本發(fā)明涉及防眩燈具技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種遮光角可控的小孔出光燈具。

背景技術(shù)：

LED作為一種新型光源，因?yàn)槠洵h(huán)保、光效高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，已逐步成為主流的照明光源。目前，LED燈具種類(lèi)繁多，形式多樣。LED的發(fā)光尺寸比較集中，且發(fā)光角度約為120度的單面發(fā)光體，相比于之前的傳統(tǒng)光源更容易通過(guò)光學(xué)設(shè)計(jì)達(dá)到理想的配光。且由于LED比較緊湊，更容易設(shè)計(jì)出美觀，具有藝術(shù)氣息的燈具，越來(lái)越受到大家的青睞。

但也正是因?yàn)長(zhǎng)ED比較緊湊，點(diǎn)亮的裸光源LED會(huì)非?！按萄邸保搜壅５淖⒁庖暰€范圍是平視上方30°到下方60°，在這個(gè)范圍內(nèi)出現(xiàn)刺眼的光線，就會(huì)形成眩光。如果燈具發(fā)出的光線全部控制在＜60°的截光角之內(nèi)，就可以達(dá)到很好的防眩效果。為了解決LED燈具的眩光問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中存在多種方案，例如在LED燈具表面設(shè)置乳白擴(kuò)散板，或二次光學(xué)透鏡來(lái)控制眩光。這種方案多是避免光源的光線直射入射到人眼來(lái)實(shí)現(xiàn)防眩光。雖然這種方案在一定程度上能夠降低光線強(qiáng)度，但LED燈具依然看上去很“刺眼”；如果擴(kuò)散板的透光率較低，使整體的照明水平被減弱，得不償失。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，LED燈具的主要防眩辦法是在燈具前面加擋光板或者格柵，這兩種方法都容易影響燈具的外觀，且對(duì)燈具的出光效率有較大的影響。目前，各大燈具廠商與用戶都特別重視燈具的防眩處理，希望能有一種新型有效的方法來(lái)滿足防眩要求。

綜上分析可知，目前燈具防眩的主要問(wèn)題在于如何控制燈具的遮光角，如果可以把遮光角控制在使用需求的范圍內(nèi)，將能夠達(dá)到較好的防眩效果，這是燈具防眩的關(guān)鍵所在。

經(jīng)過(guò)對(duì)該技術(shù)的檢索，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枺?01320312933.5，申請(qǐng)日：2013年5月31日，發(fā)明創(chuàng)造名稱(chēng)為：一種無(wú)眩光LED燈具，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種無(wú)眩光LED燈具，包括LED燈和成像鏡，還包括燈筒、第二透鏡和成像片，所述燈筒包括筒體和筒頭，第二透鏡固定于所述筒頭上，LED燈固定于筒體尾部，成像片和成像鏡沿筒體尾部向前的方向依次設(shè)置于筒體內(nèi)。該方案的無(wú)眩光LED燈具，可以照射出無(wú)眩光的光斑，且光斑亮度由中心點(diǎn)到邊緣基本一致。該方案利用兩個(gè)透鏡來(lái)控制光線，但直接射出的光線較為分散，雖然不會(huì)有光斑，但燈具的遮光角過(guò)小，仍然會(huì)出現(xiàn)眩光的情況。

此外，部分燈具在反射器下部連接防眩圈，照射到防眩圈的二次光線被吸收，從而達(dá)到防眩目的，但增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，而且不能夠從本質(zhì)上解決眩光問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中燈具的遮光角不易控制的不足，提供了一種遮光角可控的小孔出光燈具，本發(fā)明通過(guò)位于焦點(diǎn)處的小孔出光來(lái)控制燈具的遮光角，達(dá)到較好的光線控制效果，能夠有效解決燈具的眩光問(wèn)題。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：本發(fā)明的一種遮光角可控的小孔出光燈具，包括裝有光源的燈座，其特征在于：還包括出光罩，其一端與燈座連接，另一端設(shè)有出光孔，出光孔尺寸等于或大于光源發(fā)光面尺寸，且小于出光透鏡元件對(duì)應(yīng)尺寸的1/2；

光學(xué)元件，其包括聚光元件及所述出光透鏡元件，光源位于聚光元件焦點(diǎn)O₁處，出光透鏡元件的焦點(diǎn)O₂與出光孔所在面對(duì)應(yīng)。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述出光孔所在面位于出光透鏡元件的焦平面兩側(cè)0～5mm范圍內(nèi)。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，出光罩的側(cè)壁位于出光透鏡元件最外側(cè)光線所圍區(qū)域的外側(cè)。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，出光罩圍成出光孔的殼體壁厚不大于3mm。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述出光罩的外端設(shè)有遮光板，出光孔開(kāi)設(shè)在遮光板上。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述出光罩內(nèi)側(cè)壁向中部?jī)A斜，兩側(cè)壁的夾角不小于凸透鏡最外側(cè)光線形成的夾角。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述聚光元件為T(mén)IR透鏡或反光杯或菲涅爾透鏡。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，出光透鏡元件為平凸透鏡或雙凸透鏡或菲涅耳凸透鏡。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述聚光元件為T(mén)IR透鏡，凸透鏡為平凸透鏡，TIR透鏡與平凸透鏡為一體結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述燈具為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)或條狀結(jié)構(gòu)。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的一種遮光角可控的小孔出光燈具，采用聚光元件來(lái)收集光能，并通過(guò)凸透鏡把光線匯聚在焦點(diǎn)處，在焦平面位置設(shè)置出光孔，則只有光源發(fā)出的主要光線經(jīng)過(guò)凸透鏡的折射后能夠射出，雜散光線雖然也能夠穿射凸透鏡，但由于光線路徑不經(jīng)過(guò)出光孔，無(wú)法射出，不會(huì)影響到燈具的光線出射，因而可實(shí)現(xiàn)對(duì)遮光角的精確控制，達(dá)到較好的防眩效果；

(2)本發(fā)明的一種遮光角可控的小孔出光燈具，對(duì)出光孔的尺寸及其與焦平面的距離做了限制，以保證雜散光線難以通過(guò)出光孔射出；此外，限制出光孔的殼體壁厚不大于3mm，則無(wú)法通過(guò)孔壁形成再次反射，可有效控制射出的光線角度；

(3)本發(fā)明的一種遮光角可控的小孔出光燈具，可在出光罩的外端設(shè)有遮光板，出光孔開(kāi)設(shè)在遮光板上，遮光板與焦平面平行，即便出光罩會(huì)反射部分光線，由于遮光板的變向遮擋，光線難以射出，避免了雜散光線外射。

(4)本發(fā)明的一種遮光角可控的小孔出光燈具，很容易做到某個(gè)角度以上的完全截光，例如很容易做到截光角30度，即只在以燈具為中心點(diǎn)的60度錐形角區(qū)域內(nèi)有光，這是普通燈具很難達(dá)到的；且由于LED光源與光學(xué)元件都“深藏”在出光孔內(nèi)部，視覺(jué)效果上只會(huì)看到光從出光孔出射，卻看不到發(fā)光源點(diǎn)，效果非常奇特。

附圖說(shuō)明

圖1為燈具遮光角和截光角說(shuō)明示意圖；

圖2為本發(fā)明燈具的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明帶有遮光板的燈具截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為遮光板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為出光罩的遮光區(qū)域示意圖；

圖6為T(mén)IR透鏡與平凸透鏡的結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為凸透鏡的光線折射示意圖；

圖8為反光杯結(jié)構(gòu)的燈具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)的燈具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為條狀燈具結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1、光源；2、燈座；3、光學(xué)元件；31、TIR透鏡；32、平凸透鏡；33、反光杯；34、菲涅爾透鏡；4、出光罩；41、出光孔；42、遮光板。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

如圖1所示，光源所發(fā)射光線最外沿與水平線之間的夾角為燈具的遮光角，最外沿光線與過(guò)光源中心的垂線之間的夾角為截光角，兩者互余。根據(jù)不同的使用需求，可能需要控制截光角的大小，或者說(shuō)是控制遮光角的大小。對(duì)于一般頭頂燈而言，由于人眼視線在水平線以上30°范圍內(nèi)，所以一般的的燈具遮光角要大于30°。本發(fā)明便是通過(guò)小孔出光來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)遮光角的控制，具體可參看以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

結(jié)合圖2，本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，包括裝有光源1的燈座2，以及出光罩4和光學(xué)元件3，出光罩4與燈座2連接，其連接方式在本實(shí)施例中沒(méi)有具體限制。光學(xué)元件3被裝在出光罩4與燈座2所圍2內(nèi)腔中，用于匯聚光線和調(diào)整光線出光線路。

具體地，本實(shí)施例中出光罩4一端與燈座2連接，另一端設(shè)有出光孔41，出光孔41尺寸等于或大于光源1發(fā)光面尺寸，且小于出光透鏡元件對(duì)應(yīng)尺寸的1/2，出光罩4的側(cè)壁位于出光透鏡元件最外側(cè)光線所圍區(qū)域的外側(cè)，不超過(guò)出光透鏡元件最外側(cè)光線所圍的區(qū)域，以免擋住光線。如圖5所示，非陰影部分為出光區(qū)域，出光罩4可以位于陰影區(qū)域內(nèi)。

本實(shí)施例中所述的出光孔41尺寸是指其用于出光的最大尺寸，如果是圓孔，這該尺寸指直徑，如果是矩形孔，這該尺寸指其寬度。即圖2中截面上的橫向尺寸。同理，光源1發(fā)光面尺寸也與其具體形狀有關(guān)。對(duì)于光源及燈具的整體尺寸不同，對(duì)精度的要求自然不同，因此出光孔41的尺寸大小會(huì)有一定的范圍波動(dòng)。

本實(shí)施例中的光學(xué)元件3包括聚光元件和出光透鏡元件，光源1位于聚光元件焦點(diǎn)O₁處，出光透鏡元件的焦點(diǎn)O₂與出光孔41所在面對(duì)應(yīng)，即出光透鏡元件的焦點(diǎn)O₂位于出光孔41所在面或者有一定的距離差，出光孔41可位于焦平面前后8mm的范圍內(nèi)，本實(shí)施例優(yōu)選為出光孔41與焦平面重合。

本實(shí)施例所說(shuō)聚光元件即為普通燈具里的二次光學(xué)元件，光源自身帶有光學(xué)元件，但發(fā)光角度約為120°，所以必須通過(guò)二次光學(xué)元件來(lái)控制發(fā)光角?，F(xiàn)有技術(shù)中二次光學(xué)元件多為反光杯或TIR透鏡或菲涅爾透鏡，所匯聚的光線經(jīng)過(guò)燈筒射出。由于聚光元件對(duì)光線的匯聚，其發(fā)光角減小，有一定的防眩光目的。

聚光元件的另一個(gè)作用在于增強(qiáng)有效照明區(qū)域的光照強(qiáng)度，由于光線的匯聚，亮度增加。為了進(jìn)一步控制燈具的遮光角，通常會(huì)增加燈筒長(zhǎng)度來(lái)防止較大角度的光線出射，這樣就只能獲得較小的照明空間；如果燈筒長(zhǎng)度太短，又不能有效的控制遮光角，兩者難以得到有效平衡，只能增加截光器或防眩圈或擋光板等來(lái)控制眩光。

而本實(shí)施例中增加了出光透鏡元件，可以為凸透鏡，利用出光透鏡元件來(lái)再次聚光。具體地，使光源1位于聚光元件焦點(diǎn)O₁處，那么其光線基本能夠被反射到出光透鏡元件上，經(jīng)過(guò)出光透鏡元件的折射，光線匯聚在焦點(diǎn)O₂處，進(jìn)而從出光孔41中射出。雖然聚光元件反射到出光透鏡元件上的光線不完全是平行入射，但經(jīng)過(guò)出光透鏡元件折射后，都會(huì)在焦平面匯聚，由于只在光源軸線方向開(kāi)設(shè)有出光孔41，那么只有通過(guò)其焦點(diǎn)的光線才能出射，且出射光線的最大角度為透鏡焦點(diǎn)與出光透鏡元件最處延點(diǎn)的連線與垂直線的夾角。也就是說(shuō)，通過(guò)凸透鏡與出光孔便可控制燈具的遮光角。

值得說(shuō)明的是，由于部分光線不是嚴(yán)格經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)O₂出射，可能會(huì)在出光罩4上反射后通過(guò)出光孔41，因此，必須控制出光孔41尺寸。如果出光孔41尺寸較小，雖然能夠避免雜光的進(jìn)入，但光源1的出射光線損失較多，燈具功率損失較大。

根據(jù)凸透鏡的原理，平行入射到凸透鏡的光線都會(huì)匯聚到焦點(diǎn)，但實(shí)際中光源并不是點(diǎn)光源而是擴(kuò)展面光源，因此絕大部分在經(jīng)過(guò)焦平面的時(shí)候都會(huì)偏離焦點(diǎn)。因此，可以使出光孔41尺寸等于或略大于光源1發(fā)光面尺寸，其差值可控制在0～5mm。為了更好地控制遮光角，本實(shí)施例優(yōu)選出光孔41尺寸等于發(fā)光面尺寸。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，其不同之處在于：出光孔41所在面位于出光透鏡元件的焦平面兩側(cè)0～5mm范圍內(nèi)。

如果是使出光孔41所在面與凸透鏡的距離小于凸透鏡焦距，在出光孔尺寸不變的情況下，出光罩4勢(shì)必會(huì)遮擋光線，發(fā)光效率沒(méi)有得到充分利用。其間距如果是大于凸透鏡焦距，也可能會(huì)遮擋部分光線，而且容易產(chǎn)生反射，因此要把距離控制在較小范圍內(nèi)，優(yōu)選為2mm。而且此時(shí)出光罩的遮光區(qū)域不超過(guò)出光透鏡元件最外側(cè)光線所圍的區(qū)域。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2相同，其不同之處在于：本實(shí)施例中出光罩4圍成出光孔41的殼體壁厚不大于3mm。如果殼體厚度過(guò)大，一方面可能會(huì)阻擋一部分光線，另一方面，一些雜余光線可能會(huì)在孔壁上形成再次反射，將會(huì)導(dǎo)致部分光線出射而影響對(duì)遮光角的控制，影響防眩效果。

如果是薄板材料，依靠薄板邊緣即可形成出光孔，即由薄板棱邊圍成出光孔，其厚度一般在1mm以內(nèi)。

實(shí)施例4

結(jié)合圖3、圖4，本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3相同，其不同之處在于：出光罩4的外端設(shè)有遮光板42，出光孔41開(kāi)設(shè)在遮光板42上。遮光板42內(nèi)壁與出光孔41所在面平行，進(jìn)而可有效阻擋雜散光線。

對(duì)于一般燈具而言，之所以難以達(dá)到較好的防眩效果，主要原因是光線的再次反射，雜散光線的反射很難得到有效的控制。而本實(shí)施例首先是利用小孔出光，主要光線可經(jīng)過(guò)出光孔射出，而其他雜散光線能夠被遮光板擋住，有效防止光線向外出射。另外，控制遮光板42厚度在1mm內(nèi)，可進(jìn)一步避免出光孔內(nèi)壁反射光線。

實(shí)施例5

本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例4相同，其不同之處在于：本實(shí)施例中出光罩4內(nèi)側(cè)壁向中部?jī)A斜，兩側(cè)壁的夾角不小于凸透鏡的發(fā)光角。出光罩4與燈座2相連的一端可能帶有螺紋，或者采用其他方式連接，沒(méi)有具體限制。而出光罩4靠近出光孔41的一端，其內(nèi)壁向中部?jī)A斜才能形成出光孔。但如果兩側(cè)壁之間夾角過(guò)小，可能會(huì)阻擋光線，因此，限制兩側(cè)壁的夾角不小于凸透鏡最外沿光線之間的夾角。

實(shí)施例6

結(jié)合圖6，本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例5相同，其不同之處在于：本實(shí)施例中凸透鏡為平凸透鏡，聚光元件為T(mén)IR透鏡31。TIR透鏡31具有較大的光能利用率，相對(duì)于其他透鏡光能利用率較高。而平透鏡能夠?qū)崿F(xiàn)光線的匯聚，把其與TIR透鏡31結(jié)合，兩者可以采用一體結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)整體。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中的光源1為點(diǎn)光源，燈具可采用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，則對(duì)應(yīng)的TIR透鏡31、平凸透鏡、出光罩4均為旋轉(zhuǎn)體。

實(shí)施例7

結(jié)合圖8，本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例6相同，其不同之處在于：本實(shí)施例中凸透鏡為平凸透鏡，聚光元件為反光杯33。需要注意的是，反光杯33的母線為拋物線，其焦點(diǎn)在O₁處。本實(shí)施中的平凸透鏡也可采用雙凸透鏡，沒(méi)有具體限制。光學(xué)元件的本體材料包括但不限于PMMA、PC、玻璃等透明材料，反光杯的表面需為鏡面反射面。

根據(jù)凸透鏡成像原理，光線會(huì)被折射到O₂位置處，出光孔射出的光線區(qū)域基本由凸透鏡控制。結(jié)合圖7，若凸透鏡焦距較小，則發(fā)光角較大，燈具的遮光角變??；若凸透鏡焦距較大，這對(duì)應(yīng)發(fā)光角較小，燈具的遮光角較大。由此可知，通過(guò)凸透鏡的選用可以控制燈具的遮光角，而不需要再配合反射器或者是遮光圈進(jìn)行遮光角的限制，能夠根據(jù)使用環(huán)境進(jìn)行燈具的指定，可有效控制眩光。

實(shí)施例8

結(jié)合圖9，本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例7相同，其不同之處在于：本實(shí)施例中凸透鏡為菲涅爾透鏡34，聚光元件也為菲涅爾透鏡34。菲涅爾透鏡34厚度較小，具有更小的體積。凸透鏡也可以采用平凸透鏡，其與菲涅爾透鏡34組合也有具較好的出光效果，不在一一贅述。

實(shí)施例9

本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例8相同，其不同之處在于：本實(shí)施例中的光源1為點(diǎn)光源，燈具為長(zhǎng)條狀結(jié)構(gòu)，即燈座2可以為長(zhǎng)條狀，但沿?zé)糇?長(zhǎng)度方向排布有多個(gè)光源1，每個(gè)光源1均配套有對(duì)應(yīng)的光學(xué)元件3和出光罩4。

實(shí)施例10

結(jié)合圖10，本實(shí)施例的一種遮光角可控的小孔出光燈具，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例9相同，其不同之處在于：光源1為條狀光源，焦點(diǎn)形成一條線，燈具為對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)條狀拉伸結(jié)構(gòu)，則相應(yīng)的光學(xué)元件3及出光罩4均為對(duì)應(yīng)的條狀，關(guān)于長(zhǎng)度方向的中截面對(duì)稱(chēng)。

本發(fā)明采用聚光元件來(lái)收集光線，并通過(guò)凸透鏡把光線匯聚在焦點(diǎn)處，在焦平面上設(shè)置出光孔，則只有光源發(fā)出的主要光線經(jīng)過(guò)凸透鏡的折射后能夠射出，其它部分雜散光線雖然也能夠穿射凸透鏡，但由于光線路徑不經(jīng)過(guò)出光孔，無(wú)法射出，不會(huì)影響到燈具的發(fā)光角度，因而可實(shí)現(xiàn)對(duì)遮光角的精確控制，達(dá)到較好的防眩效果；

以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。