[实用新型]光学元件和照明装置

说明书

技术领域

本公开的实施方式涉及一种光学元件，特别地涉及用于蜡烛灯的光学元件的改进以将更多光量向指定方向传递。本公开的实施方式还涉及一种包括这种光学元件的照明装置。

背景技术

LED灯因其高效性和节能性越来越多地受到关注并且用来替换白炽灯。这对于LED灯提出了更多细致的要求。例如在很多种应用中，期望LED灯将更多的光辉照射到指定方向。

作为这种应用的一个示例，蜡烛灯广泛地用于商业或家用场所，蜡烛灯不仅起到照明作用而且还能起到良好的装饰效果，在商业领域中颇有前景。在很多蜡烛灯应用中，归因于兰伯特光分布特性，LED灯发出的光在半球范围内。图1示出了LED灯发出光的光强图。如图1所示，沿逆时针方向从90°位置至270°的位置为灯的下方的空间，通常将该空间的光通量称为向下光。从图1容易看出，从LED灯发出的光大量地分布灯的上方空间，而下方空间的光通量非常小，这会导致下方空间的照明不足。因此，期望改进现有技术的LED灯，以将更多的光量向指定方向(例如下方)照射，以满足照明要求。

实用新型内容

有鉴于此，本公开实施方式的目的之一在于提供一种光学元件和照明装置，其解决或减轻上述问题。

根据本公开的一个方面，提供一种光学元件，包括：导光柱，导光柱具有中心轴线，导光柱包括光入射面、外周面和在中心轴线方向上与光入射面相对布置的光反射面，导光柱的外周面形成第一光学表面，光反射面形成为屋脊棱镜面结构，并且屋脊棱镜面结构被配置成适于将射向光反射面的至少一部分光反射并且透过第一光学表面射出光学元件；以及相对于中心轴线旋转对称的第一空腔，第一空腔在导光柱的中心处沿中心轴线从光入射面朝向光反射面延伸，第一空腔在导光柱的内壁面处形成第二光学表面，第一空腔在沿着导光柱的中心轴线剖开的截面观察时呈从光入射面朝向光反射面逐渐缩小的子弹头状，其中第二光学表面在靠近光入射面处大致垂直于光入射面；其中第一光学表面和第二光学表面形成第一光传输路径，从照明模块发射出的光的至少一部分适于经由第一光传输路径传递至光反射面。

根据本公开的一个实施例，第一光学表面为相对于中心轴线旋转对称的、母线为大致内凹弧线的回转面，并且光反射面的外周缘距中心轴线的距离比导光柱的中部的外周缘距中心轴线的距离大。

根据本公开的一个实施例，在导光柱的光入射面附近靠近导光柱的外周面形成相对于中心轴线旋转对称的第二空腔，第二空腔在邻近中心轴线的一侧形成第三光学表面，第二光学表面和第三光学表面形成第二光传输路径，使得从照明模块发射出的光的至少一部分沿第二光传输路径传输并且在导光柱的中部附近沿第一光传榆路径传递至光反射面。

根据本公开的一个实施例，在沿着导光柱的中心轴线剖开的截面观察时，第三光学表面大致垂直于光入射面。

根据本公开的一个实施例，屋脊棱镜面结构为从导光柱的外周向中心凹陷的形状并且包括沿导光柱的径向排列的多个槽，槽从屋脊棱镜面结构的外周延伸到导光柱的中心轴线，并且槽的表面形成适于对射向光反射面的光进行反射的全反射棱镜面。

根据本公开的一个实施例，屋脊棱镜面结构还包括靠近光反射面的外周设置在全反射棱镜面上的多个子棱镜面。

根据本公开的一个实施例，导光柱还包括在导光柱的大致中部处沿中心轴线方向环设在第一光学表面上的多个棱镜面。

根据本公开的一个实施例，多个棱镜面为相对于中心轴线旋转对称的圆锥面，圆锥面相对于中心轴线方向的倾斜角在40°～60°的范围内。

根据本公开的一个实施例，多个棱镜面相对于导光柱的中心轴线方向的倾斜角在从光入射面朝向光反射面的方向上逐渐减小。

根据本公开的一个方面，提供一种照明装置，包括上述光学元件和以环形的方式围绕第一空腔布置在光入射面处的多个照明模块。

根据本公开的光学元件和照明装置能够可靠地较多量的光向指定方向照射，能满足照明要求，并且结构简单、美观大方。

附图说明

现将仅通过示例的方式，参考所附附图对本公开的实施例进行描述，其中：

图1是传统LED灯的光强分布示意图；

图2是根据本公开的一个实施例的光学元件的示意图；

图3是根据本公开的一个实施例的光学元件的屋脊棱镜面结构从斜上方观察的透视图；

图4是图2所示的光学元件的光强示意图；

图5是根据本公开的另一个实施例的光学元件的光路示意图；

图6是图5所示的光学元件的光强示意图；