CN201954470U - 光反射器和具有该光反射器的照明系统 - Google Patents

光反射器和具有该光反射器的照明系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种光反射器，包括：槽体，其包括底部和由从底部延伸至顶部开口的多个侧壁，所述顶部开口的尺寸大于所述底部的尺寸，所述底部具有供发光器件出光的底部开口，所述底部和所述侧壁的内表面为光反射面；立体桥，其对应所述底部开口的位置安装在所述侧壁的内侧上，通过反射或折射，将来自所述底部开口的集中的光能量分布到更宽角度的范围。还公开了一种具有光反射器的照明系统。该光反射器能产生蝙蝠翼的光分布并获得高光效率。

Description

光反射器和具有该光反射器的照明系统
技术领域
本实用新型涉及发光设备，特别是涉及一种光反射器和具有该光反射器的照明系统。
背景技术
照明系统常使用光学透镜或光反射镜来获得一定的光分布。光学透镜常用于广角分布照明，例如户外照明，其有如下优点：a）具有均匀的光分布；b）能提供宽广的照明区域；c）有明显的截止边缘从而能消除眩光。采用光学透镜也有以下方面的不足：a）光效率低（80%~90%），主要由材料吸收和离焦匹配损失而导致；b）长期工作后的衰减，主要包括紫外线引发的衰减和热量引发的衰减；c）有黄色晕现象。使用传统光反射镜的优点在于：a) 光效率较高（达到95%以上）；b) 紫外线、热量引发的衰减不明显；c）无黄色晕现象。但传统光反射镜存在以下缺陷：a）出光不均匀，大部分光能量输出集中在中心区域；b）难以提供宽角度（蝙蝠翼）光分布；c）有眩光问题。
如图1所示，美国专利申请US2007/0201225 A1披露了蝙蝠翼光分布的光学透镜（参见其说明书图2），其利用光学透镜得到蝙蝠翼的光分布，光分布角度范围宽且均匀，但光效率相对低。
如图2所示，美国专利申请US2008/0074876 A1披露了用两个独立的光学反射镜盒来分别提供半个蝙蝠翼光分布。其中，两个可以相对调整的光固件互相平行地定位，分别作为反射镜共同产生蝙蝠翼光分布。这种方案利用灯具机械结构获得蝙蝠翼的光分布，组装结构复杂。
如图3和图4所示，欧洲专利申请EP1925878 A1披露了一种气体放电灯，包括两个发光设备，每个发光设备包括位于气体放电灯的朝向支架的各侧上的独立的光学反射镜，位置有可定向性。气体放电灯产生蝙蝠翼光分布，每个发光设备在各自区域具有较大的光强，而这两个区域可以通过定向两个反射镜而独立地定位。这种灯具的组装结构复杂。
实用新型内容
本实用新型的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种具有简单组装结构的光反射器，能产生蝙蝠翼的光分布，以使照明系统如LED应用设备获得均匀的宽角度的光分布，同时还具有高的光效率。
本实用新型的另一目的是提供采用所述光反射器的光反射器
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种光反射器，包括：
槽体，其包括底部和由从底部延伸至顶部开口的多个侧壁，所述顶部开口的尺寸大于所述底部的尺寸，所述底部具有供发光器件出光的底部开口，所述底部和所述侧壁的内表面为光反射面；
立体桥，其对应所述底部开口的位置安装在所述侧壁的内侧上，通过反射或折射，将来自所述底部开口的集中的光能量分布到更宽角度的范围。
优选地，所述顶部开口和所述底部开口为矩形。
优选地，所述立体桥跨接在所述矩形的长边对应的两相对侧壁上。
优选地，所述立体桥具有光反射面，其将从所述底部开口射出光束的中心部分反射到所述底部，光线经由所述底部和所述侧壁而反射到更宽的角度范围。
优选地，所述立体桥包括具有透镜作用的透明块，其将从所述底部开口射出光束的中心部分折射到更宽的角度范围。
优选地，所述立体桥的横截面为一个凸向所述底部的穹顶形或人字形。
优选地，所述立体桥的横截面为一个凸向所述底部的两侧具有拐点的波峰形。
优选地，所述立体桥的横截面宽度为底部开口同方向尺寸的0.1-0.6倍。
优选地，所述立体桥的高度为所述槽体高度的0.3-0.7倍。
优选地，所述多个侧壁的内表面整体上均为凹的。
优选地，所述槽体为对称的或为非对称的，非对称的所述槽体的光分布是在90度方向上非对称的。
优选地，所述多个侧壁中至少一个具有阶梯状层或漫射的内表面。
优选地，所述阶梯状层包括多个拱起的弧形阶梯。
优选地，所述槽体的光反射面和/或所述立体桥的光反射面包含真空沉积的铝或银。
优选地，所述槽体为塑料模制而成。
一种照明系统，包括一个或多个前述的光反射器，和安装在光反射器的底部开口处的发光器件。
优选地，所述发光器件包括发光二极管（LED）。
本实用新型有益的技术效果是：
根据本实用新型的光反射器，安装在槽体侧壁上的立体桥，通过反射或折射，将从槽体底部开口射出的集中的光能量分布到更宽角度的范围，即将集中于中心部位的发射光分布到侧部，从而产生蝙蝠翼的光分布，获得了宽范围的光束角和很好的光强均匀性，同时还具有传统光反射器的高光效率等理想的光性能，弥补了传统方案采用光学透镜的不足，这些对于照明设备长期工作是十分关键的。与以往的采用多个独立的反射镜来获得蝙蝠翼光分布的方案相比，本实用新型是单独一个的光反射器，结构上大为简化，在光照系统中安装处理十分简单。本实用新型的光反射器可以应用于各种户外灯具（如LED照明设备）的制造，适用于各种户外宽角度光分布的照明场合，例如公路、街区、广场的照明。
附图说明
图1为现有的一种采用光学透镜的照明系统的结构示意图；
图2为现有的一种采用两个光反射镜的照明系统的结构示意图；
图3a-3b为现有的另一种采用两个光反射镜的照明系统的结构示意图；
图4为本实用新型一种实施例的结构示意图；
图5a-5e分别为本实用新型实施例一的立体视图、侧视图、俯视图、仰视图和主视图（均为透视图，下同）；
图6为本实用新型实施例二的立体视图；
图7a-7e分别为本实用新型实施例三的立体视图、侧视图、俯视图、仰视图和主视图；
图8a-8e分别为本实用新型实施例四的立体视图、侧视图、俯视图、仰视图和主视图；
图9a-9e分别为本实用新型实施例五的立体视图、侧视图、俯视图、仰视图和主视图；
图10a-10e分别为本实用新型实施例六的立体视图、侧视图、俯视图、仰视图和主视图；
图11a-11e分别为本实用新型实施例七的立体视图、侧视图、俯视图、仰视图和主视图；
图12为本实用新型一种实施例采用反射面式立体桥所获得光分布曲线图；
图13为本实用新型一种实施例采用透镜式立体桥所获得光分布曲线图；
图14为本实用新型一种实施例在90度方向上非对称的光分布曲线图；
图15为本实用新型一种实施例应用照明系统的光照度分布示意图。
具体实施方式
以下通过实施例结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明。
请参考图4-图11e，根据一种实施例的光反射器包括槽体1和立体桥2，槽体1包括底部3和由从底部3延伸至顶部开口4的多个侧壁，所述顶部开口的尺寸大于所述底部的尺寸，所述底部具有供发光器件出光的底部开口5，所述底部和所述侧壁的内表面为光反射面；立体桥2对应所述底部开口5的位置安装在所述侧壁的内侧上，通过反射或折射，将来自所述底部开口5的集中的光能量分布到更宽角度的范围。从而光反射器发出的光整体上能够获得如图12所示的蝙蝠翼的光分布。根据实际应用情况，在不同的实施例中，立体桥的安装位置和桥的形状相对可变以优化光性能，只要立体桥能对集中在中心的光能量起到向侧部分布的作用即可。底部开口处的发光器件可以是LED芯片。在较佳的实施例中，槽体1的顶部开口和底部开口均为矩形，立体桥2跨接在矩形的长边对应的两相对侧壁上，沿底部开口的宽度方向正对着底部开口的中心位置。
在一些实施例中，立体桥可以包括覆盖有光反射表面的反射片或反射块，例如覆盖金属反射表面的曲面反射片，反射片或反射块将从底部开口射出光束的中心部分反射到槽体的底部，这些光线进而被反射到槽体的侧壁，光线最终整体上以蝙蝠翼的光分布从槽体的顶部开口射出。在另一些实施例中，立体桥可以包括透明块，其作用相当于透镜，透明块将从所述底部开口射出光束的中心部分折射到更宽的角度范围，而其他光能量被槽体的侧壁反射，同样地，光线最终整体上以蝙蝠翼的光分布从槽体的顶部开口射出。
优选地，立体桥的横截面宽度为底部开口同方向尺寸的0.1-0.6倍。
优选地，立体桥的高度为所述槽体高度的0.3-0.7倍。
槽体可以是对称的，也可以是非对称的，对于非对称的实施例，光分布是在90D方向上是非对称，以增加光利用效率并消除眩光。
槽体可以是由塑料模制而成。槽体侧壁、底部的光反射面可由真空沉积的铝或银覆盖而形成。在立体桥采用反射片或反射块的实施例中，立体桥的光反射面同样也可以包含真空沉积的铝或银，或是采用其他金属层的反射面。
以下举例描述不同实施例中一些更细致的变形。
请参考图5a-5e，在实施例一中，槽体为对称式设计，槽体的底部和顶部开口都是矩形，在形状上，各侧壁的内表面整体上都是具有近似弧度的凹面，形成碗状。立体桥是覆盖有光反射表面的反射片，该反射片的横截面为一个凸向所述底部的穹顶形，立体桥靠近顶部开口处。该反射片可按照中央轴线划分成朝向底部开口的两个对称曲面，分别对光线进行反射。
请参考图6，在实施例二中，与实施例一不同之处在于，反射片的横截面为一个凸向所述底部的人字形。
请参考图7a-7e，在实施例三中，与实施例一不同之处在于，立体桥是覆盖有光反射表面的反射块，该反射块的横截面为一个凸向所述底部的波峰形，其两侧即在更近顶部开口处具有曲面拐点。此外，反射块安装于侧壁中部。
请参考图8a-8e，在实施例四中，槽体仍为对称式设计，但立体桥采用具有透镜作用的透明块。该透明块安装于靠近顶部开口处，其横截面为一个凸向所述底部的波峰形，其两侧即在更近顶部开口处具有曲面拐点。
请参考图9a-9e，在实施例五中，与实施例四不同之处在于，透明块的横截面为一个凸向所述底部的穹顶形。此外，透明块安装于侧壁中部。
请参考图10a-10e，在实施例六中，与实施例三不同之处在于，各侧壁具有阶梯状层的内表面，这样可以提高光束的均匀性。优选地，阶梯状层包括多个拱起的弧形阶梯，弧形半径可适应性调整，有利于进一步提高光束的均匀性。
各侧壁也可以具有漫射内表面，同样能提高光束的均匀性。
请参考图11a-11e，在实施例七中，与实施例三不同之处在于，槽体为一种非对称式设计，槽体的底部和顶部开口仍都是矩形，但在形状上，槽体的一长侧壁的内表面整体上是具有弧度的凹面，而另一长侧壁的内表面为平面。这样获得的光分布是在90度方向上非对称的，可以增加光利用效率并消除眩光。
光场分布一般可分为0度和90度两个方向，它们相互垂直。前述实施例在0度的光场分布方向上是对称的，而在90度方向上则可以有对称和非对称两种设计。
前述实施例的光反射器可用于照明系统，例如，采用LED的照明设备。
在一个实施例中，照面系统包括多个光反射器和多个与光反射器相配合安装的LED芯片。
请参见图12-图15，对优选实施例的光学仿真结果如下：
光效率为：93% ；
光束角度（FWHM）为：125°（0D）56(90D)；
眩光级别为：80D:25 cd/klm; 90D: 0 cd/klm；
光分布属于截止类型；
在 8m高度的有效光照区域为：
大于30m×12m，对于 0.075lx (对于单个光反射器)；
大于30m×12m，对于7.5lx (对于整盏灯)；
大于CJJ45-2006标准所规定的，对8m高度的截止类型的灯光的 24m范围要求。
另外，采用如下路灯配置：
灯间隔 24m；
位置  单侧；
总输出通量 10000lm；
高        8m；
安装角度  20°。
所获得道路照明情况如下：
优选实施例的照明系统     CJJ45-2006 标准
均匀性          0.62                       ≥0.3
平均通量         25                        ≥20
TI (%)          6                         ≤10
可见本实施例的照明系统各项光性能均优于CJJ45-2006 标准。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (17)

1.一种光反射器，其特征在于，包括：
槽体，其包括底部和由从底部延伸至顶部开口的多个侧壁，所述顶部开口的尺寸大于所述底部的尺寸，所述底部具有供发光器件出光的底部开口，所述底部和所述侧壁的内表面为光反射面；
立体桥，其对应所述底部开口的位置安装在所述侧壁的内侧上，通过反射或折射，将来自所述底部开口的集中的光能量分布到更宽角度的范围。
2.根据权利要求1所述的光反射器，其特征在于，所述顶部开口和所述底部开口为矩形。
3.根据权利要求2所述的光反射器，其特征在于，所述立体桥跨接在所述矩形的长边对应的两相对侧壁上。
4.根据权利要求1所述的光反射器，其特征在于，所述立体桥具有光反射面，其将从所述底部开口射出光束的中心部分反射到所述底部，光线经由所述底部和所述侧壁而反射到更宽的角度范围。
5.根据权利要求1所述的光反射器，其特征在于，所述立体桥包括具有透镜作用的透明块，其将从所述底部开口射出光束的中心部分折射到更宽的角度范围。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的光反射器，其特征在于，所述立体桥的横截面为一个凸向所述底部的穹顶形或人字形。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的光反射器，其特征在于，所述立体桥的横截面为一个凸向所述底部的两侧具有拐点的波峰形。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的光反射器，其特征在于，所述立体桥的横截面宽度为底部开口同方向尺寸的0.1-0.6倍。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的光反射器，其特征在于，所述 立体桥的高度为所述槽体高度的0.3-0.7倍。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的光反射器，其特征在于，所述多个侧壁的内表面整体上均为凹的。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的光反射器，其特征在于，所述槽体为对称的或为非对称的，非对称的所述槽体的光分布是在90度方向上非对称的。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的光反射器，其特征在于，所述多个侧壁中至少一个具有阶梯状层或漫射的内表面。
13.根据权利要求12所述的光反射器，其特征在于，所述阶梯状层包括多个拱起的弧形阶梯。
14.根据权利要求1-5中任一项所述的光反射器，其特征在于，所述槽体的光反射面和/或所述立体桥的光反射面包含真空沉积的铝或银。
15.根据权利要求1-5中任一项所述的光反射器，其特征在于，所述槽体为塑料模制而成。
16.一种照明系统，包括一个或多个根据前述权利要求中任一项所述的光反射器，和安装在光反射器的底部开口处的发光器件。
17.根据权利要求16所述的照明系统，其特征在于，所述发光器件包括发光二极管。 
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