配光元件、光源组件及照明灯具的制作方法

本发明涉及照明装置技术领域，尤其涉及一种配光元件、光源组件及照明灯具。

背景技术：

在照明领域，led直下式面板灯(或吸顶灯)是一种应用广泛的照明灯具，其内部设置发光单元(具体可以是led发光单元)，该发光单元通电后可以发出光线。以功率为35w，尺寸为600*600*60mm的灯具为例，为了达到均匀发光的效果，可以采用以下三种方式：

第一种，设置大量的发光单元，这些发光单元阵列排布于多个光源板上，例如采用14*14＝196个发光单元。由于发光单元和光源板的数量巨大，因此此种照明灯具的成本非常高。

第二种，设置配光元件，以改变光线的传播方向，扩大单个发光单元的照射范围。此时，发光单元和光源板的数量可以适当减少，例如可以采用36个功率为1w的发光单元，这些发光单元以6行6列的方式排布于6个光源板上。每个发光单元配备一个配光元件，因此总共需要36个配光元件。此种结构下，光源板的数量仍然较多，且配光元件的数量也比较多，导致照明灯具的成本仍然比较高。

第三种，采用拉伸式配光元件，此种配光元件的结构可以发生变化，以此对应多个发光单元。但是，由于此种配光元件造价较高，成型复杂，成型难度较高，还是会导致照明灯具的成本偏高。

因此，当前所采用的上述各方案都会导致照明灯具的成本较高。

技术实现要素：

本发明公开一种配光元件、光源组件及照明灯具，以降低照明灯具的成本，及提升光效。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种配光元件，所述配光元件具有光源腔、贴合面、入射面和出射面，所述贴合面用于贴合光源板，所述出射面与所述贴合面的边缘连接且所述出射面相对于所述贴合面向一侧凸起，所述光源腔由所述贴合面的中部向所述出射面的中部凹陷形成，所述入射面为所述光源腔的内表面；

所述入射面和所述出射面均包括第一回转面、拉伸面和第二回转面，所述第一回转面通过所述拉伸面与所述第二回转面连接，所述第一回转面的第一回转轴与所述第二回转面的第二回转轴相平行，所述拉伸面的延伸方向平行于所述第一回转轴与所述第二回转轴的垂直连线。

一种光源组件，其包括光源板、设置于所述光源板上的发光单元和设置于所述光源板上的配光元件，所述配光元件为上述配光元件，所述配光元件罩设所述发光单元。

一种照明灯具，其包括光学面罩、驱动器和上述光源组件，所述光源组件设置于所述光学面罩内，所述驱动器与所述光源组件电连接。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的配光元件的入射面和出射面均包括第一回转面、拉伸面和第二回转面，通过设置拉伸面的拉伸尺寸可以调整光源腔的空间大小，进而容纳更多的发光单元，同时光线经过配光元件后，其在拉伸面的拉伸方向以及垂直于该拉伸方向的方向上的扩散程度不相同，进而可以通过设计配光元件的安装方向，不仅满足均匀发光的要求，还可以减少照明灯具所需的光源板的数量。可见，采用该配光元件后，照明灯具所包含的配光元件和发光单元的数量均比较少，使得照明灯具的成本有所降低。

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为本发明实施例公开的照明灯具的结构示意图；

图2为图1所示结构的俯视图；

图3为本发明实施例公开的照明灯具中，配光元件的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的照明灯具中，配光元件与发光单元的配合示意图；

图5为图4所示结构的俯视图；

图6为图5所示结构沿a-a方向的切面图；

图7为图5所示结构沿b-b方向的切面图；

图8为本发明另一实施例公开的照明灯具中，配光元件与发光单元的配合示意图；

图9为本发明又一实施例公开的照明灯具中，配光元件与发光单元的配合示意图；

图10为本发明实施例公开的照明灯具中，配光元件的配光曲线示意图；

图11为本发明再一实施例公开的照明灯具的结构示意图。

附图标记说明：

100-光源组件、110-光源板、120-配光元件、121-光源腔、122-贴合面、123-入射面、123a-第一回转面、123b-拉伸面、123c-第二回转面、124-出射面、124a-第一回转面、124aa-第一锥形面、124ab-第一柱面、124ac-第一弧面、124b-拉伸面、124ba-v形面、124bb-平面、124bc-拉伸弧面、124c-第二回转面、124ca-第二锥形面、124cb-第二柱面、124cc-第二弧面、130-发光单元、200-底盘、300-光学面罩。

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。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

如图1和图2所示，本发明实施例公开一种照明灯具，该照明灯具包括底盘200、光学面罩300、驱动器(图中未示出)和光源组件100。底盘200用于安装驱动器、光源组件100等部件。光学面罩300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，其可以罩设在底盘200的上方。驱动器与光源组件100电连接，以向光源组件100提供能量，使得光源组件100可以发出光线。驱动器可以设置于底盘200朝向光学面罩300的一侧，也可以设置于底盘200背离光学面罩300的一侧。光源组件100设置于光学面罩300内，光源组件100发出的光线可以从光学面罩300通过。本发明实施例公开的照明灯具具体可以是面板灯、线性灯、吊灯、吸顶灯、广告灯箱等等。

如图2-图4所示，光源组件100具体可以包括光源板110、配光元件120和发光单元130。光源板110与前述的驱动器电连接，使得驱动器可以向光源板110提供发光所需的电能。驱动器可以集成于光源板110，也可以单独设置。发光单元130设置在光源板110上，因此光源板110可以向发光单元130供电，使得发光单元130发光，该发光单元130可以优选为led发光单元。配光元件120可以固定于光源板110上，且其罩设至少一个发光单元130。配光元件120可以采用反射、折射等形式，对发光单元130所发出的光线进行传播方向等参数的调整，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120可以采用透镜，配光元件120可以粘接在光源板110上。

如图3-图7所示，配光元件120具有光源腔121、贴合面122、入射面123和出射面124。贴合面122用于贴合光源板110，出射面124与贴合面122的边缘连接且出射面124相对于贴合面122向一侧凸起。光源腔121用于容纳发光单元130，其由贴合面122的中部向出射面124的中部凹陷形成，入射面123为光源腔121的内表面。发光单元130发出的光线首先到达入射面123，这些光线在配光元件120内经过反射或者折射后再由出射面124射出。

入射面123和出射面124均包括第一回转面、拉伸面和第二回转面，该第一回转面通过拉伸面与第二回转面连接，第一回转面具有第一回转轴，第二回转面具有第二回转轴，第一回转轴与第二回转轴相平行，拉伸面的延伸方向平行于第一回转轴与第二回转轴的垂直连线。具体来讲，入射面123包括第一回转面123a、拉伸面123b和第二回转面123c，出射面124包括第一回转面124a、拉伸面124b和第二回转面124c。

采用上述方案后，通过设置拉伸面的拉伸尺寸可以调整光源腔121的空间大小，进而容纳更多的发光单元130，同时光线经过配光元件120后，其在拉伸面的拉伸方向以及垂直于该拉伸方向的方向上的扩散程度不相同，进而可以通过设计配光元件120的安装方向，不仅满足均匀发光的要求，还可以减少照明灯具所需的光源板110的数量。可见，采用该配光元件120后，照明灯具所包含的配光元件120和发光单元130的数量均比较少，使得照明灯具的成本有所降低。

入射面123的第一回转轴与出射面124的第一回转轴、入射面123的第二回转轴与出射面124的第二回转轴可以相互平行，可以共线也可以不共线，采用共线的设置方式时，光线经过配光元件120后的分布形式更具规律性，甚至更均匀，因此可以使入射面123的第一回转轴与出射面124的第一回转轴共线，即均为图6中的第一回转轴o1，入射面123的第二回转轴与出射面124的第二回转轴共线，即均为图6中的第二回转轴o2。

上述第一回转轴o1与第二回转轴o2之间的距离可以决定拉伸面的拉伸程度，为了改善照明灯具的出光效果，可以将第一回转轴o1与第二回转轴o2之间的距离d设置为10～15mm。可选地，第一回转轴o1与第二回转轴o2之间的距离进一步设置为12±0.05mm。需要说明的是，这里的距离为垂直距离。

为了保证出光均匀性，在出射面124的凸起方向上，入射面123的横截面尺寸单调递减，这里的横截面垂直于该凸起方向，或者说该横截面平行于贴合面122。即，在逐渐远离贴合面122的方向上，入射面123的横截面尺寸逐渐减小。进一步地，入射面123中，第一回转面123a和第二回转面123c均为锥形结构，拉伸面123b为v形结构。具体地，第一回转面123a和第二回转面123c为圆锥面的一部分(例如可以是整个圆锥面的一半)，两者的两侧分别与拉伸面123b互成锐角的两部分连接，进而形成完整的曲面。

具体实施例中，为了获得更好的发光效果，上述入射面123的高度h3可以设置为4～6mm，可选地，该h3可以进一步设置为4.77±0.05mm。另外，入射面123的第一回转面123a和第二回转面123c的回转半径均可以设置为2.5～5mm，可选地，该回转半径可以进一步设置为3±0.05mm。

出射面124中：第一回转面124a可以包括第一锥形面124aa，第二回转面124c可以包括第二锥形面124ca，拉伸面124b可以包括v形面124ba，第一锥形面124aa、v形面124ba和第二锥形面124ca共同组成配光元件120的顶部出射面，在出射面124的凸起方向上，该顶部出射面的横截面尺寸单调递增。即，配光元件120的顶部出射面为向贴合面122所在一侧凹陷的凹陷面，在该顶部出射面的作用下，自配光元件120的顶部射出的光线更加均匀，且照射范围也会更广。

将入射面123的拉伸面123b的顶部边沿定义为第一边沿，出射面124的v形面124ba的底部边沿定义为第二边沿。拉伸面123b为v形结构时，第一边沿就是形成该v形结构的两部分的相交部分，同样，第二边沿就是形成v形面124ba的两部分的相交部分。为了进一步提高出光均匀性，该第一边沿和第二边沿位于同一平面内，两者相互平行且两端对齐。

第一边沿与第二边沿之间的距离h2将会对光线的偏折程度产生影响，因此为了使得光线均匀射出，可以将第一边沿与第二边沿之间的距离h2设置为1～3mm，可选地，该h2可以进一步设置为1.8±0.05mm。另外，顶部出射面的深度h1，也就是在垂直于贴合面122的方向上，第二边沿与顶部出射面的顶部边缘之间的距离，也会对光线的偏折程度产生影响。据此，本发明实施例将顶部出射面的深度h1设置为4～7mm，可选地，该h1可以进一步设置为5.31±0.05mm。

进一步地，出射面124中：第一回转面124a还可以包括第一柱面124ab，该第一柱面124ab与第一锥形面124aa相连接，具体地，该第一柱面124ab可以为半圆柱面；第二回转面124c还可以包括第二柱面124cb，该第二柱面124cb与第二锥形面124ca相连接，具体地，该第二柱面124cb可以为半圆柱面；拉伸面124b还可以包括相对的两个平面124bb，该平面124bb与v形面124ba相连接。第一柱面124ab、两个平面124bb和第二柱面124cb相连接，以共同组成配光元件120的柱状侧部出射面，该柱状侧部出射面的边缘与前文中的顶部出射面的边缘相连接，且其轴线平行于第一回转轴o1。如此设置后，自柱状侧部出射面射出的光线的均匀性与自顶部出射面射出的光线的均匀性可以达到较好的统一性，使得照明灯具的照明效果得到改善。

更进一步地，出射面124中：第一回转面124a还可以包括第一弧面124ac，该第一弧面124ac通过第一柱面124ab与第一锥形面124aa连接；第二回转面124c还可以包括第二弧面124cc，该第二弧面124cc通过第二柱面124cb与第二锥形面124ca连接；拉伸面124b还可以包括相对的拉伸弧面124bc，该拉伸弧面124bc通过平面124bb与v形面124ba连接。第一弧面124ac、拉伸弧面124bc和第二弧面124cc相连接，以共同组成配光元件120的弧形侧部出射面，该弧形侧部出射面通过柱状侧部出射面与顶部出射面相连接，在出射面124的凸起方向上，弧形侧部出射面的横截面尺寸单调递减。弧形侧部出射面整体相对于柱状侧部出射面凸出，且越靠近贴合面122，其凸出程度越大。由于自弧形侧部出射面射出的光线对应于照明灯具外侧边缘的出光区域，因此采用此种弧形结构可以适当调整该外侧边缘处的光线的偏折程度，进而达到更优的出光均匀性。

为了使得光线分布得更加均匀，出射面124中，第一锥形面124aa和第二锥形面124ca均与v形面124ba平滑过渡连接，和/或，第一柱面124ab和第二柱面124cb均与平面124bb平滑过渡连接，和/或，第一弧面124ac和第二弧面124cc均与拉伸弧面124bc平滑过渡连接。

可选的实施例中，第一柱面124ab和第二柱面124cb的半径均为8～11mm，可选地，该半径可以进一步设置为9.21±0.05mm；和/或，第一弧面124ac的底部边缘与第一柱面124ab的延伸面之间的横向距离w1，以及第二弧面124cc的底部边缘与第二柱面124cb的延伸面之间的横向距离w2均为1～3mm，可选地，该w1和w2均可以进一步设置为1.79±0.05mm。需要说明的是，这里的延伸面指的是第一柱面124ab和第二柱面124cb沿着各自的轴线延伸后所形成的与第一弧面124ac和第二弧面124cc相对的部分，该延伸面为虚拟的面；横向指的是平行于贴合面122的方向。

上述第一弧面124ac和第二弧面124cc均可以设置为内凹弧面，该内凹弧面向靠近入射面123的方向凹陷，两者也可以是外凸弧面，该外凸弧面向远离入射面123的方向凸出。鉴于设置为外凸弧面时，出光均匀性更容易得到保证，本发明实施例将第一弧面124ac和第二弧面124cc均设置为外凸弧面。

本发明实施例中，单个配光元件120可以仅罩设一个发光单元130，也可以罩设多个发光单元130。为了提高照明灯具的亮度和均匀性，同时控制配光元件120的使用数量，单个配光元件120可以罩设多个发光单元130，也就是说，单个配光元件120的光源腔121内可以容纳多个发光单元130。此时，各发光单元130可以沿着拉伸面(具体可以是拉伸面123b或者拉伸面124b)的延伸方向排列，该拉伸面的延伸方向可以平行于光源板110的长度方向。

当然，配光元件120也可以设置为多个，各配光元件120可以沿着光源板110的长度方向排布，此种设置方式可以得到更大的照射区域，以适应较大空间内的照明需求。

当单个配光元件120的光源腔121内容纳多个发光单元130时，位于同一个光源腔121内的各发光单元130中，排列于两端的发光单元130的中心分别位于第一回转轴o1和第二回转轴o2上。换言之，成排布置的各发光单元130中，至少有两个发光单元130对应第一回转轴o1和第二回转轴o2设置，使得发光单元130不过分集中于光源腔121的中部，进而适当增大发光单元130所发出光线的覆盖范围，改善照明灯具的发光效果。

具体的实施例中，如图8所示，每个光源腔121内可以容纳3个发光单元130；如图5所示，每个光源腔121内可以容纳4个发光单元130；如图9所示，每个光源腔121内可以容纳5个发光单元130。如果光源腔121内容纳的发光单元130少于三个，那么光照度无法保证，如果多于5个，则照明均匀性又无法得到保证，因此将每个光源腔121内所容纳的发光单元130的数量设置为3～5个，既能满足光照度的要求，又可以保证照明均匀性。

本发明实施例提供的照明灯具中，光线经过配光元件120后可以形成椭圆形光斑，该椭圆形光斑的长轴平行于图5中的b-b方向，短轴平行于图5中的a-a方向。对上述配光元件120进行配光检测所获得的配光曲线参见图10，该配光元件120在椭圆形光斑的短轴方向上的配光曲线全角＞150°，在椭圆形光斑的长轴方向上的配光曲线全角＞172°。假定短轴方向上的配光曲线亮度峰值强度为i，在长轴方向上的配光曲线亮度峰值强度可达7i以上。

本发明实施例中，光源组件100可以设置1个，但是为了满足更大空间内的照明需求，则可以将光源组件100设置为多个，多个光源组件100间隔排布，且其排布方向垂直于光源板110的长度方向。光学面罩300包括扩散板，该扩散板与光源组件100平行且相对设置，配光元件120朝向扩散板。发光单元130发出的光线可以被扩散板扩散，从而使得这些光线更均匀地射出。扩散板可以通过在透明基材中添加一定浓度的扩散粒子而形成，该透明基材可以采用透明光学级pc(polycarbonate，聚碳酸酯)制成，也可以采用透明光学级pmma(polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)制成，以达到更好的匀光效果。当然，透明基材还可以采用ps(polystyrene，聚苯乙烯)、pp(polypropylene，聚丙烯)等材料制成。

当多个光源组件100平行排布时，为了在扩散板上呈现出均匀的光斑，相邻两排光源组件100之间的光照范围不能完全分离，而是需要在扩散板上呈现出部分重叠的效果。与此同时，位于同一光源板110上的相邻两个配光元件120的光照范围也需要出现部分重叠，这些重叠范围均会影响到光线的均匀性。而重叠范围又与扩散板与光源组件100之间的间距相关，参考图2和图11所示，以相邻两个光源组件100之间的间距为l1，相邻两个配光元件120在光源板110的长度方向上的间距为l2，配光元件120与扩散板的间距为od，od可以满足以下条件：od>0.1l1且od>0.89l2。通过建模试验发现，od满足以上两个条件时，扩散板的光线均匀性较高。

可选地，上述l1为500～550mm，l2为60～70mm，od为65～70mm。可选地，l1可以进一步设置为530±2mm，l2可以进一步设置为62±2mm，od可以进一步设置为60±2mm。

扩散板的透过率也会影响到最终的光线均匀性。通常情况下，为了获得更高的光照强度，扩散板的一次透过率一般会保持在65％甚至更高。而本实施例中由于光源组件100的数量较少，发光单元130也更为集中，因此即使光线的均匀度较高，即扩散板上的亮度最小值/亮度最大值较大，但高亮度区域还是较为集中。此时可以将扩散板的一次透过率保持在50％-60％的区间范围内。通过适当降低扩散板的一次透过率可以进一步拉近高亮度区域与低亮度区域的亮度差，进一步提高光线的均匀度。

本发明实施例提供的照明灯具的结构参数可以采用如下两种配置方式，当然，也可以采用其他配置方式，本发明实施例对此不做限制。

第一种，照明灯具的长度与宽度之间的比值为2:1，例如照明灯具的尺寸为1200*600*60mm，光源组件100的数量为2个，每个光源组件100中的发光单元130的数量为18或者18的倍数。

第二种，照明灯具的长度与宽度之间的比值为2:1，例如照明灯具的尺寸为600*600*60mm，光源组件100的数量为1个，发光单元130的数量为18或者18的倍数。

本发明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。