CN108427158B - 环形导光板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环形导光板，包括透明环状本体，其特征是，所述环状本体包括于轴向两侧方向上的第一导光面以及第二导光面，于外圈的光源入光面，光源布置于环形导光板的外圆外侧；所述第二导光面上设置有多个沿径向依次排布的环形反射区，所述环形反射区包括有分别与光源入光面和第一导光面之间形成夹角的导出面、与导出面相接的传导面。光束通过传导面的反射后，于传导面与第一导光面之间传导反射，反射路径变短，光束在导光板内部的传输路径变短，减小了光在导光板内部传输的损耗，提升了光的利用率，最后由导出面对光进行导出，并通过多个导出面共同控制光线的导出比率。
Description
技术领域
本发明涉及光导元件领域，特别涉及一种环形导光板。
背景技术
导光板是一种将点光源转化为平面光源的重要光传导介质。
现有的导光板多是设计成大小迥异、距离有别、数量众多的凸网状微粒(或凹微孔)，它将起着对光的散射和折射作用，把沿着平板传导光束散射、折射到平板表面，从而使整块光学导光板发出柔和、均匀的平面光。
导光板的形状样式有很多，包括整体呈矩形面，也有的整体呈圆面的，相应的导光板的形状不同，相应的结构原理也会有差异，公告号为CN204227325U公开了一种新型LED环形导光板，其包括一透明或者半透明的环状本体，该环状本体的一侧边端面至少设有一LED灯组，所述环状本体表面或在层迭在环状本体上的光学片上形成凹凸V型槽 ,所述凹凸V型槽为圆形纹，环绕中心点，发射光源，减少光亮的流失。
该导光板为上下平行的环状本体，LED灯组设于环状本体的边缘。如图1所示，当侧边的LED灯组的光束射入后，光束的平行光与环状本体上的凹凸V型槽能够相交的面积小，光源的导出效率极其低下，尤其是在小尺寸下的环形导光板下，该缺点尤为明显。
发明内容
本发明的目的一是提供一种环形导光板，其具有光导出效率较高、材料成本较低的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种环形导光板，包括透明环状本体，其特征是，所述环状本体包括于轴向两侧方向上的成环状的第一导光面以及第二导光面，于外圈的光源入光面，光源布置于环形导光板的外圈外侧；
所述第二导光面上设置有多个沿径向依次排布的环形反射区，所述环形反射区包括有分别与光源入光面和第一导光面之间形成夹角的导出面，该导出面相对第一导光面呈倾斜设置，且光源的光束经过光源入光面射入经导出面折射或反射导出，多个导出面共同控制光源入光面射入的光线的导出比率；环形反射区还包括与导出面相接的传导面，传导面近第二导光面一侧，且每一个所述传导面与第一导光面之间的轴向距离沿光源入光面至圆心方向逐渐递减，使得第二导光面以圆心为中心由外向内凹陷成环状的球面；所述传导面任一点的切线与第一导光面形成的夹角小于导出面任一点的切线与第一导光面形成的夹角，光源的光束沿光源入光面至圆心方向，于传导面与第一导光面之间传导反射，其中，经传导面反射的光束与第一导光面形成α夹角，该α夹角随光线在传导面上的多次反射而逐渐增大。
进一步设置，所述环形反射区的导出面数量为两个，所述导出面的倾斜方向相反且两个所述导出面靠近第一导光面一侧端部通过设置有连接面实现连接；所述连接面与导出面之间设置为圆弧过渡。
进一步设置，所述传导面的径向长度沿光源入光面至圆心方向逐渐递减。
进一步设置，每一个所述环形反射区的连接面与导出面最高点之间的距离沿光源入光面至圆心方向逐渐递增。
本发明的目的二是提供一种环形导光板，其具有光导出效率较高、材料成本较低的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种环形导光板，包括透明环状本体，所述环状本体包括于轴向两侧方向上的成环状的第一导光面以及第二导光面，于内圈的光源入光面，光源布置于环形导光板的内圈内侧；
所述第二导光面上设置有多个沿径向依次排布的环形反射区，所述环形反射区包括有分别与光源入光面和第一导光面之间形成夹角的导出面，该导出面相对第一导光面呈倾斜设置，且光源的光束经过光源入光面射入经导出面折射或反射导出，多个导出面共同控制光源入光面射入的光线的导出比率；
环形反射区还包括与导出面相接的传导面，传导面近第二导光面一侧，且每一个所述传导面与第一导光面之间的轴向距离沿光源入光面至外圈方向逐渐递减，使得第二导光面以圆心为中心朝向外圈下凹成环状的球面；所述传导面任一点的切线与第一导光面形成的夹角小于导出面任一点的切线与第一导光面形成的夹角，光源的光束沿光源入光面至圆心方向，于传导面与第一导光面之间传导反射，其中，经传导面反射的光束与第一导光面形成α夹角，该α夹角随光线在传导面上的多次反射而逐渐增大。
进一步设置，所述环形反射区的导出面数量为两个，所述导出面的倾斜方向相反且两个所述导出面靠近第一导光面一侧端部通过设置有连接面实现连接；所述连接面与导出面之间设置为圆弧过渡。
进一步设置，所述传导面的径向长度沿光源入光面至外圈方向逐渐递减。
进一步设置，每一个所述环形反射区的连接面与导出面最高点之间的距离沿光源入光面至外圈方向逐渐递增。
本发明的目的三是提供一种环形导光板，其具有光导出效率较高、材料成本较低的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种环形导光板，包括透明环状本体，其特征是，所述环状本体包括于轴向两侧方向上的成环状的第一导光面以及第二导光面，于内圈和外圈的光源入光面，光源布置于环形导光板的内圈内侧和外圈外侧；所述第二导光面上设置有多个沿径向依次排布的环形反射区，所述环形反射区包括有分别与光源入光面和第一导光面之间形成夹角的导出面，该导出面相对第一导光面呈倾斜设置，且光源的光束经过光源入光面射入经导出面折射或反射导出，多个导出面共同控制光源入光面射入的光线的导出比率；环形反射区还包括与导出面相接的传导面，传导面近第二导光面一侧，且每一个所述传导面与第一导光面之间的轴向距离沿光源入光面至中圈方向逐渐递减，第二导光面以自身内外圈的中圈下凹成环状球面；所述传导面任一点的切线与第一导光面形成的夹角小于导出面任一点的切线与第一导光面形成的夹角，光源的光束沿光源入光面至中圈方向，于传导面与第一导光面之间传导反射，其中，经传导面反射的光束与第一导光面形成α夹角，该α夹角随光线在传导面上的多次反射而逐渐增大。
进一步设置，所述环形反射区的导出面数量为两个，所述导出面的倾斜方向相反且两个所述导出面靠近第一导光面一侧端部通过设置有连接面实现连接；所述连接面与导出面之间设置为圆弧过渡；所述传导面的径向长度沿光源入光面至中圈方向逐渐递减；每一个所述环形反射区的连接面与导出面最高点之间的距离沿光源入光面至中圈方向逐渐递增。
本发明具有以下有益效果：
1、将点光源布置在环形导光板的环形的边沿，光源进入环状本体内部，光线在第一导光面和第二导光面之间反射，第二导光面上设置有多个沿径向排布的环形反射区，导光板的材质与空气之间形成光密和光疏，在入射角度满足一定条件下分别会带来折射与全反射两种情况，当入射光线的入射角满足全反射的情况，光线从导出面重新反射至第一导光面，由第一导光面继续将光线从外圈面往圆心传递，反之则折射出第二导光面；同样的环形反射区结构下，导光板厚度越厚，导出效率越低，反之，越薄越高。所以将该板状本体设置为靠近光源入光面处的厚度大，而圆心处厚度较薄。另外，在导光板厚度相同的情况下可以减少材料的使用，数量大的时候更是大幅度的降低成本。
2、为了进一步的平和整个导光板的光线的柔和度，在近光源处的导出面的排布密度疏于远光源处，且每一个环形反射区的连接面与导出面最高点之间的距离沿圆心至外圈面的方向依次增加。将远光端的光束更高效的利用和导出，光线导出效率更高。
附图说明
图1是现有技术中等厚的环形导光板的示意图；
图2是现有技术中等厚的环形导光板的出光量示意图；
图3是本申请第一种优选方式的环形导光板的示意图；
图4是本申请第一种优选方式的环形导光板的俯视图；
图5是本申请第一种优选方式的环形导光板的环形反射区的细节图；
图6是本申请第一种优选方式的环形导光板的出光量示意图；
图7是本申请第二种优选方式的环形导光板结构示意图；
图8是本申请第三种优选方式的环形导光板结构示意图。
图中，1、环状本体；2、第一导光面；3、第二导光面；4、光源入光面；5、环形反射区；6、导出面；7、连接面；8、传导面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
第一种优选实施方式：一种环形导光板，如图3所示，包括透明的环状本体1，环状本体1的圆周外侧具有光源入光面4，光源布置于环形导光板的圆周外侧，为环状本体1内部提供光源。
环状本体1包括于轴向两侧方向上的第一导光面2以及第二导光面3，第二导光面3不是一个平整的面，第二导光面3以圆心为中心由外向内凹陷成环状的球面，使得所述第二导光面3与第一导光面2之间的轴向距离沿光源入光面4至圆心方向逐渐递减。
如图4所示，在第二导光面3上沿环状本体1的径向方向上布置有多个环形反射区5。
因为环形反射区5是微小的结构，为了展示该结构，通过放大图图5作为展示环形反射区5的示意图，图5中的各个部件的大小比例仅供参考。
参考图5，每一个环形反射区5包括两个倾斜设置的导出面6，两个导出面6的倾斜方向相反，在理想状态下，两个导出面6可以相交于一点形成V型结构，如此可以让两个导出面6的作用最大。但是因为导出面6相交的V型结构在塑料成型时带有黏弹性，缘故，每一个环形反射区5的两块导出面6之间还会设置有连接面7，连接面7与两导出面6之间构成一个倒梯形形状，上述的连接面7可以是弧面也可以是平面。
环形反射区5还包括与导出面6相接的传导面8，传导面8靠近第二导光面3一侧，且每一个传导面8与第一导光面2之间的轴向距离沿光源入光面4至圆心方向逐渐递减，传导面8任一点的切线与第一导光面2形成的夹角小于导出面6任一点的切线与第一导光面2形成的夹角。具体的说，传导面8任一点的切线与第一导光面2形成的夹角为0～15°，导出面6任一点的切线与第一导光面2形成的夹角为20～60°。
基于上述设置，对圆形导光板的出光光量进行对比分析，如图2所示，图2为图1中现有技术的圆形导光板的布置凹凸V型槽后的出光光量的示意图，圆形导光板的侧边进光，以图2中的截面图为例，光源左侧进光，中部为圆形导光板的圆心位置的出光量，右侧为光源进光位置的最远端。光在导光板的侧向进光后，理论上每侧光源的出光到圆心位置处即可，布置在导光板圆周上的光源刚满足圆形导光板的整体光亮。由于光侧向的穿透性，光源过了圆心后仍有较大部分穿透过圆心位置，该部分的光的反射路径较长，甚至，有一部分的光束直接从另一端射出，不能有效利用导出，光的导出率很低。
如图6所示，传导面6的构成使得第二导光面3凹陷成球面，圆形导光板的外圈较厚，圆心位置较薄，结合图3，由于导光板的厚度从近光端朝向远光端渐减，光束通过传导面8的反射后，于传导面8与第一导光面2之间传导反射，反射路径变短，光束在导光板内部的传输路径变短，减小了光在导光板内部传输的损耗，提升了光的利用率。又因为传导面8的反射光束与第一导光面2的α夹角逐渐变大，更利于光的导出，提升了光的导出比例且提升了导出效率。最后，根据传导面8构成的球面，圆心位置的厚度较薄，光的导出效率与导光板的厚度成反比，圆心位置的厚度越薄，光导出效率越高，将厚度相等的导光板50％的导出效率至少提升至80％以上。
另外，光源的光束经过光源入光面4射入经导出面6折射导出或反射，具体的说，参考图5，光束经导出面6折射后导出，但仍有少量的光束被反射，由第一导光面2继续反射，导出面6对光进行导出，并通过多个导出面6共同控制光线的导出比率。
如果将导出面6和连接面7做成类似梯形的结构，那么连接面7与第一导光面2之间则为平行关系，在该种状态下，当光线从第一导光面2反射至连接面7上时，由于连接面7与第一导光面2之间不存在夹角，连接面7并不能对光束起到反射作用，所以为了提到光线的导出效率，所以将连接面7做呈圆弧状，连接面7与两个导出面6之间也形成圆弧过渡，将微小的连接面7的弧度下，起到了对光束的不规划散发，因为增加了光束的多次反射，更利于光束传导至环形导光板的圆心位置处，而且，起到了匀光作用。又因连接面7导出面6尺寸为微米级，如连接面7不是圆弧过度而是相交连接导出面6，在相交的尖角连接点形状因材料在高温时的粘弹性很难成型。
由于近光源出的光线强度比较大，而远光源处则较弱，传导面8的径向长度随着远离点光源而越来越小。换种说法，即靠近点光源处的导出面6排布疏于远离点光源处。如此，能够利用上述导出面6的比例与厚度相同的导光板要高的多。再者，因为导出面6呈疏密排布基础，将远光端的光束更高效的利用和导出。
进一步的，对于远离点光源处的导出面6，其每一个所述环形反射区5的连接面7与导出面6最高点之间的距离沿光源入光面4至圆心方向逐渐递增。这样的设计可以保证远光源处的连接面7与第一导光面2之间的距离小，进一步提高了导出效率。更为重要的是，光的反射和折射的次数增加，导出面6的利用率增加，提高了导出比例。
在本申请的导光板的结构下，不仅仅减少了材料的使用，具有极大的经济效益，而且比传统的导光板更利于光线的导出。
第二种优选实施方式，如图7所示，与第一种实施方式的区别点在于：光源入光面4位于环形导光板的内圈，光源布置于环形导光板的内圈内侧。
该布置条件下，每一个所述传导面8与第一导光面2之间的轴向距离沿光源入光面4至外圈方向逐渐递减，使得第二导光面3以圆心为中心朝向外圈下凹成环状的球面。
传导面8的径向长度沿光源入光面4至外圈方向逐渐递减。每一个所述环形反射区5的连接面7与导出面6最高点之间的距离沿光源入光面4至外圈方向逐渐递增。
第三种优选实施方式，如图8所示，与第一种实施方式的区别点在于：光源入光面4位于内圈和外圈上，也就是说环形导光板的内圈内侧和外圈外侧均布置有光源。
每一个所述传导面8与第一导光面2之间的轴向距离沿光源入光面4至中圈方向逐渐递减，第二导光面3以自身内外圈的中圈下凹成环状球面。
连接面7与导出面6之间设置为圆弧过渡；传导面8的径向长度沿光源入光面4至中圈方向逐渐递减；每一个所述环形反射区5的连接面7与导出面6最高点之间的距离沿光源入光面4至中圈方向逐渐递增。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种环形导光板，包括透明环状本体(1)，其特征是，所述环状本体(1)包括于轴向两侧方向上的成环状的第一导光面(2)以及第二导光面(3)，于外圈的光源入光面(4)，光源布置于环形导光板的外圈外侧；
所述第二导光面(3)上设置有多个沿径向依次排布的环形反射区(5)，所述环形反射区(5)包括有分别与光源入光面(4)和第一导光面(2)之间形成夹角的导出面(6)，该导出面(6)相对第一导光面(2)呈倾斜设置，且光源的光束经过光源入光面(4)射入经导出面(6)折射或反射导出，多个导出面(6)共同控制光源入光面(4)射入的光线的导出比率；
环形反射区(5)还包括与导出面(6)相接的传导面(8)，传导面(8)近第二导光面(3)一侧，且每一个所述传导面(8)与第一导光面(2)之间的轴向距离沿光源入光面(4)至圆心方向逐渐递减，使得第二导光面(3)以圆心为中心由外向内凹陷成环状的球面；所述传导面(8)任一点的切线与第一导光面(2)形成的夹角小于导出面(6)任一点的切线与第一导光面(2)形成的夹角，光源的光束沿光源入光面(4)至圆心方向，于传导面(8)与第一导光面(2)之间传导反射，其中，经传导面(8)反射的光束与第一导光面(2)形成α夹角，该α夹角随光线在传导面(8)上的多次反射而逐渐增大；
所述环形反射区(5)的导出面(6)数量为两个，所述导出面(6)的倾斜方向相反且两个所述导出面(6)靠近第一导光面(2)一侧端部通过设置有连接面(7)实现连接；所述连接面(7)与导出面(6)之间设置为圆弧过渡；
每一个所述环形反射区(5)的连接面(7)与导出面(6)最高点之间的距离沿光源入光面(4)至圆心方向逐渐递增。
2.根据权利要求1所述的环形导光板，其特征在于：所述传导面(8)的径向长度沿光源入光面(4)至圆心方向逐渐递减，传导面(8)任一点的切线与第一导光面（2）形成的夹角为0～15°，导出面（6）任一点的切线与第一导光面（2）形成的夹角为20～60°。
3.一种环形导光板，包括透明环状本体(1)，其特征是，所述环状本体(1)包括于轴向两侧方向上的成环状的第一导光面(2)以及第二导光面(3)，于内圈的光源入光面(4)，光源布置于环形导光板的内圈内侧；
所述第二导光面(3)上设置有多个沿径向依次排布的环形反射区(5)，所述环形反射区(5)包括有分别与光源入光面(4)和第一导光面(2)之间形成夹角的导出面(6)，该导出面(6)相对第一导光面(2)呈倾斜设置，且光源的光束经过光源入光面(4)射入经导出面(6)折射或反射导出，多个导出面(6)共同控制光源入光面(4)射入的光线的导出比率；
环形反射区(5)还包括与导出面(6)相接的传导面(8)，传导面(8)近第二导光面(3)一侧，且每一个所述传导面(8)与第一导光面(2)之间的轴向距离沿光源入光面(4)至外圈方向逐渐递减，使得第二导光面(3)以圆心为中心朝向外圈下凹成环状的球面；所述传导面(8)任一点的切线与第一导光面(2)形成的夹角小于导出面(6)任一点的切线与第一导光面(2)形成的夹角，光源的光束沿光源入光面(4)至外圈方向，于传导面(8)与第一导光面(2)之间传导反射，其中，经传导面(8)反射的光束与第一导光面(2)形成α夹角，该α夹角随光线在传导面(8)上的多次反射而逐渐增大；
所述环形反射区(5)的导出面(6)数量为两个，所述导出面(6)的倾斜方向相反且两个所述导出面(6)靠近第一导光面(2)一侧端部通过设置有连接面(7)实现连接；所述连接面(7)与导出面(6)之间设置为圆弧过渡；
每一个所述环形反射区(5)的连接面(7)与导出面(6)最高点之间的距离沿光源入光面(4)至外圈方向逐渐递增。
4.根据权利要求3所述的环形导光板，其特征在于：所述传导面(8)的径向长度沿光源入光面(4)至外圈方向逐渐递减，传导面(8)任一点的切线与第一导光面（2）形成的夹角为0～15°，导出面（6）任一点的切线与第一导光面（2）形成的夹角为20～60°。
5.一种环形导光板，包括透明环状本体(1)，其特征是，所述环状本体(1)包括于轴向两侧方向上的成环状的第一导光面(2)以及第二导光面(3)，于内圈和外圈的光源入光面(4)，光源布置于环形导光板的内圈内侧和外圈外侧；
所述第二导光面(3)上设置有多个沿径向依次排布的环形反射区(5)，所述环形反射区(5)包括有分别与光源入光面(4)和第一导光面(2)之间形成夹角的导出面(6)，该导出面(6)相对第一导光面(2)呈倾斜设置，且光源的光束经过光源入光面(4)射入经导出面(6)折射或反射导出，多个导出面(6)共同控制光源入光面(4)射入的光线的导出比率；
环形反射区(5)还包括与导出面(6)相接的传导面(8)，传导面(8)近第二导光面(3)一侧，且每一个所述传导面(8)与第一导光面(2)之间的轴向距离沿光源入光面(4)至中圈方向逐渐递减，第二导光面(3)以自身内外圈的中圈下凹成环状球面；所述传导面(8)任一点的切线与第一导光面(2)形成的夹角小于导出面(6)任一点的切线与第一导光面(2)形成的夹角，光源的光束沿光源入光面(4)至中圈方向，于传导面(8)与第一导光面(2)之间传导反射，其中，经传导面(8)反射的光束与第一导光面(2)形成α夹角，该α夹角随光线在传导面(8)上的多次反射而逐渐增大；所述环形反射区(5)的导出面(6)数量为两个，所述导出面(6)的倾斜方向相反且两个所述导出面(6)靠近第一导光面(2)一侧端部通过设置有连接面(7)实现连接；
所述连接面(7)与导出面(6)之间设置为圆弧过渡；每一个所述环形反射区(5)的连接面(7)与导出面(6)最高点之间的距离沿光源入光面(4)至中圈方向逐渐递增。
6.根据权利要求5所述的环形导光板，其特征在于：所述传导面(8)的径向长度沿光源入光面(4)至中圈方向逐渐递减；传导面(8)任一点的切线与第一导光面（2）形成的夹角为0～15°，导出面（6）任一点的切线与第一导光面（2）形成的夹角为20～60°。
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