CN217736960U - 防眩光学薄膜/板材及led照明装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种防眩光学薄膜/板材及LED照明装置。该防眩光学薄膜/板材的一面具有在纵向和横向上周期性排列的多个凹陷部，所述多个凹陷部中的每个呈倒置的三棱镜形状，所述三棱镜形状的棱平行于所述光学薄膜/板材的平面，所述三棱镜形状的底面上的所述棱为长边，所述三棱镜形状的底面上与所述长边正交的边为短边，并且所述三棱镜形状的两侧端面为倾斜面，所述倾斜面与底面之间形成夹角，使与所述底面相对的棱小于所述底面的所述长边。本实用新型利用不等边棱镜凹陷结构光学薄膜/板材对LED光源的集中光学输出进行调节，实现非对称光型，从而在满足照明光分布的同时又降低了UGR，改善了眩光情况。
Description
技术领域
本实用新型属于LED照明领域，尤其涉及一种具有不等边棱镜凹陷结构的防眩光学薄膜/板材以及具有该光学薄膜/板材的LED照明装置。
背景技术
视力问题已经成为困扰青少年健康成长的重点问题，近视低龄化、普遍化成为了生活中的常态。如今尽管构成青少年视力下降的因素较为复杂，但专家认为，长期在光线较暗和频频闪耀的光线下用眼，是致使双眼过度疲惫，最终导致近视和其他眼疾的主要因素。而好的教室照明灯具能够有效减轻用眼疲惫，维护双眼。
在教室照明领域，照明光源发出的光线要尽可能少量的进入人眼，避免直接刺激眼睛的光，使视觉功能或可见度降低，或者引起视觉不舒适的感觉。目前而言教室照明常用的灯具为LED教室照明灯，LED教室照明灯相比于传统的教室照明灯具，对于眩光的处理更科学、合理，是教室照明的良好选择。
在光学上，一般采用统一眩光值UGR来度量室内视觉环境中的照明装置发出的光对人眼造成不舒适感主观反应的心理参量，其量值通过CIE统一眩光值公式进行计算：
其中，Lb为视野内背景的亮度，L为视野内灯具的亮度，ω和ρ分别是灯具光线进入眼睛的角度和与灯具排布位置相关的系数。从公式中可以看出，UGR是因为“视野范围内”灯具与背景的对比强烈，即L/Lb越大，人的视觉感受将越不舒服。通常UGR以3为一个级别，感官上对应关系如表 1。
表1
从上表可以看出UGR对于人们的心理有着明显的作用，影响着人们的情绪，这一影响制约了LED的广泛应用。UGR的值越大，说明视野范围内的灯具与背景亮度对比越强烈，使人感觉不舒适，UGR值为16及以下时，会增强人的舒适感。
UGR的减小，即防眩效果很大程度上取决于灯具的光学设计。在教室照明中，学生的主视线方向是朝向黑板，故可设计一种非对称光型，以减小学生主视线方向的眩光。
因此，亟需一种能够适应于不同LED光源及不同应用场景的照明需求并满足UGR值低于16的高光效LED照明装置。
实用新型内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种防眩光学薄膜/板材及LED照明装置，可实现非对称光型，有效改善眩光情况。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型的一方面提出一种防眩光学薄膜/板材，所述光学薄膜/板材的一面具有在纵向和横向上周期性排列的多个凹陷部，所述多个凹陷部中的每个呈倒置的三棱镜形状，
所述三棱镜形状的棱平行于所述光学薄膜/板材的平面，所述三棱镜形状的底面上的所述棱为长边，所述三棱镜形状的底面上与所述长边正交的边为短边，并且所述三棱镜形状的两侧端面为倾斜面，所述倾斜面与底面之间形成夹角，使与所述底面相对的棱小于所述底面的所述长边。
优选地，所述三棱镜形状凹陷部底面的长边长度与短边长度之比为 2-5。
优选地，所述倾斜面与所述底面之间形成的夹角范围为25°-40°。
优选地，所述三棱镜形状凹陷部可加工成大结构、小结构或微结构，所述大结构对应的长边长度为2毫米-20毫米，所述小结构对应的长边长度为0.2毫米-2毫米，所述微结构长边长度为0.01毫米-0.2毫米。
优选地，三棱镜形状的凹陷部之间无间隔紧密排列。
另一方面，本实用新型提出一种LED照明装置，具有三棱镜形状凹陷结构光学薄膜/板材。
本实用新型利用不等边棱镜凹陷结构光学薄膜/板材对LED光源的集中光学输出进行调节，不等边棱镜结构使其横向纵向光束角度不同，且在一个方向明显降低UGR，在达到良好的照明效果的同时有效改善眩光情况。
附图说明
图1为本实用新型的光学薄膜/板材的俯视结构示意图；
图2为本实用新型的光学薄膜/板材的侧视结构示意图；
图3为本实用新型的LED照明装置的结构示意图。
图4中的(a)为现有结构光学薄膜/板材的光学输出分布示意图，图 4中的(b)本实用新型的防眩光学薄膜/板材的光学输出分布示意图；
图5中的(a)为现有结构光学薄膜/板材的光学输出眩光值UGR表格，图5中的(b)为本实用新型的光学输出眩光值UGR表格。
图6中的(a)为Dialux标准教室模型的示意图，图6中的(b)为现有微结构光学薄膜/板材在Dialux室模型中的UGR数值，图6中的(c)为本实用新型在Dialux教室模型中的UGR数值。
具体实施方式
以下将结合说明书附图对本实用新型的实施方式予以说明。需要说明的是，本说明书中所涉及的实施方式不是穷尽的，不代表本实用新型的唯一实施方式。以下相应的实施例只是为了清楚的说明本实用新型专利的实用新型内容，并非对其实施方式的限定。对于该领域的普通技术人员来说，在该实施例说明的基础上还可以做出不同形式的变化和改动，凡是属于本实用新型的技术构思和实用新型内容并且显而易见的变化或变动也在本实用新型的保护范围之内。
如图1以及图2所示，所述光学薄膜/板材5的一面具有在纵向和横向上周期性排列的多个凹陷部6，所述多个凹陷部6中的每个呈倒置的三棱镜形状。所述三棱镜形状的棱平行于所述光学薄膜/板材的平面，所述三棱镜形状的底面上的所述棱为长边61，所述三棱镜形状的底面上与所述长边正交的边为短边62，并且所述三棱镜形状的两侧端面为倾斜面63，所述倾斜面与底面之间形成夹角，使与所述底面相对的棱小于所述底面的所述长边。所述三棱镜形状的多个凹陷部6之间无间隔紧密排列。即，在横向上，多个凹陷部6的周期长度为底面长边的长度，在纵向上，多个凹陷部6点周期长度为底面短边的长度。这里，三棱镜形状的底面是指平行于光学薄膜/板材5平面的面。
在一些实施例中，所述光学薄膜/板材5的一面上的三棱镜形状凹陷部的长边长度与短边长度比例为4，当所述倾斜面与底面之间形成的夹角范围为34°-40°时，将使用了上述光学薄膜/板材5的灯具的ies灯具文件导入Dialux教室模型中，UGR数值范围为17.4-17.9；当所述倾斜面与底面之间形成的夹角范围为25°-34°时，将其ies灯具文件导入Dialux教室模型中，UGR数值范围可降为17-17.3。
在另一些实施例中，所述倾斜面与底面之间形成的夹角为35°，当所述光学薄膜/板材5的一面上的三棱镜形状凹陷部的长边长度与短边长度比例为2-3时，将使用了上述光学薄膜/板材5的灯具的ies灯具文件导入 Dialux教室模型中，UGR数值为17.3-17.5；当所述光学薄膜/板材5的一面上的三棱镜形状凹陷部的长边长度与短边长度比例为3-5时，将其ies 灯具文件导入Dialux教室模型中，UGR数值范围可降为17-17.3。
在大结构的一些较佳实例中，所述光学薄膜/板材5的一面上的三棱镜形状凹陷部的长边长度为10毫米，所述凹陷部的长边长度与短边长度比例为3-5，所述倾斜面与底面之间形成的夹角范围为25°-34°，将使用了上述光学薄膜/板材5的灯具的ies灯具文件导入Dialux教室模型中，UGR 数值范围为17-17.3。
在小结构的一些较佳实例中，所述光学薄膜/板材5的一面上的三棱镜形状凹陷部的长边长度为1毫米，所述凹陷部的长边长度与短边长度比例为3-5，所述倾斜面与底面之间形成的夹角范围为25°-34°，将使用了上述光学薄膜/板材5的灯具的ies灯具文件导入Dialux教室模型中，UGR 数值范围为17-17.3。
在微结构的一些较佳实例中，所述光学薄膜/板材5的一面上的三棱镜形状凹陷部的长边长度为0.1毫米，所述凹陷部的长边长度与短边长度比例为3-5，所述倾斜面与底面之间形成的夹角范围为25°-34°，将使用了上述光学薄膜/板材5的灯具的ies灯具文件导入Dialux教室模型中，UGR 数值范围为17-17.3。
本实用新型的光学薄膜/板材5的厚度不超过3毫米，其中0.5毫米 -1.8毫米范围内更佳。低于这个范围或者高于这个范围都会使得凹陷结构光学薄膜/板材的制作加工变得困难，导致大规模加工生产的难度增加。
光学薄膜/板材5的材料可以是各种光学透明的塑料聚合物材料，并加入添加剂以达到更好的材料特性。塑料聚合物材料包括PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、PP(聚丙烯)、PMS(共聚甲基丙烯酸甲酯苯乙烯)和PEI(聚醚亚酰胺)。还可以在凹陷结构光学薄膜和板材的材料中加入扩散材料以满足不同的光学需求。
如图3所示，本实施例LED照明装置包括外壳1，设置在外壳1中的印刷电路板3，设置在印刷电路板3上的至少一个LED芯片2，与至少一个 LED芯片2电连接的LED驱动电源(图未示)，以及将LED芯片2封在外壳1中的罩盖4，光学薄膜/板材5设置在罩盖4的外表面，以控制LED芯片2的光学输出达到特定应用场景的照明要求。
具体地，外壳1为高散热压铸铝材质，压铸或挤出成型，具备良好的散热性能。印刷电路板3上设置的LED芯片2的数量可以为一个或多个。 LED芯片2可以为大功率、中功率或小功率贴片芯片，并且可以采用串联，并联或者串并结合的方式贴片在印刷电路板3上。印刷电路板3与直流驱动电源相配合，驱动LED芯片2发光达到照明效果。
如图3所示，本实用新型LED照明装置还可以进一步包括其他光学反射膜、反射器、反射涂层和反射腔体等，进一步提高系统的光学效率。例如在印刷电路板3和/或外壳1的一部分上附接反射光学薄膜/板材7。
本实用新型利用凹陷结构光学薄膜/板材对LED光源的集中光学输出进行调节，从而在满足照明光分布的同时又降低了UGR(符合国际标准的 UGR指数)，改善了眩光情况。
图4中的(a)为现有微结构光学薄膜/板材的光学输出分布示意图，图4中的(b)本实用新型不等边棱镜凹陷结构光学薄膜/板材的光学输出分布示意图。在本实用新型中，所述三棱镜凹陷部的长边长度与短边长度比例为4，所述倾斜面与底面之间形成的夹角为35°。图形中的深色实线为空间0-180度剖面的光强分布图，浅色实线为空间中90-270度剖面的光强分布图。圆环为等光强分布圆环，光强单位是坎德拉(cd)，穿过圆环的射线为等角度线，角度的单位是度(degree)，0度是灯具正下方的位置。根据图4中的(a)与(b)所示的光学输出分布示意图对比，图4中的(b) 光型中顶部发光角度更小，能更有效减少直接进入人眼的光线，减少直接眩光，降低人眼不适感，因此本实用新型的这种光学分布防眩效果更佳，更加适用于教室照明。
图5中的(a)为现有微结构光学薄膜/板材的光学输出眩光值UGR表格，图5中的(b)为本实用新型的光学薄膜/板材的光学输出眩光值UGR 表格。表格中展示了不同尺寸房间的UGR值。房间尺寸，一般选择4H8H，因为4H8H＝8X16米的一个单空间，已是单空间的最大值，H表示人眼到天花的高度，标准为2米。方框标记的数值表示在室内天花板/墙面/地面反射率为0.7/0.5/0.2，房间的长宽为4Hx8H时，LED照明装置的UGR值。由数据可知，对于上述单空间场景，本实用新型LED照明装置能够将UGR值由现有的17.2降低至15.7，防眩效果得到优化。
图6中的(a)为Dialux标准教室模型，其中教室尺寸9.2米X7.5米，室内天花板/墙面/地面反射率为0.7/0.5/0.2，蓝色课桌呈4排6列放置，课桌高度0.8米，URG计算点高度1.2米。图6中的(b)表示原有光学薄膜 /板材在Dialux教室模型中的UGR数值为18.7，图6中的(c)表示本实用新型在Dialux教室模型中的UGR数值为17.0。可见，在上述场景中，本实用新型的LED照明装置能有效地降低UGR数值，获得更好的防眩光效果。
此外，本实用新型的不等边棱镜凹陷结构光学薄膜/板材及LED照明装置不仅仅适应于LED照明设计，也适用于其他各种光源，如荧光灯，高压钠灯或者其他类似的光学应用。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
Claims (8)
1.一种防眩光学薄膜/板材，其特征在于，
所述光学薄膜/板材的一面具有在纵向和横向上周期性排列的多个凹陷部，所述多个凹陷部中的每个呈倒置的三棱镜形状，
所述三棱镜形状的棱平行于所述光学薄膜/板材的平面，所述三棱镜形状的底面上的所述棱为长边，所述三棱镜形状的底面上与所述长边正交的边为短边，并且所述三棱镜形状的两侧端面为倾斜面，所述倾斜面与底面之间形成夹角，使与所述底面相对的棱小于所述底面的所述长边。
2.根据权利要求1所述的一种防眩光学薄膜/板材，其特征在于，所述三棱镜形状凹陷部底面的长边长度与短边长度之比为2-5。
3.根据权利要求1所述的一种防眩光学薄膜/板材，其特征在于，所述倾斜面与所述底面之间形成的夹角范围为25°-40°。
4.根据权利要求1所述的一种防眩光学薄膜/板材，其特征在于，所述三棱镜形状凹陷部可加工成大结构、小结构或微结构，所述大结构对应的长边长度为2毫米-20毫米，所述小结构对应的长边长度为0.2毫米-2毫米，所述微结构长边长度为0.01毫米-0.2毫米。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种防眩光学薄膜/板材，其特征在于，三棱镜形状的凹陷部之间无间隔紧密排列。
6.一种LED照明装置，其特征在于，具有权利要求1-5中任一项所述的防眩光学薄膜/板材。
7.根据权利要求6所述的一种LED照明装置，其特征在于，包括外壳，设置在外壳中的印刷电路板，设置在印刷电路板上的至少一个LED芯片，与所述至少一个LED芯片电连接的LED驱动电源，以及将LED芯片封在外壳中的罩盖，所述光学薄膜/板材设置在所述罩盖的外表面。
8.根据权利要求7所述的一种LED照明装置，其特征在于，还包括附接在所述印刷电路板和/或所述外壳的一部分上的反射光学薄膜/板材。
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