透镜、照明设备和照明器制造技术

公开了用于固态照明元件（24）的透镜（100）。透镜包括至少一个光进入表面（110,112）以及与至少一个光进入表面相对的光出射表面（120），光出射表面包括微结构（122）的规则图案以及另外的微结构（124）的多个规则图案，其中另外的微结构的每一个规则图案在所述微结构中的相应一个微结构上。这样的透镜（100）可以实现卓越的颜色混合。还公开了包括这样的透镜的照明设备（10）以及包括这样的照明设备（10）的照明器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】透镜、照明设备和照明器
本专利技术涉及用于固态照明元件的透镜，该透镜包括至少一个光进入表面以及与至少一个光进入表面相对的光出射表面，光出射表面包括微结构的规则图案。本专利技术还涉及包括这样的透镜的照明设备。本专利技术又进一步涉及包括这样的照明设备的照明器。
技术介绍
随着人口连续增长，变得越来越难以满足世界的能量需要以及抑制温室气体排放，诸如二氧化碳排放，其被视为对全球变暖现象负有责任。这些关注已经触发朝向更加高效的电力使用以试图减少能量消耗的驱动力。一个这样的关注领域是处于家庭或商业设置中的照明应用。存在朝向利用更加能量高效的替换物来替换传统白炽灯泡的清晰趋势，传统白炽灯泡众所周知是高耗能的。实际上，在许多管辖范围中，已经宣布白炽灯泡的生产和销售不合法，因此迫使消费者购买能量高效的可替换物，例如当替换白炽灯泡时。特别有前景的可替换物通过包括固态照明（SSL）元件的照明设备来提供，其可以以白炽灯泡的小部分能量成本而产生单位发光输出。这样的SSL元件的示例是发光二极管。妨碍这样的照明设备向消费者市场的渗透的问题在于，消费者习惯于诸如白炽照明设备之类的传统照明设备的外观并且期望基于SSL元件的照明设备具有与这些传统照明设备类似的外观。然而，由于SSL元件充当点源而不是全向光源并且可能产生特定颜色的光而不是白光，因此要求附加措施来调节SSL元件的发光输出使得基于SSL元件的照明设备的外观类似于诸如白炽照明设备之类的传统照明设备的外观。为了调节由SSL元件产生的光的颜色，可以通过磷光体覆盖SSL元件的发光表面，例如以将SSL元件的窄频谱发光输出转换成白光。与磷光体的使用相关联的问题在于，通过SSL元件产生的不同光线可能沿着具有通过磷光体的不同路径长度的不同路径行进。这在照明设备的发光输出中导致所谓的角度之上的颜色变化，其中在不同角度之下离开照明设备的光具有不同颜色。为了解决该问题，照明设备可以包括透镜来混合离开磷光体的光以便减少发光输出中的颜色分离。例如，透镜可以提供成具有由凸形或凹形微结构的网格限定的光出射表面以便提供该混合功能。这样的微结构充当刻面使得通过不同刻面重定向的光可以混合以便改进照明设备的发光输出的颜色均匀性。增加这样的透镜的颜色混合能力并不是简单明了的，如将在图1和2的帮助下解释的，图1和2示意性描绘了光在关于光轴的角度之下（图1）和平行于竖直光轴（图2）入射于其上（如通过虚线箭头所指示）的凸形透镜刻面（左侧）和凹形透镜刻面（右侧）。微结构可以被标识为在线n-o和线m-o之间延伸的弯曲片段。如在图1和2中可以看到的，凸形和凹形微结构二者成功地在相对宽的角度之下散射入射光，因而促进由透镜的光出射表面上的不同微结构所散射的光的颜色混合。可以实现的光散射的量由微结构的曲率掌控。然而，曲率的能力不能无限地增加。对于凸形微结构，针对在微结构的左端点处入射的射线出现限制场景，即，具有入射角和出射角的射线。对于凹形微结构，针对在微结构的右端点处入射的射线出现限制场景，即具有入射角和出射角的射线。尽管更大的散射角度可以通过进一步增加微结构的曲率来实现，但是相应出射角和作为结果而迅速逼近90°，从而显著增加全内反射的概率，其不利地影响透镜的效率。因而，这样的微结构化透镜典型地实现效率和光散射能力之间的折衷。
技术实现思路
本专利技术力图提供一种用于固态照明元件的透镜，其具有改进的颜色混合能力。本专利技术还力图提供一种包括这样的透镜的照明设备。本专利技术又进一步力图提供一种包括这样的照明设备的照明器。根据一方面，提供了一种用于固态照明元件的透镜，该透镜包括至少一个光进入表面以及与至少一个光进入表面相对的光出射表面，光出射表面包括光散射微结构的规则图案以及另外的光散射微结构的多个规则图案，其中另外的光散射微结构的每一个规则图案在所述光散射微结构中的相应一个光散射微结构上。已经发现，通过在每一个光散射微结构的表面上提供另外的光散射微结构的图案，这样的颜色混合透镜的散射能力可以明显地改进而没有明显增加全内反射。透镜可以是全内反射透镜以最大化离开透镜的光出射表面的光的量。在实施例中，光散射微结构的规则图案可以是蜂巢图案以实现光散射微结构的紧密包裹的网格。另外的光散射微结构的规则图案可以是蜂巢图案以实现每一个光散射微结构上的另外的光散射微结构的紧密包裹的网格。每一个光散射微结构和/或每一个另外的光散射微结构可以具有弯曲表面，诸如凸形表面或凹形表面以便实现均匀散射特性。透镜可以进一步包括用于从固态照明元件接收发光输出的腔体，其中所述腔体通过光进入表面以及在光进入表面和准直透镜的外表面之间延伸的另外的光进入表面来定界。外表面可以从另外的光进入表面朝向光出射表面向外渐缩以便实现期望的反射特性，例如全内反射。透镜可以由光学级聚合物制成，诸如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚甲基丙烯酸甲酯。这具有以下优点：透镜可以以低成本制造，例如通过模制技术。根据另一方面，提供了一种照明设备，包括前述透镜的一个或多个实施例以及布置成在至少一个光进入表面的方向上产生发光输出的固态照明元件。这样的照明设备可以受益于由于专利技术透镜的存在所致的有限的角度之上的颜色分离。这可以特别地是如果固态照明元件包括由磷光体覆盖的发光表面（例如以生成白光）的情况，因为透镜的颜色混合能力确保在很大程度上消除掉角度之上的颜色分离，如果不是完全消除掉的话。固态照明元件可以是发光二极管。在实施例中，照明设备是灯泡。合适的灯泡大小的非限制性示例包括但不限于MR11、MR16、GU4、GU5.3、GU6.35、GU10、AR111、Par20、Par30、Par38、BR30、BR40、R20、R50灯泡等。依照本专利技术的另一方面，提供了一种照明器，包括根据本专利技术的实施例的照明设备。这样的照明器可以例如是照明设备的支座或者向其中集成照明设备的装置。附图说明更加详细地并且通过非限制性示例的方式参照随附各图来描述本专利技术的实施例，其中：图1分别示意性描绘了凸形和凹形光散射微结构的光学原理；图2分别示意性描绘了凸形和凹形光散射微结构的另一光学原理；图3示意性描绘了根据实施例的透镜的截面；图4示意性描绘了图3的透镜的顶视图截面；图5示意性描绘了根据另一实施例的透镜的截面；图6示意性描绘了根据实施例的透镜的光学原理；图7示意性描绘了根据实施例的照明设备的截面；以及图8示意性描绘了根据另一实施例的照明设备的截面。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，贯穿附图使用相同的参考标号以指示相同或类似的部分。图3示意性描绘了根据实施例的透镜100的截面。透镜100包括通过第一光进入表面110以及从第一光进入表面110朝向透镜100的端点延伸的另外的光进入表面112定界的腔体115。在端点中，另外的光进入表面112邻接透镜100的外表面114，该外表面114从端点延伸到透镜100的光出射表面120。将理解到，同样可行的是通过末端片段替换端点，其中末端片段从另外的光进入表面112延伸到外表面114。应当理解到，光进入表面110,112仅通过非限制性示例的方式被示为平面表面。这些表面可以采取任何适合的形状，例如弯曲表面，诸如凸形或凹形表面。外表面114可以从端点向光出射表面120向外渐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于收集和再分布由固态照明元件（24）发射的光的透镜（100），透镜包括至少一个光进入表面（110,112）以及与至少一个光进入表面相对的光出射表面（120），外表面（114）从光进入表面（110）延伸到光出射表面（120），外表面（114）成形为使得基本上所有入射光线朝向光出射表面（120）反射，并且光出射表面（120）包括光散射微结构（122）的规则图案，其中每一个光散射微结构（122）承载布置在规则图案中的多个另外的光散射微结构（124）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 EP 14181103.4;2014.06.27 CN PCT/CN2014/1.一种用于收集和再分布由固态照明元件（24）发射的光的透镜（100），透镜包括至少一个光进入表面（110,112）以及与至少一个光进入表面相对的光出射表面（120），外表面（114）从光进入表面（110）延伸到光出射表面（120），外表面（114）成形为使得基本上所有入射光线朝向光出射表面（120）反射，并且光出射表面（120）包括光散射微结构（122）的规则图案，其中每一个光散射微结构（122）承载布置在规则图案中的多个另外的光散射微结构（124）。2.权利要求1所述的透镜（100），其中透镜是全内反射透镜。3.权利要求1或2所述的透镜（100），其中光散射微结构（122）的规则图案是蜂巢图案。4.权利要求1或2所述的透镜（100），其中另外的光散射微结构（124）的规则图案是蜂巢图案。5.权利要求1或2所述的透镜（100），其中每一个光散射微结构（122）和/或每一个另外的光散射微结构（124）具有弯曲表面。6.权利要求1或2所述的透镜（100），其中每一个光散射微结构（...

【专利技术属性】
技术研发人员：GJ王，Y唐，
申请(专利权)人：飞利浦灯具控股公司，
类型：新型
国别省市：荷兰,NL