专利名称：照明设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于具有基本上位于第一平面内的光源的照明设备，包括基本上位于第二平面的一个光学元件，在光学元件的一侧或两侧设置具有不同的倾角的斜面，该斜面主要由平行棱镜形成。本发明还涉及适用于这种照明设备的一种光学元件。
DE-A-4305585公开了这种照明设备。通过这种照明装置可以改变平行光的方向。为了这个目的，斜面被可以通过两种不同方法被使用。第一种方法是在斜面处发生折射。适合于将光线至多偏转30°角。第二种方法是在斜面的表面处发生全内反射。这适合于获得25°到90°之间的角度偏转。可能通过这类斜面的矩阵来形成不同方向的多个光束。在较远距离处，这些光束汇合在一起(被叠加)，可能使光束具有任何形状。从而，可能获得用户所需的较高复杂性和精度的光强度分布。甚至可能使用这种矩阵来投影出文本。
不过，制造这种斜面矩阵是非常困难的。可以通过在多行斜面中建立矩阵来有效地改善这种状况，每行中的斜面具有一个固定的角度，位于与行垂直并与第二平面垂直的第三平面内，在第二平面上有一条垂线，并且通过与第二平面垂直的行形成与第四平面垂线的夹角，从一个斜面到下一个斜面该夹角逐渐改变。从一行到下一行该第三平面内的固定角发生变化。在一个实施例中，光学元件具有锯齿形结构，由大体上平行的棱镜形成斜面。在这种情形下，当从光学元件的平面观看时，棱镜最好具有弯曲的侧面。通过使用成形工具在使用一种简单的模铸方法所制成的透镜上形成这种棱镜。从而形成了照明设备的光学元件，适用于对中等宽度的光线进行整形，并且能够在工业上以一种可靠的方法成批制造。
不过，当需要形成大偏转角的光束时，问题就产生了。第一个问题是所需的在第四平面内的角度变化导致陡峭向上倾斜的行的形成，它们将光学元件增大到一个不切实际地非常大的高度。第二个问题是，在某种情况下由于相邻行棱镜尺寸的增加，在第一行斜面内被完全反射的光被第二个相邻行所遮断。那么就会产生一行或几行的阴影效应。
本发明的目的是解决上述问题。根据本发明，说明书开始段落所描述的这种照明设备具有提供一种光学元件的目的，其中相邻行侧面形成了交替地具有凹形和凸形的表面。这种设计的一个优点是光学元件的总构造需要一个较小的高度。可以实现的另外一个改进是将相邻行与第二平面之间的距离设置为彼此不相同。当相邻行侧面中为了全内反射，那些具有最大固定角的侧面与第二表面距离最大时，可以获得防止阴影效应这又一改进。从而可以实现照明设备所发出的光的光束形状的改进，同时保持光学元件具有相当小尺寸的优点。
在照明设备的一个最佳实施例中，光源包括多个光源。最好是，光源为平行光源。从多个光源所发出的平行光束的形状，在该光束照射到光学元件之前，通过反射和/或折射，使它可能获得输出光束的精确的光强度分布。最适宜的光源为发光二极管(LEDs)。
现在将参照根据本发明照明设备的附图详细介绍本发明以上的和其它的方面。在附图中
图1给出了一种照明设备，图2为用于图1的照明设备的一种已知光学元件的正视图，图3给出了根据本发明的一种光学元件，以及图4给出了根据本发明的另一实施例的光学元件。
图1给出了带有光源2的照明设备1，光源基本上位于第一平面V1，照明设备包括一个光学元件3，光学元件3基本上位于第二平面V2，在一侧光学元件具有斜面4。光源2包括多个平行光源20，在使用发光二极管(LEDs)21的情形中，每个光源具有一个准直透镜22。照明设备包括一个由光学元件3的一侧所封闭的外壳。
图2详细地给出了适用于图1所示照明设备的一种已知光学元件3。在图2中可以看出，光学元件3的斜面4具有彼此不同的倾斜角。斜面4由基本上平行的棱镜4a组成。斜面4被设置为若干斜面行40，使得每一行斜面包括固定角度α1，α2，α3，位于与行垂直并与第二平面V2垂直的第三平面V3内，在第二平面上具有垂线n2，并形成角度β，β沿行的方向从一个斜面到下一斜面逐渐变化，在第四平面V4内具有通过行的垂线n2，第四平面与第二平面V2垂直。在第三平面内从行到行40固定角α1，α2，α3发生变化。从图中可以看出，对于由于全内反射(在1.6的折射率处角度α≥38°)而对光束形状有贡献的斜面，被那些具有较小固定角α的斜面反射的光被具有较大固定角α的斜面所遮断。
图3给出了根据本发明的一种光学元件2，具有一行斜面4。相邻斜面4构成了交替为凹形402和凸形401的表面。从图2所示的一行斜面开始，在考虑它们各自角度(α，β)的条件下，通过改变它们的相互位置来得到这种光学元件。通过选择所改变斜面的宽度相当小，可能重复设置一系列斜面，从而在每行中通过几次来形成。因此就形成了交替的凹形和凸形表面，同时保持每行斜面的光束成束特性。例如，在已知光学元件形状的基础上通过计算机计算，可以获得所述光学元件的设计。
图4给出了根据本发明光学元件2的另一种变形，具有棱镜4a所形成的多行斜面40，其中在相邻行中那些具有最小固定角α的斜面包括与第二平面V2距离最远的全内反射斜面。以一种与上述参照附图3光学元件的描述方法相似的方法，从已知光学元件的形状开始，图4中的光学元件可以通过相互交换斜面行的位置而实现。另外，通过计算机计算可以实现这种设计。
本发明的保护范围不限于所给出的实施例。本发明存在于每个新颖特性和这些特性的任意组合中。术语“包括”的使用不排除出现权利要求中所提到的元件以外的元件。
权利要求
1.一种适用于具有光源的照明设备，其中光源基本上位于第一平面内，照明设备包括基本上位于第二平面内的一个光学元件，所述光学元件的一个侧面或两个侧面上具有倾斜角不同的斜面，斜面主要由平行棱镜构成，其中相邻斜面形成了交替为凹形和凸形的表面。
2.根据权利要求1所述的照明设备，特点在于相邻行的斜面与第二平面之间的距离各不相同。
3.根据权利要求2所述的照明设备，特点在于为了发生全内反射，相邻行斜面中具有最小固定角的那些斜面具有到第二平面的最大距离。
4.根据权利要求1或2所述的照明设备，特点在于光源包括多个光源。
5.根据权利要求4所述的照明设备，特点在于该光源为平行光源。
6.根据权利要求4或5所述的照明设备，特点在于该光源为发光二极管(LEDs)。
7.一种光学元件适用于上述所有权利要求所述的照明设备。
全文摘要
本发明涉及一种适用于具有光源的照明设备,光源基本上位于第一平面,该照明设备包括一个基本上位于第二平面内的光学元件。该光学元件在一个或两个侧面上具有倾斜角彼此不同的斜面。该斜面由基本上平行的棱镜构成。根据本发明,相邻斜面形成了交替为凹形和凸形的表面。
文档编号F21V5/04GK1338034SQ00803163
公开日2002年2月27日 申请日期2000年11月10日 优先权日1999年11月29日
发明者M·H·柯珀, H·范桑藤 申请人:皇家菲利浦电子有限公司, 拉米尔德斯照明设备有限公司