借助LED光源的光成形制造技术

本发明专利技术涉及借助LED光源的光成形。尤其涉及一种用于对由LED光源发出的光进行光成形的设备，包括一个或多个LED光源和一个或多个透镜。该设备用于产生适合对特定面、物体或空间照明的、高均匀性的光。在此，一个或多个透镜完成对由一个或多个LED光源发射的光的集束功能和/或准直功能以及成形功能，其中，预先给定几何形状的面在与设备确定的距离上被照亮并且LED光由此成形。在此，光学设备的构造方式可以保持得非常小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于对由LED光源发出的光进行光成形的设备，其包括一个或多个 LED光源和一个或多个透镜。该设备用于产生适合对特定面、物体或空间照明的、高均匀性的光。
技术介绍
光发射二极管或LED可以构造为人造光源或照明器件。它们可以以多种方式用于面的、物品的或者空间的照明以及也用于灯饰，也就是说为了产生用于装饰性的和艺术性的效果。LED典型地包括当流过电流时发射光的电子半导体器件。所发射的光的颜色，因此二极管的电磁辐射的波长，依赖于半导体材料以及掺杂。一些LED利用所谓的转换材料调节出所希望的颜色，例如蓝色LED的光借助转换材料转化为白色的光。在本文上下文中，“照明”应理解为物体的、面的或空间的光学的照射或照亮，例如物体的光学照射(例如在显微镜中)或者道路的、通道的或物品的，例如交通标志的照亮。近年来，LED的光强以及发光效率显著地提高，由此，针对这种光源持续地开拓出其它的应用领域。于是，例如发光效率可以从少于I流明/瓦特提高到多于200流明/瓦特。如果说起先LED例如为了指示状态用作指示元件，例如在表或仪器中，那么它们如今也用作照明器件，例如在手电筒中。在此期间，光线强的LED也使用在车辆外部照明领域中，例如作为日间行车灯或尾灯。相当新的应用领域为LED光源在街道照明领域中的使用。例如，DE 10 2004 056 252 Al描述一种带有光学装置的LED光源，其中，该光学装置可以是折射的或衍射的光学器件或者由此的组合。该光学元件同样可以是发光二极管的光耦入其中的纤维光学器件。通过可借助匹配销(Pass-Stiften)调整的设计，所描述的设备适合用作机动车的照明装置。为了街道的照明，GB 2457971A描述一种光学设备，其包括带有大量LED的壳体， 其中，多个LED联合成组并且如此地定向，使得它们照射街道的特定区域。WO 10069101描述一种光学设备，包括LED光源以及在光出射区域中带有两种不同弯曲的透镜，以便产生带有卵形的或椭圆形的横截面的光辐射。该设备用作投影显示的背景照明。相反例如为了达到需要的光强需要使用多个应平行地成形出均匀光的光源，那么这种布置对此是不适合的。DE 10 2009 015 088描述带有多于一个发射UV光的LED的光源。该光源包括LED 的分组以及由玻璃制造的、用于捕获和聚集所发射的光的光学构件。通过该光学构件应汇集所发射的光，以便在目标体积中达到非常高的功率密度或者说在电磁辐射的可见波长范围中达到高的光密度。因此出现光的近似点状的密集。因此，近似均匀的、物体的或空间的在面积上均等的照明是不可能的，因为由于点状的密集，功率密度在照亮的具体位置处由内向外地减少。DE 10 2006 039 705描述一种用于探照灯的透镜附加件，在该探照灯中，为由 LED光源组成的阵列配备有透镜附加件。该透镜附加件由数个聚集成透镜组的单透镜组成。 此外，DE 10 2004 018 424描述一种包括带透镜的光源的和适用于椭圆面探照灯的照明装置。最后，在DE 10 2008 048 379中描述一种带有准直光学器件的LED光源。目的如下，即，合适地准直LED光源的宽阔的辐射角度。在此，应同时保证该设备的高的温度耐受性。通过公知的设备和方法，可以集束和集中LED光源的光。由此，通过集束产生在光辐射的中心带有高的光强度的以及在光辐射的靠外区域带有强烈下降的光强的光辐射。因此，不保证面的或空间的近似均等的和均匀的照明。
技术实现思路
由此得出本专利技术的任务。本专利技术的目的在于，达到光的特定的成形。例如，这可以是空间的、面的或者物体的借助LED光源的均匀和近似均等的照明。在此，通过由光源发射的光来辐照的被照明面应该尽可能均匀地和均等地被照明。此外，应该也可以达到一定的光分布和向被照明面的边缘的光强衰减，以便例如可以确定从中心到边缘的特定的梯度。目的也可以是，达到光斑的特定的形状，包括光斑的正方形的、矩形的、多边形的、 圆形的或者卵形的形状。即使当平行使用多个辐射更大光通量(或者说在电磁辐射的不可见波长谱中的辐射通量)的LED光源时，也应该达到尤其是带有预先给定的亮度分布(例如面的均匀的和近似均等的照明)的光斑的所希望的形状。因此，目的也在于，将由多个LED光源发出的光如此地成形，即，使得在被照明的或者说被辐射的物体上或者在被照明的或者说被辐射的空间的面上产生带有所希望的光强分布(例如均匀的、近似均等的亮度)的面式区域。在此，也应该达到LED光源的紧凑的小的构造形式。这个任务通过包括一个或多个LED光源以及一个或多个透镜的光学设备，根据独立权利要求之一极简单地解决。在此，所述一个或多个透镜完成对由所述一个或多个LED 光源发射的光的集束功能和/或准直功能以及成形功能，其中，预先给定几何形状的面在与设备特定的距离上被照亮并且LED光由此成形。在此，光学设备的构造方式可以特别有利地保持得非常小。本专利技术的优选的实施方式和改进方案从各从属权利要求获悉。“面的均匀的照明”在本专利技术的含义中理解为，通过依据本专利技术的照明，被照明面的特定份额具有优选相同的亮度并且因此没有或者仅具有微小的亮度差异。这意味着，被均匀照明的面的每个点的亮度没有或仅很微小地区别于该被均匀照明的面的其它点。在此优选地，被均匀照明的面的点的亮度从这个区域中所有点的亮度的平均值出发的最小的和最大的偏差位于少于±15%的、优选少于±10%的辐射密度 (Strahlungsdichte)的范围内。亮度可以确定为单位面积上的光通量。本专利技术可以使电磁辐射成形，由此也可以使在电磁辐射的不可见波长谱中的电磁辐射，例如在紫外的或红外的范围中的电磁辐射，成形。因此，受辐射的面的均匀性也可以在电磁辐射的不可见的波长谱中借助受辐射的面的辐射密度的偏差确定。为了简单起见而选择随后提及的光学技术方面的量。但在此，本专利技术或者说光学技术方面的量并不仅局限于电磁辐射的可见的波长谱。在此，在整个被照明面上被近似均匀照明的面的份额可以是至少60%，优选至少 70%并且特别优选多于75%。因此，通过所述光学设备照明的面的主要份额被近似均匀地照明。针对其它光分布，可规定相似的容差。面的几何形状可以包括大量可能的形状，例如圆形的或者矩形的面，但也有卵形的、星形的或者环形的面。这种列举不应理解为封闭式的。所述光学设备可以与预先给出的几何形状相应地构造。因此，本专利技术一方面涉及一个或多个LED光源。典型地，在这类的光源中，半导体的光发射层辐射光。在本专利技术的含义中，LED光源应理解为每一种包括至少一个发射光的 LED光源的布置方案。这种布置方案例如可以为了照明或灯饰的目的，例如作为灯或阅览灯，但也可以为了发送信号而构造。但是优选地，LED光源为了空间或面的照明或灯饰，例如为了街道或通道的照明而构造。但它也可以用于投影仪或车辆照明。接下来，概括地使用“被照明面”的概念，其中， 应该理解为，该概念指的是依据本专利技术被照亮或被照明的面、空间或物品。另一方面，所述光学设备涉及至少一个透镜，优选两个或多个透镜。所述一个或多个透镜优选如此地布置，即，它们布置在LED光源后的辐射路径中，并且在有多个透镜的情况下被由LED光源发射的光依次穿越。在此，最近于LED光源布置的透镜构造为会聚透镜， 优选构本文档来自技高网...

【技术保护点】
光学设备，其包括一个或多个LED光源以及一个或多个透镜，其中，?电磁辐射由一个或多个LED光源的光发射面射出；?所述一个或多个透镜布置在所发射的光的辐射路径中；?有透镜至少在一个方向上使光集束；?有透镜使光成形成限定的几何形状；?有一个或多个透镜布置在距所述LED光源的一个或多个光发射面非常小的距离上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特芬·赖切尔，拉尔夫·比尔廷普费尔，
申请(专利权)人：肖特公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：