CN110848595B - 一种台灯照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及台灯领域，公开了一种台灯照明装置，用以解决现有台灯眩光、光能利用率低以及重影的问题。本发明中，反射罩包括前端围墙、顶部反射曲面和后端围墙，前端围墙和后端围墙从侧面倾斜包住顶部反射曲面，顶部反射曲面为下凹曲面，且下凹的凹陷中心靠近后端围墙一侧；透光板位于反射罩的下方且靠近前端围墙一侧，光源模组位于反射罩的下方且靠近后端围墙一侧，透光板、反射罩和光源模组共同形成一个密封光学腔；光源模组包括散热器、光源、偏光透镜以及基板，散热器设置有凹槽，基板设置在凹槽中，光源呈扇形分布在基板上，偏光透镜设置在光源表面并将光源射出的光线偏向顶部反射曲面的凹陷中心。本发明适用于桌面工作和学习。

Description

一种台灯照明装置

技术领域

本发明涉及灯具领域，特别涉及一种台灯照明装置。

背景技术

目前市面上的LED台灯，往往存在以下几个问题：第一个问题是眩光问题，主要原因是光源没有深藏光，人的头部放低一点就可以看到光源；第二个问题是光能利用率低的问题，主要原因是光斑形状与国标要求的扇形差异较大；第三个问题是重影问题，就是手放在灯下会形成多个影子叠加的现象，主要原因是灯具上发光面的亮度均匀性差，发光面存在多个离散的极亮或极暗区域；第四个问题是均匀度偏低的问题，主要原因是扇形照度测试区域的三个尖角位置的照度偏低。存在以上问题的台灯无法满足大众追求更舒适和更节能的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种台灯照明装置，用以解决现有台灯眩光、光能利用率低以及重影的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种台灯照明装置，包括光源模组、反射罩以及具有匀光作用的透光板，所述反射罩包括前端围墙、顶部反射曲面和后端围墙，所述前端围墙和后端围墙从侧面包住所述顶部反射曲面，且所述前端围墙和后端围墙倾斜设置，所述顶部反射曲面为下凹曲面，且下凹的凹陷中心靠近后端围墙一侧；所述透光板位于所述反射罩的下方且靠近前端围墙一侧，所述光源模组位于所述反射罩的下方且靠近后端围墙一侧，所述透光板、反射罩和所述光源模组共同形成一个密封光学腔；

所述光源模组包括散热器、光源、偏光透镜以及基板，所述散热器设置有凹槽，所述基板设置在所述凹槽中，所述光源呈扇形分布在所述基板上，所述偏光透镜设置在光源表面并将光源射出的光线偏向顶部反射曲面的凹陷中心。

进一步的，为了减少反射罩的镜面反射光的占比，进一步提高灯具上发光面的亮度均匀性，可向反射罩的材质中添加散射剂。

进一步的，由于基板会挡住一部分反射罩射出台灯的光，为了减少基板挡光，因此所述基板最好也设置成扇形，从而光源布置与凹槽、基板的轮廓形状一致，均为扇形。

进一步的，为了适应国标GB/T-9473的要求，所述透光板距离用户的工作面的距离记为H，则满足0.36米≤H≤0.4米。

进一步的，所述前端围墙的下边缘在侧面的投影线y是倾斜的，这样做的目的是减少挡光，间接增加扇形测试区域弧形端点的照度。

进一步的，一种经过发明人验证为较佳参数的设计如下：

反射罩的最大长度记为L,最大宽度记为W,则满足0.5≤W/L≤1；

所述前端围墙的范围记为θ1，则满足θ1＝240°±30°；

所述前端围墙的延伸线与竖直方向的夹角记为α，则满足10°≤α≤20°；

投影线y与水平线的夹角记为β，则满足0＜β≤12°；

每个光源的发光面中心与后端围墙的边缘在水平面的最小间距记为Dmin,则满0.03W≤Dmin≤0.08W；

若直线k平行于投影线y，且直线k与顶部反射曲面相切，切点为P2，直线k与投影线y的间距记为h1，则满足0.1W≤h1≤0.16W；直线k与光源发光面中心的距离记为h2，则满足0.16W≤h2≤0.22W；发光面中心点与反射罩后方端点在竖直方向上的间距记为m，则满足0.06W≤m≤0.12W；切点P2和发光面中心S点在竖直方向上的间距记为n，则满足0.19W≤n≤0.25W。

进一步的，所述光源优选LED，LED具有光效高、寿命长等优点，采用LED无疑会更好的提升台灯品质。

本发明的有益效果：本发明将透光板、反射罩和所述光源模组闭合成一个密封光学腔，台灯工作时，光线的传播路径先是从光源的发光面出发，分别经过偏光透镜、反射罩和透光板，最后到达桌面，其中光源和透镜，分别被反射罩从上方，散热器的凹槽从下方包住，可以起到很好的防眩效果。

顶部反射曲面和透光板可有效改善灯具上发光面的亮度均匀性，扇形排布的光源减少影子重叠的区域，避免暗影与暗影叠加形成更明显的暗影；前、后围墙可以减少挡光，并把远离人的光线往人正常所在的方向反射，进而提高利用率。

此外，前端围墙的下边缘在侧面的投影线是倾斜的，也可减少挡光，间接增加了扇形测试区域弧形端点的照度。

附图说明

图1是本发明台灯装置的爆炸图。

图2是反光罩和基板的俯视图；

图3是反光罩和基板的剖视图；

图4是偏光透镜俯视图；

图5是散热器俯视图。

图中编号：反射罩1，透光板2，偏光透镜3，光源基板4，散热器5，反射罩前端围墙6，反射罩顶部反射曲面7，反射罩后端围墙8，偏光透镜光学单元9，偏光透镜出线槽10，偏光透镜螺丝孔11，散热器固定耳朵12，VU方向表示上方，即出光方向，且垂直于灯珠的发光面；VD方向表示下方，即出光方向的反方向，也是垂直于灯珠的发光面；VF方向表示正前方，即人正常所在的方向；VB表示后方，即台灯支撑杆所在的方向；VL表示左方，即人左手所在的方向；VR表示右方，即人右手所在的方向。A-A为沿VF-VB方向的中心线，B-B为沿VL-VR方向的中心线。

具体实施方式

本发明为了解决现有台灯眩光、光能利用率低以及重影的问题，公开了一种台灯照明装置，包括光源模组、反射罩以及具有匀光作用的透光板，所述反射罩包括前端围墙、顶部反射曲面和后端围墙，所述前端围墙和后端围墙从侧面包住所述顶部反射曲面，且所述前端围墙和后端围墙倾斜设置，所述顶部反射曲面为下凹曲面，且下凹的凹陷中心靠近后端围墙一侧；所述透光板位于所述反射罩的下方且靠近前端围墙一侧，所述光源模组位于所述反射罩的下方且靠近后端围墙一侧，所述透光板、反射罩和所述光源模组共同形成一个密封光学腔，这样整个光学系统就被密封在一起，实现全方位防眩光；

所述光源模组包括散热器、光源、偏光透镜以及基板，所述散热器设置有凹槽，所述基板设置在所述凹槽中，所述光源呈扇形分布在所述基板上，所述偏光透镜设置在光源表面并将光源射出的光线偏向顶部反射曲面的凹陷中心。

本发明中，偏光透镜是二次光学器件，反射罩是三次光学器件，透光板是四次光学器件。

为了减少反射罩的镜面反射光的占比，进一步提高灯具上发光面的亮度均匀性，可向反射罩的材质中添加散射剂。

台灯工作时，光线的传播路径先是从光源的发光面出发，分别经过偏光透镜、反射罩和透光板，最后到达桌面。其中光源和透镜，分别被反射罩从上方，散热器从下方包住，这样就起到了很好的防眩效果。因为光源和透镜的发光面偏小，光强偏高，经过反射罩的匀光后，光强变弱，发光面变大，且大角度的光被遮挡，所以眩光小了。

为了提高光能利用率，就要使光斑接近国标测试照度所规定的扇形区域，而扇形光斑的实现主要是通过反射罩内顶部的反射曲面来实现的，而偏光透镜的作用是把光尽量收集到反射罩内侧顶部反射曲面凹陷的最低点附近，使顶部反射曲面控光的占比尽量多，本发明中顶部反射曲面为自由曲面。

当手放在某些台灯下面的工作面时，会有明显的影子重叠现象。本发明采用两个方法来削弱这个问题，其一是通过顶部反射曲面和透光板改善灯具上发光面的亮度均匀性，其二是通过扇形排布的光源减少影子重叠的区域，避免暗影与暗影叠加形成更明显的暗影。方法一是借助反光罩和透光板的混光特性，由于反射罩的材质中添加了散射剂，减少了镜面反射光的占比，所以提高了灯具上发光面的亮度均匀性。方法二是借助光源和偏光透镜的扇形排布，虽然反射罩中的散色剂减少了镜面反射光的占比，但是镜面反射光还是有一小部分，光源采用扇形排布使得影子之间也是扇形分布，这样每个影子之间的叠加区域变少了，也就削弱了重影。

台灯照明装置的发光面(即透光板)就是反射罩的出光口，其安装高度H,且0.36米≤H≤0.4米。照度和均匀度测试区域位于其正下方的桌面上，根据国标GB/T-9473的要求，照度和均匀度的测试区域为扇形。实际中均匀度偏低的原因往往是扇形区域的三个尖角的照度偏低。三个尖角中有一个是扇形圆弧的中心，另外两个是圆弧的端点。圆弧中心与反射罩的几何中心在竖直方向上同轴，而到达圆弧中心的光有一部分被散热器挡住了，所以中心点的照度本来偏低，但是本发明的反射罩前端围墙可以把一部分光反射到圆弧中心点附近作为补偿，这样圆弧中心点的照度就提高了。另外，扇形圆弧的两个端点照度也容易偏低，所以也需要补偿，透镜和光源采用扇形排布正是为了补偿这两个点的照度，同时将反射罩前度围墙的下边缘设置成在侧边的投影是倾斜，也可以减少挡光，间接增加了这两个点上的照度。

实施例

实施例提供一种LED台灯照明装置，台灯照明装置的构成，如图1所示，包括：反射罩1、透光板2、偏光透镜3、光源基板4和散热器5。散热器5在基板4下方，偏光透镜在基板4上方，透光板2、偏光透镜3、光源基板4和散热器5通过螺丝紧压在一起成为偏光模组。偏光模组位于反射罩1下方的反射腔内，靠近散热器5的后端围墙8一侧。透光板2从下方贴紧反射罩1出光口，这样整个光学系统就被密封在一起，形成一个密封光学腔，起到防眩光的作用。

反射罩1用的是乳白色反光材质，图2是其VU方向的俯视图。反射罩1的光学腔最大长度为L,最大宽度为W,且0.5≤W/L≤1。如见图2和图3所示，反射罩的面形由三部分组成，分别是：前端围墙6，顶部反射曲面7和后端围墙8。

前端围墙6从侧面半包住顶部反射曲面7，其范围是以反射罩的中心为圆心的扇形，夹角为θ1，且θ1＝240°±30°(见图2)。前端围墙6倾斜设置，前端围墙6是线性延伸的曲面，其延伸方向与竖直方向虚线的夹角是α，且10°≤α≤20°(见图3)。前端围墙6的作用挡住有害的光线，减少进入人眼的眩光，另外一个作用是把一部分光反射到灯具中心正下方的桌面上，以补偿散热器挡光造成的照度偏低。本实施例中，前端围墙的下边缘构成的面并非是一个水平面，即前端围墙的下边缘在侧面(即平面VU-VF)的投影线不是水平线，从图3可以看出，实施例中前端围墙的下边缘在平面VU-VF上的投影线P1-P5是倾斜的线段，投影线P1-P5与水平线(即平行于直线VF-VB的线)的夹角为β，β的取值一般是0＜β≤12°，这样做的目的是减少挡光，间接增加扇形测试区域弧形端点的照度。

后端围墙8也是从侧面半包住顶部反射曲面7，也是倾斜设置，其范围是以反射罩的中心为圆心的扇形，后端围墙8的夹角范围为θ2，且θ2＝120°±30°。光源基板4靠近后端围墙，且基板4上的LED灯珠呈扇形分布，每个灯珠的发光中心与后端围墙8的边缘在平面VF-VR上的最小间距为Dmin,且0.03W≤Dmin≤0.08W。后端围墙8作用是把远离人的光线，往人正常所在的方向反射，进而提高利用率。

顶部反射曲面7的特点是曲面下凹，下凹的凹陷中心靠近后端围墙8一侧，顶反射曲面7的作用是改善光斑的均匀度。图3中，直线k与所述顶部反射曲面相切，且切点P2位于所述顶部反射曲面的下凹中心，所述倾斜面板平行于直线k，直线k与所述倾斜面板的间距记为h1，满足0.1W≤h1≤0.16W；直线k与光源发光面中心S的距离记为h2，满足0.16W≤h2≤0.22W；发光面中心点S与反射罩后方端点在竖直方向上的间距记为m，满足0.06W≤m≤0.12W；切点P2和发光面中心S点在竖直方向上的间距记为n，则满足0.19W≤n≤0.25W。

如图4所示，偏光透镜3在VU方向的俯视图轮廓类似扇形。偏光透镜3下的LED灯珠9按扇形排布。偏光透镜出线槽10从VF方向看过去是凸起的拱门形状，共有两个分布在透镜的中间靠后位置。偏光透镜螺丝孔11共有四个，其中两个端有两个，中间有两个。光学单元按扇形排布的作用有两个：1.是减少光斑上的重影；2.提升光斑的均匀度。

散热器5设有凹槽，凹槽、光源基板4和偏光透镜3三者的轮廓形状基本一致，在散热器的后方还多出两个耳朵12(见图5)。这两个耳朵与反射罩1后面的两个耳朵紧贴在一起，通过螺丝固定。

目前市场主流AA级别LED台灯的发光面是圆形，其灯珠的发光面水平投射，按圆形排布在灯具内部的侧面，灯具内侧顶部贴有一层pet反光膜，灯珠下发依次是导光板，扩散板。本实施例台灯照明装置相比于主流AA级别LED台灯的优势在于：1.主流台灯没有实现截光，大角度方向存在眩光，而本实施例台灯照明装置通过反光罩实现了截光，大角度几乎没有眩光；2.主流台灯对于光的利用率偏低，实现AA标准功率一般需要驱动到9W-18W,而本台灯照明装置只需要驱动到8W左右；3.主流台灯由于没有偏光性能，所以发光面要做的比较大，灯具直径一般在170mm-210mm，才能满足AA级标准，而本台灯照明装置的外形近似椭圆，尺寸在175mm×125mm左右，具有体积小的优势。

从以上对比可以看出，实施例可以有效解决现有台灯眩光、光能利用率低以及重影的问题，采用较小功率的台灯即可满足国标GB/T-9473的要求。

Claims (5)

1.一种台灯照明装置，包括光源模组、反射罩以及具有匀光作用的透光板，其特征在于，所述反射罩包括前端围墙、顶部反射曲面和后端围墙，所述前端围墙和后端围墙从侧面包住所述顶部反射曲面，且所述前端围墙和后端围墙倾斜设置，所述顶部反射曲面为下凹曲面，且下凹的凹陷中心靠近后端围墙一侧；所述透光板位于所述反射罩的下方且靠近前端围墙一侧，所述光源模组位于所述反射罩的下方且靠近后端围墙一侧，所述透光板、反射罩和所述光源模组共同形成一个密封光学腔；

所述光源模组包括散热器、光源、偏光透镜以及基板，所述散热器设置有凹槽，所述基板设置在所述凹槽中，所述光源呈扇形分布在所述基板上，所述偏光透镜设置在光源表面并将光源射出的光线偏向顶部反射曲面的凹陷中心；

所述反射罩近似椭圆碗形，反射罩的最大长度记为L,最大宽度记为W,则满足0.5≤W/L≤1；

所述前端围墙的范围记为θ1，则满足θ1＝240°±30°；

所述前端围墙的延伸线与竖直方向的夹角记为α，则满足10°≤α≤20°；

前端围墙的下边缘在侧面的投影线记为y，投影线y与水平线的夹角记为β，则满足0＜β≤12°；

每个光源的发光面中心与后端围墙的边缘在水平面的最小间距记为Dmin,则满0.03W≤Dmin≤0.08W；

若直线k平行于投影线y，且直线k与顶部反射曲面相切，切点为P2，直线k与投影线y的间距记为h1，则满足0.1W≤h1≤0.16W；直线k与光源发光面中心的距离记为h2，则满足0.16W≤h2≤0.22W；发光面中心点与反射罩后方端点在竖直方向上的间距记为m，则满足0.06W≤m≤0.12W；切点P2和发光面中心点在竖直方向上的间距记为n，则满足0.19W≤n≤0.25W。

2.如权利要求1所述的一种台灯照明装置，其特征在于，反射罩的材质中添加了散射剂。

3.如权利要求1或2所述的一种台灯照明装置，其特征在于，所述基板设置成扇形，所述凹槽与所述基板的形状匹配。

4.如权利要求1所述的一种台灯照明装置，其特征在于，所述透光板距离用户的工作面的距离记为H，则满足0.36米≤H≤0.4米。

5.如权利要求1所述的一种台灯照明装置，其特征在于，所述光源为LED。