照明裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】照明裝置（1,1'）包括用于生成光的光源（2）；傳播元件（3），其被實(shí)現(xiàn)成在傳播平面（S）中橫向傳播所生成的光，所述傳播平面（S）由光源（2）的光軸（AO）和傳播元件（3）的縱軸（L）來(lái)限定，以在正交于傳播平面（S）并且平行于傳播元件（3）的縱軸（L）的發(fā)射面（41,51）處給出每單位面積基本上一致量的光，以及被設(shè)置成收集所傳播的光的光重定向元件（4,5），所述光重定向元件（4,5）包括縱向平面發(fā)射面（41,51），并且被實(shí)現(xiàn)成收集橫向傳播的光以及從發(fā)射面（41,51）基本上一致地發(fā)射所收集的光。
【專(zhuān)利說(shuō)明】照明裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明描述照明裝置、照明元件、光重定向元件和許多照明單元。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著發(fā)光二極管（LED)技術(shù)中的發(fā)展，包括LED而不是常規(guī)燈泡的照明解決方案 正變得更加流行。LED包括從發(fā)射器表面發(fā)射光的半導(dǎo)體二極管芯片。發(fā)射器表面面積非 常小，通常在僅幾平方毫米的區(qū)域中，有時(shí)甚至僅平方毫米的百分之幾。這樣的LED芯片可 以是頂發(fā)射器件，或者可以從頂部以及從側(cè)面發(fā)射。為了保護(hù)二極管芯片，它通常被封閉在 保護(hù)蓋內(nèi)，所述保護(hù)蓋還可以起作用以改進(jìn)光提取。例如，用于用作家用電器的指示器燈的 透明塑料或者環(huán)氧化物蓋內(nèi)的低功率LED芯片一般被稱為"封裝的LED"?？梢詫⒅T如使用 在照明應(yīng)用中的那些之類(lèi)的高功率LED芯片直接安裝到電路板上，或者到可以連接到電路 板的載體元件上。高功率LED芯片可以被密封或者提供有還充當(dāng)濾波器或者其它光學(xué)元件 的保護(hù)蓋。
[0003] LED的缺點(diǎn)在于，從LED芯片的小面積發(fā)射的光被感知為光的小亮點(diǎn)。為了使光源 顯得較大并且不太是點(diǎn)狀的，可以例如通過(guò)密封圓頂或者漫射蓋來(lái)傳播光。然而，這樣可能 損失一些光，并且減少總體亮度。另外，為了獲取用于諸如例如現(xiàn)有技術(shù)裝置中的剎車(chē)燈之 類(lèi)的應(yīng)用的大光源，必須在與期望的"光源"面積對(duì)應(yīng)的面積之上設(shè)置若干LED光源以便提 供必要的光通量。然而，當(dāng)這樣設(shè)置若干LED時(shí)，總體印象是被較暗區(qū)帶分離的光的若干不 同的亮點(diǎn)之一。為了較好達(dá)到單個(gè)光源的印象，這樣的照明裝置要求漫射器或者專(zhuān)用透鏡 收集、折射和重組期望的分布中的光，由此這樣的光學(xué)元件總是與某種程度的損失相關(guān)聯(lián)。 另外，光源陣列之一的失效將導(dǎo)致總體照明裝置中的"孔洞"。
[0004] 由于LED芯片根據(jù)Lambert余弦定律發(fā)射光，因此由LED發(fā)射的光在所有方向上 基本上均勻地傳播。如果期望弧形或者圓形光源形狀，這是有利的。在此，術(shù)語(yǔ)"光源形狀" 是指如由觀察者感知的光源的形狀，例如包含LED光源的照明裝置的蓋的形狀。然而，由于 來(lái)自LED芯片的光發(fā)射的性質(zhì)，不是弧形的光源形狀將展現(xiàn)出朝向光源形狀的任何"角落" 或者末端的不太亮的區(qū)域。顯然，光源形狀之上的這樣的不均勻的光分布對(duì)于要求總體均 勻亮度的某些照明應(yīng)用而言是不適宜的并且甚至是不可接受的。因此，為了獲取不是"弧 形"的光源形狀，必須操縱由LED芯片或者封裝的LED所發(fā)射的光，例如通過(guò)收集器、反射器 或者光導(dǎo)的系統(tǒng)以便獲取光分布。然而，這些操縱導(dǎo)致?lián)p失并且導(dǎo)致總體光輸出的降低，使 得這樣的裝置不適宜地低效。而且，這些裝置復(fù)雜、笨重并且昂貴。
[0005] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種克服以上所提及的問(wèn)題的經(jīng)改進(jìn)的照明裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 通過(guò)權(quán)利要求1的照明裝置；權(quán)利要求4的照明元件；權(quán)利要求9的光重定向元 件；和權(quán)利要求13至15的照明單元達(dá)成本發(fā)明的目的。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，照明裝置包括用于生成光的光源；傳播元件，其被實(shí)現(xiàn)成在傳播平 面中橫向傳播所生成的光的至少一部分，所述傳播平面由光源的光軸和傳播元件的縱軸限 定，以在正交于傳播平面并且平行于傳播元件的縱軸的收集平面處給出每單位面積基本上 一致量的光，以及設(shè)置在收集平面中的光重定向元件，所述光重定向元件包括縱向平面發(fā) 射面，并且被實(shí)現(xiàn)成收集橫向傳播的光以及從發(fā)射面基本上一致地發(fā)射所收集的光，這要 理解成意指從發(fā)射面發(fā)射光的方式對(duì)于發(fā)射面上的任何點(diǎn)而言基本上相同。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，它提供一致的縱向光源而沒(méi)有任何明顯的光 損失。由光源--其可以是點(diǎn)狀光源--發(fā)射的光初始基本上僅在傳播平面中傳播，使得 沒(méi)有光"浪費(fèi)"在不貢獻(xiàn)于總體光源外觀的區(qū)域中。另外，實(shí)現(xiàn)照明裝置使得光被傳播以 在收集平面處給出每單位面積基本上一致量的光。這意味著在收集平面的任何區(qū)域處，無(wú) 論在中心區(qū)域處或者外部區(qū)域處，每單位面積的光相同。然后，通過(guò)光重定向元件在收集 平面中"捕獲"所傳播的光，所述光重定向元件起作用以朝向觀察者向外引導(dǎo)光，這為縱向 光源的外觀給出適宜地均勻或者一致的外觀，即整個(gè)縱向平面發(fā)射面之上的適宜地一致光 分布。表述"傳播平面"要理解為所發(fā)射的光大部分被傳播元件的光學(xué)特性所局限在的平 面。由于傳播元件具有某個(gè)寬度，因此傳播平面可以被視為導(dǎo)致所傳播的光行進(jìn)通過(guò)的空 間"切片"。在此，光源的光軸要理解為來(lái)自光源的光的發(fā)射的主方向。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的照明裝置在其發(fā)射表面之上遞送光的一致分布，其因此可以在以下 被稱為"表觀光源"，因?yàn)橛^察者將僅看到一致發(fā)射表面。這與其中觀察者看到較亮中心區(qū) 域和較暗外部區(qū)域的現(xiàn)有技術(shù)照明裝置大不相同。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，照明元件、尤其是用于使用在這樣的照明裝置中的照明元件包括用 于生成光的光源；和傳播元件，所述傳播元件被實(shí)現(xiàn)成在傳播平面中橫向傳播所生成的光 的至少一部分，所述傳播平面由光源的光軸和傳播元件的縱軸限定，以在正交于傳播平面 并且平行于傳播元件的縱軸的收集平面處給出每單位面積基本上一致量的光。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的照明元件的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以以非常緊湊的方式實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榭梢苑??？拷庠吹卦O(shè)置傳播元件。不需要附加的反射或者收集元件以將光引導(dǎo)到收集平面的任 何外部區(qū)域中，因?yàn)榭梢酝耆ㄟ^(guò)照明元件自身達(dá)到該效果。另外，在收集平面之上傳播的 光展現(xiàn)出適宜的每單位面積一致量的光，這使這樣的照明元件尤其適于使用在要求具有均 勻或者一致光分布的非圓形光源形狀的應(yīng)用中。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，被實(shí)現(xiàn)用于使用在這樣的照明裝置中的光重定向元件包括縱向平面 發(fā)射面并且被實(shí)現(xiàn)成收集橫向傳播的光，所述橫向傳播的光來(lái)源于照明裝置的傳播元件， 并且在縱向平面發(fā)射面之上基本上一致地發(fā)射所收集的光。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的光重定向元件的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以放置在以上描述的類(lèi)型的照明裝 置的收集平面中，以最佳地收集所傳播的光并且將它朝向觀察者向外引導(dǎo)，這為縱向光源 的外觀給出適宜地均勻或者一致的外觀。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，照明單元可以包括汽車(chē)照明單元、顯示照明單元、翻新照明單元等， 由此每種類(lèi)型的照明單元包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)照明裝置，其根據(jù)照明單元的任何 相關(guān)要求來(lái)實(shí)現(xiàn)和/或設(shè)計(jì)尺寸。將在以下描述中給出這樣的照明單元的示例。
[0015] 從屬權(quán)利要求和以下描述公開(kāi)了本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例和特征。實(shí)施例的特 征可以酌情組合。在一個(gè)權(quán)利要求類(lèi)別的上下文中描述的特征可以等同地應(yīng)用于另一權(quán)利 要求類(lèi)別。
[0016] 可以結(jié)合任何適合的光源使用根據(jù)本發(fā)明的照明裝置。在照明裝置中可以適宜地 使用緊湊并且從發(fā)射表面基本上向外發(fā)射的光源，因?yàn)樵谠摪l(fā)射表面上方發(fā)射從這樣的光 源發(fā)射的所有光。因此，在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，光源包括發(fā)光二極管，優(yōu)選為單 個(gè)發(fā)光二極管芯片。芯片的選擇可以取決于照明裝置的平面發(fā)射面處的期望的照度。例如， 對(duì)于具有覆蓋數(shù)平方厘米的相對(duì)大光源形狀的汽車(chē)停止燈應(yīng)用而言，具有Irnm 2和3瓦特的 LED芯片可以是優(yōu)選的，而對(duì)于家用電器的小指示器燈而言，具有0. 04_2和0. 1瓦特的LED 芯片可以是足夠的。
[0017] 優(yōu)選地，選擇縱向平面發(fā)射面的尺寸來(lái)補(bǔ)充傳播元件及其傳播平面的尺寸。因此， 在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，發(fā)射面的長(zhǎng)度以至少3的系數(shù)、更優(yōu)選地以至少6的系 數(shù)、最優(yōu)選地以至少10的系數(shù)超過(guò)發(fā)射面的寬度，即發(fā)射面的寬長(zhǎng)比是至少1:3、更優(yōu)選地 至少1:6、最優(yōu)選地至少1:10。平面發(fā)射面因此提供適宜地長(zhǎng)且窄的光源形狀，這使照明裝 置特別適于要求長(zhǎng)、窄并且一致的光源形狀的照明應(yīng)用。
[0018] 優(yōu)選地，使用諸如環(huán)氧樹(shù)脂、塑料、玻璃等之類(lèi)的透明材料一體化地形成傳播元 件。優(yōu)選地，這樣的材料具有高度可見(jiàn)的透射率。為了獲取傳播平面中的光的期望的分布， 可以相應(yīng)地選擇傳播元件的形狀。在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，傳播元件包括兩個(gè)不 同的瓣，所述瓣沿傳播元件的縱軸設(shè)置并且所述傳播元件被設(shè)置成在兩個(gè)瓣之間基本上對(duì) 稱地容納光源，即優(yōu)選地關(guān)于平分傳播元件的平面對(duì)稱地設(shè)置光源。該裝置可以具有兩瓣 花生的外觀。在對(duì)稱設(shè)計(jì)中，每個(gè)瓣可以在遠(yuǎn)離光源的縱向方向上向外偏轉(zhuǎn)相同的光量?？?以根據(jù)期望的輻射角度圖案即根據(jù)光應(yīng)該在遠(yuǎn)離光源的縱向方向上偏轉(zhuǎn)"多遠(yuǎn)"來(lái)選擇直 徑反向的瓣的厚度、長(zhǎng)度和高度。優(yōu)選地，"花生"或者傳播元件同時(shí)被實(shí)現(xiàn)成將LED芯片密 封為封裝的照明元件。為此，可以一體化地制造"花生"以同樣緊密地裝配到LED芯片安裝 到其上的載體元件之上。
[0019] 傳播元件自身可以為諸如頂發(fā)射LED芯片之類(lèi)的光源提供適宜的傳播效果。還發(fā) 射到側(cè)面的LED芯片也是可用的。因此，在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，照明元件包括用 于包含光源的容器，所述容器包括反射外表面，并且其中容器和傳播元件被實(shí)現(xiàn)成獲取光 輸出分布，所述光輸出分布包括到光軸的一側(cè)的傳播平面的第一半中的第一橫向傳播部分 和傳播平面的另一半中的第二橫向傳播部分，其中輻射角度圖案的橫向傳播部分由從光軸 對(duì)向的第一角度和從光軸對(duì)向的第二角度定界。具體地成形和修整容器或者"杯"以向外 導(dǎo)向從LED芯片的側(cè)面發(fā)射的任何光以獲取期望的輻射角度圖案。優(yōu)選地，容器或者杯被 成形為具有根據(jù)瓣的設(shè)置而設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)傾斜面的凹進(jìn)。例如，具有基本上矩形周界 的容器可以包括正方形或者矩形LED芯片的每一側(cè)上的傾斜面。這樣的容器可以包括具有 淺坡的長(zhǎng)或者"主"傾斜面，所述淺坡在傳播元件的瓣之下延伸某個(gè)距離。容器還可以包括 LED芯片的兩個(gè)剩余側(cè)中的每一個(gè)上的"次"傾斜面，其優(yōu)選地具有陡坡?？商鎿Q地，具有基 本上矩形周界的容器可以包括如上所述的兩個(gè)長(zhǎng)"主"傾斜面，而剩余的兩側(cè)基本上堅(jiān)直。 長(zhǎng)、淺坡的容器表面和短、陡坡的側(cè)面的這樣的組合連同"花生"的光折射功能可以達(dá)到期 望的寬的和同時(shí)窄的傳播平面或者傳播"切片"。優(yōu)選地，根據(jù)期望的傳播效果選擇主傾斜 面的角度。顯然，較平角度將導(dǎo)致傳播平面中的光的較橫向傳播和對(duì)應(yīng)地"較長(zhǎng)"寬長(zhǎng)比， 而較陡角度將導(dǎo)致傳播平面中的光的較緊湊傳播和對(duì)應(yīng)地"較短"寬長(zhǎng)比。
[0020] 優(yōu)選地，具有或者不具有如上所述的容器的傳播元件被實(shí)現(xiàn)成傳播在從光軸對(duì)向 的第一角度與從光軸對(duì)向的第二角度之間的橫向傳播部分中的光的較大部分。優(yōu)選地，通 過(guò)第一角度和第二角度的合適組合來(lái)獲取橫向傳播部分，所述第一角度包括從光軸對(duì)向的 至少35°、更優(yōu)選地至少45°、最優(yōu)選地至少55°，并且所述第二角度超過(guò)第一角度至多 25°、優(yōu)選地至多20°、最優(yōu)選地至多15°，由此選擇第一和第二角度使得具有期望的跨 度的橫向傳播部分被獲取。換言之，光的較大部分被發(fā)射到由45° ±10°的第一角度和 67.5° ±12.5°的第二角度的合適組合給出的角度區(qū)域中的傳播平面中，使得在傳播平面 內(nèi)達(dá)到適宜地"橫向"或者"翼狀"光分布。
[0021] 例如，可以通過(guò)35°的第一角度和55°的第二角度；通過(guò)50°的第一角度和75° 的第二角度；通過(guò)55°的第一角度和85°的第二角度等定界這樣的角度區(qū)域。第一和第二 角度的選擇可以取決于光重定向元件的縱向平面發(fā)射面的期望的寬長(zhǎng)比。例如，可以通過(guò) 由35°的第一角度和55°的第二角度限定的角度區(qū)域來(lái)獲取大約1:3的寬長(zhǎng)比，而可以通 過(guò)由55°的第一角度和85°的第二角度限定的角度區(qū)域來(lái)獲取大約1:12的寬長(zhǎng)比。
[0022] 在傳播平面中傳播除由"花生"的每一側(cè)上的第一和第二角度定界的橫向傳播部 分以外的由光源發(fā)射的光的剩余部分。例如，在由橫向傳播部分之間的光軸的任一側(cè)上的 第一角度限定的中心角度區(qū)域中傳播光的相對(duì)小分?jǐn)?shù)?？梢栽?花生"的每一側(cè)上的橫向 傳播部分"下方"的角度區(qū)域中傳播光的另一小部分。
[0023] 由于在"花生"的兩側(cè)上傳播光，因此該光分布或者輻射角度圖案具有"蝙蝠翼"的 外觀，如將在附圖的描述中所示的那樣。傳播平面中的這些角度之間的"蝙蝠翼"分布確保 在收集平面處的每單位面積基本上一致量的光。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例中，照明元件 被實(shí)現(xiàn)成在傳播平面中傳播光使得可以補(bǔ)償光重定向元件中的損失。例如，傳播平面的外 伸區(qū)中的光將需要被光重定向元件彎曲或者操縱到比例如更靠近光軸發(fā)射的光更大的程 度，所述更靠近光軸發(fā)射的光在它穿過(guò)光重定向元件時(shí)經(jīng)歷較少?gòu)澢蛘卟倏v。優(yōu)選地，通 過(guò)實(shí)現(xiàn)將更多光引導(dǎo)到傳播平面的相關(guān)外伸區(qū)中的照明元件來(lái)提前補(bǔ)償通過(guò)光重定向元 件的外端的光傳輸期間發(fā)生的次級(jí)損失。例如，對(duì)于旨在將其光的較大部分發(fā)射到其光軸 的每一側(cè)上的65°與75°之間的角度區(qū)域中的照明元件而言，照明元件的"花生"和/或 反射杯可以被成形以將附加光引導(dǎo)到由73. 5°和75°定界的區(qū)域中。這樣，可以全部沿光 重定向元件的縱向平面發(fā)射面來(lái)達(dá)到適宜地均一光分布。
[0024] 通過(guò)相對(duì)靠近照明元件的光重定向元件收集傳播平面中的光，使得以所傳播的光 可以提供期望的尺寸的矩形或者縱向"光源"的外觀的水平收集所傳播的光。為此，光重定 向元件可以直接定位在傳播元件上方、在離傳播元件的微小距離處、或者在離傳播元件的 較大距離處，這取決于期望的效果。
[0025] 可以根據(jù)光方向的期望的光學(xué)效果制造光重定向元件。在根據(jù)本發(fā)明的照明裝置 的一個(gè)示例性優(yōu)選實(shí)施例中，光重定向元件被實(shí)現(xiàn)成發(fā)射具有一致照度的所收集的光。為 此，光重定向元件優(yōu)選地根據(jù)傳播平面中的光分布設(shè)計(jì)尺寸并且優(yōu)選地包括諸如磷光體層 之類(lèi)的漫射層。例如，光重定向元件可以包括相對(duì)長(zhǎng)的矩形條，所述矩形條包括磷光體層。 磷光體層可以是施加到矩形條的外表面的磷光體涂層，或者可以酌情以三明治方式設(shè)置在 矩形條中。這樣的光重定向元件對(duì)于其中期望矩形光源的外觀的照明應(yīng)用可以是有用的， 例如根據(jù)Lambert余弦定律，從所述矩形光源各向同性地(即在所有方向上一致地)發(fā)射光。 這樣的照明應(yīng)用的示例可能是顯示光照裝置，其包括其中許多內(nèi)耦合面設(shè)置在顯示板的周 界周?chē)娘@示板；以及根據(jù)本發(fā)明的許多照明裝置，其中設(shè)置這樣的磷光體涂敷的光重定 向元件使得光重定向元件的外表面指向顯示板的內(nèi)耦合面。另一應(yīng)用可能是翻新照明單 元，其包括被實(shí)現(xiàn)成對(duì)應(yīng)于常規(guī)熒光照明單元的尺寸的外殼和在外殼內(nèi)成行設(shè)置的每一個(gè) 具有這樣的磷光體涂敷的光重定向元件的許多照明裝置。從外殼外部來(lái)看，翻新照明單元 給出類(lèi)似于常規(guī)熒光管的一致光源的外觀，但是更加經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樗苛髅飨妮^少功率。這 樣的照明應(yīng)用的另一優(yōu)點(diǎn)在于，現(xiàn)有的照明配件可以保持原位并且通過(guò)簡(jiǎn)單地以包含根據(jù) 本發(fā)明的照明裝置的玻璃管取代常規(guī)熒光管和將市電電力供應(yīng)轉(zhuǎn)換到適于供照明裝置的 LED芯片使用的水平所要求的任何驅(qū)動(dòng)裝置而被再次使用。
[0026] 其它照明應(yīng)用可以要求基本上僅在來(lái)自光重定向元件的發(fā)射面的一個(gè)方向上引 導(dǎo)光。因此，在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，光重定向元件包括用于收集和折射發(fā)射平面 中的橫向傳播的光的多個(gè)不同的橫向折射區(qū)帶，其中發(fā)射平面包括傳播平面的延續(xù)部分。 每個(gè)橫向折射區(qū)帶可以被實(shí)現(xiàn)成收集和折射橫向傳播的光的一部分。光重定向元件也可 以被實(shí)現(xiàn)成經(jīng)由全內(nèi)反射將光的某一部分引導(dǎo)到發(fā)射平面中。優(yōu)選地，光重定向元件實(shí)現(xiàn) 為菲涅耳透鏡，其中每個(gè)不同的橫向折射區(qū)帶包括被設(shè)置成收集具有某個(gè)入射角度范圍的 光部分的收集面，以及用于將光部分折射通過(guò)發(fā)射面并且基本上平行于光軸的折射主體。 優(yōu)選地，不同的橫向折射區(qū)帶的收集面和/或折射主體根據(jù)在該不同的橫向折射區(qū)帶處引 導(dǎo)的橫向傳播的光的分?jǐn)?shù)而設(shè)計(jì)尺寸。因此，光重定向元件可以包括較小和較大的不同橫 向折射區(qū)帶的設(shè)置，由此橫向折射區(qū)帶的大小取決于其在光重定向元件中的位置?？梢愿?據(jù)傳播元件的大小和/或期望的縱向表觀光源的大小來(lái)選擇不同的橫向折射區(qū)帶的數(shù)目。 另外，可以在輸出光的均一性的期望程度或者水平的基礎(chǔ)上確定不同的橫向折射區(qū)帶的數(shù) 目。
[0027] 優(yōu)選地，光重定向元件包括關(guān)于照明裝置的光軸設(shè)置的中心折射區(qū)帶，其與光源 的光軸重合，所述中心折射區(qū)帶被設(shè)置成收集和折射來(lái)源于傳播元件的中心區(qū)域（即來(lái)自 "花生"的兩個(gè)瓣之間的區(qū)域）的中心光束。
[0028] 光重定向元件的這樣的實(shí)現(xiàn)可以適于其中通常僅直接從光源的前面看到光的照 明應(yīng)用，即通過(guò)觀察者基本上直接看向照明裝置的發(fā)射面。例如，具有光重定向元件的這樣 的菲涅耳實(shí)現(xiàn)的根據(jù)本發(fā)明的照明裝置可以在諸如組合式停止/尾燈或者中心高位停止 燈（CHMSL)之類(lèi)的汽車(chē)照明單元中被置于良好效果。根據(jù)本發(fā)明的這樣的汽車(chē)照明單元包 括照明裝置，其中縱向平面發(fā)射面包括如上所述的菲涅耳光重定向元件的矩形輸出表面。 這樣，可以利用單個(gè)LED芯片達(dá)成具有一致表觀光源的有效并且可靠的照明裝置，所述一 致表觀光源具有期望的尺寸。不能通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)照明裝置達(dá)到這樣的效果，所述現(xiàn)有技術(shù) 照明裝置在達(dá)到"長(zhǎng)"光源處的嘗試中要求成行的若干LED，因?yàn)槟切﹩为?dú)或者分離的光源 在這樣的裝置中可以被清楚地區(qū)分。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的照明裝置可以被用于要求長(zhǎng)、一致 點(diǎn)亮的表觀光源的任何應(yīng)用，例如任何類(lèi)型的交通工具的座艙、家用電器、顯示面板照明等 中的內(nèi)部面板指示器燈。
[0029] 本發(fā)明的其它目的和特征將從以下結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述變得顯而易見(jiàn)。然 而，要理解，僅出于圖示的目的而設(shè)計(jì)各圖，并且各圖不作為本發(fā)明的限制的限定。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的照明元件； 圖2示出具有圖1的照明元件的輻射特性的極坐標(biāo)網(wǎng)格； 圖3示出由圖1的照明元件的實(shí)施例輸出的光的繪制； 圖4示出由圖1的照明元件生成的光分布的示意性表示； 圖5示出圖1的照明元件的透視圖； 圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的照明裝置； 圖7示出圖5的照明裝置1的示意性側(cè)視圖； 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的照明裝置； 圖9示出現(xiàn)有技術(shù)汽車(chē)照明單元； 圖10示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的汽車(chē)照明單元； 圖11示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顯示光照裝置。
[0031] 在圖中，相同的數(shù)字自始至終是指相同的對(duì)象。圖中的對(duì)象不一定按比例繪成。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 圖1示出貫穿根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的照明元件10的示意性截面。照明元件10 的該示例性實(shí)施例包括設(shè)置在SnapLED構(gòu)造的類(lèi)型中的接觸件23、24之間的LED芯片 2。密封傳播元件3包括兩個(gè)不同的瓣30和蓋部件31，并且設(shè)置在載體或者熱沉20之上 以封入LED芯片2。LED芯片2相對(duì)于傳播元件3中心地放置，使得這二者共享公共的光 軸A tj。對(duì)接觸件23、24的內(nèi)端成形以形成其中定位LED芯片的容器21或者"杯"21。容 器21的上表面是反射性的，例如借助于拋光或者通過(guò)施加反射涂層。容器21和傳播元 件3的瓣30起作用以主要向外引導(dǎo)所生成的光，如圖的右方處的示例性定界光線R 1和R2 所示，其限定傳播元件3的該側(cè)上的橫向傳播部分。上部光線R1從光軸Atj對(duì)向第一角度 a ,而第二射線R2從光軸Atj對(duì)向第二角度P。
[0033] 圖2示出具有圖1的照明元件10的輻射特性6的極坐標(biāo)網(wǎng)格。如圖清楚示出的， 輻射特性6具有遠(yuǎn)離中心即遠(yuǎn)離光源引導(dǎo)的兩個(gè)不同的側(cè)部或者"翼"。大多數(shù)光被向外引 導(dǎo)到這些側(cè)部中。輻射特性6有效地具有"蝙蝠翼"外觀，因?yàn)楣獗灰龑?dǎo)到傳播平面中使得 基本上所有光被引導(dǎo)到這些區(qū)帶中。通過(guò)從光軸A tj對(duì)向的第一角度a和第二角度P來(lái)定 界橫向區(qū)帶，由此第一角度tt包括大約40°并且第二角度P包括大約55°。
[0034] 圖3示出由圖1的照明元件10的實(shí)施例輸出的光的另一繪制，其以關(guān)于照明元件 10輻射狀地測(cè)量的坎德拉[Cd]對(duì)度[° ]來(lái)給出，在0°處的光軸Atj上的點(diǎn)處開(kāi)始并且在 從光軸Atj的90°處的點(diǎn)處終止。該圖清楚地指示了光軸A tj的每一側(cè)上的光強(qiáng)中的峰值P。 對(duì)于該光分布而言，傳播元件和/或容器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)成獲取分別大約60°和75°的第一角度 a與第二角度P之間的光軸的每一側(cè)上的峰值P。該光分布適于具有有著大約1:6的寬長(zhǎng) 比的矩形外部面的光重定向元件。
[0035] 圖4示出由圖1的照明元件10生成的光分布7的示意性表示。通過(guò)虛線之間的 "切片" S指示傳播平面S。圖的平面可以理解成對(duì)應(yīng)于諸如磷光體涂敷條之類(lèi)的光重定向 元件的收集平面或者如上所述的菲涅耳透鏡的發(fā)射表面。通過(guò)虛線指示光重定向元件的發(fā) 射面5、41。如圖清楚示出的，光分布包括較亮、基本上矩形的中心部分70以及減小亮度的 連續(xù)的外部部分。在收集平面中定位光重定向元件以最佳地收集傳播平面S中的光并且將 它從發(fā)射表面發(fā)射以給出期望的矩形表觀光源。
[0036] 圖5示出圖1的照明元件10的透視圖。在此，可以清楚地看到花生狀傳播元件3 的瓣30。關(guān)于照明元件10的光軸對(duì)稱地設(shè)置瓣30,所述照明元件10的光軸與圍封在傳播 元件3內(nèi)并且由虛線指示的LED芯片2的光軸重合。而且，關(guān)于照明元件10的縱軸L對(duì)稱 地設(shè)置瓣30,所述照明元件10的縱軸L可以與設(shè)置在照明元件10上方的光重定向元件的 縱軸重合。
[0037] 圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的照明裝置1。在此，照明元件10設(shè)置在菲涅 耳透鏡元件4下方，所述菲涅耳透鏡元件4包括具有多個(gè)橫向折射棱鏡元件40、40'、40' ' 的主體、中心折射部分和基本上矩形的發(fā)射面41。優(yōu)選地，一體化地形成菲涅耳透鏡元件 4,例如通過(guò)壓制或者磨制過(guò)程。通過(guò)雙瓣的傳播元件向外傳播由照明元件10發(fā)射的光使 得主要獲取"蝙蝠翼"特性，其在此由斷續(xù)線指示。對(duì)橫向折射棱鏡元件40、40'、40''成形 以收集"蝙蝠翼"的各種扇形區(qū)的光并且從菲涅耳透鏡4的發(fā)射面41基本上垂直向外折射 所收集的光。因此，對(duì)于看向發(fā)射面41的觀察者而言，這看似為具有長(zhǎng)度和寬度&即具 有W 6 :16的寬長(zhǎng)比的一致的矩形光源。這樣的照明裝置1可以被用于在例如諸如剎車(chē)燈之 類(lèi)的汽車(chē)照明應(yīng)用中的良好效果。它還可以使用在顯示應(yīng)用中，例如以提供縱向和一致的 光源以用于引導(dǎo)到顯示屏的側(cè)面中。
[0038] 圖7示出圖6的照明裝置1的示意性側(cè)視圖。該圖圖示了菲涅耳折射元件4的效 果。以這樣的方式收集和折射來(lái)源于傳播元件3的傳播平面S (由虛線指示）中的光：基本 上垂直地(如由堅(jiān)直箭頭所指示)將它從發(fā)射平面E中的發(fā)射面41發(fā)射，所述發(fā)射平面E基 本上是傳播平面S的延續(xù)部分。當(dāng)然，所收集和折射的光的次要部分可以被發(fā)射為散射或 者雜散光，但是在發(fā)射平面E中發(fā)射光的主要部分。
[0039] 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的照明裝置1'。在此，照明元件10被設(shè)置在 由點(diǎn)畫(huà)圖案指示的涂敷有或者以其它方式被處理成包括磷光體層的半透明條5下方。當(dāng)通 過(guò)跨其電極的電壓驅(qū)動(dòng)所圍封的LED時(shí)，通過(guò)由照明元件10傳播的光的蝙蝠翼分布照亮磷 光體層。由于磷光體收集入射光并且根據(jù)Lambert余弦定律基本上一致地重發(fā)射或者散射 光，即磷光體層充當(dāng)各向同性輻射器，因此該照明裝置1'的效果是提供自身看似充當(dāng)光源 5的均勻"發(fā)射"表面5。在此，通過(guò)在所有方向上基本上一致地發(fā)射的光線的群組來(lái)指示來(lái) 自半透明條5上的點(diǎn)的磷光體所收集和發(fā)射的光。這樣的照明裝置1'可以被用于良好效 果以例如為熒光管燈提供翻新取代。可以以長(zhǎng)行、并排、在這樣的燈的玻璃管中放置一個(gè)或 多個(gè)這樣的照明裝置1'，使得在操作期間，照明裝置1'提供均勻照亮的"熒光管"的外觀。
[0040] 圖9示出包括諸如設(shè)置在波導(dǎo)或者光導(dǎo)80下方的常規(guī)的封裝的LED 8之類(lèi)的許 多光源的現(xiàn)有技術(shù)汽車(chē)照明單元。在照明單元的發(fā)射表面處，不同的亮區(qū)81 (通過(guò)點(diǎn)畫(huà)指 示）被感知、被不太明亮地照亮的區(qū)帶(這些在圖中保持白色但是實(shí)際上將暗于亮區(qū)81)分 離，因?yàn)樵诠膺M(jìn)入光導(dǎo)之前，常規(guī)照明單元不具有首先傳播光以適合光導(dǎo)的尺寸的任何手 段。
[0041] 圖10示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的汽車(chē)照明單元。在此，照明單元包括許多根據(jù)本 發(fā)明的照明裝置1，每一個(gè)具有照明元件10和光重定向元件4。光重定向元件4可以實(shí)現(xiàn) 為具有單個(gè)發(fā)射面41的單個(gè)實(shí)體。穿過(guò)發(fā)射面41的光適宜地一致并且已經(jīng)被垂直地向上 引導(dǎo)到光導(dǎo)9中。觀察者將看到在發(fā)射面41處生成的表觀光源的圖像90。與以上圖9中 所示的裝置相對(duì)，該圖像90在外觀上一致而沒(méi)有任何引人注意的較亮區(qū)帶或者中間的較 暗區(qū)帶。
[0042] 圖11示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顯示光照裝置，其包括透明顯示器100和沿顯示 器100的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面101設(shè)置的許多照明裝置1。引導(dǎo)到顯示器100中的光服務(wù)于均 勻地照亮顯示表面。
[0043] 盡管已經(jīng)以優(yōu)選實(shí)施例及其上的變型的形式公開(kāi)了本發(fā)明，但是將理解，可以對(duì) 其做出很多附加的修改和變型而不脫離于本發(fā)明的范圍。
[0044] 為了清楚起見(jiàn)，要理解，遍及本申請(qǐng)的"一"或"一個(gè)"的使用不排除多個(gè)，并且"包 括"不排除其它步驟或者元件。
【權(quán)利要求】
1. 一種照明裝置（1，1'），包括 -用于生成光的光源（2); -傳播元件（3)，其被實(shí)現(xiàn)成在傳播平面（S)中橫向傳播所生成的光，所述傳播平面 (S)由光源（2)的光軸（Atj)和傳播元件（3)的縱軸（L)限定，以在正交于傳播平面（S)并且 平行于傳播元件（3)的縱軸（L)的發(fā)射面（41，51)處給出每單位面積基本上一致量的光，以 及 -光重定向元件（4, 5)，其被設(shè)置成收集所傳播的光（），所述光重定向元件（4, 5)包括 縱向平面發(fā)射面（41，51)，并且被實(shí)現(xiàn)成收集橫向傳播的光以及從發(fā)射面（41，51)基本上 一致地發(fā)射所收集的光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其中光源（2)包括發(fā)光二極管（2)，優(yōu)選為單個(gè)發(fā)光二 極管芯片（2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2的照明裝置，其中發(fā)射面（41，51)的長(zhǎng)度（U以至 少3的系數(shù)、更優(yōu)選地以至少6的系數(shù)；最優(yōu)選地以至少10的系數(shù)超過(guò)發(fā)射面（41，51)的 覽度（we)。
4. 一種照明元件（10)，尤其用于使用在根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)的照明裝置 (1，1'）中，包括 -用于生成光的光源（2);以及 -傳播元件（3)，所述傳播元件（3)被實(shí)現(xiàn)成在傳播平面（S)中橫向傳播所生成的光， 所述傳播平面（S)由光源（2)的光軸（Atj)和傳播元件（3)的縱軸（L)限定，以在正交于傳播 平面（S)并且平行于傳播元件（3)的縱軸（L)的平面處給出每單位面積基本上一致量的光。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的照明元件，其中傳播元件（3)包括沿傳播元件（3)的縱軸（L)設(shè) 置的兩個(gè)不同的瓣（30 )，由此傳播元件（3 )被設(shè)置成在兩個(gè)瓣（30 )之間基本上對(duì)稱地容納 光源（2)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或者權(quán)利要求5的照明元件，包括用于包含光源（2)的容 器（21)，所述容器（21)包括反射表面，并且其中容器（21)和傳播元件（3)被實(shí) 現(xiàn)成獲取光輸出分布（6)，所述光輸出分布（6)包括到光軸（A〇)的一側(cè)的傳播平 面（S)的第一半中的第一橫向傳播部分和傳播平面（S)的另一半中的第二橫向 傳播部分，其中光輸出分布（6 )的橫向傳播部分由從光軸（Atj)對(duì)向的第一角度（ α)和從光軸（Aq)對(duì)向的第二角度（β)定界。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的照明元件，其中第一角度（〇〇包括從光軸（4)對(duì)向的至少35°、 更優(yōu)選地至少45°、最優(yōu)選地至少55°。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或者權(quán)利要求7的照明元件，其中第二角度（β)包括超過(guò)第一角度 (?)至多25°、優(yōu)選地至多20°、最優(yōu)選地至多15°的角度。
9. 一種光重定向元件（4, 5)，其被實(shí)現(xiàn)用于使用在根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)的 照明裝置（1，1'）中，包括縱向平面發(fā)射面（41，51)，所述光重定向元件（4, 5)被實(shí)現(xiàn)成收集 傳播平面（S)中的橫向傳播的光，通過(guò)關(guān)于照明裝置（1，Γ)的光源（2)設(shè)置的傳播元件（3) 提供所述橫向傳播的光以在發(fā)射面（41，51)處給出每單位面積基本上一致量的光，并且被 實(shí)現(xiàn)成在縱向平面發(fā)射面（41，51)之上基本上一致地發(fā)射所收集的光。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的光重定向元件，其中光重定向元件（4)被實(shí)現(xiàn)成將所收集的光折 射到發(fā)射平面（E)中，其中發(fā)射平面（E)包括傳播平面（S)的延續(xù)部分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的光重定向兀件，包括用于收集橫向傳播的光的多個(gè)不同的橫向 折射區(qū)帶（40, 40'，40' '），其中不同的橫向折射區(qū)帶（40, 40'，40' '）包括被設(shè)置成收集具 有某個(gè)入射角度范圍的光部分的收集面和用于將光部分折射通過(guò)發(fā)射面（41)的折射主體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9的光重定向元件，其中光重定向元件（5)被實(shí)現(xiàn)成發(fā)射具有一致照 度的所收集的光。
13. -種汽車(chē)照明單元，包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)的照明裝置（1)，其中光 重定向元件（4)的縱向平面發(fā)射面（41)包括長(zhǎng)矩形發(fā)射面（41)。
14. 一種顯示光照裝置，包括 -顯示板，其具有設(shè)置在顯示板的周界周?chē)脑S多內(nèi)耦合面；以及 -根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)的許多照明裝置（1，Γ)，其被設(shè)置使得照明裝置 (1，1'）的發(fā)射面（41，51)指向顯示板的內(nèi)耦合面。
15. -種翻新照明單元，包括被實(shí)現(xiàn)成對(duì)應(yīng)于常規(guī)熒光照明單元的尺寸的外殼和設(shè)置 在外殼內(nèi)的根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)的許多照明裝置（1，Γ)。
【文檔編號(hào)】F21V8/00GK104321586SQ201380021852
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月26日
【發(fā)明者】B.斯平格, P.S.馬丁, P.J.H.布洛伊門(mén), K.泰 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司