一種光學元件及照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種光學元件，尤其是一種具有微結(jié)構(gòu)的光學元件及照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當視場中某光源或物體的亮度比人眼已適應(yīng)的亮度大得多時，人就會有眩目的感覺，此現(xiàn)象稱之為眩光。國家標準GB50034-2004中對眩光、均勻性都有明確規(guī)定:工作房間或作業(yè)區(qū)內(nèi)照度均勻度應(yīng)不小于0.7 ;圖書館、閱覽室、辦公場所、醫(yī)療診室等等場所要求統(tǒng)一眩光值UGR〈19。
[0003]市場上有很多控制眩光的方法，如筒燈、天花燈中常用的防眩圈，格柵燈盤中的格柵片等等，但對于大角度面板燈具很難控制其配光形狀和眩光指數(shù)，目前市場上部分低眩光面板燈采用的是增加一塊棱鏡板的方式控制眩光，由于棱鏡板總體重量的要求、厚度對光學效率的影響、生產(chǎn)成本的限制以及外觀美觀性考量等等因素，棱鏡板的總厚度一般在2-3mm，微結(jié)構(gòu)的高度往往就會更小。圖1和圖2展示了幾種市場上常見的棱鏡板，圓弧形微結(jié)構(gòu)的棱鏡板基本不改變配光曲線形狀；鋸齒狀微結(jié)構(gòu)的棱鏡板也僅僅是將朗伯配光在一定范圍內(nèi)收窄，很難實現(xiàn)蝙蝠翼配光曲線以達到低眩光、工作面照度均勻的照明效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種照度均勻，低眩光的具有微結(jié)構(gòu)單元的光學元件及采用這種光學元件的照明裝置。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案。
[0006]—種光學元件，包括基板，所述基板具有相對的上、下表面及一對側(cè)壁，所述基板的上表面為出光面，所述上表面設(shè)置有多個凸起的第一微結(jié)構(gòu)單元，所述第一微結(jié)構(gòu)單元的底端設(shè)置在所述上表面上，和底端相對的頂端具有凹槽結(jié)構(gòu)，所述基板的下表面為所述光學元件的入光面，所述下表面上設(shè)置有多個第二微結(jié)構(gòu)單元，所述多個第二微結(jié)構(gòu)單元自下表面向基板內(nèi)凹陷。
[0007]優(yōu)選地，每一個所述第二微結(jié)構(gòu)單元在所述基板高度方向上對應(yīng)一個所述第一微結(jié)構(gòu)單元。
[0008]優(yōu)選地，所述第一微結(jié)構(gòu)單元和所述第二微結(jié)構(gòu)單元沿基板橫軸的寬度相同。
[0009]優(yōu)選地，所述第一微結(jié)構(gòu)單元包括凹陷的中間區(qū)域和位于所述中間區(qū)域的凸起的邊緣區(qū)域，并且中間區(qū)域和邊緣區(qū)域平滑過渡。
[0010]優(yōu)選地，所述第一微結(jié)構(gòu)單元的截面中，所述中間區(qū)域形成為凹的拋物線或V型或圓弧，所述邊緣區(qū)域形成凸的拋物線或圓弧。
[0011]優(yōu)選地，第一微結(jié)構(gòu)單元的截面中，邊緣區(qū)域形成的圓弧半徑大于等于0.3_。
[0012]優(yōu)選地，所述基板上表面到所述邊緣區(qū)域的頂點的高度小于所述基板厚度的二分之一O
[0013]優(yōu)選地，所述第二微結(jié)構(gòu)單元的截面中，所述凹陷部分形為凹的拋物線或圓弧或倒V型。上述基板是由亞克力或PC材料制成。
[0014]優(yōu)選地，當入射光線和豎直方向的夾角在O度到30度之間時，入射光線通過所述光學元件的第一微結(jié)構(gòu)單元和第二微結(jié)構(gòu)單元后，出射光線和豎直方向的夾角在20度到30度附近。
[0015]優(yōu)選地，當入射光線和豎直方向的夾角在60度到90度之間時，入射光線通過所述光學元件的第一微結(jié)構(gòu)單元和所述第二微結(jié)構(gòu)單元后，出射光線和豎直方向的夾角在40度到60度附近。
[0016]本實用新型還提供一種照明裝置，其特征在于，包括光源、以上所述的光學元件，所述光源發(fā)出的光線經(jīng)所述光學元件均勻出射。照明裝置還包括擴散板，所述光學元件與所述擴散板相鄰。
[0017]優(yōu)選地，所述光學元件的下表面貼合設(shè)置在所述擴散板上。
[0018]優(yōu)選地，所述擴散板包括至少兩個互成角度的出光面，所述光學元件設(shè)有與所述擴散板的出光面對應(yīng)的互成角度的至少兩個區(qū)域。
[0019]有益效果:本實用新型設(shè)計了一種具有雙面微結(jié)構(gòu)的光學元件，通過光學元件的上下表面的微結(jié)構(gòu)單元相互配合來共同改變光線的傳播方向?qū)崿F(xiàn)蝙蝠翼配光，可更有效的降低UGR值，實現(xiàn)了低眩光、工作面照度更均勻。
[0020]在照明裝置中將該光學元件和擴散板結(jié)合，放置在光源上方，利用微結(jié)構(gòu)單元對光線的反射、折射作用改變光線傳播方向，實現(xiàn)蝙蝠翼配光，并達到了照明范圍廣、工作面照度均勻、低眩光UGR值，可達到110°以上大角度出光的照明效果。
[0021]根據(jù)以下參考附圖對本實用新型的描述，本實用新型的其他目標和效用將變得顯而易見，并且讀者可全面了解本實用新型。
【附圖說明】
[0022]圖1是現(xiàn)有技術(shù)棱鏡板一的微結(jié)構(gòu)不意圖
[0023]圖2是現(xiàn)有技術(shù)棱鏡板二的微結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本實用新型光學元件的一個實施例的示意圖；
[0025]圖4是符合本實用新型實施例的光學元件的截面圖的示意圖；
[0026]圖5是中小角度入射光線在本實用新型光學元件中的傳播方向示意圖；
[0027]圖6是大角度入射光線在本實用新型光學元件中的傳播方向示意圖；
[0028]圖7是本實用新型光學元件的配光曲線；
[0029]圖8是本實用新型照明裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖9是本實用新型照明裝置又一個實施例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0031]有關(guān)本實用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖的實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。
[0032]下面結(jié)合圖3至圖7，對本實用新型的光學元件進行描述。
[0033]—種光學兀件10，包括基板16，基板16具有相對的上、下表面14、15及一對側(cè)壁17、18。基板的上表面14為光學元件的出光面，上表面上間隔設(shè)置多個第一微結(jié)構(gòu)單元12，第一微結(jié)構(gòu)單元12自上表面14凸起，第一微結(jié)構(gòu)單元的底端122設(shè)置在上表面上，和底端相對的第一微結(jié)構(gòu)單元的凸起的頂端121具有凹槽結(jié)構(gòu)。上述基板16的下表面15間隔設(shè)置多個第二微結(jié)構(gòu)單元13，第二微結(jié)構(gòu)單元13為光學元件的出光面，第二微結(jié)構(gòu)單元自下表面15向基板16內(nèi)凹陷。因此，基板16上排布后的第一、第二微結(jié)構(gòu)單元12、13于高度方向，即圖3中Z軸方向彼此對應(yīng)，即每一個第二微結(jié)構(gòu)單元13在基板的高度方向上對應(yīng)一個第一微結(jié)構(gòu)單元12。并沿基板16的長度方向，即Y軸方向，縱向延伸。并且每一第一、第二微結(jié)構(gòu)單元12、13沿基板16橫軸方向，即X方向延伸的距離彼此相當。第一個微結(jié)構(gòu)單元12與基板16可以一體化成型。
[0034]圖4是本實用新型光學元件的截面圖的示意圖，截面是圖3中垂直于XYZ坐標系中Y軸的截面。參照圖4，第一微結(jié)構(gòu)單元12包括凹陷的中間區(qū)域1211和位于中間區(qū)域兩邊相鄰的凸起的邊緣區(qū)域1212、1213，中間區(qū)域和邊緣區(qū)域之間平滑過渡。圖4的實施例中，中間區(qū)域1211的形狀是V型曲線，此外，中間區(qū)域的形狀也可以是凹的拋物線或圓弧。圖4中，邊緣區(qū)域的截面1212，1213為圓弧，也可以是凸的拋物線。如果邊緣區(qū)域截面后形成的曲線是圓弧形，則圓弧的半徑大于等于0.3_。為了滿足加工時的模具成型精度，相鄰兩個第一微結(jié)構(gòu)單元鄰近的過渡區(qū)域兩個頂點之間距離，即相鄰兩個第一微結(jié)構(gòu)單元之間的距離最好大于2mm。
[0035]圖4中，第一微結(jié)構(gòu)單元12為左右對稱結(jié)構(gòu)，左右對稱于通過所述凹槽結(jié)構(gòu)的中心線。為了方便加工生產(chǎn)以及精確的控制面型誤差，第一微結(jié)構(gòu)單元12的高度Hl控制在光學元件I的整體壁厚H的1/3以內(nèi)，即基板16的上表面14到所述邊緣區(qū)域1212、1213的頂點，即圓弧頂點R或拋物線頂點R的高度小于所述基板16的厚度的二分之一，從而避免了光學元件I的高度太高使材料變形，影響了了光學元件的精度。
[0036]另外，第一微結(jié)構(gòu)單元的沿基板橫軸X軸的寬度，即第一微結(jié)構(gòu)單元的兩個頂點的距離W1，和第二微結(jié)構(gòu)單元的沿基板橫軸X軸的寬度相等，即與第二微結(jié)構(gòu)單元和基板下表面的相接的兩個節(jié)點之間的距離W2相等。
[0037]此外，光學元件I的整體壁厚H控制在3mm以內(nèi)，以便減少光學元件I的整體重量并方便光學元件I安裝固定。為了得到更好的光學效果，光學元件I優(yōu)先選擇透明PMMA材料制成，次之也可選擇透明PC材料。
[0038]圖5和圖6是入射光線在本實用新型光學元件I中的傳播方向示意圖，其中入射光線的角度是指入射光線與豎直方向，即與Z軸方向的夾角，例如0° -10°方向的光線是指入射光線與豎直方向的夾角的角度為0° -10°，即如圖5平面坐標XZ中，入射光線與縱軸Z的夾角。
[0039]光學元件I的第一微結(jié)構(gòu)單元12可以控制0° -10°以及55° _70°方向的光線，將其偏折到20° -30°附近，減少了中心光強，并增加了 20° -30°左右方向的光強；第一微結(jié)構(gòu)單元12也可以控制角度10° -55°和