CN103032814A - 发光单元和包括该发光单元的灯具 - Google Patents

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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

提供一种发光单元和包括该发光单元的灯具。其中发光单元包括发光元件和灯罩，该灯罩包围所述发光元件，所述灯罩包括多个部分，其中至少两个部分的光学特性互不相同。该发光单元可以实现期望的光学分布，而不需要在灯具中使用额外的光学部件。

Description

发光单元和包括该发光单元的灯具
技术领域
本发明总体上涉及光学的技术领域，更具体而言，涉及一种发光单元和包括该发光单元的灯具。
背景技术
目前，基于发光单元(例如LED)的灯具大部分都不具有集成的二次光学设计，因此在需要特定的光分布曲线(如蝙蝠状)的情况下，需要灯管外部的额外的光学部分。现有技术中有两种方案来实现该二次光学设计。一种是在外部加反射器以得到期望的光分布，一种是在内部添加透镜以得到期望的光分布。然而，上述做法的成本通常很高，且效果也不尽如人意。
发明内容
鉴于现有技术中存在的以上问题，本发明的实施例提供一种发光单元，可以实现期望的光学分布，而不需要在灯具中使用额外的光学部件。
根据本发明实施例，提供一种发光单元，包括发光元件和灯罩，该灯罩包围所述发光元件，所述灯罩包括多个部分，其中至少两个部分的光学特性互不相同。
根据本发明另一实施例，还提供一种灯具，包括上述发光单元。
通过上述的根据本发明实施例的发光单元和灯具，可以用简单的结构实现所需的各种光学特性。此外，有效地降低了器件的成本。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，使其相对于在依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件变得更大。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1是示出根据本发明实施例的发光单元的一个示例性剖视图；
图2是示出灯罩各部分中散射颗粒分布的一个示例的示意图；
图3是示出灯罩一个部分的表面形状的示例的示意图；
图4是示出灯罩的三个部分的一个示例性布置的示意图；
图5是示出根据本发明另一个实施例的发光单元中的灯罩的示例结构的示意图；
图6示出了根据本发明实施例的发光单元获得的光强分布曲线图；
图7示出了根据本发明实施例的发光单元获得的灰度图和照度分布图；以及
图8是示出本发明实施例的发光单元被应用于其上的LED灯管的剖视图和截面图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
根据本发明实施例，提供一种发光单元，包括发光元件和灯罩，该灯罩包围所述发光元件，所述灯罩包括多个部分，其中至少两个部分的光学特性互不相同。
图1示出了上述发光单元的一个示例性的剖视图。注意，在图1中没有示出与本发明无关的其他部件，如散热器、PCB板的设置等，本领域技术人员熟知这些部件的设置，为简洁起见，在此不再赘述。
如图1所示，该发光单元包括发光元件100和灯罩200。其中，灯罩200包括3个部分，即部分1、部分2和部分3，图中用短的黑实线标记来示意性地表示各部分的交界。注意，为了图示的方便，图1示出了灯罩200包括3个部分的示例，然而应理解本发明不限于此。灯罩还可以包括2个、4个或6个部分，本领域技术人员可以根据实际需要任意设置灯罩的构成部分的数量。
该三个部分的散射系数并不全都相同。例如，可以是部分1与部分2的散射系数相同，部分3的散射系数与它们不同，也可以是三个部分的散射系数互不相同，等等。也就是说，其中至少2个部分的散射系数互不相同。具体的散射系数，本领域技术人员可以根据实际照明需要设定，本发明在此不赘述。注意，在本发明中提及散射时，指的是扩散(diffuse)型透射。
各个部分1、2和3的基体材料可以是塑料，如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(po1y methyl methacrylate，PMMA)或聚苯乙烯(Polystyrene，PS)。这些材料的透射率较高，有助于提高效率。在基体材料中嵌入有散射颗粒，以便获得各部分的散射特性。为了实现不同的散射系数，各个部分中的散射颗粒可以数目不同，例如排布的密度不同，或者也可以通过在基体材料中包括具有不同散射系数的散射颗粒来实现不同的散射特性。图2示出了散射颗粒分布的一个例子，如图所示，散射颗粒的大小、数目、密度等可以根据照明需要任意设置。
以上描述了针对散射系数设置各个部分的例子，然而还可以针对其他光学特性来设置各个部分，例如折射系数等，本发明在此不受限制。
除了通过散射颗粒的排布或数目来实现灯罩的不同部分的散射系数的不同之外，还可以通过表面形状的不同来实现。比如，灯罩200的各部分的表面可以是球形凸起和凹入，如图3a所示，还可以是棱锥形凸起或凹入，如图3b所示。图3a和图3b示出的是构成灯罩的多个部分中的一个部分、例如部分1的表面形状，但是也同样适用于其他各部分。表面形状的例子不限于图3a和图3b所示，还可以是各种其他形状，也可以是各种形状的组合，如图3c所示。本领域技术人员可以根据实际照明情况对各个部分散射系数的要求任意设定各个部分表面的形状。例如，可以是部分1的表面为图3a所示，部分2的表面如图3b所示，部分3的表面是平坦的。然而还可以有其他的组合方式，本发明在此不一一举例。
在可替选的实施例中，还可以是如下情况，例如部分1通过表面形状的设置，例如是图3a所示的表面形状，来配置其散射特性，部分2是通过含有嵌入其中的散射颗粒的基体材料的方式来配置其散射特性，部分3通过表面形状的设置，例如是图3c所示的表面形状，来配置其散射特性。也就是说，各个部分可以采用表面形状、散射颗粒的布置等的任意组合来配置其各自的散射特性，从而通过这些部分组合在一起，就可以实现所需要的散射效果。本领域技术人员可以根据实际情况需要设置各种组合，本发明在此不一一赘述。
在其他可替选的实施例中，除了通过散射颗粒的设置和表面形状的设置来实现灯罩中各部分的光学特性的不同之外，还可以通过各部分的表面面积的大小来实现光学特性的不同。在图1中将部分1-3的表面面积在灯罩中的比例示为是相同的，然而该比例还可以是不相同的。本领域技术人员可以根据实际需要对此进行任意设置。例如，可以是部分2的表面面积是部分1和部分3各自的二倍，或者部分1-3的表面面积的比例为3∶2∶1等等，在此不一一举例。毋庸置疑，各个部分的厚度也可以任意设置，来实现期望的光分布。当然，还可以设置除了表面面积、厚度之外的其他外形尺寸，本发明在此不一一赘述。
容易理解，除了上述提及的通过散射颗粒的设置、表面形状的设置以及表面积、厚度的设置来配置各部分的散射特性以外，还可以通过任何其他适当的手段来实现各部分的光学特性的配置，在此不再赘述。
此外，部分1-3中的一个或两个也可以是用于透射光线的，如图4所示，部分1和部分3用于透射、部分2用于散射。图4中所示的灯罩仅是一个示例，还可以采用其他结构，如部分1和2用于散射，部分3用于透射等。在此不一一举例。
对于灯罩200采用基体材料且在基体材料中嵌入散射颗粒的情况，例如可以使用三色注塑成型或拉伸成型来制造该灯罩200。图1示出了有三个部分的情况，如果灯罩部分的数目大于3，就需要结合处理。图5示出了需要结合处理的情况。如图5所示，在灯罩包括6个部分的情况下，部分1-3和部分4-6分别采用三色注塑成型或拉伸成型来形成，部分1-3和部分4-6之间通过结合处理接合在一起。接合方式可以是任意的，例如卡锁式连接、榫式连接等等。图5示出了部分1-6的表面面积相等的示例，然而如上所述本领域技术人员可以根据实际情况需要任意设置部分-6的表面面积，即，部分1-3和部分4-6各自的高度a-c的比例关系。
通过本发明实施例的灯罩，可以以灵活的方式获得所需要的特定的光学分布曲线，而不需要使用任何额外的光学部件，如反射器或透镜，由此通过简单的结构可以获得良好的光均匀度。此外，简化了发光单元的结构，且使得其尺寸更小，降低了成本。
图6示出了图4所示的发光单元获得的光强分布曲线图。图中的蝙蝠状曲线是0度和180度切面的光强分布曲线，其中的梨状曲线是90度和270度切面的光强分布曲线。图7a-c示出了该发光单元获得的灰度图和照度分布图。其中图7a是根据本发明实施例的发光单元照明一个2m×2m的接收板的灰度图。如图7a所示，该发光单元获得的灰度图比较均匀。图7b示出了在横坐标X＝0的情况下Y方向的照度分布图，图7c示出了在纵坐标Y＝0的情况下X方向的照度分布图。如图7b和图7c所示，根据本发明实施例的发光单元获得了较平滑的照度曲线。
图8a示出了根据本发明实施例的发光单元置于灯具，例如LED灯管中的透视图。图8b是图8a的灯管的截面图。图8示出了本发明实施例的发光单元应用于LED灯管中的一个示例，然而本发明实施例的发光单元的应用不限于LED灯管，还可以是其他灯具，如白炽灯等。本发明在此不受限制。
此外，虽然上面以散射特性为例描述了对本发明实施例的发光单元的灯罩中各组成部分的光学特性的配置，但是，类似的方式可以用来配置各组成部分的其他任何光学特性，来实现期望的光学分布。
尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种发光单元，包括发光元件和灯罩，该灯罩包围所述发光元件，所述灯罩包括多个部分，其中至少两个部分的光学特性互不相同。
2.根据权利要求1所述的发光单元，其中所述光学特性是所述灯罩的各个部分的散射特性。
3.根据权利要求2所述的发光单元，其中所述至少两个部分中的各个部分在以下中的一个或多个方面彼此不同，以使得所述至少两个部分的散射特性互不相同：
嵌入各个部分所包含的基体材料中的散射颗粒的折射率；
嵌入各个部分所包含的基体材料中的散射颗粒的排布密度；
各个部分的表面形状；和
各个部分的表面面积。
4.根据权利要求3所述的发光单元，其中，所述表面形状是以下中的任意一种：球形凸起、球形凹入、棱锥形凸起、棱锥形凹入或其任意组合。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的发光单元，其中所述多个部分中的至少一个部分是透射部分，用于透射从所述发光元件发射的光线。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的发光单元，其中所述发光元件是LED。
7.一种灯具，包括根据权利要求1-6中任一项所述的发光单元。
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