CN110402349A - 高视觉舒适道路和城市led照明 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种照明系统（1000），包括被配置成提供光源光（11）的光源（10）、第一反射元件（210）、第二反射元件（220）以及透镜（240），其中：‑第一反射元件（210）从第一端（211）到第二端（212）逐渐变细，其中第一反射元件（210）包括桥接第一端（211）和第二端（212）之间的距离的第一反射表面（213），其中第一反射表面（213）是漫反射的，并且其中光源（10）至少部分地被第一反射表面（213）周向地包围；‑光源（10）被配置成比起第一端（211）而言更靠近第二端（212），并且其中光源（10）被配置成在第一端（211）的方向上指引光源光（11）的至少部分；‑透镜（240）被配置成对从反射元件（210）和光源（10）发出的光源光（11）的至少部分进行光束成形；以及‑第二反射元件（220）被配置成将光源光（11）的部分重定向到透镜（240），其中第二反射元件被配置成镜面反射到达第二反射元件（220）的光源光（11）的至少部分。

Description

高视觉舒适道路和城市LED照明

技术领域

本发明涉及一种照明系统和包括这种照明系统的灯。进一步地，本发明涉及用于创建或适配这种照明系统的成套部件。更进一步地，本发明涉及一种照明方法。

背景技术

宽光束街道照明在本领域中是已知的。比如，US 8414161 B2描述了一种装置和方法，其特征在于提供预定照射表面图案（诸如街道光图案）和光源的预定能量分布图案（诸如来自LED的能量分布图案）之间的光学传递函数。形成具有由光学传递函数定义的形状的透镜。光学传递函数通过使用光源的预定能量分布图案来生成能量分布图案而被导出。然后生成能量分布图案到照射表面上的投射。然后，将投射与预定照射表面图案进行比较，以确定其是否可接受地匹配。该过程重复地继续，直到实现可接受的匹配。可替换地，通过形状和作为输入的光源的预定照射表面图案和预定能量分布图案之间的函数关系来数值地或解析地确定透镜形状。

发明内容

当前LED道路照明灯具中的大多数都是基于中等功率LED的大阵列，其中每个LED都被提供有单个透镜。这些透镜允许对道路表面的精确光照。然而，这些系统的缺点是灯具的像素化外观和高眩光/亮度对比度（透镜方位处的高亮度和透镜之间的几乎黑暗）。

因此，本发明的一方面是提供一种可替换的照明系统，其优选地进一步至少部分消除上述缺点中的一个或多个。本发明可以具有如下目的：克服或改善现有技术的缺点中的至少一个，或者提供有用的可替代方案。此外，本发明还提供了一种生产这种可替代照明系统的方法以及一种利用这种照明系统提供光的方法。

在第一方面中，本发明提供了一种照明系统，包括被配置成提供光源光的光源、第一反射元件、透镜以及还有第二反射元件，其中：（i）第一反射元件从第一端到第二端逐渐变细；其中第一反射元件包括桥接第一端和第二端之间的距离的第一反射表面，其中第一反射表面是漫反射的，并且其中光源至少部分地被第一反射表面周向地包围；（ii）光源被配置成比起第一端而言更靠近第二端，并且其中光源被配置成在第一端的方向上指引光源光的至少部分；以及（iii）透镜被配置成（特别是在第一端处）对从反射元件和光源发出的光源光的至少部分进行光束成形。第二反射元件被特别配置成将光源光的部分重定向到透镜，其中第二反射元件被配置成镜面反射到达第二反射元件的光源光的至少部分（到透镜）。第二反射元件桥接第一反射元件和透镜之间的（多个）距离，使得透镜光源光的上游基本上被完全阻挡从第二反射元件面向光源的第一侧处的位置传播到第二反射元件背离光源的第二侧处的位置。因此，第二反射元件在其长度上具有不同的高度，使得第二反射元件在其全部长度上在每个位置处从第一反射元件延伸到透镜上。因此，获得了反射元件对不期望方向上的光的更多阻挡和指引向其他方向，从而导致具有较少扭曲光的更好的光分布。

利用这种照明系统，以高角度提供具有光的相关部分的宽光束是可能的。这对于街道照明尤其有用。此外，这种照明系统是相对简单的照明系统，其还可以允许利用附加的选项组件（诸如第二反射元件）对于光束形状的容易的进一步调整。此外，利用这种照明系统，可以获得光在出射窗口（例如透镜）上的相对均匀的分布，而不是多个可区分的光源。

如上指示的，照明系统包括光源、第一反射元件和透镜（以及可选地包括第二反射元件）。

术语“光源”可以指半导体发光器件，诸如发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（VCSEL）、边缘发射激光器等。术语“光源”也可以指有机发光二极管，诸如无源矩阵（PMOLED）或有源矩阵（AMOLED）。在特定实施例中，光源包括固态光源（诸如LED或激光二极管）。在实施例中，光源包括LED（发光二极管）。术语LED也可以指多个LED。

此外，术语“光源”在实施例中也可以指所谓的板上芯片（COB）光源（有时也指示为“板上芯片”）。术语“COB”尤其是指以半导体芯片形式的LED芯片，该半导体芯片既不封装也不连接，而是直接安装到基底（诸如PCB）上。因此，多个半导体光源可以配置在相同的基底上。在实施例中，COB是一起配置成单个照明模块的多LED芯片。因此，在实施例中，光源包括板上芯片光源。术语“光源”（因此）也可以涉及多个光源，诸如2-2000个固态光源。

特别地，光源包括一个LED或多个LED（诸如COB）。LED基本上是朗伯发射器。

光源尤其是（基本上）朗伯发射器。从理想漫射辐射器或朗伯发射器观察到的辐射强度或发光强度基本上与入射光方向和表面法线之间的角度θ的余弦成正比。因此，由光源生成的光的光分布可以基本上具有朗伯发射器分布（或余弦分布）。

光源可以被特别配置成提供白光，尽管可选地，光源也可以被配置成提供彩色光。由于术语光源也可以指多个光源（诸如（实际上）COB），所以在实施例中，光源也可以被配置成提供具有可调光谱分布的光源光。因此，照明系统可以进一步包括控制系统，其被配置成控制光源光的强度和光谱分布中的一个或多个，尤其是至少强度。

术语“控制”和类似术语特别是指至少确定行为或监督元件（诸如光源）的运行。因此，本文中的“控制”和类似术语可以例如指将行为强加给元件（确定行为或监督元件的运行）等，诸如例如测量、显示、致动、打开、转移、改变温度等。除此之外，术语“控制”和类似术语可以附加地包括监测。因此，术语“控制”和类似术语可以包括将行为强加在元件上，以及还有将行为强加在元件上并且监测元件。

如上指示的，在实施例中，光源可以被配置成提供白光。本文中的术语白光是本领域技术人员已知的。它尤其涉及具有如下相关色温（CCT）的光，其在大约2000和20000 K之间，尤其是2700-20000 K之间，针对一般照明尤其是在大约2700 K和6500 K的范围内，并且针对背光照明目的尤其是在大约7000 K和20000 K的范围内，以及尤其在距BBL（黑体轨迹）大约15 SDCM（颜色匹配的标准偏差）之内，尤其在距BBL大约10 SDCM之内，甚至更尤其在距BBL大约5 SDCM之内。

此外，照明系统包括第一反射元件。第一反射元件尤其被配置成对光源光进行光束成形。因此，在特定实施例中，第一反射元件被配置在光源的至少部分的周围。特别地，第一反射元件周向地包围光源。此外，在实施例中，第一反射元件，更确切地说第一反射表面，可以具有圆锥形状。圆锥的侧面可以在一个方向上具有曲率，但是在垂直方向上可以是平坦的。然而，圆锥也可以在垂直方向上具有两个曲率，比如在抛物面反射器的至少部分的情况下，抛物面反射器可以具有一种“碗”形状。开口角可以是相对大的。因此，反射器可以具有相对大的宽度或直径，但是也可以是相对薄的（小的高度）。因此，在实施例中，第一反射元件，更确切地说第一反射表面，具有由反射表面限定的至少120°和最大170°的开口角（α）。

在特定实施例中，第一反射元件是旋转对称的。因此，第一反射表面可以被特别配置成（浅）收集器。因此，第一反射可以限定反射器腔（其可以是旋转对称的）。大的开口角（并且因此小的截止角）允许提供宽的光束。然而，在其他实施例中，第一反射元件不是旋转对称的。比如，反射器可以具有“碗”的一部分的形状。在实施例中，第一反射元件可以包括多个面。比如，第一反射元件可以包括多角棱锥，诸如六角棱锥或具有甚至更多面的棱锥，其中面在一个或两个方向上是弯曲的。

特别地，第一反射表面是漫反射表面。比如，第一反射元件可以包括白色颗粒材料的涂层。高漫反射材料的示例是Spectralon。漫反射表面因此被特别配置成散射光源光。

因此，在特定实施例中，第一反射元件从第一端到第二端逐渐变细；第一反射元件包括桥接第一端和第二端之间的距离的第一反射表面，第一反射表面是漫反射的，并且光源至少部分地被第一反射表面周向地包围。

此外，在特定实施例中，光源因此被配置成比起第一端而言更靠近第二端，并且光源被配置成在第一端的方向上指引光源光的至少部分。反射元件可以包括在第一端处的大开口，以及在实施例中，反射元件可以包括在第二端处的较小开口。光源可以配置在第二端处的开口中。比如，光源（诸如LED管芯）的发光表面可以配置在第二端处的开口处。因此，尤其是光源的发光表面可以被配置成比起第一端而言更靠近第二端。

此外，照明系统包括透镜。利用透镜，光束可以被进一步成形。特别地，选择一透镜，该透镜促进（与光轴成）大角度（即，特别靠近第一反射元件的反射表面）的光可以仍然从其逸出。因此，透镜可以包括棱镜结构或其他便于将大角度的光入耦合到透镜中的结构。透镜可以配置在第一端处的大开口处。比如，透镜可以靠近第一端处的（大）开口。

在特定实施例中，透镜包括菲涅耳透镜。菲涅耳透镜可以从光源捕获更多的倾斜光。菲涅耳透镜在本领域中是已知的。菲涅耳透镜可以是包括分段透镜的同心环的相对薄的光学透镜。菲涅尔透镜可以看作是通过将透镜分成一组同心环形部分而对常规透镜的修改。理想的菲涅尔透镜将具有无限多这样的部分。在每个部分中，与等同的简单透镜相比，整体厚度可以降低。这有效地将标准透镜的连续表面分成一组相同曲率的表面，它们之间具有逐步的不连续性。在一些透镜中，弯曲的表面被平坦的表面代替，在每个部分中具有不同的角度。这种透镜可以被看作是以圆形方式布置的棱镜阵列，具有在边缘上的较陡的棱镜以及平坦或稍微凸出的中心。在实施例中，透镜可以包括多个折射元件，特别地被配置成将相对于光轴成大角度的光耦合到透镜中，来在透镜的另一侧出耦合。

因此，（菲涅耳）透镜可以具有相对短的焦距。将光源放置在透镜的焦点处导致几乎平行光线的强光束。因此，光源可以配置在菲涅耳透镜的焦点处。

透镜可以是出射窗口的一部分。在实施例中，透镜是出射窗口。基本上所有从反射器腔逸出的光仅可以经由透镜逸出。因此，第一反射元件可以在第二端处基本上是封闭的，并且可以包括窗口，该窗口包括在第一端（处的开口）处的透镜（或者其可以是透镜），其中中空反射器腔由第一反射表面和窗口（即，在特定实施例中是透镜）限定。在第二端处，基本上（仅）光源的一部分可以是可获得的，并且可选地，反射支撑物被配置成支撑光源。中空腔特别地填充有空气。

因此，透镜被特别配置成对从反射元件和光源发出的光源光的至少部分进行光束成形。因此，光源光可以基本上仅经由（在第一端处的）透镜在第一端处从系统逸出。

为了进一步的光束成形，可以适配反射器腔。比如，对于道路照明，可能不期望完全旋转对称的光束，而是通常期待更细长的光束。因此，在又一实施例中，照明系统还包括反射元件，该反射元件阻挡不期望方向上的光并指引向其他方向。这样，否则将损失的光的至少部分可以被再利用。尤其是，这种反射元件是镜面反射的或半镜面反射的。因此，在实施例中，到达这种反射器的光的至少50%被镜面反射。比如，为了进一步降低颜色对角度的依赖性，可以应用半镜面第二反射元件。

因此，在又一实施例中，照明系统还包括第二反射元件，其被配置成将光源光的部分重定向到透镜，其中第二反射元件被特别配置成镜面反射尤其是到达第二反射元件的光源光的至少50%。因此，第二反射元件可以被配置成镜面反射到达第二反射元件的光源光的至少部分。光源光的部分可以直接照射第二反射元件，而没有中间反射，而光源光的部分仅可以在（多次）反射之后到达第二反射元件。此外，如别处指示的，光源光的部分将既不会到达第一反射元件也不会到达第二反射元件，而是经由透镜离开（反射器腔）。

第一反射元件可以包括凹槽或可以用于将第二反射元件插入其中的其他特征。或者，第一反射元件可以包括多个这样的凹槽或可以在某种程度上允许这样的第二反射器的自由布置的其他特征。因此，用户可以将光束调整到特定的（局部的）期望光束属性。

因此，在又一实施例中，第一反射元件包括包含第一反射表面的反射器壁，其中反射器壁包括用于容纳第二反射元件的狭槽。如上面指示的，术语“狭槽”也可以指多个狭槽。狭槽可以例如是第二反射元件可以插入其中的（窄的）凹槽。在特定实施例中，第二反射元件可以是柔性的。这进一步便于创建期望的光束形状和/或使第二反射元件适配所提供的（多个）狭槽。

在特定实施例中，第一反射元件是旋转对称的，并且狭槽限定圆形区段的部分，其中圆形区段具有割线，割线可以可选地是弯曲的，并且其中狭槽限定割线的至少部分。如上面指示的，多个这样的割线可以是可获得的。割线可以可选地是弯曲的，但是也可以是直的，或者可以具有弯曲部分和直的部分，或者这样的部分中的两个或更多个。因此，第二反射元件可以被配置成基本上任何期望的形状。当第二反射元件被提供在第一和第二（独立）部分中时，那么，当在沿着光轴的投射中观看时，优选地，至少第一部分，但是更优选地，第一和第二部分两者，朝向第二部分凸出地成形，从而能够实现对期望的光束图案的更简单的光束成形控制。第二反射元件可以具有这样的特征：基本上第二反射元件的反射表面（其面向光源）的任何切线都不穿过光轴，这通常导致期望的蝙蝠翼形光分布。

第二反射元件（可选地包括多个这样的元件，即，独立的第一、第二、第三……部件）基本上可以是自由形式的反射器，即，在垂直于器件光轴的XY平面内自由。此外，优选地，第二反射元件的每个独立部分通过其端部将第一反射元件的周边（通常是第一反射表面的圆（或虚拟圆））分成两个（或更多个）区段。第二反射元件特别地将周边上的一个点与相同周边上的另一点相连接，所述一个点和所述另一点在周边上以角度ß分开，其中在从光轴分别到所述一个点和所述另一点的线之间的ß在60° <= ß <= 170°的角度范围内。

特别地，第二反射元件的存在强加了照明系统的照明系统光（该光在本文中也被指示为光束）的基本上非旋转对称的光束形状。

照明系统可以是例如办公室照明系统、家居应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、重点照明系统、聚光照明系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投射系统、自发光显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警告标志系统、医疗照明应用系统、指示器标志系统、装饰照明系统、便携式系统、汽车应用、（室外）道路照明系统、城市照明系统、温室照明系统、园艺照明等等的部分，或者可以应用于这些系统中。在特定实施例中，照明系统可以用于或被配置用于室外照明，诸如道路或其他开放场所（比如道路、车道、小巷、大街、场所、轨道、铁轨等等）的照明。

在另一方面，本发明提供了一种包括如本文定义的照明系统的灯。特别地，灯被配置成提供具有非旋转对称形状的灯光的光束。比如，灯可以是路灯，比如灯杆等。

如上面指示的，照明系统可以被提供有一个或多个狭槽，这些狭槽可以用于在其中布置一个或多个第二反射项目，以将光束形状调整到针对特定解决方案（诸如特定道路（部分））所期望的光束。

因此，在又一方面中，本发明还提供了一种成套部件，包括（i）如本文定义的照明系统，其中第一反射元件包括包含第一反射表面的反射器壁，其中反射器壁包括用于容纳第二反射元件的狭槽，并且其中该成套部件还包括（ii）第二反射元件，其中尤其是第二反射元件当被配置在狭槽中时被配置成在照明系统操作期间镜面反射到达第二反射元件的光源光的至少部分（诸如光源光的至少50%）。如上面指示的，尤其是第二反射元件可以被配置成（在透镜的方向上）镜面反射到达第二反射元件的光源光的至少部分。

因此，反射器壁还可以包括多个狭槽。如上面指示的，这可以允许用户根据期望来成形光束。这甚至可以是在应用照明系统的位置处的迭代过程。这大大增强了照明系统在各种（室外或室内）位置处的广泛应用。因此，在特定实施例中，反射器壁包括多个狭槽，并且该成套部件包括多个不同的第二反射元件。在特定实施例中，第二反射元件是柔性的。这可以便于将第二反射元件布置在（多个）狭槽中。

在实施例中，第二反射元件和狭槽的配置被配置成提供干涉配合，也称为压配合或摩擦配合。这允许第二反射元件的稳定固定。

在又一方面中，本发明还提供了一种由如特别是上文指示的元件生产照明系统的方法。除其他之外，本发明提供了一种提供如本文所述的照明系统的方法，其中该方法包括（i）提供光源、第一反射元件和透镜（以及可选的第二光反射元件），以及（ii）将这些组装到照明系统中。

在实施例中，组装可以利用本领域中已知的技术来完成。一个或多个元件也可以通过3D打印来生产。比如，第一反射元件、或第二反射元件、或透镜、或这些中的一个或多个的部分可以通过3D打印获得。当第一反射元件或至少其部分被3D打印时，这允许创建专用照明系统。它还可以允许材料的进一步减少，因为例如当应用第二反射元件时，第一反射器不需要是例如完全圆锥形的。因此，在实施例中，该方法还可以包括3D打印照明系统的至少部分。因此，在实施例中，第一反射元件可以例如是非旋转对称的，并且第一反射元件的至少部分是3D打印部件。而且，第一反射元件可以例如是旋转对称的，并且第一反射元件的至少部分是3D打印部件。比如，反射器壁可以是3D打印的，并且本身可以是反射性的和/或可以被提供有反射涂层。

3D打印的使用可以（因此）不排除使用其他技术来生产照明系统的其他部件。比如，涂覆技术可以用于提供例如第二反射元件的镜面反射表面或第一反射元件的漫反射表面。

如上面指示的，可以应用一个或多个第二反射元件。因此，在该方法的又一实施例中，该方法包括提供包括第一反射表面的反射器壁，其中反射器壁包括狭槽，其中该方法还包括（提供第二反射元件和）将第二反射元件配置在狭槽中。如上面指示的，当配置在狭槽中时，第二反射元件被特别配置成在照明系统操作期间镜面反射到达第二反射元件的光源光的至少50%。

该照明系统可以用于室内照明或室外照明。如上面指示的，特别是在利用第二反射元件的情况下，光束形状可以被调整未诸如相对细长的光束，其在（与光轴成）大角度下具有相对高的强度。

因此，在另一方面中，本发明提供了一种提供光的方法，该方法包括利用如本文定义的照明系统或如本文定义的灯来提供照明系统光，其中相对于照明系统的光轴，在相对于光轴40-90°的角度范围内提供照明系统光的至少60%，诸如照明系统光的至少70%。

附图说明

现在将参考示意性附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中对应的附图标记指示对应的部件，并且在附图中：

图1a-1e示意性地描绘了照明系统和灯以及成套部件的一些方面；

图2a-2c（示意性地）描绘了照明系统和灯的又一些方面；

图3a示出了具有优化反射器（3a）的xy平面中的作为θ和φ的函数的强度（以cd计）。图3b示出了出射窗口的亮度（cd.m²），其中x轴上是距窗口的中心的距离，并且y轴上是以cd/m²计的强度（亮度），其中观看方向垂直于具有透镜的模块；以及

图4a-4b示意性地示出了由第二反射元件对第一反射元件分段的两个实施例。

示意性附图不一定合乎比例。

具体实施方式

图1a示意性地描绘了照明系统1000的实施例，该照明系统1000包括被配置成提供光源光11的光源10、第一反射元件210和透镜240。

第一反射元件210从第一端211到第二端212逐渐变细。这里，第一反射元件具有圆锥形状。第一反射元件210包括桥接第一端211和第二端212之间的距离的第一反射表面213，其中第一反射表面213是漫反射的，诸如漫射白色反射器。光源10至少部分地被第一反射表面213周向地包围。这里，光源的发光表面基本上封闭第一反射元件的第二端212。

光源10被配置成比起第一端211而言更靠近第二端212。如可以看出的，光源10被配置成在第一端211的方向上指引光源光11的至少部分。因此，光源的一些光可以经由第一端201逸出而没有任何反射。

透镜240被配置成对从反射元件210和光源10发出的光源光11的至少部分进行光束成形。特别地，透镜可以包括多个折射元件，其特别地被配置成将相对于光轴成大角度的光耦合到透镜中，来在透镜的另一侧（下游侧）出耦合。透镜可以是菲涅耳透镜，如图1b中非常示意性地描绘的。

第一端处的开口可以包括窗口300，其在这里是透镜240。该窗口具有光源侧302和用附图标记301指示的面向外部的相对侧。同样地，透镜具有光源侧242和用附图标记241指示的面向外部的相对侧。注意，菲涅耳元件可以特别地（仅）配置在上游侧处或光源侧处。

术语“上游”和“下游”涉及项目或特征相对于来自光生成构件（这里特别是光源）的光的传播的布置，其中相对于来自光生成构件的光束中的第一方位，光束中更靠近光生成构件的第二方位是“上游”，并且光束中更远离光生成构件的第三方位是“下游”。

第一反射元件210具有由反射表面213限定的至少120°和最大170°的开口角α。

附图标记310指示基本上由透镜240、第一反射表面213、可选的第二反射元件220（见下文）和光源210（以及可选的包括光源210的支撑件；这里没有描绘）形成的腔。

此外，如可以看出的，第一反射元件210是旋转对称的。

图1a还示意性地描绘了灯100。

可选地，照明系统1000还可以包括第二反射元件220，该第二反射元件220被配置成将光源光11的部分重定向到透镜240。第二反射元件220可以特别配置成镜面反射到达第二反射元件220的光源光11的至少50%。

因此，在实施例中，本发明的一些基本特征是光学腔，在该光学腔中放置单个板上芯片（CoB）型LED。实施例中的光学腔由圆锥形反射器部件（白色、漫射）和菲涅耳透镜组成。模块的特征可以在于截止（δ（见图1a））、高度（h）和直径（w）。菲涅耳透镜仅在指向光源的一侧上具有特征。至少一个自由形式的镜面或半镜面反射器可以被放置在腔中（“插入”）。菲涅尔透镜的示例在图1b中示意性地指示。特别地，上游侧包括菲涅耳透镜（元件），并且下游侧可以基本上是平坦的。上游侧特别指向光源10。

如图1c中示出的，照明系统1000中，第一反射元件210可以包括包含第一反射表面213的反射器壁214。该反射器壁214可以包括用于容纳第二反射元件220的狭槽215。

如上面指示的，第一反射元件210可以是旋转对称的。然而，狭槽215可以限定圆形区段216的部分，其中圆形区段216具有割线216a，割线216a可以可选地是弯曲的，但是其也可以是直的，或者其可以具有弯曲部分和直的部分，或者这样的部分中的两个或更多个，并且其中狭槽215限定割线216 a的至少部分。因此，第二反射元件220可以被配置成基本上任何期望的形状。

这在图1d中也示意性地描绘出。

图1d还示意性地示出了包括照明系统1000的成套部件2000。这里，第一反射元件210包括包含第一反射表面213的反射器壁214，其中反射器壁214包括用于容纳第二反射元件220的狭槽215。该成套部件2000还包括第二反射元件220，其中，当被配置在狭槽215中时，第二反射元件220将被配置成在照明系统1000的操作期间镜面反射到达第二反射元件220的光源光11的例如至少50%（参见图1a和1c）。反射器壁也可以包括多个这样的狭槽，这些狭槽可选地具有不同的形状。此外，该成套部件可以包括多个（不同的）第二反射元件220（以示例的方式，参见右侧的另外的第二反射元件220）。差异可以在于长度、高度以及可选的反射率。

第二反射元件（可选地包括多个这样的元件）可以基本上是自由形式的反射器（即，在（垂直于器件的光轴的）XY平面内自由）。此外，尤其地它将第一反射表面的圆（或虚拟圆）分成两个（或更多个）部分。第二反射元件220尤其将（虚拟）圆上的一个点与相同（虚拟）圆上的另一点相连接。

这里，也可以使用术语“虚拟圆”。比如，当参考图1d时，可能不一定提供第一反射元件210、或者更准确地说第一反射表面213的整个圆。比如，利用3D打印或其他技术，可以仅提供必需的元件，诸如仅图1d中的阴影区域。（虚拟）圆用附图标记C指示。

图1e以透视示意性地描绘了照明系统的实施例。同心环示意性地指示菲涅耳透镜实施例。这里，示出了包括第一反射元件和第二反射元件、光源以及透镜的模块。指示了第一反射元件210和透镜240之间的可变距离d2以及具有可变高度h2以桥接所述可变距离d2的的第二反射元件220，使得第二反射元件220在其全部长度上在每个位置处从第一反射元件210延伸到透镜240上。因此，获得了反射元件210、220对不期望方向上的光的更多阻挡以及指引向其他方向。

图2a示意性地描绘了包括照明系统1000的灯100，其中灯100被配置成提供灯光的光束101。附图标记2指示平面，诸如道路。光束101可以具有非旋转对称的形状，如图2b中非常示意性地描绘的，其中y轴上是相对通量（RF）并且x轴上是以°计的圆锥角（CA）β（2*β是开口角）。比如，10°处的条指示0-10°之间的强度。同样地，90°处的条指示80-90°之间的强度。然而，照明系统的窗口上的强度分布看起来是相对均匀的。因此，图2c示意性地描绘了道路上可能的光图案，并示出了照度（lm/m2）。

道路照明需要强度轮廓，其确保在最高可能极距和有限的眩光下的道路的均匀光照。白色圆锥形反射器产生截止δ（通常关于光轴（z方向）为70-80°）。菲涅耳透镜将来自CoB源的光指引向高角度（关于光轴）。插入的（多个）（半）镜面反射器将来自源的光指引并准直到x-y平面中所期望的离轴角度。光通量中的大量光（通常为30-40%）在圆锥形白色反射器表面处被散射。CoB源的背景被照射（尽管比CoB本身不明亮得多）。整个光学表面发射光的事实极大地提高了照明系统的视觉舒适（与透镜阵列相比）。

菲涅耳透镜可以使用透明聚合物（PMMA、PC）注射成型。半镜面或镜面（反射镜）片材可以是来自Alanod公司的MIRO或MIRO-SILVER®（厚度0.2-0.8 mm）。薄片材可以容易地弯曲并插入白色反射器中。白色反射器可以具有哑光或高光的表面光洁度。白色反射器可以是3D打印的（例如，由白色聚碳酸酯）或注射成型的。附加制造或3D打印技术（例如，熔融沉积成型；FDM）允许具有多个定制狭槽的白色反射器的制造，柔性反射器可以插入该多个定制狭槽中。插入的镜面反射器也可以是涂覆有薄铝层（蒸发、溅射沉积）的3D打印部件。具有单一类型的菲涅尔透镜，可以通过打印具有适当狭槽的白色反射器，然后插入反射镜片材来产生各种光束。反射镜可以被从一片MIRO-SILVER®激光切割并被放置到这些狭槽中。

通过哑光白色圆锥形反射器、两个弯曲的反射镜、以及菲涅耳透镜建立了原型。使用能够从直径为22 mm的圆形表面生成12.2 klm的CoB（CRI 80，4000 K）。白色反射器具有以下参数：h=40 mm，w=200 mm以及δ=70度（参见图1a）。菲涅耳透镜被以使得所有直接来自源的光都被指引向关于光轴成70度的角度的方式来设计。

菲涅耳透镜的刻面结构也可以根据菲涅耳透镜的周边上的方位而改变。白色反射器和菲涅耳透镜也可以具有椭圆形。

图3a提供了优化系统的强度轮廓（以坎德拉）。附图标记HI指示高强度区；图3a示意性地描绘了由照明系统生成的光束的强度的相对均匀（但不对称）的分布。图3b示出了灯具的亮度（在该示例中CoB生成10 klm）。该图像图示了光学腔中的每个位置处的亮度> 20kcd/m²。观看方向垂直于模块（即，平行于光轴）。

图4a-4b示意性地示出了照明系统的两个实施例，其中第一反射元件210被第二反射元件220分段。在图4a中，第二反射元件220由第一和第二独立部分组成，当在XY平面上沿着光轴O观看和投射时，第一和第二独立部分相互向彼此凸出。在图4b中，第二反射元件220仅是一个部件。

如图4a和图4b两者中示出的，第二反射元件220具有这样的特征：第二反射元件220的反射表面（其面向位于光轴O处的光源）的任何切线960都不延伸穿过光轴O。此外，示出了第二反射元件220将第一反射表面213分别分成两个或三个区段，并且第二反射元件220的每个独立部分的两个端部将第一反射元件210的周边910（图4a中的圆形和图4b中的矩形）分成周边部分。第二反射元件尤其将周边910上的一个点920与相同周边910上的另一点930相连接，所述一个点920和所述另一点930在周边910上分开，其中从光轴O分别到所述一个点920和到所述另一点930的线940、950相互成角度ß，其中ß在60° <= ß <= 170°的角度范围内。

本文中的术语“基本上”，诸如在“基本上所有光”或在“基本上由……组成”中，将被本领域技术人员理解。术语“基本上”也可以包括具有“彻底”、“完全”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中，形容词基本上也可以被移除。在适用的情况下，术语“基本上”也可以涉及90%或更高，诸如95%或更高，特别是99%或更高，甚至更特别是99.5%或更高，包括100%。术语“包括”还包括其中术语“包括”是指“由……组成”的实施例。术语“和/或”特别涉及在“和/或”之前和之后提到的项目中的一个或多个。比如，短语“项目1和/或项目2”和类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在一个实施例中可以指“由……组成”，但在另一实施例中也可以指“至少包含所定义的种类和可选的一个或多个其他种类”。

此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分相似的元件，而不一定用于描述顺序或时间次序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以不同于本文描述或图示的顺序的其他顺序操作。

本文的设备尤其是在操作期间描述的。本领域技术人员将会清楚，本发明不限于操作方法或操作中的设备。

应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多可替换的实施例。在权利要求中，放置在括号中的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求。动词“包括”及其变化形式的使用不排除权利要求中所述元件或步骤之外的元件或步骤的存在。除非上下文明确另有要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应理解为包含性的意义，而不是排他性或穷尽性的意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干构件的设备权利要求中，这些构件中的若干可以由同一个硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不指示这些措施的组合不能用于获益。

本发明还适用于包括说明书中描述的和/或附图中示出的表征特征中的一个或多个的设备。本发明还涉及一种方法或过程，该方法或过程包括说明书中描述的和/或附图中示出的表征特征中的一个或多个。

可以组合本专利中讨论的各个方面，以便提供附加的优点。此外，本领域技术人员将理解，可以组合实施例，并且也可以组合多于两个实施例。此外，特征中的一些可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims (15)

1.一种照明系统（1000），包括被配置成提供光源光（11）的光源（10）、第一反射元件（210）、在距所述第一反射元件（210）变化距离（d2）处的透镜（240）、以及在所述第一反射元件（210）和所述透镜（240）之间的第二反射元件（220），其中：

- 所述第一反射元件（210）从第一端（211）到第二端（212）逐渐变细，其中所述第一反射元件（210）包括桥接所述第一端（211）和所述第二端（212）之间的距离的第一反射表面（213），其中所述第一反射表面（213）是漫反射的，并且其中所述光源（10）至少部分地被所述第一反射表面（213）周向地包围；

- 所述光源（10）被配置成比起所述第一端（211）而言更靠近所述第二端（212），并且其中所述光源（10）被配置成在所述第一端（211）的方向上指引所述光源光（11）的至少部分；

- 所述透镜（240）被配置成对从所述反射元件（210）和所述光源（10）发出的所述光源光（11）的至少部分进行光束成形；以及

- 所述第二反射元件（220）被配置成将所述光源光（11）的部分重定向到所述透镜（240），其中所述第二反射元件被配置成镜面反射到达所述第二反射元件（220）的所述光源光（11）的至少部分，并且其中所述第二反射元件（220）在其长度上具有不同的高度（h2），使得所述第二反射元件（220）在其全部长度上在每个位置处桥接所述第一反射元件（210）和所述透镜（240）之间的所述距离（d2）。

2.根据权利要求1所述的照明系统（1000），其中，所述透镜（240）包括菲涅耳透镜，并且其中所述光源（10）包括板上芯片光源。

3.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统（1000），其中，所述第一反射元件（210）具有由所述反射表面（213）限定的至少120°且最大170°的开口角（α）。

4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的照明系统（1000），其中，所述第一反射元件（210）是旋转对称的。

5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的照明系统（1000），其中，所述第一反射元件（210）是非旋转对称的，并且其中所述第一反射元件的至少部分是3D打印部件。

6.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统（1000），其中，所述第二反射元件（220）被配置成镜面反射到达所述第二反射元件（220）的所述光源光（11）的至少50%。

7.根据权利要求6所述的照明系统（1000），其中，所述第一反射元件（210）包括包含所述第一反射表面（213）的反射器壁（214），其中所述反射器壁（214）包括用于容纳第二反射元件（220）的狭槽（215）。

8.根据权利要求7所述的照明系统（1000），其中，所述第一反射元件（210）是旋转对称的，并且其中所述狭槽（215）限定圆形区段（216）的部分，其中，所述圆形区段（216）具有割线（216a），所述割线（216a）可以可选地是弯曲的，并且其中所述狭槽（215）限定所述割线（216a）的至少部分。

9.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统（1000），其中，所述第一反射元件（210）是具有带有周边（910）的基部的截头圆锥或角锥，并且其中所述第二反射元件（220）将所述周边（910）上的一个点（920）与相同周边（910）上的另一点（930）连接，所述一个点（920）和所述另一点（930）在所述周边（910）上通过角度ß分开，其中所述ß在60° <= ß <= 170°的角度范围内。

10.根据前述权利要求中任一项所述的照明系统（1000），其中，所述第二反射元件（220）的面向所述光源的反射表面的任何切线（960）都不延伸穿过光轴（O）。

11.一种包括根据前述权利要求1-10中任一项所述的照明系统（1000）的灯（100），其中，所述灯（100）被配置成提供具有非旋转对称形状的灯光的光束（101）。

12.一种成套部件（2000），包括（i）根据前述权利要求1-10中任一项所述的照明系统（1000），其中，所述第一反射元件（210）包括包含所述第一反射表面（213）的反射器壁（214），其中所述反射器壁（214）包括用于容纳第二反射元件（220）的狭槽（215），并且其中所述成套部件（2000）还包括（ii）所述第二反射元件（220），其中所述第二反射元件（220）当被配置在所述狭槽（215）中时被配置成在所述照明系统（1000）的操作期间镜面反射到达所述第二反射元件（220）的所述光源光（11）的至少50%。

13.根据权利要求10所述的成套部件（2000），其中，所述反射器壁（214）包括多个狭槽（215），并且其中所述成套部件（2000）包括多个不同的第二反射元件（220），其中所述第二反射元件（220）是柔性的。

14.一种提供根据前述权利要求1-10中任一项所述的照明系统（2000）的方法，其中所述方法包括（i）提供所述光源（10）、所述第一反射元件（210）和所述透镜（240），和（ii）将这些组装成所述照明系统（2000），

其中所述方法包括提供包括所述第一反射表面（213）的反射器壁（214），其中所述反射器壁（214）包括狭槽（215），其中所述方法还包括提供第二反射元件（220）和将所述第二反射元件（220）配置在所述狭槽（215）中，其中所述第二反射元件（220）当被配置在所述狭槽（215）中时被配置成在所述照明系统（1000）的操作期间镜面反射到达所述第二反射元件（220）的所述光源光（11）的至少50%。

15.一种提供光的方法，所述方法包括利用根据前述权利要求1-10中任一项所述的照明系统（1000）或根据权利要求11所述的灯来提供照明系统光（1001），其中相对于所述照明系统（1000）的光轴（O），所述照明系统光（1001）的至少60%被提供在相对于所述光轴（O）的40-90°的角度范围内。