CN108730920A - 一种不对称配光的照明用光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不对称配光的照明用光学系统，所述光学系统包括后反射面，所述后反射面的局部为非平滑面，或，在平滑的后反射面的局部上附着一非平滑层；光源发出的光线经后反射面反射后向前方传播。本发明克服了现有的技术偏见，在应用“洗”的照明方式时，通过对后反射面进行非光滑处理以提被照面上近处“暗区”的照度，从而提高被照面上照度均匀度。

Description

一种不对称配光的照明用光学系统
技术领域
本发明属于照明技术领域，具体涉及一种不对称配光的照明用光学系统。
背景技术
在照明工程应用中，对“面”照明是一种重要的照明方式。评估面上的照明的质量时，一类常用的指标是均匀度，即考察面上各点是否亮暗一致。均匀度越低，眼睛看到的“明暗差别越明显”。如图1和图2所示，图中的被照面为立面，灯距离立面一定距离，灯发出的光集中于光束(注：图中表示光束的两根线不是灯光明暗的界限。灯实际在各方向上的光是按配光曲线分布的，有明暗渐变的过度)。当灯照明立面，产生立面上的明暗差异。此时被照面上有中部的“被照亮的区域”和上下的“暗区”。
为提高照明均匀度，需要减小暗区、扩大亮区范围以及缩小亮区与暗区之间的亮暗差，常用的方法是：如图3所示的加大灯具到立面的距离扩大光束角以及图4所示的减小灯具到立面的距离缩小光束角。如图4所示的方法常常被称为“洗”的照明方式，如用这种方式照明墙面即“洗墙”照明。
在应用“洗”的照明方式时，现有方案为了照亮更远的位置而让光更集中的照向某个方向。光源发出发散的光线，现有窄光束角的光学系统将发散的光线集中，产生窄光束角的光线。窄光束角的光学系统能够照亮一定距离以外的位置，但距离较近的位置由于不在光线的主投射范围，或者说在该方向上的光分布较少，导致“照不亮”而产生“灯下黑”，也就是在被照面上靠近灯的位置有明显的“暗区”。“暗区”是导致被照面上照度均匀度低的一个重要因素。
为提高被照面上照度的均匀度，上述现有方案多采用如图5至图7所示的光学系统，并对如图5至图7的光学系统做出改进(见图8-图10)，以兼顾“洗”的照明方式和对近处的“暗区”进行补光。如图8所示，在内表面为反射面的壳体内部增加了一片雾面玻璃。光源发出的光线一部分照射到雾面玻璃上，在雾面玻璃上发生漫射，既有向前的漫射也有向后的漫射。其中向前漫射的光线用于对“暗区”补充照明。如图9所示，在该光学系统前面增加局部处理，在其前表面选取局部成磨砂(也称雾化，即把原本光滑透射的表面处理成半透明状的漫射表面)或楞纹结构。这时，一部分经过后反射面反射向前方传播的光线，在通过局部表面时，发生漫射或扩大了光线角度，这样就有一小部分光线射向近处“暗区”的方向，由于距离近，所以较少的光就可以提高“暗区”的照明。这种方法存在这样的问题：“暗区”位于光学系统的单侧，而光经局部表面发散是向双侧的，降低了光的利用。如图10所示，在该光学系统的局部表面扩大至整个前表面，将整个表面做了一侧高一侧低，并添加了棱纹。这是一种早期的尝试，对被照面上的均匀度的提升几乎不起作用。
现有技术都避免对“后反射面”改动。原因在于，“后反射面”在传统思想中是影响光学系统效率高低的主要因素，传统思想予以严格的保护，甚至在有可能接触到“后反射面”的操作时要求带手套避免留指纹，可见对后反射面平滑度保护的重视，传统的“保护”的思想或却被理解成“后反射面”的不可改变性。
发明内容
针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是提供一种克服现有的技术偏见，在应用“洗”的照明方式时，通过对后反射面进行非光滑处理以提高被照面上近处“暗区”的照度，从而提高被照面上照度均匀度。
为解决上述技术问题，本发明具有如下构成：
一种不对称配光的照明用光学系统，所述光学系统包括后反射面，所述后反射面的局部为非平滑面，或，在平滑的后反射面的局部上附着一非平滑层。光源发出的光线，一部分经所述后反射面反射后，向前方传播；另一部分光线照射到表面处理过的非平滑面或非平滑层，反射出比原有平滑表面的反射光线更发散的光线。
所述非平滑面和非平滑层均包括经过化学腐蚀、物理打磨或喷砂处理后的磨砂面。
所述非平滑面和非平滑层均包括重复阵列的微单元结构。
所述微单元结构包括多边形阵列结构或棱纹结构。
所述非平滑层还包括黏贴和贴膜。
所述非平滑面或非平滑层表面还设有反射镀层。
所述非平滑面或非平滑层后侧还分离设置有反射附件。
所述光学系统还包括相互靠近或分离设置的中心透镜前镜面和中心透镜后镜面，其中，所述中心透镜前镜面和中心透镜后镜面均设置在所述后反射面中。
所述后反射面还可由PMMA、PC、玻璃、铝或不锈钢等制成。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
本发明突破了现有的保护后反射面的思想，对后反射面进行了“破坏”，使得从一开始反射就将光线分别利用；本发明光学系统照得远并兼顾对近处“暗区”的照明，局部非平滑将光线分布至“暗区”方向，从而使被照面上近处暗区范围减小。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1：现有技术中灯照明立面时产生明暗差异的效果图一；
图2：现有技术中灯照明立面时产生明暗差异的效果图二；
图3：现有技术中加大灯与立面的距离扩大光束角时的结构示意图；
图4：现有技术中减小灯与立面的距离缩小光束角时的结构示意图；
图5：现有技术中光学系统的结构示意图一；
图6：现有技术中光学系统的结构示意图二；
图7：现有技术中光学系统的结构示意图三；
图8：现有技术中光学系统的改进型结构示意图一；
图9：现有技术中光学系统的改进型结构示意图二；
图10：现有技术中光学系统的改进型结构示意图三；
图11：本发明不对称配光的照明用光学系统实施例一的结构示意图；
图12：本发明不对称配光的照明用光学系统实施例二的结构示意图；
图13：本发明不对称配光的照明用光学系统实施例三的结构示意图；
图14：本发明不对称配光的照明用光学系统实施例四的结构示意图；
图15：本发明不对称配光的照明用光学系统实施例五的结构示意图；
图16：本发明不对称配光的照明用光学系统实施例六的结构示意图。
图中：10光学系统；11光源；13后反射面；14中心透镜前镜面；15中心透镜后镜面；16雾面玻璃；17棱纹；101非平滑面；102非平滑层；103反射镀层；104反射附件；105反射面；OO’对称轴；图中虚线表示光线。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
实施例一
如图11所示，本实施例不对称配光的照明用光学系统，所述光学系统10包括后反射面13。所述后反射面13的局部为非平滑面101，或，附着在后反射面13上的非平滑层102。
所述局部指在后反射面13上的连续区域或非连续区域，其大小和布设位置可根据实际情况进行适应性调整。
在本实施例中，所述后反射面13由铝、不锈钢、玻璃等不透光材料制成，后反射面13为壳体，所述壳体为一个轴对称旋转体或拉伸体。
所述非平滑面101或非平滑层102均包括经过化学腐蚀、物理打磨或喷砂处理后的磨砂面。
所述非平滑面101或非平滑层102均包括重复阵列的微单元结构。其中，所述微单元结构包括多边形阵列结构或棱纹结构。
所述非平滑层102还包括粘贴和贴膜，如半透明胶带等。
在本实施例中，光源11发出的光线，一部分经后反射面13反射后向前方传播。其中一部分照射到未经处理的后反射面13，这部分光线经后反射面13的反射后向前方向传播；其中另一部分光线照射到表面处理过的非平滑面101或非平滑层102，反射出比原有平滑表面的反射光线更发散的光线。这些发散的光线照向暗区并为暗区补充光线，以降低立面的亮暗差，提高立面上的照度均匀度。
实施例二
如图12所示，本实施例不对称配光的照明用光学系统，所述光学系统10包括后反射面13、中心透镜前镜面14以及中心透镜后镜面15。所述后反射面13的局部为非平滑面101，或，附着在后反射面13上的非平滑层102。所述中心透镜前镜面14和中心透镜后镜面15接触设置形成一中心透镜，所述中心透镜设置在所述后反射面13中。
所述局部指在后反射面13上的连续区域或非连续区域，其大小和布设位置可根据实际情况进行适应性调整。
在本实施例中，所述后反射面13由铝、不锈钢、玻璃等不透光材料制成，后反射面13为壳体，所述壳体为一个轴对称旋转体或拉伸体。
所述非平滑面101和非平滑层102均包括经过化学腐蚀、物理打磨或喷砂处理后的磨砂面。
所述非平滑面101和非平滑层102均包括重复阵列的微单元结构。其中，所述微单元结构包括多边形阵列结构或棱纹结构。
所述非平滑层102还包括粘贴和贴膜，如半透明胶带等。
在本实施例中，光源11发出的光线，一部分经后反射面13反射后向前方传播。其中一部分照射到未经处理的后反射面13，这部分光线经后反射面13的反射后向前方向传播；其中另一部分光线照射到表面处理过的非平滑面101或非平滑层102，反射出比原有平滑表面的反射光线更发散的光线。这些发散的光线照向暗区并为暗区补充光线，以降低立面的亮暗差，提高立面上的照度均匀度。光源11发出的光线，另一部分射向中心透镜后镜面15，光线在中心透镜后镜面15上发生一次折射后射向中心透镜前镜面14，并在中心透镜前镜面14再发生一次折射后向前方传播。
实施例三
如图13所示，本实施例不对称配光的照明用光学系统，所述光学系统10包括后反射面13、中心透镜前镜面14以及中心透镜后镜面15。所述后反射面13的局部为非平滑面101，或，附着在后反射面13上的非平滑层102。所述中心透镜前镜面14和中心透镜后镜面15分离设置，所述中心透镜设置在所述后反射面13中。
所述局部指在后反射面13上的连续区域或非连续区域，其大小和布设位置可根据实际情况进行适应性调整。
在本实施例中，所述后反射面13由铝、不锈钢、玻璃等不透光材料制成，后反射面13为壳体，所述壳体为一个轴对称旋转体或拉伸体。
所述非平滑面101或非平滑层102均包括经过化学腐蚀、物理打磨或喷砂处理后的磨砂面。
所述非平滑面101或非平滑层102均包括重复阵列的微单元结构。其中，所述微单元结构包括多边形阵列结构或棱纹结构。
所述非平滑层102还包括粘贴和贴膜，如半透明胶带等。
在本实施例中，光源11发出的光线，一部分经后反射面13反射后向前方传播。其中一部分照射到未经处理的后反射面13，这部分光线经后反射面13的反射后向前方向传播；其中另一部分光线照射到表面处理过的非平滑面101或非平滑层102，反射出比原有平滑表面的反射光线更发散的光线。这些发散的光线照向暗区并为暗区补充光线，以降低立面的亮暗差，提高立面上的照度均匀度。光源11发出的光线，另一部分射向中心透镜后镜面15，光线在中心透镜后镜面15上发生一次折射后射向中心透镜前镜面14，并在中心透镜前镜面14再发生一次折射后向前方传播。
实施例四
如图14所示，本实施例不对称配光的照明用光学系统，所述光学系统10包括后反射面13、中心透镜前镜面14以及中心透镜后镜面15。所述后反射面13的局部为非平滑面101，或，附着在后反射面13上的非平滑层102。所述中心透镜前镜面14和中心透镜后镜面15分离设置，所述中心透镜设置在所述后反射面13中。
所述局部指在后反射面13上的连续区域或非连续区域，其大小和布设位置可根据实际情况进行适应性调整。
在本实施例中，所述后反射面13包围构成的体块由PMMA或PC或玻璃等透光材质制成。所述体块为一个轴对称旋转体或拉伸体，剖面如图14所示。
所述非平滑面101或非平滑层102均包括经过化学腐蚀、物理打磨或喷砂处理后的磨砂面。
所述非平滑面101或非平滑层102均包括重复阵列的微单元结构。其中，所述微单元结构包括多边形阵列结构或棱纹结构。
所述非平滑层102还包括粘贴和贴膜，如半透明胶带等。
在本实施例中，光源11发出的光线，一部分经后反射面13反射后向前方传播。其中一部分照射到未经处理的后反射面13，这部分光线经后反射面13的反射后向前方向传播；其中另一部分光线照射到表面处理过的非平滑面101或非平滑层102，在此发生漫射，包括向前后方向。向前漫射的光线比原有平滑表面的反射光线更发散。这些发散的光线照向暗区并为暗区补充光线，以降低立面的亮暗差，提高立面上的照度均匀度。光源11发出的光线，另一部分射向中心透镜后镜面15，光线在中心透镜后镜面15上发生一次折射后射向中心透镜前镜面14，并在中心透镜前镜面14再发生一次折射后向前方传播。
实施例五
如图15所示，本实施例不对称配光的照明用光学系统，所述光学系统10包括后反射面13、中心透镜前镜面14以及中心透镜后镜面15。所述后反射面13的局部为非平滑面101，或，附着在后反射面13上的非平滑层102。所述非平滑面101或非平滑层102所对应的后反射面13的外表面还设有反射镀层103。所述中心透镜前镜面14和中心透镜后镜面15分离设置，所述中心透镜设置在所述后反射面13中。
所述局部指在后反射面13上的连续区域或非连续区域，其大小和布设位置可根据实际情况进行适应性调整。
在本实施例中，所述后反射面13包围构成的体块由PMMA或PC或玻璃等透光材质制成。所述体块为一个轴对称旋转体或拉伸体，剖面如图15所示。
所述非平滑面101或非平滑层102均包括经过化学腐蚀、物理打磨或喷砂处理后的磨砂面。
所述非平滑面101或非平滑层102均包括重复阵列的微单元结构。其中，所述微单元结构包括多边形阵列结构或棱纹结构。
所述非平滑层102还包括粘贴和贴膜，如半透明胶带等。
在本实施例中，光源11发出的光线，一部分经后反射面13反射后向前方传播。其中一部分照射到未经处理的后反射面13，这部分光线经后反射面13的反射后向前方向传播；其中另一部分光线照射到表面处理过的非平滑面101或非平滑层102，在此发生漫射。向后漫射的光线，经由反射镀层103反射改变方向向前漫射，向前漫射的光线比原有平滑表面的反射光线更发散。这些发散的光线照向暗区并为暗区补充光线，以降低立面的亮暗差，提高立面上的照度均匀度。光源11发出的光线，另一部分射向中心透镜后镜面15，光线在中心透镜后镜面15上发生一次折射后射向中心透镜前镜面14，并在中心透镜前镜面14再发生一次折射后向前方传播。
所述反射镀层103覆盖所述非平滑面101或非平滑层102。一种特殊的情况是所述反射镀层103覆盖整个后反射面13。
实施例六
如图16所示，本实施例不对称配光的照明用光学系统，所述光学系统10包括后反射面13、中心透镜前镜面14以及中心透镜后镜面15。所述后反射面13的局部为非平滑面101，或，附着在后反射面13上的非平滑层102。所述非平滑面101或非平滑层102所对应的后反射面13的外侧还设有一带反射面105的反射附件104，其中所述反射面105朝向后反射面13设置。所述中心透镜前镜面14和中心透镜后镜面15分离设置，所述中心透镜设置在所述后反射面13中。
所述局部指在后反射面13上的连续区域或非连续区域，其大小和布设位置可根据实际情况进行适应性调整。
在本实施例中，所述后反射面13包围构成的体块由PMMA或PC或玻璃等透光材质制成。所述体块为一个轴对称旋转体或拉伸体，剖面如图16所示。
所述非平滑面101或非平滑层102均包括经过化学腐蚀、物理打磨或喷砂处理后的磨砂面。
所述非平滑面101或非平滑层102均重复阵列的微单元结构。其中，所述微单元结构包括多边形阵列结构或棱纹结构。
所述非平滑层102还包括粘贴和贴膜，如半透明胶带等。
在本实施例中，光源11发出的光线，一部分经后反射面13反射后向前方传播。其中一部分照射到未经处理的后反射面13，这部分光线经后反射面13的反射后向前方向传播；其中另一部分光线照射到表面处理过的非平滑面101或非平滑层102，在此发生漫射。向后漫射的光线，经由反射附件104上的反射面105反射改变方向向前漫射，向前漫射的光线比原有平滑表面的反射光线更发散。这些发散的光线照向暗区并为暗区补充光线，以降低立面的亮暗差，提高立面上的照度均匀度。光源11发出的光线，另一部分射向中心透镜后镜面15，光线在中心透镜后镜面15上发生一次折射后射向中心透镜前镜面14，并在中心透镜前镜面14再发生一次折射后向前方传播。
所述反射附件104上的反射面105覆盖所述非平滑面101或非平滑层102。一种特殊的情况是所述反射附件104上的反射面105覆盖整个后反射面13。
本发明突破了现有的保护后反射面的思想，对后反射面进行了“破坏”，使得从一开始反射就将光线分别利用；本发明光学系统照得远并兼顾对近处“暗区”的照明，一部分光线保持向前出光，另一部分光线直接在反射面进行调整，将光线分布至“暗区”方向，从而使被被照面上近处暗区范围减小。综上，本发明具有广阔的市场应用前景。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种不对称配光的照明用光学系统，其特征在于，
所述光学系统(10)包括后反射面(13)，所述后反射面(13)的局部为非平滑面(101)，或，在平滑的后反射面(13)的局部上附着一非平滑层(102)；光源(11)发出的光线经后反射面(13)反射后向前方传播。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述非平滑面(101)和非平滑层(102)均包括经过化学腐蚀、物理打磨或喷砂处理后的磨砂面。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述非平滑面(101)非平滑层(102)均包括重复阵列的微单元结构。
4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述微单元结构包括多边形阵列结构或棱纹结构。
5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述非平滑层(102)还包括粘贴和贴膜。
6.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统，其特征在于，所述非平滑面(101)或非平滑层(102)的外表面还设有反射镀层(103)。
7.根据权利要求1至5任一项所述的光学系统，其特征在于，所述非平滑面(101)或非平滑层(102)的外侧还分离设置有反射面(105)。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统(10)还包括相互靠近或分离设置的中心透镜前镜面(14)和中心透镜后镜面(15)，其中，所述中心透镜前镜面(14)和中心透镜后镜面(15)均设置在所述后反射面(13)中。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或8所述的光学系统，其特征在于，所述后反射面(13)由PMMC、PC、玻璃、铝或不锈钢制成。
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