照明装置的制作方法

1.本实用新型涉及照明装置技术领域，具体而言，涉及一种照明装置。


背景技术：

2.目前，随着社会进步、生活品质的提升，人们越来越注重生活品质、追求健康的生活环境。正是在此大环境下近年来家居照明行业开始出现一种新的灯具形态
‑‑‑
天空灯，或者也有称为蓝天灯等。这种模拟天空灯具的主要特征体现在模拟天空视觉效果和近似模拟太阳光线平行照射这两点。市场上现有的模拟天空灯具主要分两种：一种只专注于模拟天空视觉效果，放弃了对太阳光线平行照射的近似模拟；第二种既有对天空视觉效果的模拟，也有对太阳光线平行照射的近似模拟。
3.然而，对于第二种情况而言，为了保证瑞利散射板上的光线照度均匀度的保证，以保障对天空视觉效果的模拟，要求出射光束的光束角不能过小；为了保障对太阳光线平行照射的近似模拟，又需要要求出射光束的光束角尽可能的小；上述技术要求之间存在一定的对立情况，同时还会出现空间亮度局部较高、眩光较严重的情况，使得出光的情况较差，不利于提高用户的使用体验。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种照明装置，以解决现有技术中的照明装置在模拟天空灯时出光效果较差的技术问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型供了一种照明装置，包括：瑞利散射板；准直光发生器，与瑞利散射板相对设置，准直光发生器用于提供准直光束；光束约束器，与准直光发生器相对设置，光束约束器位于瑞利散射板和准直光发生器之间，光束约束器具有光约束通道，光束约束器用于消除预设角度的光线，光束约束器的出射光线的光轴垂直于瑞利散射板；光束角扩展器，设置在光束约束器的光约束通道内，光束角扩展器用于使由准直光发生器发出的准直光束发生偏离。
6.进一步地，准直光发生器包括：全反射透镜，与光束约束器相对设置；发光部，设置在全反射透镜上，发光部位于全反射透镜远离光束约束器的一侧。
7.进一步地，准直光发生器包括：消光罩；发光部，设置在消光罩内；菲涅尔透镜，设置在消光罩内，菲涅尔透镜与发光部相对设置。
8.进一步地，准直光发生器包括：消光罩；发光部，设置在消光罩内；单凸单透镜，设置在消光罩内，单凸单透镜与发光部相对设置。
9.进一步地，准直光发生器包括：消光罩；发光部，设置在消光罩内；双凸单透镜，设置在消光罩内，双凸单透镜与发光部相对设置。
10.进一步地，准直光发生器的出射的准直光的光束角为α，α≤20
°
。
11.进一步地，准直光发生器为多个，多个准直光发生器按矩形阵列或正三角形阵列进行排布。
12.进一步地，光束角扩展器包括多个连接设置的扩展单元，扩展单元具有与准直光发生器相对设置的工作面，工作面为球面或锥面。
13.进一步地，准直光发生器为多个，相邻两个准直光发生器的最大距离为d，准直光发生器的透镜的半径为r，光束角扩展器的出射面到瑞利散射板之间的距离为h，经光束角扩展器扰动后的光线的偏离角为
△
θ，
14.进一步地，准直光发生器的底部与光束约束器的顶部之间的距离为w，位于同一光束约束器的横截面上内表面轮廓中相距最远的两点之间的距离为φ，光束约束器的遮光角为δ，δ≥30
°
。
15.进一步地，光束约束器为筒状结构，光束约束器的横截面为正六边形、或正方形、或长方形、或三角形。
16.应用本实用新型的技术方案，通过准直光发生器能够提供准直光束，这里的准直光束可以为一束接近平行光的小角度光束。通过光束角扩展器能够对准直光发生器的小角度光束进行精确地、可控地扩展，在实现瑞利散射板上的光线照度均匀度目标的同时将出射光束的光束角限制住，同时光束约束器还能够抑制天空灯的直视眩光。通过光束约束器能够消除来自准直光发生器的光线中的大角度方向的光线，同时还负责提供一定的遮光角、用于抑制天空灯的眩光。因此，通过本实用新型提供的技术方案，能够解决现有技术中的照明装置在模拟天空灯时出光效果较差的技术问题。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本实用新型的实施例提供的照明装置的结构示意图；
19.图2示出了根据本实用新型的实施例提供的扩展单元的结构示意图；
20.图3示出了根据本实用新型的实施例提供的具有全反射透镜和发光部的准直光发生器的结构示意图；
21.图4示出了根据本实用新型的实施例提供的具有发光部、消光罩和菲涅尔透镜的准直光发生器的结构示意图；
22.图5示出了根据本实用新型的实施例提供的具有发光部、消光罩和单凸单透镜的准直光发生器的结构示意图；
23.图6示出了根据本实用新型的实施例提供的具有发光部、消光罩和双凸单透镜的准直光发生器的结构示意图；
24.图7示出了根据本实用新型的实施例提供的光束角扩展器的角度扰动示意图；
25.图8示出了根据本实用新型的实施例提供的具有上凸弧面的扩展单元的结构示意图；
26.图9示出了根据本实用新型的实施例提供的具有上凸弧面的扩展单元的主视图；
27.图10示出了根据本实用新型的实施例提供的具有下凸弧面的扩展单元的结构示
意图；
28.图11示出了根据本实用新型的实施例提供的具有下凸弧面的扩展单元的主视图；
29.图12示出了根据本实用新型的实施例提供的具有锥面的扩展单元的结构示意图；
30.图13示出了根据本实用新型的实施例提供的具有锥面的扩展单元的主视图；
31.图14示出了根据本实用新型的实施例提供的呈矩形阵列排布的全反射透镜的结构示意图；
32.图15示出了根据本实用新型的实施例提供的呈三角阵列排布的全反射透镜的结构示意图；
33.图16示出了根据本实用新型的另一实施例提供的照明装置的相对位置示意图；
34.图17示出了根据本实用新型的实施例提供的横截面为正六边形的光约束器的结构示意图；
35.图18示出了根据本实用新型的实施例提供的横截面为正方形的光约束器的结构示意图；
36.图19示出了根据本实用新型的一个实施例提供的扩展器与光约束器之间的设置布局示意图；
37.图20示出了根据本实用新型的另一实施例提供的扩展器与光约束器之间的设置布局示意图。
38.其中，上述附图包括以下附图标记：
39.10、瑞利散射板；20、准直光发生器；21、全反射透镜；22、发光部；23、消光罩；24、菲涅尔透镜；25、单凸单透镜；26、双凸单透镜；30、光束约束器；40、光束角扩展器；41、扩展单元。
具体实施方式
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
41.如图1至图20所示，本实用新型的实施例提供了一种照明装置，该照明装置包括瑞利散射板10、准直光发生器20、光束约束器30和光束角扩展器40。准直光发生器20与瑞利散射板10相对设置，具体的，准直光发生器20是指用于提供准直光束的光发生器。光束约束器 30与准直光发生器20相对设置，光束约束器30位于瑞利散射板10和准直光发生器20之间，光束约束器30具有光约束通道，光束约束器30用于消除预设角度的光线，这里的预设角度不限于某一角度值，预设角度也可以包括某一角度范围，或者预设角度是指大于特定角度值的角度范围。光束约束器30的出射光线的光轴垂直于瑞利散射板10。准直光发生器20出射的准直光线(主光轴光线除外)在延伸方向上相对于主光轴先逐渐趋近再在相交之后逐渐远离，附图3至附图6中仅示出了出射光线向主光轴趋近的部分。优选的，所述准直光线的相交点位于光束约束器30的光约束通道内。光束角扩展器40设置在光束约束器30的光约束通道内，光束角扩展器40用于使由准直光发生器20发出的准直光束发生偏离，这里的“偏离”是指改变准直光束改变原有传播方向，优选的，为进一步增大准直光线相对主光轴的夹角，也就增大了准直光线的光束角，使得光束角扩展器40出射光线的光束角度大于准直光发生器 20出射的准直光束的光束角。具体的，本实施例中的照明装置由顶部至底部(靠近
用户的方向为顶，远离用户的方向为底)依次为瑞利散射板10、光束约束器30、光束角扩展器40和准直光发生器20。
42.具体的，本实施例中的光束约束器30的光约束通道与光束角扩展器40所在的平面基本垂直。在本实施例中包括多个准直光发生器20和多个光束约束器30，多个准直光发生器20 与多个光束约束器30一一对应地设置，各个光束约束器30设置在与相应的准直光发生器20 相对的位置处。本实施例中的照明装置包括多个照明部，每个照明部均包括一个准直光发生器20以及与该准直光发生器20相对设置的光束约束器30，每个照明部的准直光发生器20的中轴和光束约束器30的中轴均位于同一直线上，优选的，准直光发生器20的中轴、光束约束器30的中轴均与每个照明部的主光轴所在的直线重合，且准直光发生器20的中轴、光束约束器30的中轴基本垂直于光束角扩展器40和/或瑞利散射板10，进一步的，光束角扩展器 40与瑞利散射板10基本平行，以体现处本技术中的“直下式”结构。
43.采用本实施例提供的照明装置，通过准直光发生器20能够提供准直光束，这里的准直光束可以为一束接近平行光的小角度光束。通过光束角扩展器40能够对准直光发生器20的小角度光束进行精确地、可控地扩展，在实现瑞利散射板10上的光线照度均匀度目标的同时将出射光束的光束角限制住，同时光束角扩展器40还能够抑制天空灯的直视眩光。通过光束约束器30能够消除来自准直光发生器20的光线中的大角度方向的光线，同时还负责提供一定的遮光角、用于抑制天空灯的眩光。上述照明装置具有结构简单、通用化好、受灯具形状尺寸影响小的优点。在实现对天空视觉效果、太阳光线平行入射的近似模拟的情况下，还对室内灯具眩光抑制做了考虑。因此，通过本实用新型提供的技术方案，能够解决现有技术中的照明装置在模拟天空灯时出光效果较差的技术问题。
44.需要说明的是，这里的光束角扩展器40设置在光约束通道内包括光束角扩展器40完全设置在光约束通道内或者光束角扩展器40设置在光约束通道的顶部。
45.在一个实施例中，准直光发生器20包括全反射透镜21和发光部22，全反射透镜21与光束约束器30相对设置，发光部22设置在全反射透镜21上，具体的，发光部22设置在全反射透镜21的底部，发光部22位于全反射透镜21远离光束约束器30的一侧，全反射透镜21 用于产生准直的准直光束。全反射透镜21对来自led光源的所有光线进行准直化，为了适当减少全反射透镜21出射光束在光束约束器30中的光线能量损耗从而提高光学效率，全反射透镜21的出射光束中除主轴光线与主光轴平行外其它出射光线均与主光轴相交叉，为了保证出射光线准直度、光线与主光轴的夹角小于10
°
。在本实施例中全反射透镜21对所有出射光线均作了准直处理，其光学效率最高，为最佳优选模型。
46.在另一实施例中，准直光发生器20包括消光罩23、发光部22和菲涅尔透镜24，发光部22设置在消光罩23内，菲涅尔透镜24设置在消光罩23内，菲涅尔透镜24与发光部22相对设置。菲涅尔透镜24对来自led光源的中心部分光线进行准直化，其余部分光线到达消光罩 23后被消光罩23吸收。消光罩23采用黑色哑光表面处理。为了适当减少菲涅尔透镜24出射光束在光束约束器30中的光线能量损耗从而提高光学效率，菲涅尔透镜24的出射光束中除主轴光线与主光轴平行外其它出射光线均与主光轴相交叉，为了保证出射光线准直度、光线与主光轴的夹角小于10
°
。
47.在另一实施例中，准直光发生器20包括消光罩23、发光部22和单凸单透镜25。发光部 22设置在消光罩23内，单凸单透镜25设置在消光罩23内，单凸单透镜25与发光部22相对
设置。单凸单透镜25对来自led光源的中心部分光线进行准直化，其余部分光线到达消光罩 23后被消光罩23吸收。消光罩23采用黑色哑光表面处理。为了适当减少单凸单透镜25出射光束在光束约束器30中的光线能量损耗从而提高光学效率，单凸单透镜25的出射光束中除主轴光线与主光轴平行外其它出射光线均与主光轴相交叉，为了保证出射光线准直度、光线与主光轴的夹角小于10
°
。
48.在另一实施例中，准直光发生器20包括消光罩23、发光部22和双凸单透镜26，发光部 22设置在消光罩23内，双凸单透镜26设置在消光罩23内，双凸单透镜26与发光部22相对设置。双凸单透镜26对来自led光源的中心部分光线进行准直化，其余部分光线到达消光罩 23后被消光罩23吸收。消光罩23采用黑色哑光表面处理。为了适当减少双凸单透镜26出射光束在光束约束器30中的光线能量损耗从而提高光学效率，双凸单透镜26的出射光束中除主轴光线与主光轴平行外其它出射光线均与主光轴相交叉，为了保证出射光线准直度、光线与主光轴的夹角小于10
°
。
49.具体的，上述所有实施例中的准直光发生器20的出射的准直光的光束角为α，α≤20
°
，光束角用来表征有效照明的角度，出射光线与主光轴的夹角与光束角成正比关系，采用上述范围设置，能够有效保证出光效果。具体的，准直光发生器20出射光束的最优光束角度α区间为6
°
～8
°
，次优光束角度区间为6
°
～10
°
、11
°
～15
°
。
50.具体的，本实施例中的准直光发生器20为多个，多个准直光发生器20按矩形阵列或正三角形阵列进行排布，以实现不同的出光效果。相应的，本实施例中的光束约束器30也呈相同的阵列进行排布，同样的，本实施例中的光束角扩展器40也成相同的阵列进行布置。
51.在上述所有实施例中，照明装置在安装完成后，光束角扩展器40设置在准直光发生器20 的顶部，同时，光束角扩展器40设置在光束约束器30的顶部和光束约束器30的底部之间。需要说明的是，本实施例中的准直光发生器20设置在光束约束器30的底部，准直光发生器 20的靠近光束约束器30的一端为准直光发生器20的顶部，准直光发生器20的远离光束约束器30的一端为准直光发生器20的底部。光束约束器30靠近准直光发生器20的一端为光束约束器30的底部，光束约束器30远离准直光发生器20的一端为光束约束器30的顶部。光束角扩展器40的位置高于光束约束器30的顶部，表明光束角扩展器40设置在光束约束器30 的通道内。
52.具体的，光束角扩展器40包括多个连接设置的扩展单元41，该扩展单元41为特定的微结构，该微结构的形状尺寸与各准直光发生器20相对位置、光束角精确扩展器的安装位置、瑞利散射板10安装位置等相关联。具体来说，微结构能够精确控制角度扰动量精确受控原理叙述如下：如图7中所示，n1n2为微结构工作面上的法线，ip为入射光线，po为出射光线。出射光线与入射光线关于法线遵守斯涅尔定律：sin(∠opn1)＝rf*sin(∠ipn2)，rf是透镜材质对光线的折射率。当微结构工作弧面的曲率确定以后工作弧面上各点的法线方向也就确定了，出射光线相对于入射光线的扰动量或者说偏离角
△
θ＝∠opn1－∠ipn2就是确定的。所以当微结构工作弧面曲率确定时，对入射光线、或者说来自准直光发生器20的出射光线的扰动量就是确定的。扰动量优选的为使得准直光发生器20的出射光线的光束角增加0～15度，优选的增加5～10度。
53.在上述实施例中，扩展单元41具有与准直光发生器20相对设置的工作面，工作面为球面或锥面。具体的，扩展单元41的工作面的轮廓线形状可以选弧线上凸、弧线下凸、平
直折线等形式，其中弧线上凸作为优选形式。
54.具体的，本实施例中的准直光发生器20为多个，相邻两个准直光发生器20的最大距离为d，准直光发生器20的透镜的半径为r，光束角扩展器40的出射面到瑞利散射板10之间的距离为h，经光束角扩展器40扰动后的光线的偏离角为
△
θ，采用这样的结构设置，能够有利于相邻的两个准直光发生器20的出射光线在瑞利散射板10上实现重叠，从而提高瑞利散射板10整体照明均匀度。
55.上述所有实施例中的光束约束器30所有表面为黑色哑光，将来自准直光发生器20的光束中的大角度光线吸收掉，实现抑制出射光的光束角，从而抑制眩光的作用。如图所示，考虑到生产的便利性、以及实际效果的验证，准直光发生器20的顶部与光束约束器30的底部之间有一间隙g，g为正值。
56.进一步地，准直光发生器20的底部与光束约束器30的顶部之间的距离为w(具体可以参考图19和图20所示)，位于同一光束约束器30的横截面上内表面轮廓中相距最远的两点之间的距离为φ，光束约束器30的遮光角为δ，“atan()”表示正切函数。一般地δ≥30
°
，优选地δ≥45
°
。采用这样的结构设置，可以抑制光源的直视眩光，提高使用舒适度。
57.具体的，上述所有实施例中的光束约束器30均可以为筒状结构，光束约束器30的横截面为正六边形、或正方形、或长方形、或三角形等。
58.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：结构简单、通用化好、受灯具形状尺寸影响小的优点。在实现对天空视觉效果、太阳光线平行入射的近似模拟的情况下，还对室内灯具眩光抑制做了考虑。
59.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
60.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
61.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
62.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
63.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
64.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。