光源分光系统及照明设备的制作方法

1.本发明涉及光学的技术领域，尤其涉及一种光源分光系统及照明设备。


背景技术：

2.随着现在激光光源，led光源用的越来越多，对光源的发光进行调制能够使其有更为精确的应用。比如对于将单光源变为多光源发光，将单光源变为环形发光等等对于艺术照明，背光光源、激光雷达等都有很好的应用场景。目前对光线调制的方法基本都是用衍射光学器件(doe)去调制，但该方案设计困难，制作成本高，对于很多场景并不适用。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种光源分光系统及照明设备，用于解决现有技术采用衍射光学器件调制光线的方式设计困难且制造成本高的技术问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案一为：
5.一种光源分光系统，所述光源分光系统包括树脂层和光疏介质，所述树脂层包括第一侧、与所述第一侧相背的第二侧以及位于所述第一侧和所述第二侧之间的周侧，所述树脂层的折射率n1大于所述光疏介质的折射率n2，所述光疏介质分别贴附于所述第一侧、所述第二侧和所述周侧；
6.所述第一侧覆盖于光源，所述光源发出的光线能够射入所述树脂层内，所述第二侧对应所述光源位置处设有凹槽，所述凹槽的壁面与所述第二侧所处平面之间的锐角为α，所述光线的入射角度与所述第二侧所处平面的法向之间锐角为θ，所述光线射向所述凹槽壁面的入射角β不小于且α＝β-θ，以及所述光线经由所述凹槽壁面反射在所述第一侧、所述周侧和所述第二侧时的各入射角不小于以使所述光源发出的光线能够在所述树脂层内全反射；
7.所述第二侧上还设有微结构，所述光线射向形成所述微结构的侧壁时的入射角小于以使光线能够经由所述微结构出射至所述光疏介质内。
8.在所述光源分光系统的一些实施例中，所述凹槽朝向所述第二侧所处平面的正投影面积大小大于所述光源朝向所述第二侧所处平面的正投影面积大小的一半。
9.在所述光源分光系统的一些实施例中，所述凹槽为锥形槽，所述锥形槽斜壁与所述第二侧所处平面之间的锐角为α。
10.在所述光源分光系统的一些实施例中，所述微结构的数量为多个，各所述微结构环设于所述凹槽，并围设形成圆形、椭圆形或多边形的形状排布于所述第二侧。
11.在所述光源分光系统的一些实施例中，所述微结构的数量为多个，各所述微结构
无序分布于所述第二侧。
12.在所述光源分光系统的一些实施例中，所述微结构为槽体或凸起。
13.在所述光源分光系统的一些实施例中，所述槽体或所述凸起朝向所述第一侧所处平面正投影的形状为圆形、椭圆形或多边形。
14.在所述光源分光系统的一些实施例中，所述树脂层的材料为聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂中的一种。
15.在所述光源分光系统的一些实施例中，所述树脂层的雾度低于10％。
16.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案二为：
17.一种照明设备，包括光源和上面实施例中所述的光源分光系统。
18.实施本发明实施例，将至少具有如下有益效果：
19.上述光源分光系统应用于照明设备，能够使其自身及照明设备具有设计方案简单、制作成本低的技术效果，具体而言，光源分光系统包括树脂层和光疏介质，通过树脂层和光疏介质的配合，以及调整光源光线的入射角，使得射入树脂层内的光线能够在树脂层内进行全反射，使得光线仅能够经由第二侧上的微结构出射到光疏介质中，整体光源分光系统的构建简单，成本低，可适用于任意场景以及任意光波段，从而解决了现有技术采用衍射光学器件调制光线的方式设计困难且制造成本高的技术问题。
附图说明
20.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。
21.图1为一个实施例中光源调制系统的结构示意图；
22.图2为一个实施例中光源连接于光源调制系统第一侧时俯视图；
23.图3为图2中a-a部分的截面剖视图；
24.图4为图3中b部分的放大结构示意图。
25.其中：1、树脂层；11、第一侧；12、第二侧；13、凹槽；14、微结构；15、周侧；2、光源。
具体实施方式
26.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
27.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.目前对光线调制的方法基本都是用衍射光学器件(doe)去调制，但该方案设计困难，制作成本高，对于很多场景并不适用。
30.如图1-4所示，在一种光源分光系统实施例中，光源分光系统包括树脂层1和光疏介质，树脂层1包括第一侧11、与第一侧11相背的第二侧12和位于第一侧11和第二侧12之间的周侧15，树脂层1的折射率n1大于光疏介质的折射率n2，光疏介质分别贴附于第一侧11、第二侧12和周侧15。第一侧11覆盖于光源2，光源2发出的光线能够射入树脂层1内，第二侧12对应光源2位置处设有凹槽13，凹槽13壁面与第二侧12所处平面之间的锐角为α，光线的入射角度与第二侧12所处平面的法向之间锐角为θ，光线射向凹槽13壁面的入射角β不小于且α＝β-θ，以及光线经由凹槽13壁面反射在第一侧11、周侧15和第二侧12时的各入射角不小于以使光源2发出的光线能够在树脂层1内全反射。第二侧12上还设有微结构14，光线射向形成微结构14的侧壁时的入射角小于以使光线能够经由微结构14出射至光疏介质内。
31.在本实施例中，光源分光系统包括树脂层1和光疏介质，通过树脂层1和光疏介质的配合，以及调整光源2光线的入射角，使得射入树脂层1内的光线能够在树脂层1内进行全反射，使得光线仅能够经由第二侧12上的微结构14出射到光疏介质中，整体光源分光系统的构建简单，成本低，可适用于任意场景以及任意光波段，从而解决了现有技术采用衍射光学器件调制光线的方式设计困难且制造成本高的技术问题。
32.需要说明的是，构建全反射的条件为：1、光线从光密介质进入光疏介质；2、入射角大于临界角关于第一点，树脂层1顾名思义其采用树脂材料制成，为常见材料，价格低廉，能够降低整体光源分光系统成本，并且常见树脂材料的折射率在1.5左右，光疏介质可为空气，空气的折射率为1，或为其他折射率低于1.5的光疏介质包裹贴附在树脂层1上也可，当光疏介质采用空气时，可以免除制作光疏介质的费用，而空气充盈在树脂层1，也是呈包裹或贴附的效果的。关于第二点，本实施例通过设置凹槽13壁面的倾斜角度实现，使得光源2发出的光线能够在树脂层1内全反射。最后为使光线能够从树脂层1中出射而出，通过设置微结构14破坏了全反射条件，从而使得光线能够从微结构14出射而出，以此能够达到控制光线的出射位置，以及形成图案形状等，如将单一微结构14设置成圆形、矩形等形成，能够在墙壁等面上呈现对应的形状。
33.另外，光源2可为led灯，led灯发出的光源2波长范围从300nm-1100nm左右，在通过衍射光学器件doe调制时，就需要衍射光学器件doe的单元尺寸也在相对应的波长范围内，这极大地增加了制备的难度和成本。而采用树脂材料对波长不敏感，且加工尺寸在10μm-100μm量级，加工难度小，且能够适用300nm-1100nm的全波段通用。
34.另外，光线经由凹槽13壁面反射在第一侧11的入射角为γ，全反射时，
35.在一种光源分光系统实施例中，凹槽13朝向第二侧12所处平面的正投影面积大小大于光源2朝向第二侧12所处平面的正投影面积大小的一半。在本实施例中，凹槽13的正投影面积大小太小会导致部分光线没有全部射在凹槽13的壁面上，一半以上的大小能够避免光线射在第二侧12上时入射角小于全反射条件下的临界角。
36.在一种光源分光系统实施例中，凹槽13为锥形槽时，锥形槽斜壁与第二侧12所处平面之间的锐角为α。
37.在本实施例中，具体地，锥形槽可为棱锥或圆锥形，即锥形槽朝向第一侧11所处平面的正投影可以是圆形、正方形、三角形、六边形等形状，其中优选为圆锥形，减少棱角的干扰。
38.在一种光源分光系统实施例中，微结构14的数量为多个，各微结构14环设于凹槽13，并围设形成圆形、椭圆形或多边形的形状排布于第二侧12。
39.在一种光源分光系统实施例中，微结构14的数量为多个，各微结构14无序分布于第二侧12。
40.结合上面两个实施例，在两个实施例中，微结构14的数量均为多个，区别在于，一个实施例中微结构14呈现有序地排布，另一个实施例中的微结构14呈现无序地排布，即微结构14的排布方式是任意的，既可形成有序的矩阵、环形等形状，还可呈现成随机分布的形式，可以根据实际设计需要，对微结构14进行合理的布局即可，从而能够适配并形成多种多样的艺术照明设计，并且还具有将点光源2以多种形态进行变换调制，提升了光源2利用率。
41.在一种光源分光系统实施例中，微结构14为槽体或凸起。微结构14为凸起时，凸起一体成型于第二侧12。
42.结合前面实施例，可以理解的是，微结构14的作用在于破坏第二侧12全反射条件，使得光线在照射在微结构14上时，能够经由微结构14从树脂层1出射，具体地，在本实施例，给出了微结构14的两种结构形式，均能够达到破坏第二侧12全反射条件的效果，且两种结构简单，便于设计和制造。
43.微结构14可通过多种表面处理工艺的方式得到，如表面磨砂化、激光加工等，还可以通过制作模板，然后在模板上压印的方式得到微结构14，模板的材料可为特氟龙、不锈钢，aao等。
44.在一种光源分光系统实施例中，槽体或凸起朝向第一侧11所处平面正投影的形状为圆形、椭圆形或多边形。
45.结合前面实施例，可以理解的是，微结构14的形状结构，能够使得射出的光线形成不同的图案，尤其是在仅有一个或少数几个微结构14时，这种能够形成不同图案的作用能够被放大，提供多样化的设计方案，以供用户根据自身需求或喜好选择。
46.另外，周侧15形状结构并不作限定，能够形成全反射条件即可，是圆形、拱形等均可。
47.在一种光源分光系统实施例中，树脂层1的材料为聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂中的一种。树脂层1的雾度低于10％。
48.本发明还涉及一种照明设备，包括光源2和上面实施例中的光源分光系统。
49.通过将上面实施例中的光源分光系统应用到照明设备中，使照明设备具有设计方案简单、制作成本低的技术效果。
50.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
51.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。