包括LED和光栅的照明设备、电子设备以及载体制造技术

本实用新型专利技术涉及包括LED和光栅的照明设备、电子设备和载体。提供能够提供用于在3D成像中照射物体的光图案的照明设备、其中该照明设备制造简单且成本有效、同时照明设备可以附加地具有非常小的形状因子的目的被利用一种照明设备解决，该照明设备包括：至少一个LED（4），用于朝向光发射侧（6）发射光；具有规则间距的第一光栅（8），该第一光栅（8）具有光阻挡部分（10）和光透过部分（12）；其中第一光栅（8）被布置在光发射侧（6）上以在光阻挡部分（10）处阻挡光的通过，使得通过光透过部分（12）的光能够以线图案照射物体。本实用新型专利技术还对应于用于制造照明设备（2）的方法和照明设备（2）的用途。

Lighting equipment, electronic equipment and carrier including LED and grating

【技术实现步骤摘要】
包括LED和光栅的照明设备、电子设备以及载体
本公开涉及包括发光二极管（LED）的照明设备，特别是在用于3D成像目的的图案发光器的领域中。
技术介绍
涉及3D成像的应用已经变得越来越重要。这样的应用还在诸如移动设备的消费电子产品中提供，从而产生对于具有非常小的形状因子的3D成像设备的需求。特别是在发射方向上的装置的可用高度是有限的。在3D成像中获取物体的3D表示的基本方法是基于对物体的有效光照，其中利用特定构造的光图案照射物体。诸如相机的光学传感器被用来获得由光图案照射的物体的2D图像。物体的形状使观察到的光图案变形，使得可以从2D图像导出物体的3D表示。用于在3D成像中对物体的光照的典型光图案是点图案，其可以是比如规则的、伪随机的或随机的点图案。这样的图案可以通过激光器（例如通过边缘发射器或垂直腔面发射激光器（VCSEL阵列））产生。虽然这样的用于3D成像中的光照的照明设备原则上可以具有小的形状因子并且可以被包括在移动设备中，但是这些照明设备通常是复杂的并且难以制造，因此增加了生产成本。可以用于3D成像中的光照的其他类型的光图案包括十字形、网格和线。然而，这样的光图案通常也借助于激光器设备获得，并且因此对应的照明设备可能是成本密集的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种照明设备，该照明设备能够提供用于在3D成像中照射物体的光图案，其中该照明设备制造简单且成本有效，同时照明设备可以附加地具有非常小的形状因子，特别是在发射方向上的小的装置高度。本专利技术还涉及一种用于制造这种照明设备的方法以及基于上述目的这种照明设备的用途。根据本专利技术的第一方面，提供了一种照明设备，包括：至少一个发光二极管（LED），用于朝向光发射侧发射光；具有规则间距的第一光栅，该第一光栅具有光阻挡部分和光透过部分；其中第一光栅被布置在光发射侧上以在光阻挡部分处阻挡光的通过，使得通过光透过部分的光能够以线图案照射物体。第一光栅被配置为使得某些角度的光线被阻挡，而其他角度的光线可以穿过光透过部分通过第一光栅，以产生阴影效应。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于制造照明设备的方法，该方法包括：提供至少一个LED，用于朝向至少一个光发射侧发射光；提供具有规则间距的第一光栅，该第一光栅具有光阻挡部分和光透过部分；并且将第一光栅布置在光发射侧上，使得在光阻挡部分处的光的通过被阻挡，并且通过光透过部分的光能够以线图案照射物体。第一光栅被配置为使得某些角度的光线被阻挡，而其他角度的光线可以穿过光透过部分通过第一光栅，以产生阴影效应。根据本专利技术的第三方面，提供了根据第一方面的照明设备的用途，以在物体的3D成像中提供光图案。本专利技术的第一、第二和第三方面的示例性实施例可以具有下面描述的属性中的一个或多个。至少一个LED可以包括至少一个半导体元件，诸如p-n结、二极管和/或晶体管。比如，至少一个LED可以至少部分地布置在衬底上。至少一个LED被配置为朝向照明设备的光发射侧发射光。光发射侧可以表示照明设备的一个或多个区域或围绕照明设备的一个或多个区域，其中待被照明设备照射的物体可以被带到光发射侧以进行照射。第一光栅具有规则的间距，其中间距可以被理解为光栅的周期，即单个光阻挡部分的宽度和单个光透过部分的宽度的总和。光阻挡部分和光透过部分可以被认为形成光栅的“线”，因为光阻挡部分和光透过部分具有有着最大尺寸的纵向方向。光阻挡部分和光透过部分的宽度可以被理解为垂直于纵向方向和在光栅内的尺寸。特别地，第一光栅可以具有平面形状。根据莫尔阴影的原理，足够宽的光透过部分与光阻挡部分相组合，将产生阴影效应。替代地，窄的光透过部分将导致衍射图案。衍射图案需要高的制造准确性，并且具有依赖于波长并且因此依赖于光源的缺点。中间宽度的光透过部分将产生具有叠加的衍射图案的主要的阴影效应（Talbot效应）。本专利技术的第一光栅被配置为产生具有可能叠加的较低强度的较小衍射图案的主要的阴影效应。随着光透过部分的宽度的减小，阴影对比度将提高。在该上下文中，“规则”间距可以被理解为光栅的每线的间距在光栅的制造精度内是相等的。光栅的规则间距具有以下优点：由照明设备产生的线图案也可以是具有暗线和亮线的规则间距的（近似）规则线图案，其出于物体的3D成像的目的可以更容易检测和分析。第一光栅被布置在光发射侧上，以在光阻挡部分处部分地阻挡光的通过，使得穿过光透过部分的光能够以线图案照射物体。第一光栅的光阻挡部分被认为对撞击在第一光栅上的光产生阴影效应，使得例如某些角度的光线被阻挡，而其他角度的光线可以穿过光透过部分通过第一光栅。撞击在第一光栅上的光可以由LED直接发射，或者可以重定向到第一光栅。因此，可以认为第一光栅形成光线的（规则）扇形，其中暗线在某些角度下发生。第一光栅可以被布置在至少一个LED的“远场”中，即至少一个LED和第一光栅的距离足够大，使得由LED发射的光线作为（基本上）平行的光线到达第一光栅。优选地，LED可以被认为是相对于第一光栅的点光源。然后还可以认为第一光栅的光阻挡部分对撞击在第一光栅上的光产生阴影效应，使得产生基本上平行光线的（规则）阵列，其中出现暗线。优选地，LED的尺寸可能比第一光栅的尺寸更小。因此，根据第一方面的照明设备依赖于简单且广泛可用的元件（诸如LED和光栅）来提供线图案，显著降低了生产成本。特别地，LED和对应的光栅可以被提供有非常小的尺寸，使得可以显著减小照明设备的形状因子。在光发射路径中不需要其他复杂且占用空间的光学元件来获得基本平行光线的规则阵列。然而，可以提供这样的光学元件，以便改善由阴影效应引起的线图案的强度和对比度。在本专利技术的示例性实施例中，照明设备还包括至少一个光学元件，该至少一个光学元件被布置成朝向第一光栅折射和/或反射光。利用至少一个光学元件，否则将错过第一光栅的光线可以朝向第一光栅被重定向，因此增强了通过第一光栅的光的强度，并且改善了利用线图案对物体的光照的强度。由至少一个光学元件重定向的光可以包括由LED在与第一光栅的位置不对应的方向上发射的光。由至少一个光学元件重定向的光还可以包括在第一光栅上反射（例如，由第一光栅的光阻挡部分阻挡）、或者被照明设备的其他元件反射的光。总之，可以增强穿过第一光栅的光线的可能性，因为至少一个光学元件可以将光线朝向第一光栅重定向，其中光线否则将不通过第一光栅。另外，可以认为至少一个光学元件提供光学投影，诸如指向第一光栅的光线或通过第一光栅的光线的准直。比如，诸如反射镜元件的反射元件或诸如透镜的折射元件可以形成指向第一光栅的基本上平行的光束，使得第一光栅接收来自至少一个LED的“远场”发射，同时可以减小该至少一个LED和第一光栅之间的距离。比如，诸如反射镜元件的反射元件或折射元件也可以被布置在第一光栅背向至少一个LED的一侧上，使得穿过第一光栅的光可以投射在物体上。在本专利技术的示例性实施例中，至少一个光学元件被配置为用于至少一个LED的反射器杯、白色LED封装、TIR透镜和/或菲涅耳透镜。反射器杯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种照明设备，用来在物体的3D成像中提供光图案，其中所述照明设备包括：/n- 至少一个LED（4），用于朝向光发射侧（6）发射光；/n- 具有规则间距的第一光栅（8），所述第一光栅（8）具有光阻挡部分（10）和光透过部分（12）；/n- 其中所述第一光栅（8）被布置在所述光发射侧（6）上以在所述光阻挡部分（10）处阻挡光的通过，使得通过所述光透过部分（12）的光能够以线图案照射物体，/n- 其中所述第一光栅（8）被配置为使得某些角度的光线被阻挡，而其他角度的光线可以穿过所述光透过部分（12）通过所述第一光栅（8），以产生阴影效应。/n

【技术特征摘要】
20180618 EP 18178203.81.一种照明设备，用来在物体的3D成像中提供光图案，其中所述照明设备包括：
-至少一个LED（4），用于朝向光发射侧（6）发射光；
-具有规则间距的第一光栅（8），所述第一光栅（8）具有光阻挡部分（10）和光透过部分（12）；
-其中所述第一光栅（8）被布置在所述光发射侧（6）上以在所述光阻挡部分（10）处阻挡光的通过，使得通过所述光透过部分（12）的光能够以线图案照射物体，
-其中所述第一光栅（8）被配置为使得某些角度的光线被阻挡，而其他角度的光线可以穿过所述光透过部分（12）通过所述第一光栅（8），以产生阴影效应。


2.根据权利要求1所述的照明设备，还包括至少一个光学元件（16），所述光学元件（16）被布置成朝向所述第一光栅（8）折射和/或反射光。


3.根据权利要求2所述的照明设备，其中所述至少一个光学元件（16）被配置为用于所述至少一个LED（4）的反射器杯、白色LED封装、TIR透镜和/或菲涅耳透镜。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的照明设备，其中所述第一光栅（8）的所述光阻挡部分（10）的至少一部分对于由所述LED（4）发射的光是反射的。


5.根据权利要求1-3中任一项所述的照明设备，其中所述第一光栅（8）的所述光阻挡部分（10）的至少一部分对于由所述LED（4）发射的光是镜面反射的。


6.根据权利要求1所述的照明设备，还包括具有规则间距的至少一个第二光栅（20），所述第二光栅（20）具有光阻挡部分（22）和光透过部分（24）；
-其中所述至少一个第二光栅（20）被布置在所述至少一个LED（4）和所述第一光栅（8）之间；并且
-其中特别地，所述至少一个第二光栅（20）具有与所述第一光栅（8）相同的间距。


7.根据权利要求6所述的照明设备，还包括在所述LED（4）的所述光发射侧（6）上的至少一个透明载体（14）；
-其中所述第一光栅（8）设置在所述至少一个透明载体（14）的一侧上。


8.根据权利要求7所述的照明设备，还包括所述至少一个第二光栅；
-其中所述第一光栅（8）和所述至少一个第二光栅（20）设置在所述至少一个透明载体（14）的相对侧上。


9.根据权利要求6或8所述的照明设备，其中所述至少一个第二光栅（20）的所述光阻挡部分（22）的至少一部分对于由所述LED（4）发射的光是反射的。


10.根据权利要求6或8所述的照明设备，其中所述至少一个第二光栅（20）的所述光阻挡部分（22）的至少一部分对于由所述LED（4）发射的光是镜面反射的。


11.根据权利要求6-8中任一项所述的照明设备，其中所述第一光栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJP恩格伦，VD卡卡尔，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：新型
国别省市：荷兰;NL