CN209460444U - 一种双向非对称光栅片以及照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双向非对称光栅片以及照明系统，其中双向非对称光栅片包括本体和纹路层，所述纹路层位于本体的一侧，在所述纹路层上对称的设有多个形状固定的纹路结构，以使得所述纹路层的C0°‑C180°横截面上为对称的波浪纹路，以及纹路层的C90°‑C270°横截面上为非对称的锯齿纹路。本实用新型的光栅片在C0°‑C180°方向上采用采用对称波浪纹设计，将光线向两端对称扩散，在C90°‑C270°方向上采用非对称锯齿纹路设计，将光线向单方向扩散，从而实现良好的截光效果，解决了常规景观灯具的眩光问题，可广泛应用于光学元件领域。

Description

一种双向非对称光栅片以及照明系统

技术领域

本实用新型涉及光学元件领域，尤其涉及一种双向非对称光栅片以及照明系统。

背景技术

随着户外景观量化工程的加速扩张，对不同类型灯具的配光要求越来越新颖，也越来越严格。照明效果及眩光控制成为景观灯具照明中尤为重要的技术要求。对于桥面、住宅楼、公园景观等场合的照明，当照明范围超出工作面要求尺寸时，会对周边的行人或居民产生明显的眩光，照成光污染。因此对景观照明灯具要有一定的截光性要求。常规景观灯具都是采用反射原理的平面透镜来实现配光需求，这种透镜角度种类较多，可以满足大部分工作面的照明需求，但这种透镜通常截光性不好，光斑边缘不清晰，照明目标工作面时通常会有大量杂散光溢出，造成眩光。对于一些特殊场合的配光靠单一的常规透镜则难以实现高均匀性的照明。

名词解释：

光栅片：光栅片由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅(grating)。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种能够截光的光栅片。

本实用新型的另一目的是提供一种能够截光的照明系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种双向非对称光栅片，包括本体和纹路层，所述纹路层位于本体的一侧，在所述纹路层上对称的设有多个形状固定的纹路结构，以使得所述纹路层的C0°-C180°横截面上为对称的波浪纹路，以及纹路层的C90°-C270°横截面上为非对称的锯齿纹路。

进一步，在纹路层的C0°-C180°横截面上，各所述纹路结构的曲线路径满足第一公式，所述第一公式为：

Y1＝0.0029x²-0.0403x+40.04

其中Y1代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤1。

进一步，在纹路层的C0°-C180°横截面上，相连两个所述纹路结构之间的中心间距为0.5～1.5mm。

进一步，相连两个所述纹路结构之间的中心间距为1mm。

进一步，在纹路层的C90°-C270°横截面上，各所述纹路结构的曲线路径满足第二公式，所述第二公式为：

Y2＝-0.0002x³+0.0032x²-0.0092x+39.907

其中Y2代表纵坐标，x的取值范围为0.4≤x≤1。

进一步，在纹路层的C90°-C270°横截面上，相连两个所述纹路结构之间的中心间距为0.2～1mm。

进一步，相连两个所述纹路结构之间的中心间距为0.6mm。

进一步，所述纹路结构在纹路层上突起0.05～0.15mm。

进一步，所述纹路结构在纹路层上突起0.1mm。

本实用新型所采用的另一技术方案是：

一种照明系统，包括光源和光栅片，所述光栅片采用上述的一种双向非对称光栅片。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的光栅片在C0°-C180°方向上采用采用对称波浪纹设计，将光线向两端对称扩散，在C90°-C270°方向上采用非对称锯齿纹路设计，将光线向单方向扩散，从而实现良好的截光效果，解决了常规景观灯具的眩光问题。

附图说明

图1是本实用新型一种双向非对称光栅片的结构示意图；

图2是光栅片的C0°-C180°横截面的结构示意图；

图3是光栅片的C90°-C270°横截面结构示意图；

图4是第一公式与相应的曲线路径的示意图；

图5是第二公式与相应的曲线路径的示意图；

图6是本实用新型实施例一中原始光线出射的光斑图；

图7是本实用新型实施例一中经过光栅片的光线出射的光斑图。

具体实施方式

实施例一

如图1-图3所示，一种双向非对称光栅片，包括本体2和纹路层3，所述纹路层3位于本体2的一侧，在所述纹路层3上对称的设有多个形状固定的纹路结构1，以使得所述纹路层3的C0°-C180°横截面上为对称的波浪纹路，以及纹路层3的C90°-C270°横截面上为非对称的锯齿纹路。

采用本实施例的光栅片可对LED光源直接发射过来的光线进行配光，也可对LED光源经过透镜后进行第三次配光，通过改变原有光斑的角度，使得在照明使用过程中光斑衔接更均匀，同时避免了在无需照明方向的光浪费，有一定的防眩效果，适用于景观灯、护栏灯等照明场合。本实施例的光栅片采用非对称结构设计，如图1所示，在本实施例中定义在光栅片上自上而下的横截面为C90°-C270°横截面，从左到右的横截面为C0°-C180°横截面。在C0°-C180°横截面上，如图2所示，采用对称波浪纹设计，将光线向两端对称扩散；在C90°-C270°横截面上，如图3所示，采用非对称锯齿纹路设计，将光线向单方向扩散，从而实现截光效果。本光栅片采用双向非对称纹路设计，实现在C0°-C180°方向大角度对称扩散，而在C90°-C270°方向小角度非对称扩散的光学效果，从而实现灯具照明的均匀衔接。并且在C90°-C270°方向的少光部分则可以实现一定的截光性能，提高照明的舒适度，也解决了常规景观灯具的眩光问题。

其中，对称的波浪纹路和非对称的锯齿纹路通过纹路结构1来实现，在纹路层3上对称地覆盖有纹路结构1，从而使纹路层3上次呈现对称的波浪纹路和非对称的锯齿纹路通过纹路结构1。

参照图2和图4，进一步作为优选的实施方式，在纹路层3的C0°-C180°横截面上，各所述纹路结构1的曲线路径满足第一公式，所述第一公式为：

Y1＝0.0029x²-0.0403x+40.04

其中Y1代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤1。

单个纹路结构1在C0°-C180°横截面的线路径满足第一公式，多个纹路结构1互相连接形成了对称的波浪纹路，所述波浪纹路可将3°内的窄角度光斑双向扩散至30°以上，将光线向两端对称扩散。

进一步作为优选的实施方式，在纹路层3的C0°-C180°横截面上，相连两个所述纹路结构1之间的中心间距为0.5～1.5mm。

当两纹路结构的间距过大或者过小时都不利于光线的折射，当中心间距小于0.5mm时，间距太小，工艺上难以制作，当中心间距大于1.5mm时，达不到折射要求。

进一步作为优选的实施方式，相连两个所述纹路结构1之间的中心间距为1mm。

当两纹路结构的中心间距为1mm时，光线折射的效果最好。

参照图3和图5，进一步作为优选的实施方式，在纹路层3的C90°-C270°横截面上，各所述纹路结构1的曲线路径满足第二公式，所述第二公式为：

Y2＝-0.0002x³+0.0032x²-0.0092x+39.907

其中Y2代表纵坐标，x的取值范围为0.4≤x≤1。

单个纹路结构1在C90°-C270°横截面的线路径满足第二公式，多个纹路结构1互相连接形成非对称的锯齿纹路，所述锯齿纹路可将3°内的窄角度光斑单向扩散至10°以上，另一方向不扩散，不扩散的方向则形成了良好的截光效果，使灯具具备一定的防眩光功能。

进一步作为优选的实施方式，在纹路层3的C90°-C270°横截面上，相连两个所述纹路结构1之间的中心间距为0.2～1mm。

当两纹路结构的间距过大或者过小时都不利于光线的折射，当中心间距小于0.2mm时，间距太小，工艺上难以制作，当中心间距大于1mm时，达不到折射要求。

进一步作为优选的实施方式，相连两个所述纹路结构1之间的中心间距为0.6mm。

当两纹路结构的中心间距为0.6mm时，光线折射的效果最好。

进一步作为优选的实施方式，所述纹路结构1在纹路层3上突起0.05～0.15mm。

当纹路结构1突出光栅片距离过长时，容易被损坏，如果突起的距离不够，又难以对光线进行折射。

进一步作为优选的实施方式，所述纹路结构1在纹路层3上突起0.1mm。

在纹路结构1突出光栅片距离为0.1mm时，纹路结构的折射效果最好。

上述光栅片在C0°-C180°方向上采用采用对称波浪纹设计，将光线向两端对称扩散，在C90°-C270°方向上采用非对称锯齿纹路设计，将光线向单方向扩散，从而实现良好的截光效果，解决了常规景观灯具的眩光问题。通过上述双向非对称光栅片，能对光斑进行扩散，参照图6和图7，图6为原始出射光斑，图7为增加光栅片进行配光后的光斑，可以看出，在C0°-C180°方向，光斑尺寸由30mm增加到110mm。在C90°-C270°方向，光斑尺寸由30mm增加到70mm。格栅表面曲率的设计依据斯涅耳定律n₁sini₁＝n₂sini₂，通过调节光线的入射角从而实现不同程度的光线偏折，即得到不同程度的单方向扩散光斑。

上述双向非对称光栅片的具体效果如下：

1、采用双向非对称纹路设计，解决了灯具照明的衔接暗区问题同时实现良好的截光效果，解决了常规景观灯具的眩光问题。

2、光栅片双向可调范围较广，可实现不同程度光斑扩散效果，相比常规的景观灯具，角度控制更加灵活。

实施例二

一种照明系统，包括光源和光栅片，所述光栅片采用实施例一所述的一种双向非对称光栅片。

本实施例的一种照明系统，具备本实用新型实施例一中一种双向非对称光栅片的任意技术特征组合，具备实施例一相应的功能和有益效果。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种双向非对称光栅片，其特征在于，包括本体和纹路层，所述纹路层位于本体的一侧，在所述纹路层上对称的设有多个形状固定的纹路结构，以使得所述纹路层的C0°-C180°横截面上为对称的波浪纹路，以及纹路层的C90°-C270°横截面上为非对称的锯齿纹路。

2.根据权利要求1所述的一种双向非对称光栅片，其特征在于，在纹路层的C0°-C180°横截面上，各所述纹路结构的曲线路径满足第一公式，所述第一公式为：

Y1＝0.0029x²-0.0403x+40.04

其中Y1代表纵坐标，x的取值范围为0≤x≤1。

3.根据权利要求2所述的一种双向非对称光栅片，其特征在于，在纹路层的C0°-C180°横截面上，相连两个所述纹路结构之间的中心间距为0.5～1.5mm。

4.根据权利要求3所述的一种双向非对称光栅片，其特征在于，相连两个所述纹路结构之间的中心间距为1mm。

5.根据权利要求1所述的一种双向非对称光栅片，其特征在于，在纹路层的C90°-C270°横截面上，各所述纹路结构的曲线路径满足第二公式，所述第二公式为：

Y2＝-0.0002x³+0.0032x²-0.0092x+39.907

其中Y2代表纵坐标，x的取值范围为0.4≤x≤1。

6.根据权利要求5所述的一种双向非对称光栅片，其特征在于，在纹路层的C90°-C270°横截面上，相连两个所述纹路结构之间的中心间距为0.2～1mm。

7.根据权利要求6所述的一种双向非对称光栅片，其特征在于，相连两个所述纹路结构之间的中心间距为0.6mm。

8.根据权利要求1所述的一种双向非对称光栅片，其特征在于，所述纹路结构在纹路层上突起0.05～0.15mm。

9.根据权利要求8所述的一种双向非对称光栅片，其特征在于，所述纹路结构在纹路层上突起0.1mm。

10.一种照明系统，其特征在于，包括光源和光栅片，所述光栅片采用权利要求1-9任一项所述的一种双向非对称光栅片。