一种光学元件及照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光学元件，尤其是一种具有微结构的光学元件及照明装置。
【背景技术】
[0002]当视场中某光源或物体的亮度比人眼已适应的亮度大得多时，人就会有眩目的感觉，此现象称之为眩光。国家标准GB50034-2004中对眩光、均匀性都有明确规定:工作房间或作业区内照度均匀度应不小于0.7 ;图书馆、阅览室、办公场所、医疗诊室等等场所要求统一眩光值UGR〈19。
[0003]市场上有很多控制眩光的方法，如筒灯、天花灯中常用的防眩圈，格栅灯盘中的格栅片等等，但对于大角度面板灯具很难控制其配光形状和眩光指数，目前市场上部分低眩光面板灯采用的是增加一块棱镜板的方式控制眩光，由于棱镜板总体重量的要求、厚度对光学效率的影响、生产成本的限制以及外观美观性考量等等因素，棱镜板的总厚度一般在
2-3mm，微结构的高度往往就会更小。图1和图2展示了几种市场上常见的棱镜板，圆弧形微结构的棱镜板基本不改变配光曲线形状；锯齿状微结构的棱镜板也仅仅是将朗伯配光在一定范围内收窄，很难实现蝙蝠翼配光曲线以达到低眩光、工作面照度均匀的照明效果。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种照度均匀，低眩光的具有微结构单元的光学元件及采用这种光学元件的照明装置。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0006]一种光学元件，包括基板，所述基板具有相对的上、下表面及一对侧壁，所述基板的上表面为出光面，所述上表面设置有多个凸起的第一微结构单元，所述第一微结构单元的底端设置在所述上表面上，和底端相对的顶端具有凹槽结构，所述基板的下表面为所述光学元件的入光面，所述下光面上设置有多个第二微结构单元，所述多个第二微结构单元自下表面向基板内凹陷。
[0007]优选地，每一个所述第二微结构单元在所述基板高度方向上对应一个所述第一微结构单元。
[0008]优选地，所述第一微结构单元和所述第二微单元沿基板横轴的宽度相同。
[0009]优选地，所述第一微结构单元包括凹陷的中间区域和位于所述中间区域的凸起的边缘区域，并且中间区域和边缘区域平滑过渡。
[0010]优选地，所述第一微结构单元的截面中，所述中间区域形成为凹的抛物线或V型或圆弧，所述边缘区域形成凸的抛物线或圆弧。
[0011]优选地，第一微结构单元的截面中，边缘区域形成的圆弧半径大于等于0.3_。
[0012]优选地，所述基板上表面到所述边缘区域的顶点的高度小于所述基板厚度的二分之一O
[0013]优选地，所述第二微结构单元的截面中，所述凹陷部分形为凹的抛物线或圆弧或倒V型。上述基板是由亚克力或PC材料制成。
[0014]优选地，当入射光线和竖直方向的夹角在O度到30度之间时，入射光线通过所述光学元件的第一微结构单元和第二微结构单元后，出射光线和竖直方向的夹角在20度到30度附近。
[0015]优选地，当入射光线和竖直方向的夹角在60度到90度之间时，入射光线通过所述光学元件的第一微结构单元和所述第二微结构单元后，出射光线和竖直方向的夹角在40度到60度附近。
[0016]本发明还提供一种照明装置，其特征在于，包括光源、以上所述的光学元件，所述光源发出的光线经所述光学元件均匀出射。照明装置还包括扩散板，所述光学元件与所述扩散板相邻。
[0017]优选地，所述光学元件的下表面贴合设置在所述扩散板上。
[0018]优选地，所述扩散板包括至少两个互成角度的出光面，所述光学元件设有与所述扩散板的出光面对应的互成角度的至少两个区域。
[0019]
有益效果:本发明设计了一种具有双面微结构的光学元件，通过光学元件的上下表面的微结构单元相互配合来共同改变光线的传播方向实现蝙蝠翼配光，可更有效的降低UGR值，实现了低眩光、工作面照度更均匀。
[0020]在照明装置中将该光学元件和扩散板结合，放置在光源上方，利用微结构单元对光线的反射、折射作用改变光线传播方向，实现蝙蝠翼配光，并达到了照明范围广、工作面照度均匀、低眩光UGR值，可达到110°以上大角度出光的照明效果。
[0021]根据以下参考附图对本发明的描述，本发明的其他目标和效用将变得显而易见，并且读者可全面了解本发明。
【附图说明】
[0022]
图1是现有技术棱镜板一的微结构示意图图2是现有技术棱镜板二的微结构示意图；
图3是本发明光学元件的一个实施例的示意图；
图4是符合本发明实施例的光学元件的截面图的示意图；
图5是中小角度入射光线在本发明光学元件中的传播方向示意图；
图6是大角度入射光线在本发明光学元件中的传播方向示意图；
图7是本发明光学元件的配光曲线；
图8是本发明照明装置的一个实施例的结构图；
图9是本发明照明装置又一个实施例的结构图。
【具体实施方式】
[0023]
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
[0024]下面结合图3至图7，对本发明的光学元件进行描述。
[0025]—种光学兀件10，包括基板16，基板16具有相对的上、下表面14、15及一对侧壁17、18。基板的上表面14为光学元件的出光面，上表面上间隔设置多个第一微结构单元12，第一微结构单元12自上表面14凸起，第一微结构单元的底端122设置在上表面上，和底端相对的第一微结构单元的凸起的顶端121具有凹槽结构。上述基板16的下表面15间隔设置多个第二微结构单元13，第二微结构单元13为光学元件的出光面，第二微结构单元自下表面15向基板16内凹陷。因此，基板16上排布后的第一、第二微结构单元12、13于高度方向，即图3中Z轴方向彼此对应，即每一个第二微结构单元13在基板的高度方向上对应一个第一微结构单元12。并沿基板16的长度方向，即Y轴方向，纵向延伸。并且每一第一、第二微结构单元12、13沿基板16横轴方向，即X方向延伸的距离彼此相当。第一个微结构单元12与基板16可以一体化成型。
[0026]图4是本发明光学元件的截面图的示意图，截面是图3中垂直于XYZ坐标系中Y轴的截面。参照图4，第一微结构单元12包括凹陷的中间区域1211和位于中间区域两边相邻的凸起的边缘区域1212、1213，中间区域和边缘区域之间平滑过渡。图4的实施例中，中间区域1211的形状是V型曲线，此外，中间区域的形状也可以是凹的抛物线或圆弧。图4中，边缘区域的截面1212，1213为圆弧，也可以是凸的抛物线。如果边缘区域截面后形成的曲线是圆弧形，则圆弧的半径大于等于0.3_。为了满足加工时的模具成型精度，相邻两个第一微结构单元邻近的过渡区域两个顶点之间距离，即相邻两个第一微结构单元之间的距离最好大于2mm。
[0027]图4中，第一微结构单元12为左右对称结构，左右对称于通过所述凹槽结构的中心线。为了方便加工生产以及精确的控制面型误差，第一微结构单元12的高度Hl控制在光学元件I的整体壁厚H的1/3以内，即基板16的上表面14到所述边缘区域1212、1213的顶点，即圆弧顶点R或抛物线顶点R的高度小于所述基板16的厚度的二分之一，从而避免了光学元件I的高度太高使材料变形，影响了了光学元件的精度。
[0028]另外，第一微结构单元的沿基板横轴X轴的宽度，即第一微结构单元的两个顶点的距离W1，和第二微结构单元的沿基板横轴X轴的宽度相等，即与第二微结构单元和基板下表面的相接的两个节点之间的距离W2相等。
[0029]此外，光学元件I的整体壁厚H控制在3mm以内，以便减少光学元件I的整体重量并方便光学元件I安装固定。为了得到更好的光学效果，光学元件I优先选择透明PMMA材料制成，次之也可选择透明PC材料。
[0030]
图5和图6是入射光线在本发明光学元件I中的传播方向示意图，其中入射光线的角度是指入射光线与竖直方向，即与Z轴方向的夹角，例如0° -10°方向的光线是指入射光线与竖直方向的夹角的角度为0° -10°，即如图5平面坐标XZ中，入射光线与纵轴Z的夹角。
[0031]光学元件I的第一微结构单元12可以控制0° -10°以及55° _70°方向的光线，将其偏折到20° -30°附近，减少了中心光强，并增加了 20° -30°左右方向的光强；第一微结构单元12也可以控制角度10° -