CN104748066A - 光学构件及使用光学构件的照明装置 - Google Patents
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Abstract
提供有一种光学构件及使用光学构件的照明装置,该光学构件能够通过图案设计来实现具有期望形状的光学图像,该光学构件包括:设置在底板的第一表面上的三维效果形成部;以及以与三维效果形成部叠层的形式布置的多个效果形成部,其中,三维效果形成部具有多个主图案,所述多个主图案沿第一方向按顺序布置在第一表面上并且包括具有相对于第一表面的倾斜角的各个倾斜表面,其中,多个主图案通过经由从倾斜表面的折射或反射来将第一入射光束引导至第一表面方向来实现第一路径的线形光束,其中,多个效果形成部沿与第一方向交叉的第二方向按顺序布置并且具有光学图案。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年12月27日提交至韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2013-0164889的优先权,其全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明的实施方式涉及能够经由图案设计实现具有期望形状的光学图像的光学构件及使用该光学构件的照明装置。
背景技术
通常,照明装置为用于使用各种光源对黑暗地点进行照明的装置。照明装置用于在特定对象或空间处发射光束并且以期望的形状或颜色来表达特定对象或空间的氛围。
根据LED(发光二极管)的技术发展,使用LED的各种形状的照明装置近来得到广泛使用。例如,根据传统技术的照明装置中的一种照明装置包括用于将从LED光源发射的光发射到外部的扩散板(diffusionplate)。
根据传统技术的大多数LED照明装置被配置成使得光在整个发光表面上被均匀地输出。另外,为了以期望的形状或颜色表达特定对象或空间的氛围,在根据传统技术的一些照明装置中使用具有期望形状的通光孔的彩色滤光片或滤波器。
然而,当使用根据传统技术的LED照明装置以期望的形状或颜色来表达特定对象或空间的氛围时,上述装置的配置在机械上变得复杂,并且因此,问题在于,设计自由度受限,并且难以安装或者维护和管理装置。如此,为了以期望的形状或颜色或者光学图像来表达氛围,需要具有简单结构的、易于安装或者维护和管理的照明装置。
发明内容
本发明的实施方式的一个方面提供下述光学构件及使用光学构件的照明装置,所述光学构件及使用光学构件的照明装置能够通过借助图案设计来控制光学路径、光学宽度和发光强度来实现具有期望形状的光学图像。
本发明的实施方式的另一方面可以提供下述光学构件及使用光学构件的照明装置,所述光学构件及使用光学构件的照明装置能够通过图案设计将具有三维效果的单个光学图像转换成具有三维效果的多个光学图像并且表示经转换的光学图像。
为了解决以上问题,根据本发明的一个方面,一种光学构件可以包括:底板;设置在底板的第一表面上的三维效果形成部;以及以与三维效果形成部叠层形状布置的多个效果形成部。此处,三维效果形成部可以包括多个主图案,多个主图案沿第一方向按顺序布置在底板的第一表面上并且包括具有每个倾斜角的倾斜表面。多个主图案可以通过使用相应的倾斜表面的折射和反射将入射光束引导至第一表面朝向的第一表面方向或者与第一表面相对的第二表面朝向的第二表面方向,实现与多个主图案的相应的图案延伸方向交叉的第一路径的线形光束。多个效果形成部可以沿与第一方向交叉的第二方向按顺序布置并且可以具有用于将第一路径的线形光束转换成多个线形光束的多个光学图案。
附图说明
包括附图以提供对本发明的进一步的理解,并且附图结合在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出本发明的示例性实施方式,并且附图与说明书一起用于阐述本发明的原理。在附图中:
图1是根据本发明的实施方式的光学构件的透视图;
图2是沿图1的光学构件的线II-II截取的截面图;
图3是图1的光学构件的部分截面图及其部分放大图;
图4是用于阐述图1的光学构件的折射原理和反射原理的图;
图5是用于阐述图1的光学构件的线形光束的产生原理的图;
图6是示出与图1的光学构件的三维效果光束有关的针对每个区域的亮度的图;
图7是根据本发明的另一实施方式的光学构件的平面图;
图8是可以应用于根据本发明的实施方式的光学构件的主图案的部分放大图;
图9是示出图8的主图案的另一实施方式的部分放大图;
图10是示出图8的主图案的又一实施方式的部分放大图;
图11是示出根据本发明的实施方式的照明装置的一部分的平面图;
图12是示出根据本发明的另一实施方式的照明装置的一部分的平面图;
图13是示意性地示出图12的照明装置的工作状态的图;
图14是与图12的照明装置的工作状态有关的图;
图15是其中测量图12的照明装置的亮度的图;
图16是根据本发明的另一实施方式的照明装置的透视图;
图17是图16的照明装置的平面图;
图18是用于阐述单个线形光束或三维效果光束的产生原理的截面图;
图19是用于阐述在图16的照明装置的每个区域中产生多个线形光束或三维效果光束的原理的截面图;
图20是与图16的照明装置的工作状态有关的平面图;
图21是与图16的照明装置的工作状态有关的图;
图22是本发明的又一实施方式的照明装置的截面图;
图23是本发明的再一实施方式的照明装置的平面图;以及
图24是根据本发明的另一实施方式的光学构件的部分截面图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图描述本发明的、本领域普通技术人员可以实现的实施方式。说明书中的实施方式和附图中所示的结构被提供为本发明的优选实施方式,并且应当理解,可以存在在需要时可以替代的各种等同方案及变型。此外,当涉及本发明的优选实施方式的工作原理时,当已知功能或者某些功能使本发明的主题内容看起来不清楚时,将从本发明的描述中省略该内容。鉴于本发明的功能来定义以下术语,并且每个术语的意思应当通过推断本说明书的总体部分来理解,并且具有相似功能的元件以及附图的操作被给予相同的附图标记。
图1是根据本发明的实施方式的光学构件的透视图。
参照图1,根据本实施方式的光学构件100被配置成包括:底板10;三维效果形成部11;以及多个效果形成部12。
底板10被设置成透明板形式或者膜形式并且具有两个表面即第一表面和第二表面。第一表面可以称为第一图案布置表面,并且第二表面可以称为第二图案布置表面。
三维效果形成部11设置在底板10下侧的第一表面上,并且多个效果形成部12设置在底板10的上侧的第二表面上。
透明材料例如易于制造和处理的聚合物可以用作底板10的材料。聚合物包括热塑性聚合物、热固性聚合物或光固化聚合物。聚合物可以选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙醇酯等。另外,透明材料例如玻璃等可以用作底板10的材料。作为透明材料,底板10可以具有大于预定值的透光率或者2%以下的混浊度。
三维效果形成部11被配置成包括设置在底板10的第一表面上的多个主图案111。多个主图案111分别具有大致平行于第一表面并且沿大致第一方向(y方向)延伸的多个凸结构或多个凹结构。也就是说,三维效果形成部11被配置成包括多个主图案111,多个主图案111大致平行于第一表面并且沿与第一方向交叉成直角的第二方向(x方向)按顺序布置。多个主图案111包括相对于第一表面或者与第一表面垂直的表面或直线具有每个倾斜角的倾斜表面(参见图3的附图标记113)。
多个效果形成部12与三维效果形成部11以叠层的形式设置。在本实施方式中,多个效果形成部12被配置成包括设置在底板10的第二表面上的多个光学图案121。多个光学图案121分别具有大致平行于第二表面并且沿大致第二方向(x方向)延伸的多个凸结构或多个凹结构。也就是说,多个效果形成部12被配置成包括多个光学图案121,多个光学图案121大致平行于第二表面并且被沿与第二方向交叉成直角的第一方向(y方向)按顺序布置。
根据多个主图案111的图案设计,当光被发射到光学构件100时,三维效果形成部11的多个主图案111通过使用从倾斜表面产生的折射和反射将第一入射光束引导至第一表面朝向的第一表面方向或者底板10的与第一表面相对的第二表面朝向的第二表面方向,实现与图案延伸方向交叉成直角的第一路径的线形光束。
另外,根据多个光学图案121的图案设计,当光被发射到光学构件100时,从三维效果形成部11的多个主图案111发出的单个线形光束或单个三维效果光束可以被转换成多个线形光束或多个三维效果光束。
将参照附图更详细地描述单个线形光束、单个三维效果光束、多个线形光束和多个三维效果光束的生成原理。
图2是沿图1的光学构件的线II-II截取的截面图。图3是图1的光学构件的部分截面图及其部分放大图。为了便于描述起见,以省略多个效果形成部的状态示出图3的光学构件。
参照图2和图3,当光被从地面左侧的预定光源发射到本实施方式的光学构件时,三维效果形成部的多个主图案111从倾斜表面折射和反射光,三维效果形成部的多个主图案111具有大于空气折射率n1的折射率n2并且被设置在底板10的第一表面上。
在上述情况下,根据主图案的图案设计通过从主图案的倾斜表面产生的折射和反射,将穿过三维效果形成部11的多个主图案111的光引导至特定光学路径中并且限制到特定光学宽度。特定光学路径是指沿与主图案中的每个主图案的延伸方向交叉成直角的方向引导的光的行进路径。光学路径包括其中光沿着主图案的顺序布置方向行进的第一路径。该光学路径的生成基于费马原理(Fermat’s principle),费马原理为沿三维形成部21行进的光线即沿介质行进的光线沿以最短时间穿过的行进路径前进。此外,可以通过用于控制图案条件例如相邻两个主图案之间等的主图案的图案设计来以期望形状限制特定光学宽度。例如,特定光学路径和特定光学宽度可以被实现为根据图案设计延长到第一长度的程度同时具有固定宽度、可以实现为延长到短于第一长度的第二长度的程度同时具有逐渐减小的光学宽度、或者可以被实现为与第一长度类似或短于第一长度或长于第一长度同时具有逐渐增大的光学宽度。
另外,通过倾斜表面的折射和反射,三维效果形成部11的多个主图案111可以用作如下间接光源:其中,亮度随如从底板10的外部观察的那样距光源的距离L1、L2、L3逐渐增大而减小。也就是说,从多个主图案的特定部分生成的间接光源是指沿光源的光学路径按顺序布置的虚光源LS1、虚光源LS2、虚光源LS3,并且其中,光强度随着距光源的距离的逐渐增大而减小。此处,特定部分对应于与光源的光交叉成直角的主图案的倾斜表面中的每个倾斜表面的部分。
更具体地,如图3所示,多个图案111用作其中光学路径随着距光源LS的距离逐渐增大而按顺序变长的间接光源,从而产生沿底板10的厚度方向(z方向)的三维效果光束。底板10的厚度方向可以为与图案延伸方向(x方向)和第一方向(y方向)交叉成直角的方向。
换言之,当多个图案111包括自光源LS起按顺序布置的第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3中的第一图案、第二图案和第三图案时,第二图案的第二光学路径长于第一图案的第一光学路径并且短于第三图案的第三光学路径,从光源的由第二图案的倾斜表面产生的第二虚光源LS2到第二图案的倾斜表面的第二距离L2长于从光源的由第一图案的倾斜表面产生的第一虚光源LS1到第一图案的倾斜表面的第一距离L1,并且短于从光源的由第三图案的倾斜表面产生的第三虚光源LS3到第三图案的倾斜表面的第三距离L3。根据这样的配置,多个图案111实现三维效果光束,三维效果光束示出其中光学路径随着沿线形光束的长度方向距光源的距离逐渐增大而增大的形式,并且因此,如沿大致垂直于第一表面或图案布置表面(参见图9的附图标记112)的方向从任意点(标准点或观察点)观察的那样,距光源的距离随光学路径的增大而逐渐增大。
再次参照图2,多个效果形成部12的多个光学图案被配置成包括与多个主图案以叠层的形式设置的多个光学图案。除下述事实之外,多个光学图案可以以与多个主图案的结构和形式相同的结构和形式来设置:多个光学图案的延伸方向与多个主图案的延伸方向交叉或者与多个主图案的延伸方向相交成直角。根据本配置,多个光学图案可以将从多个主图案折射或反射的第一路径的线形光束或三维效果光束转换成以不同方向穿过第一路径的第一线形光束(或第一三维效果光束)和第二线形光束(或第二三维效果光束)。
根据本实施方式的光学构件,可以由三维效果形成部11来实现单个线形光束或单个三维效果光束,并且单个线形光束或单个三维效果光束可以被多个效果形成部12转换成多个线形光束或多个三维效果光束。
同时,根据本实施方式,第二主图案可以为如从光源LS观察恰好位于图案布置表面112上的第一主图案之后的图案,或者可以为位于第一主图案与其他主图案之间的具有预定数目的图案。类似地,第三主图案可以为如从光源LS观察恰好位于图案布置表面上的第二主图案之后的图案或者可以为位于第二主图案与其他主图案之间的具有预定数目的图案。
另外,上述三维效果光束是指具有距离感或感知深度的光学图像,该光学图像被配置成使得预定光学路径(第一路径)的线形光束逐渐进入底板10,即,从底板10的第一表面朝向底板10的第二表面,如从第一表面方向或第二表面方向观察的那样。另外,三维效果光束可以为线形光束的一个示例或者可以为针对线形光束的特定光学图像的另一名称。
另外,根据本实施方式,通过移除底板10的第一表面的一部分和第二表面的一部分来设置上述多个主图案111和多个光学图案,但本发明不限于该配置。也就是说,根据一些实施方式,可以由连结于底板10的第一表面的单独的图案层来设置多个主图案111。
图4是用于阐述图1的光学构件的折射原理和反射原理的图。
参照图4,与图3所示的三维效果形成部11的各个主图案111的倾斜表面(参见图9的附图标记113)相交的光根据所述光的入射角而被折射或反射。也就是说,当入射角小于临界角θc时,光在通过主图案的同时根据折射率差来被折射。当入射角大于临界值θc时,光被从主图案反射。
可以由以下等式1和等式2来表示折射率与临界值之间的关系。
[等式1]
[等式2]
此处,当n1为空气的折射率时,n2为介质的折射率(底板),由以下等式3表示临界角。
[等式3]
当使用从倾斜表面的反射原理和折射原理时,多个主图案中的每个主图案的倾斜表面113通过根据每个入射角θc来折射和反射入射光束,将入射光束引导至底板10的第一表面朝向的第一表面方向和/或与第一表面相对的第二表面102朝向的第二表面方向中。为此,多个图案中的每个图案的倾斜表面被设置成具有预定表面粗糙度以便通过图案设计实现具有期望形状的光学图像。
也就是说,当多个主图案用于通过经由具有预定表面粗糙度的倾斜表面来折射和反射入射光束以将光束引导至第一表面方向或第二表面方向中时,可以控制入射光束的光学路径、光学宽度、发光强度,并且因此,可以实现具有期望形状的线形光束、三维效果光束或者具有三维效果的线形光束。
在本实施方式中,倾斜表面(参见图8的附图标记113)可以为镜型抛光表面。另外,倾斜表面可以为精密处理表面。换言之,就倾斜表面的粗糙度而言,即使根据每个处理方法而存在轻微差异,大致中心线平均粗糙度或者算术平均粗糙度Ra可以为约0.02以下,并且最大高度粗糙度Rmax可以为约0.3。根据一些实施方式,倾斜表面113的表面粗糙度可以为0.8以下的十点平均高度Rz。此处,粗糙度的单位可以为微米,并且标准长度可以为0.25mm。
倾斜表面的表面粗糙度意在确保在超出预定值的范围中的倾斜表面的反射率。当表面粗糙度显示大于上述值的表面粗糙度时,由于光的散射或者超出固定量的光从倾斜表面返回到光源而难以适当地实现线形光束。
根据本实施方式,可以根据底板的材料来改变折射率和临界角,并且因此,可以通过适当地设计三维效果形成部11的主图案111的布置或结构(倾斜表面等)并控制从多个主图案111的折射和反射的效率来实现单个光源产生的单个线形光束或单个三维效果光束,并且可以将单个线形光束或单个三维效果光束经由多个效果形成部12的光学图案(图1的附图标记121)转换成多个线形光束或多个三维效果光束。
图5是用于阐述图1的光学构件的线形光束的产生原理的图。图5可以与在观看平面上的底板10的三维效果形成部11时的多个主图案的部分放大图对应。
参照图5,当多个主图案被沿y方向从光源LS起按顺序布置时,光源LS的光(第一入射光束)被实现为沿与多个主图案的图案延伸方向P1、P2、P3、P4交叉成直角的方向行进的线形光束B1。两个相邻主图案之间的距离Lp(可以与间距对应)可以为约10μm至500μm。该距离Lp基于用于形成线形光束或三维效果光束的最小距离和最大距离,并且当距离超出该范围时,难以实现线形光束或三维效果光束。
另外,根据通过图案设计的线形光束的实现,多个主图案通过从倾斜表面的折射和反射而将第二入射光束引导至除第一路径之外的方向中。此处,在光源LS的朝向倾斜表面的光束中,第二入射光束可以为如下光束(在下文中称为“背景光束”):该光束与具有与大致在由图案延伸方向和第一路径限定的平面上的+y方向和+x方向与+y方向和-x方向之间的方向(例如,朝向沿向基于光源的xy平面上的+y轴前进的第一路径的线形光束的两侧的第一象限和第四象限的方向)对应的入射角的倾斜表面相交并且被倾斜表面折射或者规律地反射。在这种情况下,如从与xy平面(与底板的第一表面或第二表面对应)交叉的直线上的任意点(标准点、观察点等)观察的那样,由于第二入射光束通过倾斜表面在相对宽的范围内扩散,所以第二入射光束变成背景光束B2、背景光束B3,与从第一入射光束产生的线形光束部分(在下文中称为“明亮部分”)的亮度相比,背景光束B2、背景光束B3的明亮部分的外围的亮度相对较低。
根据本实施方式,主图案的图案延伸方向P1、P2、P3、P4中的每个方向可以为其中多个主图案的每个倾斜表面的特定直线延伸的方向或者其中与每个倾斜表面的曲线接触的特定切线延伸的方向。各个图案延伸方向P1、P2、P3、P4可以平行于底板的第一表面。
也就是说,当多个主图案的各个图案延伸方向P1、P2、P3、P4在设计图案延伸方向时被设计成彼此平行时,通过多个主图案的光的光学路径(第一路径)具有下述直线形式,其中,光从首先与光源的入射光束相交的主图案开始,并且沿与每个图案延伸方向交叉成直角的方向行进。
另外,根据一些实施方式,当多个主图案的各个图案延伸方向P1、P2、P3、P4被设计成从至少一个点彼此交叉或者沿半径方向延伸(参见图7)时,可以以下述曲线形式来实现沿多个主图案行进的光的光学路径(第一路径):光从首先与光源的光相交的点的主图案开始并且向其中相邻主图案之间的距离逐渐减小的一侧弯曲。
图6是示出与图1的光学构件的三维效果光束有关的针对每个区域的亮度的图。
参照图6,就根据本实施方式的光学构件的多个主图案而言,通过将自光源起按顺序布置的多个主图案划分成三个区域(参见图3的A1、A2和A3)的主图案,当检验各个区域的主图案的反射和折射产生的亮度时,多个主图案中的每个主图案具有在根据距光源的每个距离而彼此不同的范围中的亮度。
换言之,当多个主图案被划分成第一区域A1的第一主图案、第二区域A2的第二主图案和第三区域A3的第三主图案(参见图3)时,第二主图案的第二亮度小于第一主图案的第一亮度,并且大于第三主图案的第三亮度。此处,光源与第二主图案中距光源最远的主图案之间的第二距离L2长于光源与第一主图案中距光源最远的主图案之间的第一距离L1,并且短于光源与第三主图案中距光源最远的主图案之间的第三距离L3。
更具体地,当最接近光源的主图案的最大亮度为10级Lu 10时,位于距光源第一距离L1的具体的第一主图案可以根据第一实施方式至第五实施方式的不同的图案设计而具有约8级Lu 8、7级Lu 7、6级Lu 6、5级Lu 5或4级Lu 4的亮度。位于距光源第二距离L2的具体的第二主图案可以根据图案设计而具有约6级Lu 6、4级Lu 4、2级Lu 2或1级Lu1的亮度。此外,位于距光源第三距离L3的具体的第三主图案可以具有约2级Lu 2、1级Lu 1或0级(没有亮度)的亮度。
也就是说,就先前参照图1至图3描述的光学构件100的多个主图案而言,相应的多个主图案通过折射和反射光源的光束而发出具有预定亮度的光束,并且,这是因为多个主图案用作具有根据图案设计或者布置结构而按顺序减小的不同种类的亮度的间接光源。
再次参照图6,例如,如在第一实施方式的亮度曲线G1中所示,根据第一实施方式的预定图案设计,第一图案、第二图案和第三图案用作分别具有约7级、4级和1级的亮度值的间接光源。根据此配置,随着距光源的距离逐渐增大,多个主图案可以实现具有大致按规律减小的亮度值的三维效果光束。为了实现三维效果光束,可以以固定的间距来设计多个主图案。
另外,根据第二实施方式的主图案的图案设计,如第二实施方式的亮度曲线G2所示,第一图案、第二图案和第三图案分别用作具有约6级、3级和0级的亮度的间接光源。根据此配置,多个主图案可以实现具有随着距光源的距离逐渐增大而按规律迅速减小的亮度值的三维效果光束。为了实现三维效果光束,多个主图案可以被设计成使得随着距光源的距离逐渐增大,间距以固定速率减小或者每单位长度的图案密度以固定速率增大。
另外,根据第三实施方式的图案设计,如第三实施方式的亮度曲线G3中所示,第一图案、第二图案和第三图案用作具有约5级、2级和1级相应的亮度值的间接光源。根据这样的配置,多个图案可以实现其中随着距光源的距离的逐渐增大、在第一区域A1与第二区域A2之间的亮度减小速率大于在第二区域A2与第三区域A3之间的亮度减小速率的三维效果光束。为了实现三维效果光束,可以以比第一实施方式的间距窄的固定间距来设计多个图案,或者多个图案可以被设置成使得间距根据距光源的距离的增大而逐渐增大。
另外,根据第四实施方式的图案设计,如第四实施方式的亮度曲线G4中所示,第一图案、第二图案和第三图案用作具有约4级、1级和0级相应的亮度值的间接光源。根据这样的配置,多个图案可以实现其中亮度与第三实施方式的情况相比而进一步相对地迅速减小的三维效果光束。为了实现三维效果光束,可以以比第三实施方式的间距窄的固定间距来设计多个主图案,或者多个主图案可以被设置成使得间距根据距光源的距离的增大而逐渐减小。
另外,根据第五实施方式的图案设计或布置结构,如第五实施方式的亮度曲线G5中所示,第一图案、第二图案和第三图案用作具有约8级、6级和2级相应的亮度值的间接光源。根据这样的配置,多个图案可以实现其中随着距光源的距离逐渐增大、在第一区域A1与第二区域A2之间的亮度减小速率小于在第二区域A2与第三区域A3之间的亮度减小速率的三维效果光束。为了实现三维效果光束,可以以比第一实施方式的间距宽的固定间距来设计多个主图案,或者多个主图案可以被设置成使得间距根据距光源的距离的增大而逐渐减小。
在前述第一实施方式至第五实施方式中,就针对各个实施方式的各个主图案的倾斜表面的图案结构和反射能力而言,假设各个实施方式彼此相同。当在图案中的反射能力和图案结构存在差异时,通过鉴于该事实来调节图案设计,可以通过按顺序布置的多个主图案的间接光源效果来获得具有自然减小的亮度的三维效果光束。
根据本实施方式,由于由距光源的距离的差异即光学路径的差异而导致的亮度减小的效果以及主图案的间接光源效果,可以实现线形光束、三维效果光束以及具有三维效果的线形光束。
图7是根据本发明的另一实施方式的光学构件的平面图。
参照图7,根据本实施方式的光学构件的三维效果形成部11被配置成包括多个主图案,所述多个主图案被设置成其中图案布置方向在底板10的图案布置表面彼此交叉的结构。多个主图案按照最接近光源的位置的顺序包括第一主图案C1、第二主图案C2、第三主图案C3、第n-2主图案Cn-2、第n-1主图案Cn-1和第n主图案Cn。此处,n为6以上的自然数。
在本实施方式中,多个主图案被布置成沿彼此不平行的方向延伸。也就是说,就多个主图案的各个图案延伸方向而言,其虚拟延伸线可以在一个交点C处相交。
根据本实施方式,当光源的光通过三维效果形成部11时,多个主图案可以实现第一路径(光学路径)的线形光束BL1,第一路径以一曲率向其中图案延伸方向彼此交叉的一侧即其中存在交点C的一侧弯曲。这是因为光根据费马原理——“在介质中前进的光线沿所需时间最少的行进路径前进”——而沿与多个主图案的图案延伸方向中的每个图案延伸方向相交成直角的方向前进。
另外,根据本实施方式,当观察第一路径的线形光束BL1的观察者(人、相机等)的观察点或固定标准点从第一点Pa移动到第二点Pb时,多个主图案表示沿另一光学路径前进的线形光束BL2而不是沿第一路径前进的线形光束BL1。这是因为与多个主图案的图案延伸方向相交成直角的第一路径的位置根据标准点的变化而向与标准点的移动方向相反的方向移动。如此,多个主图案可以实现下述线形光束,所述线形光束具有通过根据标准点或观察点而沿多个主图案的图案延伸方向移动来表示的各种光学图像。
另外,根据本实施方式,单个光学路径的线形光束BL1或线形光束BL2可以通过与三维效果形成部11以叠层结构设置的多个效果形成部而被实现为两个不同的光学路径的第一线形光束和第二线形光束,即使这为了便于描述起见而未在附图中示出。
图8是可以应用于根据本发明的实施方式的光学构件的主图案的部分放大图。
参照图8,根据本实施方式的三维效果形成部的主图案111可以被设置成具有三角部形式的图案结构。当主图案111具有三角部结构时,倾斜表面113具有沿图案布置表面(参见图9的附图标记112)的y方向的预定倾斜角。换言之,倾斜表面113可以被设置成以相对于与图案布置表面交叉成直角的方向(z方向)的预定倾斜角θ弯曲。
倾斜角θ大于约5°且小于约85°。还可以鉴于底部构件的折射率来进一步限制倾斜角θ,但是就能够实现从倾斜表面的反射和折射的倾斜角而言,倾斜角可以被基本适当地设计在约5°至85°的范围内。
在一个实施方式中,当底板的折射率为约1.30至1.80时,每个主图案111的倾斜表面113的倾斜角根据每个标准方向而可以为大于33.7°并小于50.3°,或者可以大于49.7°并小于56.3°。
另外,在另一实施方式中,底板或多个主图案可以由具有高折射率的材料制成。例如,在制造高强度LED的情况下,当具有特定入射角的光线通过沿半导体管芯前进而穿过封壳材料时,由于半导体管芯(n=2.50~3.50)与一般聚合物封壳元件(n=1.40~1.60)之间的n值(折射率)的差异而进行总体内部反射,并且因此,装置的光提取效率减小。因此,为了适当地解决此问题,使用高折射率聚合物(n=1.80~2.50)。在本实施方式中,可以通过利用在制造高强度LED时使用的高折射率聚合物(n=1.80~2.50)来设置多个主图案。在这种情况下,每个主图案111的倾斜表面113的倾斜角可以根据多个主图案的每个折射率而大于23.6°并且小于56.3°。
另外,根据一些实施方式,为了调节折射率,可以对多个主图案涂覆具有高折射率的至少一个层。
折射率导致的倾斜角基于斯涅尔定律(Snell's law),并且参照图3由以下等式4来表示斯涅尔定律。
[等式4]
在等式4中,sinθ1为以第一折射率n1示出的光的行进角或入射角,并且sinθ2为以第二折射率n2示出的光的入射角或行进角。
如先前所述,本实施方式中的多个主图案中的每个主图案的倾斜表面可以被设置成具有从约5°至约85°的范围内的倾斜角作为能够使入射光束被适当地反射或折射的倾斜角。
另外,在本实施方式中,为了便于制造处理起见,每个主图案111,除倾斜表面的倾斜角之外,间距或底表面的高度h与宽度w之间的比值还可以被限制成固定比值。
例如,当光学构件被实现为强调三维效果光束的立体效果时,宽度w可以被设置成等于或小于高度h。另外,当光学构件被实现为获得三维效果光束的相对长的图像时,宽度w可以被设置成大于高度h。
另外,例如,当每个主图案111具有透镜状形式时,本实施方式的主图案111的高度与宽度之比(h/w)可以为约1/2以下,或者其倾斜表面的倾斜角θ可以为约60°以下。
如此,在本实施方式中,通过将每个图案111的宽度w和高度h用作适当调节的因数,可以有效地控制意在由照明装置表示的线形光束、三维效果光束等的光学图像。
在本实施方式中,在前述多个图案中,两个相邻图案之间的宽度w(可以与间距对应)可以为500μm。该宽度(或距离)可以是指第一路径的多个主图案之间的平均距离,并且可以根据图案设计、布置结构或期望的光学图像形式来选择或调节。
另外,根据一些实施方式,多个主图案可以被配置成凹插入基部构件的第一表面或者基部构件的图案布置表面的内部。在这种情况下,如上述情况所述的图案的每个倾斜表面具有相对图案布置表面或z方向的倾斜角,并且在图案中的每个图案的高度与宽度之比(h/w)被设置成约1以下时,与其中图案中的每个图案的高度与宽度之比(h/w)为1以上的情况相比,可以易于产生图案。
图9是示出图8的主图案的另一实施方式的部分放大图。
参照图9,当设计三维效果形成部11时,多个主图案111中的每个主图案可以被设置成具有半圆或半椭圆部形式的图案结构。每个主图案111具有沿底板的厚度方向(z方向)或者其中第一表面或图案布置表面112延伸的方向(y方向)以预定角度倾斜的倾斜表面。每个主图案111可以具有基于沿z方向的中心线(未示出)的对称形式。
主图案111的倾斜表面可以具有其中倾斜角根据主图案的半圆结构在倾斜表面上的位置而变化的结构。也就是说,由于主图案111中的每个主图案的倾斜表面为与圆弧上的任意点接触的表面,所以可以沿与图案布置表面112相交成直角的方向(z方向)以固定倾斜角θ来设置与主图案111中的每个主图案的任意点接触的切线或者与任意点接触的表面。倾斜角θ可以根据光线BL到达的圆形截面的每个位置而大于0°并小于90°。
另外,本实施方式的三维效果形成部11可以被配置成还包括设置在两个相邻主图案之间的分隔部102。也就是说,当多个主图案包括第一主图案Cm-1、第二主图案Cm和第三主图案Cm+1(其中,m为2以上的自然数)时,三维效果形成部11可以包括第一主图案Cm-1与第二主图案Cm之间以及第二主图案Cm与第三主图案Cm+1之间的每个分隔部102。
分隔部可以为作为其中未形成凹形主图案的底板的图案布置表面112的一部分的设置在两相邻主图案之间的图案布置表面的一部分。另外,为了便于制造处理起见,分隔部102可以被设置为两相邻主图案之间的间隙。可以根据用于具体实现的图案设计或者制造处理而省略分隔部102。
分隔部102的宽度w1小于主图案111的宽度w。分隔部102的宽度w1可以为主图案111的宽度w的1/5以下或若干微米。
图10是示出图8的主图案的另外的实施方式的部分放大图。
参照图10,当设计本实施方式的光学构件的三维效果形成部11时,多个主图案111可以被设置成具有多边形截面形式的图案结构。主图案111中的每个主图案111的倾斜表面113可以具有折线图形式。
在本实施方式中,每个主图案111的倾斜表面113可以根据沿与图案布置表面112交叉成直角的方向(z方向)的曲线图的线段的数目而被设置成具有多个倾斜角θ1、θ2。第二倾斜角θ2可以大于第一倾斜角θ1。第一倾斜角θ1和第二倾斜角θ2可以根据光束BL到达的位置而在大于约5°并小于约85°的范围内设计。
另外,本实施方式的三维效果形成部11可以被配置成还包括设置在两相邻主图案之间的分隔部102。也就是说,当多个图案包括第一图案Cm-1、第二图案Cm和第三图案Cm+1时,三维效果形成部11可以在第一图案Cm-1与第二图案Cm之间以及在第二图案Cm与第三图案Cm+1之间具有相应的分隔部102。
分隔部102的宽度w1小于主图案的宽度w,以便经由三维效果形成部11实现自然线形光束或三维效果光束。分隔部102的宽度w1可以为主图案的宽度w的约1/5以下或者若干微米以下。当通过多个主图案的设计实现具有期望形状(不中断的情况下的形状等)的线形光束或三维效果光束时,分隔部102的宽度w1可以被设置成最窄或者可以被设计成使得分隔部102可以被省略。当设置分隔部102时,图案分隔部102被设计成具有若干微米以下的宽度w1。
另外,本实施方式的三维效果形成部11可以具有平行于相应主图案的第一表面或图案布置表面113的中断表面115。中断表面115为不能用作使光通过入射光束的反射或折射而实质上发射至外部的部分。因此,由于由多个主图案实现的线形光束可以具有与中断表面115对应的中断部分,所以中断表面115的宽度w2可以被适当地设计在若干微米之下的范围中,以便实现具有期望形状的线形光束。
图11是示出根据本发明的实施方式的照明装置的一部分的平面图。为了便于描述起见,图11的照明装置具有其中省略多个效果形成部的结构。
参照图11,根据本实施方式的照明装置200被配置成包括光学构件100和光源部230。照明装置200在平面上具有预定长度LH和宽度WH。长度LH和宽度WH可以被设置成与20W荧光灯或40W荧光灯的长度和直径相似或相同。
光学构件100可以为根据先前参照图1至图10描述的实施方式的光学构件中的任何一种。也就是说,光学构件100包括底板和设置在底板的第一表面上的三维效果形成部。三维效果形成部包括沿第一表面上的x方向延伸并且沿y方向按顺序布置的多个主图案。由于此配置,光学构件100可以将来自两个光源部30中的每个光源部的入射光束显示为线形光束GL1、线形光束GL2。
在本实施方式中,两个线形光束即线形光束GL1、线形光束GL2被显示在单个三维效果形成部的彼此不同的区域中,并且被显示为三维效果光束,该三维效果光束沿在单个三维效果形成部的长度方向的两端处朝向中心部的彼此相对的方向延伸并在中心部消失。
当然,当光学构件100被配置成包括设置在底板的第二表面上的多个效果形成部时,光学构件100可以被操作成使得以划分成沿光学构件的宽度方向的两个线形光束的状态来表示线形光束GL1、线形光束GL2。
光源部230可以被设置成附接至以板的形式的支承构件210的一个表面或者与支承构件210的一个表面分开预定距离。光源部230可以被配置成包括沿支承构件210的长度方向被分别设置在两端的第一光源和第二光源,以便朝向支承构件210的中心部发射具有半球区域的光有效区域的光束。
第一光源和第二光源被设置成沿彼此相对的方向发射光。第一光源和第二光源可以被设置成朝向不同方向发射光,而在其之间具有超过90°但不超过180°的角度(参见图17的附图标记230)。
在本实施方式中,光源部230可以设置有现有的各种光源——例如,白炽灯、卤素灯、放电灯等——中的任何一种或者可以被设置为间接光源例如用于引导或反射由太阳产生的自然光的引导构件等。另外,根据一些实施方式,光源部230可以被设置成包括LED(发光二极管)元件。在这种情况下,光源部230可以包括其中安装有LED光源和对光源提供电力的驱动电路的印刷电路板。
支承构件210可以为照明装置200的壳体的至少一部分、建筑的内部和外部的壁或者产品或设备的一个表面。如果装置或产品能够使光学构件100设置在光源部230发射光的位置处,则可以在不具体限制的情况下使用装置或产品来实现支承构件210。例如,可以使用帽子、衣物、鞋、包、配饰、室内或室外内部部件等来实现支承构件210。
根据本实施方式,从两个光源发射到支承构件210的中心部分的光可以被实现为线形光束的光,在线形光束中,光通过多个主图案的折射和反射操作从支承构件210的两端开始并且在支承构件210的中心部分消失。另外,在一些实施方式中,当使用被设置成与三维效果形成部交叠的多个效果形成部时,具有三维效果的单个线形光束可以被转换并显示为具有三维效果的多个线形光束。
图12是示出根据本发明的另一实施方式的照明装置的一部分的平面图。图13是示意性示出图12的照明装置的工作状态的图。
为了便于描述起见,图12的照明装置可以与其中从图17的照明装置移除多个效果形成部的结构对应。
参照图12和图13,根据本实施方式的照明装置被配置成包括:底板10;三维效果形成部11;以及光源部230。光学构件被配置成包括:底板10;以及三维效果形成部11。
除下述事实之外本实施方式的光学构件可以与先前参照图1至图3描述的光学构件基本相同:三维效果形成部11具有在底板10的彼此不同的多个区域R1至R12中沿不同方向按顺序布置的多个组的多个主图案。
也就是说,三维效果形成部11被配置成包括被分别布置在底板10的彼此不同的区域即区域R1、区域R2、区域R3、区域R4、区域R5、区域R6、区域R7、区域R8、区域R9、区域R10、区域R11和区域R12中的十二个子三维效果形成部。多个子三维效果形成部中的每个子三维效果形成部可以具有第一子主图案至第n子主图案。此处,n为2以上的自然数。
多个子三维效果形成部可以被配置成包括第一子三维效果形成部和第二子三维效果形成部。例如,第一子三维效果形成部的多个子主图案和第二子三维效果形成部的多个子主图案被沿不同方向布置。在这种情况下,多个子三维效果形成部的子主图案中的每个子主图案可以被设置成以下述方式按顺序延伸到不同区域:从一侧的第一子三维效果形成部到另一侧的第十二子三维效果形成部的子主图案的各个图案线在两个相邻子三维效果形成部的边界部分处彼此连接。此时,各个子主图案可以在前述边界部分具有弯曲部。
光源部230被配置成包括向底板10的彼此不同的区域R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12发射光束的十二个光源即光源230a至光源230l。各个光源可以为LED光源。在本实施方式中,LED光源可以为包括两个LED元件的LED组合件并且可以被设置成使得可以由各个LED元件发射两个光束。来自各个光源的光束可以被相应区域的主图案111(与子主图案对应)控制为线形光束。此处,线形光束的光学宽度可以小于向主图案发射光束的对应的光源的发光表面的宽度,并且线形光束的长度可以大于光学宽度。
当使用上述多组子主图案时,可以通过基于每个区域中的光源来控制来自发射大致半球形状的光束的光源的入射光束,实现沿相同方向延伸的线形光束D1等或者从相同方向向彼此交叉的方向延伸的线形光束D1等。因此,根据一些实施方式,可以实现沿相反方向延伸的线形光束D1、线形光束D2或者沿与相反方向具有大于90°且小于180°的角的方向即彼此交叉的方向延伸的线形光束。
根据本实施方式,通过使用宽度方向的长度L为250mm的设置在底板10上的三维效果形成部11,可以将约10瓦(W)的白光LED灯的光实现为三维效果光束或者具有三维效果的线形光束,其中,光源的光强度沿底板10的宽度方向大大减弱或在大致中心部分A0处消失。
图14是与图12的照明装置的工作状态有关的图。
参照图14,当根据本实施方式的照明装置工作时,光源中的每个光源的光从沿底板10的宽度方向的两侧的边缘朝向中心部分(参见图13的A0)发射,并且通过底板10的每个区域的主图案被显示为以预定光学宽度行进到第一路径(D2等)的三维效果光束。
在其中设置有三维效果形成部的底板10的每个区域中,三维效果光束可以根据主图案的每个图案设计而被实现为具有特定第一路径(D2等)和光学宽度。
根据本实施方式,可以底板10上的按顺序布置的图案将沿底板10行进的光束表示为其中光强度迅速减小并且在相对非常短的距离(例如,约100mm至200mm)处消失的三维效果光束。此处,与其中沿其中未设置主图案的比较示例的透明基板(与底板对应)行进的光自然减小并且在光被发射到该透明基板时消失的距离(例如,若干米或几十米)相比,非常短的距离与超出所述距离的数百至数千分之一倍的短距离对应。
同时,在本实施方式中,示出了照明装置的光源中的每个光源通过使用具有两个LED元件的LED组合件作为光源发射两束光束,但本发明不限于这样的配置。光源中的每个光源可以通过将具有一个LED元件的LED组合件用作光源来发射一个光束。
图15是其中测量图12的照明装置的亮度的图。本实施方式的图示出通过在图12的照明装置的前中心部设置亮度测量装置来测量亮度的图。
参照图15,当光源的光强度最大为Lu 12时,可以看出的是,与发光表面的前部的其他区域中所示的第二亮度(约Lu 7至约Lu 12)相比,照明装置的发光表面的前部的中间区域A0中所显示的第一亮度(约Lu 5)相对较小。特别地,当鉴于中间区域A0的第一亮度受外围的其他区域的第二亮度的影响的事实,可以预测的是,照明装置中与中间区域A0对应的发光表面的光强度实际接近0。
示出图的测量结果的原因在于,沿底板行进的光束被沿第一方向按顺序从三维效果形成部的主图案折射和反射。当使用该原理时,可以通过图案设计来实现具有期望形状的光学图像(线形光束、三维效果光束等)。
图16是根据本发明的另外的实施方式的照明装置的透视图。图17是图16的照明装置的平面图。
参照图16和17,根据本实施方式的照明装置300被配置成包括:底板10;三维效果形成部11;多个效果形成部12;以及光源部230。
除多个效果形成部12被设置在底板10的一个表面(第二表面)上之外,本实施方式的照明装置300可以与图12的照明装置基本相同。因此,当阐述本实施方式的照明装置300的构成元件时,为了避免重复,省略与图12的照明装置的构成元件类似或相同的构成元件的详细描述。
多个效果形成部12被配置成包括光学图案(参见图1的附图标记121)。在本实施方式中,多个效果形成部12包括多组子光学图案,多组子光学图案与设置在彼此不同的区域R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12中的三维效果形成部11的各个子主图案以叠层的结构布置。多个效果形成部12可以包括分别设置在底板10的彼此不同的区域中的十二个子多个效果形成部。子多个效果形成部中的每个子多个效果形成部可以具有第一光学图案至第n光学图案。此处,n为2以上的自然数。
多个子多个效果形成部可以被配置成包括第一子多个效果形成部和第二子多个效果形成部。在这种情况下,第一子多个效果形成部的多个光学图案和第二子多个效果形成部的多个光学图案可以沿不同方向布置。另外,当通过对光学图案进行投影来在预定平面上观察时,各个子多个效果形成部的光学图案的布置方向可以被设置成沿下述方向延伸:该方向和与其对应的各个三维效果形成部的主图案的布置方向交叉或者与主图案的布置方向相交成直角。
根据本实施方式,通过使用分别设置在两个表面上的具有预定宽度、方向和长度L的三维效果形成部11和多个效果形成部12的叠层结构、对具有沿底板10的厚度方向的感知深度并且从三维效果形成部11的不均匀表面反射的单个三维效果光束(或单个线形光束)进行转换,可以表示向单个三维效果光束的右侧行进的第一三维效果光束以及向单个三维效果光束的左侧行进的第二三维效果光束。
图18是用于阐述单个线形光束或三维效果光束的生成原理的截面图。图18可以与图16的照明装置的沿线XVIII-XVIII截取的截面的部分放大截面图对应。
参照图18,根据本实施方式的照明装置300被配置成包括:底板10;设置在底板10的第一表面上的三维效果形成部11;以及设置在底板10的第二表面上的多个效果形成部(12)。三维效果形成部11包括多个主图案(参见图1的附图标记111),并且多个效果形成部12包括多个光学图案(参见图1的附图标记121)。
通过将单独的不均匀图案基板110连结至底板10的第一表面来设置本实施方式的三维效果形成部11,但不限于此。如图1的光学构件100,可以以其中移除底板10的第一表面的一部分的形式来设置三维效果形成部。另外,通过将单独的光学图案基板120连结于底板10的第二表面来设置多个效果形成部12,但不限于此。如图1的光学构件100,可以以其中移除底板10的第二表面的一部分的形式来设置多个效果形成部。
根据本实施方式的照明装置300,当根据距位于由于返回到其中发射光BL的方向而产生的预定位置处的光源(参见图3的LS)的距离将底板10的每个区域(参见图17的R1至R12)的三维效果形成部(11)(与三维效果形成部对应)划分成第一区域A1、第二区域A2和第三区域A3时,导入到主图案111的布置方向而同时沿三维效果形成部11行进的光被主图案沿底板10的厚度方向折射和反射。
在这种情况下,由于第一区域A1的主图案位于距光源的最近距离处,所以该主图案具有最高水平的折射效率和反射效率,并且用作第一发光强度的间接光源;由于第二区域A2的主图案沿光BL的行进方向位于第一区域A1的主图案之后,所以该主图案具有小于第一区域A1的主图案的水平的中间水平的折射效率和反射效率,并且用作小于第一发光强度的第二发光强度的间接光源;并且由于第三区域A3的主图案反射和折射沿第一区域A1和第二区域A2的主图案行进的光,所以该主图案具有小于第二区域的主图案的水平的水平的折射效率和反射效率并且用作小于第二发光强度的第三发光强度的间接光源。
根据前述三维效果形成部11,如从特定标准点或观察点观察的那样,位于沿光的主行进方向或第一路径更远离光源的主图案可以用作用于发射位于更远离主图案的光源的光的间接光源。也就是说,主图案用作具有下述形式的感知深度或距离感的间接光源:光沿第一路径的底板10的厚度方向进入底板10,从而表示具有示出光强度按顺序减小的发光强度B11、发光强度B12、发光强度B13的三维效果光束。
另外,根据本实施方式的照明装置300,通过多个效果形成部12的光学图案,将来自三维效果形成部11的主图案的朝向多个效果形成部12的光沿底板10的厚度方向划分成两个光束。光学图案可以与子光学图案对应。也就是说,多个效果形成部12可以将三维效果形成部11的单个三维效果光束B11、B12、B13转换成第一三维效果光束B21、B22、B23和第二三维效果光束B31、B32、B33。
根据本实施方式,照明装置300可以将单个三维效果光束表示为具有根据距光源的距离的增大而按顺序变高的感知深度的第一三维效果光束和第二三维效果光束。
图19是用于阐述图16中的照明装置的每个区域中的多个线形光束或三维效果光束的生成原理的截面图。
图19可以与图16的照明装置的沿线XIX-XIX截取的截面的示意性放大截面图对应。另外,除截面的位置不同之外,图19的照明装置可以被配置成包括与图18的照明装置的构成元件基本相同的构成元件。
参照图19,在根据本实施方式的照明装置300中,从三维效果形成部11的主图案111折射和反射并且行进到多个效果形成部12的三维效果光束B11被多个效果形成部12的光学图案112转换成多个三维效果光束B2、B3。
也就是说,沿第一方向行进的第一入射光束B11可以根据多个效果形成部12的光学图案112被转换成沿第一入射光束B11的右侧的第二方向行进的第一发射光束B21、B2以及沿第一入射光束B11的左侧的第三方向行进的第二发射光束B31、B3。
根据本实施方式,光学构件(或照明装置)的厚度在能够卷曲缠绕的片结构或膜结构的情况下可以在约25μm至250μm的范围内,并且在不能够卷曲缠绕的板结构的情况下可以是大于250μm并且约500μm以下,所述光学构件被以包括底板10和三维效果形成部11的不均匀图案基板110与包括多个效果形成部12的光学图案基板120的叠层结构的形式来设置。
当光学构件的厚度t2小于25μm时,将难以表示三维效果光束的感知深度。另外,当光学构件的厚度t2大于500μm时,作为板型的照明装置中使用的光学构件,其重量可能增大,并且用于生产透明光学构件的成本也可能增大。
三维效果形成部11的每个主图案111的厚度可以为约若干微米以上并且约数十微米以下。当每个主图案111的厚度小于若干微米时,将难以处理主图案,并且在每个主图案111的厚度超过数十微米时,每个主图案自身的尺寸增大,使得可能限制设计的自由度,并且在实现三维效果光束时可能产生不良影响。
另外,多个效果形成部12的每个光学图案121的厚度可以与每个主图案111的厚度相似或相同。可以以由于从光学构件的厚度t2减去底板的厚度t1得到的厚度的形式来计算每个主图案111的厚度和每个光学图案121的厚度。
在本实施方式中,当底板10的厚度t1小于与该厚度对应的光源部的发光表面的高度时,底板10不能用作用于引导光通过整个内部反射的光引导构件。
图20是示意性示出图16的照明装置的工作状态的平面图。图21是与图16的照明装置的工作状态有关的图。
参照图20和图21,在根据本实施方式的照明装置300中,来自光源230的入射光束通过被设置成叠层的三维效果形成部和多个效果形成部而主要转换成单个三维效果光束(参见图18的B11、B12、B13),并且经转换的单个三维效果光束被再次转换成多个三维效果光束B2、B3。
在本实施方式中,以其中光束沿两个特定方向X2、X3行进的形式来表示多个三维效果光束B2、B3。同时,当移除多个效果形成部时,照明装置300表示大致沿两个方向X2、X3的中间方向(参见图13和图14的D2)行进的单个三维效果光束。
根据本实施方式,可以使用三维效果形成部和多个效果形成部来将单个三维效果光束表示为多个三维效果光束。也就是说,根据本实施方式,可以有效地设计和生产具有高的设计自由度并且能够向用户提供美学印象的照明装置。另外,由于使用各种颜色的LED光源,因此可以实现能够产生适于照射装配地点、学习环境或工作环境的氛围的照明装置。
图22是根据本发明的又一实施方式的照明装置的截面图。
参照图22,根据本实施方式的照明装置400被配置成包括:底板10;三维效果形成部11;多个效果形成部12;光源部230;以及支承构件410。光学构件100被配置成包括:底板10;三维效果形成部11和多个效果形成部12。
在本实施方式中,可以使用根据先前参照图1至图10描述的实施方式的光学构件中的任何一种来设置光学构件100。在本实施方式中,以膜形式设置光学构件100。光学构件100的厚度为约25μm至250μm以下。当光学构件100的厚度小于25μm时,难以生产光学构件并且耐久性可能大大降低。另外,当光学构件100的厚度大于250μm时,柔韧性减小,使得可能难以在具有预定曲率的支承构件410处安装光学构件。
光源部230被设置为向光学构件100的一侧发射光。光源部230可以被设置为包括一个或两个或更多个LED元件的LED组合件或LED串。当光源部包括多个LED元件时,包括多个光束的单个线形光束(或者单个三维效果光束)可以被光学构件100表示为多个线形光束(或者多个三维效果光束)。
支承构件410可以为具有曲率的壳体、建筑的内部或外部的具有弯曲部分的壁或者产品的一个表面。在本实施方式中,支承构件410包括具有预定直径2R的中空型圆柱形状。
如果任何装置或产品使某表相(sheet phase)的光学构件100能够设置在其中光源部230的光向一侧发射的位置处,则支承构件410可以在不特别受限的情况下由装置或产品来实现。此外,可以使用圆形或中空帽子、衣物、鞋、包、配饰、室内和室外内部部件等来实现支承构件410。
根据本实施方式,光学构件附接至具有曲率的建筑或产品、应用产品以使得可以通过线形光束或者具有三维效果的线形光束来实现各种光学设计的照射。
图23是根据本发明的再一实施方式的照明装置的平面图。
参照图23,根据本实施方式的照明装置500被配置成包括:底板10;设置在底板的两个表面上的三维效果形成部11和多个效果形成部12;光源部230;以及外部透镜510。当照明装置500被用于汽车照明时,光源部230可以通过从汽车电池520提供的电力来工作。
光学构件100被配置成包括:底板10;三维效果形成部11;以及多个效果形成部12。光学构件100被配置成包括被沿单独的方向而分别布置在底板10的不同的区域中的多个子三维效果形成部和多个多个效果形成部。另外,光学构件100可以连结至外部透镜30的具有曲率的一个表面(内侧)或者可以以预定距离分隔开。
在本实施方式中,可以使用先前参照图1至图10描述的实施方式的光学构件中的任何一种光学构件来设置光学构件100。另外,可以使用先前参照图12至图22描述的实施方式的光学构件中的任何一种光学构件来设置光学构件100。
光源部230被设置成向光学构件的不同区域发射光。光源部230包括多个光源,并且光源中的每个光源可以为包括一个或两个或更多个LED元件的LED组合件。
外部透镜510包括设置在照明装置——例如用于车辆的照明装置(前灯、后灯等)、室外照明装置等——的外表面上的透镜形覆盖件。当外部透镜被用在车辆中时,外部透镜510可以被设置在其中设置有光学构件100的一个表面上,以便具有引导至车体的弯曲表面的曲率。外部透镜510可以由透明塑性材料例如工程塑料等制成。用于车辆的照明装置可以包括前灯、后灯、车内照明、雾灯、门嵌槽等。在这种情况下,就体积、厚度、重量、价格、寿命、稳定性、设计自由度以及安装简易性而言,与用于车辆的现有的灯相比,本实施方式的照明装置500可能更有用。
同时,本实施方式的照明装置500不限于用于车辆的照明装置,并且可以作为膜形式的柔性照明装置而应用于用于说明(illustration)安装的对象例如建筑、设备、家具等的内部和外部的曲线部或弯曲部。在这种情况下,外部透镜510可以为用于支承光学构件100或光源部230的透明支承构件或壳体。
根据本实施方式,通过将各个光源的光通过分别设置在光学构件的不同区域中的三维效果形成部和多个效果形成部的组合来引导至第一路径(D1等),受限于预定光学宽度并且沿光学构件的厚度方向具有感知深度的单个三维效果光束可以被显示为光源数量的两倍的多个三维效果光束。
另外,本实施方式可以提供能够根据用户或观察仪器的观察点的移动来表示沿主图案的延伸方向行进的多个三维效果光束的照明装置。
图24是根据本发明的另一实施方式的光学构件的部分截面图。
参照图24,根据本实施方式的光学构件100B被配置成包括:底板10;具有三维效果形成部11的非均匀图案基板110;具有多个效果形成部12的光学图案基板120;用于将非均匀基板110连结于底板10的第一表面的第一粘附层140;以及用于将光学图案基板120连结于底板的第二表面的第二粘附层150。
根据本实施方式,除第一粘附层140和第二粘附层150之外,光学构件100B可以与先前参照图11至图23描述的照明装置的光学构件相似或基本相同。也就是说,光学构件100B的底板10、三维效果形成部11和多个效果形成部12与根据上述实施方式的各个照明装置的光学构件的底板10、三维效果形成部11和多个效果形成部12相似或基本相同,并且因此,将省略详细描述。
非均匀图案基板110和光学图案基板120可以由热塑性树脂或光固化树脂制成。非均匀图案基板110和光学图案基板120中的每个基板的材料可以为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸乙醇酯。
第一粘附层140可以形成有环氧胶粘剂膜等。另外,为了调节折射率,可以使用为高折射率材料的PEA(苯氧乙基丙烯酸酯)来实现第一粘附层140。另外,可以使用氟化聚合物、氟化单体等来实现第一粘附层140。第二粘附层150可以由与第一粘附层140的粘附材料相同或不同的粘附材料制成。
根据第一粘附层140或第二粘附层150的厚度,底板10与光学图案基板120可以彼此分离。在这种情况下,优选地是,底板10与光学图案基板120之间的空间距离在若干毫米之下,以便有效地实现线形光束或三维效果光束。
同时,当准备第一粘附层140时,可以考虑底板10和非均匀图案基板110中的每个的折射率。也就是说,第一粘附层140的折射率可以大于底板10的折射率和非均匀图案基板110的折射率中的每个折射率。在这种情况下,当底板10的折射率与非均匀图案基板110的折射率之差较小时,从底板10通过第一粘附层140的光被以预定角度折射并且沿与预定角相反的方向折射,同时再次行进到非均匀图案基板110,从而沿与原始行进方向相似的方向行进。当然,当第一粘附层140的厚度非常小时,可以忽视前述折射角。
此外,优选地是,第一粘附层140使用在底板10与非均匀图案基板110之间的非常低的反射率的材料。如果未使用非常低的反射率的材料,则在由三维效果形成部11生成三维效果光束时产生不良的影响。
因此,本实施方式可以提供能够用于在室内或室外通用照明装置、展览等的设计照明装置和柔性应用产品的照明装置、以及能够表示可以有效地应用于车辆等的照明装置的具有优异外观的光学图像的照明装置。
如上所述,本发明的一些实施方式可以提供下述光学构件以及使用光学构件的照明装置,所述光学构件能够通过图案设计来控制光学路径、光学宽度和发光强度以实现具有期望形状的光学图像。
另外,本发明的一些实施方式可以提供下述光学构件以及使用光学构件的照明装置,所述光学构件能够通过图案设计将具有三维效果的单个光学图像转换成具有三维效果的多个光学图像。
如先前所述,在本发明的详细描述中,描述了本发明的详细示例性实施方式,应当清楚,对本领域技术人员来说,在不背离本发明的精神或范围的情况下可以做出变型和变体。因此,要理解,前述内容为本发明的说明并且不能理解成受限于所公开的具体实施方式,并且所公开的实施方式的变型以及其他实施方式意在包括在所附权利要求及其等同方案的范围内。
Claims (9)
1.一种光学构件,包括:
三维效果形成部,所述三维效果形成部设置在底板的第一表面上;以及
多个效果形成部,所述多个效果形成部以与所述三维效果形成部叠层的形式布置;
其中,所述三维效果形成部具有多个主图案,所述多个主图案沿第一方向按顺序布置在所述第一表面上并且包括具有相对于所述第一表面的倾斜角的各个倾斜表面,
其中,所述多个主图案通过经由从所述倾斜表面的折射或反射来将第一入射光束引导至所述第一表面朝向的第一表面方向或者所述底板的与所述第一表面相对的第二表面朝向的第二表面方向,实现与所述多个主图案的各个图案延伸方向交叉成直角的第一路径的线形光束,
其中,所述多个效果形成部沿与所述第一方向交叉的第二方向按顺序布置并且具有用于将所述第一路径的线形光束转换成多个线形光束的多个光学图案。
2.根据权利要求1所述的光学构件,其中,所述多个主图案用作其中光学路径随着距光源的距离逐渐增大而按顺序变长的间接光源,从而产生沿所述底板的厚度方向的三维效果光束。
3.根据权利要求2所述的光学构件,其中,所述多个主图案包括自所述光源起按顺序布置的第一图案、第二图案和第三图案,
其中,所述第二图案的第二光学路径长于所述第一图案的第一光学路径并且短于所述第三图案的第三光学路径,并且
从所述光源的由所述第二图案的倾斜表面产生的第二虚光源到所述第二图案的倾斜表面的第二距离长于从所述光源的由所述第一图案的倾斜表面产生的第一虚光源到所述第一图案的倾斜表面的第一距离,并且短于从所述光源的由所述第三图案的倾斜表面产生的第三虚光源到所述第三图案的倾斜表面的第三距离。
4.根据权利要求1所述的光学构件,其中,所述多个主图案实现根据标准点或观察点的移动、通过在与所述标准点或所述观察点的移动方向相反的方向上沿图案延伸方向行进而显示的线形光束。
5.根据权利要求4所述的光学构件,其中,所述倾斜表面具有0.02以下的算术平均粗糙度(Ra)和0.30以下的最大高度粗糙度(Ry)。
6.根据权利要求4所述的光学构件,其中,所述倾斜表面的倾斜角基于所述第一表面或者与所述第一表面交叉的线或表面而大于5°且小于85°。
7.根据权利要求1所述的光学构件,其中,所述三维效果形成部包括设置在所述底板的第一表面的不同区域中的第一子主图案和第二子主图案,并且经由所述第一子主图案和所述第二子主图案产生沿不同方向延伸的单个线形光束。
8.一种照明装置,包括:
根据权利要求1至7中任一项所述的光学构件;以及
向所述光学构件发射光的光源部。
9.根据权利要求8所述的照明装置,其中,所述光源部包括第一光源和第二光源,其中,所述第一光源和所述第二光源发射从相同方向到彼此平行的方向的光,或者发射从相同方向到彼此交叉的方向的光。
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