CN109324364A - 一种照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种照明装置，包括光源和导光部件；光源具有发光面；导光部件与垂直于发光面的方向延伸的轴线同轴设置；导光部件包括导光部和出光部，出光部上设有散射结构体。通过以上方式，本发明照明装置，通过在导光部件的出光部上设置散射结构体，从光源发出光，经导光部件的导光部到达出光部上散射结构体时进行散射，实现较宽的光的分布，从而可扩大光的应用范围。

Description

一种照明装置
技术领域
本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种照明装置。
背景技术
近年来，为了降低光源的能耗，人们提出了使用发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的产品，并且部分已经实用化。例如在机动车的前照灯等车辆用灯具中，有人提出可以考虑采用发光二极管(LED)和激光二极管(LD)代替卤素灯或氙气灯；特别是在LD光源的情况下，由于光转换效率高、发光面积小，所以有利于灯具的小型化，因而得到广泛应用。但LED光源和LD光源发出的光指向某个方向，而不是朝向四周，这一特征限制了其作为照明光源的应用范围。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种照明装置，能够实现较宽的光的分布。
本发明所采用的技术方案是：一种照明装置，包括光源和导光部件；所述光源具有发光面；所述导光部件与垂直于所述发光面的方向延伸的轴线同轴设置；所述导光部件包括导光部和出光部，所述出光部上设有散射结构体。
根据本发明一具体实施例，所述散射结构体包括透射结构件和嵌在所述透射结构件内的散射颗粒。
根据本发明一具体实施例，所述散射颗粒的折射率大于所述透射结构件的折射率。
优选地，所述散射颗粒的折射率高于2.0，如可选用单晶硅颗粒、二氧化硅颗粒、PC颗粒和PMMA颗粒等；透射结构件的折射率为1.5左右，如可采用透明硅胶、环氧树脂等可固化材料进行制备。具体地，可将高射折射率的散射颗粒均匀混合在低折射率的可固化材料中固化形成，此处折射率的高低是散射颗粒与可固化材料相对而言。或者，可将透射结构件设计为与出光部顶端相适配且具有中空腔体的结构件，散射颗粒填充于透射结构件的中空腔体中，散射颗粒之间以及散射颗粒与中空腔体内壁之间的间隙填充有空气介质，且散射颗粒的折射率大于空气介质的折射率，填充有散射颗粒的透射结构件套设固定于出光部的顶端。
根据本发明一具体实施例，所述散射结构体还包括包覆于所述散射颗粒外表面的膜层结构，所述散射颗粒的折射率高于所述膜层结构的折射率。
散射颗粒优选折射率高于1.7的透明散射颗粒，膜层结构优选采用折射率低于1.3的材料制成。具体地，可通过先将散射颗粒浸入折射率低于1.3的甲醇、乙烷等液体材料，使散射颗粒表面形成膜层结构，再将外表面包裹有膜层结构的散射颗粒均匀分散在透明硅胶溶液或环氧树脂溶液等可固化材料中固化形成散射结构体。
根据本发明一具体实施例，所述透射结构件与所述散射颗粒之间具有内部填充有气体介质的结构体层。
根据本发明一具体实施例，所述散射颗粒为透明散射颗粒；优选为单晶硅颗粒、二氧化硅颗粒、PC颗粒和PMMA颗粒中的至少一种。
根据本发明一具体实施例，所述散射结构体还可包括嵌在所述透射结构件内的反射颗粒和/或折射颗粒。具体地可将散射颗粒与反射颗粒和/或折射颗粒混合后均匀分散在可固化材料中固化形成散射结构体；优选地，将二氧化钛反射颗粒和单晶硅散射颗粒按1：(2～5)比例混合，均匀分散在可固化材料中。
根据本发明一具体实施例，所述散射结构体中散射颗粒的体积占比为0.2～0.5。所述散射颗粒的尺寸一般为10～200μm；且通常散射结构体与导光部接触端的直径为1～3mm，散射结构体的长度为2～4mm，其中，散射结构体的长度即其与导光部导接触端至散射结构体的顶端的高度。
根据本发明一具体实施例，所述散射结构体还包括嵌于所述透射结构件内的反射件。反射件具体可设置为在所述透射结构件内、散射结构体的轴线上设置一个直径为1～3mm的金属反光球。
根据本发明一具体实施例，所述导光部为光滑的柱状或锥状；所述出光部为锥状。
根据本发明一具体实施例，所述光源可为发光二极管或激光二极管。所述导光部件优选为透明导光部件。
根据本发明一具体实施例，还包括灯体，所述灯体包括前灯体、后灯体；所述灯体上设有光源安装部，所述前灯体上设有用于安装所述导光部件的安装孔；所述光源装设于所述光源安装部上，所述导光部件设于所述安装孔内，所述前灯体与所述后灯体固定连接，以配合固定所述光源和所述导光部件。
根据本发明一具体实施例，还包括隔热部件，所述隔热部件设于所述光源与所述灯体之间。
本发明的有益技术效果是：本发明提供一种照明装置，其通过在导光部件的出光部上设置散射结构体，从光源发出光，经导光部件的导光部到达出光部上散射结构体时进行散射，实现较宽的光的分布，从而可扩大光的应用范围。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。
图1是本发明照明装置一实施例的组装结构示意图；
图2是图1所示照明装置的***图；
图3是图1所示照明装置中导光部件的结构示意图；
图4是图3所示导光部件A处散射结构体的局部放大结构示意图；
图5是图1中沿Ⅴ-Ⅴ线的剖视结构示意图；
图6是本发明照明装置中散射结构体另一实施例的结构示意图；
图7是本发明照明装置中散射结构体另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本发明的目的、方案和效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。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。
本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对图中本发明各组成部分相互位置关系来说的，而术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，在不冲突的情况下本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请一并参阅图1-5，图1是本发明照明装置一实施例的组装结构示意图，图2是图1所示照明装置的***图；图3是图1所示照明装置中导光部件的结构示意图；图4是图3所示导光部件A处散射结构体的局部放大结构示意图；图5是图1中沿Ⅴ-Ⅴ线的剖视结构示意图。
如图1-5所示，本实施例照明装置包括灯体1、光源2和导光部件3。其中，灯体1包括前灯体11和后灯体12，前灯体11与后灯体12固定连接；前灯体11上设有用于安装导光部件3的安装孔111，后灯体12上设有光源安装部121；光源2具有发光面21，光源2装设于光源安装部121上，发光面21朝向前灯体11；导光部件3包括导光部31和出光部32，出光部32上设有散射结构体33，导光部件3设于前灯体11上的安装孔111内，导光部件3与垂直于发光面21的方向延伸的轴线同轴设置。
在本实施例中，灯体1上设有较多凹槽结构，以通过增大散热面积，提高照明装置的散热效果。灯体1同时作为壳体可起到整体保护的作用，在其他实施例中，也可取消灯体1的设置。另外，在本实施例中，光源安装部121为设置在后灯体12上的安装凹槽。在其他实施例中，光源安装部121可设置在前灯体11上，或者，在前灯体11和后灯体12上配合设置光源安装部121，通过前灯体11和后灯体12的固定连接，实现光源2的安装固定。
导光部件3可选用透明导光部件，设置为实心结构，具体可采用透明丙烯酸类树脂、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或玻璃等透光材料制成。其中的导光部31可设计为光滑的柱状或者锥状；出光部32可设计为锥状。为便于散射结构体33的安装设置，导光部件3上的导光部31和出光部32之间设有台阶过渡结构34，散射结构体33稳固地安装设于台阶过渡结构34上。
散射结构体33包括透射结构件331、嵌在透射结构件331内的散射颗粒332，以及包覆在散射颗粒332外表面的膜层结构333，膜层结构333的折射率小于散射颗粒332的折射率。在本实施例中，散射结构体33具体可通过将散射颗粒332浸入折射率低于1.3的乙烷或甲醇等液体材料中，使散射颗粒表面形成膜层结构，再将外表面包裹有膜层结构的散射颗粒均匀分散在硅胶溶液或环氧树脂溶液等可见光能透过的透明可固化材料中固化而成，散射颗粒332散布于透射结构件331内，散射颗粒332外表面包覆有膜层结构333，且膜层结构333的折射率小于散射颗粒332的折射率。散射颗粒332可选用二氧化硅颗粒、PC颗粒、PMMA颗粒和单晶硅颗粒中的一种或多种的组合，在本实施例中，散射颗粒为单晶硅颗粒，以利用单晶硅颗粒将光折射和反射到四周，成本低且光损失小。散射颗粒332的尺寸一般在10～500μm范围内，散射颗粒332可以采用尺寸均匀的颗粒或者采用各种不同尺寸的颗粒。
本实施例照明装置中光源2为发光二极管(LED)，LED光源发出的光具有方向性，其发出的光进入导光部件3的导光部31，经导光部31进入出光部32的散射结构体33，散射结构体33内的散射颗粒332可将光散射至各个方向，由外部看起来光线由散射结构体33发出，从而将LED光源有发射角度的光变成向四面八方发射的光，形成类似“点发光”向四周均匀发光的效果，从而可实现较宽的光的分布，扩大光的应用范围，如可适用于机动车的前照灯等车辆用灯具。另外，光源2也可采用同样具有方向性发光特性的激光二极管(LD)；当然，也可选用其他光源，以扩宽或重新配置光的分布。
在本实施例中，光源2和灯体1之间还设有隔热部件4，具体可为设于灯体1和光源2之间且套设于导光部件3外部的隔热套。隔热部件4可采用硅胶等隔热材料制成。
另外，本实施例照明装置还包括卡盘5，卡盘5套设固定于前灯体11外部，可便于照明装置的安装。卡盘5与前灯体11的卡接处设有硅胶套6。
本实施例中散射结构体33包括透射结构件331、嵌在透射结构件331内的散射颗粒332，以及包覆在散射颗粒332外表面的膜层结构333，膜层结构333的折射率小于散射颗粒332的折射率。通过在导光部件3的出光部32上设置以上散射结构体33，从光源2发出的光经导光部件3的导光部31达到出光部32上散射结构体33时可进行散射，从而可实现较宽的光的分布，扩大光的应用范围，同时，发光密度和均匀度高。
在其他实施例中，为了提高照明装置的效率，还可在散射结构体内设置反射件。具体请参阅6，图6是本发明照明装置中散射结构体另一实施例的结构示意图。如图6所示，本实施例中散射结构件43包括透射结构件431、嵌在透射结构件431内的散射颗粒432、包覆在散射颗粒432外表面的膜层结构433，以及嵌在透射结构件431内、位于散射结构体43的轴线上的金属反光球434。其中，透射结构件431、散射颗粒432和膜层结构433与图1所示照明装置中散射结构件33中的透射结构件331、散射颗粒332和膜层结构333基本相同，不再赘述；金属反光球434的直径一般为1～3毫米。通过金属反光球434的设置，可使大部分光可从四周射出，若应用于机动车的前照灯，可使车灯的反射杯收集更多光线，提高照明效率。在实际生产过程中，可根据光的分布要求在散射结构体43内嵌设反射球或其他反射件，用于将射向该方向的光线反射回去，在散射结构体43内重新配置，以实现大部分光按要求分布。
此外，散射结构体还可设置为其他的结构。例如，请参阅图7，图7是本发明照明装置中散射结构体另一实施例的结构示意图。如图7所示，本实施例中散射结构体53包括透射结构件531、嵌在透射结构件531内的散射颗粒532，透射结构件531和散射颗粒532之间具有内部填充有气体介质的结构体层534。在本实施例中，散射结构体53具体可通过以下方法进行制备：先利用末端带有叠氮、碳酸酯等热解体基团的硅烷偶联剂对散射颗粒532的表面进行修饰，然后将经表面修饰的散射颗粒532掺杂进硅胶溶液或者环氧树脂溶液等可固化材料中，再在100～150℃加热固化，可固化材料固化后形成透射结构件531；而在固化过程中散射颗粒532表面最外层的叠氮、碳酸酯等基团将分解产生对应的氮气、二氧化碳等，在散射颗粒532表面进一步形成一层“空化层”，即散射颗粒532与透射结构件531之间形成内部填充有氮气、二氧化碳等气体介质的结构体层534，而另外一些未分解的基团533仍附在散射颗粒532的外表面。通过以上方式，在散射颗粒532与透射结构件531之间形成填充有气体介质的结构体层534，且结构体层534内气体介质的折射率小于散射颗粒532的折射率，从而可实现较宽的光的分布，扩大光的的应用范围，同时发光密度和均匀度高。
此外，也可通过利用辐射性溶液(如低浓度氟化氢溶液)淘洗散射颗粒(如玻璃透明颗粒)1～3次左右，使散射颗粒的表面腐蚀形成微小的孔洞或凸起，在散射颗粒表面形成大量含有空气的孔隙，从而形成空气介质层，然后将腐蚀后的散射颗粒均匀分散在透明硅胶溶液或者环氧树脂溶液等可固化材料中形成散射结构体。散射颗粒表面的孔状结构中含有大量的空气，将其表面与透射结构件隔开，可增加散射颗粒的折射率。
本发明照明装置，结构简单，其通过在导光部件的出光部上设置散射结构体，从光源发出光，进入导光部件上出光部的散射结构体时可进行散射，实现较宽的光的分布，从而可扩大光的应用范围。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种照明装置，其特征在于，包括光源和导光部件；所述光源具有发光面；所述导光部件与垂直于所述发光面的方向延伸的轴线同轴设置；所述导光部件包括导光部和出光部，所述出光部上设有散射结构体。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述散射结构体包括透射结构件和嵌在所述透射结构件内的散射颗粒。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述散射颗粒的折射率大于所述透射结构件的折射率。
4.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述散射结构体还包括包覆于所述散射颗粒外表面的膜层结构，所述散射颗粒的折射率高于所述膜层结构的折射率。
5.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述透射结构件与所述散射颗粒之间具有内部填充有气体介质的结构体。
6.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述散射颗粒为透明散射颗粒。
7.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述散射结构体还包括嵌于所述透射结构件内的反射件。
8.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述导光部为光滑的柱状或锥状；所述出光部为锥状。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的照明装置，其特征在于，还包括灯体，所述灯体包括前灯体、后灯体；所述灯体上设有光源安装部，所述前灯体上设有用于安装所述导光部件的安装孔；所述光源装设于所述光源安装部上，所述导光部件设于所述安装孔内，所述前灯体与所述后灯体固定连接，以配合固定所述光源和所述导光部件。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，还包括隔热部件，所述隔热部件设于所述光源与所述灯体之间。
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