照明设备

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体而言，涉及一种照明设备。

背景技术

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，也可以称为蓝天灯等。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倾斜照射入室内这两点。

为了实现上述效果，可以通过两路光源进行组合，其中，一路光源为白光光源，实现倾斜照射的效果；另一路光源为彩色光源，通过颜色配比实现天蓝色进而实现对天空视觉效果的模拟，然后借助光学设计均匀照射出光板。

在相关技术中，采用白光光源结合蓝天效果模拟器的光路系统，虽然可以制成模拟蓝天视觉效果的灯具，但是结构复杂，光学系统效率不高，很多光线损耗在灯具内部，而且整个灯具尺寸特别是厚度比较大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种照明设备，以解决相关技术中的光线损耗严重的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种照明设备，包括：集成光源；透镜，透镜包括进光部和出光部，集成光源设置在进光部处；反射器，与透镜的出光部相对设置，反射器具有反射面，反射面为曲面；瑞利散射板，设置在反射器射出的光线的路径上。

进一步地，反射面包括第一母线，第一母线沿远离瑞利散射板的方向凸出设置。

进一步地，反射面包括第一导线，第一母线沿第一导线移动形成反射面，第一导线沿朝向瑞利散射板的方向凸出设置。

进一步地，反射面为对称结构，反射面的对称面为经过集成光源的中心并垂直于透镜长度方向的平面，第一母线位于对称面内。

进一步地，进光部包括沿透镜的长度方向延伸的安装槽，安装槽与出光部位于透镜的相对的两侧，集成光源设置在安装槽内。

进一步地，安装槽沿透镜的长度方向的两端为开放端。

进一步地，安装槽包括顶壁、第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁沿透镜的长度方向延伸，顶壁包括第二母线，第二母线沿朝向集成光源的方向凸出设置。

进一步地，顶壁包括第二导线，第二母线沿第二导线移动形成顶壁，第二导线沿远离集成光源的方向凸出设置。

进一步地，安装槽包括顶壁、第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁沿透镜的长度方向延伸，第一侧壁为朝向远离集成光源的方向凹入的第一凹面，第二侧壁为朝向远离集成光源的方向凹入的第二凹面。

进一步地，透镜还包括位于进光部和出光部之间的第一反射面和第二反射面，第一反射面和第二反射面沿透镜的长度方向延伸。

进一步地，透镜由出光部至进光部的方向上逐渐收缩，和/或，出光部为矩形面。

进一步地，集成光源的数量为一个，透镜的数量为一个。

应用本发明的技术方案，照明设备包括集成光源、透镜、反射器以及瑞利散射板。透镜包括进光部和出光部，集成光源设置在进光部处。瑞利散射板能够模拟蓝天的视觉效果。反射器与透镜的出光部相对设置，集成光源的光经过透镜的折射之后，从透镜的出光部射出至反射器的反射面。反射面为曲面，可以调整反射光线射出角度，使得光线尽可能地出射至瑞利散射板的范围内，减少了反射至瑞利散射板范围外的光线，减少了光线的损耗，提高了照明设备的光线利用率。因此，本发明的技术方案能够有效地解决相关技术中光线损耗严重的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的照明设备的实施例的透视结构示意图；

图2示出了图1的照明设备的透镜的透视结构示意图一；

图3示出了图1的照明设备的透镜的透视结构示意图二；

图4示出了图1的照明设备的透镜和集成光源的透视结构示意图；

图5示出了图1的照明设备的透镜的局部结构的透视示意图；

图6示出了图5的透镜的侧视图；

图7示出了图4的透镜的光路示意图；

图8示出了图4的透镜的第一侧壁和第二侧壁的光路示意图；

图9示出了透镜的侧壁为平面时的光路示意图；

图10示出了图1的照明设备的反射器的工作面的结构示意图；

图11示出了图9的反射器的工作面的光路示意图；

图12示出了反射器的工作面为平面时的光路示意图；

图13示出了根据本发明的照明设备的光路示意图；以及

图14示出了反射器的工作面形状不合理时或者照明设备各部件之间位置设置不合理时的照明设备的光路示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、集成光源；20、透镜；21、出光部；22、安装槽；221、顶壁；2211、第二母线；2212、第二导线；222、第一侧壁；223、第二侧壁；23、第一反射面；24、第二反射面；30、反射器；31、反射面；311、第一母线；312、第一导线；40、瑞利散射板；50、外壳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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申请的示例性实施方式。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。

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发明的范围。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。

如图1和图4所示，本实施例的照明设备包括：集成光源10、透镜20、反射器30以及瑞利散射板40。其中，透镜20包括进光部和出光部21，集成光源10设置在进光部处。反射器30与透镜20的出光部21相对设置，反射器30具有反射面31，反射面31为曲面。瑞利散射板40设置在反射器30射出的光线的路径上。

应用本实施例的技术方案，照明设备包括集成光源10、透镜20、反射器30以及瑞利散射板40。透镜20包括进光部和出光部21，集成光源10设置在进光部处。瑞利散射板40能够模拟蓝天的视觉效果。反射器30与透镜20的出光部21相对设置，集成光源10的光经过透镜20的折射之后，从透镜20的出光部21射出至反射器30的反射面31。反射面31为曲面，可以调整反射光线射出角度，使得光线尽可能地出射至瑞利散射板40的范围内，减少了反射至瑞利散射板40范围外的光线，减少了光线的损耗，提高了照明设备的光线利用率。因此，本实施例的技术方案能够有效地解决相关技术中光线损耗严重的问题。

集成光源10优选为集成LED面光源，进一步优选为COB光源，当然，也可以为其他封装方式的集成面光源，如SMD集成面光源。在本实施例中，集成光源10的数量有且只有一个，透镜20也是有且只有一个。需要说明的是：上述集成光源10的出光角度是一致的，是朝向同一方向出光的。采用本实施例的技术方案，减少了光线传输过程中的损耗，具有较高的光线利用率，因此仅设置一个集成光源10和一个透镜20就能够满足照明灯具的光照强度要求，避免了现有技术中在照明设备中设置多个光源由于制造公差、安装误差等使得出射光线不均匀的情况的发生。

在本实施例中，采用一个集成光源10配合瑞利散射板40同时实现蓝天效果的模拟和照明功能，替代了现有技术中采用两路光源的方案，具有照明设备整体结构简单、光线利用率高的优点。

本实施例的照明设备还包括外壳50，外壳50上设置有开口，瑞利散射板40设置在开口位置，集成光源10、透镜20和反射器30均设置在外壳50内。具体地，外壳50为不透光材质，照明设备中仅有瑞利散射板40与外部空间进行光线耦合。反射器30可以为金属薄板结构，比如铝板。反射器30也可以为注塑件，其反射面经过镀膜形成。

如图1和图10所示，反射面31为对称结构，反射面31的对称面为经过集成光源10的中心并垂直于透镜20长度方向的平面。其中，图10中的坐标原点为集成光源10的中心所在的位置。优选地，瑞利散射板40也为对称结构，瑞利散射板40的对称面为经过集成光源10的中心并垂直于瑞利散射板40长度方向的平面。这样使得在照明设备的长度方向上，集成光源10的光线能够更均匀地从出光部21射出并经过反射面31反射至瑞利散射板40，进而使得经反射面31反射的光线能够尽可能地均匀地出射至瑞利散射板40的范围内。

如图10所示，反射面31包括位于对称面内的第一母线311，第一母线311沿远离瑞利散射板40的方向凸出设置(结合图10和图13，第一母线311是向图中的左上方方向凸出设置)。反射面31包括第一导线312，第一母线311沿第一导线312移动形成反射面31，第一导线312沿朝向瑞利散射板40的方向凸出设置(结合图10和图13，第一导线312是向图中的右下方方向凸出设置)。第一母线311即为图10中的曲线abc，第一导线312即为图10中的曲线dbe。

上述的反射器30与透镜20的出光部21相对设置是指出光部21射出的光线能够投射到反射面31上即可。出光部21可以与水平面之间存在夹角，反射面31也可以倾斜设置，反射器30与透镜20可以错开一定距离设置。

其中，第一导线312沿朝向瑞利散射板40的方向凸出设置，能够使得沿反射器30长度方向上出射的光线能够更加发散，进而使得在照明设备的长度方向上光线能够铺满瑞利散射板40。光线沿第一导线312(即反射面31的长度方向)射出的光线传输路径如图11所示，O5点是光线出射点，O5B5与弧线A5B5C5的B5点处的切线相正交，入射光线O5E5与反射面交于E5点，约定O5E5与O5B5夹角∠B5O5E5＝δ，在光线入射点E5点处的法线为E5G5,约定E5G5与O5B5夹角为ε，经过数学推算后得到反射光线E5F5与O5B5的夹角∠O5H5F5＝δ+2ε。

图12为反射面为平面时光线沿反射面长度方向射出的光线传输路径图，其中O4点是光线出射点，入射光线O4E4与平面反射面交于E4点，约定O4E4与O4B4夹角∠B4O4E4＝δ,入射光线O4E4与反射光线E4F4关于入射点E4处的法线E4G4对称，反射光线E4F4反向延长线与O4B4交于H4点，O4B4为关于反射平面A4B4C4的正交线，经过数学推算后可以得到反射光线E4F4与O4B4的夹角∠O4H4F4＝∠B4O4E4＝δ。

综上可以得出，∠O5H5F5＞∠O4H4F4。所以相比于平面反射面，光线经本实施例中的反射面31反射后在反射器30的长度方向上的扩散角更大。这样，无需增大反射器30的长度就能够使得光线在反射器30长度方向上扩散开，能够铺满瑞利散射板40。

第一母线311沿远离瑞利散射板40的方向凸出设置。这样会使得沿第一母线311(即反射面31的宽度方向)射出的光线能够向内收束，避免部分光线向外发散出射至瑞利散射板的宽度范围之外使得这部分光线无法从瑞利散射板40射出耗散在照明设备内部。

需要说明的是，第一母线311对光线具有收束作用，因此经图10中a点和c点反射的光线会先向内收束，光线交叉于一点之后继续向外发散，如果光线此时照射在瑞利散射板上会使得整个照明设备在高度方向上的尺寸过大，同时光线传输过程中耗散在照明设备内部的能量较多。因此在设置透镜20、反射器30和瑞利散射板40时，应使得a点和c点反射的光线不交叉且第一母线311反射的光线刚好铺满瑞利散射板40，这样能够减少照明设备的尺寸，同时减少光线能量的损耗。

图13示出了根据实施例的照明设备的光路图，其中坐标原点为集成光源10中心所在位置，光线经过透镜20的折射以及反射器30的反射之后能够刚好铺满瑞利散射板40，仅有少量甚至没有光线射至瑞利散射板40范围之外，这样减少光线的耗散。图14示出了反射器的工作面的第一母线沿远离瑞利散射板的方向凸出程度设置不合理或者透镜、反射器和瑞利散射板之间位置关系设置不合理时的光路示意图，光线经反射器反射后发生交叉再射至瑞利散射板上，光线未能铺满瑞利散射板，同时光线传输路径过长，能量耗散较多。

在本实施例中，瑞利散射板40为长方形板，因此采用第一母线311沿远离瑞利散射板40的方向凸出设置，第一导线312沿朝向瑞利散射板40的方向凸出设置的结构。在其他可行的实施方式中，瑞利散射板也可以为方形或者其他形状，当瑞利散射板的形状改变时，形成反射面的母线和导线的凸出方向以及凸出程度都应该相应改变以使得反射面射出的光线能够铺面瑞利散射板同时减少射出至瑞利散射板外的光线量，以提高照明设备的光线利用率。

在图中未示出的其他实施方式中，反射面为对称结构，其对称面并不经过集成光源的中心，对称面也可以为不垂直于透镜长度方向的平面。甚至，反射面也可以为非对称结构。

在图中未示出的其他实施方式中，反射面可以具有形状不同的多条第一母线，但是多条第一母线的凸出方向相同。

如图2至图5所示，进光部包括沿透镜20的长度方向延伸的安装槽22，安装槽22与出光部21位于透镜20的相对的两侧，集成光源10设置在安装槽22内。集成光源10设置在安装槽22内，使得集成光源10的光线在空气中传输较短的路径之后直接射入透镜20，减少了光线传输过程中的能量耗散。

如图2至图6所示，安装槽22沿透镜20的长度方向的两端为开放端。也即安装槽22为沿透镜20长度方向的通槽。

如图2至图6所示，安装槽22包括顶壁221、第一侧壁222和第二侧壁223，第一侧壁222和第二侧壁223沿透镜20的长度方向延伸，顶壁221包括第二母线2211，第二母线2211沿朝向集成光源10的方向凸出设置。顶壁221包括第二导线2212，第二母线2211沿第二导线2212移动形成顶壁221，第二导线2212沿远离集成光源10的方向凸出设置。

其中，第二导线2212沿远离集成光源10的方向凸出设置，使得在透镜20的长度方向上顶壁221的顶部要高于边缘。这使得从顶壁221进入透镜20的光线经过透镜20折射从出光部21射出时，出射角度增大，即让出射光线更加分散。如图7所示，O1A1B1C1为光线由安装槽22的顶壁221入射，然后经出光部21垂直出射的光线路径。规定入射点A1点处的切线与入射光线O1A1相互正交，因此入射光线O1A1经过入射点后的光线A1B1光线路径不变、与入射光线O1A1在一条直线上。同样地，出光部21与入射光线A1B1也是成正交关系，相应的出射光线B1C1保持光线路径不变与入射光线A1B1在一条直线上，所以O1A1与A1B1、B1C1在一条直线上。O1D1E1F1为光线经安装槽22的顶壁221边缘的某处入射，然后经出光部21倾斜出射。入射光束的光束角为O1A1与O1D1的夹角，出射光束的光束角为B1C1与E1F1的夹角，可以看出出射光束的光束角大于入射光束的光束角。

顶壁221的第二母线2211沿朝向集成光源10的方向凸出设置，使得在透镜20的宽度方向上从顶壁221进入透镜20的光线经过透镜20折射从出光部21射出时，出射角度减小，即让出射光线更加收敛。避免了光线在透镜的宽度方向上过分发射使得部分光线落入到反射面31之外造成光线的耗散。

如图2至图5所示，安装槽22包括顶壁221、第一侧壁222和第二侧壁223，第一侧壁222和第二侧壁223沿透镜20的长度方向延伸，第一侧壁222为朝向远离集成光源10的方向凹入的第一凹面，第二侧壁223为朝向远离集成光源10的方向凹入的第二凹面。

如图3所示，透镜20安装槽22的第二侧壁223的中心与xz平面的距离为ab(其中，坐标原点为集成光源10的中心所在的位置)，第二侧壁223的边缘处与xz平面的距离为cd。其中，：ab＞cd。如图2所示，透镜20安装槽22的第一侧壁222的中心与xz平面的距离为ae，第一侧壁222的边缘处与xz平面的距离为cf。其中，ae＞cf。

这样设置能够使得从第一侧壁222和第二侧壁223入射的光线沿透镜20的长度方向(即图2中的x轴方向)的光束角更大。从而使得光线经第一侧壁222和第二侧壁223入射并从透镜20的出光部21出射后沿透镜20的长度方向的出射角更大，即让光线更加分散。图8示出了本实施例中透镜20的第一侧壁222和第二侧壁223的光路原理图，图9示出了透镜的侧壁为平面时的光路原理图。结合图7和图8可以看出，相较于平面侧壁，本实施例的第一侧壁222和第二侧壁223能够使得光线沿透镜的长度方向更加分散。

如图2至图6所示，透镜20还包括位于进光部和出光部21之间的第一反射面23和第二反射面24，第一反射面23和第二反射面24沿透镜20的长度方向延伸。其中，第一反射面23能够将从第一侧壁222入射的光线反射至出光部21，使得从第一侧壁222入射的光线均能从出光部21出射，避免了上述光线直接从第一反射面23所在的面射出导致的光线损耗。第二反射面24能够将从第二侧壁223入射的光线反射至出光部21，使得从第二侧壁223入射的光线均能从出光部21出射，避免了上述光线直接从第二反射面24所在的面射出导致的光线损耗。

如图6所示，透镜20由出光部21至进光部的方向上逐渐收缩。这样便于透镜20的加工成型。同时，如图1、图13所示，集成光源10的光线经透镜20折射后光线布满透镜20的出光部21，光线经出光部21射出至反射器30，再经反射器30反射至瑞利散射板40，铺满瑞利散射板40或瑞利散射板40的光阑；同时，出光部21的像能够经过反射器30的反射并投影至瑞利散射板40，在瑞利散射板40形成相比周围区域亮度更高的近似圆形、椭圆形或者近似矩形的光斑，通过出光部21的成像光斑模拟蓝天上的太阳，使得照明设备模拟蓝天的效果更逼真。

如图6所示，在本实施例中，透镜20在其宽度方向上为非对称结构，这样设置主要是为了配合透镜20、反射器30和瑞利散射板40的放置位置，使得照明设备整体尺寸较小的同时，照明设备内部的光线损耗较小。在图中未示出的其他可行的实施方式中，透镜也可以为对称结构。

如图1所示，在本实施例中，出光部21为矩形面。出光部21的形状设置主要是为了配合瑞利散射板40的形状，避免光射至瑞利散射板40之外造成光线的耗散。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

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。

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发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。