CN111505760B - 一种出光均匀的导光板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种出光均匀的导光板，属于照明领域，包括出光面和反射面，还包括出光面与反射面之间的若干个周侧面，所述周侧面包括进光面，所述进光面的外侧安装有LED灯，所述反射面上设有若干油墨网点，所述进光面上设有若干V型槽；所述V型槽可以使从LED灯射向进光面的光线在进入导光板时发散开来，从而提高出光面出光的均匀性；解决了现有技术中需要依靠增加LED灯的覆盖面来提高出光均匀性的问题，节省了成本和能耗。

Description

一种出光均匀的导光板

技术领域

本发明涉及一种照明结构，尤其是涉及一种出光均匀的导光板。

背景技术

导光板是利用光学级的亚克力或PC板材，然后用具有极高折射率且不吸光的材料，在光学级的亚克力板材底面用激光雕刻、V型十字网格雕刻、UV网版印刷技术印上导光点制得。导光板可以将从其侧面射入的较窄的光线转化为较大较均匀的发光面，其原理是：当光线从导光板的侧面射到导光点时，由于漫反射，光线会向各个方向进行扩散，从不同方向反射到出光面的光线失去了全反射的条件，可以从出光面射出。

对于导光板而言，如何提升其出光面出光的均匀性是提高其品质的关键。由于导光板的长和宽远远大于其厚度，因此一般采用在侧面安装若干个小型LED灯来作为光源，为了使LED灯发出的光能尽可能多得进入导光板，避免能量损耗，LED灯需要尽量靠近导光板的进光面，因此，导光板中与LED灯正对的部分进入的光线较多，而相邻的两个LED灯之间间隔的部分正对的导光板内部的部分进入的光线较少；即使在经过了油墨网点的漫反射后，还是容易导致明暗不均。为了解决这个问题，现有的解决方法主要有两种：一种是将多个LED灯紧密排列，从而尽可能地使LED灯布满导光板的进光面，从而使光线均匀进入进光面，但是这种方案成本较高，照明时能耗较大，并且由于LED灯数量增加，其发生故障的概率也增加，任意一个LED灯出现故障时，都会导致出光面上产生暗纹，严重影响光照的均匀性；另一种方法是，通过改变油墨网点的排布，使进入光线较多的部分上油墨网点排布较为稀疏，而进入光线较少的部分上油墨网点的排布较为紧密，但是这种方法的本质是使更多的光线在导光板中反射，减少了光照的强度，白白损失了大量能量。

例如，在中国专利文献上公开的一种“4mm超薄LED面板灯导光板”，其公告号为CN202947080U，包括导光板和光学油墨网点，其不足之处在于，通过LED灯在导光板的侧面射入光线时，LED灯需要尽可能的覆盖整个进光面，否则形成的光面上容易出现暗纹，从而导致需要的LED灯的数量较多、总功率较大。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，导光板无法有效将LED灯中射入的光线朝各个方向发散，因此需要LED灯尽可能覆盖整个进光面，从而导致需要的LED灯的数量较多、总功率较大的问题，提供一种出光均匀的导光板，在使用LED灯数量较少的前提下，可以使出光面中射出的光线更加均匀，从而节省成本并且提高了产品品质。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明，一种出光均匀的导光板，包括出光面和反射面，还包括出光面与反射面之间的若干个周侧面，所述周侧面包括进光面，所述进光面的外侧安装有LED灯，所述反射面上设有若干油墨网点，所述进光面上设有若干V型槽，所述V型槽的长度方向与导光板的厚度方向相同，所述相邻的两个V型槽之间设有平射面。

由于导光板的长和宽远远大于其厚度，因此一般采用在侧面安装若干个小型LED灯来作为光源，为了使LED灯发出的光能尽可能多得进入导光板，避免能量损耗，LED灯需要尽量靠近导光板的进光面，因此，导光板中与LED灯正对的部分进入的光线较多，而相邻的两个LED灯之间间隔的部分正对的导光板内部的部分进入的光线较少；即使在经过了油墨网点的漫反射后，还是容易导致明暗不均；本方案中，在进光面上设置了V型槽，当光线从进光面进入时，由于入射光线不再垂直于进光面，入射角位于0-90°之间，因此会导致折射角大小与入射角大小不同，从而使光线的朝向改变；而从V型槽的两个侧面射入的光线的朝向又不同，会在导光板中形成交叉的光线网，从而使光线充满导光板的各个位置。由于V型槽的长度方向与导光板的厚度方向相同，当导光板水平放置时，光线的方向只会在水平方向上发生偏转，而不会在竖直方向上发生偏转，从而避免大量光线直接从反射面中射出；而所述相邻的两个V型槽之间设有平射面，可以保证仍有部分光线是不改变方向入射的，避免由于距离进光面较远的位置处，正对LED灯的部分光线较少。

作为优选，所述反射面包括近灯部和远灯部，所述远灯部上设有若干个用于减小光线反射角的凸块，所述油墨网点涂覆在凸块上；虽然漫反射可以使光线在反射时从各个方向射出，但是由于漫反射仍遵循光的反射定律，距离LED灯较远处的油墨网点上光线的入射角较大，反射角也较大，光线很容易反射到与进光面相对的周侧面上而不是直接反射到出光面上，导致了光能在一定程度上的损耗，而所述凸块可以减小光线的反射角，从而使光线更容易直接反射到出光面上，从而减少了光能的损耗；而通过控制所述凸块外侧面倾斜的方向即可控制油墨网点所在的方向，从而改变反射角，例如，使凸块靠近进光面的一端加厚即可使油墨网点所在的面朝向出光面，从而减小反射角。

作为优选，所述远灯部上设有若干个用于减小光线反射角的凹槽，所述油墨网点涂覆在凸凹槽内；虽然漫反射可以使光线在反射时从各个方向射出，但是由于漫反射仍遵循光的反射定律，距离LED灯较远处的油墨网点上光线的入射角较大，反射角也较大，光线很容易反射到与进光面相对的周侧面上而不是直接反射到出光面上，导致了光能在一定程度上的损耗，而所述凹槽可以减小光线的反射角，从而使光线更容易直接反射到出光面上，从而减少了光能的损耗；而通过控制所述凹槽底面倾斜的方向即可控制油墨网点所在的方向，从而改变反射角，例如，使凹槽距离进光面较远的一端加深即可使油墨网点所在的面朝向出光面，从而减小反射角。

作为优选，所述反射面上包括反射带，所述反射带位于反射面上靠近进光面的部分，所述反射带上设有用于反射从导光板内侧向外射出的光线的反光层；从LED灯射出的光线在射到距离进光面较远部分的反射面上时，由于导光板的折射率大于空气，光线会在空气与导光板的交界处发生全反射，从而使光线无法离开导光板，而距离进光面较近处由于入射角较大，光线可能直接从反射面上漏出，而通过在反射带上设置反光层，可以将光线留在导光板内部，从而减少了能量损耗并且提升了装置整体的美观性。

作为优选，所述反射带的宽度不小于导光板厚度的0.9倍；所述导光板的材料一般是有机玻璃，其折射率在1.5左右，根据折射角的计算公式，可以计算出当入射角大于约42°时，光线即会发生全反射，因此，使反射带的宽度不小于导光板厚度的0.9倍可以保证光线完全被留在导光板内部。

作为优选，所述周侧面上设有用于反射从导光板内侧向外射出的光线的反光层；所述周侧面上的反光层可以避免光线从周侧面上漏出，减少了能量损耗，也提高了装置在照明时的美观性。

作为优选，与所述进光面相对的周侧面朝向所述反射面的方向倾斜；部分水平射入的光线会通过导光板照射到与进光面相对的周侧面上，而通过使该侧面朝向所述反射面的方向倾斜可以避免光线按原路反射回去，导致光能损耗增加，并且可以一定程度上补偿距离进光面较远处的出光面上的出光量，从而使出光面整体出光更均匀；倾斜的方向若直接朝向出光面则透出的光线不够分散，均匀度不高，因此将朝向设置为朝向反射面，使光线经过漫反射后再透出。

作为优选，所述出光面上设有扩散板；所述扩散板可以进一步提高出光的均匀性，使装置在照明时更美观。

作为优选，所述LED灯包括一对以进光面在导光板厚度方向上的对称轴对称的主灯和一对以进光面在导光板厚度方向上的对称轴对称的副灯，所述主灯的功率大于副灯；通过本方案可以使导光板具有亮度调节的功能，当只开启副灯时导光板处于低亮度，当只开启主灯时，导光板处于中亮度，当同时开启主灯和副灯时，导光板处于高亮度；对于一般的导光板而言，减少LED灯的开启数量会大大降低出光面出光的均匀度，从而使出光面上产生暗纹；而本方案中只需要一对对称的LED灯即可在导光板中形成交叉分布的光线网，从而使出光面具有较好的均匀性，因此通过这种方法调节亮度具有更好的效果。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）在使用LED灯数量较少的前提下，可以使出光面中射出的光线更加均匀，从而节省成本并且提高了产品品质；（2）在不增加光线损耗的前提下，可以使距离进光面较远处的出光量增加，从而提高出光面的均匀性；（3）可以避免光线从进光面以外的侧面漏出，减少了光能的损耗并且提高了美观性；（4）可以在不影响出光均匀性的前提下实现对出光亮度的调节。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种结构示意图。

图2是本发明实施例一的一种俯视图。

图3是本发明实施例一的一种主视图。

图4是本发明实施例一在图1的LED灯处的一种局部放大图。

图5是本发明实施例一光线在射入进光面时的一种示意图。

图6是与图5对比的光线在射入平整的进光面时的一种示意图。

图7是本发明实施例一出光面的出光效果模拟图。

图8是与图7对比的现有的进光面平整的导光板的出光面的出光效果模拟图。

图9是本发明实施例二的一种主视图。

图中：1、出光面 2、反射面 3、周侧面 4、进光面 5、LED灯 51、主灯 52、副灯 53、暖光灯 6、V型槽 7、油墨网点 8、凸块 9、凹槽 10、PCB板 11、扩散板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例一：如图1、2、3、4、5、7所示，一种出光均匀的导光板，其材质为有机玻璃（PMMA），其尺寸为100*100*3mm，包括朝向下侧的出光面1和朝向上侧的反射面2，还包括出光面与反射面之间的四个周侧面3，所述周侧面包括一个位于左侧的进光面4，所述进光面的外侧安装有6个LED灯5，LED灯固定在一块PCB板10上，所述LED灯的灯面到进光面的距离0.25mm，所述6个LED灯包括两个主灯51，两个副灯52，两个暖光灯53，所述主灯、副灯、暖光灯均以进光面在导光板厚度方向上的对称轴为轴对称，所述主灯为功率为0.5w的2835灯珠，所述副灯为功率为0.2w的2835灯珠，所述暖光灯为功率为0.1w的2835暖光灯珠。所述进光面上设有若干V型槽6，V型槽的截面为高为0.1mm，底边长0.2mm等腰三角形，其底角角度45°，相邻的两个V型槽的中心距为0.22mm。所述反射面上设有若干油墨网点7，所述油墨网点为由若干直径为2mm的圆形油墨点组成的矩形阵列，相邻油墨点的中心距为2.1mm，所述进光面上设有若干V型槽，所述V型槽的长度方向与导光板的厚度方向相同，所述相邻的两个V型槽之间设有平射面，所述平射面与LED灯的灯面平行，宽度为0.02mm。所述反射面包括近灯部21和远灯部22，所述远灯部上设有若干个用于减小光线反射角的凸块，所述油墨网点涂覆在凸块上；所述反射面上距离进光面30mm以内的部分为近灯部，所述反射面上距离进光面30mm以上的部分为远灯部，所述凸块8从靠近进光面处到距离进光面较远处厚度逐渐减小，从而形成一个朝向出光面倾斜的斜面；距离进光面较近的凸块的倾斜角度相对较小，距离进光面较远的凸块的倾斜角度相对较大。所述反射面上包括反射带23，所述反射带位于反射面上靠近进光面的部分，距离进光面10mm以内的部分为反射带，所述反射带上设有用于反射从导光板内侧向外射出的光线的反光层，所述反光层为贴在导光板外侧的反光纸。所述周侧面上也设有用于反射从导光板内侧向外射出的光线的反光层。与所述进光面相对的周侧面朝向所述反射面的方向倾斜，倾斜角度为45°。所述出光面上设有扩散板11。

在装置进行导光的过程中，LED灯先发出光线，并从进光面进入导光板。由于LED灯距离导光板较近，射出的光线在进入导光板时较为集中。由于V型槽的存在，使大部分光线的入射角大于0，因此光线会发生折射，从而使原本平行射入的光线从两个不同的方向发散开去，从而在导光板内形成交叉的光线网。从进光面直接照射到反射面和出光面上的光线，由于全反射的存在，只有靠近进光面的部分光线才有可能能透出导光板，而反射面上的反光层可以将射到反射面上的这部分光线反射回导光板中，从而避免光线从反射面上漏出。其余的光线中直接照射到反射面上的油墨网点的部分可以发生漫反射，从而使光线以不同方向射向出光面，这些光线中入射角较小的无法发生全反射，因此可以从出光面中透出。而照射到直接照射到出光面上的部分会因为全反射反射到反射面上，再在反射面上进行漫反射。而先照射到反射面上油墨网点之间的间隙上的光线则需要经过至少两次反射才能透出出光面。由于光线在不断反射时，其运动的路径会增加，导致其能量的消耗也增加，因此使油墨网点尽可能布满整个反射面，可以使浪费的能量减少。而从导光板射入的部分光线，由于是完全平行于反射面射入的，无法照射到反射面或出光面，将会在与进光面相对的周侧面上反射，由于该周侧面朝向反射面，光线会被反射到反射面上再漫反射向出光面，经过了漫反射的光线会更加均匀。并且，由于距离进光面较远处射出的光线经过的路径较长，出光量会较小，而在与进光面相对的周侧面上反射的光线可以对距离进光面较远处的出光面上的出光量进行补偿。另外，由于从进光面照到反射面的光线距离进光面越远的，其入射角也越大，在漫反射时，能反射到出光面上的光线较少，有较多的光线会反射到与进光面相对的周侧面上，导致发生较多的能量损耗，而倾斜涂在凸块上的油墨网点可以减小这部分光线的入射角，从而使更多光线能被漫反射到出光面上，减少了能量损耗，也对距离进光面较远处的出光面上的出光量进行了补偿，使出光更均匀。而距离进光面越远，入射角越大，因此凸块的倾斜度也越大，从而进行更有效的补偿。

本装置还可以在保证出光面均匀度的前提下，方便地调整出光的亮度。在室内使用时，可以有4种亮度状态，分别是只开启暖光灯的暖光状态、只开启副灯的低亮度状态、只开启主灯的中亮度状态、所有灯同时开启的高亮度状态。一对对称设置的LED灯即可较为均匀地在出光面进行出光，因此导光板在出光较暗时，也能保持较好的均匀性。

从图5和图6的对比可以看出V型槽的存在提高了射入光线的发散性；从图7和图8的对比可以看出本实施例的导光板相对现有的导光板在均匀度上有明显的提升。

实施例二：

如图9所示的一种出光均匀的导光板，与实施例一的区别在于，其所述远灯部上没有实施例一种所述的凸块，而是设有若干个用于减小光线反射角的凹槽9，所述油墨网点涂覆在凹槽内，所述凹槽从靠近进光面处到距离进光面较远处深度逐渐减小，从而形成一个朝向出光面倾斜的斜面；距离进光面较近的凹槽的倾斜角度相对较小，距离进光面较远的凹槽的倾斜角度相对较大。

Claims (7)

1.一种出光均匀的导光板，包括出光面和反射面，还包括出光面与反射面之间的若干个周侧面，所述周侧面包括进光面，所述进光面的外侧安装有LED灯，所述反射面上设有若干油墨网点，其特征是，所述进光面上设有若干V型槽，所述V型槽的长度方向与导光板的厚度方向相同，相邻的两个V型槽之间设有平射面；所述反射面包括近灯部和远灯部，所述远灯部上设有若干个用于减小光线反射角的凸块或设有若干用于减小光线反射角的凹槽，所述油墨网点涂覆在凸块或凹槽上；所述凸块从靠近进光面处到距离进光面较远处厚度逐渐减小，从而形成一个朝向出光面倾斜的斜面；距离进光面较近的凸块的倾斜角度相对较小，距离进光面较远的凸块的倾斜角度相对较大；所述凹槽从靠近进光面处到距离进光面较远处深度逐渐减小，从而形成一个朝向出光面倾斜的斜面；距离进光面较近的凹槽的倾斜角度相对较小，距离进光面较远的凹槽的倾斜角度相对较大。

2.根据权利要求1所述的一种出光均匀的导光板，其特征是，所述反射面上包括反射带，所述反射带位于反射面上靠近进光面的部分，所述反射带上设有用于反射从导光板内侧向外射出的光线的反光层。

3.根据权利要求2所述的一种出光均匀的导光板，其特征是，所述反射带的宽度不小于导光板厚度的0.9倍。

4.根据权利要求1所述的一种出光均匀的导光板，其特征是，所述周侧面上设有用于反射从导光板内侧向外射出的光线的反光层。

5.根据权利要求4所述的一种出光均匀的导光板，其特征是，与所述进光面相对的周侧面朝向所述反射面的方向倾斜。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种出光均匀的导光板，其特征是，所述出光面上设有扩散板。

7.根据权利要求1所述的一种出光均匀的导光板，其特征是，所述LED灯包括以进光面在导光板厚度方向上的对称轴为轴对称的主灯和以进光面在导光板厚度方向上的对称轴为轴对称的副灯，所述主灯的功率大于副灯。

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