准直器和照明单元制造技术

本发明专利技术提供了一种准直器，其包括包含折射透镜部分和齿状全内反射部分的菲涅尔透镜。光阻挡元件至少在透镜部分和光源之间。光源输出的一部分被阻挡到达内透镜部分的至少一个区。在透镜部分的一些或所有部分处，光不从光源的全部区域到达那些部分。该部分的光阻挡意味着光源的整个形状未投射到透镜部分中的全部上，并且降低或消除了光晕效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】准直器和照明单元
本专利技术涉及照明布置，并且特别地涉及利用一个或多个准直器的照明布置。
技术介绍
准直器，例如用于发光二极管（LED）应用的准直器，用于提供定向光输出，例如光斑光束。如果需要若干LED，则通常提供多个圆形准直器并以被称为“淋浴头”阵列的阵列布置该多个圆形准直器。由于缺少圆形准直器的镶嵌，准直器的形状意味着阵列包括未点亮的区域。因此，代替若干LED，单个光源（例如，板上芯片（COB）LED）可以与单个准直器一起使用。单个源聚光灯比多准直器解决方案优选得多。然而，用于单个组合光源的光学器件比小准直器阵列占据更大的深度。在许多LED设备中，单个光源所需的深度是不可用的，因为设备的其他部分（诸如散热器和驱动器）占据了可用空间的显著比例。对于具有单个光源的较大聚光灯，菲涅耳准直器是良好的选项，特别是全内反射（TIR）菲涅耳透镜。这种透镜高效、紧凑并且产生窄束。图1示出了具有焦点15的典型菲涅耳透镜。它包括使用两次光折射操作提供光聚焦的中心透镜10，以及利用全内反射的周围环形齿状设计。在典型设计中，源光的30％通过中心透镜，并且高达光的70％通过TIR菲涅耳部分。透镜是旋转对称的，其具有旋转对称轴13，并且光源14沿着旋转对称轴13位于光源位置17处的焦点15处，旋转对称轴13是透镜的光轴。光源14不是点源，而是具有与中心透镜的尺寸相比显著的面积。光源14提供围绕光轴方向的光。光源的全部区域（其可以被认为占据以光源位置为中心的光源区）向中心透镜的每个点发射光。来自TIR透镜的可实现的轴上强度由贡献约70％的TIR路径支配。强度与源亮度乘以沿轴发射的面积成比例。透镜仅覆盖准直器的小表面部分，并且因此具有小的表面积，以及因此对强度贡献很小。中心透镜部分和TIR部分之间的光路径之间存在其他大的差异。TIR路径是非成像路径，并且由于TIR菲涅耳透镜中的光学扩展量和光线分配规则，它产生相对窄的光分布。为了提供最窄的光分布，中心透镜将是具有一个或两个凸表面的近似成像透镜。然而，从光学扩展量可以示出，这种光分布比TIR菲涅耳部分的光分布宽得多（通常为2到3倍宽）。在许多情况下，这种光是不想要的，因为它在主束周围产生光晕，主束通常具有清晰、非常可见的边缘。用户测试示出主束周围的光晕被感知与较低质量有关。特别地由于中心透镜的成像特性，当其与COB源一起使用时是有问题的，因为这种源的边缘发射完全转换的淡黄色光。中心透镜将这种光放在光分布的边缘处，从而在光分布周围产生黄色的最外环，这是不期望的。大中心透镜图像的问题与典型TIR菲涅耳准直器的几何约束相链接。换句话说，在中心透镜部分中存在太高的光学扩展量。在保持镜头尺寸的同时使束角度更小只有通过降低光学扩展量才是可能的，这意味着降低通过透镜透射的光通量。这可以通过使用阻挡特征来吸收或反射光的部分来完成。例如，阻挡设备可以采用准直器之上的百叶窗元件的形式，其中百叶窗元件覆盖全部出射孔或仅覆盖中心透镜。如果吸收百叶窗是薄的，则这种元件使所有平行于光轴的光通过，同时阻挡以离轴角度发射的光。透射轮廓基本上是三角形的。为了使这种百叶窗设备高效，其需要是非常薄的材料（例如金属）的，这使它是昂贵的。因此，它增加了设计的体积和成本。因此需要一种准直器设计，其解决作为TIR菲涅耳准直器的中心透镜产生比TIR菲涅耳部分宽得多的光分布，从而产生光晕、眩光和可能的彩色条纹的问题。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据依照本专利技术的第一方面的示例，提供了一种准直器，其具有焦点，用于定位在要被提供在光源位置处的焦点处的光源上方，该准直器包括：菲涅耳透镜，包括折射内透镜部分和外齿状全内反射部分，菲涅耳透镜具有穿过内透镜部分的中心并穿过光源位置的光轴；以及光阻挡元件，在至少菲涅耳透镜的内透镜部分和光源位置之间，其中光阻挡元件被适配为使得内透镜部分具有至少一个减小图像区，所述减小图像区是内透镜部分的一区域，当光源定位在光源位置处时，只有光源的整个形状的一部分可以投射到内透镜部分的该区域上。该准直器设计提供对到菲涅耳结构的中心透镜的光的阻挡。特别地，在内透镜部分的一些或所有部分处，光不从光源的全部区域到达那些部分。该部分光阻挡可以用于降低到达内透镜部分的束角度（通过阻挡更大角度的光），但是阻挡来自中心的光并允许更多光到达更大的角度也是可能的。在所有情况下，通过具有一些区域，其中光源的整个形状没有都投射到内透镜部分上，或者换句话说，内透镜部分具有一些区域，仅光源的整个形状的一部分被投射到这些区域上，可以降低或消除上述光晕效应，如果需要的话。阻挡元件使中心透镜的光分布更窄、更不清晰并且有助于消除来自源的颜色伪影。虽然光斑的效率不可避免地降低，但可以保持峰值强度。光阻挡可以包括吸收和/或反射。它可以仅影响中心透镜部分，并且然后在菲涅耳透镜的TIR部分上没有或具有最小的光阻挡效果。可替换地，也可以阻挡光通过TIR部分的第一部分。第一TIR齿还导致一些低强度光晕，虽然比中心透镜强度更小且角度更小。“减小图像区”可以被定义为内透镜部分（即，中心折射透镜）的表面的一部分，其中光仅从光源的区域的一部分到达该部分。通常，合乎期望的是阻挡光源的边缘区将光投射到透镜表面的该“减小图像区”部分。然而，也可以存在内透镜部分的表面的一部分，其中全光源区域是可见的（即，投射到表面上）。在一个示例中，减小图像区可以包括在光轴处的内透镜部分的至少一部分。因此，内透镜部分的中心部分可以接收来自光源的降低的光输出。光阻挡元件例如包括圆锥形挡板。这提供了光缩窄功能，其限制了到达中心部分的光的角度扩展，并且可选地还限制了透镜的径向外部部分。这可以通过具有小于光源（或者小于从光源到内透镜部分的外边缘的束包络）的圆锥形挡板的开口来实现。圆锥形挡板例如具有邻近光源位置的第一开口，和邻近内透镜部分的更大的第二开口，其中第二开口小于内透镜部分。因此，存在从圆锥形挡板内部以及圆锥形挡板外部周围到达内透镜部分的光。在另一示例中，光阻挡元件包括以光轴为中心的光阻挡挡板。这可以简单地阻挡光而不是使光经过狭窄空间，使得光必须绕过挡板的外边缘。光阻挡挡板例如被适配为在由光源区的边缘和内透镜部分的相对边缘上的点之间的路径限定的区域内延伸，所述光源区对应于光源位置处的光源的尺寸。所述点的位置是设计选择，它控制实现多少阻挡。这意味着没有光到达内透镜部分的中心。光阻挡挡板可以是反射器，以将光反射回到光源方位处。这提供了被阻挡光的再循环。在另一组示例中，减小图像区包括至少内透镜部分的外周边。因此，可以降低到内透镜部分的中心部分或外部部分（或两者）的光。光阻挡元件可以再次包括圆锥形挡板。然而，圆锥形挡板然后可以具有邻近光源位置的第一开口，以及邻近内透镜部分的第二更大开口，其中第二开口在尺寸上对应于内透镜部分。在另一组示例中，减小图像区包括整个内透镜部分。例如，光阻挡元件可以包括一组同心圆锥形挡板，其抵靠内透镜部分的整个表面地布置。它们形成跨内透镜部分的区域分布的小光阻挡元件的阵列。在另一组示例中，光阻挡元件可以包括以环形布置设置的一组径向延伸的翅片。这些翅片阻挡偏斜光线，偏斜光线可以入射在内透镜部分上，因为光源具有有限的光输出区域（即，它不是点源）。因此，光阻挡元件降低了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准直器（1），具有焦点（15），用于定位在要被提供在光源位置（17）处的所述焦点处的光源（14）上，所述准直器包括：菲涅耳透镜（3），包括折射内透镜部分（10）和外齿状全内反射部分（12），所述菲涅耳透镜具有光轴（13），所述光轴（13）穿过所述内透镜部分（10）的中心（5）并穿过所述光源位置；以及光阻挡元件（20），在至少所述菲涅耳透镜的所述内透镜部分和所述光源位置之间，其中所述光阻挡元件（20）被适配为使得所述内透镜部分具有至少一个减小图像区（7），所述减小图像区是所述内透镜部分的区域，当所述光源定位在所述光源位置处时，只有所述光源的整个形状的一部分可以投射到所述内透镜部分的所述区域上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.07 EP 17159615.81.一种准直器（1），具有焦点（15），用于定位在要被提供在光源位置（17）处的所述焦点处的光源（14）上，所述准直器包括：菲涅耳透镜（3），包括折射内透镜部分（10）和外齿状全内反射部分（12），所述菲涅耳透镜具有光轴（13），所述光轴（13）穿过所述内透镜部分（10）的中心（5）并穿过所述光源位置；以及光阻挡元件（20），在至少所述菲涅耳透镜的所述内透镜部分和所述光源位置之间，其中所述光阻挡元件（20）被适配为使得所述内透镜部分具有至少一个减小图像区（7），所述减小图像区是所述内透镜部分的区域，当所述光源定位在所述光源位置处时，只有所述光源的整个形状的一部分可以投射到所述内透镜部分的所述区域上。2.根据权利要求1所述的准直器，其中，所述减小图像区（7）包括在所述光轴（13）处的所述内透镜部分（10）的至少一部分。3.根据权利要求2所述的准直器，其中，所述光阻挡元件（20）包括圆锥形挡板（20a）。4.根据权利要求3所述的准直器，其中，所述圆锥形挡板（20a）具有邻近所述光源位置的第一开口（22a），以及邻近所述内透镜部分的更大的第二开口（24a），其中所述第二开口（24a）小于所述内透镜部分（10）。5.根据权利要求2所述的准直器，其中，所述光阻挡元件（20）包括以所述光轴（13）为中心的光阻挡挡板（20b；20c）。6.根据权利要求5所述的准直器，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：O德罗斯，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL