CN220102942U - 一种控光结构及灯具 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于照明技术领域，涉及一种控光结构，所述控光结构包括透镜单元，透镜单元上设置有入光端和出光端，入光端与出光端相对设置，出光端的中央区域向入光端凹陷形成出光腔，出光腔的壁面包括辅助区和偏光区，辅助区的一端与出光端平齐，辅助区的另一端与偏光区连接并包围偏光区，从入光端进入的光线被偏光区偏折向设定方向射出出光腔。本申请还涉及一种灯具，所述灯具包括上述的控光结构，所述灯具还包括与透镜单元个数相同的光源，透镜单元与光源一一对应设置，入光端位于光源与出光端之间。本申请提供的技术方案能够进行偏光照明，省略反光杯，减小灯具的体积，节省材料，降低灯具的生产成本，降低灯具使用时的眩光。

Description

一种控光结构及灯具

技术领域

本申请涉及照明技术领域，更具体地，涉及一种控光结构及灯具。

背景技术

需要偏光照明的常见台灯有两种款式：第一款为透镜加反光杯，称为透反式台灯，参阅图1所示透反式台灯X1(图中虚线为光线)，使用非对称反光杯与混光透镜形成偏光照明方式，该款产品成本高、体积大；第二款为单透镜凸出式台灯，参阅图2所示单透镜凸出式台灯X2(图中长线段形成的虚线为照明所需的光线)，使用凸出式透镜的自由曲率来达成偏光效果，该款产品眩光强，原因在于，如图2所示，凸出式透镜的外表面会生成杂光X21，图中短线段形成的四条短虚线代表杂光X21，将图2图面上距离字样“X21”的指引线最近的一条短虚线称为第一短虚线，沿顺时针方向，剩余三条短虚线依次称为第二短虚线、第三短虚线和第四短虚线，第一短虚线和第二短虚线代表大角度的杂光X21，当人以大角度观看灯具时，大角度的杂光X21会进入人的眼睛Y，导致眩光，伤害视觉。

实用新型内容

本申请实施例用于解决现有技术中偏光照明的台灯体积大、眩光强的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种控光结构，采用了如下所述的技术方案：

一种控光结构，所述控光结构包括透镜单元，所述透镜单元上设置有入光端和出光端，所述入光端与所述出光端相对设置，所述出光端的中央区域向所述入光端凹陷形成出光腔，所述出光腔的壁面包括辅助区和偏光区，所述辅助区的一端与所述出光端平齐，所述辅助区的另一端与所述偏光区连接并包围所述偏光区，从所述入光端进入的光线被所述偏光区偏折向设定方向射出所述出光腔。

进一步地，将所述偏光区上距离所述出光端最近的点称为近点，将经过所述出光腔的出口的中心且垂直于所述出光端的直线称为镜心线，将经过所述近点和所述镜心线的平面称为中分面，将垂直于所述中分面且垂直于所述出光端的平面称为切面，所述切面与所述偏光区的交线向所述出光端凸起。

在一些实施例中，所述入光端为平面。

在一些实施例中，所述入光端呈凸起状，所述偏光区上存在与所述出光端平滑过渡区域。

进一步地，所述偏光区或/和所述入光端设置有珠面结构，或者，所述偏光区或/和所述入光端进行磨砂处理。

进一步地，沿所述入光端至所述出光端的方向，所述透镜单元的厚度为4mm至8mm。

进一步地，所述透镜单元设置有至少两个，各所述透镜单元的所述出光端位于同一平面，各所述透镜单元的所述入光端位于同一平面。

进一步地，每相邻两个所述出光腔的出口的中心之间的距离为10mm至25mm，或/和，每相邻两个所述出光腔的出口的中心之间的距离是所述出口的直径的1.3至1.6倍。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种灯具，采用了如下所述的技术方案：

一种灯具，所述灯具包括上述所述的控光结构，所述灯具还包括与所述透镜单元个数相同的光源，所述透镜单元与所述光源一一对应设置，所述入光端位于所述光源与所述出光端之间。

进一步地，所述光源与所述入光端的间距为1mm至2mm，或/和，所述光源的发光角为60°至75°。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：通过在透镜单元的内部设置出光腔，出光腔由透镜单元的出光端的中央区域向入光端凹陷形成，利用出光腔壁面的偏光区对从入光端进入的光线进行偏折，经偏光区偏折后的光线向设定方向射出出光腔，通过辅助区包围偏光区，偏光区凹陷低于出光端，可以减小灯具发出的光的出光角度，灯具产生的杂光的出光角度小，当人以大角度观看灯具时，能够减少进入眼睛的杂光，所以，能够降低眩光，由于直接在透镜单元内部进行偏光，可以省略反光杯，所以，能够减小灯具的体积，节省材料，降低灯具的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为现有技术的透镜加反光杯的台灯的结构示意图；

图2为现有技术的单透镜凸出式的台灯的结构示意图；

图3为本申请的一个实施例的一种控光结构的主视图；

图4为图3的A-A处的剖视图；

图5为图3的B-B处的剖视图；

图6为图3中的控光结构用于灯具的光路的示意图；

图7为本申请的另一个实施例的一种控光结构的主视图；

图8为图7的C-C处的剖视图；

图9为图7的D-D处的剖视图；

图10为图7中的控光结构用于灯具时在第一交线上的光路的示意图；

图11为图7中的控光结构用于灯具时在第二交线上的光路的示意图；

图12为本申请的一个实施例的一种控光结构的入光端设置六边形珠面结构的示意图；

图13为图12中的控光结构的偏光区设置珠面结构的示意图；

图14为图13中的I处的局部放大图。

图15为本申请的一个实施例的一种控光结构的入光端设置菱形珠面结构的示意图；

图16为本申请的一个实施例的一种控光结构的入光端设置泰森多边形珠面结构的示意图；

图17为利用图3的透镜单元进行组合的实施例的一种控光结构的示意图；

图18为图17中的控光结构的另一方向的示意图；

图19为图17中的控光结构的主视图；

图20为图19的E-E处的剖视图；

图21为图19的F-F处的剖视图；

图22为图19中的控光结构用于灯具的光路的示意图；

图23为利用图7的透镜单元进行组合的实施例的一种控光结构的示意图；

图24为图23的G-G处的剖视图；

图25为图23的H-H处的剖视图；

图26为图23中的控光结构用于灯具时在第一交线上的光路的示意图；

图27为图23中的控光结构用于灯具时在第二交线上的光路的示意图。

附图标记：X1—透反式台灯,X2—单透镜凸出式台灯，X21—杂光，Y—眼睛，1000—控光结构，1—透镜单元，11—入光端，12—出光端，121—平滑过渡区域，13—出光腔，d1—腔心距，Φ—直径，14—壁面，141—辅助区，142—偏光区，L1—小角杂光，1421—第一交线，1422—第二交线，h—厚度，2000—灯具，2—光源，d2—光源透镜距。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例提供一种控光结构，可用以偏光照明的灯具，一并参阅图3至图6所示控光结构1000，其中，图4和图5是图3所示控光结构1000的两个相互垂直方向的剖视图，图6是图3所示控光结构1000用于灯具时的光路图(图中长线段形成的虚线为照明所需光线),所述控光结构1000包括透镜单元1，透镜单元1上设置有入光端11和出光端12，入光端11与出光端12相对设置，出光端12的中央区域向入光端11凹陷形成出光腔13，出光腔13的壁面14包括辅助区141和偏光区142，辅助区141的一端与出光端12平齐，辅助区141的另一端与偏光区142连接并包围偏光区142，从入光端11进入的光线被偏光区142偏折向设定方向射出出光腔13，也就是说，本申请达成设定偏光效果依靠偏光区142，偏光区142的具体形状根据所需偏光效果设计，辅助区141作用在于配合偏光区142形成出光腔13。为了更好地认识控光结构1000，还可以一并参阅图7至图11所示另一实施例的控光结构1000，其中，图8和图9是图7所示控光结构1000的两个相互垂直方向的剖视图，图10和图11是图7所示控光结构1000用于灯具时的光路图(图中长线段形成的虚线为照明所需光线)。

一并参阅图6和图11所示的灯具2000，图6和图11展示了光线穿透控光结构1000的透镜单元1的光路示意图，通过偏光区142直接在透镜单元1内部进行偏光，克服了现有技术利用反光杯偏光导致灯具体积大的问题，本申请可以省略反光杯，所以，灯具2000体积小，节省了材料，降低了灯具2000的生产成本。通过辅助区141包围偏光区142，偏光区142凹陷低于出光端12，光从出光腔13射出，出光角度小，产生的杂光的出光角度小。为了与现有技术的单透镜凸出式台灯X2产生的杂光X21相区别，将本申请的控光结构1000产生的杂光称为小角杂光L1(参阅图6)，小角杂光L1的最大出光角度小于杂光X21的最大出光角度。如果将采用本申请控光结构1000的灯具2000与现有技术的单透镜凸出式台灯X2安装在同一位置，当人以同一大角度观看灯具时，将图6或图11与图2对比，可知，由于小角杂光L1的最大出光角度小于杂光X21的最大出光角度，小角杂光L1能够进入眼睛Y的量少于杂光X21能够进入眼睛Y的量，所以，本申请的控光结构1000能够降低眩光，保护眼睛Y，视觉效果好。

进一步地，在一个实施例中，将偏光区142上距离出光端12最近的点称为近点，将经过出光腔13的出口的中心且垂直于出光端12的直线称为镜心线，将经过近点和镜心线的平面称为中分面，将垂直于中分面且垂直于出光端12的平面称为切面，切面与偏光区142的交线称为第一交线1421(参阅图4)，第一交线1421向出光端12凸起，第一交线1421使偏光区142对光线起聚拢作用(参阅图10所示光路图)，以使光线从出光腔13的出口射出，改变第一交线1421的形状可以改变聚拢效果。将中分面与偏光区142的交线以及平行于中分面的平面与偏光区142的交线统称为第二交线1422(参阅图5)，第二交线1422使偏光区142对光线起偏折作用(参阅图6所示光路图)，使从入光端11进入的光线被偏光区142偏折向设定方向射出出光腔13，改变第二交线1422的形状可以改变偏折效果。控光结构1000用于灯具时，灯具可以用来照亮长方形的桌面，将长方形桌面的两条短边称为第一短边和第二短边，将长方形桌面的两条长边称为第一长边和第二长边，灯具摆放在桌面上方第一短边附近，第一短边与灯具的距离小于第二短边与灯具的距离，第一长边与第二长边关于灯具对称，第一交线1421用于控制光线沿短边方向的聚拢程度，第二交线1422用于控制光线沿长边方向的偏折程度，即，第一交线1421用于控制短边方向的照亮，第二交线1422用于控制长边方向的照亮。

进一步地，参阅图8所示控光结构1000的剖视图，在一个实施例中，透镜单元1的入光端11为平面，方便加工入光端11。当然，参阅图4，在其他实施例中，入光端11可以呈凸起状。在以相同的出光角度从出光腔13的出口射出光线的情况下，将入光端11为平面与入光端11呈凸起状进行比较：入光端11呈凸起状时，偏光区142需要的弯曲程度小，偏光区142加工难度小；入光端11为平面时，偏光区142需要的弯曲程度大，偏光区142加工难度大。原因在于，入光端11呈凸起状，当光线通过入光端11进入透镜单元1时，凸起状的入光端11对光线具有聚拢作用，入光端11为平面不具有该聚拢作用，如果入光端11为平面，该聚拢作用需要由偏光区142补偿后才能达到以相同的出光角度从出光腔13的出口射出光线的效果，该补偿导致偏光区142所需弯曲程度增大。偏光区142的弯曲程度可以用第一交线1421和第二交线1422的弯曲程度表示，也就是说，入光端11呈凸起状，可以减小第一交线1421和第二交线1422的弯曲程度。

在其他实施例中，为了保护入光端11，也可以使入光端11呈向出光端12凹陷的形状，避免入光端11受到意外擦伤、划伤等伤害。

进一步地，在入光端11呈凸起状的实施例中，由于偏光区142沿第二交线1422方向所需弯曲程度小，可以沿第二交线1422方向使偏光区142上存在与出光端12平滑过渡区域121(参阅图5)，以降低偏光区142的加工难度，并提升美观度。

进一步地，一并参阅图12至图16，其中，图12、图15和图16展示控光结构1000的入光端11，图14所示为图13中偏光区14的局部放大图，在一个实施例中，偏光区142和入光端11均设置有珠面结构，珠面结构可以为六边形(参阅图12)、菱形(参阅图15)、泰森多边形(参阅图16)、蜂窝形等。当然，在其他实施例中，也可以仅在偏光区142或入光端11设置珠面结构。在其他实施例中，偏光区142或/和入光端11也可以进行磨砂处理代替珠面结构。珠面结构和磨砂处理可以增强混光均匀性。

进一步地，参阅图4，在一个实施例中，透镜单元1的厚度h为4mm至8mm，其中，优选6mm。透镜单元1的厚度h过大会使灯具体积增大并增加材料成本，透镜单元1的厚度h过小透镜单元1容易折断。当控光结构1000与灯具的光源配合时，光源会在透镜单元1的入光端11形成所需光学区域。所需光学区域按如下方式定义，光源以一定发光角发射光线，入光端11上接收到发光角内全部光线的区域称为所需光学区域，也就是说，所需光学区域是发光角内全部光线在入光端11上所照射的区域。如果要求所需光学区域大小不同的灯具照射同一个桌面，所需光学区域大的需要透镜单元1的厚度h大，所需光学区域小的需要透镜单元1的厚度h小，原因在于，光学区域越大，就需要让角度大的光线偏折程度更大以使其落在桌面上，相应地需要偏光区142具有更大的弯曲程度，相应地需要透镜单元1的厚度h更大。

进一步地，一并参阅图17至21，在一个实施例中，控光结构1000设置有十二个透镜单元1(参阅图17)，十二个透镜单元1呈四行三列排布，各透镜单元1的出光端12位于同一平面，各透镜单元1的入光端11位于同一平面。当然，在其他实施例中，控光结构1000中透镜单元1的个数和排布方式均可以调整，例如，控光结构1000设置四个透镜单元1呈二行二列排布，控光结构1000设置九个透镜单元1呈三行三列排布，控光结构1000设置九个透镜单元1呈九行一列排布。显然，为了获得比单个透镜单元1更大照射面积的效果，控光结构1000至少应设置两个透镜单元1。需要说明两点：第一点，多个透镜单元1可以一体成型，也可以用胶粘在一起，或者，也可以用其他方式拼接在一起，也可以使相邻透镜单元1之间存在间距；第二点，一个出光腔13对应一个透镜单元1。

进一步地，在一个实施例中，将控光结构1000中每相邻两个出光腔13的出口的中心之间的距离称为腔心距d1(参阅图19所示控光结构1000)，腔心距d1为10mm至25mm，其中，优选为15mm。决定腔心距d1的主要参数是出光腔13的出口的直径Φ(参阅图19)以及实际照射出来的光斑重影严重程度。需要使腔心距d1大于出光腔13的出口的直径Φ，否则出光腔13的出口会互相重叠。为了避免光斑重影，理论上需要出光腔13的出口排列越密重影会越少，但在控光结构1000用于灯具的实施例中，一个出光腔13对应一个光源，在控光结构1000外廓大小相同的情况下，出光腔13的出口排列越密，出光腔13的个数就越多，所需光源个数就越多，光源增加导致灯具成本增加，所以，在一个实施例中，每相邻两个出光腔13的出口的中心之间的距离是出口的直径Φ的1.3至1.6倍，即，腔心距d1与出口的直径Φ的比值为1.3至1.6，可以兼顾重影少、成本较低。

本申请实施例还提供一种灯具，一并参阅图6、图10、图11、图22、图26和图27所示灯具2000，所述灯具2000包括上述的控光结构1000，所述灯具2000还包括与透镜单元1个数相同的光源2，透镜单元1与光源2一一对应设置，入光端11位于光源2与出光端12之间。该灯具2000因使用本申请的控光结构1000，灯具2000体积小，节省材料，生产成本低，当人以大角度观看灯具2000时，能够减少进入眼睛的杂光，降低眩光，保护眼睛，视觉效果好，可以应用于例如桌面台灯、办公室落地灯和户外路灯等需要偏光照明的场景。

进一步地，参阅图27，在一个实施例中，将光源2与入光端11的间距称为光源透镜距d2，光源透镜距d2为1mm至2mm，其中，优选为1.5mm。光源2为发光二极管(light-emittingdiode,LED)，LED具有发光角，光源透镜距d2越大，接收发光角内全部光线的所需光学区域越大，相应地，透镜单元1的体积越大，最终使得灯具2000体积越大。

进一步地，在一个实施例中，光源2的发光角为60°至75°，其中，优选65°。LED在发光角小于60°时，灯具2000的出光效率会太低。如果发光角过大，则所需光学区域过大，导致灯具2000体积过大。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控光结构，其特征在于：所述控光结构包括透镜单元，所述透镜单元上设置有入光端和出光端，所述入光端与所述出光端相对设置，所述出光端的中央区域向所述入光端凹陷形成出光腔，所述出光腔的壁面包括辅助区和偏光区，所述辅助区的一端与所述出光端平齐，所述辅助区的另一端与所述偏光区连接并包围所述偏光区，从所述入光端进入的光线被所述偏光区偏折向设定方向射出所述出光腔。

2.根据权利要求1所述的控光结构，其特征在于：将所述偏光区上距离所述出光端最近的点称为近点，将经过所述出光腔的出口的中心且垂直于所述出光端的直线称为镜心线，将经过所述近点和所述镜心线的平面称为中分面，将垂直于所述中分面且垂直于所述出光端的平面称为切面，所述切面与所述偏光区的交线向所述出光端凸起。

3.根据权利要求1所述的控光结构，其特征在于：所述入光端为平面。

4.根据权利要求1所述的控光结构，其特征在于：所述入光端呈凸起状，所述偏光区上存在与所述出光端平滑过渡区域。

5.根据权利要求1所述的控光结构，其特征在于：所述偏光区或/和所述入光端设置有珠面结构，或者，所述偏光区或/和所述入光端进行磨砂处理。

6.根据权利要求1所述的控光结构，其特征在于：沿所述入光端至所述出光端的方向，所述透镜单元的厚度为4mm至8mm。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的控光结构，其特征在于：所述透镜单元设置有至少两个，各所述透镜单元的所述出光端位于同一平面，各所述透镜单元的所述入光端位于同一平面。

8.根据权利要求7所述的控光结构，其特征在于：每相邻两个所述出光腔的出口的中心之间的距离为10mm至25mm，或/和，每相邻两个所述出光腔的出口的中心之间的距离是所述出口的直径的1.3至1.6倍。

9.一种灯具，其特征在于：所述灯具包括权利要求1至8任意一项所述的控光结构，所述灯具还包括与所述透镜单元个数相同的光源，所述透镜单元与所述光源一一对应设置，所述入光端位于所述光源与所述出光端之间。

10.根据权利要求9所述的灯具，其特征在于：所述光源与所述入光端的间距为1mm至2mm，或/和，所述光源的发光角为60°至75°。