一种黑板灯的制作方法

1.本技术涉及照明技术领域，特别涉及一种黑板灯。


背景技术：

2.黑板灯用于在教室内提供良好的视觉环境，保证教师和学生在黑板上的书写与阅读。黑板灯的照明效果直接关系到学生和教师眼睛健康问题。如果照明效果不达标，眼睛很容易疲劳，不利于青少年学生及教师的眼部健康。目前，黑板灯通常采用透镜结构来对光源的光线方向进行调整，由于透镜对光线出射角度的调整有限，造成出光面亮度过大，教师和学生均会感觉眼部不适，并且，透镜的使用增加了黑板灯整体的成本和重量。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种黑板灯，旨在解决现有的黑板灯使用透镜造成的出光角度调整有限、出光面亮度过大的技术问题。
4.本技术实施例是这样实现的，一种黑板灯，具有朝向黑板的前端和背离黑板的后端；所述黑板灯包括：
5.光源板；
6.壳体，具有与所述黑板的表面垂直的底面，且所述壳体背离所述底面的一侧形成呈扩口状的第一导光腔，所述光源板设于所述第一导光腔的底壁上；所述第一导光腔自其后端至前端朝向所述底面倾斜，所述第一导光腔具有靠近前端的第一侧壁和靠近后端的第二侧壁；所述第一侧壁和所述第二侧壁均为凹面，且所述第一侧壁的曲率半径大于所述第二侧壁的曲率半径；
7.微结构板，设于所述第一导光腔的开口处；以及
8.格栅板，设于所述微结构板背离所述光源板的一侧。
9.在一个实施例中，所述第一导光腔的底壁与所述底面的夹角为12
°
～22
°
。
10.在一个实施例中，所述第一侧壁的曲率半径为40mm～60mm；所述第二侧壁的曲率半径为25mm～40mm。
11.在一个实施例中，所述壳体背离所述底面的一侧形成位于所述第一导光腔的后端并呈扩口状的第二导光腔，所述光源板还设于所述第二导光腔的底壁上；所述第二导光腔自其后端至前端朝向所述底面倾斜，所述第二导光腔具有靠近前端的第三侧壁和靠近后端的第四侧壁；
12.所述第三侧壁和所述第四侧壁均为凹面，所述第三侧壁的曲率半径小于所述第四侧壁的曲率半径；或者，所述第三侧壁为凹面，所述第四侧壁为平面。
13.在一个实施例中，所述第二导光腔的底壁与所述底面的夹角为12
°
～22
°
。
14.在一个实施例中，所述第二导光腔的底壁与所述第一导光腔的底壁共面。
15.在一个实施例中，所述第三侧壁的曲率半径大于所述第二侧壁的曲率半径且小于所述第一侧壁的曲率半径。
16.在一个实施例中，所述第三侧壁的曲率半径为30mm～50mm。
17.在一个实施例中，所述第四侧壁为平面，所述第四侧壁与所述光源板的发光中心线之间的夹角为20
°
～50
°
。
18.在一个实施例中，所述微结构板的朝向所述光源板的表面与所述第一导光腔的底壁平行，所述微结构板的背离所述光源板的表面上形成凸起和凹槽，所述凸起的顶壁的曲率半径为0.1mm～1mm，所述凹槽的底壁的曲率半径为0.1mm～1mm。
19.本技术实施例提供的黑板灯，其有益效果在于：
20.本技术实施例提供的黑板灯，其壳体上形成第一导光腔，第一导光腔的朝向黑板的前端相对于后端上倾，第一导光腔具有靠近前端的第一侧壁和远离前端的第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁均为凹面，由于凹面具有发散光线的作用，设置于第一导光腔的底壁上的光源板的光线经第一侧壁和侧壁作用下具有更大的发散角，且由于第一导光腔呈扩口状，发散的光线能够从第一导光腔出射，从而获得大角度的出射光束；第一侧壁的曲率半径大于第二侧壁的曲率半径，凹面的曲率半径越小，发散作用越强，因此，第二侧壁能够使光线以更大的角度向上偏转，至少到达黑板的上边缘，第一侧壁使光线向下偏转，至少到达黑板的下边缘；进一步借由微结构板的均匀化作用和格栅板对大角度光线的抑制作用，能够在获得大的出射角的同时减少大角度光线对教师的直射，从而，黑板表面整体亮度降低，黑板各处的光线亮度均匀，大角度光线少，教师和学生感觉更舒适，有利于提高使用体验并保证教师和学生的眼部健康。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本技术实施例提供的黑板灯的立体组装示意图；
23.图2是图1所示黑板灯的立体分解示意图；
24.图3是图1所示黑板灯的剖面结构示意图；
25.图4是图1所示黑板灯中壳体的结构示意图；
26.图5是图1所示黑板灯中壳体的尺寸示意图；
27.图6是图1所示黑板灯中微结构板的侧视图；
28.图7是图6中a处的放大图；
29.图8是图1所示黑板灯中格栅板的侧视图；
30.图9是图1所示黑板灯中格栅板的正视图；
31.图10是本技术实施例提供的黑板灯的配光曲线图。
32.图中标记的含义为：
33.100-黑板灯；
34.1-壳体，10-底面，11-第一导光腔，110-第一底壁，111-第一侧壁，112-第二侧壁，12-第二导光腔，120-第二底壁，121-第三侧壁，122-第四侧壁，13-第一卡扣，14-第二卡扣；
35.2-光源板，21-电路板，22-发光元件；
36.3-微结构板，31-凸起，32-凹槽；
37.4-格栅板，40-透光孔；5-端盖；6-驱动电源；7-吊杆。
具体实施方式
38.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
39.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.请结合参阅图1至图3，本技术实施例提供一种黑板灯100。该黑板灯100用于教室内，其通常设置在黑板的前方并以朝斜下方出光的方式照射黑板的表面。如图3所示，该黑板灯100具有与黑板表面垂直的底面10，在黑板灯100使用时，该底面10通常为平行于地面，因此，可以将该底面10作为参考平面。该黑板灯100朝向黑板的一端为前端，背离黑板的一端为后端，黑板灯100的各个结构也同样具有对应的前端和后端。
41.具体地，如图2和图3所示，该黑板灯100包括光源板2、壳体1、微结构板3和格栅板4。光源板2包括电路板21以及设于电路板21上的多个发光元件22，发光元件22可以是led(light-emitting diode，发光二极管)或其他类型的发光器件。请结合参阅图3和图4，底面10设置在壳体1上，壳体1上背离底面10的一侧形成呈扩口状的第一导光腔11，光源板2设于第一导光腔11的底壁(第一底壁110)上，第一导光腔11的前端相对于后端上倾，也即，该第一导光腔11自其后端至前端逐渐靠近底面10，第一导光腔11具有靠近前端的第一侧壁111和靠近后端的第二侧壁112，第一侧壁111和第二侧壁112均为凹面，且第一侧壁111的曲率半径r1大于第二侧壁112的曲率半径r2。微结构板3设于第一导光腔11的开口处，微结构板3上背离光源板2的一侧设有微结构。格栅板4设于微结构板3的背离光源板2的一侧。
42.第一侧壁111和第二侧壁112均为凹面，凹面具有发散光线的作用，设置于第一导光腔11的第一底壁110上的光源板2的光线经第一侧壁111和第二侧壁112的反射后具有更大的发散角；第一导光腔11呈扩口状，发散的光线能够从第一导光腔11出射，从而获得大角度的出射光束；第一侧壁111的曲率半径r1大于第二侧壁112的曲率半径r2，凹面的曲率半径越小，发散作用越强，因此，第二侧壁112能够使光线以更大的角度发散并向上、向前偏转，第一侧壁111使光线向下、向后偏转，大角度的出射光束使得黑板的表面上可以获得相对较低的光照强度，人眼不会感觉黑板的表面过亮；由于第一导光腔11的朝向黑板的前端相对于后端上倾，黑板灯100的上端距离黑板灯100更近，从而，黑板的上下方向上各处光照强度能够趋于均匀；进一步借由微结构板3的均匀化作用和格栅板4对大角度光线的抑制作用，在获得大的出射角、光线分布均匀的同时，还能减少大角度光线对教师的眼睛的直射，提高用户体验，保证用户眼部舒适和健康。
43.本技术实施例提供的黑板灯100，通过上述壳体1的第一导光腔11以及微结构板3、格栅板4的设置，能够获得大角度的出射光线，黑板表面的亮度不会过大，且光线在黑板表面各处强度均匀，大角度光线减少，教师和学生感觉更舒适，有利于提高用户体验并保证用户眼睛健康；无需设置透镜，既减少了该黑板灯100的物料成本，也降低了黑板灯100的重量。
44.请结合参阅图1和图2，在壳体1的长度方向的两端分别设有端盖5。第一导光腔11为在长度方向的两端呈开放式的腔体，端盖5用于将壳体1的两端封闭，从而，将第一导光腔11的两端封闭。
45.请参阅图3和图4，第一底壁110为平面，电路板21的背离发光元件22的一侧与第一底壁110抵接。如图5所示，第一底壁110与上述底面10之间具有夹角，使得第一底壁110由后至前呈上倾状。
46.第一底壁110上形成相对的第一卡扣13，光源板2的两端被开口抵挡，从而光源板2能够被固定在第一底壁110上而不能向下移动。光源板2由第一导光腔11的开放式的任意一端并以沿着长度方向滑动的方式进入第一卡扣13之间，并被第一卡扣13所限制；拆卸时相反，不再赘述。
47.壳体1可以为铝壳等具有良好散热性的结构件，通过例如挤出成型等方式制作。当然，此处仅为示例，在其他可选实施例中，壳体1可以为其他材料并通过其他方式制作而成。
48.如图1和图2所示，该黑板灯100的驱动电源6设置在壳体1外，具体是设置在壳体1的底面10上，并与壳体1内的光源板2电连接。用于将该黑板灯100安装至天花板、吊顶等位置处的吊杆7也设置在壳体1的底面10上，不再赘述。
49.请结合参阅图3和图4，在一个实施例中，壳体1上背离底面10的一侧还形成第二导光腔12，第二导光腔12设于第一导光腔11的后侧，第二导光腔12也呈扩口状。另一光源板2设于第二导光腔12的底壁(第二底壁120)上。该第二导光腔12的前端相对于后端上倾，第二导光腔12具有靠近前端的第三侧壁121和远离前端的第四侧壁122。
50.其中，第三侧壁121和第四侧壁122可以均为凹面，且第三侧壁121的曲率半径r3小于第四侧壁122的曲率半径r4，请结合参阅图5。那么，第三侧壁121使光线以更大的角度发散并向后、向下偏转，第四侧壁122使光线发散并向前、向上偏转。来自第二导光腔12的出射光线与来自第一导光腔11的出射光线叠加后，能够进一步增大该黑板灯100所能照射的区域，也即，增大了该黑板灯100的出射角，并且，黑板表面区域的光照均匀度可以进一步提高。
51.或者，如图3和图4所示，第三侧壁121为凹面，第四侧壁122为平面。由于平面的曲率半径相当于为无穷大，因而，仍可以认为第三侧壁121的曲率半径r3小于第四侧壁122的曲率半径。从而，也能够进一步增大该黑板灯100所能照射的区域，并使得黑板表面区域的光照均匀度进一步提高；而且，第四侧壁122为平面，还可以降低该壳体1的设计和制造难度，降低该黑板灯100的制造成本。
52.同样地，请参阅图3和图4，第二底壁120也为平面，电路板21的背离发光元件22的一侧与第二底壁120抵接。第二底壁120与上述底面10之间具有夹角，使得第二底壁120由后至前呈上倾状。
53.在一个可选实施例中，第二底壁120与第一底壁110位于同一平面内。这样可以简
化第一导光腔11和第二导光腔12的设置。
54.第二底壁120上也形成相对的第一卡扣13，用于固定光源板2，该设置在第二导光腔12内的光源板2的安装和拆卸方式可以参照上述设置在第一导光腔11内的光源板2的拆装方式。具体不再赘述。
55.在一个实施例中，如图5所示，第一底壁110、第二底壁120与壳体1底面10的夹角为α，α的取值范围可为12
°
～22
°
，可选为15
°
～20
°
。例如，在本实施例中，α＝17
°
。
56.当然，根据具体需要，第二底壁120和第一底壁110分位于两个平行但间隔的平面内也是可以的。
57.或者，根据其他需要，第一底壁110和第二底壁120不平行也是可以的。
58.在一个实施例中，第三侧壁121的曲率半径r3小于第一侧壁111的曲率半径r1，但大于第二侧壁112的曲率半径r2，第一侧壁111的曲率半径r1小于第四侧壁122的曲率半径(包括第四侧壁122为平面的情况)。这使得第三侧壁121对光线的发散作用介于第一侧壁111和第二侧壁112之间，从而，第一侧壁111和第三侧壁121对光线向下偏转的作用之和与第二侧壁112和第四侧壁122对光线向上偏转的作用之和能够进一步接近，从而，能够进一步提高黑板表面区域的光照均匀性。
59.具体地，在一个实施例中，r1的取值范围为40mm～60mm，进一步可选为40mm～50mm；r2的取值范围为25mm～40mm，进一步可选为25mm～35mm；r3的取值范围为30mm～50mm，进一步可选为30mm～40mm。
60.例如，在本实施例中，r1＝45mm，r2＝30mm，r3＝35mm。
61.在一个实施例中，第四侧壁122为凹面，且第四侧壁122的曲率半径大于第一侧壁111的曲率半径r1。或者，在另一个实施例中，第四侧壁122为平面。
62.在一个可选实施例中，如图5所示，第四侧壁122为平面，且第四侧壁122与光源板2的表面垂线也即发光元件22的发光中心线之间的夹角为β，β的取值范围为20
°
～50
°
，可选20
°
～40
°
，进一步可选25
°
～35
°
。例如，在一个具体实施例中，β为25
°
。
63.在一个实施例中，由于第一导光腔11和第二导光腔12呈扩口状，微结构板3和格栅板4距离两光源板2越远，微结构板3和格栅板4所需的宽度越大。为使微结构板3和格栅板4的尺寸合适便于制造，在一个实施例中，微结构板3抵接于第一导光腔11和第二导光腔12的开口端。如此，来自第一导光腔11和第二导光腔12的光线分别在第一导光腔11和第二导光腔12开口处入射至微结构板3。
64.请参阅图3，微结构板3的朝向光源板2的表面为平面，且可与第一底壁110、第二底壁120均平行。具体地，壳体1上第一导光腔11和第二导光腔12的开口端可以保持平齐，微结构板3抵接于第一导光腔11和第二导光腔12的开口端即可与第一底壁110、第二底壁120保持平齐。
65.请结合参阅图3和图4，壳体1上与第一导光腔11和第二导光腔12的开口端外侧设有第二卡扣14，格栅板4卡设于第二卡扣14内，微结构板3设于格栅板4的朝向光源板2的一侧。如此，微结构板3与壳体1之间可不需要其他额外的方式连接固定，其在上下方向上由格栅板4限位即可。
66.在一个实施例中，如图6和图7所示，微结构板3的背离光源板2的一侧表面上的微结构为呈波浪状起伏的结构，具体包括依次设置的凸起31和凹槽32。该凸起31和凹槽32的
依次设置能够改变由第一导光腔11和第二导光腔12一侧入射而来的光线的角度，使得光线进一步分散均匀，提高黑板表面的光照均匀度。
67.其中，如图6所示，凸起31的顶壁的曲率半径r5和凹槽32的底壁的曲率半径r4相等。如此，该微结构板3的凸起31和凹槽32大体呈对称方式设置，有利于进一步提高光线分散的均匀性。
68.可选地，r4和r5的取值范围为0.1mm～1mm，进一步可选为0.1mm～0.5mm。在本实施例中，r4＝r5＝0.2mm。
69.请继续参阅图7，两个凸起31之间的距离等于两个凹槽32之间的距离，均为h2，h2的取值范围为1mm～3mm，可选为1mm～2mm。在本实施例中，h2＝1.7mm。
70.凹槽32的张角也即凹槽32的两个侧壁之间的角度为γ，γ的取值范围为大于或等于60
°
且小于150
°
，可选为大于或等于60
°
且小于120
°
，进一步可选为大于或等于60
°
且小于90
°
。在本实施例中，γ＝87
°
。凸起31的两个侧壁之间的张角可以与凹槽32的张角γ相等。
71.微结构板3的厚度，也即微结构板3的朝向光源板2的一侧表面至凸起31的距离为h1，h1的取值范围为1.0mm～4.0mm，可选1.0mm～3.0mm。在本实施例中，h1＝2.0mm。在保证上述凸起31和凹槽32的结构能够制作的基础上，h1的范围越小则可以减少成本。
72.请参阅图8和图9，格栅板4上阵列排布有多个透光孔40，通过透光孔40的内壁对光线的反射，可减少大角度光线，并进一步提高黑板表面各处的光照均匀性。透光孔40的形状可以为正方形，边长为20mm～30mm，例如，本实施例中，透光孔40的边长为21mm。在其他可选实施例中，透光孔40可以为长方形或者六边形等，具体可以根据需要进行设置，在此不作特别限定。
73.格栅板4可以为电镀铝或电镀银，以提高光线反射率。
74.并且，如图8所示，格栅板4的前端部分厚度较小，与其他部分之间形成台阶状结构，前端插入壳体1上的第二卡扣14内。通过该格栅板4上厚度较小的前端的设置，可以使得壳体1上位于前端的一个第二卡扣14至光源板2的距离减小，也即，壳体1上位于前端的一个第二卡扣14可以设置地靠上，以减少对向前、向上偏转出射的光线的遮挡。
75.图10所示为本技术实施例提供的黑板灯100的配光曲线图。其中，虚线表示在水平垂直于黑板表面的平面(也即水平面)上的光照强度分布，实线表示在黑板表面上的光照强度分布。其中，在平行于黑板表面的平面内，该黑板灯100的光束角达到80
°
～90
°
，发散角度大，黑板表面的平均照度5101lux，黑板表面上的光照均匀度(光照强度最低值与最高值之比)高达0.89，光照均匀性好，具有良好的照明效果，利于学生和教师的眼睛健康。在水平面上，该黑板灯100的光束角达到50
°
～60
°
，可以保证在上述光照强度合适、光照均匀性的基础上黑板灯100与黑板之间有合适的安装距离。
76.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。