光学结构和灯结构的制作方法

1.本实用新型涉及照明设备技术领域，具体而言，涉及一种光学结构和灯结构。


背景技术：

2.随着led照明技术的高速发展，led灯因其高效、节能环保已经发展成为市面上最主要的照明产品。对led灯的要求和性能也越来越高，对光的利用率的要求也越来越高。例如台灯中最常见的一种直下式发光方式，光学结构可以起到不错的照明效果，但是对光效和舒适性的利用率却不尽人意。由于台灯通常放置在作业面或书桌面上的工作/读写区域(以下简称作业面)上使用，这就要求台灯的光线能够尽量的偏向作业面，减少光向后发射，增大作业面光能利用率。但是现有的台灯中总有一部分光线向后发射，光能的利用率较小。
3.也就是说，现有技术中台灯存在光能利用率低的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种光学结构和灯结构，以解决现有技术中台灯存在光能利用率低的问题。
5.为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种光学结构，包括：罩体，罩体具有开口；光源，光源设置于开口处，罩体朝向光源的一侧表面具有一次反射面和二次反射面，一次反射面将光源发出的第一部分光线反射到二次反射面后经由二次反射面反射后射出开口，二次反射面将光源发出的第二部分光线直接反射到开口处且二次反射面将部分第二部分光线向远离一次反射面的方向反射。
6.进一步地，光源发出的光中与光源和开口的连线平行且朝向二次反射面一侧的光线的角度为0度，朝向一次反射面一侧的光线角度为180度，第一部分光线的角度大于110度且小于等于180度；第二部分光线的角度大于等于0度且小于等于110度。
7.进一步地，二次反射面具有多个反光面，多个反光面沿远离一次反射面的方向顺次设置。
8.进一步地，二次反射面包括：第一反光面，第一反光面与一次反射面连接；第二反光面，第二反光面与第一反光面连接，光源位于第一反光面向开口所在的平面内的投影内。
9.进一步地，光源发出的光中与光源和开口之间的连线平行且朝向二次反射面一侧的光线的角度为0度，朝向一次反射面一侧的光线角度为180度，第二部分光线中角度大于40度且小于等于110度的光射向第一反光面；第二部分光线中角度大于等于0度且小于等于40度的光射向第二反光面。
10.进一步地，第一反光面将部分第二部分光线向远离一次反射面的一侧反射。
11.进一步地，光学结构还包括遮光板，光源设置在遮光板上，遮光板的第一侧边与罩体连接并遮挡部分开口，遮光板的第二侧边与罩体间隔设置以使另一部分开口形成出光口，第一部分光线从出光口射出。
12.进一步地，遮光板的第二侧边位于二次反射面向开口所在平面内的投影内。
13.进一步地，出光口的面积与遮光板的面积的比值大于等于1.5且小于等于3。
14.进一步地，出光口的面积与遮光板的面积的比值等于2。
15.进一步地，一次反射面的表面具有多个凸起结构。
16.进一步地，凸起结构为长条状，多个凸起结构沿靠近二次反射面的方向依次排列设置。
17.进一步地，凸起结构朝向光源的方向为弧面。
18.根据本实用新型的另一方面，提供了一种灯结构，包括上述光学结构。
19.进一步地，灯结构还包括匀光板，匀光板与光学结构连接并遮挡光学结构的出光口。
20.进一步地，匀光板为菲涅尔透明板；和/或匀光板为磨砂板；和/或匀光板为扩散板。
21.进一步地，灯结构为台灯。
22.应用本实用新型的技术方案，光学结构包括罩体和光源，罩体具有开口；光源设置于开口处，罩体朝向光源的一侧表面具有一次反射面和二次反射面，一次反射面将光源发出的第一部分光线反射到二次反射面后经由二次反射面反射后射出开口，二次反射面将光源发出的第二部分光线直接反射到开口处且二次反射面将部分第二部分光线向远离一次反射面的方向反射。
23.通过设计一次反射面，使得第一部分光射向一次反射面并能够被一次反射面反射到二次反射面处，然后被二次反射面反射到出光口处，通过设计一次反射面的反射光的能够照射的位置，以减少一次反射面处的光能浪费，增加了光能的利用率。射向二次反射面的光被二次反射面直接反射到出光口处，经过光学结构反射的光照射到作业面处进而使得光线更柔和，防止光线直射照射到人眼，起到防眩光的目的，能够达到护眼的功能。同时由于二次反射面能够将部分光线向远离一次反射面的方向反射，使得光线照射到工作面的前方，实现光线前投的目的，大大增加了光学结构照射到作业面上的范围。
附图说明
24.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
25.图1示出了本实用新型的一个可选实施例的光学结构的光线的走向图示意图；以及
26.图2示出了图1中光学结构的图1中一次反射面的光线的走向图；
27.图3示出了图1中第一反光面的光线的走向图；
28.图4示出了图1中第二反光面的光线的走向图；
29.图5示出了本实用新型的一个可选实施例的灯结构的结构示意图；
30.图6示出了图5中灯结构的局部示意图；
31.图7示出了图5中匀光板的结构示意图；
32.图8示出了本实用新型的一个可选实施的一次反光面处光线的照射范围；
33.图9示出了本实用新型的一个可选实施例的第一反光面处光线的照射范围；
34.图10示出了本实用新型的一个可选实施例的第二反光面处光线的照射范围；
35.图11示出了本实用新型的一个可选实施例的灯结构的光线的照射范围。
36.其中，上述附图包括以下附图标记：
37.10、罩体；20、遮光板；21、第一侧边；22、第二侧边；30、光源；40、出光口；50、一次反射面；51、凸起结构；60、二次反射面；61、第一反光面；62、第二反光面；70、匀光板。
具体实施方式
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
39.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
40.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。
41.为了解决现有技术中台灯存在光能利用率低的问题，本实用新型提供了一种光学结构和灯结构。
42.如图1至图11所示，光学结构包括罩体10和光源30，罩体10具有开口；光源30设置于开口处，罩体10朝向光源30的一侧表面具有一次反射面50和二次反射面60，一次反射面 50将光源发出的第一部分光线反射到二次反射面60后经由二次反射面反射后射出开口，二次反射面60将光源发出的第二部分光线直接反射到开口处且二次反射面60将部分第二部分光线向远离一次反射面50的方向反射。
43.通过设计一次反射面50，使得第一部分光射向一次反射面50并能够被一次反射面50反射到二次反射面60处，然后被二次反射面60反射到出光口40处，通过设计一次反射面50 的反射光的能够照射的位置，以减少一次反射面50处的光能浪费，增加了光能的利用率。射向二次反射面60的光被二次反射面60直接反射到出光口40处，经过光学结构反射的光照射到作业面处进而使得光线更柔和，防止光线直射照射到人眼，起到防眩光的目的，能够达到护眼的功能。同时由于二次反射面60能够将部分光线向远离一次反射面50的方向反射，使得光线照射到工作面的前方，实现光线前投的目的，大大增加了光学结构照射到作业面上的范围。
44.需要说明的是，不论是一次反射面50反射到二次反射面60的光还是光源直接发出的光均会被二次反射面60反射到出光口处。遮光板20和一次反射面50的共同配合使得光只能经过出光口40射出，减少了光线后射的情况，还不会减少光能的损失，保证了光能的利用率。
45.具体的，光学结构照射到作业面上的面积大于开口的面积。这样设置能够增大光学结构照射到作业面上的面积，增大光学结构的光能的利用率。
46.二次反射面60包括第一反光面61和第二反光面62，第一反光面61与一次反射面50连接；第二反光面62与第一反光面61连接，光源30位于第一反光面61向开口所在的平面内的投影内。通过将二次反射面60设计成两个不同部分，以保证二次反射面60能够将光线直
接反射到出光口40处，同时还能够接收来自一次反射面50处的光。若将二次反射面60设计成一个整体连续且连续过渡的反光面，就使得二次反射面60整体较大，不利于光学结构的小型化。而将二次反射面60设计成两个反光面的形式，有利于光学结构的小型化，且反光面的数量也较少，设计的难度也不会太大。
47.具体的，开口向作业面的投影为开口投影，二次反射面将部分光线反射到开口投影远离一次反射面50的一侧。部分二次反射面60能够将光向远离一次反射面50的方向反射，使得落到作业面上的光位于开口投影的外侧，且位于开口投影远离一次反射面50的一侧，大大增加了光学结构照射到作业面上的面积，达到了光线前投的目的。
48.光学结构还包括遮光板20，光源30设置在遮光板20上，遮光板20的第一侧边21与罩体10连接并遮挡部分开口，遮光板20的第二侧边22与罩体10间隔设置以使另一部分开口形成出光口40，第二侧边22位于第一侧边21的相对侧，一次反射面50将光线反射到二次反射面60，二次反射面60将光线反射到出光口40处。遮光板20的设置能够对罩体10的出口进行部分遮挡，使得光源30发出的光仅能从出光口40射出，以使得光向作业面上照射，减少了向后发射的光，大大增加了光能的利用率。遮光板20的第一侧边21与罩体10连接，而遮光板20的第二侧边22与罩体10间隔设置，以使得光始终不会从遮光板20的第一侧边21 处射出，只能从遮光板20的第二侧边22处射出，起到了规划光线路径的作用，保证射向作用面的光的能量。由于遮光板20对部分光进行了遮挡容易造成光能的浪费。
49.如图1至图6所示，光学结构的截面是个拱形。
50.如图1至图3所示，遮光板20的第二侧边22位于二次反射面60向开口所在平面内的投影内。这样设置使得光源发出的大部分光能够直接照射到二次反射面60内，进而减少了光在光学结构内的多次反射造成的能量损失。
51.具体的，光源30发出的光中与光源30和开口的连线平行且朝向二次反射面一侧的光线的角度为0度，朝向一次反射面50一侧的光线角度为180度，第一部分光线的角度大于110 度且小于等于180度；第二部分光线的角度大于等于0度且小于等于110度。由于遮光板20 的设置，就使得110度至180度范围内的光容易在光学结构内进行反复反射而形成能量的浪费。通过对一次反射面50和二次反射面60的设计，来减少光能的浪费。
52.当然，越小的角度光射向一次反射面50越好，这样就使得更少的光经过两次反射才能经出光口40射出，反射次数减少，光能损失就减少，以提高光能的利用率。
53.如图1至图4所示，二次反射面60包括第一反光面61和第二反光面62，第一反光面61 与一次反射面50连接；第二反光面62与第一反光面61连接，遮光板20具有用于安装光源 30的安装区域，安装区域向开口的内侧的投影位于第一反光面61内。通过将二次反射面60 设计成两个不同部分，以保证二次反射面60能够将光线直接反射到出光口40处，同时还能够接收来自一次反射面50处的光。若将二次反射面60设计成一个整体连续且连续过渡的反光面，就使得二次反射面60整体较大，不利于光学结构的小型化。而将二次反射面60设计成两个反光面的形式，有利于光学结构的小型化，且反光面的数量也较少，设计的难度也不会太大。
54.具体的，第一反光面61将部分第二部分光线向远离一次反射面50的一侧反射。第一反光面61能够将光向远离一次反射面50的方向反射，使得落到作业面上的光位于开口投影的外侧，且位于开口投影远离一次反射面50的一侧，大大增加了光学结构照射到作业面
上的面积，达到了光线前投的目的。
55.此外，通过对二次反射面60的设计，使得经过第一反光面61反射的光照射的作业面的区域和第二反光面62反射的光照射的作业面的区域是不同的，以增大光经出光口40射出后照射到作业面的面积。
56.需要说明的是第一反光面61和第二反光面62是连接的，虽然第一反光面61和第二反光面62均是自由曲面，但是两者是不同的自由曲面，或者说二者的轨迹规划、光滑度、曲面造型等是不同的。
57.光源30发出的光中与光源30和开口之间的连线平行且朝向二次反射面60一侧的光线的角度为0度，朝向一次反射面50一侧的光线角度为180度，第二部分光线中角度大于40度且小于等于110度的光射向第一反光面61；第二部分光线中角度大于等于0度且小于等于40 度的光射向第二反光面62。通过对二次反射面60的进一步设计能够保证光能利用率的同时，还有利于光学结构的小型化
58.具体的，出光口40的面积与遮光板20的面积的比值大于等于1.5且小于等于3。若出光口40的面积与遮光板20的面积的比值小于1.5，就使得出光口的面积过小，就减小了光能的利用率。若出光口40的面积与遮光板20的面积的比值大于3，就使得遮光板20的面积较小，而光源就更靠近与遮光板20的第一侧边21连接的光学结构了，这样就使得光源与光学结构之间的距离过小，不利于一次反射面50对光的反射，增大了光能的损失。将出光口40的面积与遮光板20的面积限制在1.5至3的范围内，能够有效保证光能的利用率。
59.优选地，出光口40的面积与遮光板20的面积的比值等于2。
60.具体的，光源30到遮光板20的第一侧边21的距离与光源30到遮光板20的第二侧边22 的距离的比值大于等于0.66且小于等于1.5。若光源30到遮光板20的第一侧边21的距离与光源30到遮光板20的第二侧边22的距离的比值小于0.66就使得光源30离一次反射面50过近，不利于一次反射面50将光反射出去。若光源30到遮光板20的第一侧边21的距离与光源30到遮光板20的第二侧边22的距离的比值大于1.5，就使得光源30离出光口40过近，使得光源30容易直接从出光口40射出，容易产生直射光。将若光源30到遮光板20的第一侧边21的距离与光源30到遮光板20的第二侧边22的距离的比值限制在0.66至1.5的范围内，能够保证光能利用率的同时还减少直射光的射出。
61.如图6所示，一次反射面50的表面具有多个凸起结构51。通过在一次反射面50上设置多个凸起结构51，使得光在射向一次反射面50的光程不同，进而对反射后的光程也不同，起到了匀光的效果，有利于一次反射面50反射的光照射到二次反射面60上。
62.需要说明的是，凸起结构51是在一次反射面50上形成的隆起结构。而凸起结构51的表面也属于一次反射面50的一部分。
63.具体的，凸起结构51朝向光源30的方向为弧面。这样设置使得光线与凸起结构51的表面的不同位置接触的时间不同，以达到匀光的目的。
64.如图6所示，凸起结构51为长条状，多个凸起结构51沿靠近二次反射面60的方向依次排列设置。在本实施例中更像是一次反射面50包括多个子表面，多个子表面沿靠近二次反射面的方向依次排列，相邻两个子表面之间呈角度的设置，且子表面为平面或弧面。而凸起结构51的表面就是子表面。
65.如图5和图6所示，灯结构包括灯板结构和上述光学结构，灯板结构设置在光学结
构的遮光板20上。具有上述光学结构的灯结构，能够让大部分光均照射到作业面处，而减少向作业面后方的光，增大了光能的利用率，同时减少了直射光，达到了护眼的目的。
66.具体的，灯结构还包括匀光板70，匀光板70与光学结构连接并遮挡光学结构的出光口 40。匀光板70的设置使得经出光口40射出的光先经过匀光板70匀光后再射出，以保证作业面各处的亮度更为均匀，同时减少了眩光的产生，增加了用户的体验度。
67.需要说明的是，光学结构朝向光源30一侧的表面的处理优选为镜面处理，可以为真空电镀和乳白镜面。
68.光源30在经过光学结构的反射作用下再通过匀光板70对光线进一步匀光处理，使得灯结构照射到工作面的各处的光强更为均匀。
69.具体的，匀光板70为菲涅尔透明板。匀光板70优选为菲涅尔透明板防眩角设计，防止光线直接照射到人眼，起到防眩光的目的。
70.当然，匀光板70还可以为磨砂板。采用结构的防眩角设计，人眼在抬头时，双眼不会看到直射光源，从根本上防止光线直接照射到人眼，起到防眩光的目的。
71.当然，匀光板70还可以为带一定雾度的扩散板，采用结构的防眩角设计，人眼在抬头时，双眼不会看到直射光源，从根本上防止光线直接照射到人眼，起到防眩光的目的。
72.具体的，灯结构为台灯。可以在实现偏光、提高光能利用率的同时，还起到防眩光的作用，解决台灯用户的使用痛点，同时可以避免产品同质化。本技术中的台灯具有光色均匀、间接发光、防眩光且能控制光斑大小的台灯光学系统，增加产品性能。
73.本方案的光学照射系统通过光学结构对光源进行多次反射出光以满足工作面的光照射需求；从光源中发出的光线，在光学结构的第二反光面62能够将部分光反射至图10所示的，两个箭头内照射的区域，使得光线达到作业面，还能够将部分光反射至图8所示的两个箭头内照射的区域。从光源发出的光线经过第一反光面61的反射之后能够照射至图9中两箭头内照射区域产生前投偏光效果，使得光线达到作业面前部，进一步加大照射的作业面的范围。光源发出的部分光经一次反射面50、再经过二次反射面60共同反射，使得光线达到如图8所示照射至两箭头内照射区域作业面，进一步增加光能的利用率。通过光学结构和光源的共同作用，实现间接发光，有效避免了直视光源造成的眩目感，所有光线避免打在灯体被吸收，提高了作业面的光效利用率，且同时满足如图11所示照射至两箭头内照射区域的需求。
74.为了避免因单颗光源过亮，造成光效不均匀以及直接眩光的问题，灯结构采用多颗光源 30组合的发光方式，可以使光效更均匀，同时可以根据需要设计的形状来设计光学结构的形状，可以为条形、圆形、环形、c型、u型等各种形状以适配不同形状的灯头。
75.在图1所示的具体实施例中，光学结构的内外表面之间各处的距离相同，以便于光学结构的制作，当然，光学结构的外表面的形状可以与内表面的形状不同。内表面是指朝向光源 30一侧的表面。
76.实施例二
77.与实施例一的区别是，二次反射面60不同。
78.在本实施例中，二次反射面60具有多个反光面，多个反光面沿远离一次反射面50的方向顺次设置。二次反射面60具有多个反光面，且每个反光面均为自由曲面，更能有效的对光路进行设计，但是设计难度更大。
79.实施例三
80.与实施例一的区别是，凸起结构51的形状不同。
81.在本实施例中，凸起结构51是凸包，多个凸包可以连接，也可以间隔设置，只需要保证一次反射面50具有一定的凸凹，以达到匀光的目的。
82.显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
83.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技术的示例性实施方式。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、工作、器件、组件和/或它们的组合。
84.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
85.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。