CN102985751A - 具有光导引件和反射器的光输出装置 - Google Patents

Abstract

一种光输出装置(1)具有至少一个基本呈点状的光源(5)、在发射方向上设于该光源(5)前面且由透明材料构成的光导引件(10)以及包围该光导引件(10)的反射器(5)。光导引件(10)基本呈圆柱体形，该圆柱体的一个端面构成光入射面(11)，该圆柱体的与该光入射面对置的一侧至少部分相对于该圆柱体的纵轴线(I)如此倾斜，即，它允许一部分的光透过但反射另一部分的光，该圆柱体周面(18)具有用于光线出射的结构(19)。

Description

具有光导引件和反射器的光输出装置

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的光输出装置，它具有至少一个基本呈点状的光源，其中，光输出借助设于光源前面的光导引件以及围绕该光导引件的反射器来进行。要采用的点状光源尤其是LED。

在照明技术领域中越来越多地采用了LED，这是因为其与常见的光源例如荧光灯或白炽灯泡相比具有许多优点。LED的一个优点例如在于其发出的光主要在这样的方向上，在照明结构中也要在该方向上实现实际的光输出，即在光射出方向上。但在这里LED同时也有缺点，因为只能按照以下方式有目的地影响所发出的光线，即某些光学元件直接定位在LED的光出射区域内。因为由LED发出的光中有相当一部分是直射光且可控性较低，所以必然也出现一定程度的散射光，其尤其对于细窄发光分布起到强烈干扰作用。而且，对于采用彩色LED的LED模组(例如RGB模组)，需要目的明确的颜色混合，以便最终获得具有期望混色的均匀光输出。

与此相应，本发明任务在于，给出一种用于在包括基本呈点状的光源、尤其是LED的照明装置中影响光输出的新颖设计，借此来获得上述的优点。尤其是，应该一方面实现对光输出的有效影响，另一方面，应该在采用彩色光源的情况下获得有效的颜色混匀。

该任务将通过具有权利要求1的特征的光输出装置来完成。本发明的有利改进方案是从属权利要求的主题。

本发明的解决方案基于使用特别设计的光导引件，借此一方面实现了有效的光导引，另一方面使得由一个或多个光源所发出的光被混匀。这种特殊的光导引件基本上呈圆柱体形，其中，该圆柱体的一个端面构成光入射面。与该光入射面对置的圆柱体一侧至少部分相对于圆柱体的纵轴线是倾斜取向的。它由此一来允许一部分光透过，但反射另一部分光，在这里，被反射的那部分光经过具有用于光线出射的结构的圆柱体周面被输出到包围该光导引件的反射器。此特殊结构设计实现了由光源发出的光的所有部分都被有效利用。

即，根据本发明，提出一种光输出装置，其具有至少一个基本上呈点状的光源、在发射方向上设于光源前方的且由透明材料构成的光导引件以及包围光导引件的反射器，在这里，根据本发明，该光导引件基本上呈圆柱体形状，其中，圆柱体的一个端面构成光入射面，该圆柱体的与该光入射面对置的一侧至少部分相对于该圆柱体的纵轴线是如此倾斜的，即，它允许一部分的光透过但反射另一部分的光，并且该圆柱体的周面具有用于光线出射的结构。

根据本发明，作为光源最好采用LED，在这里，LED可以尤其是不同颜色的LED。为了进一步优化由不同LED发出的光的混合而最好规定，该光导引件的光入射面具有散光结构、尤其是微型结构。或者，也可以在光入射面区域内设置光学元件例如薄膜，该薄膜具有相应的散光结构、尤其是微型结构。

根据本发明的装置不仅可被用于对称光输出，也可被用于非对称光输出。在对称光输出情况下，该光导引件的光出射面（即与光入射面对置的一侧）最好由延伸到光导引件中的凹部的周面形成，在这里，该凹部例如呈圆锥体形状。根据应如何细窄发光地实现光输出，可以选择圆锥体的圆锥形(Konus)。该圆锥形尤其是可以在0°～45°范围内。

不过，作为对称光输出的替代方式，也可以规定非对称光输出。在此情况下，光导引件的与该光入射面对置的面最好由一个倾斜端面构成，在该面上一方面发生光折射，另一方面发生反射。

包围本发明光导引件的反射器最好呈盆状。在这里，也可以改变反射面的形状，以便按照期望方式影响光输出。

最后，通过本发明的装置实现了通过简单但有效的方式来影响点状光源、尤其是LED的光输出。通过利用该部件的不同的光导引性能，可以通过简单方式获得具有不同的光发射特性的照明，而这不能从外面一眼看上去就能区分出来。

以下，将结合附图来详细说明本发明，其中：

图1示出根据本发明的光输出装置的第一实施例，

图2-图4是应用在第一实施例中的光导引件的视图，

图5是图2-图4的光导引件的剖视图，和

图6-图8是借以获得非对称光输出的光导引件的第二实施例的视图。

在图1中总体以附图标记1表示的本发明装置用于导引光，所述光由多个点状光源、尤其是LED发出。此时最好采用尤其是不同颜色的LED，例如呈红色、绿色、蓝色的LED，以便通过控制不同颜色的强度来获得具有几乎任何色度或者说任何色温的混合光。借助本发明的装置1，一方面将获得非常好的各种LED的光的混合；另一方面，也可以将光线有效地导引至某个区域。该装置1例如可被用在所谓的LED投光器中。

本发明装置1的重要零部件一方面是盆状反射器2，另一方面是大致设置在反射器2中心区域内的透明的光导引件10。以下还将详细描述光导引件10的结构。这两个部件即反射器2和光导引件10由环形的保持件3来保持就位，通过该保持件，也同时实现了固定在未详细示出的LED投光器的壳体之上或之内。

本发明装置的中心零部件如上所述是透明的光导引件10，以下将结合图2-图5来详细描述其结构。

从外面看，由透光材料构成且最好由透明塑料构成的光导引件10基本上呈圆柱体形。圆柱体的背面此时构成光入射面11并且相应地朝向光源。通过环绕的边缘区12形成一个盘形的凹部13，该凹部根据图5的剖视图用于容纳在此示意所示的LED5。于是，经过背面或者说相应的光入射面11，LED5的光被入射到光导引件10中。

如上所述，人们希望LED5的光被尽量好地混匀。为了做到这一点而规定，光入射面11具有光散射用的微型结构。通过该结构的光散射作用，将获得光线均匀分布，而没有极端的不连续性。同时，这种结构顾及了所力求的颜色混匀。

作为光入射面11本身具有结构的实施方式的替代，也可以规定，在凹部13的底面上，即在LED5和光入射面11之间，加入平面光学元件如具有相应微型结构的薄膜。通过此方式也获得了上述的光线均匀分布和颜色混匀。

这样，被入射到光导引件10中的光线的继续传播基本上按照图5的剖视图示意所示的两种不同方式来进行。

在这里，尤其是与光导引件10的光入射面11对置的面15负责光线的继续传播。在力求获得对称光输出的所示实施例中，此时该面15由延伸到光导引件10中的凹部16形成，该凹部呈圆锥体形。该面15由此相对于该圆柱体的纵轴线I倾斜构成并且由凹部16的周面形成。

抵达该面15的光线现在按照不同的方式来继续传播。例如，由光线A代表的第一部分基本上未变化地被输出向底面。在此，在光导引件10和凹部16之间的过渡处可能出现折射，即光线A略微偏转。而以低平角度抵达该面15的光线(通过光线B来表示)在面15处被全反射，并由此射向该圆柱体的周面18。在周面18上设有随后还要详细描述的结构19，光线通过该结构被射出并且被转向至围绕的盆状反射器2的反射面。这些光线随后由反射器2又被反射向底面。因而最后，由LED5在光射出方向上（即向下）发出的光线以及侧向输出的光线（即LED5的散射光）都朝向底面输出。在此，可通过选择圆锥体形凹部16的张角来影响光分布。在此，圆锥体的圆锥形(Konus)可以在0°～45°范围内。

关于光导引件10的周面18要注意的是，设于那里的结构19最好如此设计，即，侧向离开光导引件10的光线尽量垂直于纵轴线I输出。由此保证了光可有效地通过反射器2被转向到光射出方向上。这种优选的侧向光输出是如此获得的，即，结构19又是以微型棱柱体结构形式来形成。尤其是，这种结构由在周面18范围内延伸的凹槽和凸起的交替布置来形成。

最后，通过光导引件10和反射器2的组合开创以下可能性，可获得光束很细窄的光分布，尽管如此，还是将获得LED5光的良好混匀。

本发明光导引件的第二变型如图6-图8所示。它在此是这样的变型，在此获得了非对称的光射出。为此，光导引件10的与光入射面11对置的面15没有构成圆柱体形凹部的周面。取而代之，面15现在以该圆柱体的单侧斜面或者说倾斜端面的形式来构成。如像在图1-图5的实施例中那样，一部分的光线基本上不受阻碍地透过光导引件10并经面15离开。而另一部分光线在面15处被反射并经周面18输出至反射器2。于是，在此实施方式中最终得到了非对称的光输出特性，其例如可被用于墙壁照明或者用于照明侧设于LED发光器下方的物体。但是在第二实施例中，由LED发出的光也完全被用于照明，在这里，还是出现了光的有效混匀。

Claims (10)

1.一种光输出装置(1)，其具有：

至少一个基本上呈点状的光源(5)；

光导引件(10)，其在发射方向上设于该光源(5)的前方，且由透明材料构成；以及

反射器(2)，其围绕该光导引件(10)，

该光输出装置的特征是，

该光导引件(10)基本上呈圆柱体形状，其中，

●该圆柱体的一个端面构成光入射面(11)，

●该圆柱体的与该光入射面对置的一侧至少部分相对于该圆柱体的纵轴线(I)如此倾斜，即，该圆柱体的与该光入射面对置的一侧允许一部分光线透过，但反射另一部分光线，

●该圆柱体的周面(18)具有用于光线出射的结构(19)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该光导引件(10)的该光入射面(11)具有散光结构，尤其是微型结构。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，在该光导引件(10)的该光入射面(11)之前设有光学元件，所述光学元件尤其是薄膜，所述光学元件具有散光结构尤其是微型结构。

4.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该光导引件(10)的由倾斜面构成的光出射面(15)由延伸进入该光导引件中的凹部(16)的周面构成。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征是，该凹部(16)呈圆锥体形。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征是，该圆锥体形的凹部(16)的圆锥形在0°～45°范围内。

7.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征是，该光导引件(10)的由倾斜面构成的光出射面(15)构成该圆柱体的倾斜端面。

8.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该反射器(2)呈盆状。

9.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该光源由LED构成。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征是，该装置具有许多各种颜色的LED。

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