CN110030505A - 一种导光透镜及灯罩亮度均匀的面罩灯 - Google Patents

一种导光透镜及灯罩亮度均匀的面罩灯 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导光透镜及灯罩亮度均匀的面罩灯。所述的导光透镜可将点光源容纳于中心位置，然后横向地将点光源的光线形成导光，并在导光透镜的聚光出光面朝外形成聚光照射，在导光透镜的泛光出光面形成泛光照射，结合导光与泛光照射实现大面积的光线覆盖，将出光灯罩均匀照亮。本发明能够将四面照射的点光源转化为朝向上下照射并分别形成聚光照射与泛光照射两种不同照明效果的面光源，能够实现出光灯罩的均匀照亮，并有利于实现整体的轻薄化设计。所述的灯罩亮度均匀的面罩灯，将点光源的照明效果转化为面光源的照明效果，有利于整灯的轻薄化设计；并实现向下的聚光照射与向上的泛光照射，不仅保证光照强度，而且实现出光灯罩的均匀照亮。

Description

一种导光透镜及灯罩亮度均匀的面罩灯
技术领域
本发明涉及照明领域，更具体地说，涉及一种导光透镜，以及一种灯罩亮度均匀的面罩灯。
背景技术
大面罩的LED灯，为了保证光照强度与均匀照射的效果，光源板采用面光源结构，再通过大覆盖面积的透镜、透光板朝外照射。采用面光源的大面罩LED灯虽然光照强度足够，但是光线效果比较单一，通常为聚光照射效果，或者泛光照射效果；而且整体厚度更高，不符合轻薄化的产品需求。
为了追求轻薄，现有技术对采用面光源的大面罩LED灯进行改进，以点光源代替面光源，并由点光源朝向四周照射，则一部分光朝下形成泛光照射，另一部分光照射向面罩。采用面光源的大面罩LED灯虽然相较之下，一定程度上实现了轻薄化，但是光照强度较弱，而且光线效果单一，通常为泛光照射效果；而且在面罩上的光线强度呈中心强、外沿逐渐减弱的效果，仅仅能够实现类似灯泡加大面罩所形成的接近传统照明效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既能实现面罩的出光面均匀照亮，又能够实现点光源转化为面光源的照明效果；还提供一种基于所述的导光透镜的灯罩亮度均匀的面罩灯，通过所述的导光实现面罩的出光面均匀照亮，并采用点光源实现轻薄化。
本发明的技术方案如下：
一种导光透镜，导光透镜的中间位置设置有光源腔，入光面位于光源腔的侧壁；导光透镜的背向出光灯罩的一面设置有聚光出光面，朝向出光灯罩的一面设置有泛光出光面；光线由入光面入射后，在导光透镜内于聚光出光面与泛光出光面之间通过反射，从中间位置向边沿进行导光，并在聚光出光面形成聚光照射，在泛光出光面形成泛光照射。
作为优选，泛光出光面从中间位置至边沿分布有若干凸起，光线通过凸起形成泛光照射。
作为优选，光线从入光面入射后，在导光透镜内部传播至聚光出光面后，部分光线向外折射形成聚光；部分光线反射至泛光出光面的凸起，光线在凸起的中间区域形成全反射，在凸起的边缘区域向外折射。
作为优选，泛光出光面的凸起为从中间位置至边沿依次相连的若干圆环凸起。
作为优选，光线在相邻的圆环凸起的相接处向外折射，圆环凸起的其他位置对光线形成全反射。
作为优选，从中间位置至边沿的圆环凸起的宽度逐渐增大。
作为优选，光源腔的侧壁开设有让位槽，让位槽的槽底为主入光面，主入光面朝向聚光出光面倾斜。
作为优选，主入光面与竖直方向的夹角大致为40°±2°。
作为优选，当光线从让位槽的槽壁入射并传播至导光透镜的背向出光灯罩的一面或导光透镜的朝向出光灯罩的一面时，形成全反射，在导光透镜内于聚光出光面与泛光出光面之间通过反射，从中间位置向边沿进行导光。
作为优选，包括安装筒、导光透镜主体，导光透镜主体为边沿朝下倾斜的罩体，安装筒贯通的内腔形成光源腔，安装筒设置于导光透镜主体的中心位置。
作为优选，聚光出光面与泛光出光面之间的距离，从中间位置至边沿逐渐变小。
一种灯罩亮度均匀的面罩灯，包括出光灯罩、光源组件、导光透镜，光源组件设置于导光透镜的光源腔内，导光透镜设置于出光灯罩的下方；光源组件的光线经导光透镜形成向下聚光照射与向上均匀照亮出光灯罩。
作为优选，导光透镜朝向出光灯罩的一面与出光灯罩的内壁大致平行。
本发明的有益效果如下：
本发明所述的导光透镜，可将点光源容纳于中心位置，然后横向地将点光源的光线形成导光，并在导光透镜的聚光出光面朝外形成聚光照射，在导光透镜的泛光出光面形成泛光照射，结合导光与泛光照射实现大面积的光线覆盖，将出光灯罩均匀照亮。本发明能够将四面照射的点光源转化为朝向上下照射并分别形成聚光照射与泛光照射两种不同照明效果的面光源，能够实现出光灯罩的均匀照亮，并有利于实现整体的轻薄化设计。
本发明所述的灯罩亮度均匀的面罩灯，基于所述的导光透镜，将点光源的照明效果转化为面光源的照明效果，并实现向下的聚光照射，以及向上的大面积光线覆盖的泛光照射，不仅保证光照强度，而且实现出光灯罩的均匀照亮；并且以点光源替代面光源，更有利于实现整灯的轻薄化设计。
附图说明
图1是导光透镜的俯视图；
图2是导光透镜的剖视图；
图3是导光透镜的光路示意图；
图4是面罩灯的结构示意图；
图5是面罩灯的结构爆炸图；
图6是面罩灯的剖视图；
图7是配光曲线示意图；
图中：10是导光透镜主体，11是聚光出光面，12是泛光出光面，13是圆环凸起，14是全反射区域，20是安装筒，21是光源腔，22是让位槽，221是主入光面，30是出光灯罩， 40是光源组件，41是支架，42是LED芯片。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
本发明为了解决现有技术存在的采用面光源的LED灯照明效果单一，点光源与面光源产品存在光照强度与照明效果形成矛盾的不足，提供一种导光透镜，以及一种基于所述的导光透镜的灯罩亮度均匀的面罩灯。本发明可将点光源转化为面光源，进而替代面光源，以实现整灯的轻薄化设计；同时能够实现聚光照射与泛光照射协同作用，将出光灯罩的出光面均匀照亮，并与向下的聚光照射同时形成照明效果，光照强度高，照明效果新颖。
本发明所述的导光透镜，如图1、图2、图3所示，导光透镜的中间位置设置有光源腔21，用于容纳点光源，入光面位于光源腔21的侧壁，进而点光源能够从光源腔21的侧壁入射进入导光透镜内，并沿导光透镜传播，形成导光，实现点光源转化为面光源。导光透镜的背向出光灯罩30的一面设置有聚光出光面11，朝向出光灯罩30的一面设置有泛光出光面12；光线由入光面入射后，在导光透镜内于聚光出光面11与泛光出光面12之间通过反射，从中间位置向边沿进行横向导光，并在聚光出光面11形成聚光照射，在泛光出光面12形成泛光照射。其中，结合导光透镜的横向导光作用，泛光出光面12射出的光线能够从中心到外沿形成横向覆盖，以实现均匀照亮出光灯罩30。
为了实现泛光照射，导光透镜在的泛光出光面12从中间位置至边沿分布有若干凸起，光线通过凸起形成泛光照射。本发明中，泛光出光面12形成的泛光照射不同于点光源所形成的泛光灯的照射形式，而是通过在导光透镜的泛光出光面12上多个位置形成光线出射，通过不同位置出射的光线之间形成部分叠加，实现由点或线照明，转化到面照明的范围扩展，最终在整个泛光出光面12形成泛光照射，而且照明效果不同于点光源，是一种亮度均匀的整面的泛光照射。本实施例中，光线在凸起的中间区域形成全反射，在凸起的边缘区域向外折射。当泛光出光面12存在一定弧度时，不同弧度位置上的光线的出射角度不同，进而出射位置距离相近的光线便于发生部分叠加，特别是在凸起形成全反射的位置的上方形成光线叠加，增强该位置的光照强度。
由于本发明需要向下形成聚光照射，向上形成泛光照射，因而放入射的光线在导光透镜中形成导光时，形成两部分，即光线从入光面入射后，在导光透镜内部传播至聚光出光面11 后，部分光线向外折射形成聚光；部分光线反射至泛光出光面12的凸起，光线在凸起的中间区域形成全反射，在凸起的边缘区域向外折射。
为了实现均匀亮度的泛光照射，理论上要求泛光出光面12上的凸起为均匀分布，以保证每个位置的出射光线强度基本相等。本实施例中，泛光出光面12的凸起为从中间位置至边沿依次相连的若干圆环凸起13。所述的圆环凸起13为一一连接的同心圆，因而光线在圆环凸起13的边缘区域向外折射，形成圆环出射光，在同一圆环凸起13的边缘区域向外折射的光线连续且强度一致。横向上，不同圆环凸起13的边缘区域向外折射的光线形成有序地连续叠加，形成横向延展的区域照明，即本发明所述的泛光照射。
为了使泛光照射形成更均匀的照明效果，光线在相邻的圆环凸起13的相接处向外折射，圆环凸起13的其他位置对光线形成全反射。具体实施时，能够形成光线出射的区域在一个圆环凸起13上必然存在一定的宽度，相邻的圆环凸起13的相接处则为两倍的宽度，即能够满足出射区域的面积足够更多的光线出射，又能够保证形成全反射的区域足够大，以使足够的光线朝向导光透镜的边沿方向反射传播，保证导光透镜的边沿出射的光线也具有相同的光照强度。本实施通过圆环凸起13在泛光出光面12上实现了光线的均匀分配。
由于光线在入射后，除了导光透镜通过材质本身形成的横向导光，光线还在聚光出光面 11与泛光出光面12之间形成反射，从中间位置向边沿反射传播。则为了保证反射传播的进行，聚光出光面11与泛光出光面12之间的距离，从中间位置至边沿逐渐变小，使得光线以一定角度形成反射传播而横向推进。同时，由于出光灯罩30通常为具有一定弧度的罩体，导光透镜匹配于出光灯罩30的弧度，泛光出光面12实施为与出光灯罩30弧度相同，以形成弧面平行，即泛光出光面12至出光灯罩30的距离，在任意位置相等。
因此，为了保证泛光出光面12不同位置出射的光线能够更均匀地分布于出光灯罩30，则随着泛光出光面12的弧度，从中间位置至边沿的圆环凸起13的宽度逐渐增大。本实施例中，从中间位置至边沿的圆环凸起13的宽度满足如下关系，即呈等差数列关系：
Dn+1＝Dn+d，其中，n＝1,2,3,…，d为圆环凸起13的宽度递增量。
为了尽可能地实现光源的光线全部有效入射至导光透镜中，光源腔21的侧壁开设有让位槽22，实施时，光源可紧贴光源腔21设置，防止光线泄漏，LED芯片42设置于让位槽22内。其中，让位槽22的槽底为主入光面221，更多的光线直接照射于主入光面221，由主入光面221形成入射。并且，主入光面221朝向聚光出光面11倾斜，以使得较多或大部分的光线到达聚光出光面11，形成聚光照射，以保证整灯的照明强度。其中，到达聚光出光面11 的光线，一部分形成聚光照射，一部分反射至泛光出光面12。由于到达聚光出光面11的部分光线将反射至泛光出光面12，因而，即使通过倾斜的主入光面221将较多或大部分的光线指向聚光出光面11，在反射至泛光出光面12的光线的补充下，泛光照射的照明强度能够得到补偿，进而提高泛光照射的强度。本实施例中，主入光面221与竖直方向的夹角大致为 40°±2°。
由于本发明采用的光源为点光源，因而光线也将从让位槽22的槽壁入射，为了提高光线的利用率，防止从让位槽22的槽壁入射的光线溢出浪费，本实施例提供了该位置的光线收集功能，即，当光线从让位槽22的槽壁入射并传播至导光透镜的背向出光灯罩30的一面或导光透镜的朝向出光灯罩30的一面时，形成全反射，在导光透镜内于聚光出光面11与泛光出光面12之间通过反射，从中间位置向边沿进行导光。进而，导光透镜设置聚光出光面11的下表面、设置泛光出光面12的上表面，靠近光源腔21的位置，设置形成全反射区域14，即导光透镜与让位槽22的槽壁相对的面区域为全反射区域14，用于对从让位槽22的槽壁入射的光线进行收集。其中，导光透镜朝向出光灯罩30的上表面的全反射区域14(泛光出光面 12与光源腔21之间的区域)的外轮廓为平面；而导光透镜背向出光灯罩30的下表面的全反射区域14(聚光出光面11与光源腔21之间的区域)与聚光出光面11大致相平，实施为平面。所述的平面实际上相对于弧面而方，即沿横向方向，不存在弧度，而泛光出光面12为带弧度的弧面。本实施例中，由于导光透镜匹配于出光灯罩30的造型，则实施为近似圆锥结构，则导光透镜的下表面(设置聚光出光面11的一面)围成圆锥台的侧壁，导光透镜的上表面(设置泛光出光面12的一面)围成横向带弧度的圆罩的侧壁。
基于上述的结构记载，本发明所述的导光透镜在结构上可看作包括安装筒20、导光透镜主体10，导光透镜主体10为边沿朝下倾斜的罩体，安装筒20贯通的内腔形成光源腔21，安装筒20设置于导光透镜主体10的中心位置。其中，安装筒20的高度大于导光透镜主体10 的厚度，导光透镜主体10与安装筒20的连接位置，上下表面形成收缩倾斜，能够更好地进行光线收集，以更平的角度将光线从中间位置沿向边沿进行反射。
基于所述的导光透镜，本发明还提供一种灯罩亮度均匀的面罩灯，如图4、图5、图6所示，包括出光灯罩30、光源组件40、导光透镜，光源组件40设置于导光透镜的光源腔21内，导光透镜设置于出光灯罩30的下方；光源组件40的光线经导光透镜形成向下聚光照射与向上均匀照亮出光灯罩30。本实施例中，出光灯罩30的尺寸大于导光透镜；光源组件40包括支架41、LED芯片42，支架41为适配光源腔21的柱状结构，LED芯片42绕支架41周圈设置，对应的，让位槽22绕光源腔21的周圈开设。连续设置的LED芯片42也可采用灯带代替，并固设于支架41上。
本实施例中，导光透镜朝向出光灯罩30的一面与出光灯罩30的内壁大致平行，即设置泛光出光面12的上表面与出光灯罩30的内壁设置为相同的弧度，以避免不同距离存在距离差而造成光照强度不同。
本发明所述的面罩灯，在基于所述的导光透镜的基础上，得到的配光曲线如图7所示。
上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种导光透镜，其特征在于，导光透镜的中间位置设置有光源腔，入光面位于光源腔的侧壁；导光透镜的背向出光灯罩的一面设置有聚光出光面，朝向出光灯罩的一面设置有泛光出光面；光线由入光面入射后，在导光透镜内于聚光出光面与泛光出光面之间通过反射，从中间位置向边沿进行导光，并在聚光出光面形成聚光照射，在泛光出光面形成泛光照射。
2.根据权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，泛光出光面从中间位置至边沿分布有若干凸起，光线通过凸起形成泛光照射。
3.根据权利要求1或2所述的导光透镜，其特征在于，光线从入光面入射后，在导光透镜内部传播至聚光出光面后，部分光线向外折射形成聚光；部分光线反射至泛光出光面的凸起，光线在凸起的中间区域形成全反射，在凸起的边缘区域向外折射。
4.根据权利要求3所述的导光透镜，其特征在于，泛光出光面的凸起为从中间位置至边沿依次相连的若干圆环凸起。
5.根据权利要求4所述的导光透镜，其特征在于，光线在相邻的圆环凸起的相接处向外折射，圆环凸起的其他位置对光线形成全反射。
6.根据权利要求4所述的导光透镜，其特征在于，从中间位置至边沿的圆环凸起的宽度逐渐增大。
7.根据权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，光源腔的侧壁开设有让位槽，让位槽的槽底为主入光面，主入光面朝向聚光出光面倾斜。
8.根据权利要求7所述的导光透镜，其特征在于，主入光面与竖直方向的夹角大致为40°±2°。
9.根据权利要求7所述的导光透镜，其特征在于，当光线从让位槽的槽壁入射并传播至导光透镜的背向出光灯罩的一面或导光透镜的朝向出光灯罩的一面时，形成全反射，在导光透镜内于聚光出光面与泛光出光面之间通过反射，从中间位置向边沿进行导光。
10.根据权利要求7所述的导光透镜，其特征在于，包括安装筒、导光透镜主体，导光透镜主体为边沿朝下倾斜的罩体，安装筒贯通的内腔形成光源腔，安装筒设置于导光透镜主体的中心位置。
11.根据权利要求1所述的导光透镜，其特征在于，聚光出光面与泛光出光面之间的距离，从中间位置至边沿逐渐变小。
12.一种灯罩亮度均匀的面罩灯，其特征在于，包括出光灯罩、光源组件、权利要求1至11任一项所述的导光透镜，光源组件设置于导光透镜的光源腔内，导光透镜设置于出光灯罩的下方；光源组件的光线经导光透镜形成向下聚光照射与向上均匀照亮出光灯罩。
13.根据权利要求12所述的灯罩亮度均匀的面罩灯，其特征在于，导光透镜朝向出光灯罩的一面与出光灯罩的内壁大致平行。
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