CN219349181U - 一种导光板及黑板灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导光板及黑板灯，光源位于所述导光板宽度方向上的一端，包括导光板本体和导光层；所述导光板本体的厚度方向上具有反射面和出光面，所述导光层设置于所述出光面上；所述导光板本体的反射面设置有散射凸起，使光线经过所述散射凸起发生漫反射后从所述出光面射出；所述导光层沿出光方向依次设置有微结构面和菲涅尔透镜面，使光线靠近出光面的法线。本实用新型能够改善黑板灯的均匀度和出光强度，减小对眼睛的伤害。

Description

一种导光板及黑板灯

技术领域

本实用新型涉及发光器具领域，尤其是指一种导光板及黑板灯。

背景技术

黑板灯是一种用于日常教学活动照明的灯具，黑板灯在日常的教学中起着重要的作用，其主要供黑板照明使用，方便教师书写教学内容以及进行相关的教学讲解。为了使得整个教室不同位置的学生都能清楚地看到黑板的内容，黑板灯必须具有良好的照明效果。

传统的黑板灯一般只是由两根荧光灯管构成，并且黑板灯安装在黑板斜上方的位置，其发出的光线有部分会直射人的眼睛，产生眩光影响人的视力，且该黑板灯距离黑板上方较近、距离黑板下方较远，使得黑板表面由上至下的照度逐渐衰减，且黑板表面的照度平均值偏低，该类型的黑板灯存在照度均匀度差、方向可控性不强和光利用率比较低的缺点。

而现有的黑板灯也多采用单排长条型透镜为主，少数采用双排及双排以上组合，也存在少数单颗结合条型的透镜方案。这类透镜结构会导致黑板灯散发出来的光线均匀度不够，光能量的利用率不够高，从而导致坐在教室的学生，只能清楚地看到黑板的部分区域，而不能很清楚的看到整个黑板的教学内容，时间长了，容易影响到学生的视力，导致视力过度疲劳从而增加近视发生率。

为解决上述问题，市面上有部分黑板灯也利用了导光板结构，但一般需要将导光板和防眩板组合使用，装配工艺流程较为复杂，成本较高。此外，市面上导光板方案的黑板灯产品距离黑板的安装距离也较远，距离黑板表面水平距离基本都在550mm以上，过远的安装距离容易导致眩光。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种导光板及黑板灯，提高光线均匀度的同时提高出光亮度。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种导光板，光源位于所述导光板宽度方向上的一端，包括导光板本体和导光层；

所述导光板本体的厚度方向上具有反射面和出光面，所述导光层设置于所述出光面上；

所述导光板本体的反射面设置有散射凸起，使光线经过所述散射凸起发生漫反射后从所述出光面射出；

所述导光层沿出光方向依次设置有微结构面和菲涅尔透镜面，使光线靠近出光面的法线。

所述散射凸起呈半球形，且所述散射凸起的球面顶点位于靠近所述出光面的一侧。

进一步地，所述微结构面具有异形凹槽，所述异形凹槽包括沿所述导光层的长度方向依次设置的第一弧形段和第二弧形段，所述第一弧形段与所述第二弧形段之间光滑过渡连接。

进一步地，在所述导光层的长度方向上，相邻的所述异形凹槽之间具有一能够与所述导光板本体贴合的过渡平面。

进一步地，在所述导光层的宽度方向上，所述过渡平面的投影区域长度与所述异形凹槽的投影区域长度之比为1:1～2.5:1。

进一步地，所述菲涅尔透镜面具有棱镜，且所述棱镜沿所述导光层的宽度方向分布并构成锯齿形。

进一步地，所述棱镜的高度与所述棱镜在所述导光层的宽度方向上的长度之比为1:1～1:3。

进一步地，在导光板本体的厚度方向上，所述菲涅尔透镜的棱镜分布方向与所述微结构面的异形凹槽分布方向相互垂直。

进一步地，还包括反射层；

所述反射层设置于所述反射面。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案为：

一种黑板灯，包括发光组件和如上述技术方案所述的导光板；

所述发光组件设置于所述导光板的宽度方向上，并与所述导光板相互垂直。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过在导光板本体内设置散射凸起，对从侧面进入导光板本体内的光线产生漫反射，改变光线传播方向，扩大光线传播范围，结合导光层的微结构面和菲涅尔透镜面对光线进行聚光处理，进一步调节出光光线的角度，以形成光强分布的偏移，降低光能损耗并提高出光亮度，进而改善灯具的均匀度，确保出光亮度。

附图说明

图1为本实用新型中一种黑板灯的结构示意图；

图2为本实用新型中导光板在Y轴方向上局部结构示意图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为本实用新型中黑板灯在X轴方向上的结构示意图；

图5为本实用新型中黑板灯的极坐标坎德拉图；

图6为本实用新型中黑板灯的极坐标坎德拉曲线图；

图7为本实用新型中黑板灯在500mm处接受面照度分布图；

图8为本实用新型中黑板灯在X轴方向上的光线分布图；

图9为本实用新型中黑板灯在Y轴方向上的光线分布图。

标号说明：

1、导光板本体；11、反射面；111、散射凸起；12、出光面；

2、导光层；21、微结构面；211、异形凹槽；2111、第一弧形段；2112、第二弧形段；212、过渡平面；22、菲涅尔透镜面；221、棱镜；

3、反射层；

4、发光组件；41、LED灯珠；42、发光板。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1-图9，一种导光板，光源位于所述导光板宽度方向上的一端，包括导光板本体和导光层；

所述导光板本体的厚度方向上具有反射面和出光面，所述导光层设置于所述出光面上；

所述导光板本体的反射面设置有散射凸起，使光线经过所述散射凸起发生漫反射后从所述出光面射出；

所述导光层沿出光方向依次设置有微结构面和菲涅尔透镜面，使光线靠近出光面的法线。

本实用新型的工作原理在于：

由散射凸起分散光线，结合微结构面和菲涅尔透镜面，改变光线传播方向，在保证光线均匀度的同时，保证出光亮度。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过在导光板本体内设置散射凸起，对从侧面进入导光板本体内的光线产生漫反射，改变光线传播方向，扩大光线传播范围，改善光线均匀度，结合导光层的微结构面和菲涅尔透镜面对光线进行聚光处理，进一步调节出光光线的角度，以形成光强分布的偏移，降低光能损耗并提高出光亮度，进而改善灯具的均匀度，同时确保出光亮度。

进一步地，散射凸起呈半球形，且散射凸起的球面顶点位于靠近出光面的一侧。

由上述描述可知，由于光线从导光板本体的侧面射入导光板本体内部，散射凸起的设置，当光线传播至散射凸起表面时，在散射凸起的作用下，光线散射并由一道光线形成多道角度不同的光线，使光线的全反射变为漫反射，扩大光线传播范围，为灯具均匀度的提升提供基础条件。

进一步地，微结构面具有异形凹槽，异形凹槽包括沿导光层的长度方向依次设置的第一弧形段和第二弧形段，第一弧形段与第二弧形段之间光滑过渡连接。

由上述描述可知，异形凹槽的设置，用于对光线的传播角度进行调节，起到聚光作用。

进一步地，在导光层的长度方向上，相邻的异形凹槽之间具有一能够与导光板本体贴合的过渡平面。

进一步地，在导光层的宽度方向上，过渡平面的投影区域长度与异形凹槽的投影区域长度之比为1:1～2.5:1。

由上述描述可知，过渡平面的面积越大，导光层与导光板本体的贴合度越好，但过渡平面的面积越大，则聚光效果将会相应地减弱，在该比例范围内，既能够确保导光层与导光板本体紧密贴合，又能够确保聚光效果。

进一步地，菲涅尔透镜面具有棱镜，且棱镜沿导光层的宽度方向分布并构成锯齿形。

进一步地，棱镜的高度与棱镜在导光层的宽度方向上的长度之比为1:1～1:3。

由上述描述可知，锯齿形结构的菲涅尔透镜，起到聚光作用，光线在经过棱镜表面的同时发生角度变化，通过设计棱镜的顶角、厚度与棱高的比值等参数来限制出射光的角度，使得只有出射光线的角度满足出射条件的光线才能射出，而角度不满足出射条件的光线则反射回去，而这些光线在棱镜间将会经过来回反射，直到光线的出射角度符合条件才能够从射出，因此，上述结构的菲涅尔透镜起到聚光作用，使光线的传播方向得以控制，减小灯具用于照明时对眼睛的损害，并且减少光能损失。

进一步地，在导光板本体的厚度方向上，菲涅尔透镜的棱镜分布方向与微结构面的异形凹槽分布方向相互垂直。

由上述描述可知，棱镜的分布方向与异形凹槽的分布方向相互垂直，能够进一步提高出光亮度，提升对于照射对象的照度。

进一步地，还包括反射层；反射层设置于反射面。

由上述描述可知，反射层的设置，用于提高出光效率，使光源发出的光线经过反射层的反射改变光线传播路径，进而确保光线均能够从导光板的出光面射出，减少光线传播时的能量损失，提高光能量利用率。

请参照图1-图9，本实用新型的实施例一为：

一种导光板，光源位于导光板宽度方向上的一端，包括导光板本体1和导光层2；导光板本体1的厚度方向上具有反射面11和出光面12，导光层2设置于出光面12上；导光板本体1的反射面11设置有散射凸起111，使光线经过散射凸起111发生漫反射后从出光面12射出；导光层2沿出光方向依次设置有微结构面21和菲涅尔透镜面22，使光线靠近出光面12的法线。其中，导光层2与导光板本体1最终将形成一体，可通过以下方式达到：一是采用激光直刻、化学腐蚀、CNC加工任意一种加工方法加工导光层2所需的微结构面21和菲涅尔透镜面22；二是通过UV转印技术、挤出成型、热压成型和印刷工艺中任意一种方法将导光层2所需的微结构面21和菲涅尔透镜面22转印在导光板层上；三是通过贴合覆膜工艺，采用UV胶或OCA光学胶将到导光层2贴覆于导光板本体1的出光面12上。具体为，通过预先制得的导光层2，再将其贴覆于导光板本体1上，使得导光板的制作更加简便，无需在导光板本体1上加工微结构。因此，在本实施例中，优选贴合覆膜工艺进行导光板制作，而对于导光层2的材料选择，除PET外，还可以选择PC、PS、PMMA、PVC或其他改性薄膜材料。

在本实施例中，散射凸起111呈半球形，且散射凸起111的球面顶点位于靠近出光面12的一侧。具体的，散射凸起111可通过激光雕刻、V型十字网格雕刻、UV网版印刷等方式形成。

在本实施例中，微结构面21具有异形凹槽211，异形凹槽211包括沿导光层2的长度方向依次设置的第一弧形段2111和第二弧形段2112，第一弧形段2111与第二弧形段2112之间光滑过渡连接。在导光层2的长度方向上，相邻的异形凹槽211之间具有一能够与导光板本体1贴合的过渡平面212，光线将从异形凹槽211的第一弧形段2111和第二弧形段2112射出，以缩小灯具与被照射对象之间的安装距离。由于异形凹槽211的形成，使异形凹槽211与导光板本体1的出光面12之间形成空腔，尽管该空腔内有光学胶水的填充，但空腔内仍会存在空气，由于空气介质的影响，导致部分光线无法射出，为了保证导光层2与导光板平面的连接紧密度，同时要保证光线的出光效果，需在在导光层2的宽度方向上，设定过渡平面212的投影区域长度与异形凹槽211的投影区域长度之比为1:1～2.5:1，作为优选的，该比例为1:1、1.1:1或1.2:1，并且为了保证光线的聚光效果，在导光层2的另一面设置菲涅尔透镜面22。

在本实施例中，菲涅尔透镜面22具有棱镜221，且棱镜221沿导光层2的宽度方向分布并构成锯齿形。在导光层2的宽度方向上，棱镜221的投影区域呈直角三角形状。具体的，棱镜221的高度t与棱镜221在导光层2的宽度方向上的长度d之比为1:1～1:3。菲涅尔透镜面22的表面由一系列棱镜221构成锯齿形，而相邻的棱镜221之间形成一个对应的凹槽，每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中于一处，形成中心焦点，即透镜的焦点。因此，每个凹槽也可视为一个独立的透镜，并对光线起到角度调节作用。此外，菲涅尔透镜面22还能够消除部分球形像差，不仅可以对出光进行偏光，还可以由于其对光线的聚光作用，而达到提升出光亮度的效果。

在本实施例中，在导光板本体1的厚度方向上，菲涅尔透镜的棱镜221分布方向与微结构面21的异形凹槽211分布方向相互垂直。

在本实施例中，还包括反射层3；反射层3设置于反射面11。优选的，反射层3为白反射片或银反射片，其中，白反射片的材料通常为聚酯和聚丙烯，而银反射片通常会在表面镀一层金属混合物，其反射率可达100％，因此，在本实施例中，反射层3优选银反射片。

为验证本实施例中导光板的光线传播效果，对所制成的导光板进行性能测试，测试结果参照图5-图9所示。

根据图5和图6的结果可得，本实施例的导光板在C0-180平面(即X轴和Y轴所在平面)接近对称配光、在C90-270平面(即Y轴与Z轴所在平面)为非对称配光且该平面中心同光轴呈现20°～25°偏移，而此种分布规律则是黑板照射所需的配光分布；

由图7可知，本实施例的导光板照射效果同图5的分布一致，整体照射区域同发光面中心呈一定上移，照射区域较广。

本实施例的工作原理为：

光源发出的光线从导光板本体1的宽度方向上一侧射入导光板本体1内，并由散射凸起111对光线进行漫反射，扩大光线传播范围，光线从出光面12射出，依次经过微结构面21和菲涅尔透镜面22射出。

请参照图1，本实用新型的实施例二为：

一种黑板灯，包括发光组件4和实施例一中所述的导光板；发光组件4设置于导光板的宽度方向上，并与导光板相互垂直。具体的，发光组件4包括LED灯珠41和发光板42，发光板42沿长度方向均匀分布地设置有多个LED灯珠41。

综上所述，本实用新型提供的一种导光板及黑板灯，本实用新型通过散射凸起与菲涅尔透镜面的配合，在扩大光线传播范围的同时，实现聚光，对于光线的方向可控性强，改善了灯具出光均匀度的同时提高出光亮度，可实现照明灯具在与被照射对象之间间距小于500mm的位置进行安装，能够避免眩光，结构简单，易于实现批量化生产。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种导光板，光源位于所述导光板宽度方向上的一端，其特征在于，包括导光板本体和导光层；

所述导光板本体的厚度方向上具有反射面和出光面，所述导光层设置于所述出光面上；

所述导光板本体的反射面设置有散射凸起，使光线经过所述散射凸起发生漫反射后从所述出光面射出；

所述导光层沿出光方向依次设置有微结构面和菲涅尔透镜面，使光线靠近出光面的法线。

2.根据权利要求1所述的一种导光板，其特征在于，所述散射凸起呈半球形，且所述散射凸起的球面顶点位于靠近所述出光面的一侧。

3.根据权利要求1所述的一种导光板，其特征在于，所述微结构面具有异形凹槽，所述异形凹槽包括沿所述导光层的长度方向依次设置的第一弧形段和第二弧形段，所述第一弧形段与所述第二弧形段之间光滑过渡连接。

4.根据权利要求3所述的一种导光板，其特征在于，在所述导光层的长度方向上，相邻的所述异形凹槽之间具有一能够与所述导光板本体贴合的过渡平面。

5.根据权利要求4所述的一种导光板，其特征在于，在所述导光层的宽度方向上，所述过渡平面的投影区域长度与所述异形凹槽的投影区域长度之比为1:1～2.5:1。

6.根据权利要求1所述的一种导光板，其特征在于，所述菲涅尔透镜面具有棱镜，且所述棱镜沿所述导光层的宽度方向分布并构成锯齿形。

7.根据权利要求6所述的一种导光板，其特征在于，所述棱镜的高度与所述棱镜在所述导光层的宽度方向上的长度之比为1:1～1:3。

8.根据权利要求1～7任一所述的一种导光板，其特征在于，在导光板本体的厚度方向上，所述菲涅尔透镜的棱镜分布方向与所述微结构面的异形凹槽分布方向相互垂直。

9.根据权利要求1所述的一种导光板，其特征在于，还包括反射层；

所述反射层设置于所述反射面。

10.一种黑板灯，其特征在于，包括发光组件和如权利要求1～9任一所述的导光板；

所述发光组件设置于所述导光板的宽度方向上，并与所述导光板相互垂直。

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