一种配光元件、光源组件以及照明设备的制作方法

本实用新型涉及半导体照明领域，特别是涉及一种配光元件、光源组件以及照明设备。

背景技术：

近年来，随着人们节能环保意识的不断提高，越来越多的人们更加倾向于使用LED照明设备，因为其具有使用寿命长，安全环保，能耗较低且发光效率高等不可替代的优点。

现有市场上的一些照明设备，例如吸顶灯，通常是在LED光源外部加扩散面罩的方式实现照明，而采用这种发光形式容易使照明设备发出的光线产生颗粒感。因此，为了避免照明设备发出的光线产生颗粒感，现有技术在设计照明设备过程中通常会在扩散面罩和LED光源之间预留出较大的距离，而扩散面罩和LED光源之间的距离较大会导致照明设备整体偏厚。此外，采用这种发光形式还会增大LED的布板面积，从而增加照明设备的生产成本。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种配光元件、光源组件以及照明设备。

根据本实用新型的一方面，提供了一种配光元件，包括用于对光源发出的光线进行扩散的扩散结构和用于对光源发出的光线进行偏折的偏光结构，其中，

所述扩散结构包括第一入射面、第一出射面以及第一支撑面，所述第一入射面和所述第一出射面分别连接至所述第一支撑面；

所述第一出射面为远离所述光源方向凹设的光滑曲面，所述第一出射面距离所述光源所在水平面的最大距离与所述第一支撑面的宽度的比值大于1；

所述偏光结构包括第二入射面、第三入射面、第二支撑面、第一全反射面、至少一个第二全反射面以及至少一个第二出射面，所述第二入射面分别连接至所述第一入射面和所述第三入射面，所述第二支撑面分别连接至所述第三入射面和所述第一全反射面；

所述第一入射面和所述第二入射面连接的第一交界线、与所述第一出射面和连接至所述第一出射面的第二出射面之间的第二交界线平行，并且所述第一交界线和所述第二交界线分别与所述光源的光轴相交；

所述光源发出的第一部分光线经所述第三入射面入射进入所述配光元件，并先后经所述第一全反射面、至少一个第二全反射面全反射至所述至少一个第二出射面，进而经所述至少一个第二出射面折射后出射；

所述光源发出的第二部分光线经所述第二入射面入射进入所述配光元件，并经所述至少一个第二全反射面全反射至所述至少一个第二出射面，进而经所述至少一个第二出射面折射后出射。

可选地，所述光源的第三部分光线经所述第一入射面入射进入所述配光元件，并经所述第一出射面折射后出射。

可选地，所述光源发出的第一部分光线，按照光源发出的光线角度的逆时针方向其角度范围为0度-60度；

所述光源发出的第二部分光线，按照光源发出的光线角度的逆时针方向其角度范围为60度-90度；

所述光源发出的第三部分光线，按照光源发出的光线角度的逆时针方向其角度范围为90度-180度。

可选地，所述第一部分光线经所述第一全反射面全反射至所述至少一个第二全反射面的光线与光源的光轴平行；

所述第二部分光线经所述第二入射面入射进入所述配光元件的光线与光源的光轴平行。

可选地，所述第一交界线和所述第二交界线之间的距离不小于1.5毫米。

可选地，所述扩散结构的第一入射面为光滑曲面，并且在逐渐远离光源所在水平面的方向上所述第一入射面的切面与所述光源所在水平面的夹角先增大后减小；

所述偏光结构的第二入射面为朝向所述光源方向凸设的光滑曲面，并且在逐渐远离所述光源所在水平面的方向上所述第二入射面的切面与所述光源所在水平面的夹角逐渐增大；

所述偏光结构的第三入射面为一平面，并且与所述光源的光轴的夹角范围为0度-5度。

可选地，所述偏光结构的第一全反射面为远离所述光源的光轴凹设的光滑曲面，并且在逐渐远离所述光轴的方向上所述第一全反射面的切面与所述光轴的夹角逐渐减小，其夹角范围为0度-90度。

可选地，当所述偏光结构包括多个第二全反射面和多个第二出射面时，所述多个第二全反射面和所述多个第二出射面组合成锯齿形结构，其中一个第二全反射面与一个第二出射面形成锯齿单元，所述锯齿形结构的一端与所述扩散结构中的第一出射面连接，另一端与所述第一全反射面连接；

所述锯齿单元中的第二全反射面与第二出射面均为平面结构，并且两者之间的夹角范围为0度-90度。

可选地，当所述偏光结构包括多个第二全反射面和多个第二出射面时，所述偏光结构还包括连接面，用于限定所述锯齿形结构与光源所在水平面之间的距离；

所述第一全反射面通过连接面连接至所述锯齿形结构的另一端。

可选地，当所述偏光结构包括一个第二全反射面和一个第二出射面时，所述一个第二全反射面分别连接至所述第一全反射面和所述一个第二出射面，所述一个第二出射面连接至所述第一出射面；

所述一个第二全反射面和所述一个第二出射面均为平面结构，所述一个第二出射面与所述光源的光轴重合，并且所述一个第二出射面与所述一个第二全反射面之间的夹角范围为0度-90度。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种光源组件，包括所述配光元件和多个光源，配光元件的第一入射面、第二入射面和第三入射面形成沿配光元件的长度方向延伸的容纳腔，容纳腔中容纳有沿容纳腔的长度方向设置的基板，多个光源沿容纳腔的长度方向均匀排布在基板上。

根据本实用型的再一方面，还提供了一种照明设备，包括至少两块电路基板和至少两组所述的光源组件以及底盘，所述至少两组光源组件通过其上的基板镜像设置在底盘上的相对两条侧边，以使所述至少两组光源组件发出的光线向对方的方向偏折；

所述底盘上设置有面罩，且所述至少两组光源组件容纳于所述面罩内，以使所述至少两组光源组件发出的光线向彼此的方向偏折后经所述面罩出射。

在本实用新型实施例中，配光元件包括扩散结构和偏光结构，其中，扩散结构的第一入射面为光滑曲面，并且在逐渐远离光源所在水平面的方向上第一入射面的切面与光源所在水平面的夹角先增大后减小，从而在光源发出的光线角度的逆时针方向上，光线的出光角度越大，配光元件发出的光线越密集、光照强度越强，进而保证了使用该配光元件的照明设备整体亮度均匀。此外，扩散结构的第一出射面距离光源所在水平面的最大距离与第一支撑面的宽度的比值大于1，可以使配光元件更加轻薄、节省制作材料。另外，本实用新型通过将配光元件设计成偏光结构与扩散结构相配合的形式，可以使得该配光元件同时达到扩散和偏光的效果。

进一步地，当偏光结构包括多个第二全反射面和多个第二出射面时，多个第二全反射面和多个第二出射面组合成锯齿形结构，该锯齿形结构能够有效降低配光元件整体的高度，有助于减小使用该配光元件的照明设备的面罩与光源之间的距离，不仅节省了照明设备的占用空间，还可以有效避免照明设备发出的光线产生颗粒感。此外，通过将使用本实用新型的至少两组光源组件相对安装，使至少两组光源组件发出的光线向彼此的方向偏折，且两组光源组件之间无需设置电路基板，从而节约了电路基板的使用面积，降低了光源组件的生产成本。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一个实施例的配光元件的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型一个实施例的配光元件的光线的光路示意图；

图3示出了根据本实用新型一个实施例的光源照射到照明设备面罩的光路示意图；

图4示出了根据本实用新型另一个实施例的配光元件的结构示意图；

图5示出了根据本实用新型再一个实施例的配光元件的结构示意图；

图6示出了根据本实用新型再一个实施例的配光元件的光线的光路示意图；

图7示出了根据本实用新型一个实施例的配光元件的配光曲线图；

图8示出了根据本实用新型一个实施例的光源组件的结构示意图；

图9示出了根据图8所示实施例的光源组件的仰视图；

图10示出了根据本实用新型另一个实施例的光源组件的结构示意图；

图11示出了根据图10所示实施例的光源组件的另一个角度的结构示意图；

图12示出了根据图10所示实施例的光源组件的仰视图；以及

图13示出了根据本实用新型一个实施例的照明设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种配光元件，该配光元件可以应用于吸顶灯、灯箱等照明设备中。

如图1和图2所示，配光元件100包括两部分，一部分为用于对光源1发出的光线2进行扩散的扩散结构10，在光源1发出光线2的角度的逆时针方向上，控制光源1发出的90度-180度范围内的光线2；另一部分为用于对光源1发出的光线2进行偏折的偏光结构20，在光源1发出光线2的角度的逆时针方向上，控制光源1发出的0度-90度范围内的光线2。其中，配光元件100的材质可以为玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂(EP)等透光性树脂。

参见图1，扩散结构10包括第一入射面11、第一出射面12以及第一支撑面13，第一入射面11和第一出射面12分别连接至第一支撑面13。第一出射面12为远离光源1方向凹设的光滑曲面，在逐渐远离光源1所在水平面的方向上第一出射面12的切面与光源1所在水平面的夹角逐渐减小，第一出射面12距离光源1所在水平面的最大距离与第一支撑面13的宽度的比值大于1，从而可以使配光元件100更加轻薄、节省制作材料。本实用新型实施例中的扩散结构10可以使光源1发出的光线2角度的逆时针方向上，光线2的出光角度越大，配光元件100发出的光线2越密集、光照强度越强，进而保证了使用本实施例的配光元件100的照明设备整体亮度均匀。

在该实施例中，将扩散结构10设计成在光源1发出的光线2角度的逆时针方向上，光线2的出光角度越大，配光元件100发出的光线2越密集的目的在于保证使用该配光元件100的照明设备亮度均匀，具体参见图2、图3以及照明设备中的光源1发出光线2的角度与在该角度上照明设备的光照强度的关系式：E＝I*cos³θ/d2，其中，

E为照明设备的光照强度；

I为光源1的光照强度；

d为光源1到照明设备的面罩43的距离；

θ为面罩43上不同点到光源1中心的夹角(即光源1的光线2的出光角度)，光线2的出光角度范围为0度-180度。

由于光源1到照明设备的面罩43的距离d不变，“cos³θ”的值在0度-180度的范围内随着角度的增加而逐渐减小，因此，要保证照明设备的面罩43在各角度的亮度均匀，即照明设备的光照强度E不变，需要使光源1的光照强度I随着光线2的出光角度θ的增加而增加。而本实用新型实施例的配光元件100中的扩散结构10可以对光源1进行二次配光，使得光源1的光照强度I随着光线2的出光角度θ的增加而增加。

继续参见图1，偏光结构20包括第二入射面21、第三入射面22、第二支撑面23、第一全反射面24、至少一个第二全反射面25以及至少一个第二出射面26。其中，第二入射面21分别连接至第一入射面11和第三入射面22，第二支撑面23分别连接至第三入射面22和第一全反射面24。该偏光结构20的第二入射面21、第三入射面22和扩散结构10的第一入射面11形成用于容纳光源1的容纳腔(图1中未示出)。另外，该偏光结构20的第二支撑面23和扩散结构10中的第一支撑面13互相配合，以用来支撑配光元件100。

在该实施例中，第一入射面11和第二入射面21在沿配光元件100的长度延伸方向上连接的第一交界线(图1中未示出)、与第一出射面12和在沿配光元件100的长度延伸方向上连接至第一出射面12的第二出射面26之间的第二交界线(图1中未示出)平行，并且第一交界线和第二交界线分别与光源1的光轴3相交。当光源1为多个，即存在有多个光轴3时，在沿配光元件100的长度延伸方向上，多个光轴3均分别与第一交界线和第二交界线相交。此外，第一入射面11和第二入射面21之间在沿配光元件100的长度延伸方向上平滑过渡。

继续参见图1和图2，光源1发出的位于光源1光轴3右侧的第一部分光线201经第三入射面22入射进入配光元件100后，先经第一全反射面24全反射至至少一个第二全反射面25，再经至少一个第二全反射面25全反射至至少一个第二出射面26，进而经至少一个第二出射面26折射后出射；光源1发出的位于光源1光轴3右侧的第二部分光线202经第二入射面21入射进入配光元件100，并经至少一个第二全反射面25全反射至至少一个第二出射面26，进而经至少一个第二出射面26折射后出射。

在本实用新型一可选实施例中，继续参见图2，光源1发出的位于光源1光轴3左侧的第三部分光线203经第一入射面11入射进入配光元件100，并经第一出射面12折射后出射。

在本实用新型一实施例中，参见图4，配光元件100的偏光结构20包括多个第二全反射面251和多个第二出射面261，而配光元件100的扩散结构10与图1所示实施例中提及的扩散结构10相同，在此对于本实施例中的配光元件100的扩散结构10不进行赘述。

参见图4以及上文实施例，在本实用新型实施例中，多个第二全反射面251和多个第二出射面261组合成锯齿形结构，每一第二全反射面251与相邻的第二出射面261之一形成锯齿单元，锯齿形结构的一端与扩散结构10中的第一出射面12连接，另一端与第一全反射面24连接。其中，锯齿单元中的第二全反射面251与第二出射面261均为平面结构，并且两者之间的夹角范围为0度-90度，其中，第二出射面261与光源1的光轴3的夹角范围为0度-5度。

继续参见图4，在该实施例中，扩散结构10的第一入射面11为光滑曲面，并且在逐渐远离光源1所在水平面的方向上第一入射面11的切面与光源1所在水平面的夹角先增大后减小。偏光结构20的第二入射面21可以设置为朝向光源1方向凸设的光滑曲面，并且在逐渐远离光源1所在水平面的方向上第二入射面21的切面与光源1所在水平面的夹角逐渐增大。偏光结构20的第三入射面22为一平面，并且与光源1的光轴3的夹角范围为0度-5度。同时，还可以将偏光结构20的第一全反射面24设计为远离光源1的光轴3凹设的光滑曲面，并且在逐渐远离光轴3的方向上第一全反射面24的切面与光轴3的夹角逐渐减小，其夹角范围为0度-90度。

在该实施例中，参见图2和图4，光源1发出的光线2被分成三部分，包括位于光源1光轴3右侧的第一部分光线201、第二部分光线202和位于光源1光轴3左侧的第三部分光线203。

第一部分光线201经第三入射面22入射进入配光元件100后，先经第一全反射面24全反射至多个第二全反射面251，再经多个第二全反射面251全反射至多个第二出射面261，进而经多个第二出射面261折射后出射。

第二部分光线202经第二入射面21入射进入配光元件100，并经多个第二全反射面251全反射至多个第二出射面261，进而经多个第二出射面261折射后出射。并且，第二部分光线202经第二入射面21，以及第一部分光线201经第三入射面22和第一全反射面24后，分别到达上文实施例中提及的锯齿形结构中的不同的第二全反射面251，其中，第二部分光线202位于锯齿形结构中的偏下位置的第二全反射面251，第一部分光线201位于锯齿形结构中的偏上位置的第二全反射面251。

第三部分光线203经第一入射面11入射进入配光元件100，并经第一出射面12折射后出射。

进一步，可以通过调节第二入射面21和第一全反射面24的曲率(即曲线的曲率，用于表明曲线偏离直线的程度)，使得本实施例中的第一部分光线201经第一全反射面24全反射至多个第二全反射面251的光线与光源1的光轴3平行，第二部分光线202经第二入射面21折射至多个第二出射面261的光线与光源1的光轴3平行，进而可以使经多个第二出射面261折射后的出射光较为平行。

在本实用新型一可选实施例中，继续参见图2，上文提及的光源1发出的第一部分光线201、第二部分光线202以及第三部分光线203，按照光源1发出的光线2角度的逆时针方向其角度范围分别为0度-60度、60度-90度以及90度-180度。

参见图4，在本实用新型实施例中，偏光结构20还可以包括一个连接面27，第一全反射面24通过该连接面27连接至锯齿形结构的另一端，该连接面27用于限定锯齿形结构与光源1所在水平面之间的距离，同时还可以使第一出射面12和连接至第一出射面12的第二出射面261之间的第二交界线(图4中未示出)距光源1所在平面的距离、与第一入射面11和第二入射面21连接的第一交界线(图4中未示出)距光源1所在平面的距离的差值不小于1.5毫米，避免由于第一交界线和第二交界线之间的距离太短导致配光元件100被损坏。

在本实用新型另一实施例中，参见图5，配光元件200的偏光结构30包括一个第二全反射面252和一个第二出射面262，而配光元件200的扩散结构10、偏光结构30中的第二入射面21、第三入射面22、第二支撑面23以及第一全反射面24均与图1和图4所示实施例中的配光元件100的相关结构相同，在此对于本实施例中的配光元件200的扩散结构10、偏光结构30中的第二入射面21、第三入射面22、第二支撑面23以及第一全反射面24不进行赘述。

参见图5以及上文中图4所示实施例，在该实施例中，一个第二全反射面252分别连接至第一全反射面24和一个第二出射面262，一个第二出射面262连接至扩散结构10中的第一出射面12。这里，一个第二全反射面252和一个第二出射面262均为平面结构，一个第二出射面262与光源1的光轴3重合，并且一个第二出射面262与一个第二全反射面252之间的夹角范围为0度-90度，第一全反射面24与一个第二全反射面252的夹角范围为90度-180度。

在本实用新型实施例中，参见图5和图6，光源1发出的光线2被分成三部分，包括位于光源1光轴3右侧的第一部分光线211、第二部分光线212和位于光源1光轴3左侧的第三部分光线213。

第一部分光线211经第三入射面22入射进入配光元件200后，先经第一全反射面24全反射至一个第二全反射面252，再经一个第二全反射面252全反射至一个第二出射面262，进而经一个第二出射面262折射后出射。

第二部分光线212经第二入射面21入射进入配光元件200，并经一个第二全反射面252全反射至一个第二出射面262，进而经一个第二出射面262折射后出射。并且，第二部分光线212经第二入射面21，以及第一部分光线211经第三入射面22和第一全反射面24后，分别到达一个第二全反射面252的不同位置，其中，第二部分光线212位于一个第二全反射面252偏上的位置，第一部分光线211位于一个第二全反射面252偏下的位置。

第三部分光线213经第一入射面11入射进入配光元件200，并经第一出射面12折射后出射。

进一步，还可以通过调节第二入射面21和第一全反射面24的曲率(即曲线的曲率，用于表明曲线偏离直线的程度)，使得本实施例中的第一部分光线211经第一全反射面24全反射至一个第二全反射面252的光线与光源1的光轴3平行，第二部分光线212经第二入射面21折射至一个第二出射面262的光线与光源1的光轴3平行，进而可以使经一个第二出射面262折射后的出射光较为平行。

为了更加清楚的体现本实用新型实施例中配光元件100可以同时实现偏光和扩散，现给出配光元件100的配光曲线图，如图7所示，在图7中，水平坐标值代表光照强度值，圆周上的坐标值代表光线的出光角度，从图7中可以看出，出光角度在-90度到0度之间具有光照强度值，可见，本实用新型实施例中的配光元件可以实现偏光效果。经配光元件发出的光线的出光角度在0度到-75度时，角度的绝对值越大，光照强度值也越大，根据上述提及的光照强度的关系式：E＝I*cos³θ/d2可知，本实用新型可以实现使用该配光元件的照明设备的面罩在各角度的亮度均匀。由于-75度到-90度范围内的光线在实际应用中使用率较低，因此，在配光曲线图中，-75度到-90度范围内的光照强度逐渐降低。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种光源组件300，该光源组件300可以应用于吸顶灯、灯箱等照明设备中。如图8和图9所示，光源组件300包括如上文实施例中介绍的配光元件100和多个光源1，配光元件100的第一入射面11、第二入射面21和第三入射面22形成沿配光元件100的长度方向延伸的容纳腔4，容纳腔4中容纳有沿容纳腔4的长度方向设置的基板(图8和图9中均未示出)，多个光源1沿容纳腔4的长度方向均匀排布在基板上。

在本实用新型还提供了另一种光源组件400，该光源组件400可以应用于吸顶灯、灯箱等照明设备中。如图10、图11和图12所示，光源组件400包括如上文实施例中介绍的配光元件200和多个光源1，配光元件200的第一入射面11、第二入射面21和第三入射面22形成沿配光元件200的长度方向延伸的容纳腔4，容纳腔4中容纳有沿容纳腔4的长度方向设置的基板(图10、图11和图12中均未示出)，多个光源1沿容纳腔4的长度方向均匀排布在基板上。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供了一种照明设备500，如图13所示，该照明设备500包括至少两组如图8所示的光源组件300以及底盘42，至少两组光源组件300通过其上的基板镜像设置在底盘42上的相对两条侧边，以使至少两组光源组件300发出的光线向对方的方向偏折。

底盘42上设置有面罩43，且至少两组光源组件300容纳于面罩43内，以使至少两组光源组件300发出的光线向彼此的方向偏折后经面罩43出射。在本实用新型实施例中，照明设备500的光源组件300还可以替换成如图10所示的光源组件400，在此不做具体限定。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。