CN107924978A

CN107924978A - 具有用于减少颜色随角度变化的光学元件的照明组件

Info

Publication number: CN107924978A
Application number: CN201680045493.8A
Authority: CN
Inventors: M·伦兹; R·A·M·希克梅特
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2036-07-22
Also published as: RU2691281C1; EP3128564B1; US10030825B2; CN107924978B; US20170038015A1; EP3128564A1; WO2017021179A1; JP6527636B2; JP2018522385A

Abstract

提供了照明组件(100)、灯、照明器材、制造方法和制造控制程序。照明组件包括光源(110)和光学元件(120)。该光源包括固态发光体(112)和发光元件(114)。固态发光体布置成发射第一颜色的光到发光元件中。发光元件包括光发射窗口(115)，光通过该光发射窗口(115)发射。光学元件被布置成用于减小由发光元件的光发射窗口发射的光的颜色随角度变化。光学元件包括光输入面、光输出面以及在多个位置处的从光输入面延伸到光输出面的光透射壁(122)。

Description

具有用于减少颜色随角度变化的光学元件的照明组件

技术领域

本发明涉及一种照明组件。

本发明还涉及一种灯和一种照明器材。

本发明还涉及制造用于在照明组件中使用的光学元件的制造方法和制造控制程序。

背景技术

公布的美国专利申请US2010/0072488A1描述了一种将光发射到磷光体层中的发光二极管(LED)。磷光体层转换由LED发射的一部分光以获得相对较白的光发射。然而，在不同的光发射角度下发射的光的颜色是变化的，换句话说，存在显著的颜色随角度变化。在所引用的文献的实施例中，磷光体层的高度和/或宽度被良好地控制，以控制颜色随角度变化。在所讨论的实施例中，控制磷光体层的宽度和高度以控制在相对较低的光发射角度下发射的泛蓝白光的量和在相对较大的光发射角度下发射的泛黄白光的量。随后，引用的专利文献提出了使用反射器或透镜来校正颜色随角度变化，以获得在所有光发射角度下都具有相对统一的颜色的光发射。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷光体转换光源，其具有改进的颜色随角度分布。

为此目的，根据本发明的一个方面，提供一种照明组件。该照明组件包括光源和光学元件。该光源包括固态发光体和发光元件。固态发光体布置成发射第一颜色的光到发光元件中。发光元件包括用于吸收第一颜色的光的一部分并用于将吸收的光的一部分向第二颜色的光转换的发光材料。发光元件包括光发射窗口，第一颜色和/或第二颜色的光穿过光发射窗口被发射。光学元件被布置用于减小由发光元件的光发射窗口发射的光的颜色随角度变化。光学元件包括光输入面、光输出面以及在多个位置处的从光输入面延伸到光输出面的光透射壁。光输入面面对发光元件的光发射窗口，用于接收由发光元件发射的光。光输出面与光输入面相对地布置，用于将透射光发射到照明组件的环境中。

在光学元件的壁之间，接收的光的一部分可以被透射而不受壁的阻碍。特别地，具有与壁大致平行的光发射角度的光不应入射在壁上。具有较大光发射角度的光线的光入射在光透射壁上。光透射壁可以允许透射大部分入射在壁上的光。在从一种介质到另一种介质的每一次过渡中，即使光线入射在过渡表面上的角度小于过渡表面的临界角，也几乎不可能防止光的任何反射。尽管壁的表面可能看起来相对平坦，但在微观水平上来看，可能会有一些粗糙，并且因此壁也可能反射以小于临界角的角度入射的一些光线。因此，一定量(有限量)的光线被壁反射，同时还有一部分光线被透射到壁后面的区域。随后，在透射过壁之后，光线可能在另一位置处入射在光透射壁上，其中再次有一定量(有限量)的透射光线可能被反射，同时还有一部分光线被透射到壁的另一侧，等等。特别地，在壁的表面反射的光线可能以(稍微)不同的方向被反射。因为较大的光发射角度下的一部分光线在壁处被反射，所以以不同的光发射角度发射的不同颜色的光被更好地混合。换句话说，以较大的光发射角度发射的光的一部分被反射，使其变为具有不同的光发射角度的光，并且因此以较大角度发射的光与以较小角度发射的光更好地混合。由此，减少了在不同的光发射角度下发射光的颜色的变化。因此，光学元件增强了光源的颜色随角度分布。应当注意的是，(对于特定光线的)术语“光发射角度”由特定光线与垂直于光发射窗口的(虚拟)线之间的角度限定。

光学元件在第一侧具有光输入面。第一侧布置在如下位置：由发光元件的光发射窗口发射的光(的大部分)在该位置被光输入面接收。光输入面朝向光发射窗口。光输入面可以与光发射窗口接触，或者可替代地，在光发射窗口和光输入面之间可以存在间隙(例如，为了防止热量从发光元件向光学元件传递)。光透射壁之间在不同位置处的空间可以包括介质，例如透明气体。光输入面和光面可以是开放的，并因此与周围环境接触。因此，可以假设光透射壁之间在不同位置处的空间被空气或照明组件的环境中存在的特定其他气体填充。光透射壁可以具有统一的厚度，但是在不同的位置也可以具有不同的厚度。

可选地，光学元件包括通道结构，其中光透射通道壁包围通道，通道的第一端布置在光输入面处，通道的相对的第二端布置在光输出面处。通道壁由不同位置的壁形成在一起。这些通道可以彼此相邻地布置并且被通道壁隔开。这样的通道结构是相对(在机械方面)较强的结构，并且制造这种通道结构相对容易。

包括以上讨论的通道结构的照明组件可以由以下限定：一种照明组件，包括：a)包括固态发光体和发光元件的光源，固态发光体布置成将第一颜色的光发射到发光元件，发光元件包括用于吸收第一颜色的光的一部分并用于将所吸收的光的一部分向第二颜色的光转换的发光材料，发光元件包括光发射窗口，通过该光发射窗口发射第一颜色和/或第二颜色的光，以及b)光学元件，其被布置成用于减少由发光元件的光发射窗口发射的光的颜色随角度变化，该光学元件包括通道结构，其中光透射壁包围通道，通道的第一端是接收来自光发射窗口的光的光输入窗口，并且通道的相对的第二端是用于将透射光发射到照明组件的环境中的光输出窗口。

可选地，所述多个位置处的光透射壁由螺旋形壁形成，所述螺旋形壁在与光输入面或光输出面平行的平面中具有螺旋的横截面形状。具有螺旋形壁的光学元件可以相对容易地制造，因为只有一个随后以螺旋形布置的细长壁元件必须被使用。

可选地，所述多个位置处的所述壁由透明材料制成。特别是当使用透明材料时，有限量的光线(具有小于临界角的光发射角度)被壁反射。本发明人已经发现，只有一小部分光必须被反射，以减少在不同光发射角度下发射的光的颜色变化。因此，透明材料提供了增强的颜色随角度分布，同时防止不必要的光吸收(由此防止效率降低太多)并且防止在光发射表面处发射的光的过大的准直。

可选地，在所述多个位置处的所述壁被布置成使入射在所述壁上的光的5％至20％之间的光被反射。壁的材料和壁的结构影响多少的光被反射。特别地，透明壁通常有这样的反射量。要注意的是，壁是透光的，并且因此假定(也考虑到有限量的光吸收)至少70％的入射光透射通过光透射壁，并且可选地，至少80％的入射光透射通过光透射壁。可选地，壁反射入射在壁上的光的5％至10％之间的光。

可选地，从光输入面延伸到光输出面的所述壁的表面具有浮凸。壁的轻微浮凸有助于反射入射在壁上的光。由此，获得更好的光混合，并获得更统一的颜色输出。浮凸可以由粗糙的表面或规则起伏的表面形成。浮凸可以通过例如蚀刻或由于在其中形成壁的模具的粗糙结构而形成。以下讨论导致有限的浮凸的另一制造技术。浮凸也可以是周期性的结构，例如由形状为半个菱形体(diamond)或半个球体的突起形成。可选地，所述浮凸由在与光输入面或光输出面大致平行的平面内延伸的肋(即脊)形成。可选地，肋的横截面形状为三角形、正弦形、曲线形或矩形。

可选地，所述多个位置处的所述壁的表面具有由增材制造技术所产生的结构。在增材制造技术中，通过在先前制造的层的上方添加层来逐渐建立所制造的物体。3D打印就是这种技术的一个示例。通过在先前制造的层的上方添加层，侧壁的结构是重复肋、即脊或线的图案。肋的周期性可以在2微米至500微米的范围内，或者可选地在50微米至200微米的范围内。肋的平均表面幅度(其为在垂直于壁的表面的方向上测量的肋的最大值与最小值之间的平均距离)可以在1微米至50微米的范围内，或者可选地在3微米至30微米的范围内。

可选地，所述壁包括至少一种以下材料：所述多个位置处的所述壁包括以下材料的混合物和共聚物，或以下材料或中的至少一种：聚烯烃，例如聚丙烯(PP)；聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；丙烯酸酯，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)；聚碳酸酯(PC)，例如双酚A聚碳酸酯；聚苯乙烯；丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)；聚乳酸。

壁不一定仅由上述材料中的一种制成。材料的混合也是可能的，或者一些壁可以由一种材料制成，而其他壁由其他材料制成。壁的材料也可以包含一些另外的物质。

可选地，通道的横截面形状选自：三角形、正方形、矩形、圆形、椭圆形或具有多个相等角度和/或多条相等的边的多边形。具有多个相等角度和相等长度的多条边的多边形的示例例如是五边形、六边形、七边形、八边形等。不需要每个通道具有相同的横截面形状，不同的形状可以混合在光学元件中，以获得不同光发射角度下的最佳统一颜色输出。当所有的通道具有正方形、矩形或六边形横截面形状时，所有的通道可以直接邻近相邻的通道布置，并且它们只需要被薄壁隔开，这导致空间的高效利用和相对较大的光效率。

可选地，所述多个位置处的所述壁的高度被限定为从所述光输入面到所述光输出面的最短距离，其中所述高度在0.5mm至5.5mm的范围内，或者可选地，通道的所述高度在0.8mm至1.2mm的范围内。当光学元件具有通道时，每个通道具有宽度，该宽度限定在通道的径向方向上，并且是从所述通道壁上的点朝向所述通道壁上的相对点的最短距离，其中通道的宽度在0.4mm至3.5mm的范围内。可选地，通道的宽度在1.8mm至2.2mm的范围内。

本发明人已经发现，具有这样的高度和宽度的通道有利地减小了颜色随角度的变化，同时保持光学元件的效率并防止太大的光准直。

可选地，当所述光学元件包括通道时，所述通道的高度与宽度之比在1.65至2.3的范围内。本发明人已经发现，在这个区间内的高宽比提供了有利的颜色随角度变化的减小，而不会引入太多的其他副作用，如效率降低和准直过多。

可选地，在垂直于通道的纵向方向的方向上测量的光学元件的尺寸等于或大于发光元件的光发射窗口的尺寸。如果光学元件足够大，则能够接收通过光发射窗口发射的所有光，并减少由光源发射的整个光束中的颜色随角度变化。

可选地，照明组件包括至少三个通道。

根据本发明的另一方面，提供了一种灯，其包括根据上述实施例之一的照明组件。

根据本发明的另一方面，提供了一种照明器材，其包括根据上述实施例之一的照明组件或包括上述灯。

根据本发明的一个方面，提供了一种制造用于在上述实施例的照明组件中使用的光学元件的制造方法。该光学元件被设置用于减少由发光元件的光发射窗口发射的光的颜色随角度变化。光学元件包括光输入面、光输出面以及在多个位置处的从光输入面延伸到光输出面的光透射壁。该制造方法基于增材制造，并且包括：i)利用增材制造设备在不同位置沉积壁的第一层，其中光透射材料被沉积；ii)用增材制造设备在先前沉积的层的上方沉积光学元件的壁的后续层，其中光透射材料被沉积，并且重复后续层的沉积，直至达到预定的壁高度并因此获得光学元件，其中所述高度是沿壁沿从光输入面朝向光输出面的最短路径测量的。要注意的是，在一个实施例中，可以读取3D打印而不是增材制造。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括指令的制造控制程序。该程序可操作为使增材制造设备执行先前讨论的制造方法。该制造控制程序可以是可由控制增材制造设备的计算机执行的计算机程序。要注意的是，在一个实施例中，可以读取3D打印而不是增材制造。在一个实施例中，制造控制程序可以被提供在数据载体上，诸如CD、硬盘、USB棒、软盘等。在一个实施例中，制造控制程序也可以被提供在计算机或增材制造设备的存储器中。在一个实施例中，制造控制程序也可以被提供用于在诸如互联网的数据网络的服务器上下载。

在所附权利要求中给出了根据本发明的装置和方法的其他优选实施例，其公开内容通过引用并入本文。

附图说明

本发明的这些和其他方面将通过参考在下面的描述中通过示例描述的实施例并参考附图而变得显而易见并将进一步阐明，在附图中：

图1示出了照明组件的一个实施例的三维视图；

图2a示出沿着线II-II’的图1的照明组件的实施例的横截面图；

图2b示出照明组件的又一个实施例的俯视图；

图3a示出照明组件的另一个实施例的俯视图；

图3b示出了光学元件的一个实施例的俯视图；

图3c示出了光学元件的另一个实施例的俯视图；

图4a示出了图表，其中示出了照明组件的不同实施例的颜色随角度变化的测量；

图4b示出了图表，其中示出了光学元件的准直效果；

图5a示出了灯的一个实施例；

图5b示出了灯的另一个实施例；

图6示出照明器材的一个实施例；

图7a示意性地示出了制造方法的一个实施例；

图7b示意性地示出了包括制造控制程序的数据载体的一个实施例；

图8a至8d示意性地示出了光学元件的替代实施例的俯视图。

这些图纯粹是示意性的，并没有按比例绘制。在附图中，与已经描述的元件对应的元件可以具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了照明组件100的实施例的三维视图。照明组件包括光源110，光源包括固态发光体112和发光元件114。固态发光体112布置成朝发光元件114发光或发光到发光元件114中。发光元件114布置成接收来自固态发光体112的光。在图1的实施例中，发光元件114设置在固态发光体112的发光表面上。在其他实施例中，在固态发光体112与发光元件114之间可能存在间隙。在图1中，固态发光体112的发光表面具有正方形的形状。在其他实施例中，固态发光体112的发光表面可以具有其他形状，例如圆形形状，并且在这样的实施例中，发光元件114也可以具有其他形状，例如发光元件是例如盘形的。固态发光体可以是发光二极管(LED)、激光二极管或有机发光二极管(OLED)。要注意的是，光源还可以包括一起形成相对较大的发光体的多个固态发光体。例如，可以在光混合室内布置多个固态发光体，并且光混合室的光出射窗口设置有所述发光元件。

发光元件114包括发光材料，发光材料吸收由固态发光体112发射的至少一部分光，并将所吸收的光的至少一部分转换成另一种颜色的光。发光元件114在其光发射窗口115处发射光102，其中光发射窗口115是发光元件114的背向固态发光体112的表面。光102至少包括所述另一种颜色的光，并且可选地还包括由固态发光体112发射的光的一部分。发光元件114可以包括单一的发光材料，或发光材料的混合物。发光材料可以包括无机磷光体、有机磷光体、量子点、量子棒和/或量子四脚体。

照明组件还包括光学元件120，光学元件120适于减小由发光元件114的光发射窗口115发射的光的颜色随角度变化。光学元件120包括通道结构，其中光透射壁122围绕通道124。通道的第一侧是光输入窗口，而通道124的第二侧是光输出窗口。光学元件120布置成使得光输入窗口接收沿着发光元件114的光出射窗口115发射的光102。通过通道124的光出射窗口发射具有减小的颜色随角度变化的光104。在图1所示的方位中，光学元件120的顶面被称为光学元件120的光出射面，并且光学元件120的直接面向发光元件114的一面被称为光学元件120的光输入面。通道124的光输入窗口布置在光学元件120的光输入面处。通道124的光出射窗口布置在光学元件120的光出射面处。

在图1的示例中，通道124的横截面形状是正方形。在其他实施例中，通道124的横截面形状是正方形、矩形、圆形、椭圆形、五边形、六边形、七边形或八边形中的一种。在图1的示例中，所有通道124具有相同的尺寸，并且在其他实施例中，通道的尺寸可以沿着光学元件120变化。光学元件的壁122可以相对较薄并且由光透射材料制成。壁122可以具有50微米至800微米的范围内的厚度，或者可选地具有50nm至400nm的范围内的厚度。该壁必须足够厚以制造机械稳定的光学元件120；另一方面，当壁122太厚时，光学元件120的光学效率可能下降得太多。可选地，壁112是透明的。可选地，壁包括以下材料中的至少一种：聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)。在一个实施例中，壁由PET制成。如将在图2a中阐明，离开光学元件120的光104具有比进入光学元件120的光102更小的颜色随角度变化。

在图1的示例中，在光源110和光学元件120之间存在间隙106。这可以防止固态发光体112和/或发光元件114中产生的热量通过直接热传导向光学元件120传递。当光学元件120的材料可能由于高温而损坏时，这可能是有利的。在固态发光体112和/或发光元件114在使用中不变得非常热的情况下，或者当光学元件120的材料能够承受相对高的温度时，光学元件120可以直接放置在发光元件114的光出射窗口115上。

在图1中示出了通道124可以具有特定高度h，该高度是在通道124的纵向方向上测量的并且被限定为从通道124的光输入窗口朝向光输出窗口的最短距离。通道还具有特定的宽度w，宽度w是在垂直于通道124的纵向方向的平面中测量的，并且被限定为从通道124的壁122上的点朝向通道124的壁122上的相对点的最短距离。因为图1的通道具有正方形的横截面形状，所以宽度w是正方形的边的长度。在圆形横截面形状的情况下，圆的直径是宽度w。在六边形横截面形状的情况下，宽度w由从六边形的边到六边形的相对的边的距离限定。在图4a的上下文中，讨论了宽度和高度的具体实施例。还应当注意的是，在单个光学元件中，可以使用具有变化的通道宽度和变化的通道高度的不同通道来组合这种变化的高度和宽度的特定效果。

图2a示出沿着线II-II’的图1的照明组件100的实施例的横截面图。该横截面图是在沿着图1的线II-II’的平面截取的，并且该平面垂直于发光表面115布置。图2a示出了具有发光元件114的固态发光体112。发光元件114的背向固态发光体112的表面是发光元件114的光发射窗口115。示出了光学元件120的多个通道124，并且示出了通道124通过壁122彼此隔开。每个通道124具有光输入窗口125和光出射窗口126。所有的光输入窗口125都面向发光元件114的光发射窗口115。

为了说明颜色随角度变化的减小，在图2a中绘制了在发光元件的光发射窗口115处的点P。从这个点P绘制出几个发射的光线R1…R6。相对于垂直于发光元件114的光发射窗口115的直线确定光线R1…R6的光发射角度。光线R1…R3具有相对较小的光发射角度。光线R4…R6具有较大的光发射角度。

在一个示例中，固态发光体112可以发射蓝光，并且发光元件114可以包括用于将一部分蓝光向黄光转换的发光材料。在该示例中，通过光发射窗口115发射的光是黄色和蓝光的组合，并且该组合可以被人的裸眼感受为相对白光。因此，发射的光可以具有相对接近黑体/轨迹线的色点。如在引用的现有技术文献US2010/0072488A1中所讨论的，以相对较小的光发射角度发射的光是更蓝的白光，并且以相对较大的光发射角度发射的光是更黄的白光。

如图2a所示，光线R1、R2直接发射通过通道而不入射在壁122上。光线R3入射在壁122上并被反射。其他光线R4…R6也入射在壁上，并且可以透射通过壁一次或两次，并可以在另一个通道的壁上反射。例如，光线R6透射通过壁而不被壁反射。光线R4透射通过两个壁而不被反射。光线R5透射通过一个壁，并被随后的壁反射。由于一部分光线在壁122处被反射，所以以不同的光发射角度发射的不同颜色的光被更好地混合。由此，在通道124的光出射窗口处观察，以不同的光发射角度发射的光的颜色比在发光元件114的光发射窗口115处的颜色更统一。

如所讨论的，壁122是透光的或者甚至透明的。可选地，壁122在其表面处反射入射在壁122上的光的5％至20％。本发明人已经发现，这样的反射率导致颜色随角度变化的良好减小。可选地，壁122在其表面处反射入射在壁122上的光的7％至9％。可选地，壁122在其表面处反射入射在壁122上的光的8％。

可选地，壁122不是完全平坦的，而是在其表面上具有浮凸。这种浮凸是有限的，但足够大，以反射不同方向上的入射光。在图2a中给出了这种浮凸的示例。在图2a的右下端示出了壁122的一部分的放大图。可以看出，壁122的表面123稍微弯曲。可选地，光学元件120可以用诸如3D打印的增材制造技术来制造。在增材制造中，结构可以以层的形式逐渐构建。在光学元件120的情况下，这意味着壁122是这样逐渐构建的：首先制造壁的底层，在先前制造的层的上方制造层等等，直到壁122具有正确的高度。当使用透明材料时，创建透明的壁，并且在壁的表面处可以存在有限的高度/深度的肋(即脊)和凹陷(即谷)。肋和凹陷沿垂直于通道124的纵向方向的方向延伸；换句话说，肋可以在大致平行于光输入面或光输出面的平面内延伸；换句话说，在垂直于图2a的平面的方向上并且沿着平行于通道的光输入窗口和/或光输出窗口的平面延伸。可选地，肋的横截面形状为三角形、正弦形、曲线形或矩形。肋的周期性可以在2微米至500微米的范围内，或者可选地在50微米至200微米的范围内。肋的平均表面幅度(其为在垂直于壁的表面的方向上测量的肋的最大值和最小值之间的平均距离)可以在1微米至50微米的范围内，或者可选地在3微米至30微米的范围内。

在上面对图1和图2a的描述中，讨论了光源和/或光学元件的若干特征。至此相关的这些特征也可以应用于照明组件和/或光学元件的后续实施例。

图2b示出了照明组件250的另一个实施例的俯视图。在该俯视图中，观察者正看向通道274的光出射窗口。因此，光源和发光元件在俯视图中位于光学元件270之后。作为示例，示出了虚线圆圈，其可以表示具有发光元件的圆形光源260。发光元件也可以是圆形的或具有其他形状，例如正方形或六边形。

图2b的光学元件270类似于图1和图2a的光学元件120的所讨论的实施例。不同之处在于，通道274不具有正方形的横截面形状，而是具有六边形的横截面形状。因而，通道274和壁272形成蜂窝结构。图1和图2a的正方形通道124导致光在不同方向上的不同准直，并且由此当由照明组件发射的光入射在表面上时，可以获得某种方式的正方形足迹。通过使用六边形通道274，不同方向上的准直差异较小，从而由照明组件250发射的光的足迹更加圆形。此外，六边形通道274可以高效地布置在蜂窝结构中，使得通道274之间的附加空间不必填充相对较厚的壁。

图3a示出了照明组件300的另一个实施例的俯视图。在该俯视图中，观察者正看向光学元件320的光出射面。该俯视图示出了例如布置在具有矩形发光元件的矩形固态发光体310的前面的光学元件320。光学元件320的通道结构由管状通道324形成，管状通道324的壁322在横截面视图中具有圆形形状。不同管状通道324的壁322彼此接触，并且由此四个相邻管状通道324之间的空间也形成不同横截面形状的通道325。如图3a所示，圆形通道324的宽度w1是圆形通道324的直径，而其他通道325的宽度w2是通过从一个圆形通道324的壁322向另一个圆形通道324的相对壁的最短距离形成的。光学元件320可以通过将管状通道一起粘合成所示的通道结构来制造。光学元件320也可以以另一种方式制造，例如用增材制造技术制造。其他构型也是可能的，其中图3b也提供了其他构型的一个示例。

图3b示出了光学元件330的实施例的俯视图。在该光学元件330中，设置了管状通道354。壁352完全填充管状通道354之间的空间，并且因此壁的厚度可以变化。可以通过在透光或透明板上钻孔来制造这种光学元件，从而形成管状通道354。光学元件330也可以用另一种方式制造，例如用增材制造技术制造。

图3c示出了光学元件360的另一实施例的俯视图。光学元件360与图3b的光学元件330相似。不同之处在于，两排管状通道由管状通道385替代，管状通道385具有比两个中央排中的管状通道354的宽度w1小的宽度w2。不同宽度的通道可以用来获得特定的准直效果；例如，特定的准直效果是不同宽度通道的两种准直效果的总和。

应当注意的是，对于不同的通道也可以使用不同的横截面形状；例如，管状通道可以与具有六边形横截面形状的通道组合。每一个特定的形状都以自己的方式影响照明组件发射的光束的形状；因此，通过组合不同的形状，照明组件发射的光束是光束成形效果的组合。例如，可以使用第一横截面形状的通道来补偿第二横截面形状的通道的影响。

图8a至8d示意性地示出了光学元件800、820、840、860的替代实施例的俯视图。在图8a中，光学元件800具有布置为螺旋形的一个壁802，如该俯视图所示。因为壁802具有螺旋形状，所以在不同的位置处设置壁。所呈现的螺旋的基础是阿基米德螺线，其在端部闭合。螺线在端部不是必须闭合。其他特定的螺旋布置也是可能的，例如壁802可以根据费马螺线或对数螺线布置。如图3b所示，另一个光学元件820的壁可以布置成具有在完美的阿基米德螺线和由直线和90度拐角形成的螺线之间的形状的螺线。图8c呈现了具有变化宽度的通道的光学元件840的俯视图。特别地，中央通道的宽度相对较大，并且通道的宽度减小到光学元件的边界。光学元件840可以通过将所需宽度的管状通道彼此连接或通过在透明板中钻出不同直径的孔来构建。图8c的实施例的变型可以涉及在其他位置使用不同的通道宽度。图8d呈现了光学元件860，该光学元件860由在顶视图中看到的形成同心圆的一系列壁以及置于形成同心圆的壁之间的一系列壁形成。在光学元件860中，通道由形成两个相邻同心圆的两个壁和置于所述相邻同心圆之间的两个相邻壁之间的空间形成。图8d的实施例的变型可以涉及使用形成两个相邻同心圆的两个壁之间的其他数量的壁并且改变形成同心圆的壁之间的距离。

图4a示出了图表400，其中示出了照明组件的不同实施例的颜色随角度变化的测量。图表400呈现了CIELUV色彩空间的一部分。x轴表示CIE u’坐标，而y轴表示CIE v’坐标。线402代表黑体线/轨迹线。黑体线是各自具有不同温度的黑体辐射体的一系列发光色点。

已经获得了对于具有如图1所示的光学元件的照明组件的测量。光源是所谓的CoB模块(板上芯片模块)，其包括PCB板，多个LED设置在PCB板上，并且发光元件放置在PCB板的上方。LED电耦合至PCB板，并且在PCB板上设置有用于为LED接收电力的电源端子。发光元件的发光表面是圆形的。

将获得的照明组件放置在成像球体中以测量颜色随角度变化。在成像球体中，照明组件被放置在半球体中，使得光朝向半球体的内表面发射。还提供了一种传感器或摄像头，其能够在半球体的内表面的不同点处检测何种光强度入射在内表面上。内表面的不同点涉及不同的光发射方向，因此可以构建颜色随角度变化曲线。在图4a中，针对不同照明组件绘制了一系列测量。在单一系列测量中，测量不同光发射角度下的光的色点。这些色点在图表400中绘制为点，并且一个系列的测量的连续点用线彼此连接。当分析的照明组件几乎没有颜色随角度变化时，一个系列的测量的所有色点彼此相等—这将导致图400中的单个点。当被分析的照明组件具有相对较大的颜色随角度变化时，这些点将分布在CIELUV色彩空间中相对较大的区域上。

所使用的不带光学元件的CoB模块的三个系列的测量可以在图表400中在椭圆404内找到。可以看出，所发射的光的平均色点接近黑体线402，并且因此发射的光是相对白光。也可以看出，这些系列的色点沿着相对较大的区域分布，因此，没有光学元件的CoB模块具有相对较大的颜色随角度变化。

三个系列的测量涉及具有如图1所示的光学元件的CoB模块，其中通道的高度约为2mm，并且通道的宽度约为1.1mm。该照明组件的三个系列的测量位于椭圆406内。可以看出，平均色点稍微偏移，并且可以看出所有的色点都位于相对较小的区域内，因此，颜色随角度变化相对较小。椭圆406比椭圆404小得多，因此颜色随角度变化显著减小。

另外三个系列的测量涉及具有如图1所示的光学元件的CoB模块，其中通道的高度约为5mm，并且通道的宽度约为1mm。在椭圆408内可以看到这三个系列的色点。平均色点也有轻微的偏移，并且可以看出，颜色随角度变化仍小于没有光学元件的CoB模块的情况，但是相对于所使用的具有大约2mm的高度和大约1.1mm的宽度的通道的光学元件而言，稍差一些。

另外三个系列的测量涉及具有如图1所示的光学元件的CoB模块，其中通道的高度约为5mm，并且通道的宽度约为3mm。在椭圆410内可以看到这三个系列的色点。平均色点也有轻微的偏移，并且可以看出，颜色随角度变化仍小于没有光学元件的CoB模块的情况，但是相对于所使用的具有大约2mm的高度和大约1.1mm的宽度的通道的光学元件而言，稍差一些。

因此，根据图4a可以得出结论，具有宽度在0.4mm至3.5mm的范围内并且高度在0.5mm至5.5mm的范围内的通道的光学元件当在特定使用的CoB模块的上方设置时，减小了由CoB模块发射的光的颜色随角度变化。可选地，通道宽度在0.95mm至3.1mm的范围内。可选地，通道宽度在0.95mm至1.2mm的范围内。还可以看出，在1.8mm至2.2mm的范围内的高度导致颜色随角度变化的良好减小。

图4b示出了图表450，其中示出了光学元件的准直效果。x轴表示光发射角度，而y轴表示在各个光发射角度下发射的(归一化的)发光强度。对于没有光学元件的CoB模块获得曲线452。对于具有如图1所示的光学元件并具有2mm的通道高度的CoB模块获得曲线454。对于具有如图1所示的光学元件并具有5mm的通道高度的CoB模块获得曲线456。通道宽度越大，光线越准直。1.8mm至2.2mm之间的通道高度是一个有利的选择，因为它引入了有限的准直量。

本发明人还分析了不同光学元件的光子效率。可以看出，光子效率根据光源发出的光的颜色而稍微变化。在随后的表中，针对通道高度和通道宽度之间的不同高宽比呈现了结果。

表1：用红色LED光源和白色LED光源在积分球内测量的不同通道尺寸的光学元件的光子效率

从表1可以看出，当通道高度增加时，光子效率下降，而当在尺寸变化的同时高宽比保持不变时，光子效率没有太大影响。

以上讨论的所有测试结果提供了得到以下结论一个基础：在1.65至3.3范围内的通道的高度与宽度之比提供了良好的颜色随角度变化。可选地，通道的高度与宽度之比在1.65至2.3的范围内。可选地，通道的高度和宽度之比在1.75至2.2的范围内。

图5a以截面图示意性地示出了改型灯泡500的实施例。改型灯泡500包括设置在灯座504上的光透射灯泡502，该灯座允许改型灯泡以与传统灯泡相同的方式与灯的(电源)插座连接。在光透射灯泡502中提供了根据照明组件的前面所讨论的实施例之一的照明组件510。与由仅照明组件510的光源(因此，其没有设置光学元件)发射的光相比，照明组件510发射的光506具有减小的颜色随角度变化。在图5a中已经暗示了照明组件510存在于与灯座504相邻的灯泡502中，但是照明组件510也可以位于灯泡502内的另一位置处。

图5b以截面图示意性地示出了改型灯管550的实施例。改型灯管550包括光透射管552，在光透射管552中设置了根据前面所讨论的实施例的照明组件560。与由照明组件510的光源(并且没有设置光学元件)发射的光相比，照明组件560发射的光506具有减小的颜色随角度变化。当照明组件560包括多个发光体/光源以及例如细长的光学元件时，照明组件可以沿管552的纵向方向在管552中延伸。

改型灯管550和改型灯泡500是包括根据前面所讨论的实施例的照明组件的灯的示例。

图6以三维图示意性地示出了照明器材600。照明器材600设置有根据这种照明组件的前面所讨论的实施例之一的照明组件、如在图5a的上下文中讨论的改型灯泡500或者如在图5b的上下文中讨论的改型灯管550。

图7a示意性地示出了制造方法700的实施例。制造方法700用来制造用于在(如上所讨论的)照明组件的实施例中使用的光学元件。该光学元件布置成用于减少由发光元件的光发射窗口发射的光的颜色随角度变化。光学元件包括光输入面、光输出面以及在多个位置处的从光输入面延伸到光输出面的光透射壁。制造方法700基于增材制造，并且包括：i)利用增材制造设备在不同位置沉积702壁的第一层，其中光透射材料被沉积；ii)用增材制造设备在先前沉积的层的上方沉积704光学元件的壁的后续层，其中光透射材料被沉积，并且重复后续层的沉积，直至达到预定的壁高度并因此获得光学元件，所述高度是沿着从光输入面朝向光输出面的最短路径沿壁测量的。要注意的是，在一个实施例中，可以读取3D打印而不是增材制造。

图7b示意性地示出了包括制造控制程序752的数据载体750的实施例。制造方法700可以在计算机上实现为计算机执行方法、专用硬件或者这两者的组合。同样如图7b所示，用于计算机的指令(例如可执行代码)可以被存储在计算机可读介质750上，例如以一系列机器可读的物理标记752的形式和/或作为具有不同的电气(例如磁性或光学)特性或数值的一系列元素存储。可执行代码可以以瞬态或非瞬态的方式存储。计算机可读介质的示例包括存储器设备、光存储设备、集成电路、服务器、在线软件等。图7b示出了光盘750。制造控制程序的载体可以是能够携载程序的任何实体或设备。例如，载体可以包括诸如ROM的数据存储器，例如CD ROM或半导体ROM，或者磁记录介质，例如硬盘。此外，载体可以是可传输的载体，例如电信号或光信号，其可以经由电缆或光缆或通过无线电或其他手段传送。当程序体现在这种信号中时，载体可以由这种线缆或其他装置或手段构成。可替代地，载体可以是其中嵌入了程序的集成电路，集成电路适于执行相关方法，或在相关方法的执行中使用。

总之，本文提供了照明组件、灯、照明器材、制造方法和制造控制程序。照明组件包括光源和光学元件。该光源包括固态发光体和发光元件。固态发光体布置成发射第一颜色的光到发光元件中。发光元件包括光发射窗口，光通过该光发射窗口发射。光学元件布置成用于减小由发光元件的光发射窗口发射的光的颜色随角度变化。光学元件包括光输入面、光输出面以及在多个位置处的从光输入面延伸到光输出面的光透射壁。

应当理解的是，为了清楚起见，以上描述已经参考不同的功能单元并且当涉及增材制造技术时参考不同的处理器描述了本发明的实施例。然而，显而易见的是，在不偏离本发明的情况下，可以使用不同功能单元或处理器之间的任何合适的功能分配。例如，图示为由单独的单元、处理器或控制器执行的功能可以由相同的处理器或控制器执行。因此，在所有实施例中，对特定功能单元的引用仅被视为对用于提供所描述的功能的合适手段的引用，而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。本发明可以以包括硬件、软件、固件或这些的任何组合的任何适当的形式来实现。

要注意的是，在本文中，“包括”一词不排除除列出的那些元件或步骤之外的其他元件或步骤的存在，并且元件之前的词语“一”或“一个”并不排除存在多个这样的元件，任何附图标记都不限制权利要求的范围，本发明可以通过硬件和软件两者来实现，并且多个“装置”或“单元”可以由相同的硬件项或软件项来表示，并且处理器可以实现一个或多个单元的功能(有可能与硬件元件协作)。此外，本发明不限于这些实施例，并且本发明在于上面描述的或在相互不同的从属权利要求中记载的每一个新颖的特征或特征的组合。

Claims

1.一种照明组件(100、250、300、510、560)，包括：

-光源(110、260、310)，所述光源包括固态发光体(112)和发光元件(114)，所述固态发光体(112)被布置成发射第一颜色的光到所述发光元件(114)中，所述发光元件(114)包括用于吸收所述第一颜色的光的一部分并用于将所吸收的光的一部分向第二颜色的光转换的发光材料，所述发光元件(114)包括光发射窗口(115)，所述第一颜色和/或所述第二颜色的光被发射穿过所述光发射窗口(115)；

-光学元件(120、270、320、330、360、800、820、840、860)，所述光学元件被布置用于减小在所述发光元件(114)的所述光发射窗口(115)处发射的光的颜色随角度变化，所述光学元件(120、270、320、330、360、800、820、840、860)包括光输入面、光输出面以及在多个位置处的从所述光输入面延伸到所述光输出面的光透射壁(122、272、322、352、802)，所述光输入面面对所述发光元件(114)的所述光发射窗口(115)，用于接收由所述发光元件(114)发射的光，所述光输出面与所述光输入面相对地布置，用于将透射光发射到所述照明组件(100、250、300、510、560)的环境中。

2.根据权利要求1所述的照明组件(100、250、300、510、560)，其中，所述光学元件(120、270、320、330、360、800、820、840、860)包括通道结构，其中光透射通道壁(122、272、322、352)包围通道(124、274、324、354)，所述通道(124、274、324、354)的第一端布置在所述光输入面处，并且所述通道(124、274、324、354)的相对的第二端布置在所述光输出面处，在所述多个位置处，所述光透射壁(122、272、322、352、802)由所述光透射通道壁(122、272、322、352)形成。

3.根据权利要求1所述的照明组件，其中，所述多个位置处的所述光透射壁(122、272、322、352、802)由螺旋形壁(802)形成，所述螺旋形壁(802)在与所述光输入面或所述光输出面平行的平面中具有螺旋的横截面形状。

4.根据前述权利要求中任一项所述的照明组件(100、250、300、510、560)，其中，所述多个位置处的所述壁(122、272、322、352、802)由透明材料制成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的照明组件(100、250、300、510、560)，其中，所述多个位置处的所述壁(122、272、322、352、802)被布置成使入射在所述壁(122、272、322、352、802)上的光的5％至20％之间的光被反射。

6.根据前述权利要求中任一项所述的照明组件(100、250、300、510、560)，其中，从所述光输入面延伸到所述光输出面的所述壁(122、272、322、352、802)的表面具有浮凸，可选地，所述浮凸由在与所述光输入面或所述光输出面大致平行的平面内延伸的肋形成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的照明组件(100、250、300、510、560)，其中，所述多个位置处的所述壁(122、272、322、352、802)的表面具有由增材制造技术所产生的结构。

8.根据前述权利要求中任一项所述的照明组件(100、250、300、510、560)，其中，所述多个位置处的所述壁(122、272、322、352、802)包括以下材料的混合物和共聚物，或者以下材料中的至少一种：聚烯烃，例如聚丙烯；聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯；丙烯酸酯，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚碳酸酯，例如双酚A聚碳酸酯；聚苯乙烯；丙烯腈丁二烯苯乙烯；聚乳酸。

9.根据权利要求2或根据直接或间接引用权利要求2时的权利要求4至8中任一项所述的照明组件(100、250、300、510、560)，其中，所述通道(124、274、324、354)的横截面形状选自：三角形、正方形、矩形、圆形、椭圆形以及具有多个相等角度和/或多条相等的边的多边形。

10.根据前述权利要求中任一项所述的照明组件(100、250、300、510、560)，其中：

-所述多个位置处的所述壁(122、272、322、352、802)的高度(h)被限定为从所述光输入面到所述光输出面的最短距离，其中所述高度(h)在0.5mm至5.5mm的范围内，或者可选地，所述高度在0.8mm至1.2mm的范围内，并且

-当直接或间接引用权利要求2时，每个通道(124、274、324、354)具有宽度(w、w1、w2)，所述宽度(w、w1、w2)被限定在所述通道(124、274、324、354)的径向方向上，并且是从所述通道壁(122、272、322、352)上的点朝向所述通道壁(122、272、322、352)上的相对点的最短距离，其中所述通道(124、274、324、354)的所述宽度(w、w1、w2)在0.4mm至3.5mm的范围内，或者可选地，所述通道(124、274、324、354)的所述宽度(w、w1、w2)在1.8mm至2.2mm的范围内。

11.根据直接或间接引用权利要求2时的权利要求10所述的照明组件(100、250、300、510、560)，其中，所述通道(124、274、324、354)的高度(h)与宽度(w、w1、w2)之比在1.65至2.3的范围内。

12.一种灯(500、550)，包括根据权利要求1至11中任一项所述的照明组件(100、250、300、510、560)。

13.一种照明器材(600)，包括根据权利要求1至11中任一项所述的照明组件(100、250、300、510、560)，或者包括根据权利要求12所述的灯(500、550)。

14.一种用来制造光学元件的制造方法(700)，所述光学元件用于在根据权利要求1所述的照明组件中使用，所述光学元件被布置成用于减少由所述发光元件的所述光发射窗口发射的光的颜色随角度变化，所述光学元件包括光输入面、光输出面以及在多个位置处的从所述光输入面延伸到所述光输出面的光透射壁，所述制造方法基于增材制造，并且包括：

-利用增材制造设备在不同位置沉积(702)所述壁的第一层，其中光透射材料被沉积；

-用所述增材制造设备在先前沉积的层的上方沉积(704)所述光学元件的所述壁的后续层，其中所述光透射材料被沉积，并且重复所述后续层的沉积，直至达到预定的壁高度并因此获得所述光学元件，所述高度是沿所述壁沿从所述光输入面朝向所述光输出面的最短路径测量的。

15.一种制造控制程序，包括指令，所述程序能操作为使增材制造设备执行根据权利要求14所述的制造方法。