用于内部或外部照明的灯、特别是路灯的制作方法

本发明涉及一种用于位置固定的内部或外部照明的灯、特别是路灯(strassenleuchte)，具有至少一个led(发光二极管，对此也能理解为oled、有机的发光二极管)和对应于led的自由造型透镜。

背景技术：

对于内部和外部区域的照明、特别是对于路灯来说，由于在能量节省和寿命上的优点而采用多个led作为照明装置。与传统的照明装置相比，近似点状的光源要求改变的光学的装置，以便实现用于给定的应用目的的灯的、期望的光分布。

如在传统的照明装置中那样，在led中也采用反射器技术。在此，能在组合的阵列(array)中布置的led的点状光投影分布在反射器的面上。因此也能够减少强光。然而该反射器技术的缺点在于，在各个led发生故障时能够导致光分布曲线改变，并因此出现照明均匀性的和照明水平的恶化。

光偏转的另一个可行性方案为led在弯曲的面上的空间分布。然而，各个led的故障在此也导致期望的光分布的改变。此外，必须对于led的空间分布匹配led的承载元件。

将光偏转的透镜安装在单个或多个led处形成了另一个可行性方案，即在使用平面、例如街道上生成限定的光分布。在此，led载体上的各个led对应于透镜。当带有对应的透镜的多个led具有相同的空间布置时，各个led的故障对产生的光分布仅具有非常小的影响。

然而，具有透镜的解决方案是相对高成本的，因为透镜必须专门为照明目的进行制造。对于不同的照明目的、即对于获得各种光分布来说，自由造型透镜必须分别研制。此外，相应的灯仅适用于确定的照明目的。

能改变灯的光分布的另一个可行性方案在于平行于灯的光学轴线移动的附加透镜，以便聚焦或散焦旋转对称的光分布。然而，由此能够生成光分布的小的变化。在us2008/0273324a1中提出的是，相对于led矩阵在侧面分别转动环形对称的透镜的矩阵。由此能够从灯的环形的光分布中生成椭圆造型的光分布。然而，在该实例中也存在的可能性是，通过移动透镜对光分布的影响十分有限。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提出一种用于内部或外部区域的位置固定的照明的灯、特别是路灯，其能够低成本地匹配相应的照明目的。

该目的通过本发明的用于内部或外部照明的灯、特别是路灯实现。

根据本发明，至少一个自由造型透镜、即具有非旋转对称的外形的透镜和led能相互移动。对此能够要么让透镜相对于led移动，其中led静止地装配在灯上。可替换地，led也能够相对于装配在灯上的静止的透镜移动。可移动性允许的是，透镜和led在至少两个不同的位置中相对彼此地布置，其中，在两个位置之间的移动包括至少一个垂直于透镜的主辐射方向的运动。在自由造型透镜的应用的组合中能够基本上更灵活地改变灯的光分布，其比例如通过能够沿着led的光学轴线实现的透镜的移动要更灵活。特别地，自由造型透镜在至少两个或更多的不同位置中生成不同的光分布，其例如匹配如下面详细实施的路灯的照明要求。在此特别有利地是相对于led在侧面移动非旋转对称的自由造型透镜。通过旋转对称的偏离，透镜的光分布已经匹配了照明目的，并且通过移动透镜能够强烈地改变光分布。特别地，也能够生成光分布，其与垂直于透镜移动方向的、简单的关于轴的对称相偏离，因为通过非旋转对称的透镜在侧面的移动能够实现在led的光束和自由造型透镜的入射和出射面之间的、剧烈变化的入射角度。在旋转对称的透镜中、如在传统的现有技术中那样，能够仅实现光分布的最小的变形、例如从圆形到椭圆形。

根据优选的设计方式，在第一位置和第二位置的情况下，光分布在预定的出射角度的条件下在灯周围、即在所谓的圆锥体表面曲线(kegelmantelkurve)中具有纵向延伸。例如，能够生成两个布置在共同的轴线上的明显的极大值(maxima)，其例如纵向沿着由灯照明的街道布置(即在c0/180平面的方向上)。这样的光分布适用于，能够以更多的灯照亮街巷，其中，纵向分布在此辅助的是，能够相对较大地选择路灯的杆间距。极大值能够相对c90/c270平面对称地布置，其相对于街道轴线横向地延伸。在街道轴线延伸的c0/180平面和两个明显的极大值之间形成所谓的光带弯曲(lichtbandknickung)。该光带弯曲优选为，利用街道边缘的或邻近的人行道和/或车行道，经由纵向部段尽可能均匀地照明街道。为了生成这样的光带弯曲，透镜必须在光带弯曲的角度中使光源的大部分光偏转。这能够例如根据实施方式利用在自由造型透镜的内部的腔体中的凸出的几何形状实现，或者利用透镜的外表面上的凸出的几何形状实现。类似的效果也能够通过内部的腔体和/或外表面处的棱镜结构(prismenstruktur)实现，以便使光在期望的方向上汇聚成束，或者通过在透镜中的折射率差实现，以便在相应期望的方向上生成光折射。也能够实现的是，多个腔体在透镜中设置有或没有棱镜结构。例如，腔体中的每个都能对应于led中的每个。也能够在一个腔体之中布置多个led。

根据一个优选的实施方式，通过透镜的移动来改变在两个位置之间的光带弯曲的角度。特别也能够实现的是，利用在两个位置之间的相对运动连续调整光带弯曲的角度。这能够实现灯与街道的空间的实际情况以及与路灯的选择的杆间距的匹配。由此能够选择预先配置的灯类型，以便在不同的空间条件下使用。

根据一个实施方式，自由造型透镜在c平面、优选c90/c270平面中具有对称平面，并且相对运动沿着对称平面中的方向进行。该实施方式特别适用于直的街道的照明。然而，只要街道在要照明的路程部段中具有不均匀的曲线或者在纵向方向上具有大的斜坡，那么在c90/c260平面中的镜面对称的偏离也能够是有利的，以便实现在街道部段上的均匀的照明。透镜的可移动性在此能够实现与灯的地点、例如到街道边缘的间距和灯杆的高度的分别的匹配。

根据一个优选的实施方式，灯具有多个led，并且每个led分别对应一个自由造型透镜。这不仅用于生成更大的照明强度，此外还具有led能够冗余地工作的优点，从而在一个led发生故障时仅减少整体强度，仍保障照明目的。

根据一个优选的实施方式，自由造型透镜相对于led能通过共同的相对运动互相移动。由此能够利用运动调整所有的透镜，以用于生成期望的光分布。根据一个可替换的实施方式也能够设置的是，各个自由造型透镜能分别相对于对应的led个别地移动。由此能够利用各个透镜与led的对来生成不同的光分布，其叠加为灯的期望的整体光分布。

特别地，多个或所有的自由造型透镜相同地进行造型，从而利用相对运动也使所有的透镜分别生成相同的光分布。

根据一个优选的实施方式，多个相同的自由造型透镜相对于对应于自由造型透镜的led而言分别布置在相同的位置中。由此，所有的透镜与led的对在灯中分别实现相同的光分布，其利用相同的空间取向相互叠加。由此在一个led故障时，由灯生成的整体光分布不改变。根据一个可替换的实施方式，几个自由造型透镜也能够沿着一个轴线、特别是在相对运动的方向上与分别对应其的led错开地布置。根据该实施方式，各个透镜与led的对能够生成不同的光分布、例如不同的光带弯曲，其在灯的整体光分布中叠加。因此，能够生成新的光分布曲线。通过透镜相对于led的移动也能够个别地调整该光分布。

在具有多个led和自由造型透镜的该实施方式中，自由造型透镜中的每个能够分别生成具有相同角度的光带弯曲。然而也能够实现的是，不同的led的自由造型透镜生成不同的光带弯曲。要么透镜相对于led进行不同的布置，要么透镜具有其他的形状，以便产生光带弯曲的改变的角度。

根据一个具有多个自由造型透镜和led的优选的实施方式，多个led在平面中布置或沿着直的轴线布置，并且透镜以阵列的形式能平行于平面或平行于轴线移动地进行安装。在该实施方式中，各个透镜与led的对的光分布在至少两个不同的位置中均匀地叠加，从而也使实现的整体光分布的对称在相对于led调整透镜时得到保持。通过透镜相对于led的调整，能够例如在圆锥体表面曲线中调整光分布曲线中的两个极大值的间距，或能够改变光带弯曲的角度。

根据一个优选的实施方式，多个自由造型透镜布置在共同的透镜载体处，并且透镜载体能通过相对运动相对于led移动。以该方式能够特别简单地建立具有多个led和多个自由造型透镜的实施方式。此外，用于调整灯的操作是简单的，因为仅必须相对于led移动一个透镜载体。然而根据一个可替换的实施方式也提出的是，能够个别地相对于分别对应的一个或多个led来调整各个自由造型透镜或者自由造型透镜组。

透镜载体能够与自由造型透镜一起或作为分开的组件制造。例如，自由造型透镜能够由透明的塑料、如pmma制成。透镜载体能够由相同的塑料材料或另外的、例如不透明的塑料材料制成，并且与透镜一件式地或分开地制造。

根据一个优选的实施方式，透镜载体具有单个自由造型透镜，或用于多个自由造型透镜的透镜载体具有至少一个、优选两个相对置的反射的侧壁，其朝向一个或多个led的方向。通常，反射的侧壁提高了灯的效率。优选地，在两个相对置的侧上布置有反射的侧壁，其分别朝向一个或多个led的方向。根据该实施方式的一个改进方案，至少一个或优选为两个侧壁平行于光分布的对称平面地布置，该光分布由灯在自由造型透镜相对于一个或多个led的位置中的一个或两个中生成。在对称的光分布中，侧壁的该布置对光分布曲线没有影响。然而能够放弃到侧面的大的出射角度并且因此放弃灯的大的构造形式，因为光在没有光分布的影响的情况下经由侧壁反射。

透镜相对于led的可移动性能够手动地或自动地进行。通过手动的可移动性，还能够调整灯的安装地点的期望的光分布。在自动的可移动性中，例如通过伺服电机或类似物，还能够根据安装改变灯的光分布。例如，用于日间和夜间的灯具有其他的光分布，或者光分布能够匹配天气情况和车行道层的反射或吸收特性。此外也能够提出的是，灯与车辆中的发射器共同作用，从而在车辆靠近时自动改变光分布，以便例如防止驾驶员由于路灯而炫目。

附图说明

本发明的另外的特征和优点根据结合附图给出的优选实施方式的以下描述变得清楚。下面在附图中示出：

图1示出具有led的pcb上能移动的自由造型透镜的c90/270平面中的横截面，

图2a示出垂直于根据图1布置的c平面(即平行于led所紧固的面的剖面)的剖面，

图2b示出根据图2a布置的光分布的圆锥体表面曲线，

图3a示出具有移动的透镜的、根据图2a的剖面，

图3b示出根据图3a布置的光分布的圆锥体表面曲线，

图4a示出垂直于通过具有三个自由造型透镜布置的c平面(即平行于led所装配的面的剖面)的剖面，

图4b示出根据图4a布置的光分布的圆锥体表面曲线，

图5示出在载体上能移动的单个自由造型透镜的立体透视图，

图6示出单个自由造型透镜的立体透视图，

图7示出用于四个根据图6的单个自由造型透镜的透镜载体的立体透视图，

图8示出能移动的1x2透镜阵列的立体透视图，

图9示出用于两个根据图8的透镜阵列的透镜载体的立体透视图，

图10示出用于xxx透镜阵列的透镜载体的立体透视图，

图11示出具有反射的侧壁的透镜载体的立体透视图，

图12示出可替换的实施方式的、穿过自由造型透镜的剖面，其中，该剖面位于与led所布置的面平行的面中，

图13示出根据图12的、通过自由造型透镜的另一个实施方式的剖面，

图14示出根据图12的、通过自由造型透镜的另一个实施方式的剖面。

具体实施方式

根据图1至3b示出了设置为路灯的灯的一个实施方式。led1布置在载体、特别是pcb(pritedcircuitboard，印刷电路板)5上，并且位置固定地安装在灯壳体(未示出)中。在led上方布置有由玻璃或由透明的塑料、如pmma、pu或硅酮(silikon)制成的自由造型透镜2。led1布置在自由造型透镜2的腔体10之中。腔体10如图2a和3a所示具有凸出的几何形状，其导致的是，led1的光、如光线l1，l2和l3所示的那样被折射。自由造型透镜2能相对于具有透镜1的pcb5移动地安装。移动运动的方向4位于灯的c90/270平面中。

通过自由造型透镜2相对于led1的移动来产生不同的光分布。所示的实施方式特别设置用于生成用于街道照明的光分布。内部的腔体10的凸出的几何形状9确保光分布曲线，其在c平面的水平的剖面中产生所谓的圆锥体表面曲线、两个明显的极大值。极大值相对于c90/270平面对称地布置，并且相对于c0/180平面以用于形成光带弯曲的角度11布置。在根据图2a和2b的设置中，光带弯曲11的角度仅为大约5°。该设置适用于照明相对窄的街道，如图2b所示。光带弯曲能够实现的是，在街道侧面定位灯8，并且在此相对均匀地经由较大的纵向部段照明街道。通过在透镜在c90/270平面中的方向上、即在垂直于led的主辐射方向的方向上的透镜的移动来改变光带弯曲的角度11。如图3b所示，在移动的透镜2中，光带弯曲的角度11为大约30°。该设置特别适合用于照明更宽的街道，如图3b中所示。

相应地，相同的灯8能够通过自由造型透镜2相对于led1的移动、沿着方向4、即在c90/270平面中生成具有改变的光带弯曲11的、不同的光分布，并且因此对于照明来说匹配不同宽度的街道。随着移动运动能够因此在非常窄和非常宽的街道之间标准地照明所有的布置。此外，通过透镜2的移动来补偿灯相对于街道边缘在正向和负向方向上的各种悬垂物。光分布曲线也能够利用光带弯曲的角度来匹配弯曲的街道。

图4示出了用于通过灯8中的三个led1的不同透镜位置19，20，21来生成期望的光分布的另一个可行性方案。该实施方式中的自由造型透镜2分别与之前描述的自由造型透镜2一致。然而，在灯8之中设置三个led1，并且三个自由造型透镜2在三个不同的位置中、沿着移动方向x在c90/270平面中相对其分别对应的led布置。由于三个不同的位置19，20，21造成三个不同的圆锥体表面曲线22，23和24，其在图4b中示出。这些光分布与总圆锥体表面曲线25重叠。在该实施方式中，自由造型透镜2能够分别相对于led移动。通过应用灯8中的各个能移动的自由造型透镜2，能够通过透镜的不同移动运动生成具有不同的光带弯曲的光分布的叠加，并且因此生成新的光分布曲线。使用区域例如是照明位置。通过光带弯曲在灯8中不同透镜位置的叠加，不再给定光分布曲线25在光带弯曲中的特殊的角度。总光分布25除了适合宽的街道之外也适合照明的位置或面，其经由在c90/270平面的方向上的更大的深度提供。

图5示出了根据可行的设计方案的、在pcb5上能移动的自由造型透镜2的构造。自由造型透镜2在此由透镜载体12经由led1保持，该透镜载体固定地与pcb5连接。透镜2能移动地布置在透镜载体12之中，从而能够沿着方向4经由led(在图5中隐藏)无级地移动透镜2。经由与自由造型透镜2连接的槽结构13和在透镜载体12(在图中隐藏)处相对置的槽结构，能够在不同的移动位置中保持透镜2。经由透镜载体12处的标记14和透镜2处相对置的标记，能够读取透镜相对于led1的位置。透镜2的每个位置对应于预限定的光分布，其在实例中确定光带弯曲中的角度。透镜2能够对抗槽结构13施加在透镜上的阻力地在方向4上手动地移动。然而根据一个可替选方案，能够在该以及另外的实施方式中设置的是，透镜2能全自动地通过传感器控制(例如利用电机)移动。

此外，图7和9示出了透镜载体16，其能够容纳多个透镜。根据图7的透镜载体16布置用于，能分别移动地容纳根据图6的多个单个透镜15，如之前结合用于单个透镜15的图5所阐述的那样。然而可替换地，也能够设置的是，单个透镜15中的每一个都固定地安装在载体16上并且相对led1移动整个载体16。在这样的设计中，能够利用载体16相对于led1的移动运动来相对led均匀地调整所有的单个透镜15。

图8和9示出了自由造型透镜在1x2透镜阵列中组合的实施方式。根据图8的透镜阵列15中的两个透镜在预设的位置17上插入到根据图9的透镜载体16中，并且能够经由各两个led1共同移动。在该实施方式中，分别相对所属的led1一致取向的透镜阵列15的两个自由造型透镜2生成相同的光分布，从而使这些光分布一致地以能忽略的错位进行叠加。由此在一个led发生故障的情况下，由透镜阵列生成的光的总光分布不改变，而是仅在总强度上减小。

图10示出了用于xxx透镜阵列(在图中未示出)的透镜载体。在透镜载体的位置17中，由任意数量的矩阵形式的自由造型透镜2组成的阵列能够被布置，并且在经过led的平面中的两个方向上移动。

图11示出了用于四个单个自由造型透镜的透镜载体16。此外在该实施方式中设置有侧壁，其在朝向led的侧18上反射、特别是高反射地实施。反射的侧壁18平行于c90/270平面并且平行于透镜的移动平面地布置。在相对c90/270平面对称的光分布中，侧壁对光分布没有影响，因为反射平面平行于对称平面。然而，通过反射的侧壁能够减小灯的构造形式，因为能够放弃到侧面的高的辐射角度。

能够在本发明中应用的自由造型透镜的另外的实施例在图12，13和14中示出。在图12和13的实施方式中，在自由造型透镜2上设置棱镜结构26。该棱镜结构能够不仅设置在光入射面上、即腔体10之中，如图12所示。可替换地也能够如图13所示那样设置为，在自由造型透镜2的外侧上设置棱镜结构26。棱镜结构确保聚焦的布置，例如以菲涅耳(fresnell)结构的形式，以便特别地生成光分布的光带弯曲。在此特别有利的是，通过透镜的移动明显改变光束到棱镜面上的入射角度，从而使得透镜的移动与棱镜结构一起共同实现了对灯的光分布的非常强的影响。图14中示出了自由造型透镜的另一个实施方式，其同样能够生成光带弯曲。在该自由造型透镜中，在透镜之中设置区域27，其具有与周围区域不同的折射率。例如区域27能够通过另外的腔体形成，即以折射率n＝1形成。然而也能够实现的是，以具有与周围材料不同的折射率的、透明的材料来填充区域27，例如利用更强或更弱折射的玻璃或塑料材料。

特别地，之前的实施方式描述为，透镜总是相对于led运动。然而也能够实现的是，透镜静止地安装在灯上，并且led相对于透镜通过相应的设置来移动。此外能够实现的是，在一个透镜载体之中或者在灯中的多个透镜载体上设置单个透镜和透镜阵列的任意组合，例如能够预设多于10个或50个led。此外，多个led能够分别对应一个透镜。通常能够相对于灯地调整透镜载体，以便相对于led移动透镜。然而也能够同样移动透镜载体中的透镜，以便实现相对led的相对运动。

附图标记列表

1led

2自由造型透镜

3街道方向

4自由造型透镜的移动方向

5pcb

6具有光带弯曲的圆锥体表面曲线

7街道(较窄宽度)

8路灯

9内部的腔体中的凸出的几何形状

10透镜腔体

11光带弯曲的角度

12透镜载体

13槽结构

14标记

15单个透镜或透镜阵列

16透镜载体阵列

17透镜/透镜阵列的位置

18反射的侧壁

19透镜位置

20透镜位置

21透镜位置

22在透镜位置21上的灯中的单个透镜的光带弯曲

23在透镜位置20上的灯中的单个透镜的光带弯曲

24在透镜位置19上的灯中的单个透镜的光带弯曲

25由光带弯曲22，23和24叠加的光分布曲线(lvk)

26棱镜结构

27具有不同的折射率的腔体或区域

l1光束

l2光束

l3光束