CN208846331U - 配光元件、光源模组及照明灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种配光元件、光源模组及照明灯具，配光元件具有光源腔、贴合面、入光面和出光面，贴合面与出光面相连，出光面为平滑过渡曲面；出光面包括由相互垂直且同时垂直于贴合面的第一面和第二面划分而成的第一分区面、第二分区面、第三分区面和第四分区面，在以第一面、第二面和贴合面的交点为原点，第一面与贴合面的交线为X轴，第二面与贴合面的交线为Y轴的坐标系内，第一分区面、第二分区面、第三分区面和第四分区面分别位于四个象限内，四者与贴合面之间的最大垂直距离分别为第一高度、第二高度、第三高度和第四高度，第一高度小于第二高度，第四高度小于第三高度。该配光元件可防止灯具出现眩光，同时保证照明效果，降低照明成本。

Description

配光元件、光源模组及照明灯具

技术领域

本实用新型涉及照明装置技术领域，尤其涉及一种配光元件、光源模组及照明灯具。

背景技术

随着人们对于环境照明的要求越来越高，照明灯具的性能也得到大幅的提高。目前，照明灯具的种类较多，这些照明灯具内布设有发光单元(例如LED 发光单元)，发光单元上罩设有配光元件来实现光线的发散射出。

以路灯为例，传统的路灯工作时，位于车辆前方的路灯所发出的光线容易直接照射驾驶员，进而产生眩光。尤其在采用LED发光单元时，由于此种发光单元体积较小，更容易出现眩光问题。

为了解决上述问题，通常可以减小路灯的光束角，以此防止路灯发出的光线直接照射驾驶员。但是此种方式也会减小单个路灯的照明面积，使得照明效果不佳。如果要保证照明效果，就需要对应增加路灯的数量，这又会导致道路照明的成本随之增加。

实用新型内容

本实用新型公开一种配光元件、光源模组及照明灯具，以防止照明灯具工作时出现眩光问题，同时保证照明效果，降低照明成本。

为了解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种配光元件，所述配光元件具有光源腔、贴合面以及分别位于所述配光元件两侧的入光面和出光面，所述光源腔的内壁为所述入光面，所述贴合面与所述出光面相连，且用于与光源板贴合，所述出光面为平滑过渡曲面；所述出光面包括由相互垂直且同时垂直于所述贴合面的第一面和第二面划分而成的第一分区面、第二分区面、第三分区面和第四分区面，在以所述第一面、第二面和所述贴合面的交点为原点，所述第一面与所述贴合面的交线为X轴，所述第二面与所述贴合面的交线为Y轴所形成的坐标系内，所述第一分区面、第二分区面、第三分区面和第四分区面分别位于四个象限内，四者与所述贴合面之间的最大垂直距离分别为第一高度、第二高度、第三高度和第四高度，所述第一高度小于所述第二高度，所述第四高度小于所述第三高度。

一种光源模组，包括光源板、配光元件和发光单元，所述配光元件为上文所述的配光元件，所述发光单元设置在所述光源板上，且位于所述光源腔内，所述光源板与所述配光元件相固定。

一种照明灯具，包括上文所述的光源模组。

本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本实用新型公开的配光元件中，出光面被划分为第一分区面、第二分区面、第三分区面和第四分区面，且四者与贴合面之间的最大垂直距离分别为第一高度、第二高度、第三高度和第四高度，第一高度大于第二高度，第四高度大于第三高度，因此发光单元发出的光线经过所述的各分区面时发生的偏折不相同。据此，可以设置配光元件的布置方向，以此适当减小容易引发眩光问题的光线的出光角度，防止照明灯具工作时出现眩光问题。同时，这一调整不会影响出光面的其他位置处的出光角度，也就可以保证照明效果，无须增加照明灯具的数量，使得照明成本随之降低。

附图说明

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

图1为本实用新型实施例公开的配光元件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的配光元件的局部结构示意图；

图3为图2所示结构的俯视图；

图4为本实用新型实施例公开的光源模组的透视图；

图5为图4所示结构沿A-A′方向的切面图；

图6为图4所示结构沿B-B′方向的切面图。

其中，图5和图6中的箭头线均表示光路方向。

附图标记说明：

110-元件主体、111-光源腔、112-入光面、113-出光面、113a-第一分区面、 113b-第二分区面、113c-第三分区面、113d-第四分区面、113e-凹陷部、113f- 凸出部、113g-第一圆、113h-第二圆、114a-第一面、114b-第二面、115-贴合面、 120-连接部、210-发光单元。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各个实施例公开的技术方案。

本实用新型实施例公开一种照明灯具，该照明灯具包括光学面罩、驱动器和光源模组，光学面罩用于对照明灯具的其他零部件起到防护作用，同时保证照明灯具的美观性。驱动器用于向光源模组提供能量，使得光源模组可以发出光线。驱动器和光源模组均设置于光学面罩的内部，光源模组发出的光线可以从光学面罩通过。本实用新型实施例公开的照明灯具具体可以是路灯。

上述光源模组具体可以包括光源板、配光元件和发光单元210。光源板与前述的驱动器电连接，使得驱动器可以向光源板提供发光所需的电能。发光单元210设置在光源板上，因此光源板可以向发光单元210供电，使得发光单元 210发光，该发光单元210可以采用LED发光单元等结构形式。配光元件可以固定于光源板上，其可以采用反射、折射等形式，对发光单元210所发出的光线进行方向等参数的调整，使得整个照明灯具的发光效果满足需求。具体实施例中，配光元件可以采用透镜，该透镜的注塑材料可以是PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)或PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)透明粒子。

如图1-图6所示，该配光元件具有光源腔111、贴合面115以及分别位于配光元件两侧的入光面112和出光面113。光源腔111用于容纳发光单元210，其内壁为入光面112，因此发光单元210发出的光线首先到达入光面112，这些光线在配光元件内经过反射或者折射后再由出光面113射出。贴合面115用于与光源板贴合，其与入光面112和出光面113直接相连或者间接相连。出光面113整体为平滑过渡曲面，也就是说，出光面113整体不存在结构突变的部位，出光面113的各点处的曲率连续变化。

本实用新型实施例中，出光面113包括由相互垂直且同时垂直于贴合面115 的第一面114a和第二面114b划分而成的第一分区面113a、第二分区面113b、第三分区面113c和第四分区面113d。在以第一面114a、第二面114b和贴合面 115的交点为原点，第一面114a与贴合面115的交线为X轴，第二面114b与贴合面115的交线为Y轴所形成的坐标系内，第一分区面113a、第二分区面 113b、第三分区面113c和第四分区面113d分别位于四个象限内，即第一分区面113a位于第一象限，第二分区面113b位于第二象限，第三分区面113c位于第三象限，第四分区面113d位于第四象限，四者与贴合面115之间的最大垂直距离分别为第一高度、第二高度、第三高度和第四高度，第一高度小于第二高度，第四高度小于第三高度。如此设置后，在X轴所在的方向上，发光单元 210发出的光线经过第一分区面113a、第二分区面113b、第三分区面113c和第四分区面113d时发生的偏折不相同。据此，可以设置配光元件的布置方向，以此适当减小容易引发眩光问题的光线的出光角度，防止照明灯具工作时出现眩光问题。同时，这一调整不会影响出光面113的其他位置处的出光角度，也就可以保证照明效果，无须增加照明灯具的数量，使得照明成本随之降低。

进一步地，上述第一高度大于第四高度，第二高度大于第三高度。此时，在Y轴所在的方向上，发光单元210发出的光线经过第一分区面113a、第二分区面113b、第三分区面113c和第四分区面113d时发生的偏折也不相同。因此可以在Y轴所在的方向控制光线传播方向。当然，光线在X轴和Y轴所在的方向上发生偏折的程度不同，除了防止眩光问题以外，还可以将光线照射至更需要光线的方位，提升光线利用率，增加可视性，减少光污染。

可选地，出光面113的底部边缘上的任意过前述原点的两点之间的连线为配光元件的横向尺寸线，最长的横向尺寸线与X轴重合。也就是说，出光面 113的底部边缘在X轴上的横向尺寸最大。

以照明灯具为路灯为例，位于车辆前方的路灯所发出的光线容易直接照射驾驶员，因此为了防止出现眩光，路灯朝向车辆的一侧的光线尽量向着靠近路灯的方向收拢，而路灯背离车辆的一侧的光线则可以尽量向着远离路灯的方向扩散，进而照亮车辆前方的更大面积的道路。另外，供车辆行驶的道路具有路轴，垂直于与该路轴的方向则为路宽方向，如果该路轴是曲线，那么路轴的每个位置处的路宽方向则是垂直于该路轴的局部的方向。将光线尽量照射至路面上，而非路面之外的位置，对于更好地引导车辆大有益处。将路灯所在的道路边沿定义为路灯设置边沿，路灯中朝向该路灯设置边沿的一侧的光线可以向着靠近路灯的方向收拢，以防光线扩散到路面之外，而路灯中背离该路灯设置边沿的一侧的光线则可以向着远离路灯的方向扩散，以使路灯照射路面的范围有所扩大。

基于上述考虑，可以使第一面114a和第二面114b中，一者平行于车辆行驶方向，另一者平行于路宽方向。具体可以使第一分区面113a和第四分区面 113d朝向车辆行驶方向的后方，而第二分区面113b和第三分区面113c则朝向车辆行驶方向的前方，以防止后方出现眩光，同时扩大前方的照射面积，同时在路宽方向上将光线集中于路面。进一步地，当出光面113的底部边缘在X轴上的横向尺寸最大时，可以使第一面114a平行于车辆行驶方向，第二面平行于路宽方向，以使路灯在路宽方向上的照射范围更大。此种配光元件尤其适用于单向通行的道路照明。

为了更好地实现前述的效果，第一分区面113a、第二分区面113b、第三分区面113c和第四分区面113d的外侧边缘线均为弧形边缘线，且分别为第一边缘线、第二边缘线、第三边缘线和第四边缘线，四者首尾过渡连接。为了控制光线方向，可以对第一边缘线、第二边缘线、第三边缘线和第四边缘线的尺寸关系进行设计。具体地，第一边缘线与原点之间的最大距离小于第二边缘线与原点之间的最大距离，第四边缘线与原点之间的最大距离小于第三边缘线与原点之间的最大距离。如此设置后，在出光面113的底部同样可以形成前述的出光规律。

进一步的实施例中，第二边缘线与原点之间的最大距离和第一边缘线与原点之间的最大距离之间的比值为1.5～2.5，第三边缘线与原点之间的最大距离和第四边缘线与原点之间的最大距离之间的比值为1.5～2.5。采用此种比例关系后，通过四个边缘线可以间接限制整个出光面的结构，防止出光面的尺寸变化过大而对光线分布带来的不良影响，以优化出光效果。

同理地，可以对第一边缘线和第四边缘线与原点之间的最大距离的关系、第二边缘线和第三边缘线与原点之间的最大距离的关系进行限定，使得出光面 113在Y轴所在方向上的尺寸变化规律有助于使照明灯具两侧的光线分布均处于合理范围内。具体地，第一边缘线位于Y轴上的一点与第四边缘线位于Y 轴上的一点之间的连线为第一连线，以该第一连线的中点为第一圆心且过该两点的圆为第一圆113g，也就是说，第一圆113g过第一边缘线位于Y轴上的一点以及第四边缘线位于Y轴上的一点。第一边缘线和第四边缘线上任意一点与第一圆心之间的距离为第一圆113g的半径的0.7～1.2倍，和/或，第二边缘线和第三边缘线上沿Y轴相对且距离最远的两点之间的连线为第二连线，以该第二连线的中点为第二圆心且过该两点的圆为第二圆113h，第二边缘线和第三边缘线上任意一点与第二圆心之间的距离为第二圆的半径的0.8～1.2倍。此时，第一边缘线和第四边缘线所形成的部分中任意一点与第一圆心之间的距离的变化、第二边缘线和第三边缘线所形成的部分中任意一点与第二圆心之间的距离的变化较小，以达到前述目的。进一步地，第一边缘线和第四边缘线所形成的部分以及第二边缘线和第三边缘线所形成的部分均可以包含近似于圆弧线的结构。

配光元件在X轴所在方向上的中心可以位于坐标系的第二象限或者第三象限，即，配光元件在X轴所在方向上的中心设置于Y轴的一侧，并且是高度更大的一侧，以使出光面113中高度相对较大的部分所占的面积更大一些，达到使光线在需要大面积照射的区域尽量扩散的效果。

同理地，配光元件在Y轴所在方向上的中心位于坐标系的第一象限或者第二象限。

出光面113的底部边缘可以设置凹陷部113e，第二面114b经过该凹陷部 113e。设置该凹陷部113e后，光线在Y轴所在位置处的一侧具有更好的收拢效果。进一步地，该底部边缘还可以设置凸出部113f，第二面114b同时经过凸出部113f和凹陷部113e。换言之，凸出部113f和凹陷部113e分别位于出光面113在Y轴方向的两侧，该凸出部113f可以使光线在Y轴所在位置处的另一侧具有更好的扩散效果。

入光面112的结构同样会对照明灯具的出光效果产生影响。如图3所示，本实用新型实施例中，入光面112的底部边缘线可以为圆形边缘线，该圆形边缘线的圆心O相对于第一面114a和第二面114b的相交线偏置设置。入光面112 偏置设置后，光线经过入光面112和出光面113后所呈现出的分布规律更明显，也就是说，需要收拢的光线可以以更大的幅度进行收拢，需要扩散的光线可以以更大的幅度进行扩散。

入光面112整体可以设置为球面、椭球面、抛物面或者双曲面，或者也可以是这些面型的组合，此种入光面112可以适当调整光线的分布规律，使得光线在照明灯具的照射范围内尽量均匀变化，以免出现照明区域产生明显断层的现象。

当第一边缘线与原点之间的最大距离小于第二边缘线与原点之间的最大距离，第四边缘线与原点之间的最大距离小于第三边缘线与原点之间的最大距离，且入光面112的底部边缘线为圆形边缘线时，第一圆113g的半径与该圆形边缘线的半径之间的比值为1～2，第二圆113h的半径与该圆形边缘线的半径之间的比值为1.5～2.5，以使入光面112和出光面113的尺寸关系处于合理范围内，进一步优化照明灯具的出光效果。

对于配光元件来说，可以仅具有一个前述入光面112和出光面113，但是目前为了获得更大的照射范围，发光单元210可以设置为多个，对应地，入光面112和出光面113也可以对应设置为多个。具体地，配光元件包括多个元件主体110和连接部120，元件主体110具有入光面112，贴合面115和出光面 113同时设置于元件主体110和连接部120。光源腔111设置于元件主体110，每个光源腔111内可以容纳一个发光单元210，也可以容纳多个发光单元210。各元件主体110呈行列式排布，且通过连接部120相连接，以此在提升照明灯具的照射范围的同时，使照明灯具出光更加均匀。

具体地，连接部120可以采用平板结构，使得各元件主体110并排设置，这同样有利于提升照明灯具的出光均匀性。

发光单元210在光源腔111内的设置位置也会影响照明灯具的出光效果。本实用新型实施例中，为了更好地控制光线的分布情况，可以使发光单元210 相对于出光面113在X轴所在方向上的中心偏置设置，或者使发光单元210相对于出光面113在Y轴所在方向上的中心偏置设置。当然，发光单元210也可以同时相对于出光面113在X轴所在方向上的中心以及出光面113在Y轴所在方向上的中心偏置设置。需要说明的是，这里所说的偏置设置指的是，发光单元210的光轴不经过出光面113在X轴所在方向上的中心或者出光面113在Y轴所在方向上的中心。

可选的实施例中，发光单元210的光轴可以与第一面114a和第二面114b 的相交线共线，以使发光单元210所发出的光线在X轴方向和Y轴方向上的分布差异更符合预定的收拢和扩散要求。

本实用新型上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (21)

1.一种配光元件，其特征在于，所述配光元件具有光源腔(111)、贴合面(115)以及分别位于所述配光元件两侧的入光面(112)和出光面(113)，所述光源腔(111)的内壁为所述入光面(112)，所述贴合面(115)与所述出光面(113)相连，且用于与光源板贴合，所述出光面(113)为平滑过渡曲面；

所述出光面(113)包括由相互垂直且同时垂直于所述贴合面(115)的第一面(114a)和第二面(114b)划分而成的第一分区面(113a)、第二分区面(113b)、第三分区面(113c)和第四分区面(113d)，在以所述第一面(114a)、第二面(114b)和所述贴合面(115)的交点为原点，所述第一面(114a)与所述贴合面(115)的交线为X轴，所述第二面(114b)与所述贴合面(115)的交线为Y轴所形成的坐标系内，所述第一分区面(113a)、第二分区面(113b)、第三分区面(113c)和第四分区面(113d)分别位于四个象限内，四者与所述贴合面(115)之间的最大垂直距离分别为第一高度、第二高度、第三高度和第四高度，所述第一高度小于所述第二高度，所述第四高度小于所述第三高度。

2.根据权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述第一高度大于所述第四高度，所述第二高度大于所述第三高度。

3.根据权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述第一分区面(113a)、第二分区面(113b)、第三分区面(113c)和第四分区面(113d)的外侧边缘线均为弧形边缘线，且分别为第一边缘线、第二边缘线、第三边缘线和第四边缘线，四者首尾过渡连接，所述第一边缘线与所述原点之间的最大距离小于所述第二边缘线的与所述原点之间的最大距离，所述第四边缘线与所述原点之间的最大距离小于所述第三边缘线与所述原点之间的最大距离。

4.根据权利要求3所述的配光元件，其特征在于，所述第二边缘线与所述原点之间的最大距离和所述第一边缘线与所述原点之间的最大距离之间的比值为1.5～2.5，所述第三边缘线与所述原点之间的最大距离与所述第四边缘线与所述原点之间的最大距离之间的比值为1.5～2.5。

5.根据权利要求3所述的配光元件，其特征在于，所述第一边缘线位于所述Y轴上的一点与所述第四边缘线位于所述Y轴上的一点之间的连线为第一连线，以所述第一连线的中点为第一圆心，且过所述第一边缘线位于所述Y轴上的一点以及所述第四边缘线位于所述Y轴上的一点的圆为第一圆，所述第一边缘线和所述第四边缘线上任意一点与所述第一圆心之间的距离为所述第一圆的半径的0.7～1.2倍。

6.根据权利要求5所述的配光元件，其特征在于，所述第二边缘线和所述第三边缘线上沿所述Y轴相对且距离最远的两点之间的连线为第二连线，以所述第二连线的中点为第二圆心且过该两点的圆为第二圆，所述第二边缘线和所述第三边缘线上任意一点与所述第二圆心之间的距离为所述第二圆的半径的0.8～1.2倍。

7.根据权利要求6所述的配光元件，其特征在于，所述入光面(112)的底部边缘线为圆形边缘线，所述第一圆的半径与所述圆形边缘线的半径之间的比值为1～2，所述第二圆的半径与所述圆形边缘线的半径之间的比值为1.5～2.5。

8.根据权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述出光面(113)的底部边缘上的任意过所述原点的两点之间的连线为所述配光元件的横向尺寸线，最长的所述横向尺寸线与所述X轴重合。

9.根据权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述配光元件在所述X轴所在方向上的中心位于所述坐标系的第二象限或者第三象限，和/或，所述配光元件在所述Y轴所在方向上的中心位于所述坐标系的第一象限或者第二象限。

10.根据权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述入光面(112)的底部边缘线为圆形边缘线，所述圆形边缘线的圆心相对于所述第一面(114a)和所述第二面(114b)的相交线偏置设置。

11.根据权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述出光面(113)的底部边缘具有凹陷部(113e)，所述第二面(114b)经过所述凹陷部(113e)。

12.根据权利要求11所述的配光元件，其特征在于，所述底部边缘还具有凸出部(113f)，所述第二面(114b)同时经过所述凸出部(113f)和所述凹陷部(113e)。

13.根据权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述配光元件包括多个元件主体(110)和连接部(120)，所述元件主体(110)具有所述入光面(112)，所述贴合面(115)和所述出光面(113)同时设置于所述元件主体(110)和所述连接部(120)，各所述元件主体(110)呈行列式排布，且通过所述连接部(120)相连接。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的配光元件，其特征在于，所述入光面(112)包括球面、椭球面、抛物面、双曲面中的至少一者。

15.根据权利要求1-13中任一项所述的配光元件，其特征在于，所述配光元件为透镜。

16.一种光源模组，其特征在于，包括光源板、配光元件和发光单元(210)，所述配光元件为权利要求1-15中任一项所述的配光元件，所述发光单元(210)设置在所述光源板上，且位于所述光源腔(111)内，所述光源板与所述配光元件相固定。

17.根据权利要求16所述的光源模组，其特征在于，所述发光单元(210)相对于所述出光面(113)在所述X轴所在方向上的中心偏置设置，和/或，所述发光单元(210)相对于所述出光面(113)在所述Y轴所在方向上的中心偏置设置。

18.根据权利要求16或17所述的光源模组，其特征在于，所述发光单元(210)的光轴与所述第一面(114a)和所述第二面(114b)的相交线共线。

19.一种照明灯具，其特征在于，包括权利要求16-18中任一项所述的光源模组。

20.根据权利要求19所述的照明灯具，其特征在于，所述照明灯具为路灯。

21.根据权利要求20所述的照明灯具，其特征在于，所述第一面(114a)和所述第二面(114b)中，一者平行于车辆行驶方向，另一者平行于与路轴方向相垂直的路宽方向。