CN115298477A - 非对称光束照明系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于形成主光束(30)的装置，诸如光束成形装置，包括多个成形结构(20)。每个成形结构(20)至少包括第一光学表面(22)，该第一光学表面被配置为向待照明的墙壁引导出射光束(32)，使得多个成形结构(20)中的至少两个成形结构(20)被配置成将相应的出射光束(32)引导到待照明的墙壁(40)的至少一个公共区域上，使得成形结构(20)沿基本垂直于中间轴(I)的间隔轴(E)规则地分布，中间轴(I)平行于主光束(30)，并且成形结构(20)在基本上垂直于中间轴和间隔轴的延伸方向上纵向延伸。

Description

非对称光束照明系统
技术领域
本发明涉及一种非对称光束照明系统。这样的系统使得可以照明基本上平行于光源轴线的平坦或准平坦表面。这种装置特别适用于照明墙壁表面，例如建筑物或海报的正面。
背景技术
以已知的方式，文献EP3369988提出了一种照明装置，其包括采用外壳形式的反射器，该反射器适于获得出射光束，该出射光束具有与来自光源的光束垂直的分量。特别地，文献EP3369988描述了反射外壳，该反射外壳被设计成仅用反射的间接光来照射面向所述反射外壳的墙壁表面，而光束的未反射的直接光分量被限制到相反的墙壁表面上，反射器外壳从该墙壁表面面向和/或被限制到地面。
然而，这些解决方案并不完全令人满意。
实际上，光学表面的实现特别复杂，因为光学表面包括非常大量的微刻面，其必须以非常低的粗糙度和接合处非常小的边缘半径来实现。此外，如文献EP3369988中所述的系统具有不利于变化使用的大占地面积。最后，EP3369988提出的解决方案需要金属化，这涉及制造中的附加步骤，因此增加了生产成本。
本发明旨在解决上述所有或部分缺陷。
发明内容
为此，本发明涉及一种用于成形主光束的装置，使得成形装置包括多个成形结构，每个成形结构包括至少一个第一光学表面，第一光学表面被配置为在待照明的墙壁的方向上引导出射光束，使得多个成形结构中的至少两个成形结构被配置为将各自的出射光束引导到待照明的墙壁的至少一个公共区域上，使得成形结构沿基本垂直于中间轴的间隔轴规则地分布，所述中间轴平行于主光束，并且成形结构沿基本上垂直于中间轴和间隔轴的延伸方向纵向延伸。
这种布置允许待照明的墙壁的照明的良好均匀性。事实上，这种扩散装置使得可以在待照明的墙壁上以均匀的方式成形源自准直器的光束。
这种布置使得可以获得待照明的墙壁的照明的良好均匀性，并且这独立于源自准直器的光束的质量。实际上，待照明的墙壁被来自至少两个成形结构的出射光束照明，自然地施加平均照明并获得良好的均匀性。
在本发明的意义内，基本平行是指5°以内平行。
在本发明的意义内，基本平行是指20°以内平行。
在本发明的意义内，基本垂直是指5°以内垂直。
在本发明的意义内，基本垂直是指20°以内垂直。
在本发明的意义内，公共区域是待照明的墙壁的任何区域。
在本发明的意义内，公共区域是包括在从1°到89°范围内的发射角中的区域，使得发射角是由待照明的墙壁限定的照明平面和出射光束之间的角度。
在本发明的意义内，公共区域是待照明的整个墙壁。
根据一个实施例，成形装置被配置为在待照明的整个墙壁上成形相应的出射光束，使得公共区域表示待照明的所述墙壁的一部分。
根据一个实施例，主光束源自准直器。
根据一个实施例，待照明的墙壁被设置成使得由待照明的所述墙壁限定的照明平面和平行于主光束的中间轴基本平行。
根据一个实施例，多个成形结构中的成形结构是相同的。
这种布置允许待照明的墙壁的照明的良好均匀性。事实上，这种成形装置使得可以在待照明的墙壁上以均匀的方式成形源自准直器的光束，均匀性通过所有成形结构之间的平均效应而获得。
根据一个实施例，每个成形结构包括第二光学表面，其被配置为实现主光束的全内反射。
这种布置使得可以获得出射光束的大角度动态。事实上，内部全反射使得可以处理比折射更宽的角度动态。
这种布置允许成形，同时保持小的占地面积。
根据一个实施例，每个成形结构包括被配置为实现主光束的透射/折射的第二光学表面。
根据一个实施例，至少一个成形结构包括第二光学表面，其被配置为实现待扩散光束的透射/折射，并且至少一个成形结构包括第二光学表面，其被配置为实现主光束的内部全反射。
根据一个实施例，第二光学表面是会聚的。事实上，这种布置使得可以防止来自一个成形结构的光导向另一成形结构。否则，出射光束将被相邻的成形结构拦截，并且不会被重新导向到待照明的墙壁。
根据一个实施例，每个成形结构的第一光学表面限定了基本上平行于中间轴的光学平面。
这种布置允许偏差角范围为1°到89°。实际上，从每个成形结构出射的每个光束因此被定向成不照明相邻的成形结构。
根据一个实施例，多个成形结构包括至少10个成形结构。
这样的布置使得可以获得至少10个出射光束，每个成形结构一个，并且因此多个出射光束部分被叠加，以便在待照明的墙壁上获得均匀的结果，并且这独立于主光束的分布或均匀性缺陷。
根据一个实施例，多个成形结构中的至少10个成形结构被配置为在待照明的墙壁的至少一个公共区域上成形出射光束。
根据一个实施例，多个成形结构中的每个成形结构根据基本图案延伸。
这样的布置具有沿着延伸方向传播光的效果，因此使得可以避免光的太高集中以及太窄的公共区域。
根据一个实施例，基本图案基本上是B样条。
根据一个实施例，基本图案基本上是圆弧。
根据一个实施例，基本图案基本上是圆锥曲线。
根据一个实施例，沿着延伸方向重复基本图案。
这样的布置具有更有效地沿延伸方向传播光的效果，并且因此使得可以避免光的太高集中以及太窄的公共区域。
根据一个实施例，基本图案基本上是正弦的。
这种布置允许更好的光均匀性，同时允许宽的公共区域。
根据一个实施例，多个成形结构中的每个成形结构以连续方式延伸。
这种布置使得可以避免光伪影在待照明表面上的投影。
根据一个实施例，多个成形结构中的每个成形结构以不连续的方式延伸。
在本发明的含义内，术语“以连续方式延伸”意味着“形成连续曲线”。
根据一个实施例，多个成形结构中的每个成形结构以可导的方式延伸。
这种布置使得可以避免光伪影在待照明表面上的投影。
根据一个实施例，图案的导数是连续的。
根据一个实施例，多个成形结构中的每个成形结构根据不可导图案延伸。这种布置便于扩散装置的加工。
在本发明的含义内，术语“以可导的方式延伸”意味着“形成具有连续导数的连续可导曲线”。
根据一个实施例，成形装置包括被配置成从入射光束获得主光束的准直光学器件。
这种布置使得可以获得完整和紧凑的扩散装置。
通过这种布置，可以容易地获得变焦效果。事实上，根据本发明的扩散装置通过使发射入射光束的光源更靠近，或者更一般地通过借助可变光束准直光学器件产生主光束，使得可以获得放大的出射光束。
根据一个实施例，成形装置由聚甲基丙烯酸甲酯(通常被称为丙烯酸)制成。
根据一个实施例，成形装置由聚碳酸酯制成。
根据一个实施例，成形装置由热塑性塑料制成。
根据一个实施例，成形装置由光学硅树脂制成。
根据一个实施例，成形装置包括被配置为提供入射光束的光源。
根据一个实施例，光源是发光二极管。
根据一个实施例，准直光学器件和多个成形结构由单个单件机械部件形成。
这种布置使得可以通过仅具有一个待组装的光学部件来简化装置的制造。
根据一个实施例，多个成形结构由多个成形子构成，其中每个成形子组件包括多个成形结构，使得至少两个成形子组件被配置为在待照明的墙壁的至少公共区域上成形出射光束。
这种布置允许待照明的墙壁的照明的良好均匀性。事实上，这种扩散装置使得可以在待照明的墙壁上以均匀的方式成形源自准直器的光束。这种布置使得可以简化构成子组件的基本光学表面的架构。
可以组合上面定义的各种兼容方面。
附图说明
借助于下面关于附图所述的详细描述，将更好地理解本发明，在附图中：
图1表示根据本发明的成形装置的剖视图；
图2表示根据本发明的成形结构的示意图；
图3表示根据本发明的多个成形结构以及待照明的墙壁的示意图；
图4表示根据本发明的成形装置的一个实施例；
图5表示根据本发明的成形装置的另一实施例；
图6表示根据本发明的成形装置的剖视图；以及
图7表示根据本发明的成形装置的俯视图以及通过根据本发明的成形结构的出射光束的传播。
具体实施方式
如图1和图2所示，成形装置10是用于成形源自准直器的主光束30的装置。
为此，成形装置10包括多个彼此相同的成形结构20，并且包括至少10个成形结构20。包括多个彼此相同的成形结构20的成形装置10允许待照明的墙壁40的照明的良好均匀性。事实上，这种成形装置使得可以在待照明的墙壁40上以均匀的方式成形源自准直器的光束，均匀性通过所有成形结构之间的平均效应而获得。此外，这样的布置使得可以获得至少10个出射光束32，每个成形结构20一个，并且因此出射光束32的多个部分被叠加，以便在待照明的墙壁40上获得均匀的结果，并且这独立于主光束30的分布或均匀性中的缺陷。
根据一个实施例，多个成形结构中的至少10个成形结构被配置为在待照明的墙壁的至少一个公共区域上成形出射光束。
所述多个成形结构20包括成形结构20，其沿基本上垂直于中间轴I的间隔轴E规则分布，中间轴I平行于主光束30，并且成形结构20沿基本上垂直于中间轴和间隔轴的延伸方向D纵向延伸。例如，这种配置在图1和图4中特别明显。在本发明的意义内，基本垂直是指5°以内垂直。
每个成形结构20包括第一光学表面22和第二光学表面24。第一光学表面22被配置为在待照明的墙壁40的方向上引导出射光束32，使得多个成形结构20中的至少两个成形结构20被配置为将各自的出射光束32引导到包括在从1°到89°范围内的发射角内的待照明的墙壁40的至少一个区域上，使得发射角是由待照明的墙壁40限定的照明平面与出射光束32之间的角度。这样的布置允许待照明的墙壁的照明的良好均匀性。事实上，这样的扩散装置10使得可以在待照明的墙壁上以均匀的方式成形主光束30。此外，这种布置使得可以获得待照明的墙壁40的照明的良好均匀性，并且这独立于主光束30的质量。实际上，待照明的墙壁40由源自至少两个成形结构20的出射光束32照明，自然地施加照明的平均值，并且获得良好的均匀性。
就其本身而言，第二光学表面24被配置为实现主光束30的全内反射。这样的布置使得可以获得出射光束的大角度动态。事实上，内部全反射使得可以处理比折射宽得多的角度动态。这种布置还允许成形，同时保持小的占地面积。第二光学表面24是会聚的。实际上，需要使用第二会聚光学表面24，以防止来自成形结构20的光被导向另一成形结构20。实际上，如果没有这一点，出射光束32将被相邻的成形结构20拦截，并且不会被重新导向待照明的墙壁40。
然而，根据另一实施例，每个成形结构20包括被配置为实现主光束30的透射/折射的第二光学表面。
根据一个实施例，成形装置10被配置为在待照明的整个墙壁上成形相应的出射光束32，使得公共区域表示所述待照明的墙壁40的一部分。这种布置使得可以在公共区域上获得比在待照明的墙壁40的其余部分上更强烈的照明。例如，这种配置在图3中特别明显。
这种布置还使得可以获得能够照明待照明的墙壁40的成形装置10，该成形装置10被设置成使得由所述待照明的墙壁40限定的照明平面与中间轴I基本平行。
根据一个实施例，每个成形结构20的第一光学表面22限定基本上平行于中间轴I的光学平面。这种布置允许从1°到89°的偏差角。实际上，来自每个成形结构20的每个出射光束32因此被定向为不照明相邻的成形结构20。在本发明的意义内，基本平行是指5°以内平行。
根据一个实施例，多个成形结构20中的每个成形结构20根据沿着延伸方向D重复的正弦基本图案以连续和可导的方式延伸。这种布置具有沿延伸方向D传播光的效果，因此可以避免光的太高集中以及太窄的公共区域，如图7所示。由于不存在不连续性，这种布置使得可以避免光伪影在待照明的表面40上的投影。
在本发明的含义内，术语“以连续方式延伸”意味着“形成连续曲线”。
在本发明的含义内，术语“以可导的方式延伸”意味着“形成具有连续导数的连续且可导曲线”。
根据一个实施例，图案的导数是连续的。
根据一个实施例，多个成形结构20中的每个成形结构20根据不可导图案延伸。这种布置便于扩散装置10的加工。
根据一个实施例，多个成形结构中的每个成形结构以不连续的方式延伸。
根据一个实施例，基本图案基本上是B样条。
根据一个实施例，基本图案基本上是圆弧。
根据一个实施例，基本图案基本上是圆锥曲线。
如图4、图5和图6所示，成形装置10包括准直光学器件50，其被配置为从入射光束28获得主光束30。这种布置使得可以获得完整和紧凑的扩散装置10。通过这种布置，可以容易地获得变焦效果。事实上，根据本发明的扩散装置使得可以通过使发射入射光束28的光源60更靠近而获得放大的出射光束。
更具体地说，图4表示包括准直光学器件50的成形装置10，其特别适合于通常被称为“板上芯片”组件类型的单个LED的光源60，而图5表示包括准直光学器件50的成形装置，其特别适合于单个LED类型的光源60，LED是发光二极管的英文缩写。
根据一个实施例，准直光学器件50和多个成形结构20由单个单件机械部件形成。单个单件机械部件由任何光学材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA，通常被称为丙烯酸、聚碳酸酯或PC、热塑性塑料，甚至光学硅树脂。
这种布置使得可以通过仅具有一个待组装的光学部件来简化装置的制造。
根据一个实施例，成形装置包括被配置为提供入射光束28的光源60。
根据一个实施例，多个成形结构20由多个成形子组件构成，其中每个成形子组件包括多个成形结构20，使得至少两个成形子组件被配置成在待照明的墙壁40的至少公共区域上成形出射光束32。这种布置允许待照明的墙壁40的照明的良好均匀性。事实上，这种扩散装置使得可以在待照明的墙壁40上以均匀的方式成形源自准直光学器件50的光束。这种布置使得可以简化构成子集的第一光学表面22和第二光学表面24的架构。
在本发明的意义内，准直光学器件是指准直器。
根据一个实施例，第一和第二光学表面的几何形状可以使用3D光学工程和设计软件(例如“LightTools”)来计算。
当然，本发明不限于以上所表示和描述的实施例，相反，本发明涵盖其所有变体。

Claims (15)

1.一种主光束(30)成形装置(10)，其中，所述成形装置包括多个成形结构(20)，每个成形结构(20)包括至少一个第一光学表面(22)，所述第一光学表面被配置为在待照明的墙壁(40)的方向上引导出射光束(32)，其中所述多个成形结构(20)中的至少两个成形结构(20)被配置成将各自的出射光束(32)引导到待照明的所述墙壁(40)的至少一个公共区域上，其中，所述成形结构(20)沿基本上垂直于中间轴(I)的间隔轴(E)规则地分布，所述中间轴(I)平行于所述主光束(30)，并且所述成形结构(20)沿基本上垂直于所述中间轴和所述间隔轴的延伸方向(D)纵向延伸。
2.根据权利要求1所述的成形装置(10)，其中，所述多个成形结构(20)中的所述成形结构(20)是相同的。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的成形装置，其中，每个成形结构(20)包括第二光学表面(24)，所述第二光学表面(24)被配置为实现所述主光束(30)的全内反射。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的成形装置(10)，其中，每个成形结构(20)的所述第一光学表面(22)限定基本上平行于所述中间轴(I)的光学平面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的成形装置(10)，其中，所述多个成形结构(20)包括至少10个成形结构(20)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的成形装置(10)，其中，所述多个成形结构(20)中的每个成形结构(20)根据基本图案而延伸。
7.根据权利要求6所述的成形装置(10)，其中，所述基本图案沿着所述延伸方向(D)重复。
8.根据权利要求7所述的成形装置(10)，其中，所述基本图案基本上是正弦的。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的成形装置(10)，其中，所述多个成形结构(20)中的每个成形结构(20)以连续方式延伸。
10.根据权利要求9所述的成形装置(10)，其中，所述多个成形结构(20)中的每个成形结构(20)以可导的方式延伸。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的成形装置(10)，其中，所述成形装置(10)包括准直光学器件(50)，所述准直光学元件(50)被配置为从入射光束(28)获得所述主光束(30)。
12.根据权利要求11所述的成形装置(10)，其中，所述成形装置包括被配置为提供所述入射光束(28)的光源。
13.根据权利要求12所述的成形装置(10)，其中，所述光源是发光二极管。
14.根据权利要求11所述的成形装置(10)，其中，所述准直光学器件(50)和所述多个成形结构(20)由单个单件机械部件形成。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的成形装置(10)，其中，所述多个成形结构(20)由多个成形子组件构成，其中每个成形子组件包括多个成形结构(20)，其中，至少两个成形子组件被配置成在待照明的所述墙壁(40)的至少所述公共区域上成形所述出射光束(32)。
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