CN210831825U - 一种照明模组及灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种照明模组及灯具，包括：光源组件，所述光源组件包括第一光源和配光元件；反射元件，与所述光源组件非接触设置，所述反射元件具有反射面。本实用新型实施例将点光源发出的光经过光学配置后形成平行光，照射在反射元件上形成光斑，实现了整体光源较小的发光面，大功率，小角度的照明需求，用大功率单光源代替多光源集成阵列，简化系统结构的同时也避免了混光干扰，进而模拟出天空中的太阳场景。

Description

一种照明模组及灯具

技术领域

本实用新型涉及照明领域，尤其涉及一种照明模组及灯具。

背景技术

LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，四周用环氧树脂密封，由于其节能环保、寿命长、色彩多变等特点被人们广泛使用。

近年来，LED照明的设计需求已经从追求更高的光学效率，实现精准的配光转向了如何提供更高的灯具舒适性，更加逼近自然光照明效果的阶段。但是现有的照明设备不能达到自然阳光照明的视觉效果。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种照明模组及灯具，以解决现有的照明设备不能达到自然阳光照明的视觉效果的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，提供了一种照明模组，包括：

光源组件，所述光源组件包括第一光源和配光元件，所述第一光源设置于所述配光元件的底部，所述配光元件配置为接收所述第一光源的出射光线并对所述出射光线进行光学配置，配置后的出射光线从所述光源组件的出光面射出；其中第一光源为点光源；

反射元件，与所述光源组件非接触设置，所述反射元件具有反射面，所述反射面与所述光源组件的出光面非平行设置，所述反射元件配置为接收经过所述配光元件配置后的光线，并在所述反射面上形成光斑。

进一步地，所述反射面为抛物面型。

进一步地，所述反射面上的母线满足贝塞尔曲线。进一步地，还包括：光阑，设置于所述配光元件及反射元件之间，配置为将经过所述配光元件配置后的部分光线过滤，其中，所述部分光线为在预设范围之外的光线。

进一步地，所述光源组件的出射面射出的光线经过所述光阑后形成圆柱形光束，经过所述反射元件后在所述反射面形成圆形光斑，所述圆形光斑的面积大于经过光阑后形成的圆柱形光束的横截面积。

进一步地，所述配光元件对所述第一光源的出射光线进行准直，所述配光元件具有入光面和出光面，所述出光面与所述入光面为非平行设置。

进一步地，经过所述配光元件配置后从出光面出射的光线与所述出光面的法线的夹角满足下式的关系：

其中，I为从配光元件的出光面出射的光线与光轴的夹角；I_k为从配光元件的出光面出射的第k条光线与光轴的夹角；n为光线数。

进一步地，所述配光元件沿光轴对称，所述配光元件包括：第一端面、与所述第一端面相对设置的第二端面以及外表面，所述外表面为碗形状；所述第一端面为出光面，所述第二端面为入光面，所述外表面将来自于第二端面的光导向第一端面。

进一步地，所述第二端面为自碗底处向内延伸形成凹陷，凹陷的内表面为向光轴轴向弯曲的弧面，所述凹陷沿光轴对称。

进一步地，所述配光元件还包括：位于第一端面的孔，所述孔沿光轴对称，所述孔的内部填充有吸光物质。

进一步地，还包括收容所述光源组件、反射元件和光阑的盒体。

进一步地，还包括散热器，所述散热器设置于所述第一光源背离所述反射元件的一侧。

第二方面，提供了一种灯具，包括上述任一项所述的照明模组、壳体及面罩，所述壳体与所述面罩组设，所述照明模组安装于所述壳体外部，所述照明模组在反射元件上形成的光斑透过所述面罩可见。

进一步地，所述面罩为导光元件，所述导光元件具有入光面及出光面；其中，所述入光面与所述出光面为非平行设置。

进一步地，所述灯具还包括第二光源模组，所述第二光源模组包括第二光源，所述第二光源发射预设颜色的光，所述第二光源模组至少设置于所述导光元件的一侧边，其中，所述导光元件的入光面配置为接收所述第二光源的出射光线，所述出射光线在所述导光元件内部经过多次全反射后从所述导光元件的出光面射出。

进一步地，所述颜色为模拟蓝天的颜色。

第三方面，提供了一种灯具，包括上述任一项所述的照明模组、第二光源模组、壳体和面罩，所述照明模组设置于所述壳体外部，所述壳体与所述面罩组设，所述第二光源模组至少设置于所述面罩的一侧边；

所述照明模组的第一光源的出射光线经过配光元件的配置后在反射元件上形成光斑，并通过所述面罩可见；

所述第二光源模组的第二光源的出射光线经过所述面罩的配置后在面罩的出光面呈现。

在本实用新型实施例中，通过在第一光源上罩设一个配光元件，使第一光源的出射光线通过配光元件的配置后照射到反射元件上形成光斑。本实用新型实施例通过将光源发出的光经过配光元件、反射元件的配置后，在反射元件的反射面上形成光斑，也就是，将点光源发出的光经过光学配置后形成平行光，照射在反射元件上形成光斑，实现了整体光源较小的发光面，大功率，小角度的照明需求，用大功率单光源代替多光源集成阵列，简化系统结构的同时也避免了混光干扰，进而模拟出天空中的太阳场景。

附图说明

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

图1是本实用新型的一个实施例提供的一种照明模组的示意图；

图2是本实用新型的一个实施例提供的一种配光元件的剖视图；

图3是本实用新型的一个实施例提供的一种贝塞尔曲线示意图；

图4是本实用新型的一个实施例提供的一种灯具的示意图；

图5是本实用新型的一个实施例提供的一种灯具的另一示意图；

图6是本实用新型的一个实施例提供的一种灯具的整体结构示意图；

图7是本实用新型的一个实施例提供的一种灯具的另一整体结构示意图；

其中，1-第一光源；2-配光元件；3-光阑；4-反射元件；5-导光元件；6- 第二光源；7-散热器；8-壳体；9-面罩；21-第一端面；22-第二端面；23-外表面；24-孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例提供了一种照明模组及灯具，实现类似太阳透过天窗的照明效果。

如图1所示，为本申请的一个实施例提供的一种照明模组的示意图。该照明模组具体包括：光源组件和反射元件4。

具体地，光源组件包括第一光源1和配光元件2，该第一光源1设置于配光元件2的底部，配光元件2配置为接收第一光源1的出射光线并对该出射光线进行光学配置，配置后的出射光线从光源组件的出光面射出，其中第一光源为点光源。反射元件4，与光源组件非接触设置，该反射元件4具有反射面，该反射面与光源组件的出射面非平行设置，反射元件4配置为接收经过配光元件2配置后的光线，并在反射面上形成光斑。

本申请实施例，通过在第一光源上罩设一个配光元件，使第一光源的出射光线通过配光元件的配置后照射到反射元件上形成光斑。本实用新型实施例通过将光源发出的光经过配光元件、反射元件的配置后，在反射元件的反射面上形成光斑，也就是，将点光源发出的光经过光学配置后形成平行光，照射在反射元件上形成光斑，实现了整体光源较小的发光面，大功率，小角度的照明需求，用大功率单光源代替多光源集成阵列，简化系统结构的同时也避免了混光干扰，进而模拟出天空中的太阳场景。

在本申请的一个可能的实施方式中，配光元件2对第一光源的出射光进行光学配置，用于将点光源发出的发散光配置为平行光。

其中，第一光源采用小发光面大功率的光源，例如，Luminus公司生产的型号为CBT-90-W57H的大功率白光LED灯、COB光源等。

配光元件2可以是TIR透镜，也可以是表面为弧形的透镜，也可以是其他形状的透镜，或其他光学元件，只要是可以实现将点状光源发出的发散光配置为平行光即可。

在本申请的一个具体实施例中，如图2所示为配光元件的剖视图，配光元件2的形状为沿光轴对称，该配光元件2具有第一端面21、与所述第一端面 21相对设置的第二端面22以及外表面23，其中外表面23为碗形状。第一端面21为出光面，第二端面22为入光面，外表面23配置为将来自于第二端面 22的光导向第一端面21。

第二端面22的具体形状为：第二端面22为自碗底处向内延伸形成凹陷，凹陷的内表面为向光轴轴向弯曲的弧面，所述凹陷沿光轴对称。

在本申请的一个可能的实施方式中，配光元件2配置为对第一光源1的出射光线进行准直，该配光元件2具有入光面和出光面，其中出光面与所述入光面为非平行设置。

在本申请的一个可能的实施方式中，经过配光元件2配置后从出光面出射的光线与出光面的法线的夹角满足下式的关系：

其中，I为从配光元件的出光面出射的光线与光轴的夹角；I_k为从配光元件的出光面出射的第k条光线与光轴的夹角；n为光线数。

也就是，第一光源1发出的发散光在配光元件2中经过折射、反射后在配光元件2的出光面射出，射出的光线与出光面的法线的夹角小于10°

本申请实施例中，通过设置配光元件使得第一光源在配置元件的出光面的出射光线与出射面的法线的夹角小于10°，尽可能的使得再出光面的出射光线接近准直。

优选的，使得I为0°。

在本申请的一个可能的实施方式中，配光元件2的材料可以采用PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)，也可以采用PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸酯)，也可以采用其他材料。

在本申请的一个可能的实施方式中，如图2所示，配光元件2还包括：位于第一端面21的孔24。该孔24沿光轴对称，孔24的内部填充有吸光物质。

其中，吸光物质可以是黑色硅胶材料，也可以是其他材料，只要不透光均可。

本申请实施例中，在配光元件的出光面上设置一个小孔，孔内填充有吸光物质，可以将第一光源经过该孔的光吸收，避免杂散光的产生。

在本申请的一个可能的实施方式中，该照明模组还包括光阑3。光阑3设置于配光元件2及反射元件4之间，配置为将经过配光元件2配置后的部分光线过滤。其中，部分光线是指在预设范围之外的光线。

本申请实施例中，光阑将经过配置元件配置后的出射光线限定在预设范围内，即将预设范围之外的杂光过滤，使得经过光阑后的光为圆柱形的光束。

进一步地，通过光阑3过滤后的出射光线射到反射元件上形成的光斑为圆形。

也就是，在反射元件上形成与太阳光近似的圆形光斑，且圆形光斑的面积大于经过光阑后形成的圆柱形光束的横截面积。

在本申请的一个可能的实施方式中，为了对第一光源1发出的光进行优化，反射元件4的反射面采用抛物面型。

进一步地，该反射面上的母线满足贝塞尔曲线。

具体地，本实用新型提出用bezier曲面进行建模的方式，对扩展光源发出的光线进行综合优化。Bezier曲线又称贝兹曲线或贝济埃曲线，是应用于二维图形应用程序的数学曲线。它通过控制曲线上的四个点(起始点、终止点以及两个相互分离的中间点)来创造、编辑图形。其中起重要作用的是位于曲线中央的控制线。这条线是虚拟的，中间与贝塞尔曲线交叉，两端是控制端点。移动两端的端点时贝塞尔曲线改变曲线的曲率(弯曲的程度)；移动中间点(也就是移动虚拟的控制线)时，贝塞尔曲线在起始点和终止点锁定的情况下做均匀移动。Bezier曲线整体连续，控制点比较少，由它沿着中心轴旋转构建的自由曲面非常适用于光线优化。

基于此初始模型，在扩展光源上采用多个起始点，考虑到中心与边缘发光点，对反射系统的孔径同样进行取样，并进行光线追迹。针对5个发光面采样点及孔径面的五个采用点，共25条光线，综合进行准直优化。

贝塞尔函数关系如下式所示，使用4个控制点(P0，P1，P2，P3)来控制曲线形状，如图3所示即贝塞尔曲线。

B(t)＝P₀(1-t)³+3P₁t(1-t)²+3P₂t²(1-t)+P₃t³,t∈[0,1]

其中，B(t)为贝塞尔函数；P0为三次贝塞尔曲线的起始点坐标；P1和P2 分别为控制点坐标；P3为终止点坐标；t为曲线的速率。

在本申请的一个可能的实施方式中，如图1所示，该照明模组还包括：散热器7，该散热器7设置于第一光源1背离反射元件4的一侧。

本申请实施例中，在将散热器设置于第一光源下方，将第一光源散发的热量排出，大大延长光源的寿命，减少更换次数，增强用户体验。

在本申请的一个可能的实施方式中，该照明模组还包括收容光源组件、反射元件和光阑的盒体。

本申请还提供了一种灯具，如图4-7所示，该灯具包括：上述任一所述的照明模组、壳体8和面罩9。

其中，壳体8组设在面罩9上，照明模组安装于壳体8外部，照明模组在反射元件4上形成的光斑透过面罩9可见。也就是壳体罩在面罩的出光面的上方，通过该出光面可以看到反射元件4的反射面上的光斑。本申请实施例中，通过将照明模组设置在壳体外部，将壳体罩设在面罩上，可以通过面罩的出光面看到照明模组的反射元件上形成的光斑，营造出类似太阳光斑的场景。

在本申请的一个可能的实施方式中，该面罩9为导光元件5，导光元件5 具有入光面及出光面。其中，入光面与出光面为非平行设置。

在本申请的一个可能的实施方式中，该灯具还包括：第二光源模组，该第二光源模组包括第二光源6，该第二光源6发射预设颜色的光。

其中，第二光源的发出的光可以是任何一种颜色的光，光的颜色可以是固定一种颜色，也可以是不固定的多种颜色，可以根据用户的需求来设定。

具体地，预设颜色为模拟蓝天的颜色。

第二光源模组设置于导光元件5的相对的两侧。其中，导光元件5的入光面配置为接收第二光源6的出射光线，该出射光线在导光元件5内部经过多次全反射后从导光元件的出光面射出。本申请实施例中，第二光源发出的光从导光元件的侧面射入到导光元件中，在导光元件中经过多次全反射，这样就可以使得第二光源的光线呈现在整个导光元件上，用户可以在导光元件上看到第二光源呈现的场景，若是光为蓝色，就可以在导光元件，也就是面罩上看到类似蓝天的场景。

在一个具体实施方式中，第一光源的发出的白光经过配置元件的配置后从配置元件的出光面射出，射出的光线经过光阑的过滤后得到圆柱形的光束，该光束照射到反射元件上，在反射元件的反射面上形成圆形光斑，然后反射后透过导光元件(即面罩)，用户就可以透过面罩看到圆形光斑，进而营造出一种太阳在无限远处发射出的太阳光照进室内。同时，第二光源发出的模拟天空的蓝光从侧面照射到导光元件(即面罩)中，在导光元件中经过多次全反射后从导光元件的出光面呈现出类似蓝天的场景，用户可以在导光元件的出光面看到蓝天。

在本申请的实施例中，通过第一光源模拟太阳，通过第二光源模拟蓝天，将两个光源发出的光在导光元件上组合呈现出阳光透过蓝天照射进室内的场景，由于第一光源是在反射元件上形成的光斑，呈现给用户一种太阳在无限远处的感觉，可在有限空间内感受天空效果，满足人们生理心理需求。

本申请还提供了一种灯具，该灯具包括：上述任一所述的照明模组、第二光源模组、壳体8和面罩9。照明模组设置于壳体8外部，壳体8罩设于面罩 9上，第二光源模组设置于面罩的相对的两侧。

照明模组的第一光源的出射光线讲过配置元件的配置后在反射元件上形成光斑，并通过面罩9可见。

第二光源模组的出射光线经过面罩9的配置后在面罩9的出光面呈现。

本申请实施例中，通过面罩可以看到第一光源在反射元件形成的光斑，还可以看到第二光源在面罩上呈现的光。若是第一光源发出的光为白光，第二光源发出的光为蓝光，就可以呈现出阳光透过蓝天照射进室内的场景，由于第一光源是在反射元件上形成的光斑，呈现给用户一种太阳在无限远处的感觉，可在有限空间内感受天空效果，满足人们生理心理需求。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (17)

1.一种照明模组，其特征在于，包括：

光源组件，所述光源组件包括第一光源和配光元件，所述第一光源设置于所述配光元件的底部，所述配光元件配置为接收所述第一光源的出射光线并对所述出射光线进行光学配置，配置后的出射光线从所述光源组件的出光面射出；其中第一光源为点光源；

反射元件，与所述光源组件非接触设置，所述反射元件具有反射面，所述反射面与所述光源组件的出光面非平行设置，所述反射元件配置为接收经过所述配光元件配置后的光线，并在所述反射面上形成光斑。

2.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，所述反射面为抛物面型。

3.根据权利要求2所述的照明模组，其特征在于，所述反射面上的母线满足贝塞尔曲线。

4.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，还包括：光阑，设置于所述配光元件及反射元件之间，配置为将经过所述配光元件配置后的部分光线过滤，其中，所述部分光线为在预设范围之外的光线。

5.根据权利要求4所述的照明模组，其特征在于，所述光源组件的出射面射出的光线经过所述光阑后形成圆柱形光束，经过所述反射元件后在所述反射面形成圆形光斑，所述圆形光斑的面积大于经过光阑后形成的圆柱形光束的横截面积。

6.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，所述配光元件对所述第一光源的出射光线进行准直，所述配光元件具有入光面和出光面，所述出光面与所述入光面为非平行设置。

7.根据权利要求6所述的照明模组，其特征在于，经过所述配光元件配置后从出光面出射的光线与所述出光面的法线的夹角满足下式的关系：

其中，I为从配光元件的出光面出射的光线与光轴的夹角；I_k为从配光元件的出光面出射的第k条光线与光轴的夹角；n为光线数。

8.根据权利要求7所述的照明模组，其特征在于，所述配光元件沿光轴对称，所述配光元件包括：第一端面、与所述第一端面相对设置的第二端面以及外表面，所述外表面为碗形状；所述第一端面为出光面，所述第二端面为入光面，所述外表面将来自于第二端面的光导向第一端面。

9.根据权利要求8所述的照明模组，其特征在于，所述第二端面为自碗底处向内延伸形成凹陷，凹陷的内表面为向光轴轴向弯曲的弧面，所述凹陷沿光轴对称。

10.根据权利要求9所述的照明模组，其特征在于，所述配光元件还包括：位于第一端面的孔，所述孔沿光轴对称，所述孔的内部填充有吸光物质。

11.根据权利要求4所述的照明模组，其特征在于，还包括收容所述光源组件、反射元件和光阑的盒体。

12.根据权利要求1所述的照明模组，其特征在于，还包括散热器，所述散热器设置于所述第一光源背离所述反射元件的一侧。

13.一种灯具，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的照明模组、壳体及面罩，所述壳体与所述面罩组设，所述照明模组安装于所述壳体外部，所述照明模组在反射元件上形成的光斑透过所述面罩可见。

14.根据权利要求13所述的灯具，其特征在于，所述面罩为导光元件，所述导光元件具有入光面及出光面；其中，所述入光面与所述出光面为非平行设置。

15.根据权利要求14所述的灯具，其特征在于，所述灯具还包括第二光源模组，所述第二光源模组包括第二光源，所述第二光源发射预设颜色的光，所述第二光源模组至少设置于所述导光元件的一侧边，其中，所述导光元件的入光面配置为接收所述第二光源的出射光线，所述出射光线在所述导光元件内部经过多次全反射后从所述导光元件的出光面射出。

16.根据权利要求15所述的灯具，其特征在于，所述预设颜色为模拟蓝天的颜色。

17.一种灯具，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的照明模组、第二光源模组、壳体和面罩，所述照明模组设置于所述壳体外部，所述壳体与所述面罩组设，所述第二光源模组至少设置于所述面罩的一侧边；

所述照明模组的第一光源的出射光线经过配光元件的配置后在反射元件上形成光斑，并通过所述面罩可见；

所述第二光源模组的第二光源的出射光线经过所述面罩的配置后在面罩的出光面呈现。

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