CN104832881A - 一种光学元件及具有该光学元件的照明灯具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学元件用于为至少两颗设置有最小距离的LED光源进行配光，其包括：接收LED光源的入射光并进行配置的入光部；将配置后的光线出射的出光部。入光部包括位于中部的折射区及位于折射区两侧的全内反射区，其中所述折射区配置为所述至少两颗LED光源的入射光入射至折射区后发生折射并出射为非准直光线从而在出光部的出射光彼此重叠，所述全内反射区配置为所述至少两颗LED光源的入射光入射至全内反射区后发生折射然后全反射，并最终于出光部出射为准直光线。本发明还公开了具有上述光学元件的照明灯具。

Description

一种光学元件及具有该光学元件的照明灯具

技术领域

本发明涉及一种光学元件及照明灯具。

背景技术

照明是利用各种光源照亮工作和生活场所或个别物体的措施。利用太阳和天空光的称“天然采光”；利用人工光源的称“人工照明”。照明的首要目的是创造良好的可见度和舒适愉快的环境。

室内设计的照明是对各种建筑环境的照度、色温、显色指数等进行的专业设计。它不仅要满足室内“亮度”上的要求，还要起到烘托环境、气氛的作用。一般由室内建筑师提出要求，电气工程师进行核算、调整。同时也指以灯光照亮之动作或被灯照亮之状态。

“绿色照明”指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品，改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量绿色照明与家居生活密切相关，它不仅绿色环保，经济实惠，最重要的是节能高效，绿色照明的普遍使用将会极大改善人们家居环境。

作为绿色照明的代表，LED照明近年来在各个领域广泛得到应用。其中，天花灯，如嵌顶灯、筒灯、射灯等，以其高光效、装饰效果强，得到了越来越广泛的应用。通常，天花灯包括LED光源模组、散热器、驱动器、反射器及壳体等元件，各元件互相配合组装为一体。然而，该结构中散热器及驱动器通常体积较大，反射器也具有较高的高度，这些无疑都增大了天花灯的体积和高度，不符合当前LED照明的发展趋势。本申请人致力于提供一种体积小、结构简单同时光效好的照明灯具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学元件及具有该光学元件的照明灯具。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种光学元件用于为至少两颗设置有最小距离的LED光源进行配光，其包括：接收LED光源的入射光并进行配置的入光部；将配置后的光线出射的出光部。入光部包括位于中部的折射区及位于折射区两侧的全内反射区，其中所述折射区配置为所述至少两颗LED光源的入射光入射至折射区后发生折射并出射为非准直光线从而在出光部的出射光彼此重叠，所述全内反射区配置为所述至少两颗LED光源的入射光入射至全内反射区后发生折射然后全反射，并最终于出光部出射为准直光线。

优选地，所述折射区具有面对LED光源的入射表面，该入射表面为水平面。

优选地，所述入射表面的宽度不小于LED光源的最大发光直径。

优选地，所述全内反射区具有至少两个齿状部，并高度渐增。

优选地，所述折射区的入射表面比全内反射区的齿状部末端更接近出光部。

优选地，所述出光部的表面配置有微结构。

优选地，所述光学元件为混合透镜，其折射区与对应的出光部，及全内反射区与对应的出光部一体成型或分体组合。

为了实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：一种照明灯具，其包括如上所述的光学元件及光源模组，所述光源模组包括光源板及至少两颗LED光源。

优选地，所述至少两颗LED光源贴设于光源板。

优选地，所述光源模组还贴设集成有驱动模组，其中驱动模组位于光学元件的入光部外周。

相较于现有技术，本发明提供的光学元件及照明灯具体积小、结构简单，具有较佳的光学效果。

【附图说明】

图1为符合本发明优选实施方式的照明灯具的立体组合图；

图2为图1所示的照明灯具的立体分解图；

图3为图2所示的照明灯具的另一角度的立体分解图；

图4为图1所示的照明灯具的剖视图；

图5为照明灯具中的光学元件的光路图；

图6为两颗LED光源分别经过光学元件的中央折射区的光路图；

图7为本发明照明灯具的成像示意图；

图8为采用具有弧形表面的光学元件的照明灯具，两颗LED光源分别经过光学元件的中央折射区的光路图；

图9为图8所示的照明灯具的成像示意图。

【具体实施方式】

下面结合符合和优选实施方式，对本发明做进一步详细描述。以下优选实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上方”、“下方”、“上下方向”、“左右方向”、“前后方向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

请参阅图1至图4所示，本发明优选实施方式提供一种照明灯具200及收容于该照明灯具内的照明模组100。照明灯具200包括照明模组100、与照明模组100接触设置的散热器6、将照明模组100与散热器6收容于其内的壳体7及面罩3。

照明模组100包括光源模组1及光学元件2。光源模组1包括板状光源基板10、分别集成设置于光源基板10上的若干的LED光源11及驱动模组12。于本发明优选实施方式中，光源基板10优选为印刷电路板（PCB），其内设置有电路，同时与LED光源11及驱动模组12实现电性连接。于本发明优选实施方式中，LED光源11及驱动模组12与光源基板10为贴片式连接，因此成本低，结构简单，集成度高。于本发明优选实施方式中，LED光源11为四颗并密集排列，其贴设于光源基板10上，从而可以减少封装过程，并降低成本，然而其数量并不限于以上所述，LED光源11优选地不少于两颗。驱动模组12集成设置于光源基板10上，并与光源基板10内设置的电路电性连接，优选地，驱动模组12设置于光源基板10的一侧，光源基板10的另一侧设置有电源导线5，其同样与光源基板10电性连接，如焊接，从而与驱动模组12形成电性连接，外部电力可通过电源导线5到达驱动模组12并驱动驱动模组12为LED光源11供电。

请结合参阅图5至图7，光学元件2为一体式的透镜构成或由若干透镜模组组合而成，其为混合透镜，具有沿高度方向排布的入光部21及出光部22。该光学元件2一端（入光部21的自由端）放置于光源模组1上，另一端（出光部22所在位置处）与面环3内表面抵接，即光学元件2夹置于光源模组1与面环3之间。入光部21罩设于光源板10上方并接收LED光源11的出射光并对其进行光学配置，所述驱动模组12设置于光学元件2的入光部21外围。入光部21沿横向方向（与高度方向垂直的方向）可以分为三个区域：位于中部并正对LED光源11下方的中央折射区210及对称设置于该折射区210两侧的全内反射区212，即该全内反射区212环绕设置于折射区210外周。折射区210底面（面对LED光源11的表面）为沿水平方向（即所述横向方向，其与所述高度方向垂直）延伸的入射平面2101，其宽度W优选为不小于LED光源11的最大发光直径（未标号），然而于其他实施方式中，该宽度W也可以小于LED光源11的最大发光直径。请结合参阅图5，单颗LED光源11的出射光线分为两部分分别经过光学元件2，其中一部分出射光线（与穿过LED光源11的中心后的中心线C夹角为θ1的部分）自入射平面2101入射后，经过该折射区210发生折射从而自出光部22直接出射，该部分出射光为非准直光线。全内反射区212为高低不同的齿状部2120构成，齿状部2120数量不少于2个，优选为3个，且沿远离中心折射区210方向，其高度逐渐增大，即沿高度方向距离光源板10更近。因此，沿高度方向上，折射区210距离LED光源11最远，从而最接近出光部22所在的表面。而，全内反射区212的齿状部2120则沿远离中心折射区210的方向逐渐接近LED光源11，并均比折射区210更靠近LED光源11。请参阅图5，LED光源11另外一部分光线（与水平线夹角为θ2的部分）分别自位于折射区210两侧的全内反射区212的底面入射，发生折射后在该全内反射区212发生全反射后自出光部22出射，此部分光线经过全内反射区212后成为准直光线。然而， LED光源11虽然是紧密排列，为了与光源基板10上的焊点焊接以形成电性连接并避免产生短路现象，相邻两颗LED光源11之间是存在一定距离的，于本发明优选实施方式中，该距离被界定为最小距离d，通常该最小距离d大于等于1.2mm。请参阅图8及图9，其示出了申请人在研发过程中，采用了具有弧形表面或自由曲面的中心折射区210’的光学元件2’后，LED光源11由于该距离d的存在，其光路及成像。LED光源11的出射光线经过光学元件2’产生了成像现象，即相邻两颗LED光源11的出射光a’、b’在经过光学元件2’的中心折射区210’后，分别被该中心折射区210’准直然后自出光部出射。然而，从图8及图9可以清晰看到，相邻两颗LED光源11的出射光a’、b’由于具有一定的距离d，经过出光部准直后彼此分离，因此产生了成像现象，如图9所示。四颗LED光源11则构成了花瓣形的光斑成像，这严重影响了照明灯具的性能。而，本发明优选实施方式中采用的具有水平的入射平面2101的中央折射区210，请结合参阅图6至图7，其将间隔设置的LED光源11的出射光a、b折射后在出光部22出射为非准直光线，这两部分出射光a、b最大程度地彼此重叠，有效地消除了成像现象，形成了完整的光斑（如图7所示），大大提升了照明灯具的光效。此外，为了实现出光均匀，出光部22设置有微结构（未图示）。于其他优选实施方式中，光学元件2为若干透镜模组组合而成时，中心折射区210与全内反射区212可以分别由单独的透镜组成，然后互相环绕组成本发明的光学元件2。

请继续参阅图1至图4，面罩3具有面环30及自面环30上表面延伸形成的侧壁32，其形成有楔形凸块320，作为卡扣部。光学元件2的出光部22突伸入面环30形成的空间内，其外周的边沿部23则抵靠于面环30的下表面，并位于侧壁32内侧。

光源基板10及散热器6分别开设有沿组装方向对正的螺孔13、63，一对螺钉8分别穿过螺孔13、63将光源基板10与散热器6结合起来。于其他优选实施方式中，光源基板10与散热器6还可以采用其他结合方式，如粘合等。

壳体7为中空的圆柱体，其具有环形侧壁70及与侧壁70相邻的顶壁72。对应于面罩形成的卡扣部320，壳体7的侧壁70内表面开设有开孔702用作扣合部，与卡扣部320卡扣结合。于其他优选实施方式中，凸块与开孔可以互换，同样可以实现壳体7与面环3的结合。这样，光学元件2、光源模组1及散热器6就夹置于互相结合的壳体7与面环3之间，并同时容置于壳体7内。为了实现对光学元件2及光源模组1的准确定位组装，光学元件2的边沿部23开设有至少一对定位缺口230，而光源模组1的光源基板10的外周边也对应开设有至少一对定位缺口101，壳体7的侧壁70内表面则对应形成有条状定位部701，其分别穿过光源基板10及光学元件2的定位缺口101、230，实现准确定位安装。

当本发明的照明灯具为天花灯、筒灯、射灯时，面罩3还枢接连接有一对卡簧组件4，用于组装于天花板或吊顶等安装基础。

应当注意的是，本发明的实施方式有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施方式，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种光学元件用于为至少两颗设置有最小距离的LED光源进行配光，其包括：

接收LED光源的入射光并进行配置的入光部；

将配置后的光线出射的出光部；

其特征在于：

入光部包括位于中部的折射区及位于折射区两侧的全内反射区，其中所述折射区配置为所述至少两颗LED光源的入射光入射至折射区后发生折射并出射为非准直光线从而在出光部的出射光彼此重叠，所述全内反射区配置为所述至少两颗LED光源的入射光入射至全内反射区后发生折射然后全反射，并最终于出光部出射为准直光线。

2.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于：所述折射区具有面对LED光源的入射表面，该入射表面为水平面。

3.如权利要求2所述的光学元件，其特征在于：所述入射表面的宽度不小于LED光源的最大发光直径。

4.如权利要求2所述的光学元件，其特征在于：所述全内反射区具有至少两个齿状部，并高度渐增。

5.如权利要求4所述的光学元件，其特征在于：所述折射区的入射表面比全内反射区的齿状部末端更接近出光部。

6.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于：所述出光部的表面配置有微结构。

7.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于：所述光学元件为混合透镜，其折射区与对应的出光部，及全内反射区与对应的出光部一体成型或分体组合。

8.一种照明灯具，其包括如权利要求1-7任一项所述的光学元件及光源模组，所述光源模组包括光源板及至少两颗LED光源。

9.如权利要求8所述的照明灯具，其特征在于：所述至少两颗LED光源贴设于光源板。

10.如权利要求8所述的照明灯怒，其特征在于：所述光源模组还贴设集成有驱动模组，其中驱动模组位于光学元件的入光部外周。