專利名稱：配光裝置及其制造方法,以及包括該裝置的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及用于光學(xué)系統(tǒng)的配光裝置
和包括該配光裝置的光學(xué)系統(tǒng)，以及制造該配光裝置的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，在諸如光學(xué)照明系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)中，需要通過(guò)適當(dāng)?shù)呐涔庋b置而將發(fā)自光源裝置的光線引導(dǎo)到特定的光接受面，以獲得滿足各種不同的照明要求的照明光斑。
在某些特定的應(yīng)用領(lǐng)域，例如路燈照明和投影儀照明系統(tǒng)等中，要求對(duì)光源裝置發(fā)出的光
進(jìn)行配光以便在光接受面上形成所需的矩形照明光斑。 在目前的一些照明系統(tǒng)中，通過(guò)利用配光裝置配光來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的照明。例如，由丁毅、顧培夫所著的"實(shí)現(xiàn)均勻照明的自由曲面反射器"(光學(xué)學(xué)報(bào)，第27巻第3期，2007年3月，第540-544頁(yè))公開了一種通過(guò)單一 自由曲面反射器進(jìn)行配光來(lái)實(shí)現(xiàn)均勻照明的方案。在所公開的方案中，根據(jù)已知的光源裝置發(fā)光特性以及所需的照明要求，推導(dǎo)出一組可計(jì)算反射器的自由曲面形的偏微分方程，并利用數(shù)值解法直接得出單一 自由曲面反射器的自由曲面的具體構(gòu)形參數(shù)，從而可獲得作為照明系統(tǒng)的配光裝置的、能夠?qū)崿F(xiàn)均勻照明的單個(gè)的自由曲面反射器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于光學(xué)系統(tǒng)的配光裝置，以改善該配光裝置的光效率，使得配備有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在光接受面上均勻的照度分布。
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于光學(xué)系統(tǒng)的配光裝置，包括 反射單元，其將來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)的光源裝置的出射光中的、偏離出射光法線方向的邊緣光線中的至少一部分直接反射至所述光學(xué)系統(tǒng)的光接收面；禾口 光均勻化單元，其將來(lái)自所述光源裝置的出射光中的中心光線以及從所述反射單
元反射到所述光均勻化單元的光線引導(dǎo)至所述光接收面，以便在所述光接收面上與來(lái)自所
述反射單元的反射光共同用于形成照度均勻的所需光斑。 本發(fā)明的實(shí)施還提供一種具有上述的配光裝置的光學(xué)系統(tǒng)。
本發(fā)明的實(shí)施再提供一種用于制造上述的配光裝置的方法，包括 提供反射單元，以使該反射單元將來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)的光源裝置的出射光中的、偏離
出射光法線方向的邊緣光線中的至少一部分直接反射至所述光學(xué)系統(tǒng)的光接收面；禾口 提供光均勻化單元，以使該光均勻化單元將來(lái)自所述光源裝置的出射光中的中心
光線以及從所述反射單元反射到所述光均勻化單元的光線引導(dǎo)至所述光接收面，以便在所
述光接收面上與來(lái)自所述反射單元的反射光共同用于形成照度均勻的所需光斑。


通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的描述，可使得本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 更為清楚。在各附圖中，相同或者類似的附圖標(biāo)記表示相同或者類似的功能部件。在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的配光裝置的配置的透視簡(jiǎn)圖；
圖2示出了使用如圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的配光裝置的照明系統(tǒng)的 側(cè)視圖； 圖3示出了使用如圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的配光裝置的照明系統(tǒng)在 工作狀態(tài)下的示意光路圖； 圖4A和4B分別示出了未應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置以及應(yīng)用了根據(jù)本 發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置的光學(xué)系統(tǒng)的配光曲線的比較圖； 圖5示出了利用配備有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置的路燈照明系統(tǒng)對(duì)路面 進(jìn)行照明試驗(yàn)所得到的試驗(yàn)結(jié)果的照度圖；以及 圖6示出了用于制造如圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置的方法的示 意流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合圖l-3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配光裝置100以及配備有這種配光裝 置100的光學(xué)系統(tǒng)200的示例性實(shí)施例。 如圖l-3所示，配光裝置100包括由四個(gè)自由曲面的反射子單元10， 12， 14和16 構(gòu)成的反射單元，其將來(lái)自光源裝置26的出射光中的、偏離出射光法線a-a方向的邊緣 光線中的至少一部分直接反射至光接收面S-S。配光裝置100還包括光均勻化單元18，其 將來(lái)自所述光源裝置26的出射光中的中心光線以及從所述反射單元反射到所述光均勻化 單元18的光線引導(dǎo)至所述光接收面S-S，以便在所述光接收面S-S上與來(lái)自所述反射單元 的反射光共同用于形成所需光斑。在本實(shí)施例中，反射單元包括的四個(gè)自由曲面的反射子 單元10， 12， 14和16形成了一個(gè)反射空間13 (有些情況下也稱為"反射杯")，即，在其中來(lái) 自光源裝置26的光線歷經(jīng)反射單元的反射以到達(dá)光接受面S-S用以形成所需光斑的空間。
參見(jiàn)圖3所示的光路示意圖。從照明系統(tǒng)200的光源裝置26出射的光在偏離出 射光法線a-a方向的邊緣光線的至少一部分(在圖3中以光線A和光線F表示)，通過(guò)反 射單元的、構(gòu)成反射空間P的四個(gè)自由曲面的反射子單元10，12，14和反射子單元16(圖 中未示出)被直接反射到光接收面S-S上用于形成所需光斑。從光源裝置26出射的光在 與出射光法線a-a方向呈某一角度9的范圍內(nèi)的中心光線(即，與法線a-a方向之間 的角度《9的范圍內(nèi)的光線，在圖3中以光線C和光線D表示)，通過(guò)光均勻化單元18的 反射后，其中的一部分中心光線C經(jīng)反射后直接到達(dá)光接受面S-S，用于形成所需光斑；而 另一部分光線D經(jīng)反射后到達(dá)反射單元的自由曲面反射子單元14，然后通過(guò)自由曲面反射 子單元14的再次反射到達(dá)光接受面S-S，用于形成所需光斑。從圖3中可看出，從光源裝 置26發(fā)出的光在偏離出射光法線a-a方向的光線中的邊緣光線指的是與法線a-a方 向之間的角度大于9的范圍內(nèi)的光線，B卩，除了中心光線之外的光線。從光源裝置26出射 的光中還有一部分(在圖3中以光線G表示)被反射單元的反射子單元10反射后入射到 光均勻化單元18，然后再經(jīng)由光均勻化單元18的反射被引導(dǎo)至光接受面S-S，用于形成所需光斑。 此外，從光源裝置26發(fā)出的光的邊緣光線中還有一部分(在圖3中以光線B和光線E表示)直接入射到光接受面S-S上而不經(jīng)過(guò)反射單元和/或光均勻化單元光均勻化單元18的反射。由此，在本實(shí)施中，從光源裝置26發(fā)出的光線A-G分別通過(guò)反射單元的反射、光均勻化單元的反射、反射單元和光均勻化單元的兩次反射、以及直接入射，在光接受面S-S上形成最終的照度均勻的所需光斑。 相對(duì)比而言，在現(xiàn)有的配光裝置中只設(shè)置有反射單元，則在光學(xué)系統(tǒng)的光接受面上形成的最終光斑中存在中心亮點(diǎn)。這種中心亮點(diǎn)主要由至少兩部分光線形成一部分是由光源裝置出射光中的中心光線直接入射到光接受面上的光線；一部分是由反射單元將來(lái)自光源裝置出射光中的一些光線反射到光接受面上的光線。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配光裝置100中，通過(guò)設(shè)置光均勻化單元18而對(duì)這些可能形成中心亮點(diǎn)的光線進(jìn)行相應(yīng)處理，從而消除中心亮點(diǎn)，改善在光接受面上最終形成的光斑的照度均勻性，提高光效率。 在圖1-3中所示的上述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100的工作中，從光源裝置26出射的光當(dāng)中的中心光線是在與出射光法線a-a方向之間的角度《e的范圍內(nèi)的光線，而從光源裝置26出射的光當(dāng)中的邊緣光線是在偏離出射光法線a-a方向，即與出射光法線a-a方向之間的角度大于e的范圍中的光線。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，角度e與光源裝置26的發(fā)光特性以及所需的照明要求等條件相關(guān)。例如，如果光源裝置26是LED光源，則其出射光的發(fā)光角度可根據(jù)實(shí)際需要選擇一個(gè)合適的角度，例如選為大約80度-180度，而角度9與來(lái)自LED光源裝置26的中心光線在沒(méi)有設(shè)置光均勻化單元18的情況下要在光接受面S-S上形成的較亮的中心亮點(diǎn)的區(qū)域相關(guān)。這個(gè)較亮的中心亮點(diǎn)的區(qū)域就是需要通過(guò)光均勻化單元18的作用來(lái)分散從而在光接受面S-S上獲得照度均勻的最終的所需光斑的區(qū)域。同理，來(lái)自光源裝置26的、經(jīng)由反射單元的反射(在沒(méi)有設(shè)置光均勻化單元18的情況下)而要在光接受面S-S上用于形成中心亮點(diǎn)的光線也與光源裝置26的發(fā)光特性以及所需的照明要求等條件相關(guān)。基于上述的可根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的光源裝置26的發(fā)光特性以及所需的照明要求而預(yù)先確定的條件，就可以確定所使用的光均勻化單元18的特性，例如，該光均勻化單元18需要具有如何的反射能力，并由此確定光均勻化單元18的適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，諸如其形狀、尺寸、材料等。如前所述，不同的光學(xué)系統(tǒng)所具有的光源裝置26的發(fā)光特性以及所需的照明要求等條件可能是不同的，與此相適應(yīng)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100可以具有各種不同的配置。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，在此不再贅述。 在上述圖l-3所示的實(shí)施例中，雖然從光源裝置26發(fā)出的光的邊緣光線中一部分(在圖3中以光線B和光線E表示)直接入射到光接受面S-S上而不經(jīng)過(guò)反射單元和/或光均勻化單元光均勻化單元18的反射。但是，在可替選的實(shí)施例中，也可通過(guò)對(duì)配光裝置100的結(jié)構(gòu)的適當(dāng)設(shè)置，使得所有的邊緣光線都經(jīng)過(guò)反射單元和/或光均勻化單元光均勻化單元18的處理后再被引導(dǎo)至光接受面S-S。 此外，在圖1-3所示的實(shí)施例中，雖然光均勻化單元18不直接處理光源裝置26的出射光中的邊緣光線，而是對(duì)邊緣光線(在圖3中用光線G表示)經(jīng)反射單元反射后的光線進(jìn)行二次反射。但是，也可通過(guò)對(duì)配光裝置100的結(jié)構(gòu)的適當(dāng)設(shè)置，使得光均勻化單元18可對(duì)光源裝置26的出射光中的部分邊緣光線進(jìn)行直接反射。 在一些可替選實(shí)施方式中，也允許有部分的從光源裝置26發(fā)出的光線(圖中未示 出)最后并不入射到光接受面s-s或者雖然入射到光接受面S-S但是不對(duì)最終所需照明光 斑的形成做出貢獻(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，可通過(guò)對(duì)配光裝置100的結(jié)構(gòu)的適當(dāng)設(shè)置，例 如，反射單元的曲面形狀和尺寸、光均勻化單元18的形狀和尺寸等，使得這部分光線不影 響所需光斑的形成。 在圖l-3所示出的實(shí)施例中，光均勻化單元18設(shè)置在由所述反射單元的四個(gè)自 由曲面反射子單元10，12，14和16所形成的反射空間13 (即"反射杯")中，由此反射單元 可將其所接收的、來(lái)自光均勻化單元18的反射光經(jīng)二次反射到達(dá)所述光接收面S-S(在圖 3中以光線D表示)。作為可替選的實(shí)施例，光均勻化單元18也可以不設(shè)置在反射空間13 中。光均勻化單元18的設(shè)置可以在圖1-3所示的實(shí)施例的基礎(chǔ)上做出各種改變，例如，使 得光均勻化單元18被設(shè)置成離光源裝置26更遠(yuǎn)，因而延伸到該反射空間13外部，被光均 勻化單元18反射的光(在圖3中以光線D表示)可不經(jīng)歷反射單元的二次反射?；蛘?，可 使得光均勻化單元18被設(shè)置成離光源裝置26更近。只要使得該光均勻化單元18能實(shí)現(xiàn) 分散要在光接受面S-S上形成的中心亮點(diǎn)，就可提高照度的均勻性。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解， 光均勻化單元18與光源裝置26以及反射單元的位置關(guān)系可以根據(jù)具體的光學(xué)系統(tǒng)特性和 照明需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此不再贅述。 圖4A示出了未應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配光裝置的光學(xué)系統(tǒng)的配光曲線圖，圖 4B示出了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配光裝置之后的光學(xué)系統(tǒng)的配光曲線圖。在圖中所 示的曲線中，橫坐標(biāo)表示角度，縱坐標(biāo)表示光強(qiáng)。曲線與橫坐標(biāo)所圍的面積即為光通量(單 位lm，流明)。從圖4A的配光曲線可看出，在沒(méi)有應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配光裝置時(shí)中 心法線方向光強(qiáng)高，導(dǎo)致中心照度不均勻，在光接受面上會(huì)出現(xiàn)中心亮點(diǎn)。而應(yīng)用了根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例的配光裝置之后，如圖4B所示，中心光強(qiáng)分布更為均勻，消除了中心亮點(diǎn)，提高 了光效率。 圖5示出了應(yīng)用配備有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100的路燈照明系統(tǒng)對(duì) 路面進(jìn)行照明試驗(yàn)所得到的試驗(yàn)結(jié)果的照度圖。在該試驗(yàn)中，將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配 光裝置100安裝于作為光源裝置26的LED模塊中以構(gòu)成照明系統(tǒng)，模擬在道路照明中的 應(yīng)用，即，模擬在光接受面(本例中即為路面)上的照度分布。其中，LED模塊的光通量為 llm(流明)，功率為l瓦特，與光接受面的距離為l米。圖5示出的是照明系統(tǒng)的光源裝置 LED模塊在垂直發(fā)光方向的光接受面上的等照度分布曲線圖。其中，X和Y分別代表光接受 面的水平和豎直坐標(biāo)，坐標(biāo)原點(diǎn)(O，O)表示光源裝置LED模塊在光接受面上的垂直投影。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將相等照度的值用曲線連接起來(lái)，圖5中不同的線形代表不同的 照度值，其照度值(單位為L(zhǎng)ux，流明/平方米)在等照度分布圖左邊標(biāo)示出。從圖4中可 以看出，光接受面中心的照度值分布比較均勻，形成照度均勻的大致的矩形照明光斑，體現(xiàn) 了光均勻化單元18分散光源裝置出射光所形成的中心亮點(diǎn)的作用。因此，通過(guò)配備有根據(jù) 本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100的路燈照明系統(tǒng)的光效率得到改善，可以很好地符合相關(guān) 的路燈國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，例如CJJ45-2006城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 除了可以改善照明系統(tǒng)的光效率以外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置可獲得的 有益效果還包括但不限于提高配備有該配光裝置的光學(xué)系統(tǒng)的大功率驅(qū)動(dòng)能力。由于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置可以充分有效地利用來(lái)自光源裝置的光線來(lái)形成照度均勻的 所需光斑，因此對(duì)于需要獲得的相同的最終照明光斑而言，配備有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的 配光裝置的照明系統(tǒng)對(duì)比于現(xiàn)有的類似照明系統(tǒng)而言可以使用較低功率的光源裝置，從而 降低照明系統(tǒng)成本。此外，照明系統(tǒng)的光效率的提高可以使得配光裝置因而使得整個(gè)照明 系統(tǒng)的使用壽命得到延長(zhǎng)。 上面結(jié)合圖1-5描述了根據(jù)本發(fā)明的配光裝置以及配備有這種配光裝置的光學(xué) 系統(tǒng)的具體實(shí)施例，在此需要說(shuō)明，這些實(shí)施例中所提及的配光裝置和光學(xué)系統(tǒng)的具體結(jié) 構(gòu)配置、光學(xué)組成元件的類型、其各種具體參數(shù)等，都僅為示例性的而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明 的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本發(fā)明還包括對(duì)這些實(shí)施例的各種可替選的實(shí)施方式。
例如，雖然在圖l-3所示的上述實(shí)施例中，光均勻化單元18被設(shè)置成具有反射功 能，通過(guò)其反射功能來(lái)分散光源裝置26的出射光在沒(méi)有設(shè)置光均勻化單元18的情況下要 在光接受面s-s上形成的中心亮點(diǎn)，因而使得最終形成的所需光斑照度均勻。但是本領(lǐng)域 技術(shù)人員理解，光均勻化單元18也可以被設(shè)置成具有折射功能，其根據(jù)折射的原理進(jìn)行工 作，通過(guò)折射來(lái)分散光源裝置26的出射光在沒(méi)有設(shè)置光均勻化單元18的情況下要在光接 受面上形成的中心亮點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)最終光斑的均勻的照度。不言而喻，將光均勻化單元18設(shè)置 成可同時(shí)具有折射和反射功能，使其根據(jù)折射和反射的原理來(lái)分散光源裝置26的出射光 在沒(méi)有設(shè)置光均勻化單元18的情況下要在光接受面上形成的中心亮點(diǎn)也是可行的。對(duì)于 作為具有反射和/或折射功能的光均勻化單元18的形狀、尺寸等的具體配置，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可根據(jù)具體光學(xué)系統(tǒng)的特性以及照明需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此不再贅述。
在上述實(shí)施例中，光均勻化單元18被設(shè)計(jì)為是三棱柱的形狀。然而，也可以將其 設(shè)計(jì)為例如是四棱柱、五棱柱、圓柱形、橢圓柱形、其他多面體形狀、由單個(gè)的自由曲面形 成，等等。只要可使得光均勻化單元18實(shí)現(xiàn)分散光源裝置26的出射光在沒(méi)有光均勻化單 元18的情況下要在光接受面S-S上形成的中心亮點(diǎn)的功能，其各種構(gòu)形都是可以接受的。 另外，在上述實(shí)施例中光均勻化單元18是單個(gè)光學(xué)元件的形式，但是，根據(jù)需要，也可以將 其設(shè)計(jì)為由若干光學(xué)子元件形成。 此外，在上述實(shí)施例中，通過(guò)四個(gè)自由曲面反射子單元10， 12， 14和16構(gòu)成反射 單元。但是，反射子單元的數(shù)量及其自由曲面的形態(tài)都不限于此。例如，根據(jù)實(shí)際需要，反 射子單元的數(shù)量可以是大于四個(gè)或者小于四個(gè)的任意數(shù)量，自由曲面的形狀也可以是任意 的，諸如矩形曲面、雙曲面、拋物曲面等。相應(yīng)地，由反射子單元形成的反射空間P可以是 長(zhǎng)方體、正方體、圓球體、橢圓球體、其他對(duì)稱的或不對(duì)稱的多面體，等等。形成反射單元的 各個(gè)反射子單元10， 12， 14和16可以采用相同的或者互不相同的自由曲面形式。容易理解， 在反射空間P是圓球體、橢圓球體等的情況下，可由單個(gè)的反射子單元來(lái)形成所述反射單 元。 應(yīng)當(dāng)注意，在圖1-3中示出的實(shí)施例中，在自由曲面反射子單元10，12，14和16所 形成的反射空間P的下方設(shè)置有一個(gè)底板20。該底板20可設(shè)計(jì)為是一個(gè)附加的反射面， 用于將來(lái)自光源裝置26的、入射到其上的一部分雜散光線向上反射，以便使這些光線直接 地、或者通過(guò)反射單元和/或光均勻化單元18而被引導(dǎo)至光接受面S-S，用于形成所需光 斑，有助于進(jìn)一步提高光學(xué)系統(tǒng)的效率。當(dāng)然，該底板20也可以不具有反射功能，而僅作為 用于將反射單元和光均勻化單元18安裝到光源裝置26上的機(jī)械構(gòu)件。如圖1所示，在底板20上開有一個(gè)孔22，發(fā)自光源裝置26的光從該孔22中被導(dǎo)入到反射空間P中。容易 理解，即使不設(shè)置底板20，發(fā)自光源裝置26的光仍可被引入到反射空間13中。從機(jī)械安裝 的角度來(lái)看，也可不通過(guò)底板20而將反射單元和光均勻化單元18安裝到光源裝置26上， 例如，可將反射單元和光均勻化單元18通過(guò)支撐桿、粘接劑等直接安裝到光源裝置26的殼 體等構(gòu)成部件上?？梢?jiàn)，在本發(fā)明圖1-3中示出的實(shí)施例中，底板20是可選的構(gòu)成部件。
從圖1-3可看出，光均勻化單元18通過(guò)支撐桿24與反射單元耦接在一起，并整體 地安裝在光源裝置26的上方。但是本發(fā)明不限于此，在其他可替選實(shí)施例中，光均勻化單 元18可通過(guò)其他任何適合的安裝方式與反射單元耦接。例如，光均勻化單元18與反射單 元之間可以固定地連接，也可以通過(guò)諸如鉸鏈連接、榫式連接等可拆卸方式進(jìn)行連接?？商?選地，反射單元和光均勻化單元18可一體地形成，然后將其與光源裝置26安裝在一起?；?者，反射單元和光均勻化單元18也可作為分立的部件分別與光源裝置26安裝在一起。此 外，在圖l-3所示的實(shí)施例中，由反射單元形成的反射空間13設(shè)置于光源裝置26的上方， 且尺寸大于光源裝置26的尺寸。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，只要可通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的 配光裝置IOO將來(lái)自光源裝置26的光引導(dǎo)至光接受面S-S從而形成所需的光斑，反射單元 形成的反射空間P與光源裝置26之間的位置關(guān)系和尺寸關(guān)系并不受限于圖l-3的實(shí)施 例。例如，也可將光源裝置26設(shè)置在所述反射空間13中，使得該反射空間13環(huán)繞光源裝 置26。 此外，反射單元和光均勻化單元18的表面可處理為光滑表面或者具有微結(jié)構(gòu)的 表面?？商孢x地，這些表面可鍍覆反射膜，例如鍍銀膜，鍍鋁膜等，從而可增強(qiáng)相應(yīng)反射面的 反射率。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100可適用的光源裝置26可以是任何合適的類 型，包括但不限于LED裝置、白熾燈光源、鹵素?zé)艄庠?、激光光源，等等。相?yīng)地，各種光源裝 置26配備有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100可構(gòu)建各種照明系統(tǒng)，例如，路燈照明系 統(tǒng)、家居照明系統(tǒng)(例如各種燈)、工廠(例如倉(cāng)庫(kù))照明系統(tǒng)、軍用照明系統(tǒng)、用于投影儀 的照明系統(tǒng)、用于數(shù)字微器件(Digital micro device, DMD)的照明系統(tǒng)、用于液晶顯示器 面板的照明系統(tǒng)，等等。因此，配備有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100的各種照明系統(tǒng) 也應(yīng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。 此外，配備有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100的光學(xué)系統(tǒng)200可以單獨(dú)地 實(shí)施，也可以通過(guò)將若干個(gè)這樣的光學(xué)系統(tǒng)組合起來(lái)(例如排布成陣列)實(shí)施，從而滿足 各種不同的需要。而且，也可以根據(jù)實(shí)際需要，用若干個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置 100 (例如排布成陣列)來(lái)對(duì)單個(gè)的光源裝置26進(jìn)行配光。 圖6示出了用于制造如圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100的方法
的示意流程圖。如圖6所示，在步驟S610，提供反射單元，以使得該反射單元通過(guò)反射將來(lái)
光學(xué)系統(tǒng)的自光源裝置的出射光中的、偏離出射光法線方向的邊緣光線中的至少一部分引
導(dǎo)至該光學(xué)系統(tǒng)的光接收面。在步驟S620，提供光均勻化單元，以使得該光均勻化單元將來(lái)
自所述光源裝置的出射光中的中心光線的至少一部分引導(dǎo)至所述光接收面，以使其與來(lái)自
所述反射單元的反射光在所述光接收面上共同用于形成照明光斑。因此，用于制造根據(jù)本
發(fā)明的實(shí)施例的配光裝置100的方法也應(yīng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，雖然上述實(shí)施例是通過(guò)配備有根據(jù)本發(fā)明的配光裝置的照明系統(tǒng)進(jìn)行描述，但是，根據(jù)本發(fā)明的配光裝置當(dāng)然可以應(yīng)用于各種光學(xué)系統(tǒng)，只要這種光 學(xué)系統(tǒng)需要通過(guò)配光裝置將來(lái)自光源的光引導(dǎo)至特定的光接受面上以形成所述光學(xué)圖像 (例如光斑)即可。 盡管上面已經(jīng)通過(guò)對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例的描述對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了披露，但是，應(yīng) 該理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)設(shè)計(jì)對(duì)本發(fā)明的各種修改、 改進(jìn)或者等同物。這些修改、改進(jìn)或者等同物也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于光學(xué)系統(tǒng)的配光裝置，包括反射單元，其將來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)的光源裝置的出射光中的、偏離出射光法線方向的邊緣光線中的至少一部分直接反射至所述光學(xué)系統(tǒng)的光接收面；和光均勻化單元，其將來(lái)自所述光源裝置的出射光中的中心光線以及從所述反射單元反射到所述光均勻化單元的光線引導(dǎo)至所述光接收面，以便在所述光接收面上與來(lái)自所述反射單元的反射光共同用于形成照度均勻的所需光斑。
2. 如權(quán)利要求1所述的配光裝置，其中所述光均勻化單元被設(shè)置在由所述反射單元所形成的反射空間中，由此所述反射單元將其所接收的、來(lái)自所述光均勻化單元的光線反射到所述光接收面。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的配光裝置，其中所述光均勻化單元具有反射和/或折射功能。
4. 如權(quán)利要求3所述的配光裝置，其中所述光源裝置是以下中的至少一種LED光源、白熾燈光源、鹵素?zé)艄庠础⒓す夤庠础?br> 5. 如權(quán)利要求3所述的配光裝置，其中所述光均勻化單元由以下任意一種形狀構(gòu)形而成棱柱形、圓柱形、橢圓柱形、單個(gè)的自由曲面。
6. 如權(quán)利要求3所述的配光裝置，其中所述反射單元和所述光均勻化單元整體地形成。
7. —種具有如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的配光裝置的光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)配備有一個(gè)所述的配光裝置或者配備有由多個(gè)所述的配光裝置形成的陣列。
8. 如權(quán)利要求7所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述光學(xué)系統(tǒng)是以下中至少之一 路燈照明系統(tǒng)、家居照明系統(tǒng)、工廠照明系統(tǒng)、軍用照明系統(tǒng)、用于投影儀的照明系統(tǒng)、用于液晶顯示器的照明系統(tǒng)、用于數(shù)字微器件的照明系統(tǒng)。
9. 一種制造如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的用于光學(xué)系統(tǒng)的配光裝置的方法，包括提供反射單元，以使該反射單元將來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)的光源裝置的出射光中的、偏離出射光法線方向的邊緣光線中的至少一部分直接反射至所述光學(xué)系統(tǒng)的光接收面；禾口提供光均勻化單元，以使該光均勻化單元將來(lái)自所述光源裝置的出射光中的中心光線以及從所述反射單元反射到所述光均勻化單元的光線引導(dǎo)至所述光接收面，以便在所述光接收面上與來(lái)自所述反射單元的反射光共同用于形成照度均勻的所需光斑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于光學(xué)系統(tǒng)的配光裝置，包括反射單元，其將來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)的光源裝置的出射光中的、偏離出射光法線方向的邊緣光線中的至少一部分直接反射至所述光學(xué)系統(tǒng)的光接收面；和光均勻化單元，其將來(lái)自所述光源裝置的出射光中的中心光線以及從所述反射單元反射到所述光均勻化單元的光線引導(dǎo)至所述光接收面，以便在所述光接收面上與來(lái)自所述反射單元的反射光共同用于形成照度均勻的所需光斑。本發(fā)明還公開了配備有這種配光裝置的光學(xué)系統(tǒng)及其用于該配光裝置的制造方法。配備有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的這種配光裝置的光學(xué)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)均勻的照度，提高光效率。
文檔編號(hào)F21V7/10GK101782214SQ20091000554
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者何錫源, 羅亞斌, 馬克斯·尤埃 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆有限公司