CN114857516A - 一种光学组件及其所应用的照明装置和台灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学组件及其所应用的照明装置和台灯，其包括：安装部，供安装光源；反光部，设于所述光源的光路上；出光部，设于所述光源的光路上，其包括锯齿结构；其中，所述安装部设置于所述反光部与所述出光部之间，所述光源发出的部分光线经所述反光部反射后经所述锯齿结构照射出去，以均匀所述光源的照度。本发明不仅提高了台灯的照度均匀度，并同时降低了其蓝光危害，大大提高了其光生物安全性，改善了用户的使用体验，更有利于保障用户的眼部健康。并且，本发明具有良好的散热性能、绝缘性能、较长的使用寿命及较高的使用安全性，各个部件结构简单、组装方便，易于生产制造，便于推广使用，具有极高的经济价值和社会价值。

Description

一种光学组件及其所应用的照明装置和台灯

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种光学组件及其所应用的照明装置和台灯。

背景技术

台灯作为人们日常工作、学习、阅读的主要照明工具，其包括遮光性、照度以及照度均匀度等多种性能要求。根据GB-T 9473-2017读写作业台灯性能要求，AA级照度要求0-300mm的120°扇形区域照度不低于500lx，300mm-500mm的120°扇形区域照度不低于250lx；AA级照度均匀要求0-300mm和300mm-500mm两块120°扇形区域中最大照度与最小照度比值不大于3。现有的AA级护眼台灯产品，照度的比值一般大于2且接近于3。

然而，随着社会的发展及人们对生活品质的追求，现有的AA级护眼台灯的照度均匀度已无法满足人们对使用舒适性及安全性的要求。因此，需要提出一种能有效提高台灯照度均匀度的技术，以保护用户的眼部健康，改善用户的使用体验，并提高相关产品的市场竞争力。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种光学组件及其所应用的照明装置和台灯，以解决现有技术中台灯的照度均匀度不佳的技术问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明第一方面提供一种光学组件，包括：安装部，供安装光源；反光部，设于所述光源的光路上；出光部，设于所述光源的光路上，其包括锯齿结构；其中，所述安装部设置于所述反光部与所述出光部之间，所述光源发出的部分光线经所述反光部反射后经所述锯齿结构照射出去，以均匀所述光源的照度。

在本发明第一方面较佳的实施方式中，所述反光部包括抛物面，所述安装部位于所述抛物面的焦点位置；所述光源发出的部分光线经所述抛物面反射后形成平行光线，并经所述出光部向外照射，以均匀所述光源的照度。

在本发明第一方面较佳的实施方式中，所述锯齿结构包括近光源侧锯齿部和远光源侧锯齿部；其中，近光源侧锯齿部的锯齿宽度小于远光源侧锯齿部的锯齿宽度，以分别折射所接收的光线至待提升照度区域。

在本发明第一方面较佳的实施方式中，所述出光部包括磨砂结构，用于过滤所述光源的蓝光。

在本发明第一方面较佳的实施方式中，所述锯齿结构与所述磨砂结构分别位于所述出光部的正面和反面。

在本发明第一方面较佳的实施方式中，所述安装部包括：散热器，供所述光源贴附其上。

在本发明第一方面较佳的实施方式中，所述光源为自封装结构。

在本发明第一方面较佳的实施方式中，所述散热器为第一散热器；所述光学组件还包括：第二散热器，设于所述出光部与所述第一散热器之间。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明第二方面提供一种照明装置，包括光源和前述的光学组件。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明第三方面提供一种台灯，包括：灯头，包括前述的光学组件；灯座，用于支撑所述灯头。

如上所述，本发明涉及的一种光学组件及其所应用的照明装置和台灯，具有以下有益效果：所述光学组件通过在出光部设置锯齿结构对光源发出的部分光线进行折射，使光线更多地偏折照射至待提升照度区域，即点照度值较低的区域，从而提高所述光源的照度均匀度；安装部设于反光部抛物面的焦点位置，使得光源从抛物面焦点发出光线，并经抛物面反射后形成平行光线，进一步提高了所述光源的照度均匀度；通过锯齿结构不同位置不同锯齿宽度的设计，灵活地将各位置接收的光线尽可能多地折射至待提升照度区域，进一步提高了所述光源的照度均匀度；磨砂结构的设置有效过滤所述光源的蓝光，使得本发明在提高照度均匀度的同时降低了蓝光危害，提高了相关产品的光生物安全性，更有利于保障用户的眼部健康；通过设置散热器、绝缘部等，提高了所述光学组件的散热性能和绝缘性能，进而提高产品的使用寿命及安全性；所述光学组件的各个部件结构简单、组装方便，易于生产制造，便于推广使用，具有极高的经济价值和社会价值；此外，本发明的台灯应用所述光学组件，可同时满足高照度均匀度和蓝光等级为RG0的性能要求，满足RG0的条件下做到高照度均匀度，照度均匀度的值不大于2，远远优于现有的AA级护眼台灯产品，具有极高的市场竞争力，并且台灯的支撑杆件以及灯头之间通过转轴连接，大大提高了产品的使用灵活性且易于收纳。

附图说明

图1显示为本发明一实施例提出的一种光学组件的结构示意图。

图2a显示为本发明一实施例提出的一种光学组件的俯视图。

图2b显示为本发明一实施例提出的一种光学组件的剖视图。

图2c显示为本发明一实施例提出的一种光学组件的另一剖视图。

图3显示为本发明一实施例提出的一种光学组件的仰视图。

图4显示为本发明一实施例提出的一种LED光源自封装结构示意图。

图5显示为本发明一实施例提出的一种台灯的结构示意图。

图6显示为本发明一实施例提出的一种台灯灯座的爆炸示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的的情况下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其它特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

本发明提供一种光学组件及其所应用的照明装置和台灯，用于解决现有技术中的台灯照度均匀度不佳的技术问题，从而提高产品的光生物安全性，保护用户的眼部健康，提高用户使用体验。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本实施例提出一种光学组件10的结构示意图，该光学组件10包括：安装部11、反光部12和出光部13。其中，安装部11用于安装光源111；反光部12设于光源111的光路上，用于反射光源111发出的光线；出光部13设于光源111的光路上，并且出光部13包括锯齿结构131。安装部11设置于反光部12和出光部13之间，光源111发出的部分光线经反光部12反射后经出光部13的锯齿结构131照射出去，以均匀光源111的照度。光学组件10中的安装部11、反光部12和出光部13还可具体表述如下：

安装部11用于安装光源111。其中，光源111可以是点光源、面光源、线光源，或可以是热辐射光源、气体放电光源、电致发光光源等等。光源111的安装方式可以是卡扣式安装、螺纹式安装、粘合式安装、冲孔式安装等等。

反光部12设于光源111的光路上，用于反射光源111发出的光线，其材料和形状决定了光源的输出效率和输出光通量，其材料可选的有PVC晶格反光片、电镀反光层、镜面铝、纳米膜、荧光布等等，其形状可选的有U型、V型、W型反光面等等。

出光部13设于光源111的光路上，其光源111发出的部分光线经反光部12反射后经出光部13的锯齿结构131照射出去，锯齿结构131可将更多的光线折射至待提升照度区域(即低照度区域)，进而提升光源的照度均匀度。其中，出光部13可选用塑料、无机玻璃、有机高聚物或纤维纳米复合材料等制作的透光部件。在读写作业台灯领域中，相较于半径0～400mm的120°扇形区域上的点照度值，半径500mm上的120°扇形区域的点照度值往往会偏低，本实施例以读写作业台灯为例，将其半径500mm上的120°扇形区域视为待提升照度区域，出光部13上的锯齿结构131将接收到的光线尽可能地偏折至500mm处，以提升该区域的照度值，从而提升整个照明区域的照度均匀度。

在本实施例较佳的实施方式中，反光部12包括抛物面121，安装部11位于抛物面121的焦点位置；所述光源111发出的部分光线经所述抛物面121反射后形成平行光线，并经所述出光部13向外照射，以均匀所述光源的照度。本实施方式基于从抛物面焦点出射的光线经抛物面反射形成平行于轴的平行光线的原理设计，可以使面光源上大部分能量去往低照度区域(在读写作业台灯领域为半径500mm上的120°扇形区域处)，从而可有效提升光源的照度均匀度。

为对本实施例进行更直观的说明，给出图2a～图2c，其中，图2a为光学组件10的俯视图，图2a经剖切面B剖切可获得对应的剖视图2b，图2a经剖切面C剖切可获得对应的剖视图2c，图2b和图2c通过箭头线可直观展示出光源111发出的部分光线的光路。由图2b和2b可知，光源111发出的部分光线经反光部12的抛物面121反射后形成平行光线，部分平行光线经锯齿结构131折射进入出光部13，又经出光部13向外射出并再次发生折射，由于锯齿结构的作用，使得最终由出光部射出的光线较最初射入的平行光线偏折角度更大，更多地偏折到低照度区域，从而改善光源的照度均匀度。

图2b展示了本实施例一种较佳的实施方式，所述锯齿结构131包括近光源侧锯齿部1311和远光源侧锯齿部1312，并且近光源侧锯齿部1311的锯齿宽度小于远光源侧锯齿部1312的锯齿宽度。由于出光部13不同位置接收的光线距离待提升照度区域的距离不同，因此出光部13不同位置的锯齿结构131需要设置不同的锯齿宽度，以对所接收的光线进行不同程度的折射。具体的，出光部13距离低照度区域的水平距离较远位置(如近光源位置)的锯齿宽度(即出光面到所述锯齿顶端的长度)应减小，出光部13距离低照度区域的水平距离较近位置(如远光源位置)的锯齿宽度应增大。图2b中将锯齿结构分为两组，近光源侧锯齿部1311和远光源侧锯齿部1312，在另一些实施例中，也可将锯齿结构分为更多组，每组的锯齿宽度可以相同，也可以不相同，可根据出光部位置形状、光源的位置形状等进行调整，本实施例不作限定。

图3显示为本实施例提出的一种光学组件10的仰视图，所述出光部13包括磨砂结构132，用于过滤光源111的蓝光。由于LED光源是采用蓝光刺激黄色荧光粉并复合形成白光，而蓝光是一种高能量可见光，穿透力越强，容易对人眼产生负面作用，如引起视力疲劳、可能会对视网膜黄斑造成影响、还可能影响睡眠等等。本实施方式通过在出光部13设置磨砂结构对光源的蓝光进行过滤，从而可有效降低蓝光危害，提高本发明的光生物安全性以及用户使用体验。优选的，锯齿结构131和磨砂结构132分别设于出光部13的正反两面，磨砂结构132位于锯齿结构131的中间位置，从而实现各结构的空间位置的合理布局，有利于实现提升照度均匀度和降低蓝光危害的性能最优化。

在本实施例较佳的实施方式中，安装部11包括散热器(第一散热器)，并且光源111贴附其上。优选的，所述散热器为陶瓷散热器，其具有耐高温、耐腐蚀且具有较高的使用寿命的优点，有效提高了本发明的适用范围及使用寿命。并且，光源111直接贴附在该陶瓷散热器上，这样获得的光学组件或照明装置具有组装密度高、电子产品体积小且重量轻的优点。

在本实施例较佳的实施方式中，所述陶瓷散热器作为基板与光源111电性连接，该陶瓷散热器作为陶瓷基板，具有优良的电绝缘性能、高附着强度以及强大的载流能力，大大提高了本发明的绝缘性能以及负载功率范围。

在本实施例较佳的实施方式中，光源111贴附于所述陶瓷基板上形成自封装结构。具体的，可采用荧光剂和胶的混合物实现光源的封装，固化后的光源具有透光率高、折射率高以及热稳定性好的优点。

图4显示为本实施例一种LED光源自封装结构示意图，其中，多个LED芯片有序分布连接形成光源111，光源111直接贴附于陶瓷基板11，并与陶瓷基板上设有的一组全金属侧面对插母端112电性连接，且采用荧光粉用胶将光源111自封装。其中，LED芯片组成的光源出光柔和、散热面大且光线更为均匀，进一步提高了本发明的照度均匀度。

在本实施例较佳的实施方式中，所述光学组件10还包括第二散热器14。具体的，第二散热器14设于第一散热器(安装部11)与出光部13之间，可选用铝散热器、铝合金散热器、黄铜散热器、青铜散热器或其他金属散热器，并且第二散热器14可做成板状、片状或多片状等多种结构，并且可在所述第一散热器与第二散热器的接触面涂上一层导热硅脂，使光源及其它元器件发出的热量更有效地传导到第二散热器上，再经第二散热器散发到周围空气中去。本实施方式中的光学组件具有极佳的散热性能，大大提高了其中各元器件的使用寿命。

在本实施例较佳的实施方式中，所述光学组件10还包括绝缘部15。具体的，绝缘部15可选用一绝缘垫片，安装于所述安装部11与所述反光部12之间，从而进一步增强组件的电气绝缘性能。可选的，绝缘部15可选用青稞纸，或各类橡胶垫片如丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(KFM)、氯丁橡胶(CR)、硅橡胶(VMQ)等，或各类云母垫片如天然云母、合成云母、云母板、云母玻璃等，或陶瓷纤维垫片，或各类塑料垫片如聚四氟乙烯垫片(PTFE)、尼龙绝缘垫片、麦拉片或其他聚合塑料垫片。

在本实施例较佳的实施方式中，所述光学组件10还包括外壳16，用于实现内部元器件与外部环境的隔离，保护内部元器件免受灰尘、水汽、暴晒等外部环境影响。外壳16可采用铝或铝合金材料制作，也可选用塑料如聚氯乙烯(PVC)、增强改性聚氯乙烯合金(PVC合金)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、亚克力(PMMA)等材料制作，本实施例不作限定。

在本实施例较佳的实施方式中，所述光学组件10还包括连接部17，用于将光学组件与外部连接，从而将该光学组件安装到相应的灯具灯座、照相机或其它光学设备上，以提高对应设备的照度均匀度，降低蓝光危害等。具体的，连接部17可选用转轴、螺纹组件、卡槽件、卡扣件、磁吸件等等。本实施例优选转轴连接，以实现光学组件在安装位置的可转动式连接，从而可调整光源的照射区域，使用更加灵活方便。

本发明又一实施例提出一种照明装置，其包括：光源和前文所述的光学组件。其中，光源可选用点光源、面光源、线光源，或可以是热辐射光源、气体放电光源、电致发光光源等等。并且发光部可以采用卡扣式安装、螺纹式安装、粘合式安装、冲孔式安装等方式装于所述光学组件。本实施例提出的照明装置可以是路灯、车灯、台灯、闪光灯等等，所述光学组件应用于路灯、台灯等有利于改善用户的使用体验，保护用户眼部健康；应用于闪光灯则有利于提高相片的成像质量等等，本实施例不做具体限定。并且本实施例与前文所述类似，故此不再赘述。

如图5所示，本发明另一实施例提出的一种台灯的结构示意图。所述台灯包括灯头21和灯座22，其中灯座22连接并支撑灯头21。灯头21包括前文所述的光学组件，故此不再赘述。图6为灯座22的爆炸示意图，其包括底壳221、竖杆组件222和横杆组件223，可具体表述如下：

底座221，由上底壳2211和下底壳2212组成，并且下底壳的底部可设置防滑垫2213，底座221内部还可设置配重块2214以增加台灯的稳定性，配重块上设置有PCB板2215，台灯的电路如开关控制电路和亮度调节电路等均可印刷在PCB板2215上。底座221内部还包括转接支架2216和卡线结构2217，分别用于实现台灯的调控以及电源线224的固定。

竖杆组件222与底座221连接，可选用伸缩式结构或折叠式结构，不仅便于台灯的收纳，而且可通过调节竖杆的高度调节台灯的照明领域，进一步提高了台灯的使用灵活性。并且竖杆组件的上端设有灯杆阻尼转轴2221，用于与横杆组件223链接，其转动工作中既需承受弯矩又需承受扭矩。本示例中竖杆组件222还包括堵头2222和端盖2223，用于竖杆组件进行密封，以保护内部元件受到外部环境中的灰尘、水汽等的影响。

横杆组件223与竖杆组件223通过灯杆阻尼2221连接。横杆组件223也选用伸缩式结构或折叠式结构，通过调节横杆的长度能够调节台灯的照明领域，从而提高台灯的使用灵活性和收纳便利性。横杆组件223还包括灯头阻尼转轴2231、灯罩转轴2232和灯杆头转轴2233，从而实现台灯灯头在灯杆上的灵活转动，提高台灯的使用灵活性，进而提高其适用的应用场景范围。

综上所述，本发明提出的一种光学组件及其所应用的照明装置和台灯，通过在出光部设置锯齿结构对光源发出的部分光线进行折射，使光线更多地偏折照射至待提升照度区域，即点照度值较低的区域，从而提高所述光源的照度均匀度；安装部设于反光部抛物面的焦点位置，使得光源从抛物面焦点发出光线，并经抛物面反射后形成平行光线，进一步提高了所述光源的照度均匀度；通过锯齿结构不同位置不同锯齿宽度的设计，灵活地将各位置接收的光线尽可能多地折射至待提升照度区域，进一步提高了所述光源的照度均匀度；磨砂结构的设置有效过滤所述光源的蓝光，使得本发明在提高照度均匀度的同时降低了蓝光危害，更有利于保障用户的眼部健康，具有良好的光生物安全性；通过设置散热器、绝缘部等，提高了所述光学组件的散热性能和绝缘性能，进而提高产品的使用寿命及安全性；本发明的各个部件结构简单、组装方便，易于生产制造，便于推广使用。此外，本发明的台灯应用所述光学组件，可同时满足高照度均匀度和蓝光等级为RG0的性能要求，满足RG0的条件下做到高照度均匀度，照度均匀度的值不大于2，远远优于现有的AA级护眼台灯产品，具有极高的市场竞争力，并且台灯的支撑杆件以及灯头之间通过转轴连接，大大提高了产品的使用灵活性且易于收纳。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种光学组件，其特征在于，包括：

安装部，供安装光源；

反光部，设于所述光源的光路上；

出光部，设于所述光源的光路上，其包括锯齿结构；

其中，所述安装部设置于所述反光部与所述出光部之间，所述光源发出的部分光线经所述反光部反射后经所述锯齿结构照射出去，以均匀所述光源的照度。

2.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述反光部包括抛物面，所述安装部位于所述抛物面的焦点位置；所述光源发出的部分光线经所述抛物面反射后形成平行光线，并经所述出光部向外照射，以均匀所述光源的照度。

3.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述锯齿结构包括近光源侧锯齿部和远光源侧锯齿部；其中，近光源侧锯齿部的锯齿宽度小于远光源侧锯齿部的锯齿宽度，以分别折射所接收的光线至待提升照度区域。

4.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述出光部包括磨砂结构，用于过滤所述光源的蓝光。

5.根据权利要求4所述的光学组件，其特征在于，所述锯齿结构与所述磨砂结构分别位于所述出光部的正面和反面。

6.根据权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述安装部包括：散热器，供所述光源贴附其上。

7.根据权利要求6所述的光学组件，其特征在于，所述光源为自封装结构。

8.根据权利要求6所述的光学组件，其特征在于，所述散热器为第一散热器；所述光学组件还包括：第二散热器，设于所述出光部与所述第一散热器之间。

9.一种照明装置，其特征在于，包括：

光源和权利要求1～8中任一项所述的光学组件。

10.一种台灯，其特征在于，包括：

灯头，包括权利要求1～8中任一项所述的光学组件；

灯座，用于支撑所述灯头。

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