一種光學元件、光學模組及照明裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光學元件，尤其是一種具有微棱鏡的光學元件、光學模組及照明裝置。
【背景技術】
[0002]當視場中某光源或物體的亮度比人眼已適應的亮度大得多時，人就會有眩目的感覺，此現象稱之為眩光。國家標準GB50034-2004中對眩光、均勻性都有明確規定:工作房間或作業區內照度均勻度應不小于0.7;圖書館、閱覽室、辦公場所、醫療診室等等場所要求統一眩光值UGR〈19。市場上較多的大角度照明面板燈具，多以朗伯配光為主。較少的采用光學元件方案的照明燈具，一般也僅僅是將朗伯配光光型進行收窄，很難做到蝙蝠翼配光，這就無法滿足國標中的統一眩光值UGR以及均勻性的規定，長時間使用這種燈具，輕微的會使人視覺疲勞，嚴重的則使人深感不舒服，造成緊張、心神煩亂，并且隨著時間的推移影響會越來越嚴重。所以需要一種照明范圍廣、工作面照度均勻、低眩光UGR值的照明產品。

【發明內容】

[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種照度均勻，低眩光的具有微棱鏡結構的光學元件及采用這種光學元件的光學模組和照明裝置。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案。
[0005]本實用新型設計了一種光學元件，包括基部，微棱鏡，基部具有相對的上、下表面及一對側壁，所述微棱鏡自所述上表面凸起并形成光學元件的出光面，微棱鏡包括具有凹槽結構的內斜面，兩個位于內斜面和上表面之間并與它們相鄰的側面，每個側面與上表面的夾角為銳角。
[0006]優選地，微棱鏡的內斜面由位于凹槽兩側的第一斜面和第二斜面構成，第一斜面和第二斜面分別與相鄰的側面相交形成第一頂點及第二頂點。第一頂點和第二頂點沿橫軸方向的間距大于2mm。
[0007]優選地，當第一斜面或第二斜面的入射光線的入射角大于0°且小于45°時，入射光在第一斜面或第二斜面發生折射。
[0008]優選地，當第一斜面(124)或第二斜面(125)的入射光線的入射角大于等于45°且小于90°時，入射光在所述第一斜面或第二斜面發生全反射。
[0009]優選地，當微棱鏡的側面的入射光線的入射角大于等于45°且小于90°時，入射光在微棱鏡的側面發生全反射。
[0010]優選地，當微棱鏡側面的入射光線的入射角大于0°且小于45°時，入射光在所述微棱鏡的側面發生折射。
[0011]優選地，所述第一頂點區域和第二頂點區域為圓弧，圓弧的半徑大于等于0.3mm。
[0012]優選地，上述光學元件的基部的上表面到所述微棱鏡的第一頂點或第二頂點的高度小于所述基部的下表面到上表面高度的二分之一。
[0013]優選地，微棱鏡為左右對稱結構，左右對稱于通過所述內斜面的中心線并垂直于出光面的平面。
[0014]優選地，內斜面凹槽是V形槽。
[0015]優選地，光學元件是由亞克力或PC材料制成。
[0016]本實用新型還提供一種光學模組包括擴散板、以上所述的光學元件，光學元件設置于所述擴散板上方，入射光線由擴散板進入光學模組，由所述光學元件出射。
[0017]優選地，所述光學元件的下表面貼合設置在所述擴散板上。
[0018]優選地，擴散板包括至少兩個互成角度的出光面，光學元件設有與所述擴散板的出光面對應的互成角度的至少兩個區域。
[0019]本實用新型還提供一種照明裝置，包括LED光源及以上所述的光學模組，光源發出的光線經光學模組均勻出射。
[0020]上述通過設計光學兀件表面微棱鏡的面型、高度、微棱鏡的排布情況等方式改變了光線傳播方向，產生蝙蝠翼配光，實現低眩光、工作面照度均勻。
[0021]具有微棱鏡的光學元件和擴散板結合形成光學模組，利用擴散板對光線的散射、微棱鏡對光線的反射、折射作用改變光線傳播方向，提供了一種照明范圍廣、工作面照度均勻、低眩光UGR的照明效果，而且這種光學模組由于其緊湊的結構，可以很方便的應用于照明裝置中。
[0022]照明裝置將該具有微棱鏡的光學元件和擴散板結合形成光學模組，放置在光源上方，利用微棱鏡對光線的反射、折射作用改變光線傳播方向，實現蝙蝠翼配光，提供一種照明范圍廣、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。
[0023]根據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】
[0024]圖1是本實用新型光學元件的一個實施例的示意圖；
[0025]圖2是圖1所示的光學元件的主視圖；
[0026]圖3是光線在微棱鏡中的傳播方向示意圖；
[0027]圖4是本實用新型光學模組及照明裝置的一個實施例的結構示意圖；
[0028]圖5是圖4照明裝置的配光曲線；
[0029]圖6是本實用新型光學模組及照明裝置又一個實施例的結構示意圖；
[0030]圖7是圖6照明裝置的配光曲線。
【具體實施方式】
[0031]有關本實用新型的前述及其他技術內容、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。
[0032]下面結合圖1至圖3，對本實用新型的光學元件進行描述。
[0033]光學兀件10,包括基部16,微棱鏡12,基部16具有相對的上、下表面14、15及一對側壁17、18,微棱鏡自上表面14凸起并形成光學兀件的出光面，微棱鏡包括具有凹槽結構的內斜面，兩個位于內斜面和光學元件的上表面之間并與它們相鄰的側面122、123，每個側面與上表面的夾角為銳角，可以設為60°到70°之間。
[0034]本實施例中，在XYZ坐標系中，微棱鏡12在光學元件基部的上表面14上沿Y軸延伸并沿X軸方向平行設置，也可以沿其它方向設置而且也不限于平行設置，入射光線可以由下表面15入射光學元件；光學元件的兩個側壁17、18也可以作為入射面，使入射光線從光學元件的側壁進入光學元件。
[0035]內斜面的凹槽的形狀可以是V形，上述微棱鏡的內斜面由位于凹槽兩側的第一斜面124和第二斜面125構成，第一斜面和第二斜面分別與相鄰的側面122、123相交形成第一頂點及第二頂點。第一斜面與第二斜面的夾角為鈍角，如100°到120°之間。相交的第一頂點的區域和第二頂點的區域可以為圓弧m，圓弧m的半徑r大于等于0.3mm。第一頂點和第二頂點沿橫軸即X軸方向的間距W大于2mm。
[0036]微棱鏡為左右對稱結構，左右對稱于通過所述內斜面的中心線并垂直于出光面的平面。即在沿Z軸的截面上，內斜面的第一斜面124和第二斜面125左右對稱于通過凹槽的中點并垂直于基部上表面的直線AX。為了方便加工生產以及精確的控制面型誤差，微棱鏡高度Hl控制在光學元件整體壁厚H的1/3以內或微棱鏡的高度Hl小于基部上下表面之間高度的二分之一，即光學元件基部從上表面14到微棱鏡的頂點的高度Hl小于所述基部下表面15到頂點高度H的三分之一，以避免微棱鏡的高度太高使材料變形，影響了了微棱鏡的精度。
[0037]此外，光學元件整體壁厚H控制在3mm以內，以便減少光學元件的整體重量并方便光學元件安裝固定。為了得到更好的光學效果，光學元件優先選擇透明PMMA材料制成，次之也可選擇透明PC材料。
[0038]通過對微棱鏡的上述設計，當微棱鏡側面122、123的入射光線的入射角大于等于45°且小于90°時，入射光在所述微棱鏡的側面發生全反射；當所述微棱鏡側面的入射光線的入射角大于0°且小于45°時，入射光在所述微棱鏡的側面發生折射。當所述第一斜面124或第二斜面125的入射光線的入射角大于0°且小于45°時，入射光在所述第一斜面或第二斜面發生折射；當所述第一斜面或第二斜面的入射光線的入射角大于等于45°且小于90°時，入射光在所述第一斜面或第二斜面發生全反射。
[0039]圖3是入射光線在微棱鏡中的傳播方向示意圖，其中入射角是入射光線和入射面法線的夾角；與豎直方向的夾角為入射光線與縱軸Z方向的夾角。參照圖3，入射光線I以入射角d，45° <d〈75，照射微棱鏡的一個側面122，在該側面上發生全反射；反射光線以入射角e，15° <e〈45°，照射到微棱鏡的內斜面121的第一斜面124上，之后由第一斜面124折射后出射，出射光線與豎直方向的夾角約為20° -30°之間，其中，入射角e是光線和第一斜面124的法線的夾角，入射角d是入射光線I和側面122法線的夾角。
[0040]入射光線2以入射角f，75° <f〈90°，照射到微棱鏡的側面123，在該側面上發生全反射，反射光線以