CN212029223U

CN212029223U - 读写作业智能台灯

Info

Publication number: CN212029223U
Application number: CN202020145902.5U
Authority: CN
Inventors: 唐岳安
Original assignee: Shanghai Runting Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Runting Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2030-01-23

Abstract

本实用新型提供一种读写作业智能台灯，包括：台灯的光学透镜为掺杂了可将蓝光转换为红光的量子点材料，吸收LED灯珠过量的蓝光并将其转化为红光；台灯形成的光斑为均匀矩形光斑且与作业面相匹配；台灯由光学透镜、驱动控制及散热结构三部分组成；其中，所述光学透镜包括：于所述光学透镜入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射TIR(Total Internal Reflection)透镜；于所述光学透镜出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构；单个LED灯珠及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构的光学透镜组成基本阵列单元。本实用新型能够使台灯光斑为均匀矩形光斑，与作业面相匹配。

Description

读写作业智能台灯

技术领域

本实用新型涉及台灯领域，特别是涉及一种读写作业智能台灯。

背景技术

目前读写作业台灯是圆形光斑，且中心光很强，两边迅速减弱。而书桌桌面一般为矩形，导致台灯主要照明区域与桌面不匹配，从而导致各种结果：

1、桌面照度不均匀；

2、一部分光打在桌面以外，从而造成能源的浪费；

3、中心光强过高，形成强烈的眩光，对青少年视力健康造成危害；

4、灯具表面光强过高，容易形成直接眩光；

因此，希望解决如何使台灯光斑为均匀矩形光斑，且与作业面相匹配成为需要解决的问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种读写作业智能台灯，用于解决现有技术中存在的如何使台灯光斑为均匀矩形光斑，且与作业面相匹配的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种读写作业智能台灯，台灯的光学透镜为掺杂了可将蓝光转换为红光的量子点材料，吸收LED灯珠过量的蓝光并将其转化为红光；台灯形成的光斑为均匀矩形光斑且与作业面相匹配；台灯由光学透镜、驱动控制及散热结构三部分组成；其中，所述光学透镜包括：于所述光学透镜入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射TIR(Total Internal Reflection)透镜；于所述光学透镜出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构；单个LED灯珠及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构的光学透镜组成基本阵列单元；所述驱动控制包括：LED灯珠与AC-DC电源相连，由电源直接驱动控制；所述散热结构包括：整体灯具外壳设计成散热装置。

于本实用新型一实施例中，台灯光源为高显色指数LED，其蓝光防护等级为RG0。

于本实用新型一实施例中，TIR透镜单元的实现，包括：传统的TIR透镜进行菲涅尔化，并使出射光线准直，其中的反射面的数量为n,n≥2。

于本实用新型一实施例中，入光面的光学结构面除以总出光面的比例≥75％，根据亮度L公式：L＝I/S，计算透镜菲涅尔化后形成的透镜出光面的亮度，其中，I为对应角度的光强，S为出光面积。

于本实用新型一实施例中，所述自由曲面微结构的每个自由曲面由下式多阶x,y多项式表示：

其中，z为面型的高度值(矢高)，c为顶点曲率，k为圆锥系数，Cj是后面子项的系数，r是坐标点(x，y)的径长，

m,n分别取值大于等于0的整数，且0≤m+n≤10，故共有65次项；

所述自由曲面微结构由预设数量的矩形单位晶格组成。

于本实用新型一实施例中，任意相同的所述基本阵列单元按照拓扑分布排列形成预设阵列光学结构。

于本实用新型一实施例中，还包括智能控制用于异常状态信号及异常情况的自动预警；所述异常状态信号及异常情况的自动预警包括，表面照度不足预设值时，台灯自动预警并调整高度；头太低遮住光线时，台灯自动预警让头偏离恢复桌面照度。

于本实用新型一实施例中，驱动控制包括：光敏传感器获取室内的光照强度自动调节台灯的功率。

于本实用新型一实施例中，提供至少一个与AC-DC电源相连的LED灯珠，置于包含线路结构的PCB板上，由电源直接驱动。

于本实用新型一实施例中，散热结构包括：整体灯具外壳设计成散热装置，不增加额外的散热片。

如上所述，本实用新型的读写作业智能台灯，能够使台灯光斑为均匀矩形光斑，与作业面相匹配。

附图说明

图1显示为本实用新型一实施例的读写作业智能台灯的光学透镜结构示意图。

图2显示为本实用新型一实施例的读写作业智能台灯的结构示意图。

图3显示为本实用新型一实施例的读写作业智能台灯的自由曲面微结构示意图。

图4显示为本实用新型一实施例的读写作业智能台灯的光斑示意图。

元件标号说明

11 LED灯珠

12 光学透镜

121 TIR透镜

122 自由曲面微结构

21 量子点材料

22 散热结构

23 驱动控制

231 控制按钮

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，故图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型的读写作业智能台灯能够使台灯光斑为均匀矩形光斑，与作业面相匹配。

请参阅图1，本实用新型提供一种读写作业智能台灯，包括：台灯的光学透镜12为掺杂了可将蓝光转换为红光的量子点材料，吸收LED灯珠11过量的蓝光并将其转化为红光；台灯形成的光斑为均匀矩形光斑且与作业面相匹配；台灯由光学透镜12、驱动控制及散热结构三部分组成。

在一实施例中，所述量子点材料其实是一种纳米级别的半导体，通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化，因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色，由于这种纳米半导体拥有限制电子和电子空穴(Electron hole)的特性，这一特性类似于自然界中的原子或分子，因而被称为量子点。台灯的发光元件为掺杂可将蓝光转换为红光的的量子点材料，可以吸收LED过量的蓝光，将其转化为红光，该技术不但可以降低灯具的蓝光含量，保护青少年视力健康，还可以改善灯具的显色指数。

在一实施例中，其中，所述光学透镜12包括：于所述光学透镜12入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射TIR(Total Internal Reflection)透镜；于所述光学透镜12出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构122；单个LED灯珠11及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构122的光学透镜12组成基本阵列单元。

在一实施例中，于所述光学透镜12入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射TIR(Total InternalReflection)透镜。具体地，LED灯珠11设置于所述光学透镜12入光面一侧的方向，而所述光学透镜12的入光面一侧设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射TIR(Total Internal Reflection)透镜。即LED灯珠11与所述光学透镜12是两个独立的个体，而所述光学透镜12包含采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射TIR(Total Internal Reflection)透镜。即所述光学透镜12的入光面一侧采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射TIR(Total Internal Reflection)透镜。使用菲涅尔透镜进行准直，降低透镜厚度并增加出光面积，从而降低灯具表面亮度，降低直接眩光。

在一实施例中，TIR透镜121的实现，包括：传统的TIR透镜121进行菲涅尔化，并使出射光线准直，其中TIR透镜121反射面的数量为n,n≥2。所述TIR透镜121用于对所述灯珠11的光束进行准直。

在一实施例中，于所述光学透镜12出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构122如图3所示。所述自由曲面微结构122的每个自由曲面由下式多阶x,y多项式表示：

m,n分别取值大于等于0的整数，且0≤m+n≤10，故共有65次项。

所述自由曲面微结构122由预设数量的矩形单位晶格组成。如图3所示所述自由曲面微结构122有多个相同结构的自由曲面依次排列而成。在出光面上增加自由曲面微结构122进行调光，在出光面增加微结构，使得每个微结构都可作为新的光源出射点，并且增大了表面积，从而有效的分散了亮度的分布，可以降低出光面的最大亮度，增加表面亮度的均匀性，使得台灯不眩目刺眼，减小做作业人员的不舒适性。没有自由曲面微结构122的预设阵列光学结构为三乘三矩形阵列的灯表面亮度最大为1.03*10^7nits，然而有自由曲面微结构122基本阵列单元的台灯表面亮度最大为5.7*10^6nits，因此，自由曲面微结构122使表面亮度降低一半。可以有效的减小出光面的最大亮度，增加表面亮度的均匀性；在LED总光源亮度不变情况下，发光点分散降低最大亮度，同时，增加有效环境的亮度，降低眩光指数，使得台灯不眩目刺眼，减做作业人员的不舒适性。出光面增加自由曲面微结构122，使得每个自由曲面微结构122都可作为新的光源本发明灯具在出光面上增加自由曲面微结构122进行调光，出射点，并且增大了表面积，从而有效的分散了亮度的分布，可以降低出光面的最大亮度，增加表面亮度的均匀性，从而进一步降低灯具表面亮度，降低直接眩光。

即所述光学透镜12出光面一侧采用通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构122。

在一实施例中，入光面的光学结构面除以总出光面的比例≥75％，根据亮度L公式：L＝I/S，计算透镜菲涅尔化后形成的透镜出光面的亮度，其中，I为对应角度的光强，S为出光面积。其中所述总出光面即为出光面。

在一实施例中，任意相同的所述基本阵列单元按照拓扑分布排列形成预设阵列光学结构。任意所述基本阵列单元按照拓扑分布形成预设阵列光学结构，且每个光学透镜12出光面出射的光型呈矩形。所述拓扑分布是指所述基本阵列单元可以按照包括但不限于n*m的形式(其中n和m为大于等于1的自然数，例如1*1、1*2、2*3等)、蜂窝状等结构分布。

在一实施例中，所述预设阵列光学结构。为n乘m矩形阵列(其中n和m为大于等于1的自然数，例如1*1、1*2、2*3等)，采用n乘m矩形阵列可以使出光面为矩形，使得光斑的大小正好与作业面积大小相匹配，或者大于等于作业面积。

在一实施例中，请参阅图2，所述台灯的光学透镜为掺杂了可将蓝光转换为红光的量子点材料21，所述驱动控制23包括：LED灯珠11与AC-DC(交流变直流)电源相连，由电源直接驱动控制。提供至少一个与AC-DC电源相连的LED灯珠11，置于包含线路结构的PCB板上，由电源直接驱动。驱动控制23还包括：根据室内光照强度是否足够满足需求通过光敏电阻启动台灯功率调整。所述驱动控制23还包括控制按钮231，所述控制按钮231用于进行根据室内光照强度是否足够满足需求通过光敏电阻启动台灯功率调整。

在一实施例中，台灯光源为高显色指数LED，其蓝光防护等级为RG0。台灯光源所辐射出对于人体有害的能量在单位时间长度内的累计值没有达到伤害人体的阈值限值时，对于人体的伤害风险较小。

在一实施例中，还包括智能控制用于异常状态的信号及异常情况的自动预警；所述异常状态的信号及异常情况的自动预警包括，表面照度不足预设值时，台灯自动预警并调整高度；这样防止由于台灯发出的光照度不够，而导致做作业人员的视线不清楚。头太低遮住光线时，台灯自动预警让头偏离恢复桌面照度。这样在做作业人员使用台灯时，不小心做作业人员头过低也可以及时提醒。

在一实施例中，驱动控制23包括：光敏传感器获取室内的光照强度自动调节台灯的功率。这样可以根据室内的光照强度进行台灯功率的调节，可使得台灯功率不过高，使得台灯的光的亮度合理。

在一实施例中，所述散热结构22包括：整体灯具外壳设计成散热装置，不增加额外的散热片，这使得灯具发光体产生的热量通过整体外壳散发出去，达到简洁美观及良好的散热效果。

以下将详细阐述所述读写作业智能台灯的工作过程：台灯的光学透镜为掺杂了可将蓝光转换为红光的量子点材料，吸收LED灯珠过量的蓝光并将其转化为红光；台灯形成的光斑为均匀矩形光斑且与作业面相匹配；台灯由光学透镜、驱动控制及散热结构三部分组成；其中，所述光学透镜包括：于所述光学透镜入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射TIR(Total InternalReflection)透镜；于所述光学透镜出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构；单个LED灯珠及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构的光学透镜组成基本阵列单元；所述驱动控制包括：LED灯珠与AC-DC电源相连，由电源直接驱动控制；所述散热结构包括：整体灯具外壳设计成散热装置，不增加额外的散热片。且所述读写作业智能台灯的光斑如图4所示，为矩形光斑，与作业的形状相匹配。

综上所述，本实用新型的读写作业智能台灯是能够使台灯光斑为均匀矩形光斑，与作业面相匹配。有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，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实用新型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，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种读写作业智能台灯，其特征在于，包括：台灯的光学透镜为掺杂了可将蓝光转换为红光的量子点材料，吸收LED灯珠过量的蓝光并将其转化为红光；台灯形成的光斑为均匀矩形光斑且与作业面相匹配；台灯由光学透镜、驱动控制及散热结构三部分组成；

其中，所述光学透镜包括：于所述光学透镜入光面一侧，设置采用菲涅尔透镜原理制成的用于准直且具有降低透镜厚度增加出光面积的全内反射透镜；于所述光学透镜出光面一侧，设置通过一曲面方程计算公式设计可用于调光的自由曲面微结构；单个LED灯珠及菲涅尔化后进行准直且含有矩形晶格的自由曲面微结构的光学透镜组成基本阵列单元；

所述驱动控制包括：LED灯珠与AC-DC电源相连，由电源直接驱动控制；

所述散热结构包括：整体灯具外壳设计成散热装置。

2.根据权利要求1所述的读写作业智能台灯，其特征在于，台灯光源为高显色指数LED，其蓝光防护等级为RG0。

3.根据权利要求1所述的读写作业智能台灯，其特征在于，TIR透镜单元的实现，包括：传统的TIR透镜进行菲涅尔化，并使出射光线准直，其中的反射面的数量为n,n≥2。

4.根据权利要求1所述的读写作业智能台灯，其特征在于，入光面的光学结构面除以总出光面的比例≥75％，根据亮度L公式：L＝I/S，计算透镜菲涅尔化后形成的透镜出光面的亮度，其中，I为对应角度的光强，S为出光面积。

5.根据权利要求1所述的读写作业智能台灯，其特征在于，所述自由曲面微结构的每个自由曲面由下式多阶x,y多项式表示：

其中，z为面型的高度值，c为顶点曲率，k为圆锥系数，Cj是后面子项的系数，r是坐标点(x，y)的径长，

m,n分别取值大于等于0的整数，且0≤m+n≤10，故共有65次项；

所述自由曲面微结构由预设数量的矩形单位晶格组成。

6.根据权利要求1所述的读写作业智能台灯，其特征在于，任意相同的所述基本阵列单元按照拓扑分布排列形成预设阵列光学结构。

7.根据权利要求1所述的读写作业智能台灯，其特征在于，还包括智能控制用于异常状态信号及异常情况的自动预警；所述异常状态信号及异常情况的自动预警包括，表面照度不足预设值时，台灯自动预警并调整高度；头太低遮住光线时，台灯自动预警让头偏离恢复桌面照度。

8.根据权利要求1所述的读写作业智能台灯，其特征在于，驱动控制包括：光敏传感器获取室内的光照强度自动调节台灯的功率。

9.根据权利要求1所述的读写作业智能台灯，其特征在于，提供至少一个与AC-DC电源相连的LED灯珠，置于包含线路结构的PCB板上，由电源直接驱动。

10.根据权利要求1所述的读写作业智能台灯，其特征在于，散热结构包括：整体灯具外壳设计成散热装置，不增加额外的散热片。