WO2023088034A1 - 导光元件及灯具 - Google Patents

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    • G02B6/0086—Positioning aspects
    • G02B6/0088—Positioning aspects of the light guide or other optical sheets in the package

Definitions

  • FIG. 8 is a diagram of the light direction in FIG. 7 .
  • the first light guide surface 422 evenly approaches the second light guide surface 423 to form a slope with a relatively large slope, so that the thickness of the first light guide part 420 becomes uniformly thinner as it moves away from the first incident surface 410, so that The entire light guide portion 42 is generally in the shape of a trapezoidal cylinder with a wide top and a narrow bottom.
  • the thickness of the second light guide part 421 is uniformly thinned away from the second incident surface 411, that is to say, the thickness at the central position of the second light guide part 421 is the thinnest.
  • a plurality of LEDs 30 are fixed on the light source plate 21 in a ring shape to form a light source assembly 20, and the light source assembly 20 is fixed to the bottom center of the lamp body 10; then, the light guide element 40 is slid into the lamp body 10, And make the buckle 46 be fixed in the draw-in groove 12 on the inner wall of the lamp body 10, and at the same time, it is necessary to ensure that the LED 30 on the light source board 21 is located at the center position below the opening of the light incident part 41 of the light guide element 40; 50 is fixed into the lamp body 10 so that the outer surface of the face shield 50 is on the same level as the protective edge 13 of the lamp body 10 , and the assembly of the downlight 100 is now completed.

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Abstract

一种导光元件（40）及灯具（100），导光元件（40）用于对光源（20）发出的光线进行导向，导光元件（40）设有入光部（41）和导光部（42），光源（20）放置在入光部（41）的下方，入光部（41）的靠近光源（20）一侧凹陷形成入光面（A），入光面（A）为曲面；导光部（42）上形成有出光面，导光部（42）设置在入光部（41）的旁侧并与入光面（A）相连，以使得光源（20）发出的光线经过入光面（A）后进入导光部（42）并在导光部（42）的内部传播，导光部（42）内的光线在传播途径中经出光面射出。通过光源直下式排布，配合导光元件（40）上的入光部（41），可以使得导光元件（40）实现侧发光，从而不但实现灯具（100）的超薄形状，而且还增大了光源的爬电距离，提高了灯具（100）的出光率和光线的自然柔和度。

Description

导光元件及灯具
本申请要求了申请日为2021年11月16日，申请号为202111352911.7，发明名称为“导光元件及灯具”以及申请日为2021年11月16日，申请号为202122798468.8，发明名称为“导光元件及灯具”的中国专利申请的优先权，该项专利申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及一种导光元件及灯具，属于灯具技术领域。
背景技术
目前，筒灯、吸顶灯等灯具既要实现超薄，又要保证出光效率，一般是通过大量LED密集排布实现超薄，或是LED侧贴配合导光板实现灯具超薄。若是采用第一种方案，灯具中的LED数量多，成本高，并且大量LED会带来电路上的安全隐患。若是采用第二种方案，导光板厚度和光源板宽度通常较小，导致LED爬电距离较小，存在安全隐患，而且在组装时导光板容易碰伤LED，导致整灯组装不良率高。
有鉴于此，确有必要提出一种新的导光元件及应用该导光元件的灯具，以解决上述问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种导光元件，以至少解决LED爬电距离小、整灯组装不良率高、整灯出光率低的其中之一的问题。
为实现上述目的，本申请提供了一种导光元件，用于对光源发出的光线进行导向，所述导光元件设有入光部和导光部，光源放置在所述入光部的下方，所述入光部的靠近光源一侧凹陷形成入光面，所述入光面为曲面；所述导光部上形成有出光面，所述导光部设置在所述入光部的旁侧并与所述入光面相连，以使得光源发出的光线经过所述入光面后进入所述导光部并在所述导光部的内部传播，所述导光部内的光线在传播途径中经所述出光面射出。
作为本申请的进一步改进，所述入光面包括第一入射面和第二入射面，所述导光部包括位于所述入光部两侧的第一导光部和第二导光部，所述第一导光部与所述第一入射面相连，所述第二导光部与所述第二入射面相连，所述第一导光部的厚度和/或所述第二导光部的厚度沿远离入光部的方向逐渐减小。
作为本申请的进一步改进，所述第二导光部的靠近入光部处的最大厚度小于所述第一导光部的靠近入光部处的最大厚度；所述入光部位于所述第一导光部与第二导光部之间，且所述入光部的厚度呈中间小两边大。
作为本申请的进一步改进，所述第一导光部和所述第二导光部的厚度均为0.6mm-4mm。
作为本申请的进一步改进，所述第一导光部包括靠近光源一侧设置的第一导光面和与第一导光面相对设置的第二导光面，所述第二导光面平行于水平面，所述第一导光面自所述第一入射面朝远离第一入射面的方向逐渐向上倾斜。
作为本申请的进一步改进，所述导光元件呈环状设置，所述入光部环绕所述第二导光部，所述第一导光部环绕所述入光部，所述第一导光部的出光面上设有光破坏结构，以破坏光线在所述第一导光部内的全反射。
作为本申请的进一步改进，所述光破坏结构为阶梯状的微结构。
作为本申请的进一步改进，所述第一入射面和/或所述第二入射面的曲面均朝向光源一侧突出。
本申请的目的还在于提供一种的灯具，以更好地应用上述导光元件。
为实现上述目的，本申请提供了一种灯具，包括相互组装配合的灯体、光源组件、导光元件以及面罩，所述灯体内形成有灯腔，所述光源组件固定在所述灯腔内，所述导光元件为上述的导光元件。
作为本申请的进一步改进，所述导光元件的边缘处突伸有定位部，所述灯体的内侧壁上设有与所述定位部相配合的配合部；所述导光元件通过所述定位部和所述配合部的相互配合固定在所述灯腔内。
作为本申请的进一步改进，所述定位部为自所述导光元件的边缘向外突伸的卡扣，所述配合部为凹设在所述灯体内侧壁上的卡槽，所述卡扣收容于所述卡槽，以将所述导光元件固定在所述灯体内。
作为本申请的进一步改进，所述光源组件包括光源板和固定在所述光源板上的灯珠，所述光源板靠近所述导光元件的一面喷涂油墨，所述灯珠均匀分布在所述光源板上且位于所述导光元件的入光部下方的中心位置处。
作为本申请的进一步改进，所述灯具为筒灯，所述灯体、光源组件、导光元件以及面罩均呈圆形设置，所述面罩遮盖在所述导光元件的外侧并与所述灯体固定连接，以将所述灯腔密封。
本申请的有益效果是：本申请的导光元件通过内凹形成的、且呈曲面设置的入光面，不但有效增大了光源的爬电距离，而且还有效提高了光源的出光率；本申请的灯具通过导光元件和光源组件的直下式排布，配合导光元件上的内凹的入光部，以使导光元件实现侧发光，从而不但实现了灯具的超薄形状，而且还提高了整灯的出光率和光线的自然柔和度。
附图说明
图1是符合本申请优选实施例的灯具的立体图。
图2是图1的分解图。
图3是图2中灯体和导光元件的分解图。
图4是图2中LED固定在光源板上的结构示意图。
图5是图2中导光元件的结构示意图。
图6是图5所示导光元件的另一角度结构示意图。
图7是图2中导光元件和光源组件相互配合时的剖视图。
图8是图7的光线走向图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本申请进行详细描述。
现有技术中，灯具要实现超薄，常见的实现方式是：通过大量LED密集排布实现，或是LED侧贴配合导光元件实现。上述方案在组装灯具时可能会存在安全隐患，或是灯具内光源组件和导光元件的组装位置要求高，增加了组装时的繁琐程序。而本申请提供了一种导光元件40，该导光元件40用于对光源发出的光线进行导向，不仅能够实现灯具的超薄设计，而且在组装时安全性高，安装步骤简单。
具体地，导光元件40设有入光部41和导光部42，光源放置在入光部41的下方，入光部41的靠近光源一侧凹陷形成有入光面A和入光腔B，光源具体为收容在入光腔B内，从而可以保证光源发出的光线能够快速且顺利的到达入光面A。导光部42分设在入光部41的两侧并与入光面A相连，以使得光源发出的光线经过入光面A后进入导光部42并在导光部42的内部传播，并最终经出光面射出。增大了爬电距离。需要说明的是：本申请中，导光元件40呈圆形设置，入光部41呈环状形成在导光元件40上，导光部42设置在入光部41的内侧和外侧，也就是说，入光部41将导光部42分成了两部分，所以从导光元件40的截面图来看，导光部42是设置在入光部41的两侧的；当然，在其他实施例中，导光元件40也可以呈平板状或者条状设置，只要能够满足“入光部位于两个导光部之间”的位置关系即可，此处不作限制。
此外，为了更好地应用上述导光元件40，以实现灯具的超薄和降低组装灯具的不良率，本申请还提供了一种灯具，该灯具包括互相组装的灯体10、光源组件20、导光元件40以及面罩50。为了描述清楚，以下说明书部分将以灯具为筒灯100为例进行举例说明，当然，导光元件40也可以应用在其他灯具上(如吸顶灯)，于此不作过多限制。
如图1和图2所示，本申请揭示了一种筒灯100，包括依次相互组装的灯体10、光源组件20、导光元件40以及面罩50。筒灯100的灯体10、光源组件20、导光元件40以及面罩50均呈圆形设置，灯体10的底部内凹形成灯腔11，以使得整个灯体10呈碗状设置，光源组件20固定在灯腔11内的底部，导光元件40与灯体10组装固定，以将光源组件20限位在灯腔11内，面罩50遮盖在导光元件40的外侧并与灯体10固定连接，以将灯腔11密封。
结合图1、图2和图3，具体来讲，本申请中导光元件40的边缘处突伸有定位部46，灯体10的内侧壁上设有与定位部46配合的配合部12。优选地，上述定位部46为自导光元件40的边缘向外突伸的卡扣46，配合部12为开设在灯体10内侧壁上的卡槽12，卡扣46收容于卡槽12，以将导光元件40固定在灯体10内。优选的，本实施例中的卡槽12是由三个面组成的三角凹槽，也就是说，灯体10上的卡槽12相当于卡扣46的导向槽，这样设置，导光元件40与灯体10组装固定时，导光元件40可以由其卡扣46滑进灯体10的卡槽12 中，组装简单，且定位更精准，不会碰伤光源组件20，换而言之，导光元件40可以通过卡扣46和卡槽12固定在灯体10内。
当然，定位部46也可以为开设在导光元件40边缘位置处的卡槽，此时配合部12对应为突设在灯体10内侧壁上的卡扣，也能实现导光元件40与灯体10的组装固定；或者，灯体10内侧壁上的配合部12也可以为其他结构，定位部46也可以为其他结构，只要能够满足定位部46和配合部12相互配合以实现组装固定导光元件40和灯体10的目的即可，于此不作过多的限制。
此外，灯体10的边缘处还突伸有呈圆环状设置的保护边13，该保护边13的内直径大于面罩50的外直径，且能够保证面罩50放进灯体10内时，面罩50的外表面与保护边13的外表面处于同一个水平面上。这样的结构设计(即保护边13与碗状灯体10的结合)，不仅将光源组件20、导光元件40以及面罩50均收容在灯体10内，有效保护了灯体10的内部结构，且还使得整灯更加的轻薄。
如图4所示，光源组件20包括光源板21和固定在光源板21上的灯珠30，光源板21靠近导光元件40的一面喷涂油墨，以提高光源板21的反射率。本申请中灯珠30为LED，即LED 30为筒灯100内部的光源。具体地，在靠近导光元件40一侧的光源板21上设有LED 30和为LED 30通电的线缆。组装时，直接将组装好的光源组件20平放并固定在灯体10内，然后再将导光元件40和面罩50依次组装在光源组件20的上方，并固定在灯体10的灯腔11内即可，需要注意的是：组装时需要保证导光元件40的入光部41位于LED 30的上方。
面罩50用于起匀光作用，优选的，本申请中是通过添加扩散剂来达到匀光或混光的目的，一次透射率可以达到60％-70％之间，扩散剂的材料可以是PC、PMMA、PP或是PS等。这样设置，与现有技术相比，采用LED直下式排布配合导光元件40的侧发光的方式，使得光源板21的宽度不受定位限制，从而增大了LED 30的爬电距离。
进一步地，本申请中光源板21呈圆环状设置，若干个LED 30呈环状均匀分布并固定在光源板21上，且每个LED均位于入光腔B下方的中心位置处。这样设置，不但可以节约光源板21的材料，使整灯重量减轻，而且还可以在保证出光率的情况下，减少灯珠30的数量，有效提高了电路设计的安全性。
如图5、图6和图7所示，导光元件40采用的是透明的光学材料制成，优选地，透明的光学材料为透明PC、透明PMMA或透明PS等。该导光元件40包括入光部41和导光部42，导光部42分设在入光部41的两侧并与入光面A相连，以使得LED 30发出的光线经过入光面A后进入导光部42并在导光部42的内部传播。具体来讲，入光部41的靠近LED 30一侧向上凹陷形成入光面A，即入光部41的靠近光源板21的一侧朝远离光源板21的方向内凹形成入光面A和入光腔B，入光腔B的开口方向为朝向光源板21。入光部41呈圆环状设置在导光元件40的中心位置处并与整个导光元件40同心。将光源组件20放置在导光 元件40的下方，并将固定在光源板21上的LED 30放置于入光腔B的开口下方。这样设置，不但增大了LED 30爬电距离，还有效提高了整灯的出光率。
入光面A包括第一入射面410和第二入射面411，可以理解的是，第一入射面410和第二入射面411也均呈环形设置，且第一入射面410到导光元件40圆心的距离r1大于第二入射面411到导光元件40圆心的距离r2。r1和r2的距离差的范围在4.5mm-5mm，也就是说，入光腔B的开口直径为4.5mm-5mm。优选地，入光腔B的开口直径为4.5mm，LED 30置于入光腔B开口下方的中心位置处。
入光部41将导光元件40上的导光部42分为第一导光部420和第二导光部421。第一导光部420与第一入射面410相连，第二导光部421与第二入射面411相连，且第一导光部420的厚度和/或第二导光部421的厚度沿远离入光部41的方向逐渐减小。也就是说，第二导光部421位于整个导光元件40的中央并靠近第二入射面411，入光部41环绕第二导光部421，第一导光部420环绕入光部41并靠近第一入射面410，且第一导光部420、入光部41以及第二导光部421均同心设置。本申请中导光元件40的厚度为0.6mm-4mm，即导光元件40的最厚区域的厚度为4mm，最薄区域的厚度为0.6mm，且第一导光部420的厚度随着远离第一入射面410均匀变薄。
第一导光部420包括靠近LED 30一侧设置的第一导光面422和与第一导光面422相对设置的第二导光面423，第二导光面423平行于水平面，第一导光面422自第一入射面410朝远离第一入射面410的方向逐渐向上倾斜。
具体地，第一导光面422均匀的向第二导光面423靠近而形成坡度较大的斜面，以实现第一导光部420的厚度随着远离第一入射面410均匀变薄，使得整个导光部42大致呈现为上宽下窄的梯形圆柱状。同样的，第二导光部421的厚度也随着远离第二入射面411均匀变薄，也就是说第二导光部421的中央位置处的厚度最薄，这样设置，当LED 30发出的光线从第一入射面410进入第一导光部420内传播并进行若干次的反射时，第一导光部420可以利用自身由厚到薄的变化来破坏导光部42内发生的全反射。
需要注意的是，由于入光部41呈环状设置，LED 30发出的光从第一入射面410和/或第二入射面411进入对应的第一导光部420和/或第二导光部421时，光线在第二导光部421内比在第一导光部420内传播的多，因此，本申请中第二导光部421底部的导光面的倾斜度比第一导光部420底部的导光面(第一导光面422)的倾斜度要小，这样设置，可以使得整个筒灯100在保证出光率的同时，还可以使得出光更加的柔和。
进一步的，入光部41的第一入射面410和第二入射面411均为曲面，且曲面均朝向LED30一侧突出，便于LED 30发出的光线通过第一入射面410和第二入射面411进入对应的第一导光部420和第二导光部421内。这样设置，可以在利用少量的LED 30的情况下，不但保证了出光率，而且还节省了材料，提高了电路设计的安全性及整灯的可靠性。
结合图4、图5和图6，第一导光部420的出光面上设有呈阶梯状的微结构426，且该 微结构426环绕入光部41设置，该微结构426也呈圆环状设置，且均朝向导光元件40的中央聚拢。这样设置，当光线进入第一导光部420后，会进行一系列的光反射、折射，为了避免出现全反射的现象，可以依靠第一导光部420本身的厚度变化来破坏全反射，还可以利用第一导光部420上的微结构426来破坏全反射进行出光，如此设置，有效提高了整个筒灯100的出光率，且出光的光线更为柔和、自然。当然，在其他实施例中，也可以利用导光粒子或其他光破坏结构来破坏全反射进行出光，此处不作限制。
进一步的，为了提高整灯的出光率，在导光元件40的出光面上还设有凹陷部43，该凹陷部43位于入光部41的上方，且与入光部41在同一竖直方向上相对设置，该凹陷部43将导光部42的出光面分为第一出光面424和第二出光面425，即第一出光面424为第一导光部420的出光面、第二出光面425为第二导光部421的出光面。第一出光面424位于上述第二导光面423的外侧，也就是说，第一出光面424为第一导光部420的顶部外壁面，第二导光面423为第一导光部420的顶部内壁面，两者相对设置。
第二出光面425为第二导光部421的顶部外壁面，并位于导光元件40的中央且呈圆形设置，第一出光面424环绕第二出光面425且呈圆环设置，从而当光线分别从第一入射面410和第二入射面411进入后，经过一系列的反射和折射，最终分别从第一出光面424和第二出光面425射出。由于第二出光面425位于导光元件40的中央，且从第一出光面424射出的光线较为集中，故将第二出光面425设置成在竖直方向上略低于第一出光面424，即第二导光部421的靠近入光部41处的最大厚度要略小于第一导光部420的靠近入光部41处的最大厚度，入光部41位于第一导光部420与第二导光部421之间，且入光部41的厚度呈中间小两边大。这样设置，可以在提高整灯出光率的同时，也保证了光线的自然、柔和。
结合图1至图8，下面将对本申请筒灯100的组装和工作原理进行说明。首先，将多个LED 30呈圆环状固定在光源板21上，形成光源组件20，将光源组件20固定至灯体10的底部中央；然后，将导光元件40滑进灯体10内，并使得卡扣46固定在灯体10内侧壁上的卡槽12内，同时需保证光源板21上的LED 30位于导光元件40的入光部41的开口下方中心位置处；最后，将面罩50固定至灯体10内，并使得面罩50的外表面与灯体10的保护边13处于同一个水平面上，此时即完成了筒灯100的组装。较佳的，本申请筒灯100的腔体高度，即光源板21的上表面(靠近导光元件40的一面)与面罩50的内表面(靠近导光元件40的一面)之间的高度约8mm，这样的高度设置结合上述导光元件40的结构设置，可以较好的保证LED 30出光率高且光线柔和。
工作原理：LED 30发出的光线从第一入射面410和第二入射面411进入对应的第一导光部420和第二导光部421，一部分光线会在第一导光部420和第二导光部421内进行反射，少部分光线则会从第一导光部420和第二导光部421的底面折射出导光部42，还有一部分光线会从第一导光部420和第二导光部421的出光面折射出去，且从出光面折射出去的光再经过面罩50的作用，最终呈现出光率高，且光线柔和、自然的光线。
综上所述，本申请的导光元件40通过内凹形成的、且呈曲面设置的入光面A，不但有效增大了光源30的爬电距离，而且还有效提高了光源30的出光率；本申请的灯具100通过导光元件40和光源组件20的直下式排布，配合导光元件40上的内凹的入光部41，以使导光元件40实现侧发光，从而不但实现了灯具100的超薄形状，而且还提高了整灯的出光率和光线的自然柔和度。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (13)

  1. 一种导光元件，用于对光源发出的光线进行导向，其中：所述导光元件设有入光部和导光部，光源放置在所述入光部的下方，所述入光部的靠近光源一侧凹陷形成入光面，所述入光面为曲面；所述导光部上形成有出光面，所述导光部设置在所述入光部的旁侧并与所述入光面相连，以使得光源发出的光线经过所述入光面后进入所述导光部并在所述导光部的内部传播，所述导光部内的光线在传播途径中经所述出光面射出。
  2. 根据权利要求1所述的导光元件，其中：所述入光面包括第一入射面和第二入射面，所述导光部包括位于所述入光部两侧的第一导光部和第二导光部，所述第一导光部与所述第一入射面相连，所述第二导光部与所述第二入射面相连，所述第一导光部的厚度和/或所述第二导光部的厚度沿远离入光部的方向逐渐减小。
  3. 根据权利要求2所述的导光元件，其中：所述第二导光部的靠近入光部处的最大厚度小于所述第一导光部的靠近入光部处的最大厚度；所述入光部位于所述第一导光部与第二导光部之间，且所述入光部的厚度呈中间小两边大。
  4. 根据权利要求3所述的导光元件，其中：所述第一导光部和所述第二导光部的厚度均为0.6mm-4mm。
  5. 根据权利要求2所述的导光元件，其中：所述第一导光部包括靠近光源一侧设置的第一导光面和与第一导光面相对设置的第二导光面，所述第二导光面平行于水平面，所述第一导光面自所述第一入射面朝远离第一入射面的方向逐渐向上倾斜。
  6. 根据权利要求2所述的导光元件，其中：所述导光元件呈环状设置，所述入光部环绕所述第二导光部，所述第一导光部环绕所述入光部，所述第一导光部的出光面上设有光破坏结构，以破坏光线在所述第一导光部内的全反射。
  7. 根据权利要求6所述的导光元件，其中：所述光破坏结构为阶梯状的微结构。
  8. 根据权利要求2所述的导光元件，其中：所述第一入射面和/或所述第二入射面的曲面均朝向光源一侧突出。
  9. 一种灯具，包括相互组装配合的灯体、光源组件、导光元件以及面罩，所述灯体内形成有灯腔，所述光源组件固定在所述灯腔内，其中：所述导光元件为权利要求1-8中任意一项所述的导光元件。
  10. 根据权利要求9所述的灯具，其中：所述导光元件的边缘处突伸有定位部，所述灯体的内侧壁上设有与所述定位部相配合的配合部；所述导光元件通过所述定位部和所述配合部的相互配合固定在所述灯腔内。
  11. 根据权利要求10所述的灯具，其中：所述定位部为自所述导光元件的边缘向外突伸的卡扣，所述配合部为凹设在所述灯体内侧壁上的卡槽，所述卡扣收容于所述卡槽，以将所述导光元件固定在所述灯体内。
  12. 根据权利要求9所述的灯具，其中：所述光源组件包括光源板和固定在所述光源板上的灯珠，所述光源板靠近所述导光元件的一面喷涂油墨，所述灯珠均匀分布在所述光源板上且位于所述导光元件的入光部下方的中心位置处。
  13. 根据权利要求9所述的灯具，其中：所述灯具为筒灯，所述灯体、光源组件、导光元件以及面罩均呈圆形设置，所述面罩遮盖在所述导光元件的外侧并与所述灯体固定连接，以将所述灯腔密封。
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