CN109425925A - 导光单元、导光装置和电气设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种导光单元，包括：导光板和设置在导光板的背面的光源。在导光板的正面上形成有横截面呈V字形的第一反射结构，第一反射结构具有倾斜的第一反射面；在导光板的背面上形成有横截面呈锯齿形的第二反射结构，第二反射结构具有多个倾斜的第二反射面；光源位于第一反射结构的正下方，光源的光线从导光板的背面入射到导光板中；当导光单元应用于光疏介质中时，从光源入射到第一反射面上的光线在第一反射面处发生第一次全反射，然后入射到导光板的上表面上并在此处发生第二次全反射，然后入射到第二反射面上并在此处发生第三次全反射，然后再次入射到导光板的上表面上并从导光板的正面射出。本发明还公开包括导光单元的导光装置和电气设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种导光单元、包括多个前述导光单元的导光装置、包括前述导光单元或前述导光装置的电气设备。
背景技术
点状LED光源有体积小、能耗低、颜色丰富等特点，已在家电产品中得到广泛应用。但是，点状LED光源的自身照射范围很窄，为了扩散点状LED光源的照射范围，还经常需要使用导光板。例如，在中国专利申请(申请号为CN201310346031.8)中公开了一种注塑成型导光板。在该导光板的反射面设置有V形沟槽阵列，以提高光线的反射效率；在该导光板的出射面设置有密集型布光点，以提高光线的导光效率。现有的这种导光板能够在一定程度上改善光源的照射范围和使出射光均匀柔和。但是，此类技术对光源的照射范围的扩散效果有限。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提供一种导光单元，包括：导光板和设置在所述导光板的背面的光源。在所述导光板的正面上形成有横截面呈V字形的第一反射结构，所述第一反射结构具有倾斜的第一反射面；在所述导光板的背面上形成有横截面呈锯齿形的第二反射结构，所述第二反射结构具有多个倾斜的第二反射面；所述光源位于所述第一反射结构的正下方，所述光源发射出的光线从所述导光板的背面入射到所述导光板中；当所述导光单元应用于密度小于所述导光板的光疏介质中时，从光源入射到第一反射面上的光线在第一反射面处发生第一次全反射，然后入射到导光板的上表面上并在此处发生第二次全反射，然后入射到第二反射面上并在此处发生第三次全反射，然后再次入射到导光板的上表面上并从导光板的正面射出。
根据本发明的一个方面，还提供一种导光装置，该导光装置包括多个前述导光单元。
根据本发明的一个方面，还提供一种电气设备，该电气设备包括前述导光单元或前述导光装置。
在本发明的前述实施例中，由于在导光板上形成有横截面呈V字形的第一反射结构和横截面呈锯齿形的第二反射结构，因此，光源的光线可在导光板中经过三次全反射后才从远离光源的位置射出，从而极大地扩散了光源的照射范围。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据本发明的一个实施例的导光单元的横截面示意图；
图2显示图1中所示的导光单元中的导光板的立体示意图；
图2A显示图2所示的导光板的从顶部(正面)观看时的平面视图；
图2B显示图2所示的导光板的从底部(背面)观看时的平面视图；
图3显示光源的光线在导光板中经过三次全反射的示意图；
图4显示根据本发明的另一个实施例的导光板的从顶部(正面)观看时的平面视图；
图5显示根据本发明的又一个实施例的导光板的从顶部(正面)观看时的平面视图；
图6显示根据本发明的一个实施例的包括多个图1所示的导光单元的导光装置的示意图，其中，相邻的导光板间隔开；
图7显示根据本发明的一个实施例的包括多个图1所示的导光单元的导光装置的示意图，其中，所有的导光板被一体成型为单个部件；
图8显示根据本发明的一个实施例的包括多个导光单元的电气设备的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明的一个总体技术构思，提供一种导光单元，包括：导光板和设置在所述导光板的背面的光源。在所述导光板的正面上形成有横截面呈V字形的第一反射结构，所述第一反射结构具有倾斜的第一反射面；在所述导光板的背面上形成有横截面呈锯齿形的第二反射结构，所述第二反射结构具有多个倾斜的第二反射面；所述光源位于所述第一反射结构的正下方，所述光源发射出的光线从所述导光板的背面入射到所述导光板中；当所述导光单元应用于密度小于所述导光板的光疏介质中时，从光源入射到第一反射面上的光线在第一反射面处发生第一次全反射，然后入射到导光板的上表面上并在此处发生第二次全反射，然后入射到第二反射面上并在此处发生第三次全反射，然后再次入射到导光板的上表面上并从导光板的正面射出。
图1显示根据本发明的一个实施例的导光单元的横截面示意图。如图1所示，在图示的实施例中，该导光单元主要包括导光板10和设置在导光板10的背面的光源20。
如图1所示，在图示的实施例中，在导光板10的正面上形成有横截面呈V字形的第一反射结构110，第一反射结构110具有倾斜的第一反射面111。在导光板10的背面上形成有横截面呈锯齿形的第二反射结构120，第二反射结构120具有多个倾斜的第二反射面121。
图3显示光源20的光线L在导光板10中经过三次全反射的示意图。
如图1和图3所示，在图示的实施例中，光源20位于第一反射结构110的正下方，光源20发射出的光线L从导光板10的背面入射到导光板10中。当导光单元应用于密度小于导光板10的光疏介质中时，从光源20入射到第一反射面111上的光线L在第一反射面111处发生第一次全反射，然后入射到导光板10的上表面10a上并在此处发生第二次全反射，然后入射到第二反射面121上并在此处发生第三次全反射，然后再次入射到导光板10的上表面10a上并从导光板10的正面射出。
请继续参见图3，在图示的实施例中，在经过第一次全反射之后，光线L入射到导光板10的上表面10a上的远离第一反射结构110的第一位置P1处。在经过第二次全反射之后，光线L入射到导光板10的第二反射结构120上的远离第一位置P1的第二位置P2处。在经过第三次全反射之后，光线L入射到导光板10的上表面10a上的远离第二位置P2处的第三位置P3处并在第三位置P3处从导光板10的正面射出。因此，在图示的实施例中，光源20的光线L在导光板10中经过三次全反射后从远离光源20的第三位置P3射出，从而极大地扩散了光源的照射范围。
如图3清楚地显示，光源20在经导光板10扩散之后的照射范围D2远大于光源20的自身照射范围D1(即，光源20在未经导光板10扩散之前的照射范围D1)。
在本发明的一个实施例中，前述光源20可以为点状LED光源。但是，本发明不局限于此，光源20也可以采用其他类型的光源。
本申请的发明人经过试验验证表明，单个点状LED光源的自身照射范围D1大致是35mm，并且存在中间过亮，两边亮度衰减的问题(即，亮度不均匀)。而在经过本发明的导光板10扩散之后，单个点状LED光源的照射范围D2可以达到100mm以上，从而极大地扩散了光源的照射范围，而且在整个照射范围内亮度分布均匀。
此外，在本发明的前述实施例中，由于光源20设置在导光板10的背面，因此，对产品(例如，家电设备)的外观设计的限制很小。例如，导光板可以延伸到产品的外观的边缘，做成无边框的样子，从而有利于提高产品的美观性。
如图1和图3所示，在图示的实施例中，导光单元还包括位于第一反射结构110的正下方的光发散单元(例如，图中的横截面呈碗形的光发散结构130)，光源20发射出的光线L在经过光发散单元发散之后入射到导光板10中。但是，请注意，光发散单元不是必须的，因为，通常光源20发射出的光线自身就是发散的(这不同于激光器发射出的激光束)。
在本发明的一个实施例中，如图1和图3所示，光发散单元可以包括形成在导光板10的背面上的横截面呈碗形的光发散结构130。但是，光发散单元不局限于图示的实施例，例如，在本发明的另一个实施例中，光发散单元可以为一个独立的凹透镜(未图示)，该凹透镜可以设置在导光板10和光源20之间或者直接结合到导光板10或光源20上。
图2显示图1中所示的导光单元中的导光板10的立体示意图；图2A显示图2所示的导光板10的从顶部(正面)观看时的平面视图；图2B显示图2所示的导光板10的从底部(背面)观看时的平面视图。
如图2、2A和2B所示，在图示的实施例中，导光板10从正面观看时呈长条状。此时，导光板10上的第一反射结构110为横截面呈V字形的凹陷部，导光板10上的第二反射结构120为横截面呈锯齿形的沟槽。
请注意，本发明中的导光板的形状不局限于图1至图3所示的实施例，导光板可以具有任何合适的形状，只要该导光板的正面和背面上分别形成前述横截面呈V字形的第一反射结构110和前述横截面呈锯齿形的第二反射结构120即可。
图4显示根据本发明的另一个实施例的导光板10’的从顶部(正面)观看时的平面视图。如图4所示，该导光板10’从正面观看时呈圆形，此时，导光板10’的正面上的第一反射结构110’为横截面呈V字形的圆锥状凹陷部。
图5显示根据本发明的又一个实施例的导光板10”的从顶部(正面)观看时的平面视图。如图5所示，该导光板10”从正面观看时呈正六边形，此时，导光板10”的正面上的第一反射结构110”为横截面呈V字形的圆锥状凹陷部。
请注意，图2、图4和图5仅示例地说明了几种不同形状的导光板10、10’、10”，但是，本发明不局限于此，导光板可以具有任意合适的形状，例如，三角形、正方形、矩形、星形、卡通形、椭圆形、五角星形等。
在前述实施例中，导光单元适于应用在密度小于导光板10的光疏介质中，例如，空气或水中。在本发明的一个实施例中，前述导光板10可以由密度大于光疏介质的透明材料制成，例如，可以由ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PMM(Apolymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)或玻璃制成。
在本发明的一个实施例中，导光单元还可以包括均光板(未图示)，该均光板设置在导光板10的上表面10a的上方。均光板可以使出射光线从直射变成漫射，看起来不刺眼。
如图1和图2所示，在图示的实施例中，第一反射结构110还具有连接第一反射面111的下部的弧形过渡面112和位于第一反射面111的上部与导光板10的上表面10a之间的平滑过渡面113。这样，在第一反射结构110上就不会存在尖锐的拐角、凸点或棱边，从而能够使亮度分布更加均匀，避免在拐角、凸点或棱边处出现刺眼的亮点。
图6显示根据本发明的一个实施例的包括多个图1所示的导光单元的导光装置的示意图，其中，相邻的导光板10、10间隔开。
如图6所示，在图示的实施例中，该导光装置包括多个图1所示的导光单元。多个导光单元可以排成单行、单列或多行多列(阵列)。如图6所示，多个导光单元中的相邻两个导光板10、10彼此间隔开预定间隙。在本发明中，由于导光板10极大地扩散了光源20的照射范围，因此，从视觉效果上来看，相邻两个导光板10、10如同无缝拼接在一起。
图7显示根据本发明的一个实施例的包括多个图1所示的导光单元的导光装置的示意图，其中，所有的导光板10、10被一体成型为单个部件。
如图7所示，多个导光单元中的所有导光板10被一体成型为单个部件1。这样，便于制造，可以降低制造成本。
在本发明的一个实施例中，图6和图7中的多个导光单元中的各个光源20、20发射出的光线可以具有相同的颜色也可以具有不同的颜色。当多个导光单元中的多个光源20、20显示不同颜色时，可以拓展导光装置的显示效果。
图8显示根据本发明的一个实施例的包括多个导光单元的电气设备1000的示意图。
如图8所示，在图示的实施例中，该电气设备1000为空调。但是，本发明不局限于此，电气设备可以为冰箱、洗衣机或其他家用电器。
如图8所示，在图示的实施例中，在电气设备1000上设置有五个图1所示的导光单元。五个导光单元中的导光板10被一体成型为单个部件，这样，五个导光单元中的导光板10就如同一条灯带。在本发明的一个实施例中，可以通过五个导光单元中的五个光源(在内部，从图8中不可见)来表达不同的信息。
在本发明的一个实施例中，如图8所示，可以通过光源的点亮数量来形象地表示空调的风量大小，功率高低等信息。例如，五个光源全部点亮时就是风量最大，点亮三个时就是中风量，只点亮一个时就表示风量最小。
此外，在本发明的一个实施例中，如图8所示，还可以通过点亮光源来表示风向的左右调节等信息。例如，只有左侧的两个光源点亮时表示风向向左，只有右侧的两个光源点亮时表示风向向右。
此外，在本发明的一个实施例中，如图8所示，还可以通过光源的颜色变化来表示空调的不同运行模式。例如，蓝色表示制冷模式，橙色表示制热模式，绿色表示节能模式等。此外，还可以通过光源的颜色变化来做出动画效果，可以提升产品的美观性。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
Claims (19)
1.一种导光单元，包括：导光板(10)和设置在所述导光板(10)的背面的光源(20)，
其特征在于：
在所述导光板(10)的正面上形成有横截面呈V字形的第一反射结构(110)，所述第一反射结构(110)具有倾斜的第一反射面(111)；
在所述导光板(10)的背面上形成有横截面呈锯齿形的第二反射结构(120)，所述第二反射结构(120)具有多个倾斜的第二反射面(121)；
所述光源(20)位于所述第一反射结构(110)的正下方，所述光源(20)发射出的光线(L)从所述导光板(10)的背面入射到所述导光板(10)中；
当所述导光单元应用于密度小于所述导光板(10)的光疏介质中时，从光源(20)入射到第一反射面(111)上的光线(L)在第一反射面(111)处发生第一次全反射，然后入射到导光板(10)的上表面(10a)上并在此处发生第二次全反射，然后入射到第二反射面(121)上并在此处发生第三次全反射，然后再次入射到导光板(10)的上表面(10a)上并从导光板(10)的正面射出。
2.根据权利要求1所述导光单元，其特征在于：
在经过所述第一次全反射之后，所述光线(L)入射到所述导光板(10)的上表面(10a)上的远离所述第一反射结构(110)的第一位置(P1)处；
在经过所述第二次全反射之后，所述光线(L)入射到所述导光板(10)的第二反射结构(120)上的远离所述第一位置(P1)的第二位置(P2)处；
在经过所述第三次全反射之后，所述光线(L)入射到所述导光板(10)的上表面(10a)上的远离所述第二位置(P2)处的第三位置(P3)处并在第三位置(P3)处从导光板(10)的正面射出。
3.根据权利要求1所述导光单元，其特征在于：所述光源为点状LED光源。
4.根据权利要求3所述导光单元，其特征在于：
所述导光单元还包括位于所述第一反射结构(110)的正下方的光发散单元，所述光源(20)发射出的光线(L)在经过所述光发散单元发散之后入射到所述导光板(10)中。
5.根据权利要求4所述导光单元，其特征在于：
所述光发散单元包括形成在所述导光板(10)的背面上的横截面呈碗形的光发散结构(130)。
6.根据权利要求4所述导光单元，其特征在于：
所述光发散单元包括凹透镜，所述凹透镜设置在所述导光板(10)和所述光源(20)之间。
7.根据权利要求6所述导光单元，其特征在于：所述凹透镜直接结合到所述导光板(10)或所述光源(20)上。
8.根据权利要求1所述导光单元，其特征在于：从正面观看时，所述导光板(10、10’、10”)呈长条状、圆形、多边形或星形。
9.根据权利要求1所述导光单元，其特征在于：所述导光板(10)由密度大于所述光疏介质的透明材料制成。
10.根据权利要求9所述导光单元，其特征在于：所述透明材料包括ABS、PMMA或玻璃。
11.根据权利要求9所述导光单元，其特征在于：所述光疏介质为空气或水。
12.根据权利要求1所述导光单元，其特征在于：
所述导光单元还包括均光板，所述均光板设置在所述导光板(10)的上表面(10a)的上方。
13.根据权利要求1所述导光单元，其特征在于：
所述第一反射结构(110)还具有连接所述第一反射面(111)的下部的弧形过渡面(112)和位于所述第一反射面(111)的上部与所述导光板(10)的上表面(10a)之间的平滑过渡面(113)。
14.根据权利要求13所述导光单元，其特征在于：在所述第一反射结构(110)上没有尖锐的拐角、凸点或棱边。
15.一种导光装置，其特征在于，包括：多个由权利要求1-14中任一项所限定的导光单元。
16.根据权利要求15所述的导光装置，其特征在于：所述多个导光单元中的相邻两个导光板(10)彼此间隔开预定间隙。
17.根据权利要求15所述的导光装置，其特征在于：所述多个导光单元中的所有导光板(10)被一体成型为单个部件(1)。
18.根据权利要求15所述的导光装置，其特征在于：所述多个导光单元中的各个光源(20)发射出的光线具有相同或不同的颜色。
19.一种电气设备，其特征在于，包括：权利要求1-14中任一项所述的导光单元或权利要求15-18中任一项所述的导光装置。
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Citations (6)
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| US20030026106A1 (en) * | 2001-08-01 | 2003-02-06 | Ulrich Knaack | Lamp for vehicle |
| CN1779530A (zh) * | 2004-11-24 | 2006-05-31 | 三星电子株式会社 | 侧向发光装置、背光单元以及液晶显示器设备 |
| CN102007608A (zh) * | 2008-05-27 | 2011-04-06 | 夏普株式会社 | Led光源装置、背光装置以及液晶显示装置 |
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-
2017
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