CN217684529U - 一种照明组件及台灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种照明组件及台灯，该照明组件包括电路板以及与电路板连接的透镜板，电路板上设置有多组白色发光单元和一组彩色发光单元，白色发光单元包括多个白光光源，彩色发光单元包括多个彩光光源，彩色发光单元设置于电路板的中间区域，多组白色发光单元分别设置于彩色发光单元不同侧；透镜板包括对应于白色发光单元的外透镜阵列以及对应于彩色发光单元的内透镜阵列，外透镜阵列包括多个外透镜，内透镜阵列包括多个内透镜。通过本实用新型的实施，以周围白光作为主照明光，中心阅读区叠加彩色光谱，形成了全光谱分层次的光环境，达到舒适护眼的照明效果。

Description

一种照明组件及台灯

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种照明组件及台灯。

背景技术

21世纪以来，我国青少年的近视率一直居高不下，长时间的阅读作业以及不当的用眼习惯都是导致视力受损的原因。为了预防、延缓近视，市场对于健康护眼的读写台灯产生了大量的需求，也因此许多灯具厂商推出了以护眼为卖点的LED台灯。然而目前的护眼台灯的照明组件仍是基于单一的白光LED实现，其照明环境带来的舒适程度仍较为局限。

实用新型内容

本实用新型实施例的主要目的在于提供一种照明组件及台灯，至少能够解决相关技术中提供的护眼台灯的照明组件仍是基于单一的白光LED实现，其照明环境的舒适程度较为局限的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例第一方面提供了一种照明组件，包括电路板以及与所述电路板连接的透镜板，所述电路板上设置有多组白色发光单元和一组彩色发光单元，所述白色发光单元包括多个白光光源，所述彩色发光单元包括多个彩光光源，所述彩色发光单元设置于所述电路板的中间区域，多组所述白色发光单元分别设置于所述彩色发光单元不同侧；所述透镜板包括对应于所述白色发光单元的外透镜阵列以及对应于所述彩色发光单元的内透镜阵列，所述外透镜阵列包括多个外透镜，所述内透镜阵列包括多个内透镜。

为实现上述目的，本实用新型实施例第二方面提供了一种台灯，所述台灯包括上述第一方面提供的任一照明组件。

根据本实用新型实施例提供的照明组件及台灯，该照明组件包括电路板以及与电路板连接的透镜板，电路板上设置有多组白色发光单元和一组彩色发光单元，白色发光单元包括多个白光光源，彩色发光单元包括多个彩光光源，彩色发光单元设置于电路板的中间区域，多组白色发光单元分别设置于彩色发光单元不同侧；透镜板包括对应于白色发光单元的外透镜阵列以及对应于彩色发光单元的内透镜阵列，外透镜阵列包括多个外透镜，内透镜阵列包括多个内透镜。通过本实用新型的实施，以周围白光作为主照明光，中心阅读区叠加彩色光谱，形成了全光谱分层次的光环境，达到舒适护眼的照明效果。

本实用新型其他特征和相应的效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分效果从本实用新型说明书中的记载变的显而易见。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术提供的一种照明组件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电路板的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种透镜板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种外透镜的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种内透镜的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种目标光型示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

为了解决相关技术中提供的护眼台灯的照明组件仍是基于单一的白光LED实现，其照明环境的舒适程度较为局限的问题，本实施例提供了一种照明组件，具体请参见图1，本实施例提出的照明组件包括：电路板100以及与电路板100连接的透镜板200，电路板100与透镜板200固定连接或可拆卸连接，电路板100上设置有多组白色发光单元101和一组彩色发光单元102，白色发光单元101包括多个白光光源1011，彩色发光单元102包括多个彩光光源1021，彩色发光单元102设置于电路板100的中间区域，多组白色发光单元101分别设置于彩色发光单元102不同侧；透镜板200包括对应于白色发光单元101的外透镜阵列201以及对应于彩色发光单元102的内透镜阵列202，外透镜阵列201包括多个外透镜2011，内透镜阵列202包括多个内透镜2022，外透镜2011处于白光光源1011的发光面，以对白光进行配光，内透镜2022处于彩光光源1021的发光面，以对彩光进行配光。

在本实施例中，白色发光单元用于发出外光斑，彩色发光单元用于发出内光斑，外光斑照明面积为1.131m²，主要作用是照明，因此平均照度至少为500lx，则理想总光通量为:φ₀＝E·S＝500·1.131＝565.49lm，取灯具效率η＝0.7，则实际光通量为：

内光斑照明面积为0.1188m²，其主要功能是丰富光谱、叠加光色，在实际应用中其照度水平无需太高，能够达到100lx即可，则理想总光通量为:φ₀＝E·S＝100·0.1188＝11.88lm，取灯具效率η＝0.7，则实际光通量为：

另外，假设照明组件的照明高度为0.5m，外光斑半径为0.6m，则光束角为：

本实施例优选的，外光斑部分可以选取Sunlike3030白光芯片，显色指数>95，光谱接近太阳光，光斑边缘没有锐截止，最大程度还原物体色彩，是真正的全光谱护眼光源，另外，内光斑部分对应的彩光光源优选为RGB光源，具体的可以使用0603RGB贴片式LED，RGB三色芯片的光通量比例设置为1:1:1，白光和彩光的光通量之比为30:1左右，既能保证照明面光照的超高均匀度，又可以丰富中心阅读区的光谱构成。当然，在实际应用中，彩光光源还可以选用RGBW光源，其中，W光源为全光谱光源。

在本实施例一种可选实施方式中，白色发光单元为两组，两组白色发光单元分别设置于彩色发光单元的相对两侧，由此，可以使得实际照明场景下彩色光斑位于灯头正下方，与用户阅读区域契合，另外，两组白色发光单元分别为低色温白光单元和高色温白光单元，低色温白光单元中所有白光光源(型号为STW9C2SB-S)的色温为2700K，高色温白光单元中所有白光光源(型号为STW9C2SB-S)的色温为6500K，以形成双色温光学系统，实现更灵活可调的色温范围以满足各种情况下的光色需求。当然，在实际应用中，还可以设置四组白色发光单元，四组白色发光单元分别设置在彩色发光单元的上下左右四侧，其中相对两侧分别为高色温白光单元和低色温白光单元，另外相对两侧均为中色温白光单元。

如图2所示为本实施例提供的一种电路板的电路结构示意图，在本实施例一种可选实施方式中，白色发光单元21有两组，低色温白光单元包括多组低色温白光子单元211，高色温白光单元包括多组高色温白光子单元212，低色温白光子单元211与高色温白光子单元212在电路板上交错排列，每一组白色发光单元21的所有白光光源串联，彩色发光单元22的所有彩光光源串联，多组白色发光单元21以及彩色发光单元22并联。

具体的，本实施例的电路由三部分构成，2700K低色温白光单元、6500K高色温白光单元以及彩色发光单元，三者并联。2700K和6500K白光光源交错排列，达到不同光色高度融合的效果，使色温连续可调，每条线路15颗光源串联；彩色发光单元由R、G、B三色光源(型号分别为YXB2104-C2-F1、YXB2104-C2-F1、YXB2104-C2-F1)组成，每种光源5颗一组串联，三组并联。另外，彩色发光单元的三组光源也即R光源、G光源、B光源分列于不同行，三种颜色LED芯片的光通量比例可以设置为1:1:1。

如图3所示为本实施例提供的一种透镜板的结构示意图，内透镜301以及外透镜302按照电路板上光源的位置进行排列，得到整体的透镜板，内透镜和外透镜的材质均采用聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。本实施例优选的，透镜板的长为180mm，宽为44mm。透镜板由三部分拼接构成，左右两侧对应于双色温白色发光单元，间距为13mm；中部对应于彩色发光单元，考虑到缩小间距可以使不同颜色的光斑重合效果更佳，透镜间距为10mm。每个小透镜板设有4个定位部303。

应当说明的是，本实施例的外透镜的形态是轴对称的圆形，使用剪裁法设计，其核心思想在于将光源角空间内的光通量映射到目标面的面空间。本实施例在MATLAB中计算出母线的离散点数据，导入SolidWorks中，舍弃60°以外的线型数据，旋转得到透镜零件。考虑到注塑工艺的要求，透镜曲率需要保持一致，否则难以加工，因此对透镜模型进行调整，用圆柱面替代曲率转折点之后的面型。外透镜高围4.5mm，半径为4.7mm，可以实现紧凑的排列，缩小电路板体积。

如图4所示为本实施例提供的一种外透镜的结构示意图，外透镜的入射面401为半球面、出射面402为自由曲面，自由曲面由母线旋转形成，母线上的离散点满足：

其中，P为离散点，n_o为浸没环境折射率，n_i为透镜折射率，α为入射角，

为入射光线单位矢量，

为出射光线单位矢量，

为离散点的法线单位矢量。本实施例通过将初始条件代入上述关系式，求解得到母线上所有离散点，将离散点用光滑曲线拼接生成母线，母线旋转一周生成外透镜的自由曲面，所生成的自由曲面用于生成均匀圆形光斑。在实际应用中，白光光源朝向外透镜入射面的球心处。

另外，本实施例的内透镜使用SQM方法设计，用于实现理想的照度分布，其基本涉及流程为：初始化光程常数、划分空间网格、预设目标面像素、形成包络面、优化面型使照度均匀、细化目标面像素、插值k直至细分像素达到预设数量、将曲面离散点拟合为曲面、生成透镜模型。本实施例考虑到曲率一致性，用圆柱面代替了原本的面型，最终生成的内透镜的高为8mm，半径为4mm。

如图5所示为本实施例提供的一种内透镜的结构示意图，内透镜的入射面501为半球面、出射面502为自由曲面，自由曲面由N*N个卵形面包络形成，卵形面上的点满足：

其中，

n₁为透镜材料折射率，n₂为浸没环境折射率，K为给定的光程常数，(F_x,F_y,F_z)为卵形面上第二焦点的笛卡尔坐标，卵形面上第一焦点为原点，θ为球坐标系中的极角，

为方位角。内透镜的自由曲面为N*N个卵形面堆叠后露出的最外层表面，该自由曲面用于生成矩形光斑。本实施例的内透镜各区域的折射率相同，彩光光源朝向内透镜入射面的球心处。

应当说明的是，本实施例的内透镜为自由曲面透镜，用于实现均匀照度以及矩形配光，彩色发光单元发射的光线经由自由曲面透镜后发出矩形光斑，与阅读作业面的形状相吻合，实现精准照明，使能量分配更为合理。

如图6所示为本实施例提供的一种目标光型示意图，假设照明高度为0.5m，白色发光单元发出的外光斑为半径0.6m的圆形，实现基础白光照明；彩色发光单元发出的内光斑为A3纸大小的矩形，实现彩光照明，实现照明环境中的背景区与阅读区光谱差异化；白光与彩光二者叠加，保证高均匀度的同时实现多样化的定制光谱，从而起到舒适护眼的作用。

本实施例提供的照明组件，包括电路板以及与电路板连接的透镜板，电路板上设置有多组白色发光单元和一组彩色发光单元，白色发光单元包括多个白光光源，彩色发光单元包括多个彩光光源，彩色发光单元设置于电路板的中间区域，多组白色发光单元分别设置于彩色发光单元不同侧；透镜板包括对应于白色发光单元的外透镜阵列以及对应于彩色发光单元的内透镜阵列，外透镜阵列包括多个外透镜，内透镜阵列包括多个内透镜。通过本实用新型的实施，以周围白光作为主照明光，中心阅读区叠加彩色光谱，形成了全光谱分层次的光环境，达到舒适护眼的照明效果。

本实用新型还提供了一种台灯，台灯上设置有如上述实施例的照明组件，该台灯可以应用于诸如住宅、办公室、自习室、图书馆等照明场景，从分层次照明的理念出发，阅读区和背景区光谱差异化，能够自主设定多样化的光谱方案应对各种照明场景。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型实施例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 (10)

1.一种照明组件，其特征在于，包括电路板以及与所述电路板连接的透镜板，所述电路板上设置有多组白色发光单元和一组彩色发光单元，所述白色发光单元包括多个白光光源，所述彩色发光单元包括多个彩光光源，所述彩色发光单元设置于所述电路板的中间区域，多组所述白色发光单元分别设置于所述彩色发光单元不同侧；所述透镜板包括对应于所述白色发光单元的外透镜阵列以及对应于所述彩色发光单元的内透镜阵列，所述外透镜阵列包括多个外透镜，所述内透镜阵列包括多个内透镜。

2.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，每一组所述白色发光单元的所有所述白光光源串联，所述彩色发光单元的所有所述彩光光源串联，多组所述白色发光单元以及所述彩色发光单元并联。

3.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述白色发光单元为两组，两组所述白色发光单元分别设置于所述彩色发光单元的相对两侧。

4.如权利要求3所述的照明组件，其特征在于，两组所述白色发光单元分别为低色温白光单元和高色温白光单元。

5.如权利要求4所述的照明组件，其特征在于，所述低色温白光单元包括多组低色温白光子单元，所述高色温白光单元包括多组高色温白光子单元，所述低色温白光子单元与所述高色温白光子单元在所述电路板上交错排列。

6.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述彩光光源为RGBW光源，其中，W光源为全光谱光源。

7.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述彩色发光单元为RGB光源，以同色光源为一组，将所有R光源、所有G光源以及所有B光源分为三组排列于不同行。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的照明组件，其特征在于，所述外透镜的入射面为半球面、出射面为自由曲面，所述自由曲面由母线旋转形成，所述母线上的离散点满足：

其中，P为所述离散点，n_o为浸没环境折射率，n_i为透镜折射率，α为入射角，

为入射光线单位矢量，

为出射光线单位矢量，

为所述离散点的法线单位矢量。

9.如权利要求1至7中任意一项所述的照明组件，其特征在于，所述内透镜的入射面为半球面、出射面为自由曲面，所述自由曲面由N*N个卵形面包络形成，所述卵形面上的点满足：

其中，

n₁为透镜材料折射率，n₂为浸没环境折射率，K为给定的光程常数，(F_x,F_y,F_z)为所述卵形面上第二焦点的笛卡尔坐标，所述卵形面上第一焦点为原点，θ为球坐标系中的极角，

为方位角。

10.一种台灯，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的照明组件。

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