光学元件和照明设备制造技术

本公开涉及光学元件和照明设备。光学元件(10)包括：用于面向被定位在光学元件的光轴(15)上的光源(50)的第一表面装置(20)，所述第一表面装置包括中心在光轴上的凸中心区域(21)和包围凸中心区域的第一另外区域(23)；以及与第一表面装置相对的另外表面装置(30)，另外表面装置包括相对于光轴倾斜的另外中心区域(31)和包围中心区域的光出射区域(33)。凸中心区域(21)被布置成将来自光源的入射光折射到另外中心区域(31)上，另外中心区域(31)被布置成将折射的所述光反射到第一另外区域(23)上，以及第一另外区域(23)被布置成将折射的所述光朝向光出射区域(33)反射。还公开了包括这种光学元件(10)的照明设备(1)。

【技术实现步骤摘要】
光学元件和照明设备
本公开涉及光学元件，其包括用于面向被定位在光学元件的光轴上的光源的第一表面装置，以及与第一表面装置相对的另外表面装置。本公开还涉及包括这种光学元件的照明设备。
技术介绍
随着持续增长的人口，满足世界的能源需求、并且同时控制碳排放以抑制被认为导致全球变暖现象的温室气体排放变得越来越困难。这些担忧引起了朝向更高效的电力使用以试图减少能源消耗的驱动力。一个这种担忧领域是家用环境中的或商业环境中的照明应用。存在明显的趋势：用更能源高效的替代品来替代传统的、相对能源低效的灯泡，诸如白炽灯泡或荧光灯泡。事实上，在许多管辖范围，白炽灯泡的生产和零售已被取缔，以此迫使消费者例如在替代白炽灯泡时购买节能的备选品。特别有前景的备选品由固态照明(SSL)设备所提供，固态照明设备可以以白炽灯泡或荧光灯泡的能源成本的一部分来产生单位发光输出。这种SSL元件的示例是发光二极管(LED)。与传统光源相比，这种SSL设备还受益于增加的稳健性，从而显著地增加其运作寿命。然而，针对用这种SSL设备来成功替代传统光源，需要被解决的主要挑战是：确保由这种SSL设备产生的发光输出具有所期望的分布，例如，确保发光输出类似于将被替代的传统光源的发光输出。例如，在所期望的发光分布是具有限定的光束角的聚光灯束的情况下，基于SSL元件的照明设备通常包括一个或多个光学元件，以使SSL元件的发光分布成形为这种聚光灯束。通常的方法是准直这种发光分布。通常的准直器设计包括由菲涅耳(Fresnel)型棱镜包围的成像折射中心透镜部分，菲涅耳型棱镜通过全内反射准直较大光束角下的由SSL元件发射的光。尽管这种光学元件可以产生高度准直的光束，但是难以避免照明设备(诸如部署这种光学元件的灯泡)的发光输出中的伪影。具体地，由这种光学元件产生的光斑的中心可以包括诸如环和颜色分离问题的伪影，环和颜色分离问题由于光学元件的中心透镜部分对(延伸的)光源的成像而产生。这可以通过例如将微透镜阵列添加到光学元件的光出射表面来解决，但是这增加了光学元件的成本并且增加了其厚度，这两者都是不想要的。US2011/0216543A1公开了一种具有第一透镜部分和第二透镜部分的透镜构件，第一透镜部分将光折射成在垂直于透镜构件的中心轴的径向方向上向外出射，第二透镜部分将通过第一透镜部分出射的光全内反射。第一透镜部分具有被设置成面向光源的光入射表面、以及以透镜构件的中心轴为中心的并且倾斜的锥形光出射表面，使得锥形表面和光入射表面之间的距离随着离中心轴的距离在垂直于中心轴的径向方向上向外增加而增加。第二透镜部分具有内周表面和外周表面，内周表面接收来自第一透镜部分的光，外周表面在垂直于中心轴的径向方向上被定位于内周表面外部。外周表面将通过内周表面在远离第一透镜部分的方向上所接收的光与中心轴的延伸方向平行地全反射向第二透镜部分。这种透镜构件需要附加的光学元件来产生高度准直的光输出，这增加了光学装置的整体尺寸和成本。US2016/076739A1公开了一种聚光透镜，其包括底表面、顶表面以及耦合底表面和顶表面的、向外弯曲的侧表面。底表面限定接收室。接收室被配置成接收光源。接收室是柱状的，因此接收室的顶表面是平的。US2017/276302A1公开了一种用于影响从光源发射的光的光学元件，所述光学元件沿着纵轴延伸。光学元件包括背对光源的前侧和面向所述光源的后侧，多个类细胞的进光区域被设计在后侧上以便光进入，并且沿着平行于纵轴行进的直线以行的形式延伸。WO2013/174103A1公开了一种用于LED投射灯的光学装置以及用于LED光源的光混合的二次光学透镜。透镜总体包括折射准直部分、两个全反射部分、和用于光分布的发射表面、边缘凸缘以及用于装配的卡扣凸耳。WO2013/060528A1公开了一种用于线性光源的透镜，其包括背对光源的外表面和面向光源的内表面，其中，外表面是平面出射表面，并且内表面包括第一凸区域和关于第一凸区域对称的第二凹区域，其中，相应的第二凹区域具有微结构，通过微结构，来自光源的光被折射并且进一步被反射到出射表面。US2016/356452A1公开了一种用于灯具的细长多部分透镜装置，以用于影响由发光体发射的光，该透镜装置包括具有第一纵轴的第一细长光学元件和具有第二纵轴的至少一个第二细长光学元件，至少一个第二细长光学元件在光引导方向上被设置在第一光学元件的下游，并且与第一光学元件分离，其中至少第一光学元件具有沿着第一纵轴提供的、并且用于将来自发光体的光引入到透镜装置中的至少一个限定的光进入区域，并且其中为了透镜装置的光引导，第二光学元件与第一光学元件光学性地交互，以便于继续第一光学元件的光引导。
技术实现思路
本公开寻求提供一种紧凑并且成本有效的光学元件，其产生经准直的发光输出，该经准直的发光输出在其中心具有改善的颜色均一性。本公开还寻求提供包括这种光学元件的照明设备。在第一方面，本公开提供了一种光学元件，其包括：第一表面装置，用于面向光源，所述光源被定位在所述光学元件的光轴上，所述第一表面装置包括中心在所述光轴上的凸中心区域和包围所述凸中心区域的第一另外区域；以及另外表面装置，与所述第一表面装置相对，所述另外表面装置包括相对于所述光轴倾斜的另外中心区域和包围所述中心区域的光出射区域，其中：所述凸中心区域被布置成将来自所述光源的入射光折射到所述另外中心区域上；所述另外中心区域被布置成将折射的所述光反射到所述第一另外区域上；以及所述第一另外区域被布置成将折射的所述光朝向所述光出射区域反射；其中，所述第一另外区域是相对于所述光轴倾斜的锥形区域；其中，所述第一表面装置还包括包围所述第一另外区域的第二另外区域，所述第二另外区域包括多个菲涅耳棱镜，所述菲涅耳棱镜中的每一个菲涅耳棱镜具有与反射表面部分相对的光进入表面部分，其中，所述光进入表面部分被布置成将来自所述光源的入射光折射到所述反射表面部分上，并且所述反射表面部分被布置成将折射的所述入射光反射到所述光出射区域上。在一些实施例中，所述凸中心区域被设置尺寸以捕获由所述光源发射的、与所述光轴成从0°至高达20°和51°之间的第一角度范围内的光，并且所述第二另外区域被设置尺寸以捕获由所述光源发射的、与所述光轴成高达90°的邻近所述第一角度范围的第二角度范围内的光。在一些实施例中，所述第一另外区域还被布置成将直接源自所述光源的光朝向所述光出射区域折射。在一些实施例中，光学元件还包括壁，所述壁包围所述第一表面装置和所述第二表面装置，并且延伸超出所述第一表面装置，以便于当所述壁被定位在表面上时，在所述第一表面装置下方形成空隙。在一些实施例中，所述壁被布置成吸收或散射来自所述光源的入射光。在一些实施例中，光学元件还包括在所述另外中心区域上的反射涂层。在一些实施例中，所述光出射区域是平面区域。在一些实施例中，光学元件还包括在所述光出射区域上的微透镜装置或纹理。在一些实施例中，所述光学元件是准直透镜。在一些实施例中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学元件，其特征在于，包括：/n第一表面装置(20)，用于面向光源(50)，所述光源被定位在所述光学元件的光轴(15)上，所述第一表面装置包括中心在所述光轴上的凸中心区域(21)和包围所述凸中心区域的第一另外区域(23)；以及/n另外表面装置(30)，与所述第一表面装置相对，所述另外表面装置包括相对于所述光轴倾斜的另外中心区域(31)和包围所述中心区域的光出射区域(33)，其中：/n所述凸中心区域(21)被布置成将来自所述光源的入射光折射到所述另外中心区域(31)上；/n所述另外中心区域(31)被布置成将折射的所述光反射到所述第一另外区域(23)上；以及/n所述第一另外区域(23)被布置成将折射的所述光朝向所述光出射区域(33)反射；/n其中，所述第一另外区域(23)是相对于所述光轴(15)倾斜的锥形区域；/n其中，所述第一表面装置(20)还包括包围所述第一另外区域(23)的第二另外区域，所述第二另外区域包括多个菲涅耳棱镜(25)，所述菲涅耳棱镜中的每一个菲涅耳棱镜具有与反射表面部分(27)相对的光进入表面部分(26)，其中，所述光进入表面部分(26)被布置成将来自所述光源(50)的入射光折射到所述反射表面部分(27)上，并且所述反射表面部分(27)被布置成将折射的所述入射光反射到所述光出射区域(33)上。/n...

【技术特征摘要】
20180411 EP 18166785.8;20180119 CN PCT/CN2018/07341.一种光学元件，其特征在于，包括：
第一表面装置(20)，用于面向光源(50)，所述光源被定位在所述光学元件的光轴(15)上，所述第一表面装置包括中心在所述光轴上的凸中心区域(21)和包围所述凸中心区域的第一另外区域(23)；以及
另外表面装置(30)，与所述第一表面装置相对，所述另外表面装置包括相对于所述光轴倾斜的另外中心区域(31)和包围所述中心区域的光出射区域(33)，其中：
所述凸中心区域(21)被布置成将来自所述光源的入射光折射到所述另外中心区域(31)上；
所述另外中心区域(31)被布置成将折射的所述光反射到所述第一另外区域(23)上；以及
所述第一另外区域(23)被布置成将折射的所述光朝向所述光出射区域(33)反射；
其中，所述第一另外区域(23)是相对于所述光轴(15)倾斜的锥形区域；
其中，所述第一表面装置(20)还包括包围所述第一另外区域(23)的第二另外区域，所述第二另外区域包括多个菲涅耳棱镜(25)，所述菲涅耳棱镜中的每一个菲涅耳棱镜具有与反射表面部分(27)相对的光进入表面部分(26)，其中，所述光进入表面部分(26)被布置成将来自所述光源(50)的入射光折射到所述反射表面部分(27)上，并且所述反射表面部分(27)被布置成将折射的所述入射光反射到所述光出射区域(33)上。


2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述凸中心区域(21)被设置尺寸以捕获由所述光源(50)发射的、与所述光轴(15)成从0°至高达20°和51°之间的第一角度范围内的光，并且所述第二另外区域被设置尺寸以捕获由所述光源发射的、与所述光轴成高达90°的邻近所述第一角度范围的第二角度范围内的光。


3.根据权利要求1-2中的任意一项所述的光学元件，其特征在于，所述第一另外区域(23)还被布置成将直接源自所述光源(50)的光朝向所述光出射区域(33)折射...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗华杰，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：新型
国别省市：荷兰;NL