尤其用于道路光照的照明单元制造技术

一种照明单元，包括由圆周反射壁包围并且在光发射窗和光源（将要）被安装于的光进入表面之间延伸的锥形腔。具有光外耦合结构的光学板被设置在光发射窗处，用于将光重定向和发出作为均匀照明单元光束。所述均匀照明单元光束具有在第一方向上的第一光束发射角β，并且任选地例如对于矩形光发射窗，具有在横断于第一方向的第二方向上的第二光束发射角γ。锥形腔具有在所述第一方向上的第一截止角α（其中β=α+2*δ，而0°<δ<=10°），和任选地在横断于第一方向的第二方向上的第二截止角ε，其中γ<=ε+Θ，而0°<=Θ<=10°。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及尤其用于道路光照的照明单元。
技术介绍
在街道照明中使用LED在现有技术中是已知的。例如， US7578605描述了具有两轴控制（通过其，光束准直和广角光束重叠发生）的反射器系统，和通过切割平坦反射薄板并且将得到的平坦部件形成在收集和成形来自固态LED的光的三维反射器中来制造这样的系统的方法，其中，每个轴可以通过改变平坦件的切割和弯曲来定制。特别是，该文档描述了一种具有组装在灯具内的示例性照明模块的街灯应用，由此光线沿纵向延伸，并且光线在横向方向上延伸。
技术实现思路
目前大多数的LED灯具包括LED（发光二极管）阵列，其通过为透镜的光学装置、MLO（微透镜光学元件）板或反射器杯来成形。在大量的应用中，超过一定角度，亮度需要被降低。示例是办公室照明和道路照明，其中该角度分别大约是60或70度（截止角）。但是，在相当多的应用中，人们愿意偏好大量的光在用于光照目的的角下（例如均匀性），其实际上也降低了舒适性。在办公室照明中，人们愿意在大于从天花板的法线的60度的角处产生大量的光。这样的光被已知用于恰当面部光照（用于在会议期间）。在道路照明中，人们遇到了类似的情况。优异的亮度均匀性可通过大于从杆的70度的角而得到。但是，这种光将产生大量烦恼，并应被抑制到一定的限度。虽然在一些立法中只有强度被提及，亮度也对于舒适性起到重要作用。在这两个提到的应用中看到的另一个问题是所谓的LED的斑点。在两种应用中，流行的是使用其光通过MLO板或透镜阵列来控制的LED阵列。这往往导致光发射窗上的局部高亮度峰值。虽然在光发射窗上的平均亮度可能是可容忍的，但是局部的峰值可能不是可容忍的。因此，存在期望克服除其他之外以下问题中的至少一个：（ⅰ）减小在某一角度处的亮度，同时维持强度，（ⅱ）去除LED的视觉斑点，以及（iii）使得系统较不依赖于LED。进一步期望是提供一种在有限的体积中的成角度的光分布的仔细构造。因此，本专利技术的一方面特别是提供一种替代的照明单元，其优选地进一步至少部分消除上述缺点和/或问题中的一个或多个和/或满足一个或多个上述期望。这里，除其他之外提出了，使用不仅减少亮度但也可能减小LED的斑点的光发射窗。因此，在第一方面，本专利技术提供一种照明单元，其包括：- 由圆周反射壁包围的锥形腔，该腔在光进入表面和光发射窗之间延伸，光进入表面基本上被完全覆盖或将被光源基本上完全覆盖；- 相邻光进入表面或在光进入表面处设置的用于容纳在操作期间产生光源光的光源的光源保持装置；- 具有设置在光发射窗处的光外耦合结构/多个微尺寸元件的光学板，用于重定向光源光，以作为沿着光轴的重新分布的照明单元光束被发出，所述重新分布的照明单元光束具有在第一方向上的光束发射角β，锥形腔具有在所述第一方向上的第一截止角α，其中，β=α+ 2 *δ，而0°<δ<= 15°，优选1°<=δ<= 5°，并且65°< =β<= 165°，光源具有在第一方向的大小S1并且腔具有在沿着光轴的方向的高度H，每个微尺寸元件具有在第一方向上的相应尺寸Dn，而0.01mm<= Dn <=Dmax，其中Dmax、H和S1根据H> = 3 * S1和Dmax <= 1 * S1来相互相关。在权利要求中的表述“之间”意图表达腔不延伸超出光进入表面和光发射窗。此外，表述“光进入表面基本上完全被光源覆盖”意图表达圆周反射壁形成光进入窗的周界。光发射窗的周界优选也由圆周反射壁形成，即光发射窗通过圆周反射壁定界。δ称为扩大角，即截止角α被两次扩大以变为光束顶角β所通过的角，特别地或优选地该扩大由位于​​相对靠近圆周壁的外耦合结构的微尺寸元件来建立。腔的截止角应当被理解为如下角：在该角上，光源或光入射表面的任何部分（如果光源尚未安装）是通过光发射窗直接可见的，因此腔的截止角应被理解为如下角：在该角上，光源/光进入表面未被圆周壁完全掩蔽以防直视。在已知照明单元中，光束的形状（即发射光束角）通过如由光源的大小和位置、圆周壁构建的锥形腔的形状（即截止角）来确定，在这种情况下，光束的顶角β和锥形腔的截止角α基本上是相等的，即δ= 0°，或如通过光源和锥形腔的圆周壁成形的光束被设置在光发射窗中的漫射光学板显著扩大，导致δ显著大于15°并且增强由于光在不期望的方向上被发出所致的眩光的风险。因此，实现在维持强度的同时减小在某一角度处的亮度。特别是在黑暗的环境中，对光源的直视对于人眼来说是令人不安的，因为它可能引起眩光，但由照明单元发出的宽光束是合意的以允许相邻照明单元之间的相对大的距离，以减少安装成本，并且还具有目标区域的足够均匀的光照。看起来，利用δ<= 15°，得到在避免光源的直视和足够宽的重新分布的照明单元光束之间的良好平衡。对于δ<= 5°，在这方面的甚至更好的结果是可获得的，但δ应大于0°，优选地大于1°，以获得在安装成本中的最小期望减少。对于功能性的实用原因，β是在65°至165°的范围内。经常，照明单元的光源是非点光源，即，它有特定的大小S。这隐含了，被设计为将照射光重定向到特定方向上的外耦合结构的任何微尺寸元件从来自不同的方向的光源接收光。为了使能经由所述微尺寸元件的重定向的对光束的足够精确的微调/整形，将尺寸要求施加在光源的大小、微尺寸元件的尺寸和在所述光源和微尺寸元件之间（最小）距离之间的关系上，该（最小）距离在大多数情况下对应于腔的高度。此外，照明单元的实施例的特征在于，照明单元包括在光进入表面处的光源，其中光源具有在光进入表面的平面中的一方向上的大小Sm，其在第一方向的情况下通常与横断于光轴的方向对应，并且腔具有在沿着光轴的方向上的高度H，每个微小面具有在横断于光轴的方向上的尺寸Dn，而0.01mm<= Dn <=Dmax，其中Dmax、H和S根据H>= 3 * Sm和Dmax <= 1 * Sm来相互相关。满足这些尺寸限制的照明单元看起来产生足够准确地整形/重定向的光束。额外的计算已经表明，12 * 40小面的矩阵是足以达到ME1光分布。ME1目前是表示涉及将由灯具呈现的光分布的最苛刻属性的最高欧洲道路分类。本专利技术的照明单元可以有利地用于道路的光照，该道路的长度方向然后与照明单元的第一方向对应，特别是因为眩光被有效地通过没有光被发出到不期望的方向来抵消。尤其具有矩形的光发射窗、优选拥有在1.5至7的范围内（优选在4至5.5的范围内）的长度与深度的纵横比的矩形形式、并以其矩形的最大尺寸在道路的长度方向上来安装的照明单元可有利地用于道路的光照。在此纵横比的范围内，光学元件（即反射器和光学板）的大小可以被减销，使照明单元更便宜。由于类似的原因，照明单元的一实施例的特征在于，照明单元包括内置光源，所述内置光源在沿着光轴的投影中具有在1.5至15的范围内，优选在3至10的范围内的光源长度到光源深度的纵横比。此外，特别针对在道路光照中的应用，在光发射窗的表面与光源的表面比例优选是在25至500的范围内，因为然后在目标区域（即道路）的光照中获得在高角度下的足够强度。在这方面的高角度意味着相对于光轴超过50°的角。外耦合结构通常包括微尺寸元件，如微棱镜和/或微小面。在用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明单元，包括：‑ 由圆周反射壁包围的锥形腔，该腔在光进入表面和光发射窗之间延伸，光进入表面基本上被完全覆盖或将被光源基本上完全覆盖；‑ 相邻光进入表面或在光进入表面处设置的用于容纳产生光源光的光源的光源保持装置，该光源光在操作期间将被发出到至少相互横断的第一和第二方向中；‑ 具有拥有设置在光发射窗处的微尺寸元件的光外耦合结构的光学板，其用于重定向光源光以作为沿着光轴的重新分布的照明单元光束被发出，所述重新分布的照明单元光束具有在第一方向上的光束发射角β，锥形腔具有在第一方向上的第一截止角α，其中β=α+2*δ，而0°<δ<= 15°，优选1°<=δ<= 5°，并且65°< =β<= 165°，光源具有在第一方向上的大小S1并且腔具有在沿着光轴的方向上的高度H，每个微尺寸元件具有在第一方向上的相应尺寸Dn，而0.01毫米<= Dn <=Dmax，其中Dmax、H和S1根据H >= 3 * S1和Dmax <= 1 * S1来相互相关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.29 EP 13190572.11.一种照明单元，包括：- 由圆周反射壁包围的锥形腔，该腔在光进入表面和光发射窗之间延伸，光进入表面基本上被完全覆盖或将被光源基本上完全覆盖；- 相邻光进入表面或在光进入表面处设置的用于容纳产生光源光的光源的光源保持装置，该光源光在操作期间将被发出到至少相互横断的第一和第二方向中；- 具有拥有设置在光发射窗处的微尺寸元件的光外耦合结构的光学板，其用于重定向光源光以作为沿着光轴的重新分布的照明单元光束被发出，所述重新分布的照明单元光束具有在第一方向上的光束发射角β，锥形腔具有在第一方向上的第一截止角α，其中β=α+2*δ，而0°<δ<= 15°，优选1°<=δ<= 5°，并且65°< =β<= 165°，光源具有在第一方向上的大小S1并且腔具有在沿着光轴的方向上的高度H，每个微尺寸元件具有在第一方向上的相应尺寸Dn，而0.01毫米<= Dn <=Dmax，其中Dmax、H和S1根据H >= 3 * S1和Dmax <= 1 * S1来相互相关。2.如权利要求1所述的照明单元，特征在于，在沿着光轴的投影中，光发射窗和/或光源具有三角形、正方形、矩形、多边形、圆形或椭圆形形式。3.如权利要求1或2所述的照明单元，特征在于，外耦合结构面向光进入表面。4.如权利要求1、2或3所述的照明单元，特征在于，所述重分布的照明单元光束具有在横断于第一方向的第二方向上的第二光束发射角γ并且锥形腔具有在横断于第一方向的第二方向上的第二截止角ε，其中γ<=ε+Θ，而0°<=Θ<= 20°，优选1°<=Θ<= 10°。5.如权利要求1、2、3或4所述的照明单元，特征在于，照明单元包括在光进入表面处的光源，其中光源具有在光进入表面的平面中的方向上的大小Sm，并且腔具有在沿着光轴的方向上的高度H，每个微尺寸元件具有在横断于光轴的方向上的尺寸Dn，而0.01毫米<= Dn <=Dmax，其中Dmax、H和S根据H >= 3 * Sm和Dmax <= 1 * Sm来相...

【专利技术属性】
技术研发人员：F皮尔曼，FMH克罗姆沃伊特斯，A维雷登伯格，R范亚塞特，M范里伊罗普，PTSK曾，HJ埃格根克，
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