出的光线均匀地照射于物体上，其作用于物体上的光线相对于物体的入射角基本相同，而使物体在侦测面上留下单个的影子，避免了重影现象的产生。同时，第一光学板26与第二光学板28的设置可减少光线损耗，大幅度提升照明装置200的照度，试验表明，使用第一光学板26与第二光学板28后，照明装置200的照度约可提升22%。

请参见图5，本发明实施例二的第一光学板46包括一个入光面460及一个与入光面460相对的出光面462。第一光学板46与第一光学板26具有相似的结构，其不同在于：入光面460上还形成有多个相互平行的长条状弧形凹槽463。

本实施例中，入光面460上的长条状弧形凹槽463的垂直截面为半圆弧形。将入光面460上的相邻两个长条状弧形凹槽463的中心间距记为P₂，圆弧半径记为R₂，圆弧最大深度记为H₂，则P₂、R₂及H₂满足如下关系式：0.025毫米≤P₂≤1毫米，P₁/4≤R₂≤2P₂，0.01毫米≤H₂≤R₂。换而言之相邻两个弧形凹槽202的中心间距P₂可为0.025毫米至1毫米，圆弧半径R₁可为0.006毫米至2毫米，圆弧最大深度H₂可为0.01毫米至2毫米。入光面460上的长条状弧形凹槽463的垂直截面还可为椭圆弧形。

请同时参见图6和图7，本发明实施例三的第一光学板66包括一个入光面660及一个与入光面相对的出光面662。第一光学板66与第一光学板26具有相似的结构，其不同在于：出光面662上交替设置有相互平行的多个长条状柱形凸起664及多个相互平行的长条状V形凸起666。

长条状柱形凸起664的垂直截面为半圆弧形。将长条状V型凸起664的宽度记为D₁，顶角记为θ，高度记为H₃；则D₁、θ、H₃满足如下关系式：0.025毫米≤D₁≤1毫米，80度≤θ≤100度，0.01毫米≤H₃≤3毫米。将长条状柱形凸起664的宽度记为L₁，半径记为R₃，高度记为H₄，则L₁、R₃、H₄满足如下关系式：0.025毫米≤L₁≤1.5毫米，L₁/4≤R₃≤2L₁，0.01毫米≤H₄≤R₃。通过调节D₁、θ、H₃、L₁、R₃、及H₄的数值，可调整长条状V型凸起666及长条状柱形凸起664的形状，从而调节第一光学板66的增光率及出光视角。

请参见图8，所示为本发明实施例四的第一光学板86。第一光学板86包括一个入光面860及一个与入光面860相对的出光面862。出光面862上交替设置有相互平行的多个长条状柱形凸起864及多个相互平行的长条状V形凸起866。第一光学板86与第一光学板26具有相似的结构，其不同在于：入光面860上还形成有相互平行的多个长条状弧形凹槽863。长条状弧形凹槽863的延伸方向平行于形成于出光面862上的多个长条状柱形凸起864及多个长条状V形凸起866的延伸方向。

出光面862的长条状柱形凸起864及长条状V形凸起866的相关参数与实施例三第一光学板66的出光面662的微结构的相关参数完全相同。

入光面860的长条状弧形凹槽863的相关参数与实施例二第一光学板46的入光面460上的长条状弧形凹槽463的相关参数完全相同。

第二光学板的表面微结构也可与第一光学板46、66、86的表面微结构完全相同。

需要说明的是，第一光学板与第二光学板应用于照明装置200时，二者的表面结构可不相同，例如：第一光学板采用实施例一的第一光学板26时，第二光学板则可采用与实施例二的第一光学板46相同的结构。但第一光学板的出光面的长条状柱形凸起的延伸方向需垂直于第二光学板的出光面的长条状柱形凸起的延伸方向。

实际应用时，第一光学板或第二光学板的入光面的长条状弧形凹槽有助于将入射光线扩散均匀。第一光学板或第二光学板的出光面上交替设置的相互平行的多个长条状柱形凸起及多个相互平行的长条状V形凸起可使光线发生特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用。

可以理解，第二光学板也可以省略，照明装置200可仅利用第一光学板使光线发生特定的折射、散射、反射与衍射等光学作用，从而使光线扩散并向特定视角范围内聚集，形成亮度均匀的面光源。

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

1.一种照明装置，其包括一个灯箱及多个发光二极管，该多个发光二极管设置在该灯箱的底板上，其特征在于：该照明装置还包括设置于该多个发光二极管上方的第一光学板，该第一光学板包括一个入光面、与该入光面相对的一个出光面及形成于该出光面的多个相互平行的长条状柱形凸起，每个长条状柱形凸起的垂直截面为圆弧形，相邻柱形凸起的中心间距P₁大于或等于0.025毫米小于或等于1.5毫米，每个柱形凸起中圆弧的半径R₁大于或等于1/4的P₁小于或等于两倍的P₁，每个柱形凸起的最大高度H₁大于或等于0.01毫米小于或等于柱形凸起圆弧的半径R₁，该第一光学板进一步包括形成于入光面的多个相互平行的长条状弧形凹槽，相邻两个所述弧形凹槽的间距P₂大于或等于0.025毫米而小于或等于1毫米，所述弧形凹槽的半径R₂大于或等于1/4的间距P₁而小于或等于两倍的间距P₂，所述弧形凹槽的高度H₂大于或等于0.01毫米而小于或等于半径R₂，该长条状弧形凹槽的延伸方向平行于该第一光学板的出光面的长条状柱形凸起的延伸方向。

2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于：该照明装置进一步包括设置于该第一光学板上方的第二光学板，该第二光学板包括一个入光面、与该入光面相对的一个出光面及形成于该出光面的多个相互平行的长条状柱形凸起，该第二光学板的多个长条状柱形凸起的延伸方向与该第一光学板的多个长条状柱形凸起的延伸方向相互垂直。

3.如权利要求1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出光面的多个相互平行的长条状V型凸起，每个V形凸起的顶角θ大于或等于80度而小于或等于100度，每个V形凸起的宽度D₁大于或等于0.025毫米而小于或等于1毫米，每个V形凸起的高度H₃大于或等于0.01毫米小于或等于3毫米，该多个长条状V型凸起与该多个长条状柱形凸起交替排布且相互平行。

4.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于：该第一光学板还包括形成于入光面的多个相互平行的长条状弧形凹槽，该长条状弧形凹槽的延伸方向平行于第一光学板的出光面的长条状V型凸起及长条状柱形凸起的延伸方向。

5.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于：该形成于第一光学板出光面的长条状柱形凸起的垂直截面为圆弧形和椭圆弧形之一。

6.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于：该第二光学板进一步包括形成于该第二光学板入光面的多个相互平行的长条状弧形凹槽，该长条状弧形凹槽的延伸方向平行于该第一光学板的出光面的长条状柱形凸起的延伸方向。

7.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于：该第二光学板进一步包括形成于该第二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型凸起与该多个长条状柱形凸起交替排布且相互平行。

8.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于：该第二光学板还包括形成于入光面的多个相互平行的长条状弧形凹槽，该长条状弧形凹槽的延伸方向平行于第二光学板的出光面的长条状V型凸起及长条状柱形凸起的延伸方向。

9.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于：该第一光学板与该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。