CN213810240U - 配光元件、配光模组及光源模块 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种配光元件、配光模组及光源模块。配光元件包括入光面、主出光面以及全反射结构；入光面由入光侧向出光侧凹陷并形成光源腔，全反射结构以及主出光面均设置在出光侧且由后向前依次排布；全反射结构包括反射面、辅助出光面以及透光面，透光面以及反射面由靠近光源腔的一侧向远离光源腔的方向延伸，反射面位于透光面的后方；辅助出光面由临近反射面的一侧至临近透光面的一侧逐渐靠近入光侧。配光模组包含呈平面阵列排布且一体成型的多个配光元件。配光模组包括光源以及配光元件，光源位于光源腔内。本申请实施例提供的配光元件、配光模组及光源模块能够将更多的光照射到前方，提高光源的利用效率，减少光浪费以及不必要的光污染。

Description

配光元件、配光模组及光源模块

技术领域

本申请涉及照明技术领域，尤其涉及一种配光元件、配光模组及光源模块。

背景技术

在当前能源短缺的全球背景下，LED作为一种新型固态光源，以其节能高效、绿色环保、控制灵活、安全可靠、定向性好等优势，被广泛应用于路灯、隧道灯等道路照明领域。

典型的LED路灯透镜结构，通常采用双自由曲面透镜结构来进行道路配光，但是该种透镜的控光能力有限，透镜的控光能力不是很理想，仍会有一部分光能被投射到屋边区域(非道路需求区域)，从而导致了一定的光污染和光浪费，且大大的降低了道路的光能利用率，在为了保证道路照明亮度的情况下，就会大大增加道路照明的整灯功率或整灯数量，进而增加道路照明成本。

实用新型内容

本申请实施例提供一种配光元件、配光模组及光源模块，以解决上述问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种配光元件，沿垂直于其厚度的方向具有入光侧和出光侧，在与所述入光侧和出光侧垂直的方向上具有前方和后方，所述配光元件包括入光面、主出光面以及全反射结构；

所述入光面由所述入光侧向所述出光侧凹陷并形成光源腔，所述全反射结构以及所述主出光面均设置在所述出光侧且由后向前依次排布，并分别接受一部分来自于所述入光面的光线；

所述全反射结构包括反射面、辅助出光面以及透光面，所述透光面由靠近所述光源腔的一侧向远离所述光源腔的方向延伸，所述反射面位于所述透光面的后方，所述反射面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧逐渐向后倾斜；

所述辅助出光面由所述反射面远离所述光源腔的一侧延伸至所述透光面远离所述光源腔的一侧，且所述辅助出光面由临近所述反射面的一侧至临近所述透光面的一侧逐渐靠近所述入光侧；

所述反射面用于将来自所述入光面的朝后方传播的部分光线向前反射至所述出光面；

所述主出光面用于将来自所述入光面的部分光线出射。

可选地，上述的配光元件中，所述反射面延伸至所述入光侧，且所述反射面与所述配光元件位于所述反射面后方的区域之间存在空间间隔。

可选地，上述的配光元件中，所述全反射结构还包括支撑部，所述支撑部由所述反射面远离所述光源腔的一侧朝所述入光侧延伸并与所述配光元件位于所述空间间隔后方的区域连接。

可选地，上述的配光元件中，所述入光面与所述主出光面在平行于所述入光侧的投影面内的轮廓均由封闭的弧线围成。

可选地，上述的配光元件中，所述全反射结构沿直线延伸，或者，所述全反射结构围绕所述主出光面的后方边缘弧形延伸；所述支撑部沿所述全反射结构的延伸方向由所述全反射结构的一端延伸或排布至另一端。

可选地，上述的配光元件中，所述支撑部沿所述全反射结构的延伸方向由所述全反射结构的一端延伸至另一端，且所述支撑部的两端均设置有封闭端面，所述空间间隔被所述支撑部、所述反射面以及所述封闭端面三者围成仅在所述入光侧开口的凹槽。

可选地，上述的配光元件中，所述反射面为自由曲面，且所述反射面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧曲率逐渐减小。

可选地，上述的配光元件中，所述透光面沿所述配光元件的厚度方向延伸。

可选地，上述的配光元件中，所述出光面为平面或自由曲面。

可选地，上述的配光元件中，由所述主出光面的中部向四周方向，所述主出光面与所述入光面的间距逐渐减小。

第二方面，本申请实施例提供了一种配光模组，包含多个所述的配光元件，多个所述配光元件呈平面阵列排布且一体成型。

可选地，上述的配光模组中，所述全反射结构沿直线延伸，沿所述全反射结构的延伸方向排布的多个所述配光元件的所述全反射结构连为一体。

第三方面，本申请实施例提供了一种光源模块，包括光源以及所述的配光元件，所述光源位于所述光源腔内。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例提供的配光元件、配光模组及光源模块通过在出光侧由后向前依次排布全反射结构以及主出光面，可以利用全反射结构将配光元件的入光面所接收到的光源朝向后方发出的光线朝前方反射至第一出光面与第二出光面，经过第一出光面与第二出光面的配光后再朝斜前方出射，从而将更多的光照射到前方，提高光源的利用效率，减少光浪费以及不必要的光污染。

附图说明

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

图1为本申请实施例所提供的一种配光元件的整体结构视图；

图2为本申请实施例所提供的另一种配光元件的正视结构视图；

图3为本申请实施例所提供的配光元件由光源腔的中间沿平行于前后方向以及厚度方向的剖面剖开的剖视图；

图4为图3的光路图；

图5为本申请实施例所提供的配光元件由光源腔的中间沿左右方向以及平行于厚度方向的剖面剖开的剖视图；

图6为图5的光路图；

图7为本申请实施例所提供的配光模组的正视结构视图；

图8为本申请实施例所提供的配光元件的配光效果图。

附图标记：

1-配光元件、10-入光侧、11-出光侧、12-入光面、13-主出光面、14-全反射结构、140-反射面、141-辅助出光面、142-透光面、143-空间间隔、144-支撑部、145-封闭端面、15-光源腔、2-光源、100-配光模组。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种配光元件1，如图1所示，该配光元件1呈薄片状，具有较为明显的厚度方向。配光元件1沿垂直于其厚度的方向具有入光侧10和出光侧11，同时在与入光侧10和出光侧11垂直的方向上具有前方和后方(如图中标记所示)。

如图3所示，配光元件1包括入光面12、主出光面13以及全反射结构14。入光面12由入光侧10向出光侧11凹陷并形成光源腔15。使用时，将光源2置于光源腔15内，二者组成光源模块。光源2所发出的光线会经入光面12入射到配光元件1的内部。

全反射结构14以及主出光面13均设置在出光侧11且由后向前依次排布，并分别接受一部分来自于入光面12的光线。图3为配光元件1由光源腔15的中间沿平行于前后方向以及厚度方向的剖面剖开的剖视图，参见该图示，全反射结构14包括反射面140、辅助出光面141以及透光面142，透光面142由靠近光源腔15的一侧向远离光源腔15的方向延伸，反射面140位于透光面142的后方，并且由靠近光源腔15的一侧至远离光源腔15的一侧逐渐向后倾斜。辅助出光面141由反射面140远离光源腔15的一侧延伸至透光面142远离光源腔15的一侧，且辅助出光面141由临近反射面140的一侧至临近透光面142的一侧逐渐靠近入光侧10。

反射面140用于将来自入光面12的朝后方传播的部分光线向前反射至辅助出光面141。主出光面13用于将来自入光面12的部分光线出射。由于配光元件1主要是为灯具下方的固定区域提供照明，尤其对于本申请实施例所提供的这种配光元件1而言，其主要应用于路灯，用于将光线集中在下方道路上。而由于路灯设置在路边，并且其上部的横向延伸尺寸相较于路面宽度较短，因此需要让配光元件1能够更多地将光线向前方汇聚，使光线能够照射到道路的内侧。

参见图4所示的光路图，本申请实施例中的反射面140利用全反射原理进行光线的反射，由于反射面140所接收的光线出射角度较大，因此为了提高全反射效果，反射面140由靠近光源腔15的一侧至远离光源腔15的一侧逐渐向后倾斜，从而使反射面140的走向与入射光线趋近，减小入射角，进而提升全反射效果。

进一步地，反射面140不同位置所接收的入射光角度也不相同，越靠近光源腔15，所接收的入射光的出射角越大，并且相同距离内出射角的变化量也更大，随着反射面140逐渐远离光源腔15，所接收到的入射光的出射角度会逐渐减小，并且相同距离内出射角的变化量也越来越小。因此为了使入射光能够更多地被反射面140反射，本实施例中的反射面可以采用由靠近光源腔15的一侧至远离光源腔15的一侧曲率逐渐减小的自由曲面。在靠近光源腔15的区域，由于曲率较大，因此能够使反射面140的法线角度快速变化，以适应出射角的变化量。而在远离光源腔15的区域，由于出射角的变化量减小，而曲率也逐渐减小，因此也能够保证将该区域内的光线进行全反射。

本实施例中由于辅助出光面141由临近反射面140的一侧至临近透光面142的一侧逐渐靠近入光侧10，即辅助出光面141是朝向前方倾斜的，因此光线经过辅助出光面141后会被折射向更前方，从而使这部分光线也能够照射到道路的内侧，从而提高光源的利用效率，减少光浪费以及不必要的光污染。参见图8所示的配光效果图，可以看出此时经配光元件1配光后的光线主要集中在前方区域，而在后方区域基本没有光线。

在本申请实施例中，为了能够使反射面140接收到更大角度范围的光线，可以将反射面140一直延伸至入光侧10。由于反射面140是配光元件1与外界的分隔面，因此为了能够使反射面140能够延伸至入光侧10，需要在反射面140与配光元件1位于反射面140后方的区域之间设置一个空间间隔143。

例如，可以在反射面140的后方区域开设一个条形孔，使配光元件1在此隔开从而形成反射面140。为了使全反射结构14更加牢固，本申请如图3所示，本申请实施例中的全反射结构14可以包括支撑部144，支撑部144由反射面140远离光源腔15的一侧朝入光侧10延伸并与配光元件1位于空间间隔143后方的区域连接。

如图1和图2所示，本申请实施例中的入光面与所述主出光面在平行于所述入光侧的投影面内的轮廓均由封闭的弧线围成，这样不光可以使配光元件1在前后方向上进行配光，还可以在垂直于前后方向的左右方向也进行配光。图5为本申请实施例所提供的配光元件1由光源腔15的中间沿左右方向以及平行于厚度方向的剖面剖开的剖视图，在该图示中，配光元件1整体可以保持对称结构，这样可以使配光元件1照射向左右两侧的光线呈对称分布(参见图6所示的光路图以及图8所示的配光效果图)。当然，在某些特殊情况或要求下，配光元件1在该剖视图下的结构也可以为非对称结构，以获得偏光或者其它光学效果。

本申请实施例中的全反射结构14可以沿直线延伸(参见图1)，这种结构便于成型，并且可以将朝向后方射出的光线向前反射至道路延伸方向上的较大范围。或者，本申请实施例中的全反射结构14也可以围绕主出光面13的后方边缘弧形延伸(参见图2)，这种结构能够使被反射至前方的光线更加集中。而无论采用哪种延伸方式，空间间隔143均会随全反射结构14一起延伸。此时，为了能够对全反射结构14延伸方向的各个位置进行支撑，支撑部144可以沿全反射结构14的延伸方向由全反射结构14的一端延伸或排布至另一端。

为了使配光元件1的外表面形成封闭结构，提高防水和防触电能力，本申请实施例中的支撑部144优选沿全反射结构的延伸方向由全反射结构14的一端延伸至另一端，同时在支撑部14的两端均设置有封闭端面145，此时，空间间隔143被支撑部144、反射面140以及封闭端面145三者围成仅在入光侧10开口的凹槽。

参见图3和图4，在本实施例中，透光面142主要起勾勒全反射结构14的外部轮廓以及辅助透光作用。在通常情况下，根据全反射结构14的具体结构差异，透光面142可能会接收一部分由主出光面13朝后方出射的光线，这部分光线可能会被折射至反射面140并被其再次反射回前方，也可能直接由辅助出光面142射出。在一些实施例中，透光面142也可能会接收到一些由反射面140反射过来的光线，并将这些光线折射出去。但整体而言，透光面142所影响的光线仅占光源2整体出光量的很少一部分，其对配光效果的影响很小，基本可以忽略，因此透光面142的构型、尺寸、姿态等参数可选择的范围较大。在本实施例中，透光面142可以选择沿配光元件1的厚度方向延伸，这样比较有利于成型加工。

本申请实施例中，根据所需要的配光效果不同，辅助出光面141可以选择平面或者自由曲面。与此同时，如图3和图4所示，本实施例中的主出光面13由其中部向前后方向与入光面12的间距可以逐渐减小，从而在入光面12与主出光面13之间形成类似凸透镜的构型，将光线进行汇聚。由于主出光面13的中部相对于入光面12会偏向前方，因此汇聚之后的光线也将更加偏向前方，从而实现将光线汇聚在道路内侧的目的。

本申请实施例所提供的配光元件1可以单独使用，例如可以为光源板上的每个光源均独立配备一个配光元件1进行配光。但这种方式每个配光元件1均需独立安装对位，工作量很大。

为了简化安装过程，如图7所示，可以将多个配光元件1呈平面阵列排布并一体成型，形成配光模组100。在安装时，只需要将配光模组100整体与光源板进行对位，便可完成装配过程，从而使得安装过程被大幅简化。

进一步地，当配光元件1中的全反射结构14沿直线延伸时，如图7所示，沿全反射结构14的延伸方向排布的多个配光元件1的全反射结构14连为一体，这样能够简化配光模组100的结构，更加便于成型。

综上所述，本申请实施例提供的配光元件、配光模组及光源模块能够将更多的光照射到前方，提高光源的利用效率，减少光浪费以及不必要的光污染。

以上所述的具体实例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种配光元件，沿垂直于其厚度的方向具有入光侧和出光侧，在与所述入光侧和出光侧垂直的方向上具有前方和后方，其特征在于，所述配光元件包括入光面、主出光面以及全反射结构；

所述入光面由所述入光侧向所述出光侧凹陷并形成光源腔，所述全反射结构以及所述主出光面均设置在所述出光侧且由后向前依次排布，并分别接受一部分来自于所述入光面的光线；

所述全反射结构包括反射面、辅助出光面以及透光面，所述透光面由靠近所述光源腔的一侧向远离所述光源腔的方向延伸，所述反射面位于所述透光面的后方，所述反射面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧逐渐向后倾斜；

所述辅助出光面由所述反射面远离所述光源腔的一侧延伸至所述透光面远离所述光源腔的一侧，且所述辅助出光面由临近所述反射面的一侧至临近所述透光面的一侧逐渐靠近所述入光侧；

所述反射面用于将来自所述入光面的朝后方传播的部分光线向前反射至所述出光面；

所述主出光面用于将来自所述入光面的部分光线出射。

2.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述反射面延伸至所述入光侧，且所述反射面与所述配光元件位于所述反射面后方的区域之间存在空间间隔。

3.如权利要求2所述的配光元件，其特征在于，所述全反射结构还包括支撑部，所述支撑部由所述反射面远离所述光源腔的一侧朝所述入光侧延伸并与所述配光元件位于所述空间间隔后方的区域连接。

4.如权利要求3所述的配光元件，其特征在于，所述入光面与所述主出光面在平行于所述入光侧的投影面内的轮廓均由封闭的弧线围成。

5.如权利要求4所述的配光元件，其特征在于，所述全反射结构沿直线延伸，或者，所述全反射结构围绕所述主出光面的后方边缘弧形延伸；所述支撑部沿所述全反射结构的延伸方向由所述全反射结构的一端延伸或排布至另一端。

6.如权利要求5所述的配光元件，其特征在于，所述支撑部沿所述全反射结构的延伸方向由所述全反射结构的一端延伸至另一端，且所述支撑部的两端均设置有封闭端面，所述空间间隔被所述支撑部、所述反射面以及所述封闭端面三者围成仅在所述入光侧开口的凹槽。

7.如权利要求1至6任一项所述的配光元件，其特征在于，所述反射面为自由曲面，且所述反射面由靠近所述光源腔的一侧至远离所述光源腔的一侧曲率逐渐减小。

8.如权利要求1至6任一项所述的配光元件，其特征在于，所述透光面沿所述配光元件的厚度方向延伸。

9.如权利要求1至6任一项所述的配光元件，其特征在于，所述出光面为平面或自由曲面。

10.如权利要求1至6任一项所述的配光元件，其特征在于，由所述主出光面的中部向前后方向，所述主出光面与所述入光面的间距逐渐减小。

11.一种配光模组，其特征在于，包含多个权利要求1至10任一项所述的配光元件，多个所述配光元件呈平面阵列排布且一体成型。

12.如权利要求11所述的配光模组，其特征在于，所述全反射结构沿直线延伸，沿所述全反射结构的延伸方向排布的多个所述配光元件的所述全反射结构连为一体。

13.一种光源模块，其特征在于，包括光源以及权利要求1至10任一项所述的配光元件，所述光源位于所述光源腔内。

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