CN109737331A - 一种灯具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灯具，包括光源，所述光源发出的光线分为两部分，其中第一部分光线投射到投影单元上并出射形成星空投影灯，第二部分光线投射到照明单元上形成照明灯。光源发出的一部分光线投射到投影单元上，最终形成星空投影效果，可以起到营造氛围，装饰的作用，另一部分光线投射到照明单元上，形成照明的灯光效果，起到照明的作用，该灯具同时具有星空投影灯和照明灯两个模块功能，不仅提高了光源的利用率，避免光线浪费，且提高了灯具的使用多样性，满足更多的使用需求，该灯具体积小，成本低，应用更广泛。

Description

一种灯具

技术领域

本发明涉及装饰与照明技术领域，具体涉及一种灯具。

背景技术

星空投影灯，是一种在墙壁、天花板、草坪上投影出无数星星或雪花等图案的装饰照明装置，用在室内如KTV包厢，室外如庭院、草坪、植物上，可以起到营造氛围，装饰景观的作用，在生活中具有非常广泛的应用。

目前市场上的星空投影灯通常采用激光二极管或LED作为光源，但激光二极管几乎都是红绿蓝单色的，无法有效合成白色，因而难以形成白色的图案；而采用LED作为光源时，为了保证星空投影效果，通常只能使用部分光线，降低了光源的利用率。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种能有效提高光源利用率，提高适用性的集星空投影灯与照明灯为一体的灯具。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种灯具，包括光源，所述光源发出的光线分为两部分，其中第一部分光线投射到投影单元上并出射形成星空投影灯，第二部分光线投射到照明单元上形成照明灯。

进一步的，投射到所述投影单元上的第一部分光线相对光源的发光点的张角小于60°。

进一步的，所述投影单元包括沿光路依次设置的准直透镜和反射镜阵列，所述第一部分光线经过所述准直透镜准直后投射到反射镜阵列上，经所述反射镜阵列反射后出射形成星空投影效果。

进一步的，所述投影单元还包括位于所述反射镜阵列后方的光路转折元件，使经所述反射镜阵列反射后的光线沿指定方向出射。

进一步的，所述投影单元还包括与所述反射镜阵列连接的驱动单元，带动所述反射镜阵列转动。

进一步的，还包括设于所述光源和投影单元之间的光学引导单元，将所述第一部分光线引导到投影单元的准直透镜上。

进一步的，所述光学引导单元包括一凹透镜。

进一步的，所述凹透镜采用PC材料制成，所述准直透镜采用PMMA材料制成。

进一步的，所述光学引导单元还包括沿光路设于所述凹透镜后方的分束单元，所述分束单元包括一实体透明件，所述实体透明件包括入射面、反射面和出射面，所述反射面为全内反射面，透过凹透镜后的光束依次经过所述入射面和出射面后或依次经过所述入射面、反射面和出射面后形成多个传播角度不同的子光束，所述子光束投射到所述准直透镜上准直后入射到反射镜阵列上。

进一步的，所述光学引导单元还包括沿光路设于所述光源和凹透镜之间的光阑，所述光阑的透光孔中设有至少一个图案片，所述光阑的透光孔的口径小于所述光源的发光面的尺寸。

进一步的，所述照明单元包括围设于所述光源四周的灯罩，所述灯罩上设有与所述第一部分光线相适配的出光口，所述第一部分光线透过所述出光口后投射到所述投影单元上，所述第二部分光线投射到所述灯罩上形成照明灯。

进一步的，所述光源外周还套设有匀光引导件，所述第二部分光线经过所述匀光引导件后均匀投射到所述灯罩上。

本发明提供的灯具，包括光源，所述光源发出的光线分为两部分，其中第一部分光线投射到投影单元上并出射形成星空投影灯，第二部分光线投射到照明单元上形成照明灯。具体的，光源发出的一部分光线投射到投影单元上，最终形成星空投影效果，可以起到营造氛围，装饰的作用，另一部分光线投射到照明单元上，形成照明的灯光效果，起到照明的作用，该灯具同时具有星空投影灯和照明灯两个模块功能，不仅提高了光源的利用率，避免光线浪费，且提高了灯具的使用多样性，满足更多的使用需求，该灯具体积小，成本低，应用更广泛。

附图说明

图1是本发明实施例1中灯具的整体概况图；

图2是本发明实施例1中光源的三维坐标系示意图；

图3是本发明实施例1中灯具的具体结构示意图；

图4是本发明实施例2中灯具的具体结构示意图；

图5是本发明实施例2中分束单元的结构示意图；

图6是本发明实施例3中灯具的具体结构示意图。

图中所示：10、光源；101、第一部分光线；102、第二部分光线；20、投影单元；210、准直透镜；220、反射镜阵列；230、光路转折元件；240、壳体；30、照明单元；310、灯罩；410、凹透镜；420、分束单元；421、入射面；422、反射面；423、出射面；50、匀光引导件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种灯具，包括光源10，所述光源10发出的光线分为两部分，其中第一部分光线101投射到投影单元20上并出射形成星空投影灯，第二部分光线102投射到照明单元30上形成照明灯。优选的，光源10可以是单色LED光源或多色LED光源，如白色LED光源或四色LED光源，分别形成单色或彩色的投影和照明效果，当然也可以是其他光源，此处不做限制。具体的，光源10发出的一部分光线投射到投影单元20上，最终形成星空投影效果，可以起到营造氛围，装饰的作用，另一部分光线投射到照明单元30上，形成照明的灯光效果，起到照明的作用，该灯具同时具有星空投影灯和照明灯两个模块功能，不仅提高了光源10的利用率，避免光线浪费，且提高了灯具的使用多样性，满足更多的使用需求，该灯具体积小，成本低，应用更广泛。

优选的，投射到所述投影单元20上的第一部分光线101相对光源10的中心的张角小于60°，更优选为30～45°。由于该第一部分光线101需通过投影单元20聚焦准直后才能出射形成星空投影灯，若光束的张角太大，则需要设置多个聚焦透镜，占用空间大，成本高。为了使投影出的图案尽可能亮，通常选择光源10输出光中光强最大部分作为投射到投影单元20上的第一部分光线101，以LED光源为例，通常情况下LED光源输出的光强分布为朗伯分布或近似为朗伯分布，即余弦分布，光强I与出光角度θ的关系为I＝I₀cosθ，其中I₀为θ＝0°时发光面的光强，定义垂直于光源10发光面的法线方向为0°，此时定义投射到所述投影单元20上的第一部分光线101与光源10发光面法线之间的夹角为0～A，所述第二部分光线102与光源10发光面法线之间的夹角为A～90°，其中A的范围为15°～20°，本实施例中，设定A为15°，即与法线的夹角为0～15°范围以内的光作为第一部分光线101，形成星空投影灯，其余15～90°范围的光作为第二部分光线102，形成照明灯。

为了更清楚地阐述该实施例，以三维空间坐标进一步说明，设LED光源的发光面积为1mm*1mm，如图2所示，以LED光源发光面的中心为原点，垂直于发光面的法线为Z轴(即极轴)建立球坐标系，Z轴也是本实施例中灯具的光轴，从LED光源输出的任意光线的角度均可以通过仰角θ和方位角φ进行定义。图2中显示从LED光源出射的光分布在θ∈(0,90°)的半空间，且光强分布为朗伯分布或近似为朗伯分布。将LED光源输出的光分为两部分，其中θ∈(0,15°)范围内的光为第一部分光线101，若没有设定φ的范围，则表示包含了φ∈(0,180°)的整个圆周范围，第一部分光线101入射到投影单元20最终出射形成星光投影灯，作为装饰光使用；θ∈(15,90°)范围内的光为第二部分光线102，入射到照明单元上形成照明灯，作为照明光使用。

如图3所示，所述投影单元20包括沿光路依次设置的准直透镜210和反射镜阵列220，所述第一部分光线101经过所述准直透镜210准直后投射到反射镜阵列220上，经所述反射镜阵列220反射后出射形成星空投影效果。具体的，第一部分光线101经过准直透镜210聚焦准直后形成平行光，该平行光投射到反射镜阵列220上，该反射镜阵列220包含多个小反射镜，每个小反射镜为正方形或矩形，且边长在1-10mm之间，小反射镜的数量在50个以上，由于每个小反射镜都会对入射的光线投影形成一个像，最终投影出去形成满天星效果。优选的，所述投影单元20还包括位于所述反射镜阵列220后方的光路转折元件230，使经所述反射镜阵列220反射后的光线沿指定方向出射。该光路转折元件230可以是反射镜或其他元件，改变从反射镜阵列220出射的光线的方向，使其沿指定方向出射，需要说明的是，并非从反射镜阵列220出射的所有光线都需经过光路转折元件230改变方向，如图3所示，从反射镜阵列220出射的部分光线沿原方向投射，大部分光线则经过光路转折元件230后向右上方投射出去，当然也可以沿其他方向投射，根据需要对光路转折元件230的位置进行调整即可。

优选的，所述投影单元20还包括与所述反射镜阵列220连接的驱动单元(图中未标出)，带动所述反射镜阵列转动，从而改变光线的出射方向，以形成动态投影效果。

请继续参照图3，该灯具还包括设于所述光源10和投影单元20之间的光学引导单元，将所述第一部分光线101引导到所述投影单元20的准直透镜210上。优选的，所述光学引导单元包括一凹透镜410。具体的，该凹透镜410可以将第一部分光线101的发散角扩大，从而缩小与投影系统的之间的距离，减小灯具的体积。该凹透镜410可以采用玻璃或PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)或PMMA(Polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)等透明材料。更优选的，所述凹透镜410采用PC材料制成，所述准直透镜210采用PMMA材料制成，如此可以有效降低系统的色散，使投影出的图案更清晰，当然两者也可以采用其他材料组合，只要可以实现上述效果即可。

优选的，所述照明单元30包括围设于所述光源10四周的灯罩310，所述灯罩310上设有与所述第一部分光线101相适配的出光口(图中未示出)，所述第一部分光线101透过所述出光口后投射到所述投影单元20上，所述第二部分光线102投射到所述灯罩310上形成照明灯。优选的，所述灯罩310采用透明材料制成，可以是乳白色透明材料或其他颜色的透明材料，所述透明材料具体为PC或PMMA或PET或透明玻璃以及其他透明材料，可以根据实际需要进行选择，此处不做限定。，因此可以通过在透明材料中添加粒子形成乳白色，从而使灯罩310投出去的光更均匀柔和。

该照明单元30中灯罩310可以是矩形或半球形或其他形状，灯具可以是小房子形状、蘑菇形状、伞状等，即投影单元20还包括一个不透明的壳体240，其上设有通光口，使经过反射镜阵列20或光路转折元件230后的光线从通光口出射。本实施例的图示中显示为小房子形状，当然也可以是其他形状。需要说明的是，投影单元20可以位于照明单元30的上方或侧面，根据需要进行设定。

实施例2

如图4-5所示，与实施例1不同的是，所述光学引导单元还包括沿光路设于所述凹透镜410后方的分束单元420，所述分束单元420包括一实体透明件，所述实体透明件包括入射面421、反射面422和出射面423，所述反射面422为全内反射面，透过凹透镜410后的光束依次经过所述入射面421和出射面423后或依次经过所述入射面421、反射面422和出射面423后形成多个传播角度不同的子光束，所述子光束投射到所述准直透镜210上准直后入射到反射镜阵列220上。具体的，该实体透明件将经过凹透镜410后的光束分成多个子光束101，且不同子光束101的传播角度不同，该实体透明件包括入射面421、反射面422和出射面423，光束依次经过所述入射面421和出射面423后或依次经过所述入射面421、反射面422和出射面423后形成多个传播角度不同的子光束101，经过该实体透明件之后从出射面的不同区域出射，最终都能投射到后方的准直透镜210上，如此不同子光束的光学路径不同，因此经过同一个准直透镜210后，将形成大小不一的图案，最终通过反射镜阵列220反射后出射可以投影出大小不一的图案，增加了照明图案多样性，该实体透明件可以采用注塑的方法一体成型，制作方便快捷，成本低，占用体积小，且大大提高了投影效果。

优选的，所述光学引导单元还包括沿光路设于所述光源10和凹透镜410之间的光阑(图中未示出)，所述光阑的透光孔中设有至少一个图案片，所述光阑的透光孔的口径小于所述光源10的发光面的尺寸。具体的，图案片的形状可以设计成雪花、星星等形状，图案部分对应光束的通光口径，即透光孔的口径，优选的，该透光孔的口径小于光源的发光面的尺寸，且光阑离光源10的发光面的距离越近越好，优选的，小于0.5mm，从而使更多的光线透过光阑，保证投影灯的亮度。

实施例3

如图6所示，所述光源10外周还套设有一匀光引导件50，所述第二部分光线102经过所述匀光引导件50后均匀投射到所述灯罩310上。具体的，该匀光引导件50可以是透明透镜或具有匀光和导向作用的透明灯罩或其他可实现上述功能的部件，在图6中，该匀光引导件50为一个中空的透明透镜，该透镜至少包含一个侧面和一个顶面，第一部分光线101经过透镜顶面后出射，并进入投影单元作为投影光使用，第二部分光线102经过透镜侧面后出射，并投射到灯罩310上作为照明光使用。本实施例中，通过对匀光引导件50的侧面进行光学设计，可以使第二部分光线更加均匀的投射到灯罩310上，从而形成更加均匀的照明效果。，。

综上所述，本发明提供的灯具，包括光源10，所述光源10发出的光线分为两部分，其中第一部分光线101投射到投影单元20上并出射形成星空投影灯，第二部分光线102投射到照明单元30上形成照明灯。具体的，光源10发出的一部分光线投射到投影单元20上，最终形成星空投影效果，可以起到营造氛围，装饰的作用，另一部分光线投射到照明单元30上，形成照明的灯光效果，起到照明的作用，该灯具同时具有星空投影灯和照明灯两个模块功能，不仅提高了光源10的利用率，避免光线浪费，且提高了灯具的使用多样性，满足更多的使用需求，该灯具体积小，成本低，应用更广泛。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种灯具，其特征在于，包括光源，所述光源发出的光线分为两部分，其中第一部分光线投射到投影单元上并出射形成星空投影灯，第二部分光线投射到照明单元上形成照明灯。

2.根据权利要求1所述灯具，其特征在于，投射到所述投影单元上的第一部分光线相对光源中心的张角小于60°。

3.根据权利要求1所述灯具，其特征在于，所述投影单元包括沿光路依次设置的准直透镜和反射镜阵列，所述第一部分光线经过所述准直透镜准直后投射到反射镜阵列上，经所述反射镜阵列反射后出射形成星空投影效果。

4.根据权利要求3所述的灯具，其特征在于，所述投影单元还包括位于所述反射镜阵列后方的光路转折元件，使经所述反射镜阵列反射后的光线沿指定方向出射。

5.根据权利要求3所述的灯具，其特征在于，所述投影单元还包括与所述反射镜阵列连接的驱动单元，所述驱动单元带动所述反射镜阵列转动。

6.根据权利要求3所述的灯具，其特征在于，还包括设于所述光源和投影单元之间的光学引导单元，将所述第一部分光线引导到投影单元的准直透镜上，所述光学引导单元包括一凹透镜。

7.根据权利要求6所述的灯具，其特征在于，所述光学引导单元还包括沿光路设于所述凹透镜后方的分束单元，所述分束单元包括一实体透明件，所述实体透明件包括入射面、反射面和出射面，所述反射面为全内反射面，透过凹透镜后的光束依次经过所述入射面和出射面后或依次经过所述入射面、反射面和出射面后形成多个传播角度不同的子光束，所述子光束投射到所述准直透镜上准直后入射到反射镜阵列上。

8.根据权利要求6所述的灯具，其特征在于，所述光学引导单元还包括沿光路设于所述光源和凹透镜之间的光阑，所述光阑的透光孔中设有至少一个图案片，所述光阑的透光孔的口径小于所述光源的发光面的尺寸。

9.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，所述照明单元包括围设于所述光源四周的灯罩，所述灯罩上设有与所述第一部分光线相适配的出光口，所述第一部分光线透过所述出光口后投射到所述投影单元上，所述第二部分光线投射到所述灯罩上形成照明灯。

10.根据权利要求9所述的灯具，其特征在于，所述光源外周还套设有匀光引导件，所述第二部分光线经过所述匀光引导件后均匀投射到所述灯罩上。