CN110637188B

CN110637188B - 灯具

Info

Publication number: CN110637188B
Application number: CN201880034450.9A
Authority: CN
Inventors: 李钦; 马晨; 黄仲; 周亮; 鲍静; 罗华杰
Original assignee: Signify Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2017-05-25
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2038-05-18
Also published as: JP6709345B1; EP3631287A1; EP3631287B1; JP2020521290A; CN110637188A; WO2018215345A1; US20200080692A1; US11035534B2

Abstract

一种灯具，具有围绕中央光输出窗口的光源载体，其中光源面向至少部分向上的第一方向。上反射器覆盖物至少部分向下地将光反射到通过中央窗口开口的光输出方向的范围。透镜结构形成在光源集合上，光源集合具有光漫射输出区和在光源与光漫射输出区之间延伸的反射侧壁。这种设计使得灯具非常薄。该设计还可以避免对光漫射输出窗口的需要。

Description

灯具

技术领域

本发明涉及灯具，尤其涉及具有低高度的灯具，例如薄型下射灯，并且更具体地涉及具有可替换光源的灯具。

背景技术

有许多不同类型的下射灯。许多设计基于用于容纳灯泡的凹进容纳室，然后灯泡通过推压配合布置或夹子或通过灯泡电连接的设计(例如卡口或螺纹配合)保持就位。然后，容纳室例如形成深反射器来控制光输出束角度。

具有LED阵列的LED照明面板代替具有个别离散灯泡的灯具越来越受欢迎。为了使这种照明面板能够凹进天花板，或者为了总体上改善美观性，薄型照明面板形式的灯具在市场上很受欢迎。

有许多不同类型的薄型灯具，包括薄型下射灯、薄型暗槽灯和薄型天花板凹进灯。

薄型照明面板、特别是使用充当小点源的LED的一个困难是不容易获得良好的均匀性和低眩光。因此，薄型灯具通常用于对均匀性和眩光要求较低的场合。

特别针对LED照明面板的另一个问题是，当光源损坏时，光源通常不能替换。LED形成在集成电路上，集成电路成为灯具的一体的部分。终端使用者必须替代地替换整个灯具，这导致成本增加。

因此，需要一种灯具设计，其使得能够替换光源，并且能够实现对输出光均匀性和眩光进行良好控制的薄型灯具设计。

发明内容

依照根据本发明一个方面的示例，提供了一种灯具，包括:

具有中央开口的光源载体；

面向第一方向安装在载体上的光源集合；

反射器覆盖物，其位于光源载体上并跨中央开口延伸，适于将光反射到通过中央开口的光输出方向的范围，包括与第一方向相反的方向；和

形成在光源集合上方的透镜结构，包括:

光漫射输出区，其部分向内面向中央开口的中心，并且部分在第一方向上面向反射器覆盖物；和

在光源集合与光漫射输出区之间延伸的反射侧壁。

因此，能得薄型灯具能够例如凹进装配到天花板内。灯具的高度例如小于25毫米，例如小于20毫米，甚至可以是15毫米或更小。透镜结构执行漫射功能，并且在一些示例中，这可以避免对进一步的光漫射输出窗口的需要。来自光漫射输出区的输出被向内导向，以便从中央开口的整个区域提供照明，并且还被向上导向(当安装灯具以产生向下照明时)，以便防止光源的直接可见，从而减少斑点。中央开口形成灯具的光输出窗口。

在一个优选实施例中，光源载体及其安装的光源集合可与反射器分离，以便能够替换。这种设计为灯具提供了可替换光源布置，但是不需要灯具显著的额外深度。光源载体的分离也可以移除透镜结构，该透镜结构然后被附连到光源载体，或者透镜结构可以保持附连到反射器覆盖物。

反射侧壁可以包括在光源集合与光漫射输出区的远离反射器覆盖物的第一边缘之间延伸的第一全内反射侧壁，以及在光源集合与光漫射输出区的靠近反射器覆盖物的第二边缘之间延伸的第二镜面反射侧壁。

这两个侧壁意味着到光漫射输出区有多条不同的光路，并且可以对这种设计进行调节以获得期望的光输出均匀性。使用全内反射侧壁是可能的，因为灯具的厚度较低，因为该侧壁相对平坦，并因此以大入射角接收来自光源的光。

灯具可以包括在透镜结构外侧上的反射涂层，以形成镜面反射侧壁。

镜面反射侧壁例如包括抛物面反射器。抛物面反射器设计简单，其中所有光线都在焦点与平行输出线之间延伸。其他反射器形状当然也是可能的，例如贝塞尔曲线。

透镜结构例如由透明塑料形成。因此，它可以形成为低成本的模制部件。

透镜结构可以包括与每个光源相关联的单独的透镜部分。

这可以简化透镜结构的制造。例如，透镜可以通过挤出具有相同截面的长透镜棒、然后将其切割成短段以形成单独的透镜部分来形成。许多线段可以近似成一个圆。

漫射输出区例如包括微结构化脊表面。这是容易形成的，例如作为模制或挤出过程的一部分。

例如，脊表面的脊各自在平行于光源载体的相应平面中延伸。因此，脊围绕环形形状形成环(连续或不连续)。以这种方式，漫射主要是在上下方向上，这确保了一些光被导向为跨中央开口的整个宽度，从而确保从灯具的中心输出光。

反射器覆盖物可以包括微结构化反射表面。这在光离开环形光源载体的中央开口之前提供了额外的漫射功能(但是具有低光损耗)。例如，在下表面上可以有规则或随机的结构图案，例如浮凸、凹坑或棱柱。

中央开口可以包括透明窗口。因此，不需要输出的漫射器，因此降低了灯具的成本。光源例如包括LED。

光源可以均匀分布在环形光源载体周围。这提供了旋转对称的环形光输出分布。光源载体例如是圆形的。它可以包括用于从光源散热的散热器部分。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，其中:

图1示出了已知的灯具设计；

图2示出了根据本发明示例的灯具设计；

图3更详细地示出了图2的设计的一部分；

图4示出了通过图2设计的光路；

图5以剖视透视图示出了图2的设计；

图6示出了可替换的光源载体；和

图7示出了可替换光源载体与反射器之间的耦合是如何发生的。

具体实施方式

本发明提供一种灯具，其具有围绕中央光输出窗口的光源载体，其中光源面向至少部分向上的第一方向。上反射器覆盖物至少部分向下地将光反射到通过中央窗口开口的光输出方向的范围。透镜结构形成在光源集合上，光源集合具有光漫射输出区和在光源与光漫射输出区之间延伸的反射侧壁。光源载体及其安装的光源集合可与反射器分离，以实现替换。这种设计能够实现光源替换，而不需要显著增加灯具的深度。该设计还可以避免对光漫射输出窗口的需要。

图1示出了一种已知的薄型灯具设计。灯具包括壳体10，壳体10限定了灯具的下表面，其中有光输出窗口12。光源包括承载在支撑件16上的LED环14。LED将它们的光输出提供给光导18，光导18具有上反射膜和在下光输出面上的漫射器19。

因此，灯具在底部具有上反射膜、光导和漫射器的夹层结构。当灯具尺寸较小时，这种设计可以是薄型的，并且光输出可以是均匀的。然而，由于前窗口处的漫射器，很难控制光束角度。需要这种漫射器来避免斑点。因此，这种解决方案不适用于对光输出特性有特殊要求的某些灯具设计。

图2以截面示出了根据本发明的灯具20的示例。灯具包括具有中央开口24的光源载体22。这限定了灯具的光输出窗口，并且可以例如与天花板齐平，或者其可以限定悬挂灯具的底面。

光源集合，特别是LED 26，面向第一方向安装在载体22上。该第一方向大致是向上的，即与穿过中央开口24的输出光的中心光轴相反，中心光轴大致是向下的。

反射器覆盖物28设置在环形光源载体22上，并跨中央开口24延伸。优选地，反射器覆盖物28平行于由中央开口24界定的光输出窗口。反射器覆盖物28将光反射到通过以中心光轴为中心的中央开口24的光输出方向的范围。

透镜结构30形成在LED 26的集合上，并将来自LED的光导向反射器覆盖物28。在所示的示例中，透镜结构包括围绕中央开口24(可以是圆形或非圆形)以环形路径布置的一组离散透镜元件。每个透镜元件可以与个别LED 26或一组LED相关联，这组LED形成LED 26整个集合的子集。

透镜元件各自包括光漫射输出区32，该区部分向内面向中央开口24的中心，部分在第一(向上)方向面向反射器覆盖物28。因此，它们用漫射光照射反射器覆盖物，并且它们倾斜，使得光到达中央开口24的中心上方的漫射器覆盖物。

透镜元件各自还包括在LED 26与光漫射输出区32之间延伸的反射侧壁34、36。因此，所有或几乎所有的LED输出光都指向漫射输出区。

光源载体22及其安装的LED 26集合可与反射器分离，以便能够替换。

透镜设计意味着可以实现薄型灯具，因为它将光从向上方向重定向为部分向内的方向。因为初始光输出方向是向上的，所以LED不能从灯具下方直接看到。这也意味着可替换光源设计易于实施，因为光源载体22可以简单地被推压就位。

灯具的高度例如小于25毫米，例如小于20毫米，甚至可以是15毫米或更小。

中央开口24可以是透明的开口，而不需要另外的漫射器。它优选地具有透明覆盖物来保护灯具的内部部件。

光源的替换包括移除载体22和LED 26。透镜结构可以是可移除单元的一部分，或者透镜结构可以保持附连到形成灯具壳体的反射器。载体22可以卡扣配合到覆盖物28，或者可以有任何合适的附连特征设计，例如钩、磁体或螺钉。

光源载体22与反射器28(其形成灯具的主壳体)之间的连接也实施到光源布置的电连接。因此，可以提供推压配合的电连接器，当光源载体装配就位时，该电连接器接合。替代地，可以有单独的连接器，使得在光源载体未被夹住之后，串联电连接器也必须被分开，以从反射器完全释放光源载体。然后，在将光源载体装配到反射器之前，将需要进行电连接。对于本领域技术人员来说，许多可能性都是显而易见的

图3更详细地示出了透镜元件30之一。反射侧壁包括在LED 26与光漫射输出区32的第一边缘38之间延伸的第一全内反射侧壁34。该第一边缘在透镜元件的向下侧，即远离反射器覆盖物28。

因为这是透镜元件的下部并且相对平坦(为了获得薄型的设计)，所以来自LED 26的光对侧壁34的表面具有大的入射角，因此反射是通过全内反射进行的。这避免了对任何反射涂层的需要。

反射侧壁包括在LED 26与光漫射输出区32的第二边缘40之间延伸的第二镜面反射侧壁36。该第二边缘在透镜元件的向上侧，即靠近反射器覆盖物28。由于这是透镜元件的上部并且相对较陡，因而来自LED 26的一些光将与侧壁36的表面具有小的入射角，并且因此例如通过等离子体气相沉积提供反射涂层。

两个侧壁和光漫射输出区被设计成实现期望的光输出均匀性。

镜面反射侧壁36是主反射器，因为它接收来自LED 26(其具有朗伯输出强度)的大部分光输出。它可以包括设计简单的抛物面反射器。

透镜结构30的透镜元件例如由透明塑料（如PMMA或聚碳酸酯）形成。它们可以被模制或挤出。挤出透镜元件将具有足够短的长度，使得可以在环形路径周围使用多个直部段。这些短的直部段可以通过挤出具有恒定截面的非常长的透镜棒、然后将其切割成短段以形成单独的个别透镜元件30来形成。

漫射输出区32可以包括微结构化脊表面，如图2所示。这很容易形成，例如作为模制或挤出过程的一部分。特别地，脊表面的脊可以各自在平行于光源载体22的相应平面中延伸。换句话说，它们沿着透镜元件30的长度延伸，其中长度被定义为周向方向，即中央开口24形状的局部切线方向。因此，脊围绕环形形状形成环(对于一件式透镜设计是连续的，或者对于多透镜元件设计是不连续的)。漫射主要在上下方向，这确保光被导向为跨中央开口的整个宽度，从而确保从灯具的中心输出光。

反射器覆盖物28具有面向中央开口24的下表面42，并且这也可以包括微结构化反射表面。这在光离开环形光源载体的中央开口之前提供了附加的漫射功能。例如，在下表面42上可以有规律或随机的结构图案，例如浮凸、凹坑或棱柱。

图4示出了具有光路以说明不同的功能的灯具。

在光从LED 26进入透镜元件30后，有三条主光线路径。

光中的一些直接穿过光漫射输出区32。漫射后，光到达反射器的下表面42。这种设计使得大部分光能够到达中心，以确保中心的光强。光线路径50是一个示例。

光中的一些到达镜面反射表面36。在反射之后，光穿过光漫射输出区32。一些光到达反射器的下表面42(光线路径52)，其他光直接射出(光线路径54)。

光中的一些被表面34全内反射，然后穿过光漫射输出区32(光线路径56)。

通过所有这些光贡献的适当设计，光被设计成从透镜元件均匀地导向到灯具的主体积中。这给出了低眩光，因为壳体(特别是反射器28)和透镜结构一起设计来控制光束角度。

灯具可以做得比传统下射灯更薄，因为为了实现相似的均匀性，传统下射灯通常需要厚的光学腔。所示设计的厚度仅为15毫米。

光漫射输出区32的光输出表面部分面向上，使得光即使从很远的距离也不会进入房间占用者的眼睛。这意味着即使没有漫射器也可以避免斑点。由于当光通过漫射器时，光效率下降约10%至20%，因此避免需要漫射器能够提高光效率。

为完整起见，图5示出了灯具的透视但剖视图。

图6示出了安装有LED 26的可替换光源载体22。LED可能具有不同的通量或色温。它们可以具有可调输出颜色，例如可调白色，或者实际上完全可控的RGB输出颜色。光源布置和载体可以例如是可变的，以提供不同的照明效果。因此，模块化***可以形成为壳体和反射器的一种设计和光源的多种设计。LED 26例如均匀分布在光源载体22周围。光源载体还可以包括散热器部分，散热器部分可以是由载体承载的单独部件，或者可以由载体本身的材料限定。

图7示出了安装和拆卸期间反射器28和光源载体22之间的位置关系。

本发明能够实现薄型设计，但是具有良好的均匀性、低眩光和窄光束角。光学效率高，因为光主要通过全内反射和镜面反射来传递，而不需要一般的漫射器功能。当光源损坏时或者仅仅为了实现不同的照明效果，终端使用者可以容易地替换光源布置。

本发明可以应用于天花板灯具、暗槽灯或下射灯

载体周围可以有任意数量的LED，例如从4个到100个。本发明的概念也不局限于LED，尽管它通常与小尺寸光源特别相关，当直接观察时，小尺寸光源呈现斑点状外观。

通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims

1.一种灯具(20)，包括:

具有中央开口(24)的光源载体(22)；

面向第一方向安装在所述载体(22)上的光源集合(26 );

反射器覆盖物(28)，其在所述光源载体(22)上并跨所述中央开口(24)延伸，适于将光反射到通过所述中央开口的光输出方向的范围，包括与所述第一方向相反的方向；和

形成在所述光源集合(26)上的透镜结构(30)，包括:

光漫射输出区(32)，其部分向内面向所述中央开口(24)的中心，并且部分在所述第一方向上面向所述反射器覆盖物(28)；和

在所述光源集合(26)与所述光漫射输出区(32)之间延伸的反射侧壁(34，36)。

2.根据权利要求1所述的灯具，其中，所述光源载体(22)及其安装的光源集合(26)可与所述反射器覆盖物分离，以便能够替换。

3.根据权利要求1所述的灯具，其中所述反射侧壁包括在所述光源集合(26)与所述光漫射输出区(32)的远离所述反射器覆盖物(28)的第一边缘(38)之间延伸的第一全内反射侧壁(34)，以及在所述光源集合(26)与所述光漫射输出区(32)的靠近所述反射器覆盖物(28)的第二边缘(40)之间延伸的第二镜面反射侧壁(36)。

4.根据权利要求3所述的灯具，包括在所述透镜结构外侧上的反射涂层，以形成所述第二镜面反射侧壁(36)。

5.根据权利要求3所述的灯具，其中所述第二镜面反射侧壁(36)包括抛物面反射器。

6.根据前述权利要求1-5中任一项所述的灯具，其中所述透镜结构(30)由透明塑料形成。

7.根据前述权利要求1-5中任一项所述的灯具，其中，所述透镜结构(30)包括与每个光源相关联的单独的透镜部分。

8.根据前述权利要求1-5中任一项所述的灯具，其中所述光漫射输出区(32)包括微结构化脊表面。

9.根据权利要求8所述的灯具，其中所述脊表面的脊各自在平行于所述光源载体(22)的相应平面中延伸。

10.根据前述权利要求1-5中任一项所述的灯具，其中所述反射器覆盖物(28)包括微结构化反射表面(42)。

11.根据前述权利要求1-5中任一项所述的灯具，其中，所述中央开口(24)包括透明窗口。

12.根据前述权利要求1-5中任一项所述的灯具，其中所述光源集合(26)包括LED。

13.根据前述权利要求1-5中任一项所述的灯具，其中所述光源集合(26)均匀分布在所述光源载体(22)周围。

14.根据前述权利要求1-5中任一项所述的灯具，其中所述光源载体是圆形的。

15.根据前述权利要求1-5中任一项所述的灯具，其中所述光源载体包括散热器部分。