光学元件、光源模组和灯具的制作方法

本发明涉及照明技术领域，特别涉及一种光学元件、光源模组和灯具。

背景技术：

目前的灯具常通过光学元件来聚焦或准直发光单元所发出光线，以适应各类照明环境，如何提高光学元件的配光性能也愈发受到业内关注。

现有技术中，一种包括主体和侧部的光学元件如今应用广泛，这种光学元件内侧部位于主体的周侧，侧部和主体配合形成用于收容发光单元的光源收容腔，发光单元所发出光线分别经过主体和侧部配光后照射至目标区域。

然而，这种由主体和侧部所形成的光学元件，在用于小角度灯具时，容易因主体的出射光比例过大同时光束角过大，导致灯具应用时出现较大副光斑，这种副光斑既不美观，也降低了有效光亮度，导致灯具的照明效果较差。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本发明的公开实施例提供一种光学元件、光源模组和灯具。

根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种光学元件，包括：

底表面；

出光面，与所述底表面相对设置，包括中心出光面以及环绕所述中心出光面的侧边出光面；

光源收容腔，开设于所述底表面并形成入光面，所述入光面包括与所述中心出光面对齐的中心入光面以及环绕所述中心入光面的侧边入光面，所述中心入光面与侧边入光面之间具有衔接缝；所述光源收容腔用于收容发光源并使得所述发光源与所述衔接缝上相背两点的夹角不大于45度。

在一实施例中，所述中心入光面为圆形，所述衔接缝为圆环，所述相背两点为所述圆环内同一个直径的两端点。

在一实施例中，所述中心入光面和中心出光面之间间距不小于所述中心入光面的宽度。

在一实施例中，所述中心入光面和中心出光面之间间距不小于所述中心入光面的宽度的1.5倍。

在一实施例中，所述底表面为圆环面，所述圆环面的外径为17.6厘米、内径为9厘米。

在一实施例中，所述底表面与所述中心入光面的垂直距离为8厘米。

在一实施例中，所述中心出光面为曲面，所述侧边出光面为环状面，所述侧边出光面的外径在44.05～44.35厘米范围内。

在一实施例中，在位于所述光源收容腔内发光源与所述衔接缝上相背两点的夹角不大于45度时，所述中心出光面射出的为50％光强比的光线的光束角不大于20度，所述中心出光面射出的为10％光强比的光线的光束角不大于30度。

根据本发明公开实施例的第二方面，提供一种光源模组，包括：

如前述发明内容所述的光学元件；

发光单元，收容于所述光学元件内光源收容腔内。

根据本发明公开实施例的第三方面，提供一种灯具，包括：

灯壳；

如前述发明内容所述的光源模组，所述光源模组安装至所述灯壳。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例所提供的光学元件、光源模组和灯具，通过配置光学元件内光源收容腔的形状和尺寸，使得位于所述光源收容腔内发光源与所述衔接缝上相背两点的夹角不大于预设光夹角时，所述中心出光面射出的为50％光强比的光线的光束角不大于第一阈值，所述中心出光面射出的为10％光强比的光线的光束角不大于第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值。实现控制光学元件内中心出光面所发出光线的比例，防止灯具应用时出现较大副光斑，提升了灯具的照明效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中光学元件的立体图。

图2为本发明一实施例中光学元件在另一角度的立体图。

图3为本发明一实施例中光源模组的剖视图。

图4为本发明一实施例中光源模组所发出光线的配光曲线图。

图5为本发明一实施例中光源模组所发出光线的效果图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明一实施例中的附图，对本发明一实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，都应当属于本发明保护的范围。

图1和图2为本发明一实施例中光学元件在不同角度的立体图。结合图1和图2所示，光学元件10可以是全内反射透镜，可以采用例如聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等透明材料制备，在此不做展开描述。

光学元件10包括底表面11、出光面12以及侧表面13，底表面11和出光面12相对设置，侧表面13连接底表面11和出光面12的边沿。在光学元件10为全内反射透镜时，侧表面13则为全反射表面，侧表面13的外围还设置有例如鳞片、凸台之类的微结构，使得光线不会从侧表面13透出。

底表面11大致为平整表面，底表面11的形状根据应用光学元件10的灯具的形状进行设定，例如可以设置成圆形。底表面11上开设有用于收容发光源(未图示)的光源收容腔14，光源收容腔14大致位于底表面11的中心位置。光源收容腔14贯穿底表面11并朝向出光面12延伸。光源收容腔14的内壁面则形成入光面15，位于光源收容腔14内的发光源所发出光线穿过入光面15后，部分经过侧表面13反射抵达出光面12，部分直接抵达出光面12。在本发明实施例中，光源收容腔14大致呈圆柱状，其各个位置上的截面尺寸可以渐变也可以固定。

图3为本发明一实施例中光源模组的剖视图。结合图3所示，光源模组100包括光学元件10以及发光源20，发光源20可以选为LED光源等类型，发光源20位于光源基板30上，光学元件10中底表面11安装至光源基板30上，并将发光源20收容于光源收容腔14内。光源模组100可以应用于灯具(未图示)，灯具可以是射灯等类型，灯具还会包括常规的灯壳等部件，仅需将光源模组100安装至壳体即可。

在本实施例中，底表面11呈圆环状，其外径为17.6厘米左右、内径为9厘米左右。这里的数值均为估值，根据用户需求来调整其公差，例如17.6厘米左右可以为17～18厘米范围。

在本发明实施例中，光学元件10大致呈轴对称，入光面15包括中心入光面151以及环绕中心入光面151的侧边入光面152，中心入光面151大致垂直于光学元件10的对称轴A，侧边入光面152环绕对称轴A并大致呈喇叭状。

在实际应用中，中心入光面151与侧边入光面152之间具有衔接缝153。衔接缝153的形状跟随中心入光面151的形状来设定，例如中心入光面151设定成圆形时，衔接缝153也跟随为圆形。衔接缝153具有相背的两个点，相背的两个点是衔接缝153上距离最远的两个点。以衔接缝153是圆形为例，相背的两个点即为衔接缝153上同一直径的两个端点。

在本实施例中，中心入光面151与底表面11的垂直距离为8厘米左右。参考前文，这里的数值也均为估值，根据用户需求来调整其公差，例如8厘米左右可以为7～9厘米范围。

出光面12包括中心出光面121以及环绕中心出光面121的侧边出光面122，中心出光面121与中心入光面151在对称轴A上对齐，侧边出光面122环绕对称轴A设置并大致呈内凹喇叭状，侧边出光面122的外径在44.05～44.35厘米范围内。中心出光面121大致位于侧边出光面122所形成喇叭口的中心位置。在实际应用中，中心出光面121大致呈球面型，其球面顶端则为与对称轴A上。

位于光源收容腔14内的发光源20也大致位于光学元件10的对称轴A上。发光源20所发出部分光线通过中心入光面151直接抵达中心出光面121后射出，部分光线经过侧边入光面152抵达侧表面13后被反射至侧边出光面122再射出。由于侧边出光面122大致形成内凹的喇叭状，光学元件10所射出光线也被准直或聚拢，从而适用于小角度照明，使得光学元件10尤其适用于射灯。在实际应用中，出光面12还包括环绕侧边出光面122的安装面123，安装面123用于将光学元件10卡持在灯具内，以安装光学元件10。

在本发明实施例中，通过配置光源收容腔14的形状和尺寸，使得位于所述光源收容腔14内发光源20与衔接缝上相背两点的夹角α不大于预设光夹角时，所述中心出光面121射出的为50％光强比的光线的光束角不大于第一阈值，所述中心出光面121射出的为10％光强比的光线的光束角不大于第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值。从而实现控制光学元件内中心出光面所发出光线的比例，防止灯具应用时出现较大副光斑，提升了灯具的照明效果。

在实际应用中，根据光源模组100所发出光线的光束角要求，适应性调整预设光夹角的数值，从而可以调整第一阈值和第二阈值，使得光源模组100总能具有较小的副光斑，保证其照明效果。

例如，预设光夹角可以是45度。可以确定第一阈值为20度，第二阈值为30度，即中心出光面121射出的为50％光强比的光线的光束角不大于20度，所述中心出光面121射出的为10％光强比的光线的光束角不大于30度。此时的光源模组100尤其适用于光束角为30度的射灯的需求。

图4为本发明一实施例中光源模组所发出光线的配光曲线图，图5为本发明一实施例中光源模组所发出光线的效果图，该配光曲线图和效果图均可以通过对光学元件10进行软件仿真所得，在此不做赘述。结合图4和图5所示，在将预设光夹角设定为45度时，光源模组100在光学元件10的作用下，其中心出光面121射出的中心出光面121射出的为50％光强比的光线的光束角不大于20度、10％光强比的光线的光束角不大于30度。能够很好的控制副光斑，保证照明效果。

在本发明实施例中，中心入光面151和中心出光面152之间间距H不小于所述中心入光面151的宽度D。仍以中心入光面151是圆形为例，则中心入光面151的宽度D即为所形成圆形的直径，中心出光面121呈球面型，则间距H则为中心出光面151的最低处(即中心出光面121与侧边出光面122之间拼接缝处)到中心入光面151的垂直距离。优选的，所述中心入光面和中心出光面之间间距H不小于所述中心入光面的宽度D的1.5倍。通过配置间距H和宽度D的关系，可以轻松得到实现前述效果的光学元件。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

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。