CN103168258A - 包括棱柱形层堆叠的准直器以及包括这样的准直器的照明单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包括棱柱形层堆叠的准直器。所述棱柱形层堆叠包括：包括1D布置的第一棱柱的第一棱柱形层，其具有有第一棱柱顶角的第一棱柱顶部，以及有第一凹槽角的第一凹槽；以及包括1D布置的第二棱柱的第二棱柱形层，其具有有第二棱柱顶角的第二棱柱顶部，以及有第二凹槽角的第二凹槽。第一棱柱形层和第二棱柱形层采用交叉配置。而且，第一和第二棱柱形层的第一和第二棱柱顶部指向相同的方向。第一和第二棱柱顶角以及第一和第二凹槽角选自120-160°的范围。

Description

包括棱柱形层堆叠的准直器以及包括这样的准直器的照明单元
技术领域
本发明涉及一种包括棱柱形层的准直器，并且涉及一种包括光源和这样的准直器的照明单元。
背景技术
在本领域中具有光学有源层的照明单元或照明器是已知的。US7631980例如针对一种包括光源和在所述光源前面的照明面板的照明器，其中照明面板的外侧(正面)具有定型（profiled）表面以便将所透射的光辐射主要地导向到预定区中，其中光辐射与垂直于照明面板的平面的方向成相对小的角度，并且其中与照明面板的平面成小角度的光辐射被减少了，特别是当照明器必须在预定区中产生相对高强度的光辐射时。为了实现这个目标，不太透明材料的壁被嵌入照明面板的透明材料中，所述壁基本上垂直于照明面板的平面延伸，并且优选地在照明面板的整个厚度上延伸，即在照明面板的透明材料的厚度上延伸。根据US7631980，这样的壁被发现是用于进一步减少来自照明面板的不便光辐射的有效装置。
而且根据US7631980，发现光辐射以与照明面板的平面成相对小的角度离开在照明面板的前面的定型表面，所述光辐射引起不便的眩光，并且紧跟着长路径通过照明面板的材料。对于照明面板的透明材料中的某些光线，特别是与照明面板的平面成小角度导向的光线，这样的长路径是可能的。根据US7631980，这样的光线似乎是定型表面的结构不希望有的副作用。这样的不希望有的光线还可以通过照明面板的表面上的灰尘或其它颗粒对光辐射的反射或散射引起，或者由照明面板的材料中的损坏或不规则引起。
发明内容
微透镜光学(MLO)被用在许多发光二极管(LED)和荧光型办公室照明器中以控制眩光。尽管在避免眩光方面现有技术解决方案也许有效，但是MLO的使用可能具有若干缺点：
1. MLO构件的制造工艺和切割可能是麻烦的。  
2. MLO板可能是相当厚的(3-4 mm)和重的并且不允许太多弯曲；
3. MLO的特征可能是相当粗糙的(± 0.5 mm)，从而具有不太“高级的外观”。
因此，本发明的一方面是提供可替换的准直器和使用这样的准直器的可替换的光源，这优选地进一步至少部分地消除了上述缺点中的一个或多个。
本发明提出了由线性棱柱形结构构成的光学层。通过在交叉取向上放置两层这种材料，所获得的强度分布可以等于现有的MLO板。所述层可以与BEF层(亮度增强膜)类似。
在本发明的准直器和照明单元中，所述层非常适于代替通常应用于照明器中的MLO板(微透镜光学板)。而且，这样的层可能比MLO板更容易制造。此外，所述结构(即1D棱柱)可能比MLO系统的透镜小得多，例如特征具有尺寸<50微米，这可以赋予比具有± 0.5 mm特征的MLO系统更高级的外观。而且，利用本发明，薄和/或柔性准直器可以被提供，同时可以具有低的或可忽略的眩光。
因此，在第一方面，本发明提供了包括棱柱形层堆叠的准直器(即光准直器)，其中所述棱柱形层堆叠包括：
– 包括1D布置的第一棱柱的第一棱柱形层(诸如片、膜或箔)，其具有有第一棱柱顶角的第一棱柱顶部，以及有第一凹槽角的第一凹槽；以及
– 包括1D布置的第二棱柱的第二棱柱形层(诸如片、膜或箔)，其具有有第二棱柱顶角的第二棱柱顶部，以及有第二凹槽角的第二凹槽；
– 其中第一棱柱形层和第二棱柱形层采用交叉配置，第一和第二棱柱形层的第一和第二棱柱顶部指向相同的方向，并且其中第一及第二棱柱顶角和第一及第二凹槽角选自120-160°的范围。
采用这样的准直器，光源的光可以被高效且有效地校准并且眩光可以被减少。进一步地，所述准直器可以是薄的并且可选地可以为柔性的。所述准直器可以具有更好的外观，因为特征(即棱柱)可能是不可见的。假定基于箔的系统，所述准直器的厚度可以例如为约50-200 μm。代替箔(柔性)，当然也可以使用板(或片)。那么，所述准直器的厚度可以例如为约2-4 mm。
在这里，术语“堆叠”表示棱柱形层被布置在彼此之上(被堆叠)。当使用这样的准直器时，光源将照射第一棱柱形层(从背面，即在第一棱柱同样指向的方向上)，并且所述光的至少一部分将被透射穿过第一棱柱形层并照射第二棱柱形层(再次在第二棱柱同样指向的方向上)，并且随后透射穿过第一棱柱形层的光的至少一部分被透射穿过第二棱柱形层，至少部分可以作为准直照明单元光从其逃脱。
如对于本领域的技术人员而言将清楚的是，所述棱柱形层是透射的。更准确地说，整个堆叠可以是透射的。可以被使用的透射材料可以例如选自由以下各项构成的组：PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(树脂玻璃或有机玻璃)、乙酸丁酸纤维素（CAB）、聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、(PETG) (乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)以及COC(环烯烃共聚物)。如上文所提到的，所述层在实施例中可以与BEF层(亮度增强膜)类似。因此，准直器堆叠是透射式准直器堆叠。
第一棱柱形层和第二棱柱形层采用交叉配置，即第一棱柱形层和第二棱柱形层的棱柱的1D(一维)方向彼此具有角度(基本上不为0°或180°)。换句话说，第一棱柱具有第一纵轴，而第二棱柱具有第二纵轴，并且第一纵轴和第二纵轴都具有不等于零的相互夹角θ。当相互夹角θ在80-100°的范围内，特别是在85-95°的范围内，甚至更特别地相互垂直时，可以获得最好的准直结果。可替换地，这可以被定义为“交叉”意指棱柱形片的凹槽的长度方向在彼此之间的角度θ(其值像上文所定义的那样)下相互延伸。
如上文所指示，第一和第二棱柱形层的第一和第二棱柱顶部指向相同的方向。假定所述堆叠具有光入射面（即光源的光可以被导向到的面）以及光出射面（即准直光可以从其逃脱的面），所述棱柱的基部将基本上平行于光入射面并且两个棱柱形层的棱柱顶部指向垂直于入射面的方向，而且指向远离光出射面的方向。当光源的光被导向到第一棱柱形层时(也参见下文)，所述光的主方向或光轴通常将基本上平行于棱柱指向的方向。为了清楚起见，交叉棱柱形层的取向是这样的，棱柱形片的主面（即平滑面和带槽面）相互平行地延伸。
从横截面来看，所述棱柱有具有棱柱顶角的三角形状，并且在中间有具有凹槽角的凹槽。所述凹槽可以被视为虚拟棱柱。
棱柱被平行延长和布置。因此，在本文中，棱柱形层被指示为用棱柱来1D布置。对于两个棱柱形层来说，棱柱的尺寸和角度、棱柱顶部、凹槽以及凹槽角可能是不同的。然而，原则上，在一个单一的棱柱形层内甚至可能存在棱柱顶角、凹槽角和/或尺寸在该层上的变化。然而优选地，一个棱柱形层内的角度和尺寸在该棱柱形层上是相同的。
因此，所述堆叠包括：包括1D布置的第一棱柱的第一棱柱层，其具有有第一棱柱顶角的第一棱柱顶部，以及有第一凹槽角的第一凹槽；以及(在其下游)包括1D布置的第二棱柱的第二棱柱形层，其具有有第二棱柱顶角的第二棱柱顶部，以及有第二凹槽角的第二凹槽。
如上文所指示的，第一及第二棱柱顶角和第一及第二凹槽角选自120-160°的范围。而且，同样如上文所指示的，第一和第二棱柱顶角可以被彼此独立地选择，并且第一和第二凹槽角可以被彼此独立地选择。在特定实施例中，第一和第二棱柱顶角在值上是基本上相同的。在另一个特定实施例中，第一和第二凹槽角在值上是基本上相同的。在一个棱柱形层内，可能存在棱柱和/或凹槽的两个或更多个子集，所述子集遵照上述条件，但在例如棱柱角和/或凹槽角的值方面不同。例如，可能存在角度的统计分布(在所指示的范围内)。
所述角度是针对凹槽和棱柱顶部两者的，因此是钝角。特别地，棱柱顶角(α1, α2)和凹槽角(β1, β2)选自130-150°的范围。再者，针对第一棱柱形层和第二棱柱形层的凹槽和棱柱顶部的角度可以被彼此独立地选择。由于棱柱形层的性质，棱柱顶角和凹槽角在实施例中在一个棱柱形层内可以为基本上相同的(除非在层上存在变化，如作为特定实施例在上文所指示的)，例如对于第一或第二棱柱形层来说，棱柱顶角和凹槽角两者都为140°。
为了进一步改进光的平滑分布，特别是为了在宽角度处降低强度变化，棱柱形部分和直角（right）部分可以被组合。这在本文中被指示好像棱柱顶部被截短或者好像凹槽被截短。凹槽的截短还可以被视为棱柱层中的印象，其中相邻棱柱的棱柱边缘彼此不接触。这可以确保在高角度处更平滑的强度图案。
凹槽或棱柱顶部的截短可以被引入第一棱柱形层中或者第二棱柱形层中或者第一和第二棱柱形层两者中。可选地，棱柱顶部和凹槽两者都可以被截短。因此，下文紧接着是多个变体，其可以可选地被组合。截短可以是分别针对每个棱柱顶部或凹槽的，但截短还可以是周期性地。因此，本发明还包括其中棱柱顶部的子集被截短且一些棱柱顶部的子集未被截短的实施例。同样地这可以适用于凹槽。
在第一变体中，第一棱柱顶部被截短从而在两个相邻截短的第一棱柱顶部之间具有最短截短的棱柱顶部距离(dt1)，其中第一棱柱形层具有第一棱柱形层间距(p1)(即周期)，并且其中优选地第一棱柱形层具有1<p1/dt1≤2的第一棱柱形层间距(p1)和最短截短的棱柱顶部距离(dt1)的比值。应用截短的第一棱柱顶部的优点不仅可以改进准直属性，而且这样的截短还可以被应用来允许第二棱柱形层“依靠”第一棱柱形层。因此，第二棱柱形层可以与第一棱柱形层的截短的棱柱(即与平截顶部)物理接触。在一个棱柱形层内，可能存在棱柱和/或凹槽的两个或更多个子集，所述子集遵照上述条件，但在例如间距和可选地截短的棱柱顶部距离的值方面不同。
在第二变体中，第二棱柱顶部被截短从而在两个相邻截短的第二棱柱顶部之间具有最短截短的棱柱顶部距离(dt2)，其中第二棱柱形层具有第二棱柱形层间距(p2)，并且其中优选地第二棱柱形层具有1<p2/dt2≤2的第二棱柱形层间距(p2)和最短截短的棱柱顶部距离(dt2)的比值。应用截短的第二棱柱顶部的优点不仅可以改进准直属性，而且这样的截短还可以被应用来允许另外的层“依靠”第二棱柱形层，即第二棱柱形层的下游(也参见下文)。在一个棱柱形层内，可能存在棱柱和/或凹槽的两个或更多个子集，所述子集遵照上述条件，但在例如间距和可选地截短的棱柱顶部距离的值方面不同。
在第三变体中，第一凹槽被截短，其中第一棱柱在两个相邻截短的第一凹槽之间具有基部宽度(dg1)，其中第一棱柱形层具有第一棱柱形层间距(p1)，并且其中优选地第一棱柱形层具有1<p1/dg1≤2的第一棱柱形层间距(p1)和基部宽度(dg1)的比值。在一个棱柱形层内，可能存在棱柱和/或凹槽的两个或更多个子集，所述子集遵照上述条件，但在例如间距和可选地基部宽度的值方面不同。
在第四变体中，第二凹槽被截短，其中第二棱柱在两个相邻截短的第二凹槽之间具有基部宽度(dg2)，其中第二棱柱形层具有第二棱柱形层间距(p2)，并且其中优选地第二棱柱形层具有1<p2/dg2≤2的第二棱柱形层间距(p2)和基部宽度(dg2)的比值。在一个棱柱形层内，可能存在棱柱和/或凹槽的两个或更多个子集，所述子集遵照上述条件，但在例如间距和可选地基部宽度的值方面不同。
因此，对于所有变体适用1<p/d≤2。在非截短的棱柱形层中，间距和顶部距离/基部宽度是相同的。在值p/d>2下准直功能可以减少。特别地，具有1<p/d≤1.5的截短的棱柱顶部或截短的凹槽被应用。间距p和顶部距离/基部宽度是长度，并且像在下文进一步指示的那样，可以例如在5-1000 μm的范围内。
在其中棱柱基部宽度和/或最短截短的顶部距离变化的变体中，局部地1<p/d≤2的条件可能不满足，如果平均的话这个条件无论如何可以满足。因此，在特定实施例中，条件1<pa/da≤2适用，其中pa是平均间距，并且其中da是平均棱柱基部宽度和/或最短截短的顶部距离。
无论是否被截短，第一棱柱形层和第二棱柱形层两者都具有间距(p)。如上文所指示的，在一个棱柱形层内，可以存在在例如间距的值方面不同的棱柱和/或凹槽的两个或更多个子集。
如上文所指示，棱柱形特征可能相对较小，诸如在5-200 μm的范围内。因此，在实施例中，第一棱柱形层具有第一棱柱形层间距而第二棱柱形层具有第二棱柱形层间距，其中，第一及第二棱柱形层间距选自5-200 μm的范围。再者，针对两个棱柱形层的间距可以被彼此独立地选择。然而，所述特征也可能更大，例如5-1000 μm。
在实施例中，第一棱柱形层和/或第二棱柱形层可通过挤出获得。在一个棱柱形层内，可能存在可以在棱柱和/或凹槽尺寸方面不同的棱柱和/或凹槽的两个或更多个子集。
所述准直器或更特别地所述堆叠可以进一步包括诸如为(透射的)层形式的附加的(可选的)光学元件。例如，在实施例中所述堆叠进一步包括布置在第二棱柱形层的下游的光学层。这样的光学层可以例如被用作出射窗和/或保护层。当第二棱柱的顶部被截短时，在第二棱柱形层的下游的这样的光学层可以与截短的棱柱(即与平截顶部)物理接触。可替换地或者此外，所述堆叠进一步包括布置在第一棱柱形层的上游的漫射器层。例如，这个光学层可以被用来漫射(上游)光源的光。
在第一棱柱形层与第二棱柱形层之间的至少是由于在(截短的)第一棱柱之间的存在凹槽而导致的空隙。第一棱柱形层与第二棱柱形层之间的开放空间可以填充气体，诸如空气。
在特定实施例中，所述准直器包括多个邻近地布置的棱柱形层堆叠。1D方向可以根据堆叠的不同而不同。这可以允许准直光的光分布的平滑度的进一步改进。
在又一个方面，本发明提供了一种照明单元，其包括配置成提供光源光的光源和如本文所描述的准直器，所述准直器被配置成校准光源的光源光。所述准直器将被布置在光源的下游，并且顺序将是(i)光源，其下游(ii)第一棱柱形层以及其下游(iii)第二棱柱形层(不排除上游、下游或中间的其它层)。
在特定实施例中，所述照明单元进一步包括灯箱，其中所述灯箱封装光源并且其中所述灯箱包括光透射窗，其中所述光透射窗包括所述准直器。特别地，所述灯箱可以封装多个光源。所述灯箱可以被用来使光均匀和/或使光分布均匀。所述光源可以是任何光源。然而，特别地固态光源(固态LED)可能因为它们的尺寸的缘故而是令人感兴趣的。而且，术语“光源”还可以指的是多个光源。所述准直器还可以被用在波导的出耦合表面处。
所述光准直器特别地可以被配置成抑制辐射以大于65°的角度从所述准直器逃脱。所述准直器因此可以被用来减少眩光。在实施例中，所述准直器被配置成校以这样的方式准照明单元的光：使得以(与堆叠的法线成)≥65°的角度来自照明单元的光的亮度<1000 cd/m2。当然，取决于所述照明单元的应用，这个(眩光)角度可以被选择为具有不同的值。
利用本发明，薄照明单元可以配备有低的或可忽略的眩光。所述照明单元可以被应用于例如办公室、商店、待客区(诸如宾馆、饭店、医院等)等中。例如，所述照明单元可以被作为嵌入式不突出光源来应用(例如将照明集成到天花板的栅格中)。
在本文中，术语“上游”和“下游”涉及项目或特征相对于来自光产生装置(在这里特别地为光源)的光的传播的布置，其中，相对于来自光产生装置的光束内的第一位置、靠近光产生装置的光束中的第二位置是“上游”，并且进一步远离光产生装置的光束内的第三位置是“下游”。
本文中的术语“基本上”例如在“基本上所有发射”中或在“基本上包括”中将被本领域的技术人员所理解。术语“基本上”还可以包括具有“完全地”、“彻底地”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中形容词基本上也可以被移除。在适用情况下，术语“基本上”也可以涉及90%或更高，诸如95%或更高，特别地99%或更高，甚至更特别地99.5%或更高，包括100%。术语“包括”还包括其中术语“包括”意指“由…构成”的实施例。
此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二、第三等等被用于区分类似元件并且未必用于描述相继次序或时间次序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施例能够以除本文所描述或者所图示之外的其它顺序操作。
设备在本文中除了别的以外在操作期间被描述。如对于本领域的技术人员而言将清楚的是，本发明不限于操作的方法或操作中的设备。
应该注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域的技术人员在不背离所附权利要求的范围的情况下将能够设计许多可替换的实施例。在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应该被解释为限制该权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除除在权利要求中所陈述的那些之外的元件或步骤的存在。在元件前面的冠词“一”不排除多个此类元件的存在。本发明可以借助于包括若干个不同元件的硬件，并且借助于适当地编程的计算机来实施。在列举了若干个装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个可以通过同一项硬件来体现。特定手段被记载在相互不同的从属权利要求中这一简单事实并不表示这些手段的组合不能够被有利地使用。
本发明进一步适用于包括说明书中所描述的和/或附图中所示出的表征特征中的一个或多个的设备。
附图说明
现在将参考随附示意图仅通过示例对本发明的实施例进行描述，在随附示意图中，对应的附图标记表示对应的部分，并且其中：
图1a-1h示意性地描绘了本发明的一些实施例和/或原理；以及
图2示意性地描绘了照明单元的实施例。
附图未必是按比例的。
图3a-3f示出了在下面进一步阐述的一些(比较)结果。
具体实施方式
图1a(截面图)示意性地描绘了棱柱形层(或箔)。这个棱柱形层是第一棱柱形层10或第二棱柱形层20的示例。因此，该棱柱形层用附图标记10、20来表示。同样地，当适用于第一棱柱形层和第二棱柱形层两者时表示其它特征。
假定它为第一棱柱形层10，该第一棱柱形层10包括1D布置的第一棱柱15，其具有有第一棱柱顶角α1的第一棱柱顶部16以及有第一凹槽角β1的第一凹槽17。
假定它为第二棱柱形层20，该第二棱柱形层20包括1D布置的第二棱柱25，其具有有第二棱柱顶角α2的第二棱柱顶部26以及有第二凹槽角β2的第二凹槽27。
注意，棱柱顶角和凹槽角的值是基本上相同的。所述角度是钝角。
间距（即棱柱顶部之间或凹槽之间的距离）用附图标记p来表示。第一棱柱形层10具有第一棱柱形层间距p1；第二棱柱形层20具有第二棱柱形层间距p2。例如，第一和第二棱柱形层间距p1、p2选自5-200 μm的范围。
棱柱具有边缘7，其实际上也是凹槽的边缘。单个棱柱15、25的边缘7分别在角度α1和α2下相对于彼此被配置。同样地，两个相邻棱柱15、25的相邻边缘7分别在角度β1和β2下相对于彼此被配置。(细长的)棱柱具有特定方向(经度方向)。这可以用纵轴来表示，所述纵轴具有用于第一棱柱形层10的第一棱柱15 的第一纵轴的附图标记18，并且所述纵轴具有用于第二棱柱25的第二纵轴的附图标记28。通常，在一个棱柱形层内的纵轴全都被平行布置。
第一棱柱形箔具有第一面11；第二棱柱形箔具有第一面21。而且，棱柱形箔的棱柱形面或第二面分别用附图标记12和22来表示。来自光源的光(未指示；见下文)将在从第一面11、21到第二面12、22的方向上行进，并且从那里逃脱。通常，第一面11、21是平滑的。因此，棱柱形片的主面(11/12和21/22)（即平滑侧和带槽侧）分别相互平行地延伸。通常，所有主面11/12/21/21相互平行地延伸。
图1b-1c示意性地描绘了变体，其中，棱柱顶部16、26和凹槽17、27分别被截短。如上文所指示的，凹槽和/或棱柱顶部的截短可以被应用，并且截短可以被应用于所述棱柱形层中的一个或两者。
图1b示意性地描绘了其中棱柱顶部被截短的实施例。注意当实际上延伸边缘7时，具有所指示范围内的值的棱柱顶角α仍将被获得。由于截短的缘故，笔直部分8被引入(截短棱柱的棱柱顶部)。截短的棱柱顶部之间的最短距离用附图标记d来表示。实际上，附图标记d是由两个截棱柱之间的凹槽所形成的虚拟棱柱的(虚拟)基底的长度。这用虚线b来表示。
图1b因此示意性地描述了一个变体，其中，第一棱柱顶部16被截短从而在两个相邻截短的第一棱柱顶部16之间具有最短截短的棱柱顶部距离dt1。第一棱柱形层10具有第一棱柱形层间距p1。优选地，第一棱柱形层10具有1<p1/dt1≤2的第一棱柱形层间距p1和最短截短的棱柱顶部距离dt1的比值。
同样地，图1b示意性地描绘了一个变体，其中，第二棱柱顶部26被截短从而在两个相邻截短的第二棱柱顶部26之间具有最短截短的棱柱顶部距离dt2。第二棱柱形层20具有第二棱柱形层间距p2。优选地，第二棱柱形层20具有1<p2/dt2≤2的第二棱柱形层间距p2和最短截短的棱柱顶部距离dt2的比值。
如上文所指示，这个间距和/或最短截短的棱柱顶部距离还可以在棱柱形层上变化。因此，条件1<p1/dt1≤2还可以在一个实施例中被解释为1<p1a/dt1a ≤2，并且在另一实施例中，条件1<p2/dt2≤2可以被解释为1<p2a/dt2a ≤2，其中，下标a表示平均值被使用。
图1c像图1b那样示意性地描绘了类似变体，但现在具有截短的凹槽。注意，当实际上延伸边缘7时，具有所指示范围内的值的凹槽角β仍将被获得。由于截短的缘故，笔直部分8被引入(截短凹槽)。由此获得的棱柱基部用附图标记d 来表示。实际上，附图标记d是两个截短的凹槽之间的棱柱的基底的长度。这再次用虚线b来表示。
图1c因此示意性地描绘了一个变体，其中第一凹槽17被截短，其中，第一棱柱16在两个相邻截短的第一凹槽17之间具有基部宽度dg1。第一棱柱形层10具有第一棱柱形层间距p1。优选地，第一棱柱形层10具有1<p1/dg1≤2的第一棱柱形层间距p1和基部宽度dg1的比值。
同样地，图1c示意性地描绘了一个变体，其中第二凹槽27被截短，其中，第二棱柱26在两个相邻截短的第二凹槽27之间具有基部宽度dg2。第二棱柱形层20具有第二棱柱形层间距p2。优选地，第二棱柱形层20具有1<p2/dg2≤2的第二棱柱形层间距p2和基部宽度dg2的比值。
如上文所指示的，这个间距和/或最短截短的棱柱顶部距离还可以在棱柱形层上变化。因此，条件1<p2/dt2≤2还可以在一个实施例中被解释为1<p2a/dg2a ≤2，而在另一实施例中，条件1<p2/dg2≤2可以被解释为1<p2a/dg2a ≤2，其中，下标a表示平均值被使用。
如从上文可能是清楚的，图1a-1c示意性地描绘了可以独立地适用于第一棱柱形层10和第二棱柱形层20两者的实施例和变体。可选地，当应用截短时，并非所有棱柱或凹槽被截短。例如，截短可以是周期性地，例如n*p，其中2≤n≤10。
图1d示意性地描绘了包括棱柱形层堆叠3的准直器1的实施例，其中棱柱形层堆叠3包括第一棱柱形层10和第二棱柱形层20(第一棱柱形层10的下游，也见下文)，其中第一棱柱形层10和第二棱柱形层20采用交叉配置。注意，第一和第二棱柱形层10、20的第一和第二棱柱顶部16、26指向相同的方向。在本实施例中，1D方向相互垂直(纵轴18、28相互垂直)。注意，棱柱形片的所有主面(11/12和12/22)（即平滑侧和带槽侧）相互平行地延伸。
第一棱柱形层10的第二面22和第二棱柱形层20的第一面21可以彼此接触，或者可以隔开一定距离(如图1d中所示意性地描绘的那样)。在第一棱柱形层10与第二棱柱形层20之间可能存在材料m，通常为空气。
这个示意图示出了非截短的棱柱顶部16、26和凹槽17、27。然而，当然准直器1可以在一个或两个棱柱形层10、20处具有截短的棱柱顶部和/或凹槽(也参见图1f)。
图1e示意性地示出了准直器1的实施例的顶视图。第一棱柱15具有第一纵轴18，而第二棱柱25具有第二纵轴28。第一纵轴18和第二纵轴28都具有在80°-100°范围内的相互夹角θ。这当然还暗示它们具有180° - 80°到180° - 100°的相互夹角。总之，优选地不存在大于100°(或小于80°)的相互夹角。
图1f(横截面)示意性地描绘了其中至少第二棱柱形层20的第二棱柱顶部26被截短的实施例。第一棱柱形层10当然与第二棱柱形层20处于交叉布置。因此，在这个视图中不能够导出第一棱柱顶部16或第一凹槽17是否也将被截短。注意，第二棱柱顶部26的截短可以具有第二棱柱形层的较小易损性的优点和/或容易将另一个光学元件添加到堆叠3的选择权。图1f示意性地描绘了其中堆叠3进一步包括布置在第二棱柱形层20的下游（即与第二棱柱形层20的第二面22相邻或者甚至与其物理接触）的光学层30。
图1g示意性地描绘了一个实施例，其中，间距在第一和/或第二棱柱形层10、20上是变化的。图1h示意性地描绘了其中第一和/或第二棱柱形层10、20具有两者皆截短的棱柱顶部16、26和凹槽17、27的实施例。
图2示意性地描绘了包括被配置成提供光源光110的光源101（例如LED）的照明单元100的实施例和如在本文中所定义的准直器1的实施例，其中准直器1被配置成校准光源光110。因此，准直器1被布置在光源101的下游。第二棱柱形层20因此相对于光源101在第一棱柱形层10的下游；第一棱柱形层10在第二棱柱形层20的上游。
特别地，图2示意性地描绘了进一步包括灯箱105的照明单元100的实施例，其中，灯箱105封装光源101(或至少发光部分)。灯箱105包括光透射窗130，该光透射窗包括准直器1。在这里，堆叠3进一步包括布置在第一棱柱形层10的上游的漫射器层40。附图标记41和42分别表示漫射器层40的第一面和第二面。在本实施例中，漫射器板40的第二面42与第一棱柱形层10的第一面11相邻或与其物理接触。
用附图标记106表示的灯箱105的内部可以被用来使光源101的光均匀。照明单元被配置成提供光5，所述光5被校准。光的主要部分可以在具有与堆叠3的法线所成的锥角γ的锥体内找到。例如，光5的主要部分可以在65°的锥角γ内找到，从而显著减少眩光。
注意，图2示意性地描绘了“正常的”棱柱形层。然而，可以(独立地)针对一个或两个棱柱形层来选择上文所描绘和/或所描述的其它实施例和变体。
本发明特别地基于由线性棱柱形结构构成的光学膜。通过在交叉取向上放置这种材料的两个片，所获得的强度分布可以等于现有的MLO板。
图3a示出了MLO板(现有技术，顶锥体：108°)的一些强度横截面(纬度)。在所有方向上经度)获得了完全一样的剖面。这样的板的透射比是60.4 %(单通道，朗伯源)，并且91度(FWHM)的射束宽度被获得。这个结构被优化以给出最低的眩光(对于办公室照明器要求在65° 处< 1000 cd/m2)。进一步地，平滑的强度图案适合于所有半球形角(图3b)。
所有模拟使用来自光学研究协会(ORA)的LightTools 7.0.0射线追踪软件来执行。MLO和棱柱形片结合生成漫射光的灯箱被模拟(在具有镜面壁的灯箱(效率：100%)的底部上的大面积朗伯发射器)。
在示例中，下面使用由具有136度的顶角的线性棱柱组成的膜(透亮（clear）聚合物，n=1.50)。两个交叉膜的光学性能被模拟。一个透亮的聚碳酸酯板(n=1.6)被放置在两个片之上 (保护、支承)(参见例如图2)。
图3c示出了MLO剖面和新的交叉棱柱解决方案(在所有经度角上平均；0-360°)；后者用CPL(交叉棱柱形层)来表示。经交叉的片和MLO板的这个强度剖面在0与60度(纬度)之间的范围内是相等的。“眩光角”(65-90°)的强度甚至低于常规MLO结构。同样注意顶部聚碳酸酯板有助于降低强度，特别是在非常高的角度(>75°)处。分层系统的透射比是52.5 %并且射束宽度是91度FWHM。
图3d图示了针对所有半球形角的强度图案。图3d中值得注意的是在纬度角>65°处的有点不规则的强度图案(关于照明器的法线)。
在办公室情形下照明器在这些高角度处的视觉印象是重要的。为了增强固定装置在高角度处的视觉质量，膜的光学结构通过在单膜中结合棱柱形部分和笔直部分而被轻微地改变(图1b和1c)。
其中以下参数被选择：间距1.3；d 1，凹槽和棱柱顶角140°，其中棱柱顶部被截短。这些数据适用于第一和第二棱柱形层10、20两者。这可以在高角度处确保更平滑的强度图案，而不是图3d中的更多尖峰的图案。
现在，在纬度角>65°处的强度仍然等于或低于MLO(参见图3e)。交叉结构的透射比是56.6 %并且射束宽度是100度。较宽的射束有助于在较大的面积上传播光，同时保持低眩光(也参见图3f，该图是强度对角度的切片图)。
层(或膜或板)可以通过微复制或挤出(高产率，高容积)来产生从而赋予优于MLO的优点。特征尺寸可以例如在10-100微米的范围内从而赋予照明器非常高级的外观(较大的特征尺寸当然是可能的)。片可以以任何期望的形状被切割(通过激光)。棱柱形箔可以由厚(2-3 mm)的透明板(参见例如图1f)来支承。所述箔还可以被层压在透明板上。

Claims (15)

1. 一种包括棱柱形层堆叠(3)的准直器(1)，其中所述棱柱形层堆叠(3)包括：
包括1D布置的第一棱柱(15)的第一棱柱形层(10)，其具有有第一棱柱顶角(α1)的第一棱柱顶部(16)，以及有第一凹槽角(β1)的第一凹槽(17)；以及
包括1D布置的第二棱柱(25)的第二棱柱形层(20)，其具有有第二棱柱顶角(α2)的第二棱柱顶部(26)，以及有第二凹槽角(β2)的第二凹槽(27)；
其中所述第一棱柱形层(10)和所述第二棱柱形层(20)采用交叉配置，所述第一和第二棱柱形层(10, 20)的所述第一和第二棱柱顶部(16, 26)指向相同的方向，并且其中所述第一及第二棱柱顶角(α1, α2)和所述第一及第二凹槽角(β1, β2)选自120-160°的范围。
2. 根据权利要求1的准直器(1)，其中所述棱柱顶角(α1, α2)和所述凹槽角(β1, β2)选自130-150°的范围。
3. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，其中所述第一棱柱顶部(16)被截短从而在两个相邻截短的第一棱柱顶部(16)之间具有最短截短的棱柱顶部距离(dt1)，其中所述第一棱柱形层(10)具有第一棱柱形层间距(p1)，并且其中所述第一棱柱形层(10)具有1<p1/dt1≤2的所述第一棱柱形层间距(p1)和最短截短的棱柱顶部距离(dt1)的比值。
4. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，其中所述第二棱柱顶部(26)被截短从而在两个相邻截短的第二棱柱顶部(26)之间具有最短截短的棱柱顶部距离(dt2)，其中所述第二棱柱形层(20)具有第二棱柱形层间距(p2)，并且其中所述第二棱柱形层(20)具有1<p2/dt2≤2的所述第二棱柱形层间距(p2)和最短截短的棱柱顶部距离(dt2)的比值。
5. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，其中所述第一凹槽(17)被截短，其中所述第一棱柱(16)在两个相邻截短的第一凹槽(17)之间具有基部宽度(dg1)，其中所述第一棱柱形层(10)具有第一棱柱形层间距(p1)，并且其中所述第一棱柱形层(10)具有1<p1/dg1≤2的所述第一棱柱形层间距(p1)和基部宽度(dg1)的比值。
6. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，其中所述第二凹槽(27)被截短，其中所述第二棱柱(26)在两个相邻截短的第二凹槽(27)之间具有基部宽度(dg2)，其中所述第二棱柱形层(20)具有第二棱柱形层间距(p2)，并且其中所述第二棱柱形层(20)具有1<p2/dg2≤2的所述第二棱柱形层间距(p2)和基部宽度(dg2)的比值。
7. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，其中所述堆叠(3)进一步包括布置在所述第二棱柱形层(20)的下游的光学层(30)。
8. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，其中所述堆叠(3)进一步包括布置在所述第一棱柱形层(10)的上游的漫射器层(40)。
9. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，其中所述第一棱柱(15)具有第一纵轴(18)而所述第二棱柱(25)具有第二纵轴(28)，并且其中所述第一纵轴(18)和所述第二纵轴(28)都具有在80-100°范围内的相互夹角(θ)。
10. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，其中所述第一棱柱形层(10)具有第一棱柱形层间距(p1)并且其中所述第二棱柱形层(20)具有第二棱柱形层间距(p2)，并且其中所述第一和第二棱柱形层间距(p1, p2)选自5-1000 μm的范围。
11. 根据权利要求10的准直器(1)，其中所述第一和第二棱柱形层间距(p1, p2)选自5-200 μm的范围。
12. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，其中所述第一棱柱形层(10)和所述第二棱柱形层(20)中的一个或多个可通过挤出获得。
13. 根据前述权利要求中任一项的准直器(1)，包括多个邻近地布置的棱柱形层堆叠(3)。
14. 一种照明单元(100)，其包括被配置成提供光源光(110)的光源(101)以及被配置成校准所述光源光(110)的根据前述权利要求中任一项的准直器(1))。
15. 根据权利要求14的照明单元(100)，进一步包括灯箱(105)，其中所述灯箱(105)封装所述光源(101)并且其中所述灯箱(105)包括光透射窗(130)，其中所述光透射窗(13)包括所述准直器(1)。
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