CN102954402B - 照明设备 - Google Patents

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Abstract

一种照明设备包括：多个光源，它们发射光；及光学件，它布置在光源的前面，从而控制从光源所发射的光的分布。光学件包括：多个透镜部分，这些透镜部分具有形成为与光源相对准的储存凹入部分，从而容纳光源；及多个肋，这些肋从透镜部分横向延伸，从而把透镜部分固定到基体上，而该基体保持住光源，每个透镜部分具有形成在每个储存凹入部分的后敞开边缘中的光分布控制部分，从而朝着肋向前地分布从光源发射的光。

Description

照明设备
技术领域
本发明涉及一种照明设备。
背景技术
在过去，可以得到一种使用透镜的光源设备(例如日本专利申请公开号2006-196320(JP2006-196320A),第【0016】段到第【0022】段和图1)。光源设备包括用来发射光的光源单元和凸透镜，该凸透镜布置在光源单元前面以控制从光源单元所发射的光的分布。相对于凸透镜的光轴，凸透镜的外圆周形成在这样位置外部，即该位置上，从光源单元所发射的光相对于到周围空气的分界面的入射角度形成了临界角。这种结构减小了在分界面内完全反射的光的比例。因此提高光源设备的光投射效率是可能的。
传统地，还可以得到一种可连接到天花板上的照明设备(例如参见日本专利申请公开号2003-86006(JP2003-86006A),第【0022】段到第【0031】段和图1到图4)。这种照明设备包括盘形基板。电力供给单元和照明设备连接到基板的大致中央区域上。在基板的一个表面上，多个LED绕着照明设备布置成环状。在LED前面，以可旋转的方式来设置光分布控制件。在光分布控制件中，在刚好位于LED下方的位置上收集从LED发射的光的窄角度光分布部分和漫射从LED发射的光的宽角度光分布部分沿着LED的布置方向交替地布置。
在该照明设备中，如果光分布控制件被旋转从而使窄角度光分布部分与LED相对准，那么在刚好位于LED下方的位置上收集从LED发射的光是可能的。如果宽角度光分布部分与LED对准，那么以宽角度漫射从LED发射的光是可能的。
利用公开在JP2006-196320A中的光源设备，提高光投射效率是可能的。但是，凸透镜的尺寸变大。这就提出了这样的问题，即光源设备的总体尺寸大小变得较大。
利用公开在JP2003-86006A中的照明设备，从LED发射的光可以以宽角度分布。但是，在其中布置照明设备的该设备中心的光量变成小于刚好位于LED下方的位置上的光量。因此，与剩余区域相比，中央区域变得更暗。这就提出了这样的问题，即美观变得较差了。
发明内容
考虑到上面这些，本发明提供了一种可以提高光投射效率并且减小尺寸的照明设备。
此外，本发明提供了一种可以把从LED发射的光分布在漫射件的整个表面上并且因此改善了该设备美观的照明设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种照明设备，它包括：多个光源，它们发射光；及光学件，它布置在光源的前面，以控制从光源所发射的光的分布，其中，光学件包括：多个透镜部分，这些透镜部分具有形成为与光源相对准的储存凹入部分，以容纳光源；及多个肋，这些肋从透镜部分横向延伸，从而把透镜部分固定到基体上，而该基体保持住光源，每个透镜部分具有形成在每个储存凹入部分的后敞开边缘中的光分布控制部分，以朝着肋向前地分布从光源发射的光。
优选地，光源可以被布置成至少两排，在这些排之间留下规定的间隙，光学件包括连接部分，用于互连与各排的光源相对准的透镜部分，光分布控制部分被构造成朝着连接部分向前地分布从光源发射的光。
优选地，光分布控制部分可以具有倾斜部分，该倾斜部分借助倒角加工形成在每个储存凹入部分的后敞开边缘中。
优选地，光分布控制部分可以具有凸出部分，该凸出部分形成在每个储存凹入部分的后敞开边缘中。
优选地，光源和透镜部分可以被布置成环形图案。
根据本发明的另一个方面，提供了一种照明设备，它包括：设备主体；电力供应单元，它布置在设备主体的中央区域；多个LED，它们围绕电力供应单元成环状地布置，LED借助由电力供给单元所供给的电力来接通；光学件，它布置在LED前面以控制从LED发射的光的分布；及漫射件，它布置在光学件的前面，以漫射其分布由光学件来控制的光，其中，光学件包括向前凸出的透镜部分，该透镜部分设置成与LED相对准，每个透镜部分具有：第一凸出部分，沿着互连每个透镜部分和电力供给单元的第一方向该第一凸出部分布置在透镜部分的靠近电力供给单元的端部上，并且被构造成朝着漫射件的中央区域分布从相应LED发射的光；及第二凸出部分，沿着第一方向它布置在与电力供给单元相反的端部上，并且被构造成分布从相应LED朝着漫射件的外边缘区域发射的光。
优选地，从第一凸出部分所投射的最密集第一主光束的投射角度和从第二凸出部分投射的最密集第二主光束的投射角度在各透镜部分中可以设置成相等。
优选地，从第一凸出部分所投射的最密集第一主光束相对于每个LED的光轴的投射角度和从第二凸出部分所投射的最密集第二主光束相对于每个LED的光轴的投射角度在各透镜部分内可以设置成相等。
优选地，每个透镜部分可以具有入射表面和投射表面，入射表面和投射表面中的至少一个进行漫射处理。
优选地，每个透镜部分可以被如此地构造，即靠近相应LED的光轴的区域内的扩散率变得大于其它区域内的扩散率。
利用本发明，提供了一种照明设备，该照明设备可以提高光投射效率并且减小了尺寸。
利用本发明，提供了一种照明设备，该照明设备可以把从LED发射的光分布在漫射件的整个表面上并且因此改善了该设备的美观。
附图说明
结合附图所给出的下面实施例的描述使本发明的目的和特征变得更加清楚，在附图中：
图1是局部放大剖视图，它示出了本发明的一个实施例的照明设备；
图2是照明设备的分解透视图；
图3A是照明设备的前透视图，及图3B是照明设备的后透视图；
图4A是当光分布控制部分设置在照明设备的光学件中时所得到的光分布特性图；及图4B是当光分布控制部分没有设置在照明设备的光学件中时所得到的光分布特性图；
图5是剖视图，它示意性地示出了设置在照明设备的光学件中的光分布控制部分的另一个例子；
图6A和6B是照明设备的光学件的光分布特性图；
图7A和7B是照明设备的光学件的另一个光分布特性图；
图8A和8B是照明设备的光学件的进一步光分布特性图；
图9A和9B仍然是照明设备的光学件的进一步光分布特性图；及
图10A和10B是照明设备的光学件的局部放大视图。
具体实施方式
现在参照附图来描述照明设备的一个实施例，而这些附图形成了这个实施例的一部分。本发明的照明设备例如是吊灯。照明设备直接连接到天花板上，并且用来给整个室内区域照明。在下面描述中，吊灯作为照明设备的一个例子来描述。但是，本发明的照明设备不局限于吊灯，而可以是其它各种照明设备。
图2是分解透视图，它示出了本发明的照明设备A的一个例子。照明设备A包括：设备主体1，它形成为盘形形状；电力供应单元5，它布置在设备主体1的中央区域内；及发光单元2，它围绕电力供应单元5成环状地布置。照明设备A还包括：光学件3，它布置在发光单元2的前面，以控制从发光单元2所发射的光的分布；及漫射件4，它布置在光学件3的前面以使光漫射，该光的分布由光学件3控制。
发光单元2包括多个(在图2中是四个)安装基体21，该基体21弯曲成弧形。在每个安装基体21的一个表面(在图2中是上表面)上，多个LED(发光二极管)22沿着安装基体21的宽度方向被安装成两排并且沿着安装基体21的圆周方向布置。如图2所示，安装基体21围绕电力供应单元5布置成环状，而电力供应单元定位在设备主体1的中央区域中。安装基体21借助例如连接螺钉(未示出)连接到设备主体1上。在本实施例中，这些LED22形成了光源。
电力供应单元5产生照明电力从而使安装到安装基体21上的LED22发光并且通过电线(未示出)把照明电力供应到各安装基体21。更加具体地说，电力供应单元5将从外部电源(未示出)所供给来的AC电流转换成具有理想电压值(在使LED发光时所需要的电压值)的DC电流，并且把所转换成的DC电流供给到各安装基体21。电力供应单元5借助例如连接螺钉(未示出)连接到设备主体1上。
漫射件4例如由加有光漫射剂(light diffusing agent)的乳白色丙烯酸树脂制成并且被形成为一个表面敞开(在图2中是下表面敞开)的圆顶形。漫射件4在光学件3的前侧处被可拆下地连接到设备主体1。
光学件3由透光材料(例如丙烯酸树脂、聚碳酸酯或者玻璃)制成。光学件3包括盘形主体部分31，该主体部分具有形成在它的中央区域中的圆形开口31a。在主体部分31的一个表面(图2中的上表面)上，共中心地设置向前凸出(在图2中，朝着上侧)的两排透镜部分32和33，如图1和2所示。在本实施例中，透镜部分32设置成与安装到每个安装基体21的内部区域(靠近电力供应单元5)的LED22相对准。透镜部分33设置成与安装到每个安装基体21的外部区域(远离电力供应单元5)的LED22相对准。
与透镜部分32和33互连的连接部分35是沿着设备主体1的径向(沿着图1的左右方向)形成在透镜部分32和33之间的整体件。用来把透镜部分32和33固定到安装基体21上的肋片34是沿着径向形成在与连接部分35相对的透镜部分32和33的侧部处的整体件。用来容纳相应LED22的圆形储存凹入部分32a和33a设置在各透镜部分32和33的后部表面(图1中的下表面)上。由倒角加工所形成的倾斜部分32b和33b形成在各透镜部分32和33的储存凹入部分32a和33a的敞开边缘处。优选是，倾斜部分32b和33b的上边缘定位成高于LED22的上端表面(即发光表面)。现在将详细描述透镜部分32和33。
透镜部分32被形成具有弯曲凸出表面，该表面向前凸出(在图1中朝着上侧部)。透镜部分32具有形成在它的后表面(图1的下表面)上的储存凹入部分32a，以容纳相应的透镜22。第一凸出部分132a沿着组装在一起的透镜部分32和电力供应单元5的连接方向(即，沿着第一方向或者图1中的左右方向)形成在靠近电力供应单元5的透镜部分32的端截面(图1中的透镜部分32的左端截面)中。从透镜22所发射出并且被投射在第一凸出部分132a上的光朝着布置在透镜部分32前面的漫射件4的中央区域被分布。第二凸出部分132b沿着第一方向形成在与电力供给单元5相反的透镜部分32的端截面(图1的透镜部分32的右端截面)中。从LED22发射出并且被投射到第二凸出部分132b上的光朝着布置在透镜部分32的前面的漫射件4的外边缘区域分布。
类似地，透镜部分33被形成为具有凸出弯曲表面，该弯曲表面向前凸出(在图1中朝着上侧)。透镜部分33具有储存凹入部分33a，该凹入部分33a形成在它的后表面(图1的下表面)上，从而容纳相应的透镜22。第一凸出部分133a沿着第一方向形成在靠近电力供应单元5的透镜部分33的端截面(图1中的透镜部分33的左端截面)中。从LED22发射并且被投射到第一凸出部分133a上的光朝着布置在透镜部分33前面的漫射件4的中央区域分布。第二凸出部分133b沿着第一方向形成在透镜部分33与电力供应单元5相反的端截面(图1中的透镜部分33的右端截面)中。从LED22发射并且被投射到第二凸出部分133b上的光朝着布置在透镜部分33前面的漫射件4的外边缘区域分布。光学件3借助例如连接螺钉(未示出)连接到设备主体1上。在后面描述透镜部分32和33的光分布特性。
接下来，描述照明设备A的组装顺序。电力供应单元5连接到设备主体1的中央区域，及安装基体21连接到设备主体1的一个表面(图2中的上表面)。然后，电力供应单元5和安装基体21借助使用电线(未示出)来相互电连接。之后，在设备主体1的前侧处把光学件3连接到设备主体1上，从而盖住安装基体21。随后，在光学件3的前侧处把漫射件4连接到设备主体1上，由此照明设备A完全被组装好了(参见图3A和3B)。
整体地形成在电力供应单元5的后表面上的钩扣连接器6(参见图3B)被连接到布置在天花板上的钩扣吊钩(未示出)上。因此，照明设备A被安装在合适位置上。
在这方面，图4A是当倾斜部分32b形成在透镜部分32的储存凹入部分32a的敞开边缘处时所得到的光分布特性图。图4B是当倾斜部分32b没有形成在透镜部分32的储存凹入部分32a的敞开边缘处时所得到的光分布特性图。假设在图4B所示的视图中，从LED22发射的光入射在透镜部分32和肋34及连接部分35上。入射在透镜部分上的光被投射在径向图案中。入射在肋34和连接部分35上的光借助肋34和连接部分35的前表面(上表面)被完全反射并且没有被投射到外部。换句话说，与完全反射光的量成比例地减少了光投射效率。
在图4A所示的图的情况下，从LED发射的光入射在透镜部分32上。但是，朝着肋34和连接部分35发射的光借助倾斜部分32b被局部地折射并且向前分布。这使得提高通过透镜部分32向前投射的光量是可能的。在透镜部分33的情况下也是这样。因此，没有描述透镜部分33的操作。在本实施例中，倾斜部分32b和33b形成了光分布控制部分。
图5是示意性地示出光分布控制部分的另一个例子的剖视图。在图1所示的例子中，形成在储存凹入部分32a的敞开边缘处的倾斜部分32b形成了光分布控制部分。但是，在图5所示的例子中，光分布控制部分由形成在储存凹入部分32a的敞开边缘处的凸出部分(例如圆形表面)32c形成。在这种情况下，从LED22朝着肋34和连接部分35发射的光借助凸出部分32c被折射并且向前分布。这使得增加通过透镜部分32向前投射的光量是可能的。优选是，凸出部分32c的弯曲半径R1设置成大于LED22的厚度D1。在透镜部分33的情况下也是这样。因此，没有描述透镜部分33的操作。
利用本实施例，从LED22朝着肋34和连接部分35发射的光可以通过使用倾斜部分32b和33b和凸出部分32c和33c向前分布。结果是，提供可以享有提高的光投射效率的照明设备A是可能的。与现有技术的例子不同，不需要增加透镜部分32和33的尺寸。因此提供可以使尺寸减小的照明设备A是可能的。利用本实施例，使用简化的结构如倾斜部分32b和33b或者凸出部分32c和33c可以实现光分布控制部分。如果LED22和透镜部分32和33如在本实施例中一样成环状地布置，那么从LED22发射的光可以基本上均匀地被照射在目标照射表面(例如室内地板表面)上。
在本实施例中，光分布控制部分由倾斜部分32b和33b或者凸出部分32c和33c形成。但是，光分布控制部分不局限于该一个实施例，而是可以具有任何形状，只要从LED22朝着肋34和连接部分35发射的光可以向前分布。同样地，光源不局限于LED，而可以是例如有机EL。在本实施例中，描述这样的例子，在该例子中，LED22被布置成两排。可替换地，LED22可以被布置成单排或者三排或者更多排。LED22和透镜部分32和33的布置不局限于环状布置，而可以是例如矩形布置或者直线布置。
接下来，描述光学件3的透镜部分32和33的光分布特性。图6A和6B是透镜部分32的光分布特性图。从LED22发射的光沿着径向从透镜部分32的投射表面32d被投射。尤其地，从第一凸出部分132a发射的光朝着图6A的左侧分布，即朝着漫射件4的中央区域分布。从第二凸出部分132b发射的光朝着图6A的右侧、即朝着漫射件4的外边缘区域被分布。
图7A和7B是透镜部分33的光分布特性图。从LED22发射的光沿着径向从透镜部分33的投射表面33d被投射。尤其地，从第一凸出部分133a发射的光朝着图7A的左侧、即朝着漫射件4的中央区域被分布。从第二凸出部分133b发射的光朝着图7A的右侧、即朝着漫射件4的外边缘区域被分布。
比较图6B和7B可以知道，相对于LED22的光轴(图6B和7B中的竖直轴)从透镜部分32的第一凸出部分132a所投射的最密集主光束的投射角大于从透镜部分33的第一凸出部分133a所投射的最密集主光束的投射角。可以看到，与从透镜部分33的第一凸出部分133a所投射的主光束相比，从透镜部分32的第一凸出部分132a所投射的主光束更加靠近漫射件4的中央区域地被分布。还可以注意到，与从透镜部分33的第一凸出部分133a所投射的主光束相比，从透镜部分32的第一凸出部分132a所投射的主光束更加密集。
还可以看到，从透镜部分32的第二凸出部分132b所投射的最密集主光束相对于LED22光轴的投射角基本上等于从透镜部分33的第二凸出部分133b所投射的最密集主光束的投射角。可以注意到，与从透镜部分32的第二凸出部分132b所投射的主光束相比，从透镜部分33的第二凸出部分133b所投射的主光束更加密集。在本实施例中，从第一凸出部分132a或者133a所投射的主光束是第一主光束。从第二凸出部分132b或者133b所投射的主光束是第二主光束。
利用本实施例，从LED22发射的光朝着漫射件4的中央区域通过使用第一凸出部分132a或者133a可以被分布。此外，从LED22发射的光朝着漫射件4的外边缘区域通过使用第二凸出部分132b或者133b可以被分布。由于从透镜部分32和33的剩余部分所投射的光朝着中央区域和漫射件4的外边缘区域之间被分布，因此把从LED22发射的光分布在漫射件4的整个表面是可能的。因此，防止漫射件4的中央区域和外边缘区域变黑并且提供具有改进的美学外观的照明设备A是可能的。
在上述实施例中，已描述了这样的情况，即透镜部分32和33沿着左右方向不对称，并且透镜部分32和33的形状相互不同。例如，采用具有图8A所示形状的透镜部分134是可能的。在这种情况下，从透镜部分134的第一凸出部分134a所投射的所有第一主光束具有相同的投射角度。同样地，从第二凸出部分134b所投射的所有第二主光束具有相同投射角度。结果是，减少出现在漫射件4中的亮度变化并且使照明设备A可以享有改进的美学外观是可能的。透镜部分134的光分布特性被示出在图8B中。
如图9A和9B所示那样，采用相对于每个LED22的光轴P1具有对称形状的透镜部分135是可能的。在这种情况下，从透镜部分135的第一凸出部分135a所投射的第一主光束相对于光轴P1的投射角度设置成等于从第二凸出部分135b所投射的第二主光束的投射角度。结果是，容易实现光分布设计是可能的。从透镜部分135的中央区域所投射的光具有最高的亮度。该亮度朝着相反侧(即朝着第一和第二凸出部分135a和135b)单调地减小。因此，漫射件4内的亮度分布变得平滑，这有助于提高照明设备的美学外观。
如图10A所示，透镜部分36的投射表面36d和入射表面36e可以进行漫射处理(例如，喷涂、喷丸处理或者不规则成形)。在这种情况下，可以平滑地改变漫射件4内的亮度分布，这使得进一步改善照明设备的美学外观是可能的。如上所述那样，可以关于投射表面36d和入射表面36e两者执行漫射处理。可替换地，投射表面36d和入射表面36e中只有一个可以进行漫射处理。
靠近每个LED22的光轴P1的区域内的亮度高于其它区域内的亮度。如果靠近光轴P1的投射表面36d和入射表面36e的区域内的扩散率设置成高于其它区域内的扩散率，那么减少靠近光轴P的区域内的亮度是可能的(参见图10B)。在这种情况下，漫射件4内的亮度分布变成平滑，这有助于进一步改善照明设备的美学外观。
在本实施例中，各透镜部分被形成相同形状，因此从第一凸出部分所投射的第一主光束的投射角度和从第二凸出部分所投射的第二主光束的投射角在各透镜部分之间可以相等。但是，在第一主光束的投射角度和第二主光束的投射角度在各透镜部分之间可以相等的情况下，各透镜部分不必必须具有该形状，而是相互可以形状不同。在本实施例中，各透镜部分中的每个相对于光轴对称地成形，因此从第一凸出部分所投射的第一主光束的投射角度和从第二凸出部分所投射的第二主光束的投射角度可以相互相等。但是，在第一主光束的投射角度和第二主光束的投射角度可以变成相互相等的情况下，各透镜部分中的每个不必必须具有对称形状，而是可以具有其他形状。
尽管参照实施例示出和描述了本发明，但是本发明不局限于此。本领域普通技术人员应该知道，在没有脱离下面权利要求所限定的本发明范围的情况下可以进行各种改变和改进。

Claims (9)

1.一种照明设备，包括：
设备主体；
电力供应单元，它布置在该设备主体的中央区域内；
多个LED，它们围绕电力供应单元成环状地布置，LED借助由电力供给单元所供给的电力来接通；
整体形成的光学件，它布置在LED前面以控制从LED发射的光的分布；及
漫射件，它布置在光学件的前面，以漫射其分布由该光学件来控制的光；
其中，该光学件包括环形的、向前凸出的透镜部分，该透镜部分设置成与LED相对准，每个透镜部分具有：第一凸出部分，沿着互连每个透镜部分和该电力供给单元的第一方向该第一凸出部分布置在透镜部分的靠近该电力供给单元的端部上，并且被构造成朝着漫射件的中央区域分布从相应LED发射的光；及第二凸出部分，沿着该第一方向它布置在与该电力供给单元相反的端部上，并且被构造成分布从相应LED朝着该漫射件的外边缘区域发射的光，及
其中，每个透镜部分具有入射表面和投射表面，该入射表面和该投射表面中的至少一个进行漫射处理。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，从该第一凸出部分所投射的最密集第一主光束的投射角度和从该第二凸出部分投射的最密集第二主光束的投射角度在各透镜部分中设置成相等。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，从该第一凸出部分所投射的最密集第一主光束相对于每个LED的光轴的投射角度和从该第二凸出部分所投射的最密集第二主光束相对于每个LED的光轴的投射角度在各透镜部分内设置成相等。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，从该第一凸出部分所投射的最密集第一主光束相对于每个LED的光轴的投射角度和从该第二凸出部分所投射的最密集第二主光束相对于每个LED的光轴的投射角度在各透镜部分内设置成相等。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，每个透镜部分被如此地构造，即靠近相应LED的光轴的区域内的扩散率变得大于其它区域内的扩散率。
6.一种照明设备，包括：
设备主体；
电力供应单元，它布置在该设备主体的中央区域内；
多个LED，它们围绕电力供应单元成环状地布置，LED借助由电力供给单元所供给的电力来接通；
整体形成的光学件，它布置在LED前面以控制从LED发射的光的分布；及
漫射件，它布置在光学件的前面，以漫射其分布由该光学件来控制的光；
其中，该光学件包括环形的、向前凸出的透镜部分，该透镜部分设置成与LED相对准，每个透镜部分具有：第一凸出部分，沿着互连每个透镜部分和该电力供给单元的第一方向该第一凸出部分布置在透镜部分的靠近该电力供给单元的端部上，并且被构造成朝着漫射件的中央区域分布从相应LED发射的光；及第二凸出部分，沿着该第一方向它布置在与该电力供给单元相反的端部上，并且被构造成分布从相应LED朝着该漫射件的外边缘区域发射的光，及
其中，每个透镜部分被如此地构造，即靠近相应LED的光轴的区域内的扩散率变得大于其它区域内的扩散率。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，从该第一凸出部分所投射的最密集第一主光束的投射角度和从该第二凸出部分投射的最密集第二主光束的投射角度在各透镜部分中设置成相等。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，从该第一凸出部分所投射的最密集第一主光束相对于每个LED的光轴的投射角度和从该第二凸出部分所投射的最密集第二主光束相对于每个LED的光轴的投射角度在各透镜部分内设置成相等。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，从该第一凸出部分所投射的最密集第一主光束相对于每个LED的光轴的投射角度和从该第二凸出部分所投射的最密集第二主光束相对于每个LED的光轴的投射角度在各透镜部分内设置成相等。
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