光学设备、模具、以及照明器设备的制作方法

本实用新型大体上涉及照明工程。更具体地，本公开涉及一种用于改变由细长光源设备产生的光分布的光学设备。此外，本实用新型涉及一种模具、以及照明器设备。

背景技术：

由一个或多个光源产生的光分布在某些应用中是重要的甚至是关键的。在很多情况下，需要改变其分布的光是由细长光源设备发出的，该设备可以包括例如细长光源或者点状光源的细长阵列。例如，细长光源可以是荧光灯管或者细长发光二极管“LED”。在点状光源的阵列中，每个点状光源可以是例如LED、白炽灯、或者气体放电灯。在细长光源设备包括例如细长LED或者大体上点状的LED阵列的情况下，用于改变光分布的光学设备通常包括由透明材料制成的细长光学部(optical section)。该细长光学部包括用于接收光的光入射面，以及光通过其射出该光学部的光出射面。

包括上述种类的细长光源设备和光学设备的照明器设备通常被安装在天花板或者其他机械结构上，使得照明器设备处在水平位置并且光学设备的光出射面朝向下方。照明器设备的性质应当使得：在利用上述种类的照明器设备照明的房间或者另一个区域内工作的人不会被该照明器设备搅扰地眩目，即使该人偶然会直接看向该照明器设备中的一个。上述种类的照明器设备通常设有纵向侧面反射器，当在大体上垂直于照明器设备的纵向方向并且与照明器设备的横向形成锐角的方向上观察该照明器设备时所述纵向侧面反射器消除眩光。然而，更挑战的是，消除或者至少减少在大体上垂直于横向并且与纵向方向形成锐角的方向上观察照明器设备时发生的眩光。已知的一种方法是提供一种具有格栅的上述种类的照明器设备，该格栅包括大体上平面的、在照明器设备的纵向方向上依次排布并且垂直于该纵向方向的横向遮光板。然而，该格栅增加了照明器设备的重量、复杂度、以及生产和安装费用。

技术实现要素：

下面提供简化的实用新型内容以提供对各个实用新型实施例的某些方面的基本理解。本实用新型内容不作为本实用新型广泛的概述。其既不旨在说明本实用新型的关键或者决定性元素，也不旨在描绘本实用新型的范围。下面的实用新型内容仅仅是以简化的形式来呈现本实用新型的某些构思，作为例示本实用新型的实施例的更详细描述的序言。

在本文中，当使用"几何"作为前缀时，意指不必须是任何物理对象的一部分的几何概念。该几何概念例如可以是：几何线或者轴、几何平面、非平面几何表面、几何空间、或者一维、二维、或者三维的任何其他几何实体。

根据本实用新型，提供一种用于改变由细长光源设备发出的光的分布的新型光学设备。根据本实用新型的光学设备包括光学部，其包括：

-第一表面，用于充当接收光的光入射面，以及

-第二表面，用于充当光出射面。

光学部是细长的以使得该光学部在纵向方向上的长度是该光学部在垂直于该纵向方向的横向方向的宽度的至少两倍。用于接收光线的上述第一表面包括大体上垂直于该纵向方向的多个横向凹槽。

当该第二表面充当光出射面并且在垂直于该横向方向且与该纵向方向形成锐角的方向上观察该第二表面时，该横向凹槽减少了眩光。因此，在很多情况下，可以避免对于包括横向遮光板的格栅的需要。

根据本实用新型的光学设备例如可通过模铸来制造。根据本实用新型，还提供了一种新型模具，其具有适于通过模铸来制造根据本实用新型的光学设备的形状。

根据本实用新型，还提供一种新型照明器设备，其包括细长光源设备以及根据本实用新型的光学设备。该细长光源设备在纵向方向上的长度是该细长光源设备在横向方向上的宽度的至少两倍。该细长光源设备例如可以包括：细长光源、细长光源的细长阵列、或者点状光源的细长阵列。例如，细长光源可以是：荧光灯管或者细长发光二极管“LED”。细长光源的细长阵列例如可以包括细长LED，其在细长LED的纵向方向上是依次排布的。在点状光源细长阵列中，每个点状光源例如可以是：LED、白炽灯、或者气体放电灯。

本实用新型的多个示例性且非限制性的实施例在所附的从属权利要求中被描述。

本实用新型的各个示例性且非限制性实施例，关于结构以及关于操作方法二者连同其附加目的和优点一起，在结合附图阅读时将根据下面的具体示例性实施例的描述而被更好地理解。

在本文中使用动词“包括”和“包含”作为开放性的限定，其既不排除也不要求未记载的特征的存在。

除非另有明确说明，在从属权利要求中所记载的特征可以互相自由地结合。此外，应当被理解的是，本文中对“一”或者“一个”——即单数形式的使用不排除多个。

附图说明

本实用新型的示例性且非限制性实施例和它们的优点将参考附图而更具体地解释，其中：

图1a、1b、1c以及1d图示了根据本实用新型的示例性且非限制性实施例的光学设备；

图2a、2b、以及2c图示了根据本实用新型另一个示例性并且非限制性实施例的光学设备；

图3a、3b、以及3c图示了适用于根据本实用新型的示例性并且非限制性实施例的光学设备中的槽型；以及

图4a和4b图示了根据本实用新型的示例性并且非限制性实施例的照明器设备。

具体实施方式

以下说明书中提供的具体示例不应当被视为对所附权利要求书的范围和/或适用性的限制。以下说明书中提供的示例的清单和群组不是穷举的，除非以另外地方式明确地表示。

图1a示出根据本实用新型一个示例性并且非限制性实施例的光学设备101的立体图。图1b示出光学设备的顶视图，图1c示出沿图1b所示的线A-A截取的截面视图，并且图1d示出沿图1b所示的线B-B截取的截面视图。与图1a-1d相关的观察方向借助于坐标系199被图示。与图1c相对应的截面平行于坐标系199的yz平面，与图1d对应的截面平行于坐标系199的xz平面。光学设备101可以由透明或者半透明的固体材料制成，其折射率大于1。例如，该透明或者半透明材料可以是丙烯酸塑料，聚碳酸酯，光学硅树脂，或者玻璃。光学设备101的制造方法可以是例如模铸。

光学设备101包括光学部102，其包括第一表面103以用于充当接收来自细长光源的光的光入射面。在图1a中，细长光源的合适位置用虚线117来描绘。在图1d中，细长光源用附图标记115表示，并且示例性光束用虚线描绘。光学部102包括用于充当光出射面的第二表面。在图1c至1d中，第二表面用附图标记104表示。光学部102是细长的以使得该光学部在纵向方向上的长度L大于该光学部在垂直于该纵向方向的横向方向上的宽度W。在示例性光学设备101中，长度L大约为宽度W的6.5倍。上述纵向方向平行于坐标系199的y轴并且上述横向方向平行于坐标系199的x轴。在根据本实用新型的示例性并且非限制性实施例的一个光学设备中，光学部的长度是光学部的宽度的至少两倍。在根据本实用新型的示例性并且非限制性实施例的一个光学设备中，光学部的长度是光学部的宽度的至少三倍。在根据本实用新型的示例性并且非限制性实施例的一个光学设备中，光学部的长度是光学部的宽度的至少四倍。在根据本实用新型的示例性并且非限制性实施例的一个光学设备中，光学部的长度是光学部的宽度的至少五倍。在根据本实用新型的示例性并且非限制性实施例的一个光学设备中，光学部的长度是光学部的宽度的至少六倍。

光学部102的第一表面103包括多个横向凹槽，其大体上垂直于纵向方向——即坐标系199的y轴方向。在图1a中，所述凹槽中的两个凹槽用附图标记105和106表示。当图1c和1d中所图示的第二表面104充当光出射面，并且在垂直于横向方向且与纵向方向形成锐角的方向上观察第二表面104时，该横向凹槽减少了眩光。

在图1a-1d所图示的示例性光学设备101中，第一表面103的纵向边缘部分被转向在朝向第一表面处接收的光的到达方向。第一表面103的纵向边缘部分在图1d中用附图标记107和108表示。如图1a-1c所示，纵向边缘部分包括横向凹槽中的每一个的端部，即在纵向边缘部分上同样存在横向凹槽。

以下将参考图1d来说明将光学设备101用作照明器设备的一部分的一种有利的方式。细长光源设备115的照明效力以及细长光源设备115和光学设备101的第一表面103之间的距离d是有利的是：

100000lx<lmA/A<3300000lx,(1)

-其中，lmA是在投影区域116上接收的光通量，投影区域是细长光源设备115的光出射面在第一表面103上的投影，并且

-A是细长光源设备115的光出射面的表面面积，该光出射面不一定是平坦的。

在上式(1)中，光通量lmA以流明“lm”表示，并且表面面积A以平方米“m²”表示。由此，商lmA/A以勒克斯“lx”＝“lm/m²”表示。在细长光源设备115的光出射面的表面面积A与投影区域116的表面面积相同的情况下，商lmA/A表示投影区域116上的照度。

图2a示出根据本实用新型一个示例性并且非限制性实施例的光学设备201的立体图。图2b示出光学设备201的顶视图，并且图2c示出沿图2b中所示的线A-A截取的截面视图。与图2a-2c相关的观察方向借助于坐标系299被图示。与图2c相对应的截面平行于坐标系299的xz平面。

光学设备201包括光学部202，其包括第一表面203以用于充当用于接收来自细长光源的光的光入射面。在图2a中，细长光源的合适位置用虚线217来描绘。在图2c中，细长光源用附图标记215表示。光学部202包括用于充当光出射面的第二表面。在图2c中，第二表面用附图标记204表示。光学部202是细长的以使得该光学部在纵向方向上的长度L是该光学部在垂直于该纵向方向的横向方向上的宽度W的大约8.5倍。在图2a-2c中所图示的示例性情况下，纵向方向平行于坐标系299的y轴并且横向方向平行于坐标系299的x轴。

光学部202的第一表面203包括多个横向凹槽，其大体上垂直于纵向方向——即坐标系299的y轴方向。在图2a中，所述凹槽中的两个凹槽用附图标记205和206表示。当2c中所图示的第二表面204充当光出射面，并且在垂直于横向方向且与纵向方向形成锐角的方向上观察第二表面204时，该横向凹槽减少了眩光。

在图2a-2c中所图示的示例性光学设备201中，第一表面293的纵向中间部分包括纵向突起。在图2c中，纵向突起用附图标记209表示。第二表面204的纵向中间部分包括纵向凹陷210。在坐标系299的xz平面中的光分布样式(pattern)的轮廓可通过调整光学部202的横截面轮廓的形状来调谐。在图2a-2c中所图示的示例性光学设备201中，光学部202的横截面轮廓包括上述突起209以及上述凹陷210。

在图2a-2c中所图示的示例性光学设备201包括辅助部211和212，其与光学部202的纵向边缘连接并且被配置成改变穿过光学部202的部分光的分布。辅助部211和212可被用于调整在坐标系299的xz平面上的光分布样式轮廓的形状。例如，图2c所示的角度α可被改变以便调谐xz平面内的光分布样式的轮廓。在图2c中，示例性光束用虚线描绘。在图2a-2c中所图示的示例性光学设备201中，辅助部211和212包括用于接收穿过光学部202的部分光线的表面上的纵向凹槽。该纵向凹槽平行于光学设备的纵向方向——即坐标系299的y轴方向。在图2c中，所述纵向凹槽中的一个用附图标记213表示。

关于上述光学设备101和201，可以通过改变第一表面103和203的横向凹槽的深度、宽度、和/或形状来调谐坐标系199和299的yz平面上的光分布样式的轮廓。图3a、3b、以及3c图示了适用于根据本实用新型的示例性并且非限制性实施例的光学设备的槽型(groove profile)。图3a图示了横向凹槽具有V形轮廓的情况。图3b图示了横向凹槽具有凹入的U形轮廓的情况。图3c图示了相邻的横向凹槽之间的脊具有凸出的U形轮廓的情况。借助于模拟和原型可找到有利的光学设计。

图4a图示了根据本实用新型示例性并且非限制性实施例的照明器设备414。照明器设备414包括细长光源设备415和根据本实用新型的一个实施例的用于改变细长光源设备415发出的光的分布的光学设备401。在这一示例性情况中，细长光源设备415包括6个细长光源，其被布置以构成两个平行的行。例如，每个细长光源可以是细长发光二极管“LED”。用于支撑细长光源设备415和光学设备401的机械结构在图4a中未被示出。图4b示出了照明器设备414已经被安装在天花板418上的示例性情境。在图4b所示的示例性情境中，光学设备401的光入射面上的横向凹槽减少了眩光，在该示例性情境中在垂直于横向方向并且与纵向方向形成锐角β的方向上观察光学设备401的光出射面。在图4a和4b中，横向方向平行于坐标系499的x轴并且纵向方向平行于坐标系499的y轴。

以上说明书中提供的具体实施例不应当被视为对所附权利要求书的范围和/或适用性的限制。以上说明书中提供的示例的清单和群组不是穷举的，除非以另外地方式明确地表示。