CN107023786A - 配光元件、光源模组和照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种配光元件、光源模组和照明装置，配光元件包括：入光面，呈平滑的内凹曲面状并形成用于收容发光单元的收容腔；出光面，呈平滑的外凸曲面状并与所述入光面相对设置，所述入光面和出光面之间存在厚度差，位于厚度较大部分上的出光面射出的光线所形成光斑内黄斑与白光的色容差小于预设色差值。由于配光元件内入光面和出光面均是平滑曲面状且两个面之间存在厚度差，位于厚度较大部分上出光面射出的光线所形成光斑内黄斑面积大于预设面积。通过预设面积的尺寸，使得黄色光线的浓度降低，继而弱化黄斑，保证了照明装置的照明效果。

Description

配光元件、光源模组和照明装置

技术领域

本发明涉及照明技术领域，特别涉及一种配光元件、光源模组和照明装置。

背景技术

目前，照明装置一般包括光源模组、向光源模组提供电力的电源模组以及支撑该光源模组和电源模组的基体。光源模组通常包括发光单元以及覆盖于发光单元出光方向上的配光元件，配光元件可以调整发光单元所发出光线的方向，以实现对目标区域的照明。

然而，由于目前的发光单元存在技术瓶颈，位于发光单元出光角边沿的光线常会偏黄，导致照明装置所照明区域内出现光线黄斑，这种光线黄斑严重降低照明装置的照明效果。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种配光元件、光源模组和照明装置，用于解决上述问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种配光元件，包括：

入光面，呈平滑的内凹曲面状并形成用于收容发光单元的收容腔；

出光面，呈平滑的外凸曲面状并与所述入光面相对设置，所述入光面和出光面之间存在厚度差，位于厚度较大部分上的出光面射出的光线所形成光斑内黄斑与白光的色容差小于预设色差值。

优选的，所述预设色差值为4。

优选的，所述发光单元的中心与所述出光面的中心点之间偏移距离在发光单元宽度的20％。

优选的，所述发光单元的中心与所述出光面的中心点之间偏移距离在0.55mm范围内。

优选的，所述出光面包括中心点，所述出光面的中心点与入光面的中心点在竖直方向上错开。

优选的，所述入光面和出光面均包括用于划分四象限的横切线和纵切线，所述入光面和出光面均呈四象限对称。

优选的，沿所述出光面的横切线，所述入光面和出光面之间厚度具有：出光面中心点与入光面的厚度最小，在入光面中心点两侧与出光面的厚度呈增加趋势且相互对称。

优选的，沿所述入光面的纵切线，所述入光面和出光面之间厚度具有：沿所述纵切线呈增加趋势。

优选的，在水平面上的投影长度，所述入光面的横切线短于纵切线。

优选的，在水平面上的投影长度，所述出光面的横切线长于纵切线。

优选的，在水平面上的投影，所述入光面的横切线与所述出光面的横切线相互平行。

优选的，在水平面上的投影，所述入光面的纵切线和所述出光面的纵切线的间距小于预设线距阈值。

优选的，在水平面上的投影，所述入光面的纵切线和所述出光面的纵切线重合。

优选的，在水平面上的投影，所述入光面中纵切线与横切线的比值大于所述出光面中横切线与纵切线的比值。

优选的，在水平面上的投影，所述入光面的边沿与所述出光面的边沿存在部分位置点间距小于预设点距阈值。

优选的，在水平面上的投影，所述入光面的边沿与所述出光面的边沿存在部分位置点重合。

优选的，所述配光元件包括环绕设置于所述入光面周侧的底面，所述底面呈平整状。

优选的，所述配光元件包括环绕设置于所述出光面周侧的顶面，所述顶面与底面平行设置，以形成安装部。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种光源模组，包括：

基板；

发光单元，设置于所述基板上；

如前述发明内容所述的配光元件，所述配光元件安装至所述基板并覆盖所述发光单元，所述发光单元位于所述收容空间内并与所述出光面的中心点在竖直方向上对齐。

优选的，所述配光元件和发光单元的数量均为多个，所述发光单元呈阵列式排布于所述基板上，每个配光元件内均设置有发光单元。

优选的，各配光元件内入光面的中心点与出光面的中心点的偏移方向相同。

优选的，位于同行或同列上的配光元件之间间距相同。

优选的，所述基板包括纵长方向，所述基板包括沿所述纵长方向依次排布的光源收容区和安装区，所述发光单元设置于所述光源收容区。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种照明装置，包括：

安装至所述壳体上的电源模组；

至少一个如前述发明内容所述的光源模组，所述光源模组与电源模组电性连接。

优选的，所述照明装置为路灯。

优选的，所述照明装置还包括壳体，所述电源模组和光源模组安装至所述壳体；所述照明装置还包括连接所述壳体的竖直支撑臂。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例所提供的配光元件、光源模组和照明装置，配光元件内入光面和出光面均是平滑曲面状且两个面之间存在厚度差，位于厚度较大部分上出光面射出的光线所形成光斑内黄斑面积大于预设面积。通过预设面积的尺寸，使得黄色光线的浓度降低，继而弱化黄斑，保证了照明装置的照明效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一示范性实施例中照明装置的立体图。

图2为本发明一示范性实施例中照明装置在另一角度的立体图。

图3为本发明一示范性实施例中照明装置的分解图。

图4为本发明一示范性实施例中光源模组的局部示意图，此时的光源模组包括光学元件、发光单元以及部分的基板。

图5为图4所示的光源模组内光学元件的立体图。

图6为图4所示的光源模组在A-A方向上的剖视图。

图7为图4所示的光源模组在B-B方向上的剖视图。

图8为图4所示的光源模组所形成光斑与现有配光元件所形成光斑的比对示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，都应当属于本发明保护的范围。

结合图1和图2所示，照明装置1000包括电性连接的光源模组100和电源模组200(参图3所示)，电源模组200可以从市电或外接电池包获取电力，再将电力传输至光源模组100，光源模组100获取电力后发出光线，以照亮预设区域。

在实际应用中，光源模组100和电源模组200可以均位于壳体300上，照明装置1000可以是路灯或其他类型的室内灯具或室外灯具，壳体300的形状和材料可以根据照明装置1000的类型和应用环境进行选定。例如照明装置1000可以选为路灯，则壳体300也可以根据路灯的常规形状进行设定。

在本发明实施例中，照明装置还包括竖直支撑臂(未图示)，竖直支撑臂安装至底板、路面等区域，在照明装置1000为路灯时，该竖直支撑臂即为路灯杆。壳体300包括用于配接竖直支撑臂(未图示)的安装尾端310，安装尾端310可以是中空管状，市电线缆可以通过竖直支撑臂和安装尾端310内部与光源模组100和电源模组200电性连接。在实际使用中，安装尾端310可以通过螺钉等方式与竖直支撑臂连接。

在实际应用中，光源模组100的数量可以设置成至少一个；电源模组200可以包括电流调整单元、过流保护单元等元器件，电源模组200可以是贴片式，也可以是插件式，在此不做赘述。

结合图3所示，光源模组100包括配光元件10、发光单元20以及基板30。基板30安装至壳体300内，发光单元20的数量为多个并阵列排布于基板30上，配光元件10的数量同样设置为多个并阵列排布于基板30上，每个配光元件10覆盖至少一个发光单元20。配光元件10之间通过同样透光材料连接起来，在实际应用中，可以一体化注塑成型的方式来制备数量和布局均符合需求的配光元件10。

在本发明实施例中，电源模组200也位于基板30上，通过基板30内电性元件与发光单元20电性连接。在实际应用中，基板30包括纵长方向以及沿纵长方向依次排布的光源收容区31和安装区32，发光单元20和配光元件10均位于光源收容区31，电源模组200位于安装区32。

结合图4和图5所示，在光源模组100内，配光元件10主要用于对发光单元20所发出光线进行角度和方向的调节。配光元件10可以采用例如聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等透明材料制备，配光元件10的尺寸也可以根据光源模组100的应用场景和照明需求进行适应性调整，在此不做赘述。

配光元件10包括相对设置的入光面11和出光面12。入光面11和出光面12均呈平滑的曲面状，即入光面11和出光面12上并不会有明显的形变，这里的形变可以是隆起、凹陷或二者的组合。这里的“明显的形变”可以是指形变能够被人眼所识别或手指触摸出来的形变，也可以是指形变会对配光元件11的光线调整产生较大程度的影响而导致照明效果受限，并不泛指所有类型的形变。因此，若是入光面11或出光面12上的形变不会影响配光元件11的配光时，可以认为入光面11或出光面12是平滑的；若是入光面11或出光面12上的形变无法被人眼能够识别出来或手指触摸出来，也可以认为入光面11或出光面12是平滑的。

在实际应用中，如何判断上述形变是否影响到配光元件11的配光，可以通过将具有这种形变的配光元件与不具备这种形变的配光元件(可以是发明人所提供的最优配光元件产品)作实物比对或仿真比对，以确定二者配光效果差别是否在能接受的范围。这里所描述的“接受的范围”可以是发明人根据照明场景或用户需求设定的，并不泛指任何用户或任何场景所适用的通用标准。当然，还可以是由相关测试人员手指能够触摸出来或人眼能够看出来的形变，也可以认定该入光面11或出光面12是不平滑的。

在本实施例中，入光面11呈内凹曲面状并形成收容腔13，收容腔13用于收容发光单元20，发光单元20所发出光线抵达入光面11再通过出光面12射出。出光面12呈外凸曲面状，出光面12的外凸方向与入光面11的内凹方向一致。

在实际应用中，入光面11和出光面12均大致呈部分球面状。此处的“部分球面状”可以是从一个完整球面内切割得到，也可以是将几个部分球面做拼接而成，仅需保证入光面11和出光面12是平滑的。

配光元件10还包括位于入光面11周侧的底面14，底面14为平整面，底面14用于与基板30直接贴合，以将配光元件10覆盖于发光单元20上，即使配光元件10与基板30因装配问题而间距过大，光线也仅能从配光元件10射出，防止出现例如月牙亮斑的负面光学效果。配光元件10还包括位于出光面12周侧的顶面15，顶面15和底面14平行设置，并通过侧面16连接以形成方形的安装部。

当然，在光源模组100包括多个配光元件10时，这些配光元件可以一起通过螺钉、卡扣等方式与基板30连接，或者与壳体300连接，此为本领域普通技术人员所熟知的技术，在此不做赘述。

图6为图4所示的部分的光源模组在A-A方向上的剖视图。A-A方向所在平面可以理解为水平面，此时光源模组100也是放置于水平面的。以下结合图3所示的剖视图，详述入光面11和出光面12在水平面上的形状。

入光面11具有入光边沿111，出光面12具有出光边沿121，入光边沿111和出光边沿121分别描述入光面11和出光面12的大致形状。以入光面11为例，入光边沿111的轮廓反映了入光面11在水平面上的投影，入光边沿111为圆形时，则入光面11为部分球面，入光面111为椭圆形时，则入光面11为部分椭球面。

在本实施例中，入光边沿111和出光边沿121内部分位置点的间距小于预设点距阈值。这个预设点距阈值可以被预先设定，例如可以是1毫米或其他值。在实际使用中，可以将预设点距阈值设置的很小，使得入光边沿111和出光边沿121内部分位置点基本重合或完全重合。

后续，入光面11和出光面12上均包括用于划分四象限的横切线和纵切线，横切线是沿着入光面11或出光面12的横向中间位置的切割线，纵切线是沿着入光面11或出光面12的纵向中间位置的切割线。值得注意的是，横切线和纵切线均为虚拟线，为便于后续详述技术方案而引入，并不能用于限定入光面11和出光面12的形状。

在本实施例中，经过切割后的入光面11和出光面12均呈四象限对称。以入光面11呈四象限对称为例，则表明入光面11依次经过横向分割和纵向切割后，被划分为4个部分，这4个部分中任意两个均是轴对称或中心对称的。例如：位于第一和第二象限内的部分是轴对称的，位于第一和第三象限内的部分是中心对称的。

值得注意的是：此处的“四象限对称”并不特指数学意义上的绝对对称，也可以包括近似对称的范围。仍以入光面11为例，可以是4个部分内至少两个是近似对称的，例如位于第一和第二象限内的部分是近似轴对称，或位于第一和第三象限内的部分是近似中心对称的，甚至可以是第一和第二象限内的部分是近似轴对称且位于第一和第三象限内的部分是近似中心对称的。

为便于描述入光面11和出光面12的水平形状，将入光面11切割成4个象限的横切线和纵切线在水平面上的投影被设定为入光横切线112和入光纵切线113，将出光面12切割成4个象限的横切线和纵切线在水平面上的投影被设定为出光横切线122和出光纵切线123。

在本实施例中，入光横切线112的长度短于入光纵切线113，即入光面11在水平面上的投影优选为椭圆形或接近椭圆形的形状。同时，出光横切线122的长度大于出光纵切线123，即出光面12在水平面上的投影也优选为椭圆形或接近椭圆形的形状。

优选的，入光纵切线113与入光横切线112的比值大于出光纵切线123与出光横切线122的比值。使得入光面11相对于出光面12更狭长。

入光横切线112和出光横切线123相互平行。值得注意的是，这里的相互平行，并不限定在数据意义上的决定平行，也可以包括近似平行的范围，在此不做赘述。并且，入光纵切线113和出光纵切线123之间的间距小于预设线距阈值，这个预设线距阈值可以被预先设定，例如可以是1毫米或其他值。在实际使用中，可以将预设点距阈值设置的很小，使得入光纵切线113和出光纵切线123基本重合或完全重合。

入光面11和出光面12均具有中心点，该中心点即为面型的中间位置或最高位置。以入光面11和出光面12均是四象限对称为例，则这两个面的中心点在水平面上的投影即为入光纵切线113与入光横切线112的交点和出光纵切线123与出光横切线122的交点。在本实施例中，入光面11和出光面12均具有中心点在竖直方向是错开的，即二者的连线不是竖直方向。

在本发明实施例中，沿所述出光面的横切线，入光面和出光面之间厚度具有如下关系：出光面12中心点与入光面11的厚度最小，在出光面12中心点两侧与入光面11的厚度呈增加趋势且相互对称，即出光面12中心点为分界点，两侧的厚度递增且增加幅度相同。

图7为图4所示的部分的光源模组100在B-B方向上的剖视图。B-B方向所在平面可以理解为与A-A方向垂直的竖直面，此时配光元件10仍是放置于水平面的。以下结合图4所示的剖视图，详述入光面11和出光面12在竖直面上的形状。

在本实施例中，沿所述入光面的纵切线，所述入光面和出光面之间厚度具有：沿所述入光面的纵切线呈增加趋势。

入光面11和出光面12在竖直方向上的截面基本是部分圆形或部分椭圆形，截面的上沿基本为连续的弧线。在本实施例中，入光面11和出光面12均是四象限对称的，入光面11的最高点即为其中心点，出光面12的最高点即为其中心点。

在本实施例中，发光单元20与出光面12的中心点在竖直方向上对齐。此时，发光单元20位于出光面12的出光纵切线123与出光横切线122的交点上。

值得注意的是：在本发明实施例中，“发光单元20与出光面12的中心点在竖直方向上对齐”并非数学意义上的绝对对齐，发光单元20还可以与出光面12的中心点产生一定偏移，这个偏移的范围可以是：所述发光单元的中心与所述出光面的中心点之间偏移距离在发光单元宽度的20％，这里的偏移可以是任意方向的。

若是配光元件10仅覆盖一个发光单元20，仅需确定出该发光单元20的尺寸，以若是沿着横切线方向来移动发光单元20，则以横切线方向上发光单元20的尺寸作为其宽度。若是配光元件10覆盖多个发光单元20，则获取这些发光单元20的整体尺寸即可，在此不做赘述。

图8为图4所示的光源模组所形成光斑与现有配光元件所形成光斑的比对示意图。结合图5所示，发光单元20所发出光线经过入光面11和出光面12的处理后，会远离入光面11的中心点偏移，即朝向厚度更大的配光元件部分偏移，使得光线得到扩散，从而得到光斑200，在该光斑400内黄斑410的面积的宽度被加大。相对于一般配光元件所发出光线的光斑500内黄斑510的宽度，配光元件10所形成黄斑510的面积明显更大，使得黄色光线的浓度减低，从而弱化黄斑。

在本发明实施例中，配光元件10厚度较大的区域所形成光斑内黄斑与白光的色容差小于预设色差值。预设色差值可以根据照明装置1000所应用区域内用户对色差的接收能力或人种特性来设定，以保证配光元件10厚度较大的区域所形成光斑内黄斑足够淡，在用户可接受范围内。在实际应用中，所述预设色差值为4。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

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

Claims (26)

1.一种配光元件，其特征在于，包括：

入光面，呈平滑的内凹曲面状并形成用于收容发光单元的收容腔；

出光面，呈平滑的外凸曲面状并与所述入光面相对设置，所述入光面和出光面之间存在厚度差，位于厚度较大部分上的出光面射出的光线所形成光斑内黄斑与白光的色容差小于预设色差值。

2.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述预设色差值为4。

3.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述发光单元的中心与所述出光面的中心点之间偏移距离在发光单元宽度的20％。

4.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述发光单元的中心与所述出光面的中心点之间偏移距离在0.55mm范围内。

5.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述出光面包括中心点，所述出光面的中心点与入光面的中心点在竖直方向上错开。

6.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述入光面和出光面均包括用于划分四象限的横切线和纵切线，所述入光面和出光面均呈四象限对称。

7.如权利要求6所述的配光元件，其特征在于，沿所述出光面的横切线，所述入光面和出光面之间厚度具有：出光面中心点与入光面的厚度最小，在入光面中心点两侧与出光面的厚度呈增加趋势且相互对称。

8.如权利要求6所述的配光元件，其特征在于，沿所述入光面的纵切线，所述入光面和出光面之间厚度具有：沿所述纵切线呈增加趋势。

9.如权利要求6所述的配光元件，其特征在于，在水平面上的投影长度，所述入光面的横切线短于纵切线。

10.如权利要求6所述的配光元件，其特征在于，在水平面上的投影长度，所述出光面的横切线长于纵切线。

11.如权利要求6所述的配光元件，其特征在于，在水平面上的投影，所述入光面的横切线与所述出光面的横切线相互平行。

12.如权利要求6所述的配光元件，其特征在于，在水平面上的投影，所述入光面的纵切线和所述出光面的纵切线的间距小于预设线距阈值。

13.如权利要求12所述的配光元件，其特征在于，在水平面上的投影，所述入光面的纵切线和所述出光面的纵切线重合。

14.如权利要求6所述的配光元件，其特征在于，在水平面上的投影，所述入光面中纵切线与横切线的比值大于所述出光面中横切线与纵切线的比值。

15.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，在水平面上的投影，所述入光面的边沿与所述出光面的边沿存在部分位置点间距小于预设点距阈值。

16.如权利要求15所述的配光元件，其特征在于，在水平面上的投影，所述入光面的边沿与所述出光面的边沿存在部分位置点重合。

17.如权利要求1所述的配光元件，其特征在于，所述配光元件包括环绕设置于所述入光面周侧的底面，所述底面呈平整状。

18.如权利要求17所述的配光元件，其特征在于，所述配光元件包括环绕设置于所述出光面周侧的顶面，所述顶面与底面平行设置，以形成安装部。

19.一种光源模组，其特征在于，包括：

基板；

发光单元，设置于所述基板上；

如权利要求1至18中任意一项所述的配光元件，所述配光元件安装至所述基板并覆盖所述发光单元，所述发光单元位于所述收容空间内并与所述出光面的中心点在竖直方向上对齐。

20.如权利要求19所述的光源模组，其特征在于，所述配光元件和发光单元的数量均为多个，所述发光单元呈阵列式排布于所述基板上，每个配光元件内均设置有发光单元。

21.如权利要求19所述的光源模组，其特征在于，各配光元件内入光面的中心点与出光面的中心点的偏移方向相同。

22.如权利要求19所述的光源模组，其特征在于，位于同行或同列上的配光元件之间间距相同。

23.如权利要求19所述的光源模组，其特征在于，所述基板包括纵长方向，所述基板包括沿所述纵长方向依次排布的光源收容区和安装区，所述发光单元设置于所述光源收容区。

24.一种照明装置，其特征在于，包括：

安装至所述壳体上的电源模组；

至少一个如权利要求19所述的光源模组，所述光源模组与电源模组电性连接。

25.如权利要求24所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置为路灯。

26.如权利要求24所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括壳体，所述电源模组和光源模组安装至所述壳体；所述照明装置还包括连接所述壳体的竖直支撑臂。