国内LED无影台灯的专利与产品分析

郑盛梅

摘 要：随着人们生活水平的提高及对身体健康的重视，LED无影台灯越来越受到人们的关注与喜爱。LED以其无频闪、无紫外与红外光、光源比较小等特点，成为无影台灯的优选光源，国内关于LED无影台灯的专利与产品也越来越多地涌现。目前无影台灯的设计主要利用的是多光源，可调角度，大面积光源以及反射光等方案。相信随着技术的发展，LED无影台灯的设计能更人性化，照明均匀度与舒适度能进一步提升，更好地为人们的工作与学习服务。

关键词：LED无影台灯 专利 产品

中图分类号：TN383 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（c）-0036-02

1 背景资料

随着人们生活水平的提高及对身体健康的重视，人们对照明的要求也越来越高，不止是要求可以看清物体而已，还要求光线是柔和的，没有眩光的，对真实色彩的还原性是很高的，亮度可以调节的，并且可以实现无影效果。

台灯是人们日常工作与学习过程中一个重要的工具，其主要功能是在工作台面上提供足够的、均匀的照度。台灯对人们视力健康的影响很重要，一盏好的台灯可以大大缓解用眼疲劳，保护视力。LED由于其高光效、长寿命、对环境不会造成汞污染等特性而在室内及室外照明中得到大力推广与应用。LED的以下几个特点使其特别适用于在台灯上的应用。

（1）光源无频闪。

普通的荧光灯由于是交流供电，光源是有频闪的。频闪的光源会导致眼部的肌肉频繁地收缩、扩张，达到一定的时间眼睛就会产生眼酸的感觉，即视觉疲劳，还会产生想睡觉的感觉。这一点对青少年的伤害尤其严重，因为他们身体处于发育成长期，眼部肌肉的耐久度没有成年人持续时间长，所以小孩子在光源频闪的环境下看书、写字，大约30 mm以后就会产生眼酸的感觉，不想学习了要睡觉，或者学不下去了。困乏的身体会让孩子趴在桌子上看书写字，时间久了就会形成假性近视或者真性近视恶化。LED是直流供电，不会产生频闪现象。没有频闪的光线，不会让眼部肌肉频繁活动，可以延长眼睛产生视觉疲劳的时间，对提高工作与学习的效率以及保护视力都是很有好处的。

（2）没有紫外与红外光。

LED发出的光都是在可见光谱范围内，没有紫外与红外光成分。没有紫外光就不会招来蚊虫，而没有红外光就不会在照射范围内产生热量。由于台灯通常都是很靠近头和手的，如果产生热量比较大的话会让人感觉不舒服，尤其是夏天的时候。

（3）光源比较小。

LED是点光源，单颗的体积比较小，可以灵活地做不同的排布，在平面上排成各种形状，甚至排成立体结构，还能进行二次光学设计，与合适的透镜或者反射器结合在一起，以达到最佳的照明效果。并且LED光源的方向性比较好，可以只照亮需要照亮的区域，不会对周围的环境造成光污染，影响到周围需要休息的人。

综上所述，LED在台灯中的应用，不论从人体的舒适角度而言，还是从实际的照明效果而言，都有无可比拟的优势，LED无影台灯的发明、制造和使用也成为近几年科研和市场化的热点。

2 国内专利分析

LED技术成熟以及成本降低到可以在照明领域大规模应用也就是近几年的事，所以国内关于LED无影台灯的专利都是集中在近3年，而且大部分都是以个人名义而非公司名义申请的。该文总结了专利发明人所利用的不同原理和方法来实现无影的效果，认为主要可以分为以下几大方式。

2.1 多光源方式

此类关于无影台灯的专利主要利用的原理是用多个光源从不同角度照亮台灯下的物体，以达到消除阴影的目的。比如专利201120368407.1描述了一款无影台灯，光源由5个发散的散光源组成（见图1（a））。再比如专利201220053199.0中的台灯发光部分为下端开口的梯形支架，其左右两内侧对应装有LED灯阵，交叉照射容易形成影子的位置，从而均匀照明（见图1（b））。并且此发明中的梯形两腰之间的支架为可伸缩机构，如收音机天线的结构或者其他可调整长度的结构，便于用户根据实际的使用情况来调整两LED灯阵之间的距离，达到无影的效果。

2.2 调角度方式

中国专利201020670419.5提出了一种折叠式无影台灯，照明组件设置成由多颗LED灯芯组成环形LED阵列，照明组件支架与支持支架之间的转动折叠机构，能根据用户需要展开成不同的角度，有效避免了黑影的形成。

2.3 大面积光源方式

专利201220324869.8中的台灯灯头由顶灯和中灯两部分组成，顶灯固定在台灯柱顶部，中灯固定在台灯柱中部，中灯的外形呈长圆弧形，顶灯和中灯上分布有LED阵列。使用的时候将无影台灯放在使用者的正前方，呈长圆弧形的中灯可以消除桌面上的阴影。

2.4 反射光方式

专利201520875508.6中的LED台灯包括灯座和光源，还包括位于光源上方的柔光板和用于连接灯座与柔光板的灯杆，光源包括单个或少数个大功率LED，光源向上照射柔光板，柔光板下表面具有多个聚光或者发散光的凹陷，光源发出的光被柔光板反射，在桌面上或地面上形成的照明区，就类似于无影灯照射的情况，光照均匀柔和。

3 产品分析

市场上LED无影台灯的产品主要是利用多个LED光源从不同的方向或者位置照射工作台面以达到无影的效果。该文对目前市场上比较常见的LED无影台灯做了收集与整理，分析如下。

图2展示了两款某品牌的护眼灯。这两款灯的发光单元都是由布置在侧面的LED灯珠发出的光经过导光板和扩散板的作用而形成均匀、柔和的光线。上边这款是将5个LED发光单元排列在一个圆形平面上，整个灯头可以在水平面内左右90°旋转，方便看书、用电脑等不同需要；同时也可以在垂直平面内180°旋转，不用时可以把灯盘收起来，节省空间。每一个发光单元是采用进口优质小灯珠（总共120颗）均匀密布于发光板之上，而且出光面采用的是进口优质柔光面板，照射面更大，光斑更均匀。5个发光单元组成的大圆盘，不但桌面光照范围大，而且光线非常均匀柔和，减少阴影。下边这款的灯头由3个LED发光单元组成，每个发光单元可以在垂直平面内进行旋转，淡化翻书、写字时造成的阴影。而且整个灯杆可以旋转调整灯头的高度，达到最佳的无影效果。此品牌的台灯所采用的多个灯头相互照射的设计，可以使得光线均匀，并且导光板对光线进行导光与柔光双重处理，把本来强烈刺眼的光变得均匀柔和，不会直射眼睛，也没有反射，有效达到无影的效果。

日本Twinbird公司于2015年发布了两款可有效消除重影的LED台灯。台灯分为立式和夹式，开关在灯泡的背面，采用的是推拉式设计，灯泡与底座之间采用了软轴材料，方便调整照射角度。Twinbird称，这两款台灯与旧款产品相比，增加了LED素子数量，能够有效消除重影，提高光的质量，在读书或使用电脑时能够减轻眼疲劳。而且由于LED灯与普通的荧光灯相比发光效率更高，发热量更少，非常适宜在夏天使用。另外，LED灯不会发出紫外线，因此不会招来蚊虫。这两款LED灯的显色指数为Ra70，灯泡寿命为4万小时，灯光颜色为白色。

意大利设计师Hana Jung和Alessandro Recchi共同设计了一款LED台灯。底长12 cm，宽15 cm，高22 cm，还可根据需要选择壁挂。它的构造非常简单，铝制底座及“腰身”自然过渡，厚度仅仅为3 mm。除了外观出色，最重要的是采用无影灯的概念，LED灯均匀分布在360°的圆环内，既美观，又有效消除倒影。

4 结语

综上所述，随着人们经济生活水平的提高和对健康的重视，以及随着LED技术的进步与普及，LED无影台灯正得到越来越广泛的关注与使用，无论是在专利的申请方面，还是产品的市场推广方面，都有很多的案例。无影台灯可以利用多光源，可调角度，大面积光源以及反射光等方式实现工作台面的均匀以及无阴影，无眩光照明，不但保护视力，还能提高人们的工作与学习效率。相信随着技术的发展，LED无影台灯的设计能更人性化，照明均匀度与舒适度能进一步提升，更好地为人们的工作与学习服务。

参考文献

[1] 邢丽冬，钱志余，钱露，等.基于图像跟踪的LED无影灯自动调光方法的研究[J].中国机械工程，2012（8）：923-927.

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[3] 罗秉东，王亚军，宋宁亮，等.实现台灯照明高均匀性的LED配光设计与仿真[J].光电技术应用，2014（1）：80-83.