CN109477620A - 具有改进的输出均匀性的照明器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种照明器，其包括光学元件，该光学元件被配置为在照明器的整个可视面上均匀地扩展光。光学元件包括中心区域和外围区域，每个区域被配置成接收由光源布置发射的光，并且引导该光通过照明器的光出射区域的相应区域离开。中心区域通过中心透射表面部分接收光，该中心透射表面部分跨越中心区域的顶部部分地界定中心区域。中心区域的另一反射锥形部分用于反射入射到其相对侧中的任一侧的光，并且既在光学元件的中心区域内、又在于光学元件和外壳之间延伸的照明器的内部隔室内提供混合功能。

Description

具有改进的输出均匀性的照明器
技术领域
本发明涉及一种照明器，特别地涉及一种用于面板照明应用的照明器。
背景技术
提供薄形状因数和大面积输出的照明器非常有用，并广泛应用于各种不同的照明应用。一个常见的应用是它们用于天花板照明，例如在办公室和其他商业或公共空间。这里，重要的设计考虑包括需要产生提供低眩光的输出，以及需要提供一种实现可见输出表面的均匀照度的照明器(出于美学和实际原因)。
目前，在现有技术的设备中，可以实现薄的形状因数和低眩光输出，但代价是发光输出不覆盖整个可见输出表面。这在图1和图2中示出，图1和图2分别示出了现有技术照明器12的剖视图和“下侧”视图，该照明器实现了薄型结构和低眩光。
如图1所示，为了实现低眩光，照明器12包括中心反射元件18，其将从光源14发射的入射光镜面反射到外壳20的反射内表面上。中心反射元件18在外壳内部提供光混合功能，并限制光可以从设备发射的输出角度的范围。然而，如图2所示，中心反射元件18的存在意味着光仅通过外部环形输出窗口16从设备输出，在可见输出表面的中心留下暗圆形阴影。
在替代的现有技术解决方案中，避免了这样的中心暗区，同时仍然保持低眩光。然而，这是以较厚的形状因数为代价的。这种解决方案的一个示例在图3中示出。为了实现低眩光，所提供的照明器22包括抛物面形百叶窗23，其限制光线输出角度的范围，以便不超过特定的遮蔽角。当以超过遮蔽角的角度观看百叶窗时，可见发光强度大大降低，并且因此任何潜在的眩光都会减少或避免。
然而，这种抛物面形反射器增加了所提供的照明器的深度，并且因此对于薄形状因数是重要考量的应用来说，并不提供理想的解决方案。
在现有技术设备的许多其他示例中，可以实现薄的外形因数和可见输出表面的均匀照度，但是通常以增加眩光为代价。解决方案可以包括例如提供包括一组光源的薄板外壳，该组光源与漫射光输出窗口正对布置。虽然漫射器将限制任何眩光中最差的眩光，但是光源面向透射输出表面的直接角度意味着与提供光混合或以其他方式限制角度输出范围的其他解决方案相比，眩光仍然是增加的。
最后一种可能的已知解决方案是用另一个光学板来增强上述布置，该光学板被设计成对所发射光的输出轮廓进行整形。然而，包括多个光学元件(漫射输出窗口和光输出整形元件)的这种系统生产起来更复杂，并且带来更高的成本。
因此，需要一种照明器，其能够实现薄形状因数和低眩光，同时在整个（多个）可见光输出表面上提供照度的均匀扩展，该照明器可以用更少的部件并且以更低的成本制造。
发明内容
本发明由权利要求限定。
根据本发明的一个方面，提供了一种照明器，其包括：
外壳，其包括具有反射内表面的隔室和光学元件，该光学元件包括：
光入射表面布置，其面向隔室并包括中心透射表面部分，中心透射表面部分通过锥形表面部分与外围透射表面部分分离，锥形表面部分具有相对的反射表面，并且朝向光出射表面布置向外渐缩，光出射表面布置包括台阶朝向隔室的中心台阶轮廓，中心台阶轮廓包括面向中心透射表面部分的透射顶部部段和一个或多个锥形全内反射侧壁部段，每个锥形全内反射侧壁部段面向锥形表面部分的反射表面，透射顶部部段具有比中心透射表面部分小的截面；和
光源布置，其在隔室中，被布置成将第一部分光发射到中心透射表面部分上，并将第二部分光发射到反射内表面、锥形表面部分和外围透射表面部分中的至少一个上。
本发明的解决方案提供了一种单一的薄形光学元件，其延伸跨越照明器的整个输出区域。光学元件能够使光在其整个下输出表面(光出射表面布置)上投射，并且能够有效混合上方隔室内的光，足以防止光以会引起眩光的角度从设备逸出。
所包括的光学元件通过中心光学区域实现这一点，该中心光学区域由中心透射表面部分(其允许光自由透射)和由两侧都是反射性的壁形成的锥形表面部分跨越其顶部界定。面向中心透射部分并跨越其底部界定中心光学区域的是台阶状、台面形的结构，该结构形成在光学元件的下表面的中心部段中，被透射平面表面区域包围。由所提及的表面部段描绘的该中心光学区域有效地限定了次级混合室(相对于隔室为次级的)，该次级混合室具有内表面，该内表面被配置为提供光在照明器的中心输出区域上的均匀扩展。
锥形表面部分提供双重反射功能，既提供隔室内的光混合功能(即，由图1所示示例的镜面反射中心元件18提供的功能)，也提供上述次级混合室内的光的次级光混合功能。光源布置被定位成使得其总光输出的一部分被引导通过中心透射表面部分(用于混合并随后透射通过照明器的光输出区域的中心区域)，并且第二部分被引导到隔室内的剩余表面上，用于反射到光学元件和照明器输出区域的外围区域上或直接透射通过光学元件和照明器输出区域的外围区域。
因此，光学元件被配置为在设备的整个光输出区域上提供光的均匀扩展，在外围透射区域和中心区域两者上具有均匀的照度。通过光学元件的锥形表面部分的反射外表面避免眩光，该反射外表面混合隔室内的光并防止光以引起眩光的角度逸出。
根据示例，光学元件的中心透射表面部分可以包括在面向台阶轮廓的点处相交的一个或多个倾斜表面。这种配置可以使得能够更有效地捕获由光源在中心透射表面部分的方向上发射的光。平坦的中心透射区域可以增加从中心透射表面部分反射而不是透射通过中心透射表面部分的入射光的比例，从而降低光学效率。
根据一组或多组实施例，光学元件的锥形表面部分可以凹形拐折，包括邻接的倾斜表面部段。在特定示例中，所述邻接的倾斜表面部段可以具有不相等的长度，使得所述拐折的顶点定位成距与光学元件的中心透射表面部分的边界比距与外围透射表面部分的边界更近。
这个不对称定位的拐折点可以改善照明器光输出的均匀性或均一性。拐折点的特定定位使得对于每个相应的锥形表面能够实现倾斜角的特定组合。这些倾斜角可以确保光的基本均匀的扩展在光出射表面布置的中心区域A和光出射表面布置的外围区域B中的每一个的整体上被引导。
在示例中，光学元件的所述外围透射表面部分可以包括准直透镜板。准直透镜可以确保隔室内的从一角度范围中的任一角度引导到外围透射表面部分上的光被均匀地收集，并跨一组公共(受限)输出角度从照明器透射。
更具体地，准直透镜板可以是菲涅尔板，其特征在于例如微菲涅尔结构。
根据一组或多组示例，外壳的反射内表面的一部段可以是弓形的。弓形内表面布置(或部段)可以使得反射光能够在光学元件和光出射表面布置上基本上均匀地扩展。
在一个或多个示例中，反射内表面可以是漫反射的。这可以通过确保通过内部反射表面的相互作用产生的任何局部亮点在投射到光出射表面布置上之前例如被软化或扩展，来帮助进一步防止眩光。
根据一组或多组实施例，光出射表面布置可以具有总表面面积，该总表面面积包括与光入射表面布置的中心透射表面部分和锥形表面部分相对的表面面积，并且其中发射到中心透射表面部分上的光的第一份额对应于光源布置的总发光输出的一定比例，该比例等于所述表面面积占总表面面积的比例。
这种布置确保光的基本上均匀的扩展分布在光学元件的整个光出射表面布置上。如上所述，中心透射表面部分充当光学元件的中心光学区域的光入射窗，该光入射窗用于混合并随后在光出射表面布置的中心区域上发射光。光源布置被配置成将其总光输出的一定比例引导到中心透射表面部分上，该比例与该中心光学区域的下透射表面所占的设备的总光出射区域的比例相称。剩余的光被引导到隔室中，用于混合并随后透射通过光学元件的外围透射表面部分。
根据上述实施例的一组示例，光源布置可以具有总光发射区域，并且被定位成与中心透射表面部分和锥形表面部分之间的边界相对，使得所述总光发射区域的第一部分面向中心透射表面部分，所述第一部分对应于总光发射区域的一定份额，该份额等于与中心透射表面部分和锥形表面部分相对的所述表面面积占所述总表面面积的份额。
因此，通过相对于相关表面部段之间的边界仔细定位光源布置，实现了光学元件的不同表面部段之间的光输出的所需划分。例如，在使用自然产生朗伯发光输出的LED光源的情况下，光发射区域的相对定位可用于精确确定引导到不同接收表面上的总光输出的比例。这提供了实现期望效果的简单方法，而不需要例如额外的光学器件。
根据一组或多组实施例，中心透射表面部分和锥形表面部分可以由圆形边界分开，并且光源布置可以包括与所述边界相对定位的光源的环形布置。
根据一个或多个实施例的替代组，光学元件的中心透射表面部分和锥形表面部分可以由一对平行的相对线性边界分开，并且其中光源布置包括多排光源。这种布置提供了基本上矩形或线性的配置。
根据上述示例中的任一个，外围透射表面部分可以具有圆形外周边，或者矩形外周边。
在上述实施例中的任何一个的特定示例中，光学元件的中心透射表面部分可以由光学级聚合物材料形成。
根据特定示例，锥形表面部分的相对反射表面可以由镜面反射金属涂层形成。
根据本发明的任何实施例，光源布置可以包括一个或多个LED光源。
附图说明
现在将参照附图详细描述本发明的示例，其中：
图1示出了本领域已知的第一示例照明器的剖视图；
图2示出了本领域已知的第一示例照明器的下侧视图；
图3示出了本领域已知的第二示例照明器；
图4示出了根据本发明的一个或多个实施例的第一示例照明器的剖视图；
图5示出了第一示例照明器的第二剖视图；
图6示出了示意性地描绘光线穿过第一示例照明器的路径的光线图；
图7示意性地示出了光线穿过微棱镜结构的路径，该微棱镜结构由包括在本发明的一个或多个实施例中的光学元件包括；
图8示出了由本发明的一个或多个实施例包括的光学元件的剖视图；
图9示出了包括环形光源阵列的示例光源布置；
图10示出了由本发明的一个或多个实施例包括的具有圆形形状的示例光学元件；
图11示出了包括圆形光学元件的示例照明器的分解图；
图12示出了根据本发明的一个或多个实施例的第二示例照明器的剖视图；
图13示出了结合在第二示例照明器内的示例光学元件的俯视图；
图14示出了第二示例照明器的分解图；
图15描绘了包括在第二示例照明器内的光学元件的光学结构；
图16示出了根据本发明的一个或多个实施例的第三示例照明器的剖视图；
图17示出了由第三示例照明器包括的示例光学元件的透视图；
图18示出了第三示例的分解图；
图19示出了根据本发明的一个或多个实施例的第四示例照明器的分解图；
图20示出了根据本发明的一个或多个实施例的第五示例照明器的分解图；
图21示出了根据本发明的一个或多个实施例的第六示例照明器的剖视图；
图22示出了根据本发明的一个或多个实施例的第七示例照明器的剖视图；
图23示出了根据本发明的一个或多个实施例的第八示例照明器的侧视图；
图24示出了根据本发明的一个或多个实施例的第九示例照明器的透视图；
图25示出了图24中的示例照明器的夹持部分的局部放大图(C)；
图26示出了用于图24中的示例照明器的保持器的透视图；和
图27示出了图26中的保持器的夹持部分的局部放大图(D)。
具体实施方式
本发明提供了一种照明器，其包括光学元件，该光学元件被配置为在照明器的整个可视面上均匀地扩展光。光学元件包括中心区域和外围区域，每个区域被配置成接收由光源布置发射的光，并且引导该光通过照明器的光出射区域的相应区域。中心区域通过中心透射表面部分接收光，该中心透射表面部分跨越中心区域的顶部部分地界定中心区域。中心区域的另一反射锥形部分用于反射入射到其任一侧上的光，并且既在光学元件的中心区域内、又在于光学元件和外壳之间延伸的照明器的内部隔室内提供混合功能。
图4示意性地描绘了根据本发明的实施例的第一示例照明器的剖视图。图5更详细地示出了照明器的一侧的内部。
照明器26包括外壳28，外壳28具有反射内表面42，并包含布置为安装到外壳的光源布置32。光学元件36布置成延伸跨越外壳的开口侧，所述开口侧形成照明器的光出射区域。光学元件用于与外壳结合限定照明器内的内部隔室30。
光学元件36由包括光入射表面布置35和相对的光出射表面布置34的外表面界定。光入射表面布置包括中心透射表面部分44，该中心透射表面部分44经由锥形表面部分46连接到透射外围表面部分38，锥形表面部分在其两侧都是反射性的，例如镜面反射性的。
如图4和图5所示，光学元件36可以在概念上分为两个区域：中心区域(区域A)和外围区域(区域B)。对于图示示例，假设光学元件关于中心点对称，其中外围区域B围绕中心区域A。光学元件的中心区域A包括光入射表面布置的中心透射表面部分44和(反射)锥形表面部分46。中心区域A还包括光出射表面布置的中心台阶轮廓40和周围的平面透射表面部分52。
光学元件的光出射34和光入射35表面布置的这些相应部段一起限定了光学元件内的中心光学区域，该中心光学区域有效地提供了用于混合和扩展光以在光出射表面布置的中心区域A上输出的次级混合室。经由中心透射部分44进入该中心光学区域的光入射到台阶轮廓40的表面上，台阶轮廓40通过透射和全内反射的组合，用于在光出射表面布置的整个中心部段A上均匀地混合和扩展光。这将在下面进一步更详细地描述。
光学元件的外围区域B包括光学元件的透射外围表面部分，其适于收集分别从（多个）反射内表面42和光源布置32反射或发射的光，用于透射通过所述外围区域B。
因此，光学元件的两个区域A、B被配置成一起促进跨光出射表面布置34的整个范围的光的均匀扩展。
图6示意性地示出了穿过照明器行进的光的光线路径。如图所示，由光源布置32发射的光的第一部分被引导到光入射表面布置的中心透射表面部分44上，并且光的第二部分在光学元件36的锥形表面部分46、光学元件36的外围表面部分38和外壳的反射内表面42的组合上扩展。
被引导到中心透射表面部分44上的光被透射到光学元件的中心区域的内部，如上所述，该中心区域用作有效的次级混合室，以在光出射表面布置34的中心区域上扩展光。通过中心透射表面部分接收的光在进入时被衍射，朝着表面部分的法线弯曲，并被引导到光出射表面布置的中心台阶轮廓40上。中心台阶轮廓包括透射顶部部段48以及一个或多个(如果台阶轮廓圆形对称的话，一个)全内反射(TIR)侧壁部段50，投射顶部部段48被布置为面向中心透射表面部分并且其具有的横截面小于中心透射表面部分的横截面。
引导到透射顶部部段上的光直接从光学元件透射出去，并从照明器26逸出。引导到一个或多个TIR侧壁部段50上的光被TIR反射到光出射表面布置34的周围平面透射表面部分52上和/或镜面反射锥形表面部分46上。以与法线成超过某一阈值(即，大于临界角)的角度被引导到平面透射表面部分52上的光可以通过TIR被再反射到锥形表面部分46上，从锥形表面部分46，光以与法线成更锐角的角度被向下再反射回平面透射表面部分52上，在该角度，光可以从光学元件透射。
因此，光学元件的中心区域A的内表面被配置成限制以太宽/太浅并可能因此引起眩光的角度通过光出射表面布置的中心区域的光发射。
如上所述，光入射表面布置的中心区域A的锥形表面部分46在两侧都是反射性的。由光源布置32引导到该锥形表面部分的面向“上”侧上的光被朝向外壳28的内反射表面42的向下渐缩表面部段反射到隔室30中。从这里，光被向下再反射到透射外围部分38上，以用于从照明器透射。
如图所示，外壳可以是弓形的，包括基本平坦的中心部分，该中心部分在两侧上被向下渐缩的部分包围。这种形状具有某些优点，特别是它有助于收集来自光源布置和反射锥形表面部分46两者的最大量的光，以便向下偏转到光学元件的透射外围表面部分38上。然而，其他合适的形状对本领域技术人员来说也将是显而易见的。
由光源布置32直接引导到光学元件36的透射外围表面部分38上的光被收集并直接透射通过光学元件，从而允许它从照明器中逸出。在图4-6的特定示例中，光学元件的透射外围区域由菲涅耳透镜板(“微菲涅耳”结构)形成。微菲涅尔结构提供准直功能，收集相对于由板限定的整个平面成浅角度(或者，等效地，相对于该平面的法线成钝角)入射到其上的光线，并且通过TIR将光线重新定向到基本上更锐角的方向(相对于法线)。
微菲涅尔结构有效地包括一系列邻接的棱镜结构，每个棱镜结构被配置成接收浅角度的光，并在内部将其反射到更尖锐或“直立”的方向。图7示意性地示出了示例微棱镜结构54，以及光线穿过它行进的路径。如图所示，入射到棱镜结构上的光在其进入该结构的内部时发生衍射，然后传播通过，入射到棱镜的“斜边”壁上。这里，它被TIR偏转成基本上“直立”或“竖直”的角度(从图中所示的视角)。然后，光通过微金字塔结构的底部逸出，当它离开时再次折射。
这种准直结构的优点是光源布置32可以相对于透射外围表面部分38横向移位地安装在隔室30内。这首先允许光源布置可以居中地定位在隔室内，从而使得光能够在光出射表面布置上径向对称地扩展(这可能是在光学和美学上优选的)。这可以实现，同时仍然确保离开照明器的所有光被收集并跨输出角度的受限范围从照明器向外引导(因此减少眩光)。其次，光源布置相对于透射外围表面部分38的横向位移有效地隐藏了光源，使观察者无法直接看到。
根据一个或多个示例，透射外围表面部分38可以由透射光学级聚合物形成。合适的示例包括聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚对苯二甲酸乙二醇酯，尽管其他合适的示例对本领域技术人员来说将是显而易见的。
根据任何实施例，透射外围表面部分38可以是至少部分漫射的，从而提供来自照明器的更柔和或通常更漫射的发光输出。在某些示例情况下，出于美观的原因，或者出于减少眩光的原因，这可能是优选的。
尽管在图3-5所描绘的特定示例中，光学元件38的透射外围区域包括微菲涅尔结构，但这不是必需的，并且在其他示例中，可以使用不同的光学元件。外围区域可以由整体平坦的透射表面形成，或者可以包括例如不同形式的透镜或光束整形/引导板、不同形式的漫射结构或任何其他类型的合适结构。
如上所述，光源布置被布置成使得其总发光输出的第一部分被引导到中心透射表面部分44上，并且第二部分在光学元件36的锥形表面部分46、光学元件36的外围表面部分38和外壳的反射内表面42的组合上扩展。第一部分被投射到光学元件的中心区域A中，并经由光出射表面布置34的中心区域A被从照明器中引导出。第二部分被引导到隔室30的内表面上，并且经由光出射表面布置的外围区域B被从照明器中引导出。
为了确保光在光出射表面布置的范围上均匀扩展，有必要确保在光出射表面布置34的中心区域A和外围区域B两者上分布均匀量的光。这需要确保被引导通过光出射表面布置的中心区域A和外围区域B中的每一个的总发光输出的部分与这些区域中的每一个的相对表面面积成比例，这被考虑为整个光出射表面布置的总表面面积的份额。
更准确地说，在光出射表面布置的中心区域A具有表面面积SA，并且光出射表面布置的外围区域B具有表面面积SB的情况下，则以下关系式可以成立：
(1)
其中，LA = 引导到中心透射表面部分44上的发光输出(用于透射通过光出射表面布置的中心区域)，并且LTOTAL = 由光源布置产生的总发光输出。
等效地，以下关系也应该随之成立：
(2)
其中，LB = 引导到光学元件36的锥形表面部分46、光学元件36的外围表面部分38和外壳28的反射内表面42的组合上的发光输出，其中LTOTAL =LA+LB。
根据一组示例性实施例，其中光学元件的中心区域和外围区域中的每一个都是圆形的，其中中心区域A具有径向延伸rA，外围区域B具有径向延伸rB，上述关系式(1)和(2)可以重新表示为：
(3)
(4)
“径向延伸”是指从圆形光学元件的原点开始测量的每个相应区域在径向方向上跨越的延伸量。这些尺寸在图8中示意性地示出，图8示出了圆形光学元件36的剖视图。
如上所述，实现发光输出在光出射表面布置34的两个区域A、B上的期望分布的一种手段是通过相对于光学元件36仔细定位光源布置32，以便确保正确量的光被朝向每个区域引导。特别地，在光源布置具有总光发射区域LATOT的情况下，可以定位或设计光源布置，使得面向光入射表面布置35的中心透射区域44布置的总光发射区域的比例等于将被引导到中心透射表面区域上的总发光输出的期望比例(即LA/LTOTAL)。
在当前情况下，这可以通过例如布置或设计光源布置来实现，该光源布置的（多个）光发射区域面向中心透射部分44和锥形部分46之间的边界(该边界在图8中标记为P)，其中落在边界的中心透射表面侧上的总光发射区域LATOT的比例等于需要落在该侧上的总发光输出的期望比例。
该布置在图9中示意性地示出，图9示出了投影到与所述边界相对布置的示例光源布置32上的示例光学元件36的边界P的示例性位置。对于所示的特定示例，光源布置被认为包括光源56的环形阵列，并且光学元件被认为包括中心区域A和外围区域B，每个区域都具有圆形形状。在这个示例中实现的光学元件36在图10中以图示方式示意性地描绘(按比例缩小的形式)。
如图9所示，每个光源的光发射区域的一部分落在边界P内，第二部分落在边界P外。落在内部的部分被布置成面向中心透射表面部分44，落在外部的部分被布置成面向锥形表面部分46。落在边界P的中心透射表面侧上的整个光源阵列的总光发射区域的比例应该等于需要落在该侧上的总发光输出的期望比例。
更准确地说，如果LAC=落在边界P的中心透射表面侧上的光发射区域的部分，LAT=落在边界P的锥形表面侧上的光发射区域的部分，则以下关系应该成立：
(5)
其中，LATOT = 光源布置的总光发射区域，SA =光出射表面布置的中心区域A的表面面积，SB = 光出射表面布置的外围区域B的表面面积，LA = 引导到中心透射表面部分44上的发光输出，并且LB =引导到光学元件36的锥形表面部分46、光学元件36的外围表面部分38和外壳的反射内表面42的组合上的发光输出。
根据光学元件为圆形的一组特定实施例，该关系可以随之表示为：
(6)
其中，LAC、LATOT、LA、LTOTAL、rA和rB中的每一个如关于以上表达式(1)-(6)所定义。
根据本发明的任何特定实施例，光源布置32可以包括多个LED光源。LED提供了许多优点，包括高能量和光学效率、长寿命、低功耗和快速切换。LED光源可以可选地与所谓的“板上驱动器”(driver on board，DOB)光引擎结合并入，这使得能够减少部件的总数，并且因此可以提高制造的简单性或速度，并且可以降低成本。
此外，使用板上驱动器光引擎使得照明器的实施例能够直接表面安装，而不需要在安装时穿过安装表面钻孔。这是因为板上驱动器实施方式使得照明器能够完全自给，其中驱动器部件完全并入光源布置32中。因此，不需要提供额外的外部驱动部件并将其连接到照明器。这可以显著降低照明器安装(和移除或调整)所需的复杂性、成本和时间。
根据一个或多个实施例，与驱动光源布置相关联的电气电路或部件可以相对于光入射表面布置35定位或布置，使得这些元件保持基本上或完全被隐藏使旁观者不会看到。这可以通过例如将电气部件刚好定位在光源布置的外部并与(反射)锥形表面部分46光学对准来实现。然后，反射锥形表面部分可以基本上或完全隐藏这些电气部件使其不可见。
如上文所讨论的，根据一组特定实施例，光学元件36的中心区域A和外围区域B都可以具有圆形形状。中心区域A可以具有圆对称的横截面，例如环形横截面。外围区域B可以具有例如圆形外周边和/或环形形状。在图10中示意性地示出了这种实施例的示例。
图11示出了包括图9和10的圆形光学元件的示例照明器的分解图。如图所示，光学元件36被布置成跨越圆形外壳结构28的开口表面延伸。光源的圆形阵列32(如图9所示)被布置成与光学元件36的中心区域相对，并且安装到外壳的内表面。
根据另一组实施例，光学元件36的中心区域A可以具有圆对称(例如环形)形状或横截面，并且外围区域B可以具有矩形形状。外围区域可以具有矩形外周边。
这种实施例的示例由图12-15示意性地示出。所示的实施例包括两个光学元件36，每个光学元件36具有有着矩形周边的外围外部区域B和有着圆对称形状或横截面的中心区域A。如图13所示，光学元件被接合以形成组合光学板结构37，该组合光学板结构37包括两个连续布置的矩形光学元件，每个矩形光学元件包括具有圆对称横截面的中心区域。
如由图14提供的分解图所示，照明器包括两个光源的环形阵列32，每个阵列与组合光学板37的两个圆对称中心区域中的一个相对布置。矩形外部外壳28覆盖光学板，并且如图12所示，与光学板37结合限定照明器内的内部隔室。
在图15中更详细地示出了由两个组合光学元件36形成的光学板37的光学结构。如图所示，每个光学元件的外围区域38包括同心布置的圆形脊的阵列，每个圆形脊由延伸的金字塔形微棱镜结构(类似于图7所示的结构)形成。金字塔形脊的阵列被配置成准直入射光，使得与法线成钝角入射的光被重新定向到更锐角的方向。
从图12-15的示例照明器中可以看出，光学元件外周边的形状可以确定最终照明器的整体形状，因为光学元件基本上形成密封照明器隔室的光出射窗。因此，光学元件36的矩形外围区域B在许多应用中可能是优选的，特别是在希望最终照明器具有矩形的整体形状的情况下。例如，对于天花板照明、尤其是凹入式面板照明，可能就是这种情况，其通常需要装配在模块化天花板面板系统中。
根据另一组示例性实施例，照明器可以包括光学元件，该光学元件包括具有延伸线性形状的内部中心区域，并且关于中心透射表面部分44的中心线线性对称。这种照明器的第一示例由图16-18示出。图16示出了示例照明器的剖视图，图17示出了由照明器包括的光学元件的透视图，并且图18示出了示例照明器的分解图。
如图17所示，光学元件36包括由外围区域围绕的延伸线性中心区域，外围区域由沿着中心区域的每侧布置的成双的矩形部段形成。中心透射表面部分44由一对倾斜的表面部段形成，该一对倾斜的表面部段在限定光学元件的线性对称线的中心线处相交。围绕中心透射表面部分的是由成双的倾斜表面部段形成的锥形表面部分46，每个倾斜表面部段在与中心透射表面部分的相应线性边界和与光学元件的外围区域的成双的矩形部段中的相应一个的边界之间延伸。
如图16以及图18的分解图中所示，照明器包括光源布置32，该光源布置32由两个平行延伸的光源的排形成，每排光源与分开中心透射表面部分44和锥形表面部分46的两个线性边界中的一个相对布置。
光学元件36的外围透射表面部分38由具有微菲涅尔结构的准直板组成，该准直板适于收集和准直由光源发射的光和从照明器的内表面反射的光，并将光从照明器透射出去。
根据图16-18所示实施例的另一变型，可以提供一种照明器，其包括多个关于该实施例示出的光学元件36。这种变型的一个示例在图19中示出，其包括由两个图16-18的实施例的线性光学元件36组成的组件，它们端对端布置以形成延伸的光学板结构。与组合光学元件中的每一个相对布置的是相应的光源布置32，该光源布置32包括成双的平行的光源的排。延伸的外壳结构28覆盖两个光学元件，并与光学元件结合限定照明器内的隔室。
图20示出了图16-18的实施例的第二变型，包括四个由所述实施例提供的线性光学元件36。这些光学元件被布置成两排的阵列形成，每排两个光学元件，每一排被提供有由成双的平行的光源线形成的相应光源布置32。外壳结构28覆盖四个光学元件和两个光源布置的整个组件，以限定照明器的内部隔室。
通过非限制性示例的方式，根据本发明的任何实施例，光学元件36的锥形表面部分46可以包括镜面反射金属涂层，其在两侧都是反射性的。
在如图21所示的“板上驱动器”(DOB)的一个实施例中，驱动部件62安装在光源布置32上与LED相同的表面上。驱动部件62可以放置在光源圆的内部(参见图9)或圆的外部，并且优选放置在光源圆的外部，以减少对光路径的影响并充分利用内部隔室30的空间。
图22示出了具有传感器64的照明器26的实施例。传感器64可以位于光源布置32的中心，并且相关的控制或驱动部件62可以位于环形部分外。因为光学元件36是基于聚合物的透镜，所以传感器64的信号可以被很好地捕获。照明器26的尺寸可以与非传感器版本保持不变。传感器64可以是利用红外(IR)、超声波或微波、射频(RF)信号等以进行检测的运动传感器或存在传感器。
图23示出了具有环境光增强的照明器26的实施例。在这个版本中，在外壳28上有几个通孔66。相对于来自光学元件36的主输出，光可以从这些孔66逸出以产生或增强环境光。此外，这些孔66可以布置成图案以获得美学外观。孔66允许空气流入/流出内部隔室30，并且因此可以带来额外的热益处。
在另一个实施例中，照明器26可以是保持器70上的可更换的照明器。在照明器26和保持器70之间有固定装置。图24-27示出了固定装置的示例性结构。保持器70安装在例如天花板表面上。它是由一块金属（例如钢）板制成的。如图26所示，有两个凸形夹具72，它们是此相同金属板的弯曲部分。参照图27的放大图，每个凸形夹具72可以包括从天花板表面突出的两个弹簧指（spring finger）73。参见图24，两个凹形夹具68集成在照明器26的外壳28的相应位置上。如图25的放大图所示，每个凹形夹具68包括槽69。通过将弹簧指73插入槽69中，照明器26可以被容易地安装到保持器70上或者从保持器70移除。
通过研究附图、本公开和所附权利要求，本领域的技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，用语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个”或“一种”不排除复数。在相互不同的从属权利要求中引述某些措施的纯粹事实并不表示不能使用这些措施的组合来取得益处。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为限制其范围。

Claims (15)

1.一种照明器(26)，包括：
外壳(28)，其包括具有反射内表面(42)的隔室(30)和光学元件(36)，所述光学元件包括：
光入射表面布置(35)，其面向所述隔室并包括中心透射表面部分(44)，所述中心透射表面部分（44）通过锥形表面部分(46)与外围透射表面部分(38)分离，所述锥形表面部分（46）具有相对的反射表面，并且朝向光出射表面布置(34)向外渐缩，所述光出射表面布置（34）包括台阶朝向隔室的中心台阶轮廓(40)，所述中心台阶轮廓包括面向所述中心透射表面部分的透射顶部部段(48)和一个或多个锥形全内反射侧壁部段(50)，每个锥形全内反射侧壁部段（50）面向所述锥形表面部分的反射表面，所述透射顶部部段具有比所述中心透射表面部分小的横截面；和
光源布置(32)，其在所述隔室中，被布置成将第一部分光发射到所述中心透射表面部分上，并将第二部分光发射到所述反射内表面、所述锥形表面部分和所述外围透射表面部分中的至少一个上。
2.根据权利要求1所述的照明器(26)，其中，所述光学元件(36)的所述中心透射表面部分(44)包括在面向所述台阶轮廓(40)的点处相交的一个或多个倾斜表面。
3.根据前述权利要求中任一项所述的照明器(26)，其中，所述光学元件(36)的所述锥形表面部分(46)凹形拐折，包括邻接的倾斜表面部段。
4.根据权利要求3所述的照明器(26)，其中，所述邻接的倾斜表面部段具有不相等的长度，使得所述拐折的顶点定位成距与所述光学元件(36)的所述中心透射表面部分(44)的边界比距与所述外围透射表面部分(38)的边界更近。
5.根据前述权利要求中任一项所述的照明器(26)，其中，所述光学元件(36)的所述外围透射表面部分(38)包括准直透镜板。
6.根据权利要求5所述的照明器(26)，其中，所述准直透镜板是菲涅耳板。
7.根据前述权利要求中任一项所述的照明器(26)，其中，所述外壳(28)的所述反射内表面(42)的一部段是弓形的。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的照明器(26)，其中，所述反射内表面(42)是漫反射的。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的照明器(26)，其中
所述光出射表面布置(34)具有总表面面积，所述总表面面积包括与所述光入射表面布置(35)的所述中心透射表面部分(44)和锥形表面部分(46)相对的表面面积，并且
其中，发射到所述中心透射表面部分上的所述第一部分光对应于所述光源布置(32)的总发光输出的一定比例，所述比例等于所述表面面积占所述总表面面积的比例。
10.根据权利要求9所述的照明器(26)，其中，所述光源布置(32)具有总光发射区域，并且定位成与所述中心透射表面部分(44)和所述锥形表面部分(46)之间的边界相对，使得所述总光发射区域的第一部分面向所述中心透射表面部分，所述第一部分对应于所述总光发射区域的一定份额，所述份额等于与所述中心透射表面部分和所述锥形表面部分相对的所述表面面积占所述总表面面积的份额。
11.根据前述权利要求中任一项所述的照明器，其中，所述中心透射表面部分(44)和所述锥形表面部分(46)由圆形边界分开，并且其中，所述光源布置(32)包括与所述边界相对定位的光源的环形布置。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的照明器，其中，所述光学元件(36)的所述中心透射表面部分(44)和所述锥形表面部分(46)由一对平行的相对线性边界分开，并且其中，所述光源布置(32)包括多排光源。
13.根据前述权利要求中任一项所述的照明器，其中，所述外围透射表面部分(38)具有圆形外周边或矩形外周边。
14.根据前述权利要求中任一项所述的照明器，其中，所述中心透射表面部分(44)由光学级聚合物材料形成。
15.根据前述权利要求中任一项所述的照明器，其中，所述锥形表面部分(46)的相对反射表面由镜面反射金属涂层形成。
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