CN103574306A

CN103574306A - 照明装置

Info

Publication number: CN103574306A
Application number: CN201210249984.8A
Authority: CN
Inventors: 欧智君; 陈鹏; 明玉生; 李爱爱
Original assignee: Osram Co Ltd
Current assignee: Osram GmbH; Osram Co Ltd
Priority date: 2012-07-18
Filing date: 2012-07-18
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明涉及一种照明装置（100），包括：导光板（1），该导光板（1）包括顶面（11）、底面（12）以及连接在顶面（11）和底面（12）之间的周面（13）；光再循环薄膜（2），设置在底面（12）上；以及至少一个光源（3），光源（3）布置在周面（13）上，其中，底面（12）上形成有多个微结构（14），来自光源（3）的光线从周面（13）入射到导光板（1）中并从微结构（14）处射出，其中，光再循环薄膜（2）将射出的光线经微结构（14）反射回导光板（1）中。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置。

背景技术

在一些特殊的应用领域中需要使用平板照明装置或者背光照明装置。而这些照明装置必须要满足能够产生高亮度的要求。为此在现有技术中提出了一种解决方案。在该解决方案中，平板照明装置或者背光照明装置包括：导光板，该导光板具有顶面和底面以及连接在顶面和底面之间的周面；一块光再循环薄膜，其通常由反射器构成，并设置在导光板的底面上；多个光源，这些光源布置在导光板的周面上，来自光源的光线从周面入射到导光板中，并且在导光板中进行全内反射。为了能够使光线从导光板的底面上射出，需要在导光板的底面上印刷一层油墨，从而破坏全内反射。从底面出射的光线由光再循环薄膜反射回导光板，并从导光板的顶面射出。然而，平板照明装置或者背光照明装置通常需要产生较高的亮度，因此必须保证出射的光线具有相对较小的光束角。

为此，在现有技术中，在导光板的顶面上布置一个扩散层，该扩散层能够对出射的光线均匀化，并且在扩散层的上方布置一个棱镜结构，该棱镜结构能够缩小出射的光线的光束角。然而，入射到棱镜中的光线并不能全部从棱镜的出射面上出射，其中有一部分光线被朝向相反于出射方向的方向上反射，这降低了照明装置的效率。另外，棱镜的制造相对复杂，这在一定程度上增大了照明装置的制造复杂度和成本。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种照明装置，该照明装置具有提高的亮度，其光输出效率较高，并且结构简单，成本低廉。

本发明的目的通过一种照明装置由此实现，即该照明装置包括：导光板，导光板包括顶面、底面以及连接在顶面和底面之间的周面；光再循环薄膜，设置在底面上；以及至少一个光源，光源布置在周面上，其中底面上形成有多个微结构，来自光源的光线从周面入射到导光板中并从微结构处射出，其中，光再循环薄膜将射出的光线经微结构反射回导光板中。根据本发明的照明装置舍弃了现有技术中常常使用的棱镜结构，微结构起到了现有技术中的棱镜结构的作用，这在一定程度上减少了部件的数量，降低了成本。同时，由于没有使用棱镜结构，也避免了光损失。

根据本发明的一个优选的设计方案，微结构如此地布置，使得该微结构缩小反射回的光线的光束角，缩小了光束角的光线从顶面射出。在本发明的设计方案中，设置在导光板的底面上的微结构起到了聚光的作用，其能够将光再循环薄膜反射回来的光线的光束角缩小，从而提高了照明装置的输出亮度。此外，该微结构还破坏了在底面上的全内反射，从而避免了在底面上印刷用于破坏全内反射的油墨，这进一步降低了制造难度和生产成本。

根据本发明提出，微结构之间彼此如此设置，使得微结构彼此之间的间距在远离光源方向上逐渐变小。由于光源布置在导光板的周面上，也就是说，光源是从导光板的侧面射入到导光板内部的，那么在导光板靠近光源的区域的亮度会比较高，为了避免使照明装置输出的光线不均匀，在远离光源的区域中的微结构排列的比较密集，从而在该区域的亮度被提高，使得照明装置在整体上的亮度更加均匀。

在实际的应用中，并不是微结构的数量越多越好。通过实验获知，两个相邻的微结构的平均距离为导光板的面积与微结构的数量之比的0.5次方，由此获得的微结构的数量是最佳的。

根据本发明提出，微结构设计为在底面上凸起的球面凸起，其中球面凸起具有半径和高度，其中高度为底面至微结构的顶点的距离，其中，半径等于0.5至2倍的平均距离，高度等于的0.25至0.3倍的平均距离。在实际的应用中，微结构的几何尺寸（半径和高度）需要被特殊的设计，半径和高度的不同组合可能导致不同的结构，一些组合甚至会扩展光束角。

优选的是，光再循环薄膜设计漫反射薄膜，从微结构出射的光线经过再循环薄膜反射和散射后经微结构入射到导光板中。根据本发明的设计方案，光再循环薄膜不仅能够反射光线，其还对光线起到散射的作用，这样在照明装置上输出的光线会看起来更加均匀。

进一步优选的是，照明装置还包括布置在顶面上的扩散膜，扩散膜对从顶面出射的光线进行均匀化。在一些特殊的应用中可能会需要布置一个附加的扩散膜，以对输出的光线进一步均匀化。

有利的是，光源设计为LED光源。LED光源具有寿命长、效率高和绿色环保的优点。在本发明的设计方案中，LED光源布置在导光板的周面上，而为了使输出的光线看起来更加均匀，通常在周面上布置有多个彼此以预定间距间隔开的多个LED光源。

应该理解的是，如果没有其它特别注明，这里描述的不同的示例性实施例的特征可以彼此结合。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本发明。这些附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1是根据本发明的照明装置的截面图；

图2是根据本发明的照明装置的导光板的底面的部分区域的示意图；

图3是图1示出的照明装置的区域A的放大视图；

图4是常规的照明装置的亮度、光束角和根据本发明的照明装置的亮度、光束角和微结构尺寸的数据图表。

具体实施方式

在下面详细描述中，参考形成本说明书的一部分的附图，其中，以例证的方式示出了可以实施本发明的具体实施例。关于图，诸如“顶”、“底”等方向性术语参考所描述的附图的方向使用。由于本发明实施例的组件可以在许多不同方向上放置，所以方向术语仅用于说明，而没有任何限制的意思。应该理解的是，可以使用其它实施例，并且在不背离本发明的范围的前提下可以进行结构或逻辑改变。所以，下面详细描述不应被理解为限制性的意思，并且本发明由所附的权利要求限定。

图1示出了根据本发明的照明装置100的截面图。该照明装置100包括：导光板1，该导光板1包括顶面11、底面12以及连接在顶面11和底面12之间的周面13；光再循环薄膜2，设置在底面12上；以及至少一个光源3，光源3布置在周面13上。在本实施例中，光源3为LED光源，为了使输出的光线看起来更加均匀，通常在周面13上布置有彼此以预定间距间隔开的多个LED光源。此外，在底面12上形成有多个微结构14（图1中未示出，具体结构参见图2和3）。

图2示出了根据本发明的照明装置100的导光板1的底面12的部分区域的示意图。从图中可见，微结构14设计为在底面12上凸起的球面凸起。这种球面凸起实质上起到的是凸透镜的作用，其能够汇聚光线，缩小光束角。在本实施例中，微结构4之间彼此如此设置，使得微结构4彼此之间的间距D在远离光源3方向上逐渐变小。由于光源3布置在导光板1的周面13上，也就是说，光源3是从导光板1的侧面射入到导光板1内部的，那么在导光板1靠近光源3的区域的亮度会比较高，为了避免使照明装置100输出的光线不均匀，在远离光源3的区域中的微结构14排列的比较密集，从而在该区域的亮度被提高，使得照明装置100在整体上的亮度更加均匀。在本实施例中，在周面13上均匀地布置有多个光源，因此从导光板1的边缘区域至中心区域的方向上，微结构14彼此间的间距是逐渐缩小的。

此外，在实际的应用中，并不是微结构14的数量越多越好。通过实验获知，两个相邻的微结构14的平均距离P为导光板1的面积S与微结构14的数量N之比的0.5次方，即P=(S/N)^0.5，由此获得的微结构14的数量N是最佳的。

此外，从图2中可见，作为微结构14的球面凸起具有半径R和高度H，其中高度H为底面12至微结构14的顶点的距离，其中，半径R等于0.5至2倍的平均距离P，高度H等于的0.25至0.3倍的平均距离P。在实际的应用中，微结构14的几何尺寸（半径R和高度H）需要被特殊的设计，半径R和高度H的不同组合可能导致不同的结构，一些组合甚至会扩展光束角。图4示出了常规的照明装置的亮度、光束角和根据本发明的照明装置100的亮度、微结构尺寸和光束角的数据图表。从图中可见，半径R和高度H的不同组合可以获得不同的光束角和亮度。与常规的照明装置相比，根据本发明的照明装置100具有明显更小的光束角和明显提高的亮度。在本发明的一个最优选的设计方案中，当选择半径R为1倍的平均距离P并且高度H选择为0.29倍的平均距离P时所获得的光束角为80°，输出的亮度为1317cd/m²。

在本发明的一个可选的实施例中，照明装置100还包括布置在顶面11上的扩散膜（图中未示出），该扩散膜对从顶面出射的光线进行均匀化。在一些特殊的应用中可能会需要布置一个附加的扩散膜，以对输出的光线进一步均匀化。

图3示出了根据本发明的照明装置100的区域A的放大视图。从图中可看到来自光源3的光线在导光板1中的光路。来自光源3的光线从周面13入射到导光板1中，光线首先在导光板1中进行全内反射，当光线入射到微结构14的区域中时，微结构14破坏了全内反射，由此光线从微结构14处射出。射出的光线入射到光再循环薄膜2上，该光再循环薄膜在本实施例中设计成漫反射薄膜，因此射出的光线被其反射和散射并经微结构14反射回导光板1中，并且微结构14缩小反射回的光线的光束角，缩小了光束角的光线从顶面11射出，由此照明装置获得了较高的输出亮度。根据本发明的照明装置100舍弃了现有技术中常常使用的棱镜结构，这在一定程度上减少了部件的数量，降低了成本。同时，由于没有使用棱镜结构，也避免了光损失。此外，设置在导光板1的底面上的微结构14起到了聚光的作用，其能够将光再循环薄膜2反射和散射回来的光线的光束角缩小，从而提高了照明装置100的输出亮度。此外，该微结构14本身就能够破坏在底面12上的全内反射，从而避免了在底面12上印刷用于破坏全内反射的油墨，这进一步降低了制造难度和生产成本。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

参考标号

1 导光板

11 顶面

12 底面

13 周面

14 微结构

2 光再循环薄膜

3 光源

100 照明装置

Claims

1.一种照明装置（100），包括：导光板（1），所述导光板（1）包括顶面（11）、底面（12）以及连接在所述顶面（11）和所述底面（12）之间的周面（13）；光再循环薄膜（2），设置在所述底面（12）上；以及至少一个光源（3），所述光源（3）布置在所述周面（13）上，其特征在于，所述底面（12）上形成有多个微结构（14），来自所述光源（3）的光线从所述周面（13）入射到所述导光板（1）中并从所述微结构（14）处射出，其中，所述光再循环薄膜（2）将射出的所述光线经所述微结构（14）反射回所述导光板（1）中。

2.根据权利要求1所述的照明装置（100），其特征在于，所述微结构（14）如此设置，使得所述微结构（14）缩小反射回的光线的光束角，缩小了光束角的光线从所述顶面（11）射出。

3.根据权利要求1所述的照明装置（100），其特征在于，所述微结构（4）之间彼此如此设置，使得所述微结构（4）彼此之间的间距（D）在远离所述光源（3）方向上逐渐变小。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置（100），其特征在于，两个相邻的所述微结构（14）的平均距离（P）为所述导光板（1）的面积（S）与所述微结构（14）的数量（N）之比的0.5次方。

5.根据权利要求4所述的照明装置（100），其特征在于，所述微结构（14）设计为在所述底面（12）上凸起的球面凸起。

6.根据权利要求5所述的照明装置（100），其特征在于，所述球面凸起具有半径（R）和高度（H），其中所述高度（H）为所述底面（12）至所述微结构（14）的顶点的距离，其中，所述半径（R）等于0.5至2倍的所述平均距离（P），所述高度（H）等于的0.25至0.3倍的所述平均距离（P）。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置（100），其特征在于，所述光再循环薄膜（2）设计漫反射薄膜，从所述微结构（4）出射的光线经过所述光再循环薄膜（2）反射和散射后经所述微结构（4）入射到所述导光板（1）中。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置（100），其特征在于，所述照明装置（100）还包括布置在所述顶面（11）上的扩散膜（5），所述扩散膜（5）对从所述顶面（11）出射的光线进行均匀化。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述光源（3）设计为LED光源。