CN103649629B - 照明装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种照明装置，包括：漫射单元，用于漫射和辐射从光源入射的光；以及聚光单元，其被安装在所述漫射单元的光辐射表面上，包括微透镜阵列，所述微透镜阵列具有根据所述照明装置的发光面积和所述照明装置的总的光通量之一确定的下垂度的透镜。因此，该照明装置可以减少在65度和90度之间的角度下发射的光通量，由此满足UGR条件。

Description

照明装置

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种能够减小UGR(统一眩光指数)的照明装置。

背景技术

通常，照明是使用具有特定目的的各种光源来照亮特定位置的行为或功能。照明主要用于使得环境在夜间或暗处更亮。

图1是图示根据常规技术的一个示例性实施例的平坦照明装置的截面图。参见图1，根据常规技术的示例性实施例的照明装置包括光源10和遮板或反射灯罩20。关于光源10，可以使用白炽灯泡、LED或CCFL等。参见图1，在使用虚线表示的角度的光当被传送到人时会引起对于该人的视觉上的不舒服。这样的照明装置可以机械地减小UGR，但是不能是美观的或完美的平坦照明。

图2是图示根据常规技术的另一个示例性实施例的平坦照明装置的截面图。参见图2，照明装置30包括光源10和用于漫射从光源10发射的光的漫射板40。从光源10发射的光通过漫射板40被发射向外部。漫射板用于减小光源的热点，并且均匀地发射光。即使使用漫射板40，如图2中所示，在使用虚线表示的角度处的光仍然对于人的眼睛带来不舒服。即，漫射板40能将光向上散射到UGR高到足以因为眩光引起眼睛疲劳的方向。因此，所以这样的漫射板未能满足室内平坦照明装置的标准。

因此，重要的是，在室内平坦照明中减少对于眼睛的眩光。使用被称为UGR(统一眩光指数)的常数来表示因为对于眼睛的眩光导致的不舒服程度。即，UGR是通过将给照明装置的用户带来的不舒服程度量化而计算的值。

如果将从具有照明装置的天花板面向底表面的方向设置为0度并且将平行于天花板的方向设置为90度的话，将UGR计算为在65度与90度之间的 角度下发射的光通量的值。也就是说，如果在65度到90度的光通量减少，对于眼睛的眩光也会减少。在欧洲和美国，室内照明装置必须小于19的UGR。

发明内容

技术问题

如上所述，大多数当前使用的室内平坦照明装置通过使用反射罩或遮板或覆盖整个照明装置会将光扩展角(light spreading angle)减小为较宽范围，这会影响UGR。根据常规技术，即使使用漫射板，可以减小热点的影响，但是根据小于19的UGR标准，这仍然不算舒适。

技术方案

本发明的示例性实施例的一个方面可以提供一种能够减小UGR(统一眩光指数)的照明装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种照明装置，包括：漫射单元，用于漫射和发射从光源入射的光；以及聚光单元，其位于所述漫射部分的发光表面上，并且包括微透镜阵列，所述微透镜阵列具有根据所述照明装置的发光面积和所述照明装置的总的光通量之一确定的下垂度(sag)的透镜。

所述照明装置可以进一步包括因为所述漫射单元和所述聚光单元不使用粘结剂而彼此接合导致的在所述漫射单元与所述聚光单元之间的气隙。

所述照明装置可以进一步包括支撑框，用于支撑以保持在所述漫射单元与所述聚光单元之间的接合状态。

所述照明装置可以进一步包括通过在所述漫射单元与所述聚光单元之间部分地***粘结剂而形成的另一个气隙。

可以使用与提供所述粘结剂相关的喷涂速度、喷嘴的大小和位置、注入压力、注入面积和与目标的距离中的至少一个来调整所述气隙的面积。

有益效果

根据本发明的示例性实施例，在透明板上图案化出微透镜阵列，所述微透镜阵列具有根据所述照明装置的发光面积和所述照明装置的总的光通量之一确定的下垂度，以进而用在所述照明装置中，并且因此，所述照明装置可以减小在65度至90度之间的角度处发射的光通量，由此满足UGR条件。

附图说明

通过下面结合附图的说明，本发明的特定示例性实施例的上面和其他方面、特征和优点将更加清楚，在附图中：

图1是图示根据常规技术的一个示例性实施例的平坦照明装置的截面图；

图2是图示根据常规技术的另一个示例性实施例的平坦照明装置的截面图；

图3是图示根据本发明的一个示例性实施例的照明装置的分解透视图；

图4是图示根据本发明的另一个示例性实施例的照明装置的截面图；

图5是图示根据本发明的又另一个示例性实施例的照明装置的截面图；

图6是图示根据本发明的又另一个优选示例性实施例的聚光单元的透视图；

图7是图示其中通过图6的聚光单元发射光的状态的视图；

图8是图示透镜的下垂度的视图；

图9是图示照明装置的发光面积的视图；

图10是示出在URG和下垂度之间的关系的图形；

图11是图示在光效率和下垂度之间的关系的视图。

具体实施方式

以下将参考附图更全面地描述根据本发明的优选示例性实施例的照明装置。同时，当确定关于公知的相关功能或配置的特定说明并非必需而处于本发明的主要点之外时，省略对应的说明。

而且，在附图中的每一个元件的大小可以为了说明的方便而被夸大，其未反映对应的元件的实际大小。

图3是图示根据本发明的一个示例性实施例的照明装置的分解透视图。

参见图3，根据本发明的本示例性实施例的照明装置包括光源单元110、漫射单元120和聚光单元130。

根据本示例性实施例，光源单元110可以包括其中安装了光源的框。光源单元110可以具有平坦的形状。该漫射单元附接到光源单元110的光辐射表面上。

漫射单元120可以被实现为用于漫射光的基板或者片材。而且，根据本 示例性实施例，可以通过将片材和基板接合来实现漫射单元120。漫射单元120漫射和辐射通过其一个表面入射的光。通常，因为这样的漫射单元120将光向上散射到产生高UGR的方向，所以对于眼睛的眩光出现，并且因此，用户的眼睛变得疲劳。在本发明的本示例性实施例中，聚光单元130用于将通过漫射单元120辐射的光的辐射角的范围变窄。

图4是图示根据本发明的另一个示例性实施例的照明装置的截面图。

参见图4，根据本发明的本示例性实施例的照明装置可以包括光源单元110、漫射单元120和聚光单元130。漫射单元120的一个表面接合到光源单元110的一个表面。而且，聚光单元130接合到漫射单元120的另一个表面。在该情况下，当漫射单元120和聚光单元130接合而且在其间没有粘结剂时，在漫射单元120与聚光单元130之间设置形成气隙的气隙140。为此，该照明装置可以包括支撑框(未示出)，用于支撑其中漫射单元120和聚光单元130彼此接合的状态。然而，本发明不限于此，而是可以使用用于在没有粘结剂的情况下保持漫射单元120和聚光单元130的接合状态的所有手段。

图5是图示根据本发明的又另一个示例性实施例的照明装置的截面图。

参见图5，根据本发明的又另一个示例性实施例的照明装置具有与图4的本发明的示例性实施例相同的配置，除了气隙142之外。具体地说，漫射单元120和聚光单元130经由粘结剂200接合。在此，漫射单元120的与聚光单元130相邻的表面或聚光单元130的与漫射单元120临界的表面没有完全被粘结剂200涂敷。即，向漫射单元120的与聚光单元130相邻的表面，或聚光单元130的与漫射单元120临界的表面的一部分，提供粘结剂200。因此，在漫射单元120与聚光单元130之间形成气隙142。即，在漫射单元与聚光单元之间部分地***粘结剂，以由此形成气隙142。而且，通过使用喷涂方法向漫射单元120的与聚光单元130相邻的表面或聚光单元130的与漫射单元120临界的表面施加粘结剂200，并且通过将漫射单元120和聚光单元130接合来形成气隙142。

可以使用与提供粘结剂200相关的喷涂速度、喷嘴的大小和位置、注入压力、注入面积和与目标的距离中的至少一个来调整气隙的面积。而且，可以将粘结剂的数量确定为，使得占用漫射单元120的光辐射表面的粘结剂的面积占漫射单元的总的面积的少于70％。

根据又另一个示例性实施例，可以使用微珠取代粘结剂200。在该情况下，在将微珠涂敷粘结剂后，可以在漫射单元120与聚光单元130之间***微珠，或者，在将漫射单元120和聚光单元130的一个表面涂敷粘结剂后，可以在其间***微珠。

根据又另一个示例性实施例，根据喷砂方法来加工漫射单元120的与聚光单元130相邻的表面或聚光单元130的与漫射单元120临界的表面，使得漫射单元120的与聚光单元130相邻的表面或聚光单元130的与漫射单元120临界的表面可以具有凹部分。进一步，该粗糙图案可以实现为具有各种形式的凹槽的凹部分的结构。而且，因为该凹部分，可以在漫射单元120与聚光单元130之间形成气隙。

气隙140起作用，使得从漫射单元120辐射并且入射到聚光单元130的光被折射。即，通过对应于空气层的气隙来折射从漫射单元120辐射的光，并且该光入射到聚光单元130。因此，气隙140减小从漫射单元120辐射的光的辐射角。并且，通过气隙140折射的光入射到聚光单元130。

为了使得光的辐射角的范围变窄，聚光单元130定位在或附接到漫射单元120的光所辐射到的表面上。如图3中所示，从漫射单元120以宽角度发射的光入射到聚光单元130。通过聚光单元130辐射的光的辐射角的范围比通过漫射单元120辐射的光的辐射角的范围窄或小。例如，通过漫射单元120辐射的光的辐射角的范围是大约180度122，但是通过聚光单元130辐射的光的辐射角的范围是大约130度132。换句话说，如果将从安装了照明装置的天花板面向底表面的方向设置为0度并且将与天花板平行的方向设置为90度时，在产生高UGR的角度的范围中，即，在65度至90度的角度范围134和在-65度至-90度135的角度范围135中，几乎不辐射光。

可以使用光功能板或片材来实现这样的聚光单元130，或者，可以使用其中图案化出微透镜阵列(MLA)的板来形成或制造这样的聚光单元130。微透镜阵列可以在由PC(聚碳酸酯)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)形成的板上由树脂实现。在该情况下，微透镜阵列的透镜具有基于照明装置的面积和照明装置的光强确定的下垂度(sag)。

图6是图示根据本发明的又另一个优选示例性实施例的漫射单元的透视图，并且图7是图示通过图6的漫射单元辐射光的状态的视图。

可以通过在板132上图案化出微透镜阵列(MLA)来形成聚光单元130。如图6中所示，微透镜阵列可以包括多个透镜134。该多个透镜可以根据预先确定的图案而形成在板132上。例如，多个透镜可以紧密地或密集地定位在板132上，或者可以稀疏地定位在板132上。换句话说，可以调整在多个透镜之间的距离(布置密度)。进一步，根据在透镜之间的距离，可以改变URG。

进一步，从漫射单元120辐射的光210入射到聚光单元130。如图7中所示，光210入射到板132，并且通过多个透镜134被辐射。微透镜阵列，即多个透镜134折射光。即，入射到聚光单元130的板132的光220被透镜134折射到从安装了照明装置的天花板面向底表面的方向。

在该情况下，微透镜134的下垂度越大，则越多的光被折射。

图8是图示透镜的下垂度的视图。

如图8中所示，下垂度表示透镜的高度b与透镜的直径a之比。可以通过下面的数学公式来表达下垂度。

[数学公式1]

下垂度＝透镜高度/透镜直径

微透镜阵列(MLA)的每一个透镜的下垂度越高，则有越多的光被折射到从天花板面向底表面的方向，并且因此减小URG。

然而，微透镜阵列的透镜的下垂度在预定部分处产生被称为侧瓣(side-lobe)的侧光泄漏现象，而这是不满足UGR条件的。而且，当透镜的下垂度变高时，光返回到光的传入方向上的再循环现象增加很多，使得产生许多反射，这导致在光效率上的降低。

即，当透镜的下垂度太高时(当下垂度大于0.35时)，满足UGR条件，但是光效率降低。另外，当透镜的下垂度太低时(当下垂度小于0.1时)，在光效率上的降低被最小化，但是不满足UGR条件。

如上所述，为了减小UGR，如果光的辐射角的范围变得过窄，即，如果透镜的下垂度太高，则光效率降低。而且，也减小了被光辐射的面积，即。发光面积。在该情况下，与具有低的透镜下垂度的照明装置作比较，需要更多的照明装置来照亮相同的区域。即，通常，透镜的下垂度越高，则UGR降低，但是光效率也降低(与漫射板作比较，小于90％)。

因此，应该将微透镜阵列的透镜的下垂度确定为，既能将光效率的降低 最小化，并且将被光辐射的面积最大化，同时仍满足UGR标准。

即，根据本发明，根据照明装置的面积和从照明装置发射的光强，即总的光通量来确定微透镜阵列的透镜的下垂度。

图9是图示照明装置的发光面积的视图。

参见图9，平坦照明装置具有由水平长度A和垂直长度B提供的发光面积。通常以300mm的倍数来制造平坦照明装置。因此，平坦照明装置可以根据水平长度A和垂直长度B具有如在下面的表1中所示的发光面积。

表1

[表1]

可以如在下面的表2中所示确定基于照明装置的发光面积和总的光通量确定的微透镜阵列的透镜的下垂度。

表2

[表2]

参见上面的表2，在其中照明装置示出超过4000lm的总的光通量，并且具有大于360000mm²的发光面积的情况下，在0.1至0.5之间的范围内确定微透镜阵列的透镜。

如上所述，根据本发明的本示例性实施例，根据照明装置的发光面积和总的光通量来确定微透镜阵列的透镜。

图10是示出在URG和下垂度之间的关系的图形，并且图11是示出在光效率和下垂度之间的关系的视图。图10和图11示出其中照明装置的面积是600x600mm并且照明装置的亮度是4000流明的情况。

参见图10，其中UGR小于19，满足室内照明条件，这些透镜的下垂度在0.1至0.22或0.35至0.5的范围中。在透镜的下垂度在0.25至0.35的范围中，因为侧瓣(在65度至90度之间的角度处的光泄漏现象)的原因，UGR增大。因此，范围从0.25至0.35的透镜的下垂度不能满足UGR小于19的室内照明条件。

另外，参见图11，透镜的下垂度越高，则光通量越低，由此降低光效率。因此，考虑到光效率，可以将透镜的下垂度确定在0.1至0.25的范围内。

如上所述，当将透镜的下垂度确定得低，即，在0.1至0.25的范围内时，UGR被减小，并且在光效率上的降低被最小化。

然而，可以根据照明装置的面积和光强来不同地确定透镜的下垂度。因此，根据照明装置的面积和照明装置的光强来确定微透镜阵列的透镜的下垂度。

如上所述，在本发明的本示例性实施例中，通过使用在上面图案化出微透镜阵列的板，照明装置可以将在光效率上的降低最小化，并且可以减小URG。

以下，将解释如上所述的根据本发明的本示例性实施例的制造聚光单元的方法。

第一方法通过下述方式来形成微透镜阵列：制备透明板，并且通过向透明板施加热量和压力来对透明板进行模制。该第一方法包括压制方法和直接加工方法等。第二方法通过下述方式来形成微透镜阵列：制备透明板，并且使用诸如树脂的UV硬化树脂来涂敷透明板，并且使用热量或光来将其硬化。 第二方法包括压印方法、直接滚印方法等。而且，透明板或片材可以由PC、PMMA和PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜等制造。

因此，根据本发明的本示例性实施例的微透镜阵列具有高的复制率，并且也容易地甚至在任何工艺中进行处理。而且，也可以最小化原材料的损失。

如上所述，在本发明的详细说明中，在已经描述了本发明的详细的示例性实施例后，应当显然，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，本领域内的技术人员可以进行修改和变化。因此，应当明白，上述内容说明本发明，并且不应当被解释为限于所公开的特定实施例，并且对于所公开的实施例的修改以及其他实施例意欲被包括在所附的权利要求及其等同物的范围内。

Claims (13)

1.一种照明装置，包括：

光源单元；

漫射单元，用于漫射从所述光源单元发出的光；以及

聚光单元，包括在所述漫射单元的发光表面上的微透镜阵列；

其中，所述微透镜阵列包括多个透镜，所述多个透镜具有根据发光面积和总的光通量的任一者确定的下垂度，

其中，所述漫射单元和所述聚光单元被接合以形成气隙，并且

其中，所述照明装置进一步包括在所述漫射单元与所述聚光单元之间的微珠。

2.根据权利要求1所述的照明装置，进一步包括在所述漫射单元与所述聚光单元之间的支撑框。

3.根据权利要求1所述的照明装置，进一步包括在所述漫射单元与所述聚光单元之间***的粘结剂材料。

4.根据权利要求3所述的照明装置，其中所述粘结剂材料的涂敷面积小于所述漫射单元的发光表面的总面积的70％。

5.根据权利要求1所述的照明装置，进一步包括彼此相对的所述漫射单元的表面和所述聚光单元的表面中的一个或两个表面上的凹部分。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述微珠通过所述粘结剂材料的介质来固定。

7.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述下垂度处于0.1至0.25的范围中。

8.根据权利要求7所述的照明装置，其中统一眩光指数(UGR)是19或19以下。

9.根据权利要求8所述的照明装置，其中所述聚光单元使得从所述光源单元发出的在65至90度中的光通量减小。

10.根据权利要求9所述的照明装置，其中所述聚光单元布置在板上。

11.根据权利要求10所述的照明装置，其中所述板包含PC、PMMA和PET膜中的任意一种材料。

12.根据权利要求10所述的照明装置，其中所述微透镜阵列直接形成在所述板上。

13.根据权利要求12所述的照明装置，其中所述微透镜阵列由光固化或热固性树脂制成。