光漫射器、使用该光漫射器的LED灯布置以及制造方法技术

一种光漫射器由具有相对的第一和第二主表面的材料板形成，其中每一个表面包含导光小面的阵列。第一表面的每一个导光小面通过该板将入射光主要定向到第二表面的对应配对的导光小面，并且第一表面的至少一些不同的导光小面在不同的方向上将入射光定向到第二表面的它们的对应配对的导光小面。出口处的角度轮廓可以被控制，并且例如不需要在漫射器的输出端比在输出端发散更多。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光漫射器。
技术介绍
光漫射器作为照明器的基本构件之一非常广泛地用在照明应用中。它们被用来漫射光，并且因此使得光源或照明器出射窗产生更柔和光。就使用LED灯的当前趋势以及与LED的小的特征大小相关联的眩光而言，存在致力于光学漫射器的特别关注。在LED照明应用中，漫射器被应用以隐藏LED，使得LED有效地显现的更大或者阻止观察者直接看向LED。所有这些措施导致减少的眩光损害和美学上更好看的照明器。漫射器的光学功能是散射光并且因此产生更柔和的光或者更均匀的发光表面（或出射窗）。同时，光散射是漫射器的主要缺点：它们加宽了初始光束，这给出了增加的展度（Etendue）。这可能是使用漫射器的不期望结果。图1示出由漫射器进行的光散射的该效果。入射在漫射器12上的每一个光束10在生成经漫射的输出光14时被加宽。该加宽与漫射器的散射强度成比例。因此，为了借助漫射器使某个发光表面均匀，通常存在对于附加的射束成形光学元件的需要，以准直由漫射器加宽的光束。因此将期望提供一种光漫射器，其抵消加宽光方向的总体输出范围的问题，例如使得可以避免用于准直光方向的总体输出范围的准直光学元件。US20120037207公开了一种具有相对的第一和第二主表面的光学层，其中第一和第二表面都包含成角小面的阵列，所述成角小面具有相对于其相应主表面的相应成角取向。
技术实现思路
本专利技术由各权利要求限定。根据示例，提供一种光漫射器，包含：具有相对的第一主表面和第二主表面的材料板，其中第一表面和第二表面都包含导光元件的阵列，每一个元件包含成角小面并且包含面内小面，成角小面具有相对于其相应主表面的相应成角取向，面内小面与其相应主表面位于平面中，其中通过第一表面的成角小面的成角取向，在第一方向上照射在第一主表面上的光作为偏转光基本只被定向到第二表面的相关联的成角小面，其中照射在该第二表面的相关联的成角小面上的所述偏转光通过其成角取向在输出方向上重定向光，并且其中第一表面的至少一些成角小面具有相互不同的成角取向，以在相互不同的方向上将入射光定向到第二表面的它们相关联的成角小面。光漫射器通过由成角小面空间地混编（shuffle）光而起作用，并且光的出射角度可以保持不变或者它可以被有意地控制。例如，如果期望的话，来自光漫射器的出射光的角度范围可以等于或者小于光漫射器的入射光的角度范围。这样的混编提供局部化的漫射功能。然而可以阻止光输出射束的加宽。光方向的输出范围可以形成平行射束或者发散或汇聚射束。光漫射器可以例如放置于照明器的出射窗以使出射窗均匀，这使得有角度（angular）射束分布不变。这意味着，不需要附加射束成形光学元件以在漫射之后使射束成形，因为光漫射器维持（或改进）射束形状。该漫射器通过相对简单手段为在照明和/或光学设备中实现均匀性提供了巨大可能性。通过使第一表面具有至少一些不同的成角小面，其在不同方向上将入射光定向到第二表面的它们对应的配对的成角小面，这意味着成角小面不仅仅在相同的方向上移位（shift）光，而且执行混编功能。第一表面的所有成角小面具有一相关联的方向，成角小面将它们的入射光重定向到该方向。可以存在一组这样的可能的方向。这些方向可以利用随机性元素限定，以提供随机的（或伪随机的）光混编功能。为使漫射器相对高效，每一个导光元件包含面内小面，其基本上与主表面在平面中延伸。平均来说，光垂直地照射到第一主表面，并且因此随后也垂直地照射到面内小面。表面上菲涅尔反射的程度以及因此光的使用效率取决于所述表面上的入射角度。通过为每一个导光元件提供成角小面和面内小面两者，获得具有相对高效率的光漫射。第一表面内的每一个成角小面优选地将入射光定向到第二表面的对应的配对的光成角，其位于以第二表面上的正对成角小面为圆心的预定半径之内。此范围取决于物理和光学配置。该半径越大，可以实现的均匀化的量越大。每一个位于预定半径内的成角小面可以处于距中心的相应的向量平移处。于是可以存在与每一个不同的向量平移对应的配对的成角小面。通过为每一个不同的向量方向/平移提供配对的成角小面，可以实现第一表面上的成角小面的所有可能的不同的重定向功能，并且这避免了漫射器仅仅执行上面提到的图像移位。这些方向可以以随机的方式分配。面内小面和成角小面优选地镶嵌（tessellate）以填充漫射器的区域。该镶嵌可以是随机的（例如泰森多边形（Voronoi）镶嵌），包括不同形状和大小的成角小面的半规则的镶嵌，或规则的正方形镶嵌，或规则的三角形镶嵌。规则的镶嵌可以例如使用可以是正方形或六边形的成角小面。在一组示例中，对于第一表面的每个第一成角小面以及不正对所述第一成角小面的第二表面的对应配对的第二成角小面，位于与第二成角小面相对的位置的第一表面的第三成角小面与位于与第一成角小面相对的位置的第二表面的第四成角小面配对。这样，成角小面的一个对应的配对与共轭的对应配对相匹配。这样，光路基本在两个配对之间交换，从而提供混编操作。配对的此匹配使得设计过程更容易确保第一表面的成角小面和第二表面的成角小面之间的期望的一对一的确定性映射。成角小面可以是平坦表面。这在成角小面接收准直的入射光束时是尤其有趣的。可替代地，成角小面可以包括透镜状表面形状。这使得成角小面自身能够执行准直和然后去准直的功能。实施例也提供一种LED灯布置，包含：LED照明设备；以及光漫射器。LED照明设备可以包括多个LED灯。漫射器可以例如起作用以混合不同颜色LED。实施例也提供一种制造光漫射器的方法，该光漫射器包含具有相对的第一主表面和第二主表面的材料板，其中每一个表面包含成角小面的阵列，其中第一表面的每一个成角小面将入射光主要定向到第二表面的对应配对的成角小面，其中第二表面的每一个成角小面将它的入射光定向到输出方向，其中该方法包含：随机选择第一表面上的第一成角小面；在与第一成角小面相对的第二表面上的位置的预定半径之内，随机选择第二表面上的第二成角小面，并且将这些定义为对应的第一对；如果该第一对彼此不相对，那么将位于与第二成角小面相对的位置上的第一表面的第三成角小面和位于与第一成角小面相对的位置上的第二表面的第四成角小面定义为第二对；重复定义步骤，直到所有成角小面被配对；以及通过在第一表面中形成成角小面，制造光漫射器，该成角小面将入射光定向到第二表面中的对应配对的成角小面。此方法使得所有成角小面能够以简单的方式配对并且能够用于许多（例如数千个）成角小面。随机元件帮助随机化漫射输出。随机选择第二成角小面可以包括应用概率密度函数以使更可能选择位于距该第一成角小面更远处的第二成角小面。附图说明现在将参考所附附图详细描述本专利技术的示例，在附图中：图1示出漫射器的已知的操作；图2更详细地示出实施例的漫射器的操作以及漫射器的部分的结构；图3用于说明一种设计和制造方法；图4示出用于接收发散的入射光的漫射器的不同示例；图5示出可替代的成角小面设计；图6示出漫射器的两种可能的使用；以及图7示出漫射器的第三种可能的使用。具体实施方式示例涉及均匀化照明器或其它光源的出射窗。此期望正在日益收到更多的关注。目的是减少眩光以及从美学的观点具有均匀的发光表面/出射窗。特别地，均匀化准直器阵列的出射窗是针对LED照明的关键设计，因为由于准直器之间的暗区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光漫射器，包含：具有相对的第一主表面和第二主表面的材料板，其中所述第一表面和第二表面都包含导光元件的阵列，每一个元件包含具有相对于其相应主表面的相应成角取向的成角小面并且包含与其相应主表面位于平面中的面内小面，其中通过所述第一表面的成角小面的成角取向，在第一方向上照射在所述第一主表面上的光作为偏转光基本只被定向到所述第二表面的相关联的成角小面，其中照射在所述第二表面的相关联的成角小面上的所述偏转光通过其成角取向在输出方向上重定向光，并且其中所述第一表面的至少一些成角小面具有相互不同的成角取向，以在相互不同的方向上将入射光定向到所述第二表面的它们相关联的成角小面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.23 EP 14152243.31.一种光漫射器，包含：具有相对的第一主表面和第二主表面的材料板，其中所述第一表面和第二表面都包含导光元件的阵列，每一个元件包含具有相对于其相应主表面的相应成角取向的成角小面并且包含与其相应主表面位于平面中的面内小面，其中通过所述第一表面的成角小面的成角取向，在第一方向上照射在所述第一主表面上的光作为偏转光基本只被定向到所述第二表面的相关联的成角小面，其中照射在所述第二表面的相关联的成角小面上的所述偏转光通过其成角取向在输出方向上重定向光，并且其中所述第一表面的至少一些成角小面具有相互不同的成角取向，以在相互不同的方向上将入射光定向到所述第二表面的它们相关联的成角小面。2.如权利要求1所述的光漫射器，其中所述第一表面中的每一个成角小面将入射光定向到所述第二表面的对应的配对的成角小面，其位于以所述第二表面上的正对的成角小面为圆心的预定半径之内。3.如前述权利要求中任一项所述的光漫射器，其中所述面内小面和所述成角小面镶嵌以填充所述漫射器的区域。4.如权利要求3所述的光漫射器，其中所述成角小面是正方形或六边形的。5.如前述权利要求中任一项所述的光漫射器，其中对于所述第一表面的每一个第一成角小面和不正对所述第一成角小面的所述第二表面的对应的配对的第二成角小面，在与所述第二成角小面相对位置处的所述第一表面的第三成角小面与在与所述第一成角小面相对位置处的所述第二表面的第四成角小面配对。6.如前述权利要求中任一项所述的光漫射器，其中所述成角小面是平坦的表面。7.如前述权利要求中任一项所述的光漫射器，其中所述成角小面包括透镜状表面形状。8.如前述权利要求中任一项所述的光漫射器，其中所述第二表面具有比所述第一表面更大的面积。9.如前述权利要求中任一项所述的光漫射...

【专利技术属性】
技术研发人员：RA塞普克哈诺夫，
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