一种照明器,包括:光源(10);用于来自光源的光的出射窗(20);以及位于出射窗处用于漫射光的漫射器(25;200a;200b;200c;200d)。漫射器包括多个微光学元件(203a;203b;204,205;206,207)。每个微光学元件适于重定向来自光源的光,使得来自每个元件的经重新定向的光以相应的预定的极角(Θ)从漫射器射出。多个微光学元件包括第一微光学元件,其将来自光源的光重新定向到极角的第一范围,其中第一光学元件在第一邻域中比在第二邻域中占据漫射器的面积的更大的比例,并且其中第一邻域比第二邻域接收更少的来自光源的光。还提供了一种设计和制造用于这样的照明器的漫射器的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及照明器,并且特别地涉及用于照明器的漫射器。它尤其与设计成安装在天花板上、基本垂直向下取向的照明器相关。
技术介绍
在照明应用中,要求照明器提供某角度的光分布。另外,经常期望的是,照明器出射窗呈现均匀地点亮。即,出射窗的发光度应是空间均匀的。这意味着在出射窗的角度θ0和处的发光度Mv( , θ0, )应该不取决于在该出射窗内的位置。在角度θ0和处的发光度通过将出射窗的亮度Lv(, θ0, )在立体角上积分而获得。该立体角对应于距出射窗的一定典型距离的人眼瞳孔尺寸。因为角瞳孔(angular pupil)尺寸ΔΩ(θ0)很小,作为在出射窗内的坐标的函数,从倾斜角(极角)θ0和方位角观察到的发光度可以被如下表示: (1)(在所有角度上积分的)总发光度 或者简单地发光度由下述给出: (2)提供特定角度的光分布的要求是照明的主要光学问题。与均匀性要求相结合,它变成重大挑战。由于利用发光二极管(LED)替换其它光源的趋势使得此挑战更加困难。尽管LED照明器可以提供在能量消耗方面的显著降低,但是它们的出射窗可以呈现出视觉上的不寻常并且与传统照明器相比较小的吸引力。原因是LED光源的几何形状因数:它们相对较小,创建照明器的出射窗的高度不均匀的发光度(典型地被观察为“多斑点的”或“有斑点的”图案)。这甚至可以造成讨厌的炫目效果。期望的是提供少斑点的照明器。迄今为止,实现这一点的许多尝试已经涉及从出射窗将光反射回照明器中。该反射伴与光学损耗和更低的光学效率相关联,这与节能的期望相冲突。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。依据本专利技术一方面,提供一种照明器,包含:光源;用于来自该光源的光的出射窗;以及在该出射窗处的用于漫射光的漫射器,其中该漫射器包括多个微光学元件,每个微光学元件适于重定向来自该光源的光,使得来自每个元件的经重定向的光以相应的预定极角从该漫射器射出,其中该多个微光学元件包括第一类型的微光学元件,其将来自该光源的光重定向到极角的第一范围中,其中该第一光学元件在第一邻域中比在第二邻域中占据该漫射器的面积的更大比例,其中第一邻域比第二邻域接收更少的来自光源的光。该多个光学元件可以进一步包括第二类型的微光学元件,其将来自该光源的光重定向到极角的第二范围,其中第一范围的极角大于第二范围的极角。微光学元件是具有在0.00007 mm2到0.2 mm2的范围之中的尺寸的光学元件。为了简略,微光学元件在此也简单地称为“光学元件”。通过选择如上面定义的极角,漫射器呈现为当从第一极角观察时具有均匀的发光度,并且呈现为当从第二极角观察时具有不均匀的发光度。本专利技术的实施例因此可以使得设计者能够通过在其它极视角处牺牲均匀性而在某些极视角处实现均匀的外观。优选地,漫射器在第一极角处输出的发光度在漫射器上的所有位置的邻域中是均匀的。在不同角度处的发光度可以在每个邻域中改变,但是来自该邻域的(在所有角度上的)总发光度保持相同。因此,漫射器改变光的方向,而不改变从每个邻域发射的光的量。到达漫射器的每个邻域的光和离开该邻域的光的总发光度是相同的。优选地,光学元件的极角被选择成使得在极角的第一范围中由漫射器输出的发光度在邻域之中是均匀的;并且在极角的第二范围中由漫射器输出的发光度在所述邻域之中是不均匀的。第一和第二范围不重叠。然后,当从处于极角的第一范围中的任何角度观察时,照明器将呈现均匀。对于在漫射器上的多个位置的每一个,由第一类型的微光学元件占据的漫射器的面积的比例乘以从光源接收的光的量是基本相同的,以在极角的所述第一范围内产生空间均匀发光度U>0.5,U被定义为其中lmax和lmin分别是在出射窗中的不同位置之上测量的发光度的最大和最小值。均匀度,U,使用上面的等式确定。如果U>0.5,或者更优选地如果U>0.6,在给定角度处(或者在角度的给定范围中)的发光度是均匀的。如果U<0.5,那么发光度是不均匀的。“邻域”的尺寸小于人眼在正常观察距离处可辨别的分辨率。这意味着,观察者没有感知到邻域内的亮度的变化。换句话说,观察者不能感知到属于邻域的单独的光学元件的亮度--相反,观察者只感知到邻域上元件的平均亮度。通过示例的方式,邻域可以具有1mm2到2mm2的面积。邻域的形状应该是紧凑的,不是怪异的。为了测量的目的,优选地,邻域在形状上是正方形或圆形的,并且都是相同的尺寸。由每个元件重定向的光以预定的极角在微光学元件的位置处从漫射器射出。因此,微光学元件的极角指光以此从微光学元件射出的极角。极角相对于照明器的预期取向而定义。例如,如果照明器被设计成安装在天花板上、垂直地向下指向,那么极角相对于垂直轴(即,天花板的法线)而定义。许多照明器是旋转地对称的。在这种情况中,极角的参考方向平行于对称轴。一般地,光将不以单个唯一的角度而是以小角度扩展从每个微光学元件进入和/或射出。“预定的极角”指在此扩展的中心处的标称角度。关于预定的极角的光线的角度扩展可以例如多达5°。光学元件在漫射器上扩展。漫射器典型地是具有近似均匀厚度的平面或者壳状的,使得在漫射器内的每个光学元件的位置可以唯一地用两个坐标表征。每个微光学元件可以包括一个或多个小面(facet)。小面是具有不同的折射率的两个物理介质之间的平的(二维)界面。该小面优选地形成于漫射器的表面上,其中物理介质之一是漫射器的材料,并且另外的物理介质是空气。漫射器优选地由诸如聚碳酸酯之类的透明的固体材料形成。每个微光学元件优选地包括下面的微光学结构中的至少一个:自由形状的微光学透镜、平坦的小面、弯曲的表面和棱柱形的微结构。第一极角优选地大于第二极角。该配置对于被设计成安装在水平天花板上、垂直地向下面对的照明器而言可能是特别地有利的。这样的照明器典型地从大的极角观看(即,与水平天花板形成浅的角度)。照明器的所有部分将对从大极角观看的用户呈现均匀明亮。照明器对于从小极角观看的用户将不呈现均匀。然而当用户处于安装在天花板上的照明器的正下方时,用户不可能直接向上看向照明器。因此,在小极角处给出均匀发光度的印象不是必要的。多个微光学元件可以包括第一微光学元件,其将来自光源的光重定向到极角的第一范围中,其中第一微光学元件在第一邻域中比在第二邻域中占据漫射器的面积的更大比例,其中第一邻域比第二邻域从光源接收更少的光。出射窗的发光度在第二邻域中比在第一邻域中更大。换句话说,更多的光落在第二邻域上(每单位面积)。第一光学元件通过在第一邻域中比在第二邻域中覆盖漫射器的更多部分而被分布,以使得它们补偿这一点。在第一邻域中,这导致到达漫射器的光的更大比例被重定向到极角的第一范围中。同时,在第二邻域中,更少比例的到达光被重定向到此角度范围中。这帮助(在极角的第一范围内)补偿在出射窗处的发光度中的不均匀性。在一些实施例中,第二邻域可以比第一邻域接收更多的来自光源的光,因为第二邻域更靠近光源。如果光从光源直接行进到漫射器或者如果光被(菲涅尔)透镜准直,这将典型地就是这种情况。在其它的实施例中,由于照明器中其它光学部件创建的图案--例如TIR准直器可以在中间的某个地方展现暗环的缘故,第二邻域可以接收更多的光。上面提及的第一极角优选地在极角的第一范围之中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种照明器,包括:光源;用于来自所述光源的光的出射窗;以及在所述出射窗处的用于漫射所述光的漫射器,其中所述漫射器包括多个微光学元件,每个微光学元件适于重定向来自所述光源的光,使得来自每个元件的经重新定向的光以相应的预定极角从所述漫射器射出,其中所述多个微光学元件包括第一微光学元件,其将来自所述光源的光重新定向到极角的第一范围中,其中第一光学元件在第一邻域中比在第二邻域中占据所述漫射器的面积的更大比例,其中所述第一邻域比所述第二邻域接收更少的来自所述光源的光。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.25 EP 13194224.51.一种照明器,包括:光源;用于来自所述光源的光的出射窗;以及在所述出射窗处的用于漫射所述光的漫射器,其中所述漫射器包括多个微光学元件,每个微光学元件适于重定向来自所述光源的光,使得来自每个元件的经重新定向的光以相应的预定极角从所述漫射器射出,其中所述多个微光学元件包括第一微光学元件,其将来自所述光源的光重新定向到极角的第一范围中,其中第一光学元件在第一邻域中比在第二邻域中占据所述漫射器的面积的更大比例,其中所述第一邻域比所述第二邻域接收更少的来自所述光源的光。2.权利要求1的照明器,其中所述多个微光学元件进一步包括第二微光学元件,其将来自所述光源的光重新定向到极角的第二范围中,其中所述第一范围的极角大于所述第二范围的极角。3.权利要求2的照明器,其中所述第二微光学元件在所述第二邻域中比在所述第一邻域中占据所述漫射器的面积的更大比例。4.权利要求1、2或3的照明器,其中每个微光学元件包括下述微光学结构的至少一个:自由形状的微光学透镜、平坦的小面、弯曲的表面和棱柱形的微结构。5.权利要求1至3中的任意一项的照明器,其中对于所述漫射器上的多个位置中的每一个,由所述第一微光学元件覆盖的所述漫射器的局部面积的比例与在此位置处的发光度成反比。6.权利要求2至权利要求5中的任意一项的照明器,其中所述极角的第二范围是从0°到角阿尔法,并且所述极角的第一范围是从所述角阿尔法到60°或者更大,其中阿尔法小于或等于30°。7.权利要求1至6中的任意一项的照明器,其中与所述第二邻域相比,所述第一微光学元件在所述第一邻域中以更大的空间密度提供。8.权利要求1至7中的任...
【专利技术属性】
技术研发人员:RA塞普克哈诺夫,MPCM克里恩,
申请(专利权)人:飞利浦灯具控股公司,
类型:发明
国别省市:荷兰;NL
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