灵活不受阻碍的射束成形的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种照明设备（100），包括反射器（110）以及配置成在没有光学板（130）的情况下提供具有原始光轴（102）和原始开口角度（θ）的照明设备光（101）的射束（2）的光源（120），其中照明设备（100）包括配置在反射器（110）内的所述光学板（130），其中光学板包括光透射层（131），其包括微光学结构（132），并且其中包括光学板（130）的照明设备（100）配置成提供具有以下中的一个或多个的所述照明设备光（101）的射束（2）（i）最终开口角度（θf），其中θf＞θ，以及（ii）具有关于原始光轴（102）的非零角度（β）的最终光轴（102f）。
【专利说明】
灵活不受阻碍的射束成形
技术领域
[0001]本发明涉及包括反射器的照明设备，以及用于改变这样的照明设备的光学性质的方法。另外，本发明还涉及光学元件的具体用途(用于这样的照明设备)。
【背景技术】
[0002]街道照明及其光学设计已经在多个专利申请和专利中有所描述。例如，US2007201225描述了一种装置和方法，其特征在于提供预确定的光照表面图案(诸如街道光图案)与光源的预确定的能量分布图案(诸如来自LED)之间的光学传递函数。形成具有由光学传递函数限定的形状的透镜。光学传递函数通过使用光源的预确定的能量分布图案生成能量分布图案来导出。然后生成能量分布图案到光照表面上的投影。然后将投影与预确定的光照表面图案比较以确定其是否可接受地匹配。过程反复地继续直到实现可接受的匹配。可替换地，透镜形状通过作为输入的形状与预确定的光照表面图案和光源的预确定的能量分布图案之间的函数关系来数值地或分析地确定。
【发明内容】
[0003]在许多光学应用中，要求照明单元提供不同的光束轮廓而同时具有单元的相同或至少非常类似的视觉外观并且尽可能多地保持单元架构不受影响，因而允许后期配置。射束成形包括光的角度和/或空间分布的更改，并且通过诸如反射器、透镜、棱镜和反射镜之类的常规光学元件来执行。
[0004]因而，本发明的一方面是提供一种可替换的照明设备，其优选地还至少部分地消除以上描述的缺陷中的一个或多个，并且其可以特别地允许照明设备的光学性质的后期适配。本发明另外的方面是提供一种改变(现有)照明设备的光学性质的方法，其优选地还至少部分地消除以上描述的缺陷中的一个或多个，并且其可以特别地允许照明设备的光学性质的后期适配。由于单元的反射器在很大程度上限定单元的外观，因此优选的是借助于附加光学元件来更改光束(而同时特别地保持反射器单元的总体外观和尺寸相同，从而允许在相同灯中使用反射器单元，但是具有不同光学性质)。
[0005]在第一方面中，本发明提供了一种照明设备，包括具有反射器壁和反射器开口的反射器以及配置成在没有光学板的情况下提供具有原始光轴和原始开口角度(Θ)的照明设备光的射束的光源，其中照明设备包括仅一个光学板，其中光学板包括光透射层，其包括微光学结构，并且其中包括光学板的照明设备配置成提供具有以下中的一个或多个的所述照明设备光的射束(在所述光学板的下游)(i)最终开口角度(9f)，其中0f>0，以及(ii)具有关于原始光轴的非零角度(β)的最终光轴，反射器从光源向反射器开口加宽并且具有长度L，光学板在反射器(110)内在长度L的5%至95%之间安装到反射器壁(111)。
[0006]因而，在具体实施例中，本发明提供一种照明设备，包括具有反射器壁和反射器开口的反射器以及配置成在没有光学板的情况下提供具有原始光轴和原始开口角度(Θ)的照明设备光的射束的光源，其中照明设备包括仅一个光学板，其中光学板包括光透射层，其包括微光学结构，并且其中包括光学板的照明设备配置成提供具有最终开口角度(θ?.)的所述照明设备光的射束(即最终射束)(在所述光学板的下游)，其中θ?.>θ，反射器从光源向反射器开口加宽并且具有长度L，光学板在反射器(110)内在长度L的5%至95%之间安装到反射器壁(111)。然而，在又一方面中，本发明还提供一种照明设备，包括具有反射器壁和反射器开口的反射器以及配置成在没有光学板的情况下提供具有原始光轴和原始开口角度(Θ)的照明设备光的射束的光源，其中照明设备包括仅一个光学板，其中光学板包括光透射层，其包括微光学结构，并且其中包括光学板的照明设备配置成提供具有最终开口角度(9f)的所述照明设备光的射束(即最终射束)(在所述光学板的下游)，其中0f=0或者0f<0，反射器从光源向反射器开口加宽并且具有长度L，光学板在反射器(110)内在长度L的5%至95%之间安装到反射器壁(111)。
[0007]因而，在另外的具体实施例中，本发明还提供一种照明设备，包括具有反射器壁和反射器开口的反射器以及配置成在没有光学板的情况下提供具有原始光轴(同样参见下文)和原始开口角度(Θ)的照明设备光的射束的光源，其中照明设备包括仅一个光学板，其中光学板包括光透射层，其包括微光学结构，并且其中包括光学板的照明设备配置成提供具有最终光轴的所述照明设备光的射束(即最终射束)(在所述光学板的下游)，所述最终光轴具有关于原始光轴的非零角度(β)，反射器从光源向反射器开口加宽并且具有长度L，光学板在反射器(110)内长度L的5%至95%之间安装到反射器壁(111)。
[0008]在又一方面中，本发明提供一种改变(现有)照明设备的光学性质的方法，其中(现有)照明设备包括具有反射器壁和反射器开口的反射器以及光源，反射器具有反射器开口与光源之间的长度L并且配置成在没有光学板的情况下提供具有原始光轴和原始开口角度(Θ)的照明设备光的射束，方法包括在光源下游长度L的5%至95%之间将仅一个光学板布置到反射器中的反射器壁，其中光学板包括光透射层，其包括微光学结构，并且其中光学板配置成提供具有以下中的一个或多个的所述照明设备光的射束(在所述光学板的下游)(i)最终开口角度(Gf)，其中Gf >θ，以及(ii)具有关于原始光轴的非零角度(β)的最终光轴。
[0009]因而，在(方法的)具体实施例中，本发明还提供了一种改变(现有)照明设备的光学性质的方法，其中(现有)照明设备包括具有反射器壁和反射器开口的反射器以及光源，反射器具有反射器开口与光源之间的长度L并且配置成在没有光学板的情况下提供具有原始光轴和原始开口角度(Θ)的照明设备光的射束，方法包括在光源下游长度L的5%至95%之间将仅一个光学板布置到反射器中的反射器壁，其中光学板包括光透射层，其包括微光学结构，并且其中光学板配置成提供具有最终开口角度(9f)的所述照明设备光的射束(即最终射束)(在所述光学板的下游)，其中θ?.>θ。
[0010]因而，在(方法的)另外的具体实施例中，本发明还提供一种用于改变(现有)照明设备的光学性质的方法，其中(现有)照明设备包括具有反射器壁和反射器开口的反射器以及光源，反射器具有反射器开口与光源之间的长度L并且配置成在没有光学板的情况下提供具有原始光轴和原始开口角度(Θ)的照明设备光的射束，方法包括在光源下游长度L的5%至95%之间将仅一个光学板布置到反射器中的反射器壁，其中光学板包括光透射层，其包括微光学结构，并且其中光学板配置成提供具有最终光轴的所述照明设备光的射束(即最终射束)(在所述光学板的下游)，所述最终光轴具有关于原始光轴的非零角度(β)。
[0011]利用本发明，可以可能的是保持照明设备的外观相同，该外观可以主要由反射器(或反射器单元)限定，而同时射束形状和/或方向可以在后期改变，甚至在照明单元已经处于其安装状态中(例如布置在街灯或球场灯等中)时。因而，本发明促进改变(现有)照明设备的射束轮廓而不需要改变反射器的期望。因此，以相对容易的方式，现有照明单元可以适配成遵照用户(诸如街道用户)的当前期望，而不需要设计新的生产线。另外，其允许使用具有光学元件的相对容易制作的应用设计的箔。
[0012]特别地，这样的照明设备可以用于光照室内区域和/或室外区域。人们可以考虑例如光照家庭、饭店(区域)、工业办公室或室外环境中的表面。这样的表面可以特别地为例如酒店大厅、竞技场、运动场、歌剧院、电影院等的天花板或墙壁或地板或地面，或道路、广场等。人们还可以考虑例如光照表面，诸如特别地，开放场所、跑道、飞机跑道和添建区域。在本文中，术语“道路”特别地涉及铺面道路，其设计用于诸如轿车、汽车、卡车或摩托车之类的机动车辆的运输。在本文中，术语“跑道”或“飞机跑道”特别地涉及设计用于飞机或飞行器的起飞和/或着陆的铺面道路。
[0013]照明设备可以包括一个或多个光源。一个或多个光源可以(至少部分地)由单个反射器(反射器单元)所包括。然而，单个反射器还可以包括多个光源。因而，在实施例中，照明设备包括多个光源。在又一实施例中，照明设备包括多个反射器，其中每一个反射器包括一个或多个光源。
[0014]短语“反射器包括光源”和类似短语特别地指示反射器至少部分地围封光源。例如，发光二极管(LED)可以在反射器内，使得反射器至少部分地反射由LED发射的光。反射器可以是例如抛物面反射器、椭圆反射器、全内反射器准直器、复合抛物面聚光器(CPC)反射器或自由形状的反射器等。在具体实施例中，反射器是镜面反射器。反射器的原始功能可以是使光源的光准直在射束中。因而，术语“反射器”还可以是指“准直器”。
[0015]在实施例中，本发明还涉及围封(较小)准直器的反射器，其中准直器包括光源(或可选地多个光源)。可选地，这样的反射器可以围封多个准直器。同样地，本发明还涉及围封较小反射器(诸如准直器或CPC等)的反射器，其中较小反射器包括光源(或可选地多个光源)。
[0016](原始)射束可以是基本上准直射束，但是该射束还可以是发散射束(即原始开口角度θ>0°)。然而，射束散度可以比没有这样的反射器(和没有光学板;参见下文)的情况更小。因而，在原理上，可以使用常规光源-反射器单元(在本文中还指示为“反射器单元”)。在这样的常规光源-反射器单元中，可以布置光学板，例如通过胶合或粘贴或夹捏光学板。然而，在再其它的具体实施例中，反射器可以适配(已经在反射器的生产期间)成托管(host)光学板(参见下文)。反射器和光源的组合在本文中还指示为“反射器-光源单元”。
[0017]在具体实施例中，光源包括固态光源(诸如LED或激光二极管)。如以上所指示的，术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2-20个(固态)LED光源。因而，术语LED还可以是指多个 LED 0
[0018]本文中的术语白光是本领域技术人员所已知的。其特别地涉及具有大约2000和20000K，特别地2700-20000K之间的相关色温(CCT)以用于特别地在大约2700K和6500K的范围中的一般照明以及用于特别地在大约7000K和20000K的范围中的背光照明目的，并且特别地在距BBL(黑体轨迹)大约15 SDCM(颜色匹配标准偏差)内，特别地在距BBL大约10 SDCM内，甚至更特别地在距BBL大约5 SDCM内的光。
[0019]在照明设备包括多个光源和/或多个反射器-光源单元(即特别地，反射器和至少部分地由反射器围封的一个或多个光源的组合)的情况中，光源和/或反射器-光源单元可以可选地单独可控。因而，在实施例中，照明设备还包括配置成控制光源或多个光源(在照明设备包括多个光源的情况中)的一个或多个光学性质的控制单元。
[0020]由光源和反射器的组合生成的(原始)射束具有光轴和开口角度。术语“光轴”在本领域中是已知的并且一般指示限定光沿其传播通过系统(或从系统传播)的路径的假想线，系统在此即为反射器(并且在反射器开口的下游)。在基本上准直射束的情况中，开口角度基本上为0°。术语“开口角度”在本领域中是已知的，并且可以特别地限定对从光源发射的光的宽度进行限定的角度，更特别地相对于射束轴或光轴的相对点之间的角度，其中强度降至其最大值的50%。强度是发光强度，并且可以特别地以坎德拉(Cd)为单位测量。
[0021]在没有光学板的情况下，由光源生成的(原始)射束将具有以上限定的开口角度，其还指示为原始开口角度，以及光轴，其还指示为原始光轴。这不排除反射器下游的另外光学元件，其还可能影响射束和射束方向。这些另外的光学元件不是本发明的具体部分。然而，一般而言，这些特别地是透明且非散射的。
[0022]因而，术语“最终射束”和具有“最终”的其它术语仅仅指示在光学板的(直接)下游的射束等，并且不排除利用所述光学板下游的另外光学元件对(最终)射束的光学性质的另外改变。
[0023]然而，在本发明中，指示为光学板的光学元件布置在反射器内部。该光学板特别地配置成修改光轴方向和射束宽度(开口角度)中的一个或多个。光学板是透射光学元件，即包括固体或液体材料的元件，特别地透射的固体材料，特别地对于由光源生成的光而言是透明的。该材料被指示为“透射材料”或“材料”。
[0024]透射材料可以包括选自包含透射有机材料支持的组的一个或多个材料，诸如选自包括以下的组:PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(树脂玻璃或有机玻璃)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、硅树脂、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(PETG)(乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)和C0C(环烯烃共聚物)。然而，其它聚合物(共聚物)也可以是可能的。特别优选的是PMMA或PC。
[0025]特别地，对于由光源生成并且具有选自可见波长范围的波长的光而言，材料，甚至更特别地光学板，具有在70-100%的范围中的光透射，特别地至少90%，诸如在90-100%的范围中。以此方式，光学板对于来自光源的可见光是透射的。在本文中，术语“可见光”特别地涉及具有选自380-780nm的范围的波长的光。
[0026]透射可以通过向材料提供在具体波长处具有第一强度的光并且将在通过材料的透射之后在该波长处测量的光的强度关联到在该具体波长处向材料提供的光的第一强度来确定(同样参见CRC化学和物理手册的E-208和E-406，第69版，1088-1989)。
[0027]如以上指示的，该光学板分别造成射束的光轴和开口角度中的一个或多个从原始光轴和射束角度的偏离。因而，在光学板的下游，照明设备提供具有最终光轴和最终开口角度的射束，其中的一个或多个可以不同于原始值。以此方式，在后期，射束性质可以以相对容易地方式适配。
[0028]光学板包括微光学结构。这些微光学结构可以特别地包括以下中的一个或多个:棱镜元件、透镜、全内反射(TIR)元件、折射元件、有刻面的元件。可选地，元件的子集可以是半透明或散射性的(同样参见下文)。一般而言，微光学结构的至少子集或全部是透明的。微光学结构可以嵌入在光学板中，并且可以特别地为光学板侧面(或面)的部分，诸如特别地下游侧或上游侧，或下游和上游侧二者。在本文中，特别地还结合具有菲涅尔或折射功能的微光学结构和具有全内反射功能的微光学结构来描述微光学结构。每一个微光学结构可以包括一个或多个刻面。菲涅尔透镜可以例如用于收集和预准直光源(特别地LED)的光。可以通过使菲涅尔透镜关于源移位和/或通过添加一些棱镜结构来倾斜射束。这些是两种不同的方式，其可以可替换地或附加地使用。菲涅尔透镜还可以是自由形状的透镜，其在射束上执行一些更加复杂的光学操作。
[0029]术语“上游”和“下游”涉及项目或特征相对于来自光生成构件(此处特别地光源)的光的传播的布置，其中相对于来自光生成构件的光束内的第一位置，更靠近光生成构件的光束中的第二位置是“上游”，并且更远离光生成构件的光束内的第三位置是“下游”。
[0030]刻面可以布置在光学板(第一和/或第二光学板等)的上游侧或下游侧或上游侧和下游侧二者处。特别地，TIR元件特别地在光学板(第一和/或第二光学板)的上游侧处可得至IJ，而诸如菲涅尔透镜之类的折射元件可以布置在光学板(第一和/或第二光学板)的上游和/或下游侧处。(这些元件的)刻面的尺寸，特别地TIR元件的刻面的尺寸，比如高度、宽度、长度等，在实施例中可以等于或小于5mm，特别地在0.00l-5mm的范围中，比如0.01-5mm，诸如2mm以下，比如1.5mm以下，特别地在0.0l-1mm的范围中。因而，微光学结构具有在0.001-5_的范围中的尺寸，比如高度、宽度、长度等，诸如0.005-5_。折射菲涅尔透镜的直径在实施例中可以在0.02_50mm的范围中，诸如0.5-40mm，比如l-30mm，尽管小于30mm因而(也)可以是可能的，比如等于或小于5mm，诸如0.l_5mm。这些刻面的高度在实施例中也将在5mm以下，诸如2mm以下，比如I.5mm以下，特别地在0.01-1 mm的范围中。在此，术语“刻面”，特别地在TIR实施例中，可以是指(基本上)平坦的(小)面，而术语“刻面”，特别地在菲涅尔实施例中，可以是指弯曲面。因而弯曲可以特别地在光学板的平面中，以及还垂直于光学板的平面(“透镜”)。菲涅尔透镜不必是圆角的，它们还可以具有变形的圆角形状或其它形状。
[0031]因而，光学板包括箔，其包括选自菲涅尔透镜、棱镜结构和刻面中的一个或多个的多个微光学结构。例如，微光学结构可以包括全内反射(TIR)元件。特别地，照明设备可以(至少)包括多个菲涅尔透镜。另外，在实施例中，光学板包括上游面(132a)处的多个微光学结构和下游面(132b)处的多个微光学结构。在又一实施例中，光学板包括多个区，其中包括具有多个区的光学板的照明设备配置成提供多个射束(即最终射束)。因而，在这样的系统中，光学板可以从原始单个射束创建多个射束。
[0032]光学板可以体现为提供在板上的箔或膜等。光学板还可以具有3D形状。特别地，光学板垂直于原始光轴或垂直于光源的光线(在3D形状的情况中)布置，并且特别地延伸到反射器壁(即没有光源光可以漏掉)。这样的3D形状光学元件可以例如是弯曲光学板，比如半球形状光学板等。例如，当使用箔时，这样的箔可以特别地设计用于所期望的应用。因而，例如可以使用微光学箔。
[0033]光学板可以执行准直和/或倾斜功能，使得倾斜部分射束加起来创建最终射束(参见图2f)。最终射束比原始射束(也就是说，没有光学板的源和反射器的射束)宽。这些部分射束的准直和倾斜可以通过菲涅尔透镜执行，特别地通过与TIR光学元件组合的菲涅尔透Ho
[0034]光学板可以执行准直和倾斜功能，使得倾斜部分射束全部具有相同的方向和开口角度。该开口角度然后是最终射束的开口角度(参见图2a，2b或2c)。这些部分射束的准直和倾斜可以通过菲涅尔透镜执行，特别地通过与TIR光学元件组合的菲涅尔透镜，以及通过棱镜结构执行。
[0035]光轴中的改变可以是所期望的任何改变。然而，一般而言，角度中的改变可以在高达80°的范围中(S卩0°<β<80°)。另外，利用光学板，可以调谐射束宽度。最终开口角度可以大于原始开口角度Θ。然而，最终开口角度0f还可以小于原始开口角度Θ。然而，一般而言，最终开口角度Gf将大于原始开口角度。例如，0° <θ?-θ< 180°，诸如0° <9f-0^120°。
[0036]当照明单元位于行人区域上方时，射束方向改变在例如街道照明中是有益的。照明单元的这样的位置节省安装和维护成本，因为在这些操作期间道路不必针对机动车交通而关闭。倾斜射束防止光进入通常接近行人区域的住宅窗户。借助于光学板的后期定制因而允许使用几乎相同的照明单元(在相同生产线处生产)以放置在具有靠近它的住宅窗户的行人区域上方并且在必要时放置在交通区域上方。使射束更宽或更窄分别允许更高或更低地放置照明器。当这样的放置在机械上优选时，这可以是有益的。另外，使射束更宽拓展照明单元的应用领域。一般地，该后期定制赋予相同外观照明单元的应用的附加自由度。
[0037]在具体实施例中，光轴方向和射束开口角度二者可以改变(在后期)。因而，在具体实施例中，本发明还提供一种照明设备，包括具有反射器壁(111)和反射器开口(RO)的反射器以及配置成在没有光学板的情况下提供具有原始光轴和原始开口角度(Θ)的照明设备光的射束的光源，其中照明设备包括仅一个光学板，其中光学板包括光透射层，其包括微光学结构，并且其中包括光学板的照明设备配置成提供具有以下中的一个或多个的所述照明设备光的射束(i)最终开口角度(Gf)，其中Gf >θ，以及(ii)具有关于原始光轴的非零角度(β)的最终光轴，反射器从光源向反射器开口加宽并且具有长度L，光学板在反射器(I 10)内在长度L的5%至95%之间安装到反射器壁(111)。另外，本发明还提供(在这方面)一种用于改变(现有)照明设备的光学性质的方法，其中(现有)照明设备包括具有反射器壁(111)和反射器开口(RO)的反射器以及光源，反射器具有反射器开口与光源之间的长度L，并且配置成在没有光学板的情况下提供具有原始光轴和原始开口角度(Θ)的照明设备光的射束，方法包括在光源下游长度L的5%至95%之间将仅一个光学板布置到反射器中的反射器壁，其中光学板包括光透射层，其包括微光学结构，并且其中光学板配置成提供具有以下中的一个或多个的所述照明设备光的射束(i)最终开口角度(Gf)，其中Gf >θ，以及(ii)具有关于原始光轴的非零角度(β)的最终光轴。
[0038]利用本发明，还可能的是以使得其不撞击或基本上不撞击反射器壁的这样的方式来引导光学板下游的光。因而，最终光束可以基本上不受反射器阻碍。因而，在具体实施例中，光学板配置成远离光学板下游的反射器壁引导光束。以此方式，光学板下游的光束可以不撞击反射器。
[0039]光学板可以以若干方式布置在反射器内部。光学板可以在反射器中夹紧、附接、胶合等。特别地，反射器可以包括元件，特别地在反射器的生产期间获得，这促进反射器中的光学板的(稍后)托管。这可以特别地是(略微)非连续部(诸如(小)边缘或(小)壁架或其它支持特征)。因而，在具体实施例中，反射器包括具有光反射性质的反射器壁，并且其中反射器壁包括(小)非连续部，其配置成托管光学板。可替换地或此外，光学板可释放地附接到反射器壁，例如利用维可牢、夹具、胶合剂或其它粘合剂。特别地，这可以是光学粘合剂(即对于可见光是透射的)。因此使得能够定制已经安装的照明设备以借助于光学板的更换来提供所期望的照明条件。
[0040]从(多个)光源的顶部到反射器开口，反射器将具有长度。一般而言，光学板布置在该长度的5-95%之间的某个地方，诸如该长度的5-80%，诸如10-70%。特别地，光学板可以比反射器开口更靠近(多个)光源(5%意味着相对靠近于(多个)光源)。然而，光学板还可以比(多个)光源更靠近反射器开口。当较小反射器布置在较大反射器中时，长度是从光源到较大反射器的反射器开口的长度。一般而言，光源或多个光源将布置在反射器的一端以及光源光(在穿过光学板之后)从其逃出反射器的反射器开口处。
[0041]如所指示的，光学板可以在所谓的后期布置。照明设备可以然后安装或尚未安装，但是可以特别地至少已经离开生产线。因而，在实施例中，照明设备是(现有)照明设备，其中(现有)照明设备处于预安装状态中。在又一实施例中，(现有)照明设备处于安装状态中。术语“现有”用于指示在原则上照明设备准备就绪并且本身可以使用，并且并非仍旧在生产线上。在具体实施例中，照明设备由街灯所包括。因而，本发明提供使用包括反射器和光源的(现有)照明设备的所述反射器中的包括光透射层的仅一个光学板以用于由所述照明设备在使用期间生成的照明设备光的射束的光学性质的后期适配，所述光透射层包括微光学结构。
[0042]本文中的术语“基本上”，诸如在“基本上所有光”或者“基本上包括”中，将由本领域技术人员所理解。术语“基本上”还可以包括具有“整体地”、“完全地”、“全部”等的实施例。因而，在实施例中，也可以移除修饰性的基本上。在适用的情况下，术语“基本上”也可以涉及90%或更高，诸如95%或更高，特别地99%或更高，甚至更特别地99.5%或更高，包括100%。术语“包括”还包括其中术语“包括”意味着“由……构成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提及的项目中的一个或多个。例如，短语“项目I和/或项目2”以及类似短语可以涉及项目I和项目2中的一个或多个。术语“包括”在实施例中可以是指“由……构成”，但是在另一实施例中也可以是指“至少包含所限定的种类以及可选地一个或多个其它种类”。
[0043]此外，术语第一、第二、第三等在说明书中和权利要求中用于区分类似元件并且未必用于描述顺序或时间次序。要理解到，如此使用的术语在适当的情境下可互换，并且本文描述的本发明的实施例能够以除本文描述或图示的之外的其它顺序操作。
[0044]除其它之外，在操作期间描述本文的设备。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作方法或者操作中的设备。
[0045]应当指出的是，以上提及的实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多可替换实施例而不脱离随附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括号之间的任何参考标记不应当解释为限制权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除除权利要求中陈述的那些之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以借助于包括若干分立元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在枚举若干构件的设备权利要求中，这些构件中的若干个可以由同一个硬件项体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。
[0046]本发明还适用于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中的一个或多个的设备。本发明还关于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中的一个或多个的方法或过程。
[0047]在本专利中讨论的各种方面可以组合以便提供附加优点。此外，一些特征可以形成用于一个或多个分案申请的基础。
【附图说明】
[0048]现在将仅通过示例的方式参照随附示意图来描述本发明的实施例，其中对应的参考符号指示对应的部分，并且其中:
图1a-1c示意性地描绘本文所描述的设备和应用的一些方面；
图2a_2g示意性地描绘本发明的一些实施例和以及不是其中所描述的设备和应用的本发明的部分的变形；以及
图3示意性地描绘具体应用。
[0049]附图未必按照比例。
【具体实施方式】
[0050]图1a和Ib示意性地描绘照明设备100的一些基本变形，其尚不具有(附加)光学板。照明设备100包括具有反射器壁111的反射器110以及一个或多个光源120。在此，作为示例，描绘两个光源120，其通过示例的方式布置在反射器内。反射器具有反射性反射器壁，(多个)光源120的光101通过其在具有光轴102的射束2中准直。射束的开口角度利用参考标记Θ来指示。图1b示意性地描绘可替换版本，其中反射器和光源的组合至少部分地布置在反射器110中。在此，小反射器包括准直光学器件，诸如全内反射准直器或复合抛物面聚光(CPC)准直器。该准直光学器件利用参考标记1110指示，但是事实上也是反射器。因而，准直光学器件也被指示为反射器110。在该实施例中，较大反射器110可以包括或者至少部分地围封一个或多个较小反射器110。在此处指示为准直光学器件1110的该较小反射器中，可以布置(多个)光源120。将较大反射器的反射器开口指示为R0。较小反射器也具有反射器开口(在图中未指示)。另外，较大反射器和较小反射器二者具有反射器壁111。对于较小反射器，在此为准直光学器件1110，该壁还指示为准直光学器件壁，其利用参考标记1111指示。参考标记1120指示反射器-光源单元，其包括反射器110和光源120(或多个光源120)(由反射器110所包括)。图1b是非常示意性的图。一般而言，射束2将至少部分地还由(较大)反射器110限定，一般而言甚至主要由该(较大)反射器110限定(并且因而不仅由较小反射器或准直光学器件1110限定)。
[0051]在如本文所描述的照明设备的反射器开口的下游，可选地可以配置一个或多个另外的光学元件。特别地这些是透明的。
[0052]对于某些情况/应用而言，通常变得明显的是，必须调节射束形状。这种需要可以是由于范围从能量节省考虑(例如在不需要的情况下提供较少的光并且在其它地方提供较多的光)到舒适考虑(例如防止光进入住宅的窗户中)的许多原因所致。从设计的角度来看，合期望的是所有照明器具有相同外观而与它们提供的射束无关。满足该约束的射束成形可以通过改变反射器110的反射性质、改变源配置或添加配合在反射器大小内的光学元件来实现。从制造和存货成本的角度来看，合期望的是最大化标准地产生所有照明器，并且因而以具有架构中的最小改变到没有改变的最小硬件改变执行射束成形。这两个限制喻示着在该情况中的最佳解决方案是放置在反射器内部的附加光学元件。现在，当期望时，在后期，可以改变射束2的性质。这可以以若干方式完成，比如在主反射器110中提供光学板和/或在这些可得到的情况下在准直光学器件1110上或其中提供光学板。以下描述几个选项。
[0053]从(多个)光源120的顶部到反射器开口R0，反射器110具有长度L。光学板一般布置在该长度L的5-95%之间的某处，诸如该长度的5-80%，诸如10-70%。可选地，光学板可以与光源120接触。
[0054]图1c示意性地描绘两个变形，尽管更多变形是可能的(进一步参见下文)。在第一变形中，图1Cl，附加光学元件(即光学板130)，在该实施例中可以是包括多个微光学结构的箔，创建具有射束宽度A Φ的射束，该射束宽度A Φ在本文中还指示为开口角度Θ。箔在底侧上结构化，尽管其可以在任何侧或两侧上结构化。箔执行常规射束成形，其具有近似相同的射束宽度而与位置无关。这是可能的，因为目标射束可以例如相对窄，使得射线不撞击反射器。射束成形在某一位置处的自由度由在该位置处进入光学元件的射束的角度开口确定。因此有利的是定位附加光学元件使得其从源或从反射器单独地接收光，而不是从源和反射器二者接收它。连同照明单元的外观必须保持不变的要求一起，这造成光学元件在反射器内部的定位。当重定向光时，光学元件必须将反射器的存在考虑在内，因为反射器可能阻碍并且因而削弱射束成形。在另一变形中，图lc2，附加光学元件，在该情况下作为示例同样为包括多个微光学结构的箔，创建倾斜宽射束。箔在底侧上结构化，尽管其可以在任何侧上结构化或者在两侧上结构化。常规射束成形失效，因为射束对于使射线从反射器散射而言足够宽。因此通过光学元件执行经优化的不受阻碍的射束成形。射束方向和角度开口根据光学元件上的位置而变化，使得它们一起构造目标射束。参考标记131指示包括微光学元件的透射层。微光学元件利用参考标记132指示。要指出的是，可以提供比没有光学板的情况更宽或更窄的射束和/或可以提供具有相同或另一方向(光轴)的射束。
[0055]为了区分光学板130上游的射束2和光学元件下游的射束2，还将后者指示为最终射束2f。因而，在光学板下游，射束利用参考标记2指示，并且射束可以基本上具有开口角度Θ和光轴102;在光学板下游，射束可以利用参考标记2f指示，可以具有开口角度0f和光轴102f。可以例如在没有光学板130的情况下产生的原始射束2—一仅作为示例一一还利用虚线在反射器的边缘处指示。
[0056]如可以在例如图1cl和lc2中看到的，可能远离反射器壁引导光源光。因而，在(基本上)不撞击反射器壁的情况下，可以改变射束方向和或开口角度。甚至可以放大开口角度而不撞击反射器壁。因而，在本文中提供灵活不受阻碍的射束成形设备。
[0057]图2a示意性地描绘不是本发明的部分的布置，其中光学板130(事实上两个光学板)布置在(较大)反射器110中，并且配置成以角度β倾斜具有开口角度Θ的射束的光轴。例如，棱镜结构可以应用为微光学结构。
[0058]图2b示意性地描绘另一变形。在此光学板130具有基本上与反射器壁111接触的周界。在该实施例中，菲涅尔透镜使用在光学板的上游面处，其可以具有收集和准直来自LED的光的功能，并且在光学板的下游面处，作为微光学结构132的棱镜结构可以用于倾斜射束的光轴。图2c示意性地描绘仅具有在光学板130的上游面处的微光学结构132(在此主要为菲涅尔透镜)的变形。
[0059]如果期望的话，还可以可能的是在多于一个方向上倾斜。在图2d中描绘不是本发明的部分的示意性实施例。要指出的是，当然可以选择多于两个方向。这可以通过使用不同的光源并且每一个给出方向，和/或使用光学板以创建多个方向来完成。例如，在图2b中，用于左部的下游棱镜结构可以布置在右侧那些的相反配置中(现在这些棱镜结构全部与左侧的长刻面和右侧的短刻面对准)。图2e示意性地描绘当存在多个反射器-光源单元时不是本发明的部分的这样的实施例，其中反射器可以是准直光学器件1110。要指出的是，左单元在两个方向上倾斜，而右单元仅在一个方向上倾斜。
[0060]如以上指示的，还可能的是使射束2比反射器110所允许的更宽，诸如通过调节每个点的倾斜角度。图2fl示意性地描绘连同TIR光学元件一起的菲涅尔透镜的4段。每一段在某个角度之下重定向来自对应LED中心的光，i=l，2，3，4<^Ε?的大小给出射束开口 Δ电60° /4。来自四段中的每一个的所有射束一起构成*60°的最终目标射束(参见图2f 2)。段制作成并且定位成(=优化成)使得射线不撞击现有反射器。可替换地，人们可以将单个透镜放置成更靠近源以创建60°，但是这由于反射器的存在而也许是不可能的。在该图的图2f2中，示出最终目标射束;在该图的图2f3中，示意性地描绘由每一段提供的四个射束构成的最终目标射束。图2g是与图2fl基本上相同的图。在此，示出更一般的附图。提供具有开口角度Θ的宽射束2，所述开口角度比在没有附加光学板130的情况下可能已经获得的更大。光学板130包括多个区段，其利用参考标记135指示。
[0061]这些中的微结构仅仅是示意性的。例如，尺寸、数目、方向可以是不同的。在此，附图是示意性附图(同样参考上文)。另外，还示意性地绘制反射器。除示意性描绘的之外的其它形状也是可能的。
[0062]图3示意性地描绘具有包括所述照明设备100的灯1000的应用。虚发散线指示具有光轴102的初始射束。该射束由于灯的构造和照明设备的出厂构造而可能不是对于具体应用最优。现在，利用本发明，射束可以在性质方面改变，尤其是倾斜。宽发散实线指示如可以在最终应用中的射束，其具有光轴102f，并且角度β指示从原始光轴102的偏离。参考标记7指示表面，诸如道路表面等。
【主权项】
1.一种照明设备(100)，包括具有反射器壁(111)和反射器开口(RO)的反射器(110)以及配置成在没有光学板(130)的情况下提供具有原始光轴(102)和原始开口角度(Θ)的照明设备光(1I)的射束(2 )的光源(120 )，其中照明设备(100 )包括仅一个光学板(130 )，其中光学板包括光透射层(131)，其包括微光学结构(132)，并且其中包括光学板(130)的照明设备(100)配置成提供具有以下中的一个或多个的所述照明设备光(101)的射束(2)(i)最终开口角度(Gf)，其中Gf >θ，以及(ii)具有关于原始光轴(102)的非零角度(β)的最终光轴(102f)，反射器从光源向反射器开口加宽并且具有长度L，光学板在反射器(110)内在长度L的5%至95%之间安装到反射器壁(111)。2.根据权利要求1所述的照明设备(100)，其中光学板(130)配置成远离光学板(130)下游的反射器壁(111)引导光束(2)。3.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)，其中反射器壁(111)具有光反射性质，并且其中反射器壁(111)包括配置成托管光学板(130)的非连续部(113)。4.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)，其中光学板(130)可释放地附接到反射器壁(111)。5.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)，其中光源(12)包括固态光源。6.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)，其中光学板(130)包括箔，所述箔包括选自菲涅尔透镜、棱镜结构和刻面中的一个或多个的多个微光学结构(132)。7.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)，其中光学板(130)包括上游面(132a)处的多个微光学结构(132)或下游面(132b)处的多个微光学结构(132)。8.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)，其中光学板(130)包括上游面(132a)和下游面(132b) 二者处的多个微光学结构。9.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)，其中光学板包括多个区(135)，其中包括具有多个区(135)的光学板(130)的照明设备(100)配置成提供多个射束(2)。10.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)，包括作为微光学结构(132)的多个菲涅尔透镜。11.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)，其中微光学结构(132)具有0.001_5mm范围中的尺寸。12.—种改变(现有)照明设备(100)的光学性质的方法，其中(现有)照明设备(100)包括具有反射器壁(111)和反射器开口(RO)的反射器(110)以及光源(120)，反射器具有反射器开口与光源之间的长度L并且配置成在没有光学板(130)的情况下提供具有原始光轴(102)和原始开口角度(Θ)的照明设备光(101)的射束(2)，方法包括在光源(120)下游长度L的5%至95%之间将仅一个光学板(130 )布置到反射器(110 )中的反射器壁，其中光学板包括光透射层(131)，其包括微光学结构(132)，并且其中光学板(130)配置成提供具有以下中的一个或多个的所述照明设备光(101)的射束(2)(i)最终开口角度(0f)，其中0f>0，以及(ii)具有关于原始光轴(102)的非零角度(β)的最终光轴(102f)。13.根据权利要求12所述的方法，其中(现有)照明设备(100)处于预安装状态中，或者其中(现有)照明设备(100)处于安装状态中。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中照明设备(100)由街灯所包括。15.使用包括反射器(110)和光源(120)的(现有)照明设备(100)的所述反射器(110)中的包括光透射层(131)的仅一个光学板以用于由所述照明设备(100)在使用期间生成的照明设备光(101)的射束(2)的光学性质的后期适配，所述光透射层(131)包括微光学结构(132)0
【文档编号】F21V5/04GK105960561SQ201480068862
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2014年11月3日
【发明人】R.A.塞普克哈诺夫, M.P.C.M.克里恩, W.P.A.J.米奇伊斯
【申请人】飞利浦灯具控股公司