CN103672487A - 发光组件和包括该发光组件的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光组件（10），包括至少一个光源（1）、一侧具有开口的框架（2）和透镜单元（3），其中所述透镜单元（3）封闭所述开口并和所述框架（2）限定出容纳所述光源（1）的第一腔体（R1），其特征在于，所述透镜单元（3）包括具有多个第一透镜（41）的第一透镜阵列（31）和具有多个第二透镜（42）的第二透镜阵列（32），来自所述光源（1）的光束先后经过所述第一和第二透镜阵列（31，32）逐级射出。此外本发明还涉及一种包括该发光组件的照明装置。

Description

发光组件和包括该发光组件的照明装置

技术领域

本发明涉及一种发光组件和包括该发光组件的照明装置。

背景技术

随着半导体技术的发展，LED的光效率被进一步提高，因此在现有的照明装置中可以使用数量越来越少的LED光源来实现理想的照明效果。LED光源通常和不同透镜组合使用，以便进一步改变或提高照明效果，例如可以借助于不同的透镜获得不同的光斑或者不同的亮度。由于LED芯片的高度较小，因此经常将配属于LED光源的透镜设计为拱形罩体，用于尽可能全面地接收来自光源的入射光，这些在透镜内经过折射和/或反射的光最后可以均匀并且大面积地射向待照射物体。

但这种透镜自身具有一定的高度，并且其结构严重影响照明装置的照明效果。这种情况例如在具有箱形轮廓的照明装置中、例如面板灯中尤为明显。由于在这种照明装置的箱形壳体中容纳有拱形的透镜，因此具有一定高度的透镜仅仅可以实现有限的照明效果。例如当光源和待照射物体之间的距离一定时，在待照射物体上仅仅可以获得大小确定的光斑。如果需要获得面积更大的光斑，就需要增大照明装置中的透镜尺寸。此外，所获得的光斑的颜色也取决于透镜的尺寸。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种新型的照明装置，尤其是一种直射面板灯。该照明装置不仅结构紧凑，而且还可以实现良好的照明效果，在待照射物体上获得均匀的光斑，并且不会出现色散现象。

本发明的目的通过一种发光组件来实现，该发光组件包括至少一个光源、一侧具有开口的框架和透镜单元，其中所述透镜单元封闭所述开口并和所述框架限定出容纳所述光源的第一腔体，其特征在于，所述透镜单元包括具有多个第一透镜的第一透镜阵列和具有多个第二透镜的第二透镜阵列，来自所述光源的光束先后经过所述第一和第二透镜阵列逐级射出。。第一透镜阵列和第二透镜阵列分别具有不同的光学特性，来自所述光源的光束先后经过第一和第二透镜阵列多次改变自身的光路，最后均匀并且大面积地射向待照射物体。因此可以借助于这种透镜单元来获得所期望的照明效果。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，经过所述透镜单元出射的光束的光束角大于所述光源的光束经过第一透镜阵列之后的光束角。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述透镜单元为单一部件，所述第一透镜阵列由所述单一部件的面对光源的侧面形成，所述第二透镜阵列由所述单一部件的背对光源的侧面形成。在从光源到待照射物体的方向上看，透镜单元自身是一个设置在光源上方的光学部件，其入射面是具有第一透镜阵列的下表面，其出射面是具有第二透镜阵列的上表面。借助于这种在两侧分别具有不同光学特性的透镜阵列的透镜单元，可以有利地提高出射光的均匀度。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述透镜单元整体呈平板状延伸。虽然平板状的透镜单元相对于现有技术中拱形的透镜单元而言，在光轴的方向上厚度较小，但是由于这种平板状的透镜单元的两侧分别具有用于使光束以发散的形式射出的光学结构，因此不会对所期望的照明效果产生不利影响。这种透镜单元特别适合安装在对结构高度要求高的照明装置中。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述第一透镜和所述第二透镜彼此以相反的方向弯曲。具体而言，多个第一透镜在透镜单元的一侧朝向光源凸起，而多个第二透镜在透镜单元的另一侧远离光源凸起。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述第一透镜的曲率大于第二透镜的曲率。在透镜单元的长度一定的情况下，在其朝向光源一侧的第一透镜的数量大于在其背离光源一侧的第二透镜的数量。在此情况下，光束经过透镜单元以发散的形式射出。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述第一透镜和第二透镜的光轴彼此平行。由此不仅能确保透镜单元具有平直延伸的板状结构，还可以确保出射光分布均匀。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述第一透镜和第二透镜分别具有球形轮廓。具有球形曲面的透镜具有良好的光学效果。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述第一透镜的半径在0.5至1mm的范围中，所述第二透镜的半径在2至4mm的范围中。由此可以保证第一透镜的曲率大于第二透镜的曲率。当然也可以选择其他适合的半径来分别设计第一和/或第二透镜。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述第一透镜的底面和所述第一透镜的球顶的第一距离在0.3至0.7mm的范围中。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述第二透镜的底面和所述第二透镜的球顶的第二距离在0.5至1.2mm的范围中。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述透镜单元由透明材料制成。优选地，所述透镜单元由以下材料中任一项制成：PMMA、PC和光学玻璃。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述第一透镜阵列和/或第二透镜阵列根据以下任一种形式布置：线形、矩形、六边形和放射形。也可以考虑根据其他均匀分布的图案来设计第一和/或第二透镜阵列。

根据本发明的一个优选的实施方式提出，所述框架包括设计为底板的电路板，所述光源是固定在所述电路板的朝向所述透镜单元一侧上的多个LED芯片。多个LED芯片在电路板上优选地依次排布成线形。

此外本发明还涉及一种照明装置，包括一端开放的壳体和漫射板和/或光学膜，所述壳体和漫射板和/或光学膜限定出第二腔体，其特征在于，在所述第二腔体中容纳有一个或多个上述发光组件，其中所述发光组件的光源朝向所述漫射板和/或光学膜。一个或多个发光组件设置在壳体的朝向漫射板和/或光学膜的底壁上，由此可以形成一种直射面板灯。

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示出了根据本发明的发光组件第一实施例的示意图；

图2示出了根据本发明的发光组件第二实施例的示意图；

图3示出了根据本发明的照明装置的示意图，

图4示出了根据本发明的照明装置的光分布图。

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”、“内”、“外”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。下列附图未按比例示出。

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。

图1示出了根据本发明的发光组件第一实施例的示意图。本实施例中的发光组件10包括一个光源1、底面由电路板4构成的框架2以及透镜单元3。框架2具有朝向电路板4的开口，透镜单元将该开口封闭，并且和框架2共同限定出用于容纳光源1的第一腔体R1。

例如是LED芯片的光源1固定在电路板4的朝向透镜单元3的上表面上，并且向透镜单元3发出光束。为了使发光组件在结构紧凑、特别是在光轴的方向上高度较小的情况下也可以良好地实现发散形式的照射效果，因此特别地将透镜单元3设计为一个板状的光学部件，其朝向光源和背离光源的两个侧面上分别具有光学效果不同的第一和第二透镜阵列31，32。由此可以使来自光源1的光束经过透镜单元3尽可能均匀并且大面积地射出。

透镜单元3底面上的第一透镜阵列31由多个第一透镜41组成，相应地，透镜单元3顶面上的第二透镜阵列32由多个第二透镜42组成。第一和第二透镜41，42分别具有球形轮廓，并且第一透镜41的半径r1小于第二透镜42的半径r2。第一透镜41在透镜单元3的底面一侧朝向光源1凸起，第二透镜42在透镜单元3的顶面一侧远离光源1凸起。在图1中示出的截面图中看，透镜单元3的顶面和底面分别为彼此反向弯曲的波浪形曲线。此外，第一和第二透镜41，42的光轴彼此平行，由此不仅能确保透镜单元3具有平直延伸的板状结构，还可以确保出射光分布均匀。

由于第一透镜41的半径r1较小，因此其具有较大的曲率，而半径r2较大的第二透镜42相反地具有较小的曲率。在透镜单元3的长度固定的情况下，第一透镜41的数量明显多于第二透镜42的数量。在本实施例中，第一透镜的半径在0.5至1mm的范围中，第一透镜41的底面和其球形顶点之间的第一距离h1在0.3至0.7mm的范围中。第二透镜42的半径r2在2至4mm的范围中，第二透镜42的底面和第二透镜42的球形顶点的第二距离h2在0.5至1.2mm的范围中。

图2示出了根据本发明的发光组件第二实施例的示意图。在本实施例中，四个线形布置的光源1固定在电路板4上，相邻两个光源1之间的间距相等。在光源1的类型固定的情况下，图2中示出的发光组件10与图1中示出的发光组件10相比，亮度明显更高，并且实现的照明效果更加均匀。

在根据本发明的范畴中，透镜单元3由透明材料制成，例如PMMA、PC或光学玻璃等。此外，第一透镜阵列31和/或第二透镜阵列32可以具有多种均匀的排布方式，例如可以形成线形、矩形、六边形或放射形等。

在其他实施例中，也可以根据实际需要实现的照明效果来改变第一透镜和第二透镜的半径以及各自凸起的高度。

图3示出了根据本发明的照明装置的示意图。根据本发明的照明装置20包括顶端开放的壳体21和漫射板和/或光学膜22。漫射板和/或光学膜22不仅封闭了由壳体21的侧壁限定出的开口，而且和壳体21共同限定出用于容纳图1和图2中示出的发光组件10的第二腔体R2。这种照明装置可以是一种直射面板灯。

发光组件10固定在壳体21的底部，由此可以使发光组件10的透镜单元3和漫射板和/或光学膜22彼此平行。漫射板和/或光学膜22可以对经过透镜单元3射出的光束进行进一步的光学处理，由此可以获得视觉上更加均匀的照明效果，并且同时可以避免出现色散的情况。

也可以根据实际亮度需要在壳体21中设置多个发光组件10，由此可以增加照明装置20的整体亮度。

图4示出了根据本发明的照明装置的光分布图。由此可以看出，经过透镜单元3和漫射板和/或光学膜22共同作用，可以获得均匀的光斑。

另外，尽管仅相对于多种实施方式中的一种公开了本发明的实施例的特定特征或方面，但是如任何给定或特定应用所要求的，这些特征或方面可以与其它实施方式的一个或多个其它特征或方面进行结合。

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   光源

2   框架

3   透镜单元

31  第一透镜阵列

32  第二透镜阵列

41  第一透镜

42  第二透镜

10  发光组件

20  照明装置

21  壳体

22  漫射板和/或光学膜

h1  第一距离

h2  第二距离

R1  第一腔体

R2  第二腔体

r1  第一透镜的半径

r2  第二透镜的半径

Claims (16)

1.一种发光组件（10），包括至少一个光源（1）、一侧具有开口的框架（2）和透镜单元（3），其中所述透镜单元（3）封闭所述开口并和所述框架（2）限定出容纳所述光源（1）的第一腔体（R1），其特征在于，所述透镜单元（3）包括具有多个第一透镜（41）的第一透镜阵列（31）和具有多个第二透镜（42）的第二透镜阵列（32），来自所述光源（1）的光束先后经过所述第一和第二透镜阵列（31，32）逐级射出。

2.根据权利要求1所述的发光组件（10），其特征在于，经过所述透镜单元（3）出射的光束的光束角大于所述光源（1）的光束经过第一透镜阵列（31）之后的光束角。

3.根据权利要求1所述的发光组件（10），其特征在于，所述透镜单元（3）为单一部件，所述第一透镜阵列（31）由所述单一部件的面对光源的侧面形成，所述第二透镜阵列（32）由所述单一部件的背对光源的侧面形成。

4.根据权利要求1所述的发光组件（10），其特征在于，所述透镜单元（3）整体呈平板状延伸。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的发光组件（10），其特征在于，所述第一透镜（41）和所述第二透镜（42）彼此以相反的方向弯曲。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的发光组件（10），其特征在于，所述第一透镜（41）的曲率大于第二透镜（42）的曲率。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的发光组件（10），其特征在于，所述第一透镜（41）和第二透镜（42）的光轴彼此平行。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的发光组件（10），其特征在于，所述第一透镜（41）和第二透镜（42）分别具有球形轮廓。

9.根据权利要求8所述的发光组件（10），其特征在于，所述第一透镜（41）的半径（r1）在0.5至1mm的范围中，所述第二透镜（42）的半径（r2）在2至4mm的范围中。

10.根据权利要求8所述的发光组件（10），其特征在于，所述第一透镜（41）的底面和所述第一透镜（41）的球顶的第一距离（h1）在0.3至0.7mm的范围中。

11.根据权利要求8所述的发光组件（10），其特征在于，所述第二透镜（42）的底面和所述第二透镜（42）的球顶的第二距离（h2）在0.5至1.2mm的范围中。

12.根据权利要求1-4中任一项的发光组件（10），其特征在于，所述透镜单元（3）由透明材料制成。

13.根据权利要求12所述的发光组件（10），其特征在于，所述透镜单元（3）由以下材料中任一项制成：PMMA、PC和光学玻璃。

14.根据权利要求1-4中任一项所述的发光组件（10），其特征在于，所述第一透镜阵列（31）和/或第二透镜阵列（32）根据以下任一种形式布置：线形、矩形、六边形和放射形。

15.根据权利要求1-4中任一项所述的发光组件（10），其特征在于，所述框架（2）包括设计为底板的电路板（4），所述光源（1）是固定在所述电路板（4）的朝向所述透镜单元（3）一侧上的多个LED芯片。

16.一种照明装置（20），包括一端开放的壳体（21）和漫射板和/或光学膜（22），所述壳体（21）和漫射板和/或光学膜（22）限定出第二腔体（R2），其特征在于，在所述第二腔体（R2）中容纳有一个或多个根据权利要求1-15中任一项所述的发光组件（10），其中所述发光组件（10）的光源（1）朝向所述漫射板和/或光学膜（22）。

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