CN106439733A - 反射装置和光源模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射装置和光源模组，该反射装置包括反射壁、入光口和出光口，反射壁为透镜，其包括内表面、外表面、第一端面和第二端面，入光口位于第一端面，出光口位于第二端面，内表面包括多个连续排布的锯齿结构，每个锯齿结构包括相交的第一折射面和第二折射面，由内表面进入的光线经锯齿结构的第一折射面或第二折射面入射至外表面，再经外表面反射到内表面后出射。本发明提供的光源模组，应用上述反射装置，该反射装置采用透镜作为反射壁，其内表面具有多个连续排布的锯齿结构的内表面同时作为入光面及出光面，外表面作为反射面，使得由内表面入射的光线都能以全反射的光学效果出射，在不需要进行电镀处理的情况下，提高出光效率。

Description

反射装置和光源模组

技术领域

本发明属于照明技术领域，特别涉及一种反射装置和光源模组。

背景技术

现有的电镀反射器在商用灯具里应用非常广，例如在筒灯、射灯、天棚灯、户外灯具等照明灯具中的应用。电镀反射器主要起到对光源发出的光线进行二次配光的作用。电镀反射器一般包括镀有一层金属膜的反射面，但由于镀膜材料本身对光线的吸收率较高，比如，镀银膜的损失率为5％，镀金膜的损失率为9％，镀铝膜的损失率更是高达12％左右，使得应用电镀反射器的灯具出光效率低。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种出光效率高的反射装置和光源模组。

为实现上述目的，本发明提供了一种反射装置，应用于发光组件的二次配光，所述反射装置包括反射壁、入光口、出光口，所述反射壁为透镜，所述反射壁包括内表面、外表面、第一端面和第二端面，所述入光口位于第一端面，所述出光口位于第二端面，所述入光口小于所述出光口，

所述内表面包括多个连续排布的锯齿结构，每个所述锯齿结构包括相交的第一折射面和第二折射面，每个所述锯齿结构的两端分别延伸至第一端面和第二端面，

由内表面进入的光线经所述锯齿结构的第一折射面或第二折射面入射至外表面，再经外表面反射到内表面后出射。

进一步的，所述第一折射面和所述第二折射面垂直。

进一步的，所述反射壁厚度均匀。

进一步的，所述反射壁的外表面为光滑壁面。

进一步的，所述反射壁由透明塑料或玻璃一体成型而成。

进一步的，所述反射壁为旋转对称结构。

进一步的，所述反射壁为相对设置的板状结构。

进一步的，所述反射壁之间设置有连接板。

进一步的，所述连接板朝向所述出光口的表面为全反射面。

为实现上述目的，本发明提供了一种光源模组，其包括上述反射装置及发光组件，所述发光组件设置于所述反射装置的入光口，其发出的光线部分直接从所述出光口出射，部分经所述反射装置的反射壁反射后再从所述出光口出射，光线由内表面进入所述反射壁，经所述锯齿结构的第一折射面或第二折射面入射至外表面，经外表面反射到内表面后出射。

进一步的，所述发光组件包括光源板及位于光源板上的若干发光单元。

进一步的，所述锯齿结构中第一折射面和第二折射面相交具有棱线，所述棱线上任意一点的切线与光源板所在平面之间的夹角小于A，A为40°。

进一步的，当所述反射壁材料为PC时A等于38°，当所述反射壁材料为亚克力时A等于30°。

有益效果：与现有技术相比，本发明实施例提供的反射装置采用透镜作为反射壁，其内表面包括多个连续排布的锯齿结构，内表面同时作为入光面及出光面，外表面作为反射面，如此设计使得由内表面入射的光线都能以全反射的光学效果出射，在不需要进行电镀处理的情况下，提高出光效率。

附图说明

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

图1为本发明实施例1提供的一种光源模组的结构示意图。

图2为图1的光源模组内透镜的部分放大图。

图3为本发明实施例1提供的光源模组的光路示意图。

图4为本发明实施例1内透镜的棱线为弧形的示意图。

图5为本发明实施例1的以单个锯齿结构为例的竖直方向的光路示意图。

图6为本发明实施例1的以单个锯齿结构为例的水平方向的光路示意图。

图7为本发明实施例2提供的一种光源模组的结构示意图。

图8为本发明实施例2提供的光源模组的光路示意图。

图9为本发明实施例2的以单个锯齿结构为例的竖直方向的光路示意图。

图10为本发明实施例2的以单个锯齿结构为例的水平方向的光路示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明实施例1提供了一种光源模组100，其包括反射装置10及发光组件2，在本实施例中反射装置10以两个相对设置的透镜1作为反射壁，并在两个透镜1之间设置连接板15，以构成一个完整的反射装置。连接板15可以如图1中所示和透镜1一起围成一个封闭空间，连接板也可以设置在底面，即图中光源组件2的位置，和透镜1形成一个底部连接顶部敞开的结构，在其他实施例中还可以借助模组本身的一些结构来充当连接板，如光源板、模组的外壁等。在另外一些实施例中也可以不采用连接板，以四块或更多的透镜形成一个方形或多边形的反射装置。需要说明的是，发光组件2发出的部分光线经过透镜1的折射、反射、再次折射后由透镜1的内表面11直接出射后从出光口出射，还有一部分经连接板15的反射后由连接板15的内表面(未标示)经出光口直接出射。该光源模组100可应用于天棚灯、生鲜灯、户外灯等照明灯具内。

以下针对本发明实施例1提供的光源模组100内的各个元件及元件之间的连接关系作具体说明。

如图1所示，发光组件2包括光源板21及位于光源板21上的若干发光单元22。具体的，若干发光单元22沿光源板21的长度方向d2排布，且设置在光源板21的中部。在本发明实施例1中，若干发光单元22可以沿光源板21的长度方向d2设置成一排或多排。发光单元22可以为LED发光单元。

如图1及图3所示，透镜1作为反射装置的反射壁，其呈平板状，且厚度均匀，设置在光源板21的宽度方向d1的两侧。在其它实施方式中，透镜1还可以为具有一定弧度的板状结构。

透镜1具有内表面11、外表面12、第一端面13、第二端面14、位于第一端面13的反射装置的入光口16，位于透镜1的第二端面14的出光口17，入光口16的直径小于出光口17的直径。结合图2所示，内表面11包括平行连续排布的多个锯齿结构110，每个锯齿结构110包括相交的第一折射面111和第二折射面112，及第一折射面111和第二折射面112相交形成的棱线(未标示)，每个锯齿结构110的两端分别延伸至第一端面13和第二端面14。在本实施例中，第一折射面111和第二折射面112之间相互垂直，在其它实施方式中，第一反射面111和第二反射面112的夹角也可以小于或大于90°，在夹角为90°的情况下光效最佳。具体的，透镜1的内表面11为入光面，同时也是出光面。外表面12为光滑壁面，作为反射面。该透镜1为透明结构，由塑料或玻璃材料一体制成，其中塑料材料可选用PMMA、PC等。

我们知道要在透镜内部实现全反射，光线和反射面之间的入射角必须足够大，否则光线将会透射出去，这个角度会根据透镜的材质而有所不同。为使射入透镜1的光线都能在外表面12发生全反射，有必要对光线和外表面12的角度进行规划，图6为锯齿结构水平方向的光路图我们可以看到光线在外表面12的入射角度明显是不够形成全反射的，这里之所以可以反射，是因为还存在一个垂直分量上的角度，如图3所示，参考图5的三维图，当水平分量和垂直分量叠加入射角就足够大了，因此竖直方向的入射角必须大于一定的角度才能实现全反射。竖直方向的入射角大于一定的角度，也就是第一折射面111和第二折射面112相交形成的棱线与光源板21所在平面之间形成夹角α需要小于一个特定的角度A。我们以棱线的角度进行说明，主要是因为光线是否经过棱线入射对角度的要求是不同的，如果光线从第一折射面111或第二折射面112入射会发生折射，这样光线在外表面的入射角会增大，而如果光线从棱线位置入射水平方向几乎没有角度，最难实现全反射，因此我们考虑全反射面的设计都是以棱线位置的光路来进行计算的。这个A的值与透镜1的折射率相关，在本实施例中，选用PC材料，A为38°，如果采用折射率更高的材料A会增大，以目前的常用材料来看可以达到40°，当选用PMMA时，A为30°。对于本实施例的光源模组100，由于透镜1为平板状，棱线和光源板所在平面的夹角α是一个定值，请参考图3。而当透镜形式有所不同时，如图4所示，当棱线为弧线时，棱线上每一点的切线和光源板所在平面的夹角α应符合上面的限制条件，即其值小于A。所以在满足夹角α小于A(A为上述不同材质对应的角度)，该透镜1满足全反射条件。在其它不需要透镜全反射的实施方式中，可以不用满足夹角α小于A的条件，即可以采用0-90°之间任意的夹角，这样会在外表面12形成一种半透半反的效果。

本实施例中，透镜1的厚度可制成2毫米(mm)或者更薄，因此，透镜1结构尺寸很大时，可以节约材料成本和成型难度。另外，需要说明的是，在模具设计或成型时，由于加工精度的问题，会在透镜1的第一折射面111和第二折射面112的交线处形成圆角，入射到圆角上的光线将折射而出形成杂散光，但圆角对透镜的总光效、光束角影响不大。

以下针对发光组件2发出光线进入锯齿结构110后的光线走向进行具体说明。

发光组件2发出的光线从入光口16进入，部分直接从出光口17出射，部分经透镜1反射后再从出光口17出射。对于锯齿结构110上的光路具体参见图5和图6所示，光线入射在透镜1的内表面11上，经内表面11上的锯齿结构110的第一折射面111折射到外表面12，经外表面12全反射到内表面11，经内表面11折射后由出光口17出射。图5显示了一种光线进入锯齿结构110内的具体走向。具体的，光线经外表面12全反射到内表面11的第二折射面12后出射。发光组件2发出的还有部分光线(未图示)，经外表面12反射到内表面11的第一折射面111后出射，或者经外表面12反射到第一折射面111和第二折射面112相交的棱线，然后出射。结合图3所示，只要棱线与光源板22所在平面的夹角α满足上述不同材料对应的角度范围，入射在透镜1上的光线都可以发生全反射，由内表面11出射。

连接板15也为平板状，其两侧与透镜1的侧面贴合，其下端面与第一端面13齐平，上端面与第二端面14齐平，以此将发光组件2围设在透镜1和连接板15构成的收容空间(未标示)内，由发光组件2发出的光线由透镜1或连接板15进行二次配光。该连接板15面向出光口的一面为全反射面，为了形成全反射面，连接板15可以由具有全反射功能的材料制成，如塑料、金属，也可以通过表面处理来实现，如表面抛光、镀膜处理。

综上所述，本实施例的光源模组，其内的透镜作为一种反射装置，其内表面包括多个连续排布的锯齿结构，外表面为光滑壁面，内表面同时作为入光面及出光面，外表面作为反射面，在棱线与光源板21所在平面的夹角α满足特定角度A时，由内表面入射的光线都能以全反射的光学效果出射，在不需要进行电镀处理的情况下，提高出光效率。

实施例2

如图7所示，本发明实施例2提供了一种光源模组100’，其包括以透镜1’作为反射壁的反射装置10’、及设置在透镜1’一端的发光组件2’，发光组件2’发出的光线部分经过透镜1’的折射、反射、再次折射后由透镜1’的内表面11’直接出射。该光源模组100’可应用于筒灯、射灯、天花灯等照明灯具内。

以下针对本发明实施例2提供的光源模组100’内的各个元件及元件之间的连接关系作具体说明。

如图2所示，发光组件2’包括光源板21’及位于光源板21’上的发光单元22’，发光单元22’设置在光源板21’的中部。可以排布一个发光单元22’，也可以排布多个发光单元22’。

如图7及图8所示，透镜1’为一种反射装置10’，其呈喇叭状，且厚度均匀。这样的结构类似现有的反光杯，只是材质采用了透明材料，外观通透，且易于和现有的反光杯进行替换。具体地，该透镜1’具有内表面11’、外表面12’、第一端面13’、第二端面14’、位于第一端面13’的入光口16’和位于第二端面14’的出光口17’，入光口16’的直径小于出光口17’的直径。内表面11’由一圈连续的锯齿结构110’构成，每个锯齿结构110’包括相交的第一折射面111’和第二折射面112’，及第一折射面111’和第二折射面112’相交形成的棱线(未标示)，每个锯齿结构110’的两端分别延伸至第一端面13’和第二端面14’。在本实施例中，透镜1’为旋转对称结构，第一折射面111’和第二折射面112’相交形成的棱线为直线，且第一折射面111’和第二折射面112’之间相互垂直，在其它实施方式中，第一折射面111’和第二折射面112’之间相交形成的棱线也可为弧线，且第一折射面111’和第二折射面112’的夹角也可以小于或大于90°，在夹角为90°的情况下光效最佳。具体的，透镜1’的内表面11’为入光面，同时也是出光面。外表面12’为光滑壁面。该透镜1’为透明结构，由塑料或玻璃材料一体制成，其中塑料材料可选用PMMA、PC等。

我们知道要在透镜内部实现全反射，光线和反射面之间的入射角必须足够大，否则光线将会透射出去，这个角度会根据透镜的材质而有所不同。为使射入透镜1’的光线都能在外表面12’发生全反射，有必要对光线和外表面12’的角度进行规划，图10为锯齿结构水平方向的光路图我们可以看到光线在外表面12’的入射角度明显是不够形成全反射的，这里之所以可以反射，是因为还存在一个垂直分量上的角度，如图8、9所示，这样水平分量和垂直分量叠加入射角就足够大了，因此竖直方向的入射角必须大于一定的角度才能实现全反射。竖直方向的入射角大于一定的角度，也就是第一折射面111’和第二折射面112’相交形成的棱线与光源板21’所在平面之间形成夹角α’需要小于一个特定的角度A，如果光线从第一折射面111’或第二折射面112’入射会发生折射，这样光线在外表面的入射角会增大，而如果光线从棱线位置入射水平方向几乎没有角度，最难实现全反射，因此我们考虑整个透镜1’全反射面的设计都是以棱线位置的光路来计算A的值的。这个夹角α’与透镜1’的折射率相关，在本实施例中，选用PC材料，A为38°，如果采用折射率更高的材料A可以为40°，当选用PMMA时，A为30°。对于本实施例的光源模组100’，由于透镜1’的每个锯齿结构110’为直条状，所以棱线和光源板所在平面的夹角α’是一个定值，当棱线为弧线时，棱线上每一点的切线和光源板所在平面的夹角α’应符合上面的限制条件，即其值小于A。所以在满足夹角α’小于上述不同材质对应的角度A(A为上述不同材质对应的角度)，该透镜1’满足全反射条件。在其它不需要透镜全反射的实施方式中，可以不用满足夹角α小于A的条件，即可以采用0-90°之间任意的夹角,这样会在外表面12形成一种半透半反的效果。

本实施例中，透镜1’的厚度最薄可制成2毫米(mm)，因此，透镜1’结构尺寸很大时，可以节约材料成本和成型难度。另外，需要说明的是，在模具设计或成型时，由于加工精度的问题，会在透镜1’的第一折射面111’和第二折射面112’的交线处形成圆角，入射到圆角上的光线将折射而出形成杂散光，但圆角对透镜的整体光效、光束角影响不大，因此我们还是可以认为这是一个全反射的反射装置。

以下针对发光组件2’发出光线进入锯齿结构110’后的光线走向进行具体说明。

结合图8至图10所示，发光组件2’发出的光线从入光口16’进入，部分直接从出光口17’出射，部分经透镜1’反射后再从出光口17’出射。对于锯齿结构110’上的光路具体为：光线入射在透镜1’的内表面11’上，经内表面11’上的锯齿结构110’的第一折射面111’折射到外表面12’，经外表面12’全反射到内表面11’，经内表面11’折射后由出光口17’出射。图9显示了一种光线进入锯齿结构110’内的具体走向。具体的，光线经外表面12’全反射到内表面11’的第二折射面112’后出射。发光组件2’发出的还有部分光线(未图示)，经外表面12’反射到内表面11’的第一折射面111’后出射，或者经外表面12’反射到第一折射面111’和第二折射面112’相交的棱线，然后出射。结合图8所示，只要棱线与光源板22’所在平面的夹角α’满足上述不同材料对应的角度范围，入射在透镜1’上的光线都可以发生全反射，由内表面11’出射。

综上所述，本发明实施例提供的光源模组，以透镜作为一种反射装置，其内表面包括多个连续排布的锯齿结构，内表面同时作为入光面及出光面，外表面作为反射面，如此设计使得由内表面入射的光线都能以全反射的光学效果出射，在不需要进行电镀处理的情况下，提高出光效率。

以上所述的具体实例，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种反射装置，应用于发光组件的二次配光，所述反射装置包括反射壁、入光口、出光口，其特征在于，所述反射壁为透镜，所述反射壁包括内表面、外表面、第一端面和第二端面，所述入光口位于第一端面，所述出光口位于第二端面，所述入光口小于所述出光口，

所述内表面包括多个连续排布的锯齿结构，每个所述锯齿结构包括相交的第一折射面和第二折射面，每个所述锯齿结构的两端分别延伸至第一端面和第二端面，

由内表面进入的光线经所述锯齿结构的第一折射面或第二折射面入射至外表面，再经外表面反射到内表面后出射。

2.根据权利要求1所述的反射装置，其特征在于，所述第一折射面和所述第二折射面垂直。

3.根据权利要求1所述的反射装置，其特征在于，所述反射壁厚度均匀。

4.根据权利要求1所述的反射装置，其特征在于，所述反射壁的外表面为光滑壁面。

5.根据权利要求1所述的反射装置，其特征在于，所述反射壁由透明塑料或玻璃一体成型而成。

6.根据权利要求1所述的反射装置，其特征在于，所述反射壁为旋转对称结构。

7.根据权利要求1所述的反射装置，其特征在于，所述反射壁为相对设置的板状结构。

8.根据权利要求7所述的反射装置，其特征在于，所述反射壁之间设置有连接板。

9.根据权利要求8所述的反射装置，其特征在于，所述连接板朝向所述出光口的表面为全反射面。

10.一种光源模组，其包括：反射装置及发光组件，其特征在于，所述反射装置为权利要求1-8中任一所述的反射装置，

所述发光组件设置于所述反射装置的入光口，其发出的光线部分直接从所述出光口出射，部分经所述反射装置的反射壁反射后再从所述出光口出射，光线由内表面进入所述反射壁，经所述锯齿结构的第一折射面或第二折射面入射至外表面，经外表面反射到内表面后出射。

11.根据权利要求10所述的光源模组，其特征在于，所述发光组件包括光源板及位于光源板上的若干发光单元。

12.根据权利要求11所述的光源模组，其特征在于，所述锯齿结构中第一折射面和第二折射面相交具有棱线，所述棱线上任意一点的切线与光源板所在平面之间的夹角小于A，A为40°。

13.根据权利要求12所述的光源模组，其特征在于，当所述反射壁材料为PC时A等于38°，当所述反射壁材料为亚克力时A等于30°。