CN107110471A - 光学元件及具有光学元件的发光装置 - Google Patents

光学元件及具有光学元件的发光装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于影响由光源发出的光的光学元件，其中该光学元件沿纵轴线(L)延伸。该光学元件具有背离该光源的正面和朝向该光源的背面(5)，其中在该背面(5)形成用于光入射的多个单元格状的光入射区(4)，这些光入射区沿平行于纵轴线(L)的直线(G)以一行形式延伸。另外，在背面(5)形成用于至少部分使光偏转的转向表面区，该表面区相对于该直线(G)在一侧接设于光入射区(4)旁。在该正面形成用于至少部分让光射出的光出射区。该转向表面区在此沿该纵轴线(L)延伸且具有如此构成的多个表面区(7)，其表面法线分别与该纵轴线(L)包夹形成一个小于或大于90°的角度。通过如此取向的表面区(7)使得，在该光学元件中少量光线在平行于纵轴线(L)的方向上像光导那样被继续传送从而导致炫目效果。因此，减小了不希望有的炫目效果危险。本发明还涉及相应的发光装置。

Description

光学元件及具有光学元件的发光装置
本发明涉及光学元件以及具有这样的光学元件的发光装置。
从现有技术中知道了下述发光装置，其包括发光二极管光源(LED)以及用于影响LED光源所发出的光的光学元件。
例如由DE102007013082A1公开了一种信号灯，其具有光学单元，所述光学单元以翼形光导元件形式构成。在此，光学单元在其背面具有光耦合输入面并在其正面具有光耦合输出面。光耦合输出面在主发光方向上在光源前方具有用于使耦合输入光偏转向背面的光转向部。该背面具有包括反射元件的反射部，光通过所述反射元件被偏转向该主发光方向。在迄今已知的装置中的问题在于可能出现不可忽略的散光部分。这可能尤其导致不想有的炫目效果，这种炫目效果伴随相应高的UGR值(UGR:统一炫光值)而生。
本发明基于以下任务，提出一种相应的改善的光学元件或一种相应的改善的发光装置。此时尤其应减小不希望有的炫目效果危险。
该任务根据本发明通过如独立权利要求所述的主题来完成。在从属权利要求中说明了本发明的特殊实施方式。
根据本发明，规定了一种用于影响由光源发出的光的光学元件，其中，该光学元件沿纵轴线延伸。该光学元件具有背离该光源的正面和朝向该光源的背面，其中在该背面形成多个单元格状的用于光射入的光入射区，光入射区沿平行于该纵轴线的直线以一行形式延伸。另外，在该背面形成用于至少部分转向所述光的转向表面区，该转向表面区相对于该直线在一侧接设在光入射区旁。在该正面形成用于至少部分让光射出的光出射区。该转向表面区此时沿纵轴线延伸且具有如此构成的多个表面区，其表面法线分别与该纵轴线包夹形成一个小于或大于90°的角度。
通过如此取向的表面区获得了在光学元件内少量光线在平行于纵轴线的方向上像光导那样继续传播以及因此导致炫目效果。因此，减小不希望有的炫目效果危险。
此时，最好通过这些表面区形成波浪状结构，其主延伸部平行于该纵轴线取向。由此做到了在不同的光入射区射入光学元件的光线被相应转向。
这些表面区优选因为其波浪状结构而如此设计，使得它们沿纵轴线看在多个位置具有距该直线的最大距离，其中这些位置与该光入射区的中央区相关联且尤其是相匹配。可通过所述设计获得很多光线，其在一个光入射区射入该光学元件，被相应转向。这些表面区优选通过倒圆的结构形成和/或由通过边缘相互分隔的平面形成。由此一来，这些表面区可以有利地制造且同时适当有效地构成。
该转向表面区优选垂直于纵轴线看地具有多个阶梯部。由此可以获得这些光线在一个垂直于纵轴线的平面内分布到一个宽广范围内。
此时，这些表面区优选形成在最接近直线的阶梯部上。由此一来，可以特别有效地获得期望的光线转向。此时，这些表面区最好只形成在最接近该直线的阶梯部上。这就制造技术而言是有利的。
根据本发明的另一个方面，规定一种用于影响由光源发出的光的光学元件，其中该光学元件沿纵轴线延伸。该光学元件具有背离该光源的正面和朝向该光源的背面，其中，在该背面形成多个单元格状的用于光射入的光入射区，光入射区沿平行于纵轴线的直线以一行形式延伸。另外，在背面上形成用于至少部分转向该光的转向表面区，该表面区相对于该直线在一侧接设在光入射区旁。在该正面上形成用于至少部分让光射出的光出射区。单元格状光入射区分别具有至少一个上表面区，其表面法线与该纵轴线包夹形成一个大于0°且小于90°的角度。通过如此取向的上表面区而获得了在光学元件内更少的光线在平行于纵轴线的方向上像光导那样继续传播，结果导致炫目效果。因此，减小了不想有的炫目效果危险。
另外，该光学元件优选至少部分具有如上所述的本发明特征。
光入射区的上表面区优选呈圆形构成。这些光线由此可以很均匀分布。
根据本发明的另一方面，规定一种发光装置，它具有用于发出光的光源和根据本发明的光学元件，其中该装置如此设计，光至少部分经该光入射区射入该光学元件。
该光源优选包括至少一个LED。该光学元件尤其适合于此。
在此，该光源优选包括多个LED，其中如此设计，该光从两个LED经其中一个所述光入射区射入该光学元件。
以下将结合实施例并参照附图来详述本发明，其中：
图1是根据本发明的装置的一个实施例的横剖草图，
图2是光学元件的一端部的立体图，
图3是不带有本发明的倾斜表面区的相应光学元件的区域的纵剖草图，
图4a是不带有本发明的倾斜表面区的相应光学元件的立体图，
图4b示出本发明的光学元件，其中这些倾斜表面区只形成在最接近光入射区的直线的阶梯部上，
图4c示出相应的光学元件，其中在所有的阶梯部上形成本发明的倾斜表面区，
图5a示出不带有本发明的倾斜表面区的相应光学元件，
图5b示出本发明的光学元件，其中该光入射区的侧面区倾斜设计，和
图5c示出相应的光学元件，其中该光入射区的侧面区倒圆构成。
图2示出本发明的光学元件的一个实施例的端部的草图。该光学元件沿纵轴线L延伸。图1示出垂直于纵轴线L的横剖草图。该光学元件设计用于影响由如图1所示的光源1发出的光。它具有背离光源1的正面2和朝向光源1的背面3。
相应的发光装置相应包括该光学元件和光源1。光源1优选是LED光源1，它包括至少一个LED作为发光件。在光源元件的背面3上形成多个单元格状的用于光射入的光入射区4，该光入射区沿平行于纵轴线L的直线G以一行形式延伸。最好通过该光入射区4分别构成呈罐状形成的凹空部用于光入射。罐形的底部此时最好呈透镜状隆起。
另外，在背面3形成转向表面区5用于至少部分偏转所述光，该转向表面区相对于直线G在一侧接设在光入射区4旁。该光学元件最好在相应的对置侧相似地、尤其关于直线G对称地设计。
在光学元件的正面2上形成一个光出射区6，用于至少部分让光射出。
在所示例子中，在垂直于纵轴线L的横截面看，通过该光学元件构成两个翼形区域F、F'，光通过它们至少部分被发出，在这里，光出射区6的造型是这样的，即由此形成用于入射光的分光件。对此，经光入射区4入射的光在光出射区6被部分转向且由此被进一步传送至两个翼形区域F、F'。另外，光在背后的转向表面区5被再次偏转，接着经过光出射区6被发出。
尤其如图2示例性所示，转向表面区5沿纵轴线L延伸且同时具有多个如此构成的表面区7，其表面法线分别与纵轴线L包夹形成一个小于或大于90°的角度。为了简单起见，这些表面区7在此也被称为倾斜表面区7。
尤其是可以如此设计，表面法线分别与纵轴线L包夹形成一个小于80°或大于100°的角度。
为了示出这种倾斜表面区7的作用，在图3中画出了相应装置的纵截面局部，该装置不具有这种倾斜表面区。如图所示，与相应的纵轴线L'包夹形成一个较小角度的光线1'(在此也称为平面光)如此前行，即，所述光线不与相应的光入射区4'的壁或侧面区f相互作用。结果，这些光线1'经相应的光学元件像光导那样基本沿纵轴线L'继续传播。当光线1'最终离开光学元件时，光线可能因其走向对装置观看者来说造成不希望有的炫目。
现在，在本发明的光学元件中，相应平坦前行的光线通过倾斜表面区7被偏转，尤其经过内部全反射，由此在纵轴线L方向上进一步传播得不太远。光线因此与图3的视图相关地陡直向下离开光学元件，从而减小炫目危险。
该效果特别明显，当光入射区4分别沿纵轴线L延伸得比较远，例如像图3所示的那样远，光源1具有至少两个LED11、11，它们沿纵轴线布置且两者在其中一个所述光入射区4发出其光。换句话说，即在此实施方式中至少两个LED对应于一个光入射区。此时每个光入射区4最好设计成是结构相同的。因此，在本发明的光学元件中，光入射区4可如图3所示的那样构成。
如图2所示，优选通过表面区7形成波浪形结构，它的主延伸部平行于纵轴线L取向。此时，这些表面区7还最好因为该波浪状结构而如此设计，使得它们沿纵轴线L看地在多个位置S具有距直线G的最大距离，在此，这些位置S与光入射区4的中央区相关联且尤其是相匹配。如图2举例所示，这些位置S可以分别恰好居中经过该光入射区4。
这些表面区7此时可以通过倒圆结构构成和/或如图2所示通过平面71、72构成，所述平面通过边缘73相互分隔开。例如可以如此设计，该波浪状结构描绘出正弦形状。
另外，转向表面区5优选垂直于纵轴线L看地具有多个阶梯部51、52、53、54。例如可以如此设计，通过所述阶梯部51、52、53、54从光学元件的外边界8起形成多个阶梯部，所述阶梯部一直延伸至光入射区4。
尤其是该阶梯部51、52、53、54可设计用于将在光学元件内行进的光，如更前面所述地，在通过光出射区6转向之后再次转向。
在此，这些倾斜表面区7最好形成在最接近直线G的阶梯部51、52、53、54上。在此，可以非常有效地获得期望效果。
为了进一步示出，在图4a中画出了相应的光学元件，其不具有在本说明书意义上的倾斜表面区，在图4b中画出了这样的光学元件，其中该倾斜的表面区7形成在最接近直线G的阶梯部51上，而在图4c中示出了下述光学元件，其中该倾斜的表面区7形成在所有的阶梯部51、52、53、54上。由此，可以获得再次进一步减小的UGR值，但是，用于如图4c所示的实施方式的制造成本比较高，因此如图4b所示的实施方式就此是优选的。
在图5a中，就像在图4a中那样画出了相应的光学元件，其不具有倾斜表面区。就像在图5b中画出的那样，也可以由此造成相应浅缓前行的光线的合适转向，即单元格状的光入射区4分别具有至少一个上表面区41、42，其表面法线与纵轴线L包夹形成一个大于0°且小于90°的角度，尤其是大于5°且小于85°的角度。上表面区41、42此时可以如图5b所示分别平面构成，或者如图5c所示呈圆形构成。
换句话说，仿佛使光入射区4的各自彼此相向的侧面区倾斜或者说附加倒圆，由此一来，每个侧面区近似被拉近向相应光入射区的中心，这导致浅光仍然还受影响且尤其被全反射，由此就图3视图方向而言被向下偏转。由此针对这些光线防炫目得以改善。
当该光学元件或该发光装置像例如在图2所示的实施方式中示出的那样不仅具有倾斜表面区7也具有上表面区41、42时，可以获得特别有效的防炫目作用。
该光学元件优选以注塑方法制造。通过本发明的设计方案可以获得减小1.6点的UGR值。这可能导致具有本发明的发光装置的相应灯被归为相应更高的级别。当例如利用相应装置但没有斜面和经过修改的光入射区的侧面区获得20.5的UGR值时，相关的灯被归为UGR<22级别。通过所述的本发明设计，UGR值可以降低至18.9，因而该灯由此被归为更高的UGR<19级别。
还适用的是，灯的防炫目效果越好，灯可越容易被投入到在观看任务领域有更严格要求的应用中。因此，通过本发明的设计也拓展了相应灯的应用领域。

Claims (13)

1.一种用于影响由光源(1)发出的光的光学元件，其中该光学元件沿纵轴线(L)延伸，所述光学元件具有：
-背离所述光源(1)的正面(2)，和
-朝向所述光源(1)的背面(3)，
其中在所述背面(3)形成有用于光入射的多个单元格状光入射区(4)，这些光入射区沿平行于所述纵轴线(L)的直线(G)以一行形式延伸，并且所述背面还形成有用于至少部分使所述光偏转的转向表面区(5)，该转向表面区相对于所述直线(G)在一侧接设于所述光入射区(4)旁，并且在所述正面(2)形成有用于至少部分让光射出的光出射区(6)，其中所述转向表面区(5)沿所述纵轴线(L)延伸且同时具有多个如此构成的表面区(7)，即该表面区的表面法线分别与所述纵轴线(L)包夹形成一个小于或大于90°的角度。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，通过这些表面区(7)形成波浪形结构，该波浪形结构的主延伸部平行于所述纵轴线(L)取向。
3.根据权利要求2所述的光学元件，其中，这些表面区(7)因为其波浪形结构而如此设计，使得它们沿所述纵轴线(L)观察时在多个位置(S)处具有距所述直线(G)的最大距离，其中这些位置(S)与所述光入射区(6)的多个区域相关联且尤其是相匹配。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中，这些表面区(7)由倒圆的结构构成和/或由通过边缘(73)相互分隔开的多个平面(71,72)构成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中，垂直于所述纵轴线(L)观察时所述转向表面区(5)具有多个阶梯部(51,52,53,54)。
6.根据权利要求5所述的光学元件，其中，这些表面区(7)形成在最接近所述直线(G)的阶梯部(51)上。
7.根据权利要求6所述的光学元件，其中，这些表面区(7)只形成在最接近所述直线(G)的阶梯部(51)上。
8.一种用于影响由光源(1)发出的光的光学元件，其中该光学元件沿纵轴线(L)延伸，所述光学元件具有：
-背离所述光源(1)的正面(2)，和
-朝向所述光源(1)的背面(3)，
其中在所述背面(3)形成有多个单元格状的用于光入射的光入射区(4)，这些光入射区沿平行于所述纵轴线(L)的直线(G)以一行形式延伸，所述背面还形成有用于至少部分使光偏转的转向表面区(5)，该转向表面区相对于所述直线(G)在一侧接设在所述光入射区(4)旁，并且在所述正面(2)形成有用于至少部分使光射出的光出射区(6)，其中单元格状的所述光入射区(4)分别具有至少一个上表面区(41,42)，该至少一个上表面区的表面法线与所述纵轴线(L)包夹形成一个大于0°且小于90°的角度。
9.一种光学元件，该光学元件具有如权利要求8所述和如权利要求1至7中任一项所述的特征。
10.根据权利要求9或10所述的光学元件，其中，所述光入射区(4)的所述上表面区(41,42)倒圆地构成。
11.一种发光装置，该发光装置具有：
-用于发出光的光源(1)，和
-根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，
其中该发光装置如此构成，使得所述光至少部分经所述光入射区(4)射入所述光学元件。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述光源(1)包括至少一个LED。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述光源(1)包括多个LED，其中设计成使得所述光从两个LED经由其中一个所述光入射区(4)射入所述光学元件。
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