CN113175654A - 一种偏光照明的光学结构及灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明偏光照明的光学结构及灯具，其中光学结构包括若干光源、透镜，透镜包括偏光面和出光面，光源的照射方向朝向偏光面，沿对应的光源照射方向偏光面上至少部分区域设置有若干偏光微透镜结构，偏光微透镜结构具有对应光源的中心光轴重合的截面，截面包括接近光源的边Ⅰ，边Ⅰ或边Ⅰ的切线与边Ⅰ在光源的中心光轴所在平面上的投影之间的夹角或者边Ⅰ或边Ⅰ的切线与边Ⅰ在出光面所在平面上的投影之间的夹角为α并其大小满足0‑45°。本发明方案通过优化偏光结构，有效实现了精准控光，从而有效地满足了对桌面照射的均匀度。

Description

一种偏光照明的光学结构及灯具
技术领域
本发明属于照明技术领域，具体涉及一种偏光照明的光学结构及灯具。
背景技术
照明灯具是生活工作的必备用品，灯具的性能特别是光分布将直接影响到人们的生活舒适程度和用眼健康。现有的灯具主要有两种结构形式，方案简单是其最大的一个特点。其一是直下式，该结构结构的基本调整是安装有LED的光源板、灯头壳体结构、扩散面罩三者的中心基本在同一直线上，并且沿光源光轴方向分布。其二是如图10所示的导光板式，通过设置的导光板3将设置在侧部的LED1的发光引导并经反光板4反射再由扩散面罩2射出，反光板和扩散面罩相对地设置于导光板两侧。以上两种方案技术成熟，方案简单。但灯具的光分布基本呈朗伯型，导致桌面的照度均匀度往往不高，如图7b、8b、9b所示的：灯头正下方亮度过高，以灯头正下方桌面为圆心，随着照射半径增大，照度迅速减小，很难满足国标GB9473-2017对照度均匀度的要求，或者刚刚达标。这种状态会验证影响用眼舒适度，长期如此并会影响用眼健康。
发明内容
本发明通过优化偏光结构，有效实现了精准控光，从而有效地满足了对桌面照射的均匀度。
本发明公开的偏光照明的光学结构，包括若干光源、透镜，透镜包括偏光面和出光面，光源的照射方向朝向偏光面(当具有多个光源时，这里是指与相应偏光面相配合的光源)，沿对应的光源照射方向偏光面上至少部分区域设置有若干偏光微透镜结构，偏光微透镜结构具有对应光源的中心光轴重合的截面(此时可以认为至少有部分光线由光源出射经偏光面反射并有出光面出射所形成出射光路，该出射光路所在的平面与该截面重合，该部分光线可以被认为包括与该光源中心光轴重合的部分)，截面包括接近光源的边Ⅰ，边Ⅰ或边Ⅰ的切线与边Ⅰ在光源的中心光轴所在平面上的投影之间的夹角或者边Ⅰ或边Ⅰ的切线与边Ⅰ在出光面所在平面上的投影之间的夹角为α并其大小满足0-45°。
本发明公开的偏光照明的光学结构，偏光微透镜结构上形成的边Ⅰ为直边或者至少部分为弯曲边。
本发明公开的偏光照明的光学结构，偏光微透镜结构上形成的边Ⅰ的弯曲边为向靠近出光面方向凸出或者向远离出光面方向凹陷。
本发明公开的偏光照明的光学结构，偏光微透镜结构上形成的边Ⅰ为弯曲边时其弯曲方向与对应光源的中心光轴所在方向交叉或平行。
本发明公开的偏光照明的光学结构，偏光微透镜结构在偏光面上沿对应的光源照射方向成阵列地排列有多个。
本发明公开的偏光照明的光学结构，偏光面上沿对应的光源照射方向排列的多个偏光微透镜结构成等间距排列(相邻两个偏光微透镜结构的边Ⅰ等长)。
本发明公开的偏光照明的光学结构，偏光面上沿对应的光源照射方向排列的多个偏光微透镜结构成不等间距排列(至少部分相邻两个偏光微透镜结构的边Ⅰ不等长)。
本发明公开的偏光照明的光学结构，在具有多个光源时，该多个光源所形成的照射光圈照射向透镜的偏光面。优选的，在具有多个光源时，该多个光源所形成的照射光圈成均匀地辐照照射向透镜的偏光面。
本发明公开的偏光照明的光学结构，透镜整体在垂直于盘面方向为中心具有中空结构内的圆环形。优选的，光源设置与中空结构内并且光源照射方向为沿径向朝向透镜。优选的，多个偏光微透镜结构成同心环状排列。
本发明的灯具，包括如前述的偏光照明的光学结构。
本申请方案中通过优化导光板式照明用的光学结构，对反射偏光结构进行优化，对反射角进行合理的设计，从而优化了其光照分布，有效地该了产品的亮度分布，获得了较好的光照均匀性，有利于保证应用舒适性和用眼卫生。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请灯具的一实施方式的结构示意图；
图2是图1灯具A-A向光效示意图；
图3是应用于图1中的透镜的一种结构示意图；
图4是图3透镜的B-B向示意图；
图5是偏光微透镜结构的一种截面示意图；
图6是偏光微透镜结构的又一种截面示意图；
图7是本申请图1实施例方案的桌面照度分布(a)与图10的现有技术的桌面照度分布(b)；
图8是本申请图1实施例方案的桌面照度分布(a)与图10的现有技术的桌面照度分布(b)的对照图；
图9是本申请采用本申请方案的台灯配光(a)与图10的现有技术的台灯配光(b)
图10是现有技术的一种结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明方案的偏光照明的光学结构，包括若干光源200、透镜300，透镜300包括偏光面301和出光面302(此时透镜300可以为如图3和4所示的具有与光源200相邻的入光面303、用于对光源200的光线进行反射偏光的偏光面和用于供光线出射并与扩散面罩或者透光板相邻的出光面等)，毫无疑问地光源200被设置成其照射方向是朝向偏光面的，特别的当具有多个光源200时，即光源200的设置并非成中心点状分布，而是成带状分布时，由于各个光源200具有各自的照射范围，故而这里也可以是指与相应偏光面相配合的光源200，如图1所示的即是一种设置有多个光源200的情形，其具有沿中心环边沿向外设置的多个辐射带状的灯带结构，从而实现了如图2所示的辐向(如图中中心向四周照射的状态)照射效果，即在具有多个光源200时，该多个光源200所形成的照射光圈照射向透镜300的偏光面。优选的，在具有多个光源200时，该多个光源200所形成的照射光圈成均匀地辐照照射向透镜300的偏光面。
在此基础上，如图1-4所示的，透镜300整体在垂直于盘面方向为中心具有中空结构内的圆环形。优选的，光源200设置与中空结构内并且光源200照射方向为沿径向朝向透镜300。优选的，如图3所示的，多个偏光微透镜结构3010成同心环状排列，此时偏光微透镜结构3010可以在透镜300的径向成均匀分布。
而为了满足对光源200照射光线的反射偏光，本方案中沿对应的光源200照射方向，在偏光面上的至少部分区域设置有若干(即至少一个)偏光微透镜结构3010，该偏光结构在照射方向具有如图5和6所展示的近似棱镜的结构，从而使得被照射面(边Ⅰ所形成的面)对入射光线具有特定的反射偏光效果。具体的讲，偏光微透镜结构3010具有对应光源200的中心光轴重合的截面(此时可以认为至少有部分光线由光源200出射经偏光面反射并有出光面出射所形成出射光路，该出射光路所在的平面与该截面重合，该部分光线可以被认为包括与该光源200中心光轴重合的部分)，在图3中展示的情形下，该截面是垂直于纸面的，此时该截面就包括接近光源200的边Ⅰ3011，此时，边Ⅰ3011或边Ⅰ的切线与边Ⅰ3011在光源200的中心光轴所在平面上的投影之间的夹角为α并其大小满足0-45°，当然也可以表示为边Ⅰ3011或边Ⅰ的切线与边Ⅰ在出光面所在平面上的投影之间的夹角为α并其大小满足0-45°。这里夹角的设置可以视透镜300的透光性能、光源强度(功率)、与光源200的距离等进行调整。在其它条件不变的前提下，这里的夹角大小可以是不变的，比如在透镜为高硼玻璃时选择为30°或者45°等，而为单片钠钙硅玻璃时，则选择15°或25°等。也可以是由光源200位置向远离的方向逐渐增大的，以适应光通量由光源200位置逐渐降低的情形，如最近段选择5°甚至是0°，远端可以选择30°乃至是45°。
当偏光微透镜300主体成如图5或6近似棱镜的结构时，乃至成如图3或4所示的在透镜300的偏光面成规则(如等距、等截面尺寸等)或者不规则的排布时，前述的截面还包括远离光源200的边Ⅱ3012，该两个边的配合形成了不规则的偏光面结构。
优选的，偏光微透镜结构3010上形成的边Ⅰ3011为直边，如图5的；也可以为至少部分为弯曲边，如图6的。进一步优选的，偏光微透镜结构3010上形成的边Ⅰ3011的弯曲边为向靠近出光面方向凸出，如图6所示的；当然也可以为，向远离出光面方向凹陷，即弯曲方向与图6所示方向相背离。更进一步的，偏光微透镜结构3010上形成的边Ⅰ3011为弯曲边时其弯曲方向与对应光源200的中心光轴所在方向交叉或平行。
在本申请方案中，为了满足较大的照射面积的要求，这里的偏光微透镜结构3010在偏光面上沿对应的光源200照射方向成阵列地排列有多个，从而在不同的尺度或者方向上对光源200的光线进行偏光反射，从而满足改善光照均匀度的要求。优选的，偏光面上沿对应的光源200照射方向排列的多个偏光微透镜结构3010可以成等间距排列，即相邻两个偏光微透镜结构3010的边Ⅰ等长。优选的，偏光面上沿对应的光源200照射方向排列的多个偏光微透镜结构3010也可以成不等间距排列，即至少部分相邻两个偏光微透镜结构3010的边Ⅰ不等长。
本发明的灯具，包括如前述的偏光照明的光学结构以及用于限定该光学结构的壳结构100，此时壳结构100被限定为具有用于安装光学结构的空间的主体，主体在出光面侧具有开口，以及用于透光的与开口配合的扩散面罩或透光板等，至于其它电源、控制或者连接结构这里就不一一限定，由于不涉及本申请的创新之处，均可以采用本领域的常用结构即可。
为了验证本方案的效果，以台灯为例，如图7-9展示了本申请方案与对照方案(现有技术)在光照均匀性方面的有效改善，可以直观地看到，与对照方案相比，本申请放置在光照中心(0点位置)的光强明显降低，同时在远离光照中心的方向上，光强的衰减幅度明显降低，故而毫无疑问的，本申请方案获得了明显的光照均匀性，效果更为明显，必然提升了使用的舒适性，有利于用眼健康。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种偏光照明的光学结构，包括若干光源、透镜，所述透镜包括偏光面和出光面，所述光源的照射方向朝向偏光面，沿对应的光源照射方向所述偏光面上至少部分区域设置有若干偏光微透镜结构，所述偏光微透镜结构具有对应光源的中心光轴重合的截面，所述截面包括接近光源的边Ⅰ，所述边Ⅰ或边Ⅰ的切线与边Ⅰ在所述光源的中心光轴所在平面上的投影之间的夹角或者所述边Ⅰ或边Ⅰ的切线与边Ⅰ在所述出光面所在平面上的投影之间的夹角为α并其大小满足0-45°。
2.根据权利要求1所述的偏光照明的光学结构，其特征在于，所述偏光微透镜结构上形成的边Ⅰ为直边或者至少部分为弯曲边。
3.根据权利要求2所述的偏光照明的光学结构，其特征在于，所述偏光微透镜结构上形成的边Ⅰ的弯曲边为向靠近出光面方向凸出或者向远离出光面方向凹陷。
4.根据权利要求3所述的偏光照明的光学结构，其特征在于，所述偏光微透镜结构上形成的边Ⅰ为弯曲边时其弯曲方向与对应光源的中心光轴所在方向交叉或平行。
5.根据权利要求1-4所述的偏光照明的光学结构，其特征在于，所述偏光微透镜结构在偏光面上沿对应的光源照射方向成阵列地排列有多个。
6.根据权利要求5所述的偏光照明的光学结构，其特征在于，所述偏光面上沿对应的光源照射方向排列的多个偏光微透镜结构成等间距排列。
7.根据权利要求5所述的偏光照明的光学结构，其特征在于，所述偏光面上沿对应的光源照射方向排列的多个偏光微透镜结构成不等间距排列。
8.根据权利要求1所述的偏光照明的光学结构，其特征在于，在具有多个光源时，该多个光源所形成的照射光圈照射向透镜的偏光面。
9.根据权利要求1或8所述的偏光照明的光学结构，其特征在于，所述透镜整体在垂直于盘面方向为中心具有中空结构内的圆环形。
10.灯具，包括如权利要求1-9任一所述的偏光照明的光学结构。
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