光学设备和照明器制造技术

公开了一种光学设备（10），包括用于朝目标区域投射具有预确定宽度的多个平行射束（202,204）的多个透镜（100），其中每一个透镜包括：包含用于容纳固态照明元件（200）的腔体（150）的透镜主体；用于将所述射束约束在所述预确定宽度内的一对相对的内反射侧表面（130）；以及由所述相对的侧表面定界的出光表面，出光表面包括：从第一另外的侧表面（141）延伸的弯曲区（110），其在相对的侧表面之间延伸并且被成形为生成沿光轴的准直光部分；以及在弯曲区与第二另外的侧表面（142）之间的阶梯区，其在反射侧表面之间延伸，其中所述阶梯由多个棱镜突起（120）限定，所述突起中的每一个在所述相对的侧表面之间横向延伸。还公开了一种包括至少一个这样的光学设备的照明器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于创建编织照明效果的光学设备。本专利技术进一步涉及包括至少一个这样的光学设备的照明器。
技术介绍
建筑美学是重要且流行的产业。现今，人们往往将照明技术集成到建筑设计中以创建用于美学目的的艺术照明效果。与将光效果投射到目标区域（诸如目标表面）上相关联的技术挑战之一在于并不是直截了当地创建期望的光效果。光图案生成照明设备的示例在US2014/192080中提供，其公开了包括所谓的遮光屏（gobo's）以生成期望图案的照明设备。这样的设备的缺点在于，遮光屏阻碍部分发射的光以创建期望的图案，因此这消极地影响了设备的发光效率。在US2004/0047142A1中提供了用于产生编织照明效果的照明设备的另一示例，其公开了一种包括多个线（其中线被编织以形成网）以及与网中的多个线交织的至少一个光元件的建筑网。至少一个光元件包括电致发光线、塑料光纤或类似设备。然而，该建筑网制造起来相对昂贵，并且此外光元件中的光学元件的集成可能是麻烦的，因为光元件应当具有小形状因子以便以不引人注目的方式集成到建筑网中，这限制了可以利用网生成的照明效果的类型。此外，网很可能至少部分地覆盖至少一个光元件，由此至少部分地阻碍所发射的光以及设备的发光效率。
技术实现思路
本专利技术力图提供一种通过朝目标区域投射预确定宽度的光带来创建编织照明效果的更高效的光学设备。本专利技术还力图提供一种包括至少一个这样的光学设备的照明器。根据一方面，提供了一种光学设备，包括用于朝目标区域投射具有预确定宽度的多个平行射束的多个透镜，其中每一个透镜包括用于容纳固态照明元件的腔体；用于将所述射束约束在所述预确定宽度内的一对相对的内反射侧表面；以及由所述相对的侧表面定界的出光表面，出光表面包括从另外的表面区延伸到阶梯区的弯曲区，弯曲区和阶梯区各自在相对的内反射侧表面之间延伸，其中弯曲区成形为生成沿光轴的准直射束部分，并且阶梯区包括多个棱镜突起，所述突起中的每一个在所述相对的内反射侧表面之间延伸。这样的光学设备的每一个透镜适配成产生多个平行光带或光束，其中光束具有第一平面中的非对称光分布，例如在笛卡尔坐标系统中的ZX平面，如由ZX平面中的出光表面的非对称性所生成，并且光束具有与第一平面垂直的第二平面中的对称光分布，例如在笛卡尔坐标系统中的ZY平面，如由ZY平面中的出光表面的对称性和相对的侧表面所生成。非对称光分布可以用于光照目标区域（例如墙壁）的大部分，并且对称光分布可以用于创建沿目标区域的平行射束，使得多个透镜创建具有高发光效率的平行射束的图案，该图案可以用于创建编织图案，例如通过以其中由相应的光学设备生成的平行射束彼此相交的配置而使用一对这样的光学设备。在实施例中，所述光轴在与所述光学设备的底平面的非垂直角度下被定向以便创建多个有角度的平行光束。多个透镜可以包括第一组透镜和第二组透镜，其中第一组透镜的第一弯曲区的相应光轴与第二组透镜的第一弯曲区的相应光轴交叉。这允许仅使用单个光学设备创建编织照明效果。第一组透镜中的至少一些透镜可以邻接第二组透镜中的透镜使得邻接的透镜的相应侧表面面向彼此。这得出特别紧凑的光学设备，其中邻接的透镜可以在单个模制步骤中形成，由此减少光学设备的制造成本。在实施例中，透镜安装在支撑透镜的载体上。至少一些透镜可以安装在载体上的可旋转主体上，由此创建要生成的照明图案中的附加可变量，因为可旋转主体可以旋转以更改其中生成光图案的方向。这例如减轻了这样的光学设备的安装约束，因为光学设备不需要精确地对准到相应的目标表面，这是因为可以通过使用在其上安装透镜的相应可旋转主体将透镜旋转到其适当位置来校正非对准。每一个侧表面可以包括从出光表面延伸的平面区段和从平面区段朝腔体延伸的弯曲区段，至少弯曲区段限定全内反射表面。该配置特别适用于确保如之前所提及的ZY平面中的受约束光束。弯曲区可以具有凸的出光表面以生成期望的发光分布。阶梯区可以是弯曲的阶梯区以生成期望的发光分布。每一个内反射侧表面可以被反射材料所覆盖以便实现来自所述侧表面的期望（全）内反射。根据另一方面，提供了一种照明器，包括至少一个根据前述实施例中的一个或多个实施例所述的光学设备以及多个固态照明元件，其中每一个固态照明元件安装在所述腔体之一，并且其中至少一个光学设备的透镜以第一组透镜和第二组透镜布置，其中第一组透镜的第一弯曲区的相应光轴与第二组透镜的第一弯曲区的相应光轴交叉。这样的照明器适配为以高发光效率生成编织光图案。安装在第一组透镜中的固态照明元件可以产生具有第一颜色的光，并且安装在第二组透镜中的固态照明元件可以产生具有第二颜色的光，其中第一颜色不同于第二颜色以便进一步增强编织光图案的美学吸引力，例如因为在分别由第一组透镜和第二组透镜所生成的射束的交叉部处的颜色混合将创建对于至少一些观察者而言可能特别具有吸引力的多色编织光图案。第一组透镜和第二组透镜可以形成相同光学设备的部分，使得照明器可以利用单个的光学设备生成编织光图案。可替换地，照明器可以包括包含第一组透镜的第一光学设备和包含第二组透镜的第二光学设备以用于生成编织光图案。在实施例中，第一光学设备在某一角度下相对于第二光学设备被定向以生成具有非垂直地交叉的光束的编织光图案，这在美学上可能特别令人满意。附图说明参照附图更加详细地并且通过非限制性示例的方式描述本专利技术的实施例，其中：图1-4示意性描绘了根据实施例的光学设备的透镜的各种视图；图5示意性描绘了根据实施例的利用光学设备的透镜产生的光分布；图6示意性描绘了根据实施例的利用光学设备的透镜在不同平面中产生的光分布；图7示意性描绘了根据实施例的包括光学设备的照明器；图8示意性描绘了由图7的照明器产生的编织光图案；图9示意性描绘了根据另一实施例的包括一对光学设备的照明器；以及图10示意性描绘了由图9的照明器产生的编织光图案。具体实施方式应当理解到，附图仅仅是示意性的并且没有按照比例绘制。还应当理解到，贯穿附图使用相同参考标号来指示相同或相似的部分。图1-4示意性描绘了根据实施例的用于光学设备的透镜100的各种视图。透镜100典型地包括用于容纳诸如发光二极管（LED）之类的固态照明（SSL）元件200的腔体150。可以将任何合适类型的LED用于该目的。腔体150可以具有内表面，其包括通过折射弯曲表面154（例如，凸表面）毗连的两个相对的平坦侧表面152，折射弯曲表面154被成形为至少准直由LED 200产生的光分布的中心部分，例如在相对于SSL元件200的光轴的范围从0°到30°的角度下发射的光，尽管其它范围等同地可行。腔体150的内表面或者至少折射弯曲表面154可以是鞍形表面。在该范围外的角度（例如60-90°）下由SSL元件200发射的光首先通过侧表面152折射并且随后通过内反射侧表面部分131和/或132反射，其将在下文更加详细地描述。应当理解到，侧表面152选择成平坦的以易于制造。特别地，这样的平坦表面促进透镜100针对已经将透镜模制于其中的模具的释放，例如当透镜100由可模制材料制成时，例如光学级聚合物，诸如聚碳酸酯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯，等等。然而要指出的是，透镜100可以由任何合适的材料制成，例如玻璃、聚合物等，并且侧表面152可以具有任何合适的形状。透镜10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学设备（10），包括用于朝目标区域投射具有预确定宽度的多个平行射束（202,204）的多个透镜（100），其中每一个透镜包括：用于容纳固态照明元件（200）的腔体（150）；用于将所述射束约束在所述预确定宽度内的一对相对的内反射侧表面（130）；以及由所述相对的侧表面定界的出光表面，出光表面包括：从另外的表面区（141）延伸到阶梯区的弯曲区（110），弯曲区和阶梯区各自在所述相对的内反射侧表面之间延伸，其中弯曲区被成形以生成沿光轴的准直射束部分，并且阶梯区包括多个棱镜突起（120），所述突起中的每一个在所述相对的内反射侧表面之间延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.03 EP 14163336.2;2014.01.27 CN PCT/CN2014/1.一种光学设备（10），包括用于朝目标区域投射具有预确定宽度的多个平行射束（202,204）的多个透镜（100），其中每一个透镜包括：用于容纳固态照明元件（200）的腔体（150）；用于将所述射束约束在所述预确定宽度内的一对相对的内反射侧表面（130）；以及由所述相对的侧表面定界的出光表面，出光表面包括：从另外的表面区（141）延伸到阶梯区的弯曲区（110），弯曲区和阶梯区各自在所述相对的内反射侧表面之间延伸，其中弯曲区被成形以生成沿光轴的准直射束部分，并且阶梯区包括多个棱镜突起（120），所述突起中的每一个在所述相对的内反射侧表面之间延伸。2.权利要求1所述的光学设备，其中所述光轴（240）被定向在与所述光学设备的底平面（12）的非垂直角度下。3.权利要求2所述的光学设备（10），其中多个透镜（100）包括第一组透镜和第二组透镜，其中第一组透镜的第一弯曲区（110）的相应光轴（240）与第二组透镜的第一弯曲区的相应光轴交叉。4.权利要求3所述的光学设备（10），其中第一组透镜中的至少一些透镜（100）与第二组透镜中的透镜邻接，使得邻接的透镜的相应侧表面面向彼此。5.权利要求1-4中任一项所述的光学设备（10），其中透镜（100）安装在载体上。6.权利要求5所述的光学设备（10），其中至少一些透镜（100）安装在载体上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀，颜才杰，宋刚，王巍，
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