CN105627119A - 点光源反射罩、光源组件及灯具 - Google Patents

点光源反射罩、光源组件及灯具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种点光源反射罩、光源组件及灯具，该点光源反射罩为回转体，回转体包括一敞口、一顶壁、一分光部及一侧周壁，敞口以接收LED点光源射出的光线；顶壁与敞口相对；分光部形成于顶壁的中心，顶壁的中心位于回转轴上；侧周壁邻接于敞口和顶壁之间；LED点光源射出的第一部分光线通过顶壁的内表面反射后形成大体平行的第一反射光线；LED点光源射出的第二部分光线通过分光部一次反射至侧周壁的内表面，再通过侧周壁的内表面二次反射后形成大体平行的第二反射光线，第二反射光线与第一反射光线大体平行。根据本发明提供的光源组件，具有良好的聚光效果，充分发挥LED的节能优势。

Description

点光源反射罩、光源组件及灯具
技术领域
本发明涉及照明灯具技术领域，特别涉及一种点光源反射罩、光源组件及灯具。
背景技术
现有聚光反射罩式照明灯具，光源发光方向和反射罩反射方向是同方向设置，这对传统全角度点光源是合适的方式。现在LED光源逐渐替代传统光源，LED是定向高斯光强分布的光源，如果仍然采用传统反射罩方式设计聚光照明灯具，至少存在两个缺陷：
其一、光源主光区被分散，弱光区被聚拢，使聚光区形成两种光斑，聚光效果差，无法满足对于聚光效果和高光强要求的场合，例如远距离强光手电灯，打猎灯，潜水灯，探照灯等。
其二、由于主光区无法通过反射罩聚集，使聚光光强大大降低，要想达到更高的聚光亮度，必须增大光源功率才能实现。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种点光源反射罩。
本发明的另一个目的在于提出一种具有上述点光源发射罩的光源组件。
本发明的又一个目的在于提出一种具有上述光源组件的灯具。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种点光源反射罩，用于反射一LED点光源的光线，该点光源反射罩为回转体，所述回转体包括：
一敞口，以接收所述LED点光源射出的光线；
一顶壁，与所述敞口相对；
一分光部，形成于所述顶壁的中心，所述顶壁的中心位于所述回转轴上；
一侧周壁，邻接于所述敞口和所述顶壁之间，当所述LED点光源被配置为其光轴与所述回转体的回转轴重合，且其出光方向朝向所述顶壁时，所述LED点光源射出的第一部分光线通过所述顶壁的内表面反射后形成大体平行的第一反射光线；所述LED点光源射出的第二部分光线通过所述分光部一次反射至所述侧周壁的内表面，再通过所述侧周壁的内表面二次反射后形成大体平行的第二反射光线，所述第二反射光线与第一反射光线大体平行。
根据本发明提供的点光源反射罩，结合LED光源定向发高斯光分布的特点，可以将LED点光源的所有光线全部聚集到出光角度内，具有良好的聚光效果，而且亮度均匀，不存在两种明暗不同的光斑，同时，在同等光源功率的情况下，可大幅提高聚光亮度，充分发挥LED的节能优势。
另外，根据发明的点光源反射罩还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述第一反射光线、第二反射光线与所述光轴大体平行。
根据本发明的一个实施例，所述顶壁的内表面为球面，所述侧周壁的内表面为环形弧面或环形锥面，所述分光部为沿所述回转轴旋转形成的大体锥形体，且朝向所述LED点光源方向。
根据本发明的一个实施例，所述LED点光源被配置为在光轴方向上的投影面积小于或等于所述分光部的最大横断面的面积，以及所述LED点光源的光束角内的全部光线投射于所述顶壁的内表面和分光部的表面。
根据本发明的一个实施例，所述顶壁的内表面曲率大于所述侧周壁的内表面曲率。
第二方面，本发明提供了一种光源组件，包括：
LED点光源；
点光源反射罩，位于所述LED点光源的出光方向上，该点光源反射罩为回转体，所述回转体包括：
一敞口，以接收所述点光源射出的光线；
一顶壁，与所述敞口相对；
一分光部，形成于所述顶壁的中心，所述顶壁的中心位于所述回转轴上；
一侧周壁，邻接于所述敞口和所述顶壁之间，当所述LED点光源被配置为其光轴与所述回转体的回转轴重合，且其出光方向朝向所述顶壁时，所述LED点光源射出的第一部分光线通过所述顶壁的内表面反射后形成大体平行的第一反射光线；所述LED点光源射出的第二部分光线通过所述分光部一次反射至所述侧周壁的内表面，再通过所述侧周壁的内表面二次反射后形成大体平行的第二反射光线，所述第二反射光线与第一反射光线大体平行。
根据本发明提供的光源组件，其中，点光源反射罩结合LED光源定向发高斯光分布的特点，可以将LED点光源的所有光线全部聚集到出光角度内，具有良好的聚光效果，而且亮度均匀，不存在两种明暗不同的光斑，同时，在同等光源功率的情况下，可大幅提高聚光亮度，充分发挥LED的节能优势。
另外，根据发明的光源组件还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述第一反射光线、第二反射光线与所述光轴大体平行。
根据本发明的一个实施例，所述顶壁的内表面为球面，所述侧周壁的内表面为环形弧面或环形锥面；所述分光部为沿所述回转轴旋转形成的大体锥形体，且朝向所述LED点光源方向。
根据本发明的一个实施例，所述LED点光源被配置为在光轴方向上的投影面积小于或等于所述分光部的最大横断面的面积，以及所述LED点光源的光束角内的全部光线投射于所述顶壁的内表面和分光部的表面。
第三方面，本发明提供了一种灯具，具有如上所述的光源组件。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例点光源反射罩的剖视图；
图2是本发明实施例点光源反射罩的仰视图；
图3是本发明实施例光源组件的结构示意图；
图4是本发明实施例标示有θ角的点光源反射罩的结构示意图；
图5是本发明实施例标示有A°、B°角度范围的点光源反射罩的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3所示，本发明实施例提供了一种点光源反射罩，用于反射一LED点光源20的光线，具体应用中，LED点光源20的出光方向朝向所述点光源反射罩，也就是说，LED点光源20与点光源反射罩是相对安装的，而且，LED点光源20的光轴00’与点光源反射罩的中心轴线是重合的。
具体的，该点光源反射罩为回转体。该回转体包括一敞口10、一顶壁11、一分光部13及一侧周壁12。其中，敞口10用以接收所述LED点光源20射出的光线，作为优选地，该敞口10一般可以为圆形。
顶壁11与所述敞口10相对。
分光部13形成于所述顶壁11的中心。所述顶壁11的中心位于所述回转轴上。
侧周壁12邻接于所述敞口10和所述顶壁11之间，当所述LED点光源20被配置为其光轴00’与所述回转体的回转轴重合，且其出光方向朝向所述顶壁时，所述LED点光源20射出的第一部分光线通过所述顶壁11的内表面反射后形成大体平行的第一反射光线L1。所述LED点光源20射出的第二部分光线通过所述分光部13一次反射至所述侧周壁12的内表面，再通过所述侧周壁12的内表面二次反射后形成大体平行的第二反射光线L2，所述第二反射光线L2与第一反射光线L1大体平行。
也就是说，点光源反射罩为一种回转结构，包括顶壁11、侧周壁12和敞口10，侧周壁12形成在顶壁11的周围，并限定出敞口10，而且，顶壁11的中心位置形成一个分光部13。顶壁11的内表面、侧周壁12的内表面及分光部13的表面作为三个反射区，对LED点光源20射出的光线具有反射作用。
具体的，当LED点光源20与点光源反射罩前后相对设置，而且，LED点光源20的光轴00’与回转体的回转轴重合时，LED点光源20发出的直接从敞口10射入，该LED点光源20发出的光线可以分为两个部分，一部分为紧靠光轴00’的部分光线(如图5中A范围内的光线)，该部分光线为第二部分光线，另一个部分为分布在第二部分光线外围的第一部分光线(如图5中B范围内的光线)。
其中，第一部分光线直接投射至顶壁11的内表面，通过顶壁11的内表面的反射作用反射至LED点光源20前方形成大体平行的第一反射光线L1；而第二部分光线直接投射至顶壁11中心的分光部13上，先通过分光部13的表面的反射作用反射至侧周壁12，再通过侧周壁12的反射作用反射至LED点光源20前方形成大体平行的第二反射光线L2。也即是，第二部分光线先通过分光部13一次反射至侧周壁12，再通过侧周壁12二次反射至LED点光源20前方形成大体平行的第二反射光线L2。而且，第一反射光线L1和第二反射光线L2平行。
由此，LED点光源20发出的光线通过点光源反射罩的反射作用，形成平行光线集中从点光源反射罩的敞口10处射出。
根据本发明实施例提供的点光源反射罩，结合LED光源定向发高斯光分布的特点，可以将LED点光源20的所有光线全部聚集到出光角度内，具有良好的聚光效果，而且亮度均匀，不存在两种明暗不同的光斑，同时，在同等光源功率的情况下，可大幅提高聚光亮度，充分发挥LED的节能优势。
在本发明的一个实施例中，第一反射光线L1、第二反射光线L2与所述光轴00’大体平行。也就是说，通过点光源反射罩的顶壁11内表面和侧周壁12反射后的光线均与LED点光源20的光轴00’平行。如此，可以提高光源反射罩的反射效率，将LED点光源20的光线最大程度转换成平行光。
在本发明的一个优选实施例中，顶壁11的内表面为球面，所述侧周壁12的内表面为环形弧面或环形锥面。
由于本发明的点光源反射罩为回转体结构，而且，该顶壁11的中心位于回转轴上，所以，当该顶壁11为球面时，则LED点光源20发出的光线中的第一部分光线能够均匀地投射至球面，而球面为内凹状，所以，在球面上反射的光线向光轴00’靠拢，最终形成与光轴00’平行的平行光线(即第一反射光线L1)。
同理，当侧周壁12为环形弧面或环形锥面时，LED点光源20发出的光线中的第二部分光线通过分光部13一次反射至该环形弧面或环形锥面，由于该环形弧面为内凹状或者环形锥面成倾斜状，所以，在环形弧面为内凹状或者环形锥面上二次反射的光线向光轴00’靠拢，最终形成于光轴00’平行的平行光线(即第二反射光线L2)。
也就是说，本实施例中，将顶壁11的内表面设计为球面，侧周壁12的内表面设计为环形弧面或环形锥面，可以使得LED点光源20发出的光线能够被完全反射形成平行光，起到更好的聚光效果。
有利的，在本发明的一个示例中，分光部13为沿所述回转轴旋转形成的大体锥形体，且朝向所述LED点光源20方向。采用这种锥形体结构，当LED点光源20工作时，其发出的光线中的第二部分光线能够均匀地投射至锥形体的表面上，并且，通过锥形体的反射作用，可以均匀地将光线反射至侧周壁12上，最终，使得在侧周壁12反射后形成的第二反射光线L2更加均匀集中，进一步提高聚光效果和反射效率。
可以理解的是，分光部13也可以采用其他结构，例如在其他实施例中，分光部13为向上凹陷的锥形凹部。
作为优选地，顶壁11的内表面曲率大于所述侧周壁12的内表面曲率，如此，可以确保LED点光源20发出的光线具有更好的聚光效果。
参照图5所示，为了提高聚光效果，LED点光源20被配置为在光轴00’方向上的投影面积小于或等于所述分光部13的最大横断面的面积P，以及所述LED点光源20的光束角内的全部光线投射于所述顶壁11的内表面和分光部13的表面。也就是说，LED点光源20的尺寸要小于分光部13的尺寸，LED点光源20的光束角小于或等于所述顶壁11上两侧的两个端点与LED点光源20中心的连线所形成的夹角(即A+2B)。
需要说明的是，分光部13的最大横断面是指通过一个水平剖切面将分光部13进行剖切所形成的断面，该断面是与LED点光源20平行的。对应的，当分光部13为锥形体时，最大横断面也就是锥形体的底面。
如果LED点光源20的投影面积大于分光部13的最大横断面的面积P，则一方面，LED点光源20靠近光轴的第二部分光线中有一部分光线不能通过分光部13反射至侧周壁12，而是直接通过顶壁11反射，反射后不能形成平行光，另一方面，部分反射的光线可能被LED点光源20阻挡形成暗区，最终导致聚光效果明显降低。
如果LED点光源20的光束角大于所述顶壁11上两侧的两个端点与LED点光源20中心的连线所形成的夹角(即A+2B)，则LED点光源20的发出光线中有一部分光线直接投射至顶壁11之外的侧周壁12上，由于侧周壁12只能对分光部13反射后的光线进行二次反射形成平行光线，因此，对于直接投射至侧周壁12上的光线经过侧周壁12反射后不能形成平行光。
有鉴于此，本实施例中，LED点光源20被配置为在光轴00’方向上的投影面积小于或等于所述分光部13的最大横断面的面积P，则一方面，可以使得LED点光源20靠近光轴00’的第二部分光线能够全部被分光部13反射至侧周壁12，最终通过侧周壁12二次反射后形成平行光，另一方面，反射的光线不会被LED点光源20阻挡。
而LED点光源20的光束角内的全部光线投射于所述顶壁11的内表面和分光部13的表面，则LED点光源20光束角内的全部光线分成两个部分，一部分(B范围内光线)被顶壁11反射形成平行光，另一部分(A范围内的光线)被分光部13反射至侧周壁12，再通过侧周壁12二次反射后形成平行光。由此，可以实现将LED点光源20的全部光线进行反射聚光，最终形成的聚光光束角更小。
需要说明的是，参照图4所示，LED点光源20的发光区中距离最大的两个边缘点分别与所述分光部13和所述顶壁11相交处的结合点连线所形成的夹角为θ。
当所述第一反射光线L1、第二反射光线L2与所述光轴00’平行时，则该点光源反射罩的聚光光束角小于或等于θ；当所述第一反射光线L1与所述光轴00’夹角、所述第二反射光线L2与所述光轴00’夹角均小于或等于θ/2时，则该点光源反射罩的聚光光束角在θ和2θ之间。
参照图3所示，本发明实施例提供了一种光源组件，包括LED点光源20及点光源反射罩。
具体的，点光源反射罩为上述实施例所述的点光源反射罩，该点光源反射罩位于所述LED点光源20的出光方向上。由于根据本发明上述实施例的点光源反射罩具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的光源组件也具有相应的技术效果，即可以将LED点光源20的所有光线全部聚集到出光角度内，具有良好的聚光效果，而且亮度均匀，不存在两种明暗不同的光斑，同时，在同等光源功率的情况下，可大幅提高聚光亮度，充分发挥LED的节能优势。
本发明实施例还提供了一种灯具，具有如上述实施例所述的光源组件。这种灯具可以应用于高光强要求的场合，例如远距离强光手电灯，打猎灯，潜水灯，探照灯等，具有更好的聚光效果，也起到更好的照明作用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种点光源反射罩，用于反射一LED点光源的光线，其特征在于，该点光源反射罩为回转体，所述回转体包括：
一敞口，以接收所述LED点光源射出的光线；
一顶壁，与所述敞口相对；
一分光部，形成于所述顶壁的中心，所述顶壁的中心位于所述回转轴上；
一侧周壁，邻接于所述敞口和所述顶壁之间，当所述LED点光源被配置为其光轴与所述回转体的回转轴重合，且其出光方向朝向所述顶壁时，所述LED点光源射出的第一部分光线通过所述顶壁的内表面反射后形成大体平行的第一反射光线；所述LED点光源射出的第二部分光线通过所述分光部一次反射至所述侧周壁的内表面，再通过所述侧周壁的内表面二次反射后形成大体平行的第二反射光线，所述第二反射光线与第一反射光线大体平行。
2.根据权利要求1所述的点光源反射罩，其特征在于，所述第一反射光线、第二反射光线与所述光轴大体平行。
3.根据权利要求1所述的点光源反射罩，其特征在于，所述顶壁的内表面为球面，所述侧周壁的内表面为环形弧面或环形锥面，所述分光部为沿所述回转轴旋转形成的大体锥形体，且朝向所述LED点光源方向。
4.根据权利要求1所述的点光源反射罩，其特征在于，所述LED点光源被配置为在光轴方向上的投影面积小于或等于所述分光部的最大横断面的面积，以及所述LED点光源的光束角内的全部光线投射于所述顶壁的内表面和分光部的表面。
5.根据权利要求1所述的点光源反射罩，其特征在于，所述顶壁的内表面曲率大于所述侧周壁的内表面曲率。
6.一种光源组件，其特征在于，包括：
LED点光源；
点光源反射罩，位于所述LED点光源的出光方向上，该点光源反射罩为回转体，所述回转体包括：
一敞口，以接收所述点光源射出的光线；
一顶壁，与所述敞口相对；
一分光部，形成于所述顶壁的中心，所述顶壁的中心位于所述回转轴上；
一侧周壁，邻接于所述敞口和所述顶壁之间，当所述LED点光源被配置为其光轴与所述回转体的回转轴重合，且其出光方向朝向所述顶壁时，所述LED点光源射出的第一部分光线通过所述顶壁的内表面反射后形成大体平行的第一反射光线；所述LED点光源射出的第二部分光线通过所述分光部一次反射至所述侧周壁的内表面，再通过所述侧周壁的内表面二次反射后形成大体平行的第二反射光线，所述第二反射光线与第一反射光线大体平行。
7.根据权利要求6所述的光源组件，其特征在于，所述第一反射光线、第二反射光线与所述光轴大体平行。
8.根据权利要求6所述的光源组件，其特征在于，所述顶壁的内表面为球面，所述侧周壁的内表面为环形弧面或环形锥面；所述分光部为沿所述回转轴旋转形成的大体锥形体，且朝向所述LED点光源方向。
9.根据权利要求6所述的光源组件，其特征在于，所述LED点光源被配置为在光轴方向上的投影面积小于或等于所述分光部的最大横断面的面积，以及所述LED点光源的光束角内的全部光线投射于所述顶壁的内表面和分光部的表面。
10.一种灯具，其特征在于，具有如权利要求6至9中任一项所述的光源组件。
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