CN103688207A - 用于影响基本点光源的光发射的光影响元件以及具有光影响元件的灯具 - Google Patents

Abstract

一种用于影响基本点光源（22）的光发射的光影响元件（30），该光影响元件包括具有空腔（37）的至少一个透镜（35），该空腔限定了该透镜（35）的光入射部分，并且具有与该光入射部分对置的光射出表面（36）；在该透镜（35）的光入射部分中形成的光束分离器（45）。

Description

用于影响基本点光源的光发射的光影响元件以及具有光影响元件的灯具

本发明涉及光影响元件，该光影响元件被提供用于影响大体上点状光源、具体地说是LED的光发射。此外，本发明涉及具有这种光影响元件的灯具。

近年来LED开发的进展已经使得此类光源能够越来越多地用于照明目的。可以在LED辅助下获得的发光强度现在足够高，使得LED可以在几乎所有的应用领域中替代先前使用的常规光源，例如白炽灯、荧光灯或卤素灯。使用LED的优点在于这些LED提供了用于改变或修改光发射的非常好的选择。具体地说，例如基于LED的现代光源提供了设定所发射光的色彩或色温的选择。

原则上，LED在相对较大的立体角内发射光。因此，常规上将光学元件（例如小型反射器或透镜）指派给LED，借助这些光学元件将光发射约束或集中到空间中的特定区域。这样的结果是，可以确保由灯具发射的光总的来说不会导致观察者眩目或者在反光表面（例如屏幕或桌面）上导致令人不快的反射。

由于用于影响光发射的透镜的个别制造将会与极高费用相关联，因此通常使用由彼此相连接的几个透镜组成的光影响元件。在此，对透镜进行安排使得每个LED正好被指派一个透镜，其中所有的透镜具有相同的设计，并且因此以相同方式影响对应LED的光。根据已知实施例，在此情况下平截头体状透镜分别具有形成透镜的光入射区域的空腔，以及位于与光入射区域对置的光射出面。此类光影响元件接着被安排在LED下方并且接着形成灯具的该或一个光出射元件，其中这些光影响元件优选地使用注射模制方法来生产。

取决于灯具的应用领域，不同的光发射特性可能是所希望的。常规上，对灯具的光学元件进行设计使得光主要对称地朝下侧发射，具体而言不会使人眩目。相反地，当用于商行或商店时，通常需要以对准方式照亮沿着灯具横向地延伸的货架。在这种情况下，光也应不断地横向地发出，在其他情况中，为了避免非所希望的眩目，更可能避免这样做。此外，不对称的光发射特性有时也是所希望的，例如，为了以对准方式使邻近的壁或物体变亮。

原则上，对于经恰当地单独设计的具有专门经适配透镜的光影响元件，被生产用于每一个应用目标将是可行的。然而，这种程序与极高费用相关联，因为被专门设计用于所希望的光发射的个别注射模制工具的成本非常高。另一个问题还在于以下事实，即，在多个灯具沿纵向方向一个接一个地安排的照明系统的情况中，灯具将会部分地具有不同的发射特性，而另一方面均一的外观是所希望的。也就是说，尽管灯具应该以不同方式发光，但对于观察者它们应该至少看起来非常相似，理想情况下相同。

因此，本发明基于以下目的：使用于提供在开头处提到的类型的光影响元件的新颖解决方案可供使用，借助于这些光影响元件，光发射可以如所希望的那样发生。

该目的通过具有根据权利要求1所述的特征的光影响元件来实现；本发明的有利发展是从属权利要求的主题。

根据本发明的解决方案的主要思想是基于一个发现，该发现为在具有形成光入射区域的空腔的前述透镜类型的情况下，足以以恰当的方式调整透镜的光入射区域以获得所希望的光发射特性。具体地说，根据本发明，此处规定了在透镜的光入射区域形成的光束分离器，该光束分离器优选由在空腔的基底区域中的一个或多个凹口形成。因为对透镜的光入射区域的这种修改可以比较容易地进行，所以根据本发明的解决方案的实质优点由以下事实构成：具有所希望的光发射特性的光影响元件能以简单且有成本效益的方式来生产。

因此，根据本发明，提出了用于影响大体上点状光源的光发射的光影响元件，其中该光影响元件具有至少一个透镜，该透镜具有形成透镜的光入射区域的空腔，并且具有位于光入射区域的对置处的光射出面，并且其中，根据本发明，光束分离器在透镜的光入射区域中形成。

通过实现在透镜的光入射区域中的光束分离器而进行的根据本发明的光发射特性的调整也是有利的，因为通常被安排在灯具的光射出区域中的光束分离器或（一般来说）影响光的结构，现在被转移进透镜的光入射区域并且因此对于观察者是不可见的。这意味着观察者可见的透镜安排的外观始终是相同的，并且发射特征现在由内部的透镜变化产生，这在先前已知的解决方案中是不可能的。

如已经指出，光束分离器优选地由一个或多个凹口实现，该凹口或这些凹口在空腔的基底区域中形成。此处，光发射可以根据一个或多个凹口的实施例来设置。此处，光束分离器既可以引起光束的对称分裂也可以引起不对称的光偏转。

根据本发明的光影响元件的透镜优选大体上具有平截头体状设计，其中再次为了获得尽可能一致的的外观，透镜的侧面可以具有相同设计。透镜的空腔可以具有多边形截面或旋转对称的设计。

根据本发明的解决方案的另一优点也由以下事实构成，具体地说，存在沿特定方向引导光发射的选项。通过举例，如果透镜的光入射区域经设计而使得获得不对称光发射，那么可以通过适当地调整透镜的定向来以对准方式影响光发射的方向。这使得可以用对准方式将光导引到特定侧，并且例如形成了所谓的洗墙灯。相反地，通过适当设计的透镜的交替安排，又可以实现不同方向上的均一光发射。在所有这些变体中，可以用比较简单且成本有效的方式来生产对应的光影响元件。

光影响元件优选地具有多个透镜，这些透镜被安排成彼此相邻并且一体地连接到彼此上。此处，这些透镜可以全都相同或者就其光入射区域而言以不同方式形成。然而，一致的外观是优选的，这原则上凭借所有透镜具有优选为矩形（具体地说是正方形）的具有相同设计的光射出面的事实来确保。

在下文中，将基于附图更加详细地阐释本发明。具体来说：

图1和图2示出了灯具的视图，其中利用了根据本发明设计的光影响元件；

图3示出了根据本发明的光影响元件的第一示例性实施例的视图；

图4和图5示出了如先前在根据图3的描绘的光影响元件中所使用的透镜的视图；

图6和图7示出了根据本发明的透镜的第一个实施例；

图8a和图8b示出了从图4到图7的透镜的光分布曲线；

图9到图11示出了根据本发明的透镜的第二个实施例的视图；

图12示出了当使用被不对称设计的透镜时，用于获得对称光分布的示意过程，并且

图13示出了用于具有不对称光发射的透镜的同时使用的可能的变体。

在更详细地阐释根据本发明的光影响元件或透镜的实施例之前，先描述灯具的示例性实施例，在该灯具中优选地使用了此类光影响元件。描绘于图1和图2中并且总体上配备有参考符号1的此灯具是板条灯具，即，具有伸长设计的灯具，该灯具被提供用于母线系统中。然而，根据本发明的光影响元件决非限于用在此类板条灯具中，而是自然地也可以用在其他灯具中，这些其他灯具没有被提供用于连接到母线系统。具体地说，这也包括壁式灯具和地板灯具。

首先，灯具1具有作为支撑元件的伸长型材主体2，该主体可以例如实施为铝挤压型材。型材主体2由两个侧壁3和4组成，这两个侧壁彼此平行延伸并且通过中央肢状物5连接到彼此。被锚定在型材主体2的上部区域中的是所谓的旋转攻螺丝10，该旋转攻螺丝实现了灯具1到支撑轨条100上的机械附接以及此外在支撑轨条100内延伸的线的接触。为此，该旋转攻螺丝10具有对应突出部11和触点12，这些突出部和触点通过旋转在横向上向外枢转并且这样的结果是在支撑轨条100上的突出部后面接合或者与对应导体接触。此类旋转攻螺丝是已知的，就此来说参考例如本申请人的DE10025647A1，该案描述了对应母线系统。

如先前所提到，在本案中LED被用作光源。为此目的，，将多个LED模块20沿纵向方向一个接一个地安排在型材主体2的中央肢状物5的下侧上，这些LED模块分别具有伸长的印刷电路板21以及安排在其上的LED22。在常规长度的灯具的情况中，一般沿纵向方向一个接一个地安排大致四到五个此类LED模块20。这些LED模块优选地通过粘接来附接到中央肢状物5上，然而，螺旋连接或闩锁连接也是可行的。具体地说，LED模块20与中央肢状物5之间应存在良好热接触，以便在LED22的操作期间产生的热能够有效地耗散。应指出，术语LED在本情况中应被理解为表示个别LED和LED群集，例如RGB安排。

由LED22发射的光借助于光影响元件30进行辐射，该光影响元件的实施例可以具体地从图3中收集。

由透明塑料材料组成的光影响元件30具有伸长的设计并且具有中央中间区域31，该中间区域由沿纵向方向一个接一个地安排的多个透镜35形成。在此情况中，透镜35的尺寸和安排使得每个LED22被指派一个单独的透镜35。具有一体式设计的光影响元件30优选地具有与LED印刷电路板20对应的长度。在两个横向地伸出的臂32的辅助下，可以将该元件附接在型材主体2上，其中这些臂优选地同样为透明的；例如，它可以被夹紧到型材主体上。

在此光影响元件30中，直到现在，常常利用如图4以及图5中所描绘的透镜35。在此，每个透镜35具有大致平截头体状设计并且在其下侧上具有矩形、优选地为正方形的基底区域，该基底区域形成了光出射面36，并且光最后借助该基底区域发出。凹座或空腔37安排在透镜主体的与光出射面36对置的一侧上，该空腔的圆周面或基底区域形成了透镜35的光入射区域。

如可从图1的描绘中收集到，在光影响元件30组装在型材主体2上的状态中，LED22稍突出到相关联的空腔37中。由于来自LED22的光是在极广的立体角内大体上旋转对称地发出，因此光在基底区域上并且在空腔37的侧面上耦合到透镜主体中。在此情况中，一些光直接到达光出射面36并且通过光出射面发出。相反地，另一部分的光在平截头体状透镜主体的侧面38上经历全内反射并且以此方式被导引到光出射面36上。

在所描绘的实施例中，透镜35的空腔37具有旋转对称的设计。这些空腔具有稍弯曲的侧面39以及弓形基底区域40。在此实施例中，获得如图8a中示意性地描绘的光分布。可以识别出存在直接朝向下侧的集中的光发射。通过举例，如果在平坦视角下应避免位于灯具附近的人感到眩目，那么此光发射是所希望的。

相反地，如果灯具是用在商业环境中，例如在彼此平行延伸的两行或两排货架之间，情况通常更可能是如图8b中示意性地描绘的光分布是所希望的。因此，在此情况中，应直接向下发射较少的光，但是应另外地发射到彼此对置的两个横向区域。

为了实现此光分布曲线，直到现在仍有必要开发完全新型的光影响元件或将额外的光学装置安排在灯具的光射出区域中。然而，用于此的对应的个别注射模制工具的生产与极高成本费用相关联。

根据本发明，现在提出一种解决方案，该解决方案明显地简化了对光分布特性的调整。此解决方案是基于以下发现，即，光分布可以视情况地进行调整，具体地说是通过透镜35的光入射区域的对应设计来进行调整。相反，透镜35的另外的元件，具体地说为透镜主体的光射出面36以及侧面38不需要被修改，并且额外光学装置的使用是不需要的。首先，这带来的优点的是，甚至在不同光发射特性的情况中，光影响元件的外观保持不变。此外，具有经修改的光分布曲线的对应地设计的光影响元件的生产现在明显更成本有效。

在此情况下，根据本发明的透镜的第一个变体在图6和图7中被描绘，其中被描绘的透镜35凭借光入射区域的空腔37具有光束分离器45这一事实而被区分。在本案中，此光束分离器45由单个凹口形成，该凹口基本上在空腔37的基底区域40中形成，但也可以任选地延伸穿过空腔的圆周面39。如先前所提到，光束分离器45通过此凹口被实现，该光束分离器使入射光横向偏转或分裂入射光，该入射光由此被大体上不受阻碍的发射到下侧，因此最终在根据图8b的对称、横向光发射之后获得了所追求的结果。

根据本发明的解决方案的特性在于以下事实：通常被安排在灯具的光射出区域中的光束分离器，或者一般来说，通常被安排在光射出区域中的额外的光学元件现在被转移进透镜的光入射区域，导致它对观察者是不可见的。这意味着对观察者可见的透镜安排的外观始终是相同的，具体地说是对应于具有根据图4和图5的已知透镜的光影响元件的外观，但光发射特性可以被大大地修改，并且具体地说通过在内部改变透镜而被适配成单独的希望。

图9至图11中描绘了用于实现根据本发明的光束分离器的第二个选项。就其透镜主体以及光射出区域而言，这些图中所示的透镜35类似于上文所示的透镜35；也即在已装配在灯具中的状态下不能与其他透镜区分开来。然而，也在此变体中，光入射区域，具体地说是空腔37的基底区域40按顺序以特定的方式被设计最终以获得所希望的光发射特性。在本案中，基底区域40现在具有波纹状设计，也即，它由彼此相邻而延伸的多个凹口构成，再次借助于这些凹口形成光束分离器45。也在这种情况下，相应地实现光的偏转或分裂，并且因此获得根据图8b的光分布曲线。

用于使用光束分离器的另一选项也由实施透镜的光入射区域构成，其方式为使得获得不对称的光发射，如（例如）图12的左上方区域所示意性描绘。此处，光束分离器，一般来说指示光学测量，在本案中指示透镜的光入射区域的恰当设计，该设计沿着一个或多个所希望的方向使光偏转或分裂光。根据图12的此光发射特性还可以通过对空腔或透镜的光入射区域的相对应的调整来获得，而光射出区域或透镜主体的侧面形状不必为此进行调整。

如果仅利用此类具有不对称设计的透镜，那么光仅被横向发射进入左侧下部区域并且可以（例如）被用于照亮位于此处的墙面区域或物体。具有此光影响元件的灯具可以因此被用作洗墙灯，然而观察者不能够将该灯具与具有根据图8a或图8b的光发射特性的灯具区分开来，因为原则上，就其光射出区域而言，光影响元件30具有相同的外观设计。自然地，透镜也能以相同的方式被设计，其方式为使得光被发射到右侧下面，如在图12的右侧上部区域中所描绘。

然而，如果透镜现在在光影响元件内被交替地使用，那么如图12的下部区域中所示，总的来说获得了“平均”光发射特性，这些透镜在一方面基本上发射到左侧，另一方面基本上发射到右侧。因此，再次获得了对称地发射到两个侧面并且大体上对应于图8b的光分布曲线的光分布曲线。

图13中描绘了用于使用被以不同方式定向、被不对称设计的透镜的另一选项。此处，连续透镜35在各自情况下进行实施使得由箭头示意性指示的不对称光发射在各自的情况下被旋转90°。结合起来，这获得了所有四个主要方向上的光发射。

此外，对被实施用于不对称光发射的透镜进行定向也是可行的，其方式为使得光发射沿着灯具的纵向方向产生。其结果是，在灯具的末端区域中的物体或墙面能以对准方式被照明。对于此合适的应用领域是例如黑板照明，其中可以省去为此而垂直于总照明进行排列的额外灯具。

所有这些示例性实施例说明，将光束分离器引入透镜的光入射区域带来清楚的优点，因为以此方式、或者使用额外的光学装置，对于光影响元件可以实现非常不同的光发射特性，然而，其中该光影响元件的外观对于使用者是保持不变的。

Claims (13)

1.一种用于影响大体上点状光源（22）的光发射的光影响元件（30），其中该光影响元件（30）具有至少一个透镜（35），该透镜具有

a）一个空腔（37），该空腔形成该透镜（35）的一个光入射区域，以及

b）处于与该光入射区域对置处的一个光射出面（36），

其特征在于

一个光束分离器（45）在该透镜（35）的光入射区域中形成。

2.根据权利要求1所述的光影响元件，

其特征在于

该光束分离器（45）由该空腔（37）的基底区域（40）中的一个或多个凹口形成。

3.根据权利要求1或2所述的光影响元件，

其特征在于

该光束分离器（45）引起对称的光发射。

4.根据权利要求1或2所述的光影响元件，

其特征在于

该光束分离器（45）引起不对称的光发射。

5.根据以上权利要求之一所述的光影响元件，

其特征在于

该空腔（37）具有一个多边形截面。

6.根据权利要求1至4之一所述的光影响元件，

其特征在于

该空腔（37）具有一种旋转对称的设计。

7.根据以上权利要求之一所述的光影响元件，

其特征在于

它具有被安排成彼此相邻并且一体地连接到彼此上的多个透镜（35）。

8.根据权利要求7所述的光影响元件，

其特征在于

所有的透镜（35）具有优选为矩形、具体为正方形的具有一种相同设计的光射出面（36）。

9.根据权利要求7或8所述的光影响元件，

其特征在于

这些透镜（35）大体上具有一种平截头体状设计，其中这些透镜（35）的侧面（38）具有一种相同的设计。

10.根据权利要求7至9之一所述的光影响元件，

其特征在于

这些透镜（35）中的至少两者的空腔（37）具有不同的设计，并且具体地说，就该基底区域（40）的实施例而言不同。

11.根据权利要求10所述的光影响元件，

其特征在于

多个透镜（35）分别具有一个光束分离器（45），该光束分离器导致不对称的光发射，并且具体地说由一个凹口形成，其中这些透镜（35）的光束分离器相对于彼此以不同方式而被定向。

12.一种灯具（1），该灯具具有被安排成彼此相邻的多个大体上点状光源（22），并且具有被分配给这些光源（22）的根据以上权利要求之一所述的光影响元件。

13.根据权利要求12所述的灯具，

其特征在于

这些光源由LED或LED群集形成。

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