CN112594593A - 配光元件、配光模组及光源模块 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种配光元件、配光模组及光源模块。配光元件包括入光面、主出光面、第一全反射结构以及第二全反射结构；入光面由入光侧向出光侧凹陷并形成光源腔，第一全反射结构、第二全反射结构以及主出光面均设置在出光侧且由后向前依次排布；第一全反射结构包括第一反射面和第一出光面，第一反射面位于第一出光面的后方；第二全反射结构包括第二反射面和第二出光面，第二反射面位于第二出光面的后方。配光模组包含多个呈平面阵列排布且一体成型的配光元件。光源模块包括光源以及配光元件，光源位于光源腔内。本申请实施例提供的配光元件、配光模组及光源模块能够将更多的光照射到前方，提高光源的利用效率，减少光浪费以及不必要的光污染。

Description

配光元件、配光模组及光源模块

技术领域

本申请涉及照明技术领域，尤其涉及一种配光元件、配光模组及光源模块。

背景技术

在当前能源短缺的全球背景下，LED作为一种新型固态光源，以其节能高效、绿色环保、控制灵活、安全可靠、定向性好等优势，被广泛应用于路灯、隧道灯等道路照明领域。

典型的LED路灯透镜结构，通常采用双自由曲面透镜结构来进行道路配光，但是该种透镜的控光能力有限，透镜的控光能力不是很理想，仍会有一部分光能被投射到屋边区域(非道路需求区域)，从而导致了一定的光污染和光浪费，且大大的降低了道路的光能利用率，在为了保证道路照明亮度的情况下，就会大大增加道路照明的整灯功率或整灯数量，进而增加道路照明成本。

发明内容

本申请实施例提供一种配光元件、配光模组及光源模块，以解决上述问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种配光元件，沿垂直于其厚度的方向具有入光侧和出光侧，在与所述入光侧和出光侧垂直的方向上具有前方和后方，所述配光元件包括入光面、主出光面、第一全反射结构以及第二全反射结构；

所述入光面由所述入光侧向所述出光侧凹陷并形成光源腔，所述第一全反射结构、所述第二全反射结构以及所述主出光面均设置在所述出光侧且由后向前依次排布，并分别接受一部分来自于所述入光面的光线；

所述第一全反射结构包括第一反射面和第一出光面，所述第一反射面位于所述第一出光面的后方，所述第一反射面用于将来自所述入光面的朝后方传播的一部分光线向前反射至所述第一出光面；

所述第二全反射结构包括第二反射面和第二出光面，所述第二反射面位于所述第二出光面的后方，所述第二反射面用于将来自所述入光面的朝后方传播的另一部分光线向前反射至所述第二出光面；

所述主出光面用于将来自所述入光面的部分光线出射。

可选地，上述的配光元件中，

所述第一出光面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧逐渐向后倾斜；

和/或

所述第二出光面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧逐渐向后倾斜。

可选地，上述的配光元件中，所述第一反射面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧逐渐向后倾斜，所述第二反射面沿所述配光元件的厚度方向延伸。

可选地，上述的配光元件中，

所述第一出光面为平面或自由曲面

和/或

所述第二出光面为平面或自由曲面。

可选地，上述的配光元件中，所述第一出光面为自由曲面，且所述第一出光面朝前方凸出。

可选地，上述的配光元件中，

所述第一反射面远离所述光源腔的一侧与所述第一出光面远离所述光源腔的一侧相接；

和/或

所述第二反射面远离所述光源腔的一侧与所述第二出光面远离所述光源腔的一侧相接。

可选地，上述的配光元件中，所述第一全反射结构与所述第二全反射结构沿直线延伸，或者，所述第一全反射结构与所述第二全反射结构围绕所述主出光面的后方边缘弧形延伸。

可选地，上述的配光元件中，由所述主出光面的中部向四周方向，所述主出光面与所述入光面的间距逐渐减小。

第二方面，本申请实施例提供了一种配光模组，包含多个所述的配光元件，多个所述配光元件呈平面阵列排布且一体成型。

可选地，上述的配光模组中，所述第一全反射结构与所述第二全反射结构沿直线延伸，沿所述第一全反射结构与所述第二全反射结构的延伸方向排布的多个所述配光元件的所述第一全反射结构以及所述第二全反射结构各自分别连为一体。

第三方面，本申请实施例提供了一种光源模块，包括光源以及所述的配光元件，所述光源位于所述光源腔内。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例提供的配光元件、配光模组及光源模块通过在出光侧由后向前依次排布第一全反射结构、第二全反射结构以及主出光面，可以利用第一全反射结构与第二全反射结构将配光元件的入光面所接收到的光源朝向后方发出的光线反射至前方，从而能够将更多的光照射到前方，提高光源的利用效率，减少光浪费以及不必要的光污染。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例所提供的一种配光元件的整体结构视图；

图2为本申请实施例所提供的另一种配光元件的正视结构视图；

图3为本申请实施例所提供的配光元件由光源腔的中间沿平行于前后方向以及厚度方向的剖面剖开的剖视图；

图4为图3的光路图；

图5为本申请实施例所提供的配光元件由光源腔的中间沿左右方向以及平行于厚度方向的剖面剖开的剖视图；

图6为图5的光路图；

图7为本申请实施例所提供的配光模组的正视结构视图；

图8为本申请实施例所提供的配光元件的配光效果图。

附图标记：

1-配光元件、10-入光侧、11-出光侧、12-入光面、13-主出光面、14-第一全反射结构、140-第一反射面、141-第一出光面、15-第二全反射结构、150-第二反射面、151-第二出光面、16-光源腔、2-光源、100-配光模组。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种配光元件1，如图1所示，该配光元件1呈薄片状，具有较为明显的厚度方向。配光元件1沿垂直于其厚度的方向具有入光侧10和出光侧11，同时在与入光侧10和出光侧11垂直的方向上具有前方和后方(如图中标记所示)。

如图3所示，配光元件1包括入光面12、主出光面13、第一全反射结构14以及第二全反射结构15。入光面12由入光侧10向出光侧11凹陷并形成光源腔16。使用时，将光源2置于光源腔16内，二者组成光源模块。光源2所发出的光线会经入光面12入射到配光元件1的内部。

第一全反射结构14、第二全反射结构15以及主出光面13均设置在出光侧11且由后向前依次排布，并分别接受一部分来自于入光面12的光线。图3为配光元件1由光源腔16的中间沿平行于前后方向以及厚度方向的剖面剖开的剖视图，参见该图示，第一全反射结构14包括第一反射面140和第一出光面141，第一反射面140位于第一出光面141的后方，第一反射面140用于将来自入光面12的朝后方传播的一部分光线向前反射至第一出光面141。第二全反射结构15包括第二反射面150和第二出光面151，第二反射面150位于第二出光面151的后方，第二反射面150用于将来自入光面12的朝后方传播的另一部分光线向前反射至第二出光面151。主出光面13用于将来自入光面12的部分光线出射。

参见图4所示的光路图，由于第一全反射结构14相对于第二全反射结构15以及主出光面13位于最后方，因此由入光面12传播至第一反射面140的这部分光线基本上为光源2朝后射出的最大角度的光线。由于第二全反射结构15相较于第一全反射结构14更加靠近前方，因此虽然第二反射面150也是反射来自入射面12的朝后方传播的光线，但这部分光线相较于第一反射面140所反射的光线的出射角要小一些。通过第一全反射结构14和第二全反射结构15的反射，便可将光源2向后方射出的这两部分光线分别反射至前方，从而能够将更多的光照射到前方，提高光源的利用效率，减少光浪费以及不必要的光污染。主出光面13则将入光面12所接收到的光源2的其它角度光线进行出射。这部分光线基本上为出射角接近光轴或者朝向前方的光线。

参见图8所示的配光效果图，可以看出此时经配光元件配光后的光线主要集中在前方区域，而在后方区域基本没有光线。

由于配光元件1主要是为灯具下方的固定区域提供照明，尤其对于本申请实施例所提供的这种配光元件1而言，其主要应用于路灯，用于将光线集中在下方道路上。而由于路灯设置在路边，并且其上部的横向延伸尺寸相较于路面宽度较短，因此为了使路灯能够更多地将光线汇聚在道路内侧，如图3和图4所示，本实施例中的主出光面13由其中部向前后方向与入光面12的间距可以逐渐减小，从而在入光面12与主出光面13之间形成类似凸透镜的构型，将光线进行汇聚。由于主出光面13的中部相对于入光面12会偏向前方，因此汇聚之后的光线也将更加偏向前方，从而实现将光线汇聚在道路内侧的目的。

此外，由于配光元件1主要用于将光线集中在下方道路由内侧至路边的宽度范围内，因此第一全反射结构14和第二全反射结构15所出射的光线的出射角也不能过度向前。为此，第一出光面141可以由靠近光源腔16的一侧至远离光源腔16的一侧逐渐向后倾斜，使光线经过第一出光面141的折射后能够在厚度方向产生比较大的偏移量。同样的，第二出光面151也可以由靠近光源腔16的一侧至远离光源腔16的一侧逐渐向后倾斜。

本申请实施例中的第一反射面140与第二反射面150均利用全反射原理进行光线的反射，由于第一反射面140所接收的光线出射角度更大，因此为了提高全反射效果，第一反射面140可以由靠近光源腔16的一侧至远离光源腔16的一侧逐渐向后倾斜，从而使第一反射面140的走向与入射光线趋近，减小入射角，进而提升全反射效果。而第二反射面150由于所接收的光线出射角更加接近光轴，因此可以沿着配光元件1的厚度方向延伸。

本申请实施例中，根据所需要的配光效果不同，第一出光面141以及第二出光面151均可以选择平面或者自由曲面。其中，第一出光面141优选采用朝前方凸出的自由曲面构型，这样能够使第一出光面141所出射的光线呈现一定的汇聚效果。

如图1和图2所示，本申请实施例中的入光面与所述主出光面在平行于所述入光侧的投影面内的轮廓均由封闭的弧线围成，这样不光可以使配光元件1在前后方向上进行配光，还可以在垂直于前后方向的左右方向也进行配光。图5为本申请实施例所提供的配光元件1由光源腔16的中间沿左右方向以及平行于厚度方向的剖面剖开的剖视图，在该图示中，配光元件1整体可以保持对称结构，这样可以使配光元件1照射向左右两侧的光线呈对称分布(参见图6所示的光路图以及图8所示的配光效果图)。当然，在某些特殊情况或要求下，配光元件1在该剖视图下的结构也可以为非对称结构，以获得偏光或者其它光学效果。

如图3所示，本申请实施例中，为了节省材料以及便于成型，第一反射面140远离光源腔16的一侧可以与第一出光面141远离光源腔16的一侧相接，同样的，第二反射面150远离光源腔16的一侧也可以与第二出光面151远离光源腔16的一侧相接，使第一全反射结构14以及第二全反射结构15形成两个类似犄角状的凸出。

在宏观上，本申请实施例中的第一全反射结构14与第二全反射结构15可以沿直线延伸(参见图1)，这种结构便于成型，并且可以将朝向后方射出的光线向前反射至道路延伸方向上的较大范围。或者，本申请实施例中的第一全反射结构14与第二全反射结构15也可以围绕主出光面13的后方边缘弧形延伸(参见图2)，这种结构能够使被反射至前方的光线更加集中。

本申请实施例所提供的配光元件1可以单独使用，例如可以为光源板上的每个光源均独立配备一个配光元件1进行配光。但这种方式每个配光元件1均需独立安装对位，工作量很大。

为了简化安装过程，如图7所示，可以将多个配光元件1呈平面阵列排布并一体成型，形成配光模组100。在安装时，只需要将配光模组100整体与光源板进行对位，便可完成装配过程，从而使得安装过程被大幅简化。

进一步地，当配光元件1中的第一全反射结构14与第二全反射结构15沿直线延伸时，如图7所示，沿第一全反射结构14与第二全反射结构15的延伸方向排布的多个配光元件1的第一全反射结构14以及第二全反射结构15各自分别连为一体，即同一排的配光元件1的所有第一全反射结构14连为一体，同一排的第二全反射结构15也连为一体，这样能够简化配光模组100的结构，更加便于成型。

综上所述，本申请实施例提供的配光元件、配光模组及光源模块能够将更多的光照射到前方，提高光源的利用效率，减少光浪费以及不必要的光污染。

以上所述的具体实例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种配光元件，沿垂直于其厚度的方向具有入光侧和出光侧，在与所述入光侧和出光侧垂直的方向上具有前方和后方，其特征在于，所述配光元件包括入光面、主出光面、第一全反射结构以及第二全反射结构；

所述入光面由所述入光侧向所述出光侧凹陷并形成光源腔，所述第一全反射结构、所述第二全反射结构以及所述主出光面均设置在所述出光侧且由后向前依次排布，并分别接受一部分来自于所述入光面的光线；

所述第一全反射结构包括第一反射面和第一出光面，所述第一反射面位于所述第一出光面的后方，所述第一反射面用于将来自所述入光面的朝后方传播的一部分光线向前反射至所述第一出光面；

所述第二全反射结构包括第二反射面和第二出光面，所述第二反射面位于所述第二出光面的后方，所述第二反射面用于将来自所述入光面的朝后方传播的另一部分光线向前反射至所述第二出光面；

所述主出光面用于将来自所述入光面的部分光线出射。

2.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，

所述第一出光面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧逐渐向后倾斜；

和/或

所述第二出光面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧逐渐向后倾斜。

3.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述第一反射面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧逐渐向后倾斜，所述第二反射面沿所述配光元件的厚度方向延伸。

4.如权利要求1至3任一项所述的配光元件，其特征在于，

所述第一出光面为平面或自由曲面；

和/或

所述第二出光面为平面或自由曲面。

5.如权利要求4所述的配光元件，其特征在于，所述第一出光面为自由曲面，且所述第一出光面朝前方凸出。

6.如权利要求1至3任一项所述的配光元件，其特征在于，

所述第一反射面远离所述光源腔的一侧与所述第一出光面远离所述光源腔的一侧相接；

和/或

所述第二反射面远离所述光源腔的一侧与所述第二出光面远离所述光源腔的一侧相接。

7.如权利要求1至3任一项所述的配光元件，其特征在于，所述入光面与所述主出光面在平行于所述入光侧的投影面内的轮廓均由封闭的弧线围成。

8.如权利要求1至3任一项所述的配光元件，其特征在于，所述第一全反射结构与所述第二全反射结构沿直线延伸，或者，所述第一全反射结构与所述第二全反射结构围绕所述主出光面的后方边缘弧形延伸。

9.如权利要求1至3任一项所述的配光元件，其特征在于，由所述主出光面的中部向前后方向，所述主出光面与所述入光面的间距逐渐减小。

10.一种配光模组，其特征在于，包含多个权利要求1至9任一项所述的配光元件，多个所述配光元件呈平面阵列排布且一体成型。

11.如权利要求10所述的配光模组，其特征在于，所述第一全反射结构与所述第二全反射结构沿直线延伸，沿所述第一全反射结构与所述第二全反射结构的延伸方向排布的多个所述配光元件的所述第一全反射结构以及所述第二全反射结构各自分别连为一体。

12.一种光源模块，其特征在于，包括光源以及权利要求1至9任一项所述的配光元件，所述光源位于所述光源腔内。

Images