CN116710700A - 发光设备 - Google Patents

Abstract

一种发光设备(1)，包括：至少一个光源(2)，其适于在操作中发射光(7，9)；至少一个自由形状折射透镜元件(3)，其被配置为将由至少一个光源(2)发射的光(7)在第一方向上朝向将由发光设备(1)照亮的表面(22)瞄准，该透镜元件(3)包括适于面向朝向表面(22)方向的第一端(11)和适于面向远离表面(22)方向的第二端(20)；至少一个第一TIR元件(4)，该第一TIR元件(4)是准直TIR元件，其被配置为将从至少一个光源(2)发射的光(9)在远离表面(22)的第二方向上准直并重定向为平行传播并在向下方向上传播的光(9’)，第一TIR元件(4)包括光内耦合表面(19)和光外耦合表面(13)，光内耦合表面(19)被布置在透镜元件(3)的第二端(20)；以及至少一个第二TIR元件(5)，其被配置为将由第一TIR元件(4)重定向的光(9’)重定向为在朝向表面(22)的方向上传播、并且包括具有广角处的两个强度峰值的强度分布的光(9”)，广角处的两个强度峰值与由透镜元件(3)瞄准的光(7’)的强度峰值对准，至少一个第二TIR元件(5)被布置在第一TIR元件(4)的光外耦合表面(13)处。

Description

发光设备

技术领域

本发明涉及一种发光设备，其包括适于在操作中发射光的至少一个光源，以及至少一个自由形状折射透镜元件，该至少一个自由形状折射透镜元件被配置成将由该至少一个光源发射的光在第一方向上朝向将由该发光设备照亮的表面瞄准，该自由形状折射透镜元件包括适于面向朝向待照亮表面的方向的第一端和适于面向远离待照亮表面的方向的第二端。

如本文所使用的，术语“向下”一般意味着涵盖垂直方向任一侧的30度角内的任何方向，并且特别是10或5度角内的任何方向。术语“垂直方向”意在指与重力方向(向上或向下)对准的方向，如例如以铅垂线具体化。

背景技术

在街道和道路照明中，为了有效利用光，期望大部分光应该对准街道或道路。所有其他方向上的光通常被认为是一种浪费，或者甚至是光污染，因为它可能导致不想要的影响，如眩光、光侵入和天空辉光。

对于LED灯具，典型的道路照明架构由布置在PCB上的LED阵列和光学板组成，光学板针对每个LED包含一个自由形状透镜，用于将光导向优选方向上。这种LED灯具的一个示例是设置有DM10透镜的Clearway道路照明灯具，该DM10透镜是所谓的自由形状花生透镜。这种自由形状花生状透镜将光瞄准沿着道路的两个峰值强度方向，并进一步在剩余的角度空间中创建具有平滑强度梯度的光分布，用于各种标准化分布。DM10花生透镜提供的最大强度为Imax＝629cd/klm。就光输出比(LOR)而言的光学效率是87.2％。在向前方向(朝向道路的方向)上的溢出光通过锐强度截止得到很好的控制，但是大量的光(大约32％)在向后方向(朝向人行道或路边)上溢出。

在这个特殊的设计中，自由形状透镜在背侧包含小的突出部分。这个小结构在向后方向上将光反射回到PCB表面。然后，白色PCB表面在杆周围提供漫射照明，而黑色PCB表面可以以较低的效率为代价用于吸收向后引导的光，以防对向后的光受到严格的光污染限制。

折射自由形状透镜光学器件非常适合于控制朝向道路的方向上的光，但是不适合于控制杆后面方向上的光。取决于光污染的限制，当前已知的解决方案或者漫射或者吸收向后的光。还已知具有TIR刻面的自由形状透镜用于将光重定向道路。虽然这些改善了总的方向并因此改善了光的有效利用，但是这种重定向的光不能被控制到产生期望的峰值强度分布所需的高程度。

US 9200765 B 1公开了一种街道照明系统，其包括光源和具有突起的光学器件或透镜，该突起包括两个反射结构，并且通常是全内反射(TIR)结构。光源在两个主要方向上发射光：即朝向房屋侧，也就是说在远离待照亮街道的方向上；以及朝向街道侧，也就是说在直接朝向待照亮街道的方向上。这两个反射结构是简单的表面，并且被配置成将从光源发射的光重定向房屋侧。当朝向房屋侧发射的光被两个反射表面反射时，结果是导向街道侧的单一重定向光束，但是在不同于从光源在朝向街道侧的方向上发射的光的主要方向的方向上。此外，利用这种解决方案，仍然有一定量的朝向房屋侧发射的光没有被反射表面重定向，并且因此损失了这些光。

因此，期望提供一种供街道和道路照明中使用的LED灯具，利用该LED灯具，光损耗降低并且效率增加，并且该LED灯具还使得能够将重定向的光控制到产生期望的峰值强度分布所需的高程度。

发明内容

本发明的一个目的是克服这个问题，并且提供一种用于街道照明目的的发光设备，利用该发光设备，光损耗降低并且效率增加，并且该发光设备还使得能够将重定向光控制到产生期望的峰值强度分布所需的高程度。

根据本发明的第一方面，该目的和其他目的借助于一种发光设备来实现，该发光设备包括：适于在操作中发射光的至少一个光源；至少一个自由形状折射透镜元件，该至少一个自由形状折射透镜元件被配置成将由至少一个光源发射的光在第一方向上朝向将由发光设备照亮的表面瞄准，所述自由形状折射透镜元件包括适于面向朝向待照亮表面的方向的第一端和适于面向远离待照亮表面的方向的第二端；至少一个第一全内反射(TIR)元件，所述第一TIR元件是准直TIR元件，其被配置为将从所述至少一个光源发射的光在远离所述待照亮表面的第二方向上准直并重定向为平行传播并在向下方向上传播的光，所述第一TIR元件包括光内耦合表面和光外耦合表面，第一TIR元件的光内耦合表面被布置在自由形状折射透镜元件的第二端处；以及至少一个第二TIR元件，其被配置为将由第一TIR元件准直和重定向的光重定向为在朝向待照亮表面的方向上传播、并且包括具有广角处的两个强度峰值的强度分布的光，广角处的两个强度峰值与由自由形状折射透镜元件瞄准的光的强度峰值对准，至少一个第二TIR元件被布置在第一TIR元件的光外耦合表面处，光外耦合表面指示第一TIR元件结束和第二TIR元件开始的位置。

由此，并且尤其是通过提供如上所述布置和配置的第一TIR元件和第二TIR元件，提供了一种发光设备，利用该发光设备降低了光损耗并提高了效率，并且该发光设备还使得能够将重定向的光控制到产生期望的峰值强度分布所需的高程度。

此外，这种发光设备使得能够通过减少或完全消除不利影响而显著减少或甚至避免光浪费和光污染，所述不利影响例如眩光、光侵入和天空辉光，所述不利影响源于光无意中向除了期望照亮的表面之外的其他表面和区域发射。

此外，在一些情况下，如果必要，则自由形状透镜也可以适于将光重新分布到其他方向。

因此，这种发光设备特别适用于街道照明目的和其他照明目的，其中需要对光进行大程度的方向控制，以避免上述不利影响。

在一个实施例中，至少一个第二TIR元件是非对称元件或倾斜的棱柱形元件。

为第二TIR元件提供这种光学架构提供了一种发光设备，利用该发光设备，光重定向属性特别好。因此，获得了特别低的光损耗和特别高的效率。

原则上，由自由形状透镜元件形成的两个强度峰值沿着待照亮表面的纵向方向对称分布，但是在穿过待照亮表面的方向上非对称。替代地，由自由形状透镜元件形成的两个强度峰值也可以在穿过待照亮表面的方向上对称地分布。在任何事件中，通过相对于垂直方向倾斜由第一TIR元件产生的平行光束(在这种情况下，棱镜可以是对称的)，或者通过倾斜的棱镜弯曲垂直平行光束，可以产生在穿过待照亮表面的方向上的非对称性。

因此，在特定实施例中，第二TIR元件是在垂直于待照亮表面的垂直平面中镜像对称并且在穿过待照亮表面的正交方向上非对称的元件。

在一个实施例中，至少一个第二TIR元件包括多个光外耦合元件，光外耦合元件包括棱柱形、圆锥形或者棱柱形和圆锥形的组合的形状。

为第二TIR元件提供具有这种光学架构的光外耦合元件或刻面提供了一种发光设备，利用该发光设备优化了光重定向属性。因此，获得了特别低的光损耗和特别高的效率。

在一个实施例中，至少一个第二TIR元件包括多个光外耦合元件，所述光外耦合元件包括三角形、非对称三角形和等腰三角形中的任何一种的截面形状。替代地或附加地，光外耦合元件包括弯曲或样条形状。

为第二TIR元件提供具有这种光学架构的光外耦合元件或刻面，提供了具有简单结构的第二TIR元件的发光设备，利用该发光设备，光重定向属性特别好。因此，获得了特别低的光损耗和特别高的效率。

在一个实施例中，至少一个第二TIR元件设置有表面纹理或表面涂层或抗反射涂层。

为第二TIR元件提供涂层使得能够进一步降低光损耗并进一步提高发光设备的效率。

在一个实施例中，至少一个自由形状折射透镜元件是花生形透镜元件，其被配置用于提供包括两个强度峰值的强度分布。

这种自由形状透镜元件被设计用于照亮诸如道路的矩形区域，并且更特别地，用于均匀地照亮矩形区域的远侧。为了得到这个效果，自由形状透镜元件需要产生两个强度峰值，这通常导致自由形状透镜元件具有两个凸出侧。因此，有时这种自由形状透镜元件被称为花生透镜。因此，花生形透镜元件是合适的自由形状透镜元件的一个示例。由此，提供了一种发光设备，利用该发光设备，由至少一个光源发射的光在第一方向上朝向待照亮表面的瞄准特别精确和有效。

在一个实施例中，至少一个自由形状折射透镜元件、至少一个第一TIR元件和至少一个第二TIR元件被提供为一体。

因此，提供了一种发光设备，其具有特别简单和稳健的结构，并且制造简单和相对便宜。

在一个实施例中，至少一个自由形状折射透镜元件、至少一个第一TIR元件和至少一个第二TIR元件被注射成型或铸造或模制或3D打印或压缩成型或压花。

因此，提供了一种发光设备，其大量制造简单且相对便宜。

在一个实施例中，发光设备包括光源阵列，与光源阵列的每个光源相关联的自由形状折射透镜元件、第一TIR元件和第二TIR元件。

因此，提供了一种发光设备，利用该发光设备，可以以特别简单的方式获得发光设备的总光输出的增加的强度，同时仍然获得上述优点。

在一个实施例中，发光设备还包括透镜板，该透镜板包括单元阵列，每个单元包括自由形状折射透镜元件、第一TIR元件和第二TIR元件。

因此，提供了一种发光设备，利用该发光设备，可以以特别简单的方式获得发光设备的总光输出的增加的强度，同时仍然获得上述优点，并且该发光设备此外还具有特别简单和稳健的结构，并且制造简单和相对便宜。

在一个实施例中，透镜板被提供为一体。

因此，提供了一种具有特别简单和稳健的结构的发光设备，其制造简单且相对便宜，并且组装也特别简单。

本发明还涉及一种包括根据上述权利要求中任一项所述的发光设备的灯具。该灯具可以包括杆、支架或悬挂布置。该灯具可以是工业灯具、隧道灯具、道路照明灯具、洗墙灯具或街道照明灯具。

注意，本发明涉及权利要求中所记载特征的所有可能组合。

附图说明

现在将参照示出本发明的(多个)实施例的附图更详细地描述本发明的这个和其他方面。

图1示出了根据本发明第一实施例的发光设备的透视侧视图，并且该发光设备包括光源、自由形状折射透镜元件、第一TIR元件和第二TIR元件。

图2示出了根据图1的发光设备的俯视图。

图3示出了根据图1的发光设备的透视图。

图4示出了根据本发明第二实施例的发光设备的透视图，并且该发光设备包括根据图1的发光设备阵列。

图5和图6分别示出了笛卡尔坐标图和极坐标图，其示出了由根据图4的发光设备产生的强度分布。

图7示出了沿着图3中的线VII看到的根据图1-图3的发光设备的第一TIR元件和第二TIR元件的截面侧视图。

图8示出了笛卡尔坐标图，其示出了由根据图1-图3和图7的发光设备产生的强度分布，尽管仅示出了由第一TIR元件和第二TIR元件产生的强度分布的一部分，但是没有示出由自由形状折射透镜元件产生的强度分布的一部分。

图9示出了笛卡尔坐标图，其示出了由根据图1-图3和图7的发光设备产生的总强度分布，并且因此示出了由第一TIR元件和第二TIR元件产生的强度分布的一部分以及由自由形状折射透镜元件产生的强度分布的一部分。

图10示出了图示根据本发明的发光设备阵列的性能的四个不同的坐标图。上面的两个坐标图图示了从两个不同角度看到的根据本发明的发光设备阵列的外观，右侧的一个是在峰值强度方向上。下面的两个坐标图图示了从相同的两个不同角度看到的现有技术发光设备阵列的外观，右侧的一个也是在峰值强度方向上。

图11和图12示意性地图示了包括根据本发明的发光设备的灯具的两个不同实施例。

如图中所示，为了说明的目的，夸大了层和区域的尺寸，并且因此，提供这些尺寸是为了图示本发明实施例的一般结构。类似的附图标记始终指代类似的元件。

具体实施方式

现在将参考所附附图在下文中更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性，并且向技术人员充分传达本发明的范围。

首先参考图1-图3，图1示出了根据本发明第一实施例的发光设备1的透视侧视图。图2示出了发光设备1的俯视图，并且图3示出了发光设备1的透视图。

一般地，并且与实施例无关，根据本发明的发光设备1包括至少一个光源2、自由形状折射透镜元件3、第一TIR元件4和第二TIR元件5。

至少一个光源2适于在操作中发射光7、9。如图1上所示，由至少一个光源2发射的光的第一部分7在第一方向上发射，通常朝向待照亮表面22(例如路面)，并且光的第二部分9在第二方向上发射，通常远离待照亮表面22并且朝向紧邻待照亮表面22的表面或区域23。表面或区域23例如可以是紧邻路面的沟渠、沟槽、或另一表面。至少一个光源2包括光出射表面6，光7、9从该光出射表面6发射。至少一个光源2原则上可以是任何可行类型的光源，但是通常是LED光源。

表面22原则上可以是被期望照亮的任何表面，但是特别是道路、街道、自行车道、人行道、停车场或任何其他交通表面。表面或区域23可以是紧邻表面22的沟渠、一块土地、小块土地(plot)或类似区域、或者任何其他区域，不期望照亮该区域23。

自由形状折射透镜元件3一般地且与实施例无关地被配置成将由至少一个光源2发射的第一光7在第一方向上瞄准和聚焦成朝向将由发光设备1照亮的表面22传播的光7’。

自由形状折射透镜元件3包括第一端或表面11，该第一端或表面11适于面向第一方向，并且适于将第一光7瞄准并聚焦成光7’。自由形状折射透镜元件3还包括面向第二方向的第二端或表面20。第二光9通过第二表面20离开自由形状折射透镜元件3。自由形状折射透镜元件3可以是被配置用于提供包括两个强度峰值的强度分布的透镜元件、或者花生形透镜元件。

第一TIR元件4是准直TIR元件4，其被配置为将从至少一个光源2发射的第二光9在第二方向上重定向和准直为在平行向下的方向上传播的光9’。第一TIR元件4包括光内耦合表面19、TIR表面12和光外耦合表面13。光外耦合表面13将被理解为虚拟表面，其指示第一TIR元件4结束和第二TIR元件5开始的位置，而不是物理表面。第一TIR元件4的光内耦合表面19布置在自由形状折射透镜元件3的第二端20处。因此，第一TIR元件4在光内耦合表面19处接收第二光9。TIR表面12将第二光9重定向并准直成光9’。准直且重定向的光9’在光外耦合表面13处离开第一TIR元件4。

发光设备1包括一个或多个第二TIR元件5。在任何事件中，至少一个第二TIR元件5被配置为将由第一TIR元件4准直和重定向的光9’重定向为光9”，该光9”在大致朝向待照亮表面22的方向上传播，并且包括具有广角处的两个强度峰值的强度分布，广角处的两个强度峰值与由自由形状折射透镜元件3瞄准和聚焦的光7’的强度峰值对准。至少一个第二TIR元件5包括光内耦合表面21和一个或多个光外耦合元件14。光外耦合元件14可以是多刻面光外耦合元件14。至少一个第二TIR元件5布置在第一TIR元件4的光外耦合表面13处。至少一个第二TIR元件5在光内耦合表面21处接收准直且重定向的光9’。因此，光内耦合表面21应被理解为虚拟表面，其指示第二TIR元件5开始并接收来自第一TIR元件4的光的位置，而不是物理表面。重定向的光9”在光外耦合元件14处离开第二TIR元件，并且更特别地通过光外耦合元件14的表面离开。注意，至少一个第二TIR元件5可以覆盖第一TIR元件4的整个光外耦合表面13。

一般地，至少一个第二TIR元件5可以是非对称元件或者倾斜的棱柱形元件。一般地，并且特别如图1中所示，第二TIR元件5的一个或多个光外耦合元件14包括发生TIR的第一表面或TIR表面15，其将入射光9’重定向为光9”。第二TIR元件5的一个或多个光外耦合元件14还包括第二表面16、第三表面17和第四表面18。在图1-图3中所示的实施例中，一个或多个光外耦合元件14具有非对称三角形的截面形状，其中沿着第一表面15延伸并且垂直于限定第一表面15和相应的相邻第二表面16之间的过渡的两条相应线的假想线形成非对称三角形的第一和最长导管，并且沿着第二表面16延伸并且垂直于限定第二表面16和相应的相邻第一表面15之间的过渡的两条相应线的假想线形成非对称三角形的第二和更短的导管。因此，在图1-图3中所示的实施例中，至少一个第二TIR元件5是非对称元件，并且特别是倾斜的棱柱形元件。

在图1中，示出了假想平面P。平面P垂直于光源2的光出射表面6延伸，并且平行于第一TIR元件4的光内耦合表面19。使用该假想平面P作为参考，如本文使用的术语“朝向待照亮表面的方向”可以被定义为限定为远离光源2的光出射表面6的任何点并且朝向假想平面P的第一侧8上最靠近待照亮表面22的区域或体积延伸的任何方向，如图1上所见。如本文使用的术语“朝向待照亮表面的方向”也可以被定义为限定为远离光源2的光出射表面6的任何点并且朝向自由形状折射透镜的表面11延伸的任何方向。

同样，如本文使用的术语“远离待照亮表面的方向”可以被定义为限定为远离光源2的光出射表面6的任何点并且朝向假想平面P的第二侧10上更远离待照亮表面22并且与第一侧8相对的区域或体积延伸的任何方向，如图1上所见。如本文使用的术语“远离待照亮表面的方向”也可以被定义为限定为远离光源2的光出射表面6的任何点并且朝向第一TIR元件4延伸的任何方向。

最后，如本文使用的术语“平行向下的方向”可以被定义为与假想平面P平行的方向，或者与假想平面P成几度(例如1到5度)的角度的方向。术语“平行向下的方向”也可以被定义为垂直于待照亮表面22的方向，或者在垂直于待照亮表面22的几度(例如1到5度)内的方向上延伸的方向。在其中发光设备还包括杆26(参见图12)的实施例中，术语“平行向下的方向”也可以被定义为平行于杆26的纵向延伸，或者与杆26的纵向延伸成几度(例如平行1至5度)的角度。最后，术语“平行向下的方向”也可以被定义为平行于垂直方向，或者与垂直方向成几度(例如平行1至5度)的角度，其中“垂直方向”意在指与重力方向(向上或向下)对准的方向，如例如以铅垂线具体化。

自由形状折射透镜元件3、第一TIR元件4和第二TIR元件5可以通过注射成型来制造。替代制造方法包括压缩成型、压花、铸造、挤压或3D打印。自由形状折射透镜元件3、第一TIR元件4和第二TIR元件5一般被提供为一体。替代地，自由形状折射透镜元件3、第一TIR元件4和第二TIR元件5可以被提供为彼此连接的单独元件，例如借助于合适的光学胶。

现在转向图4，示出了根据本发明第二实施例的发光设备100的透视图。发光设备100包括具有光源2的阵列(在图4上不可见)的光源板102和透镜板101。光源板102和透镜板101一起形成上面关于图1-图3描述的类型的五乘五发光设备1的阵列。因此，透镜板101包括五乘五个单元，每个单元包括自由形状折射透镜元件3、第一TIR元件4和第二TIR元件5。具有包括其他数量的这种单元的阵列的透镜板也是可行的。光源板102和透镜板形成根据本发明的其他类型的发光设备或者根据本发明的几个相互不同的发光设备也是可行的。

光源板102和透镜板101被布置在彼此之上或彼此连接，以这样的方式使得光源板102的每个光源与包括透镜板101的自由形状折射透镜元件3、第一TIR元件4和第二TIR元件5的单元相关联。如图4中所示，透镜板可以被提供为一体，例如通过挤压、模制、铸造或3D打印。

图5和图6示出了两个不同的坐标图，其图示了由根据图4的发光设备产生的强度分布。更特别地，图5示出了笛卡尔坐标图，并且图6示出了由根据图4的发光设备产生的强度分布的极坐标图。

与包括现有技术的DM10型透镜板的参考发光设备相比，这些坐标图显示峰值强度为1000cd/klm或增加了159％，光输出比(LOR)为86.14％或仅降低了1％，并且紧邻待照亮表面22的表面或区域23上的不想要的溢出光从总通量的32％降低到总通量的23％。照此，清楚的是，根据本发明并且如图1-图3中所示的光学架构改善了峰值强度，这是道路照明中的重要性能参数，并且减少了溢出光，基本上没有效率损失。

图7示出了沿着图3中的线VII看到的根据图1-图3的发光设备1的第一TIR元件和第二TIR元件的截面侧视图。

如图7中所示，至少一个第二TIR元件5的光外耦合元件14中的一个或多个可以可选地设置有表面纹理或表面涂层25。表面纹理或表面涂层25可以例如是覆盖部分或全部表面的小表面粗糙度，并且通过模具的雕刻或蚀刻或电火花腐蚀制成。替代地，表面纹理或表面涂层25也可以例如是抗反射涂层。

图8示出了笛卡尔坐标图，其图示了由根据图1-图3和图7的发光设备产生的强度分布。图8中所示的强度分布仅图示了由第一TIR元件和第二TIR元件产生的强度分布的部分，而没有图示由自由形状折射透镜元件产生的强度分布的部分。虽然在图8所示的强度分布中，较小部分的光也被导向除了峰值之外的其他方向(主要是在发光设备下方的方向)，但是可以重新设计自由形状折射透镜3的折射部分，以便产生最终平滑的光分布。从图8的坐标图中清楚的是，还对于根据图1-图3和图7的发光设备1，峰值强度(其是道路照明中的重要性能参数)被改善，并且减少了光溢出，基本上没有效率损失。

现在转到图9，示出了图示由根据本发明的又一发光设备产生的强度分布的笛卡尔坐标图，其中在这种情况下的发光设备设置有至少一个第二TIR元件5，该至少一个第二TIR元件5具有形状为圆锥和倾斜棱镜的组合的光外耦合元件14。图9图示了由根据图1-图3和图7的发光设备产生的总强度分布，并且因此图示了由第一TIR元件和第二TIR元件产生的强度分布的部分以及由自由形状折射透镜元件产生的强度分布的部分两者。光外耦合元件14可以是多刻面光外耦合元件14。这样的第二TIR元件5因此基本上设置有光外耦合元件14，光外耦合元件14具有圆锥和倾斜棱镜的组合的形状。与包括现有技术DM1 0型透镜板的参考发光设备相比，图10的坐标图显示峰值强度在峰值方向上为4320cd(C23 gamma 72)，并且光输出比(LOR)为86.2％。照此，清楚的是，对于包括圆锥和倾斜棱镜的组合的光学架构的发光设备，峰值强度(其是道路照明中的重要性能参数)被改善，并且减少了光溢出，基本上没有效率损失。

最后，图10示出了图示根据本发明的发光设备阵列的性能的四个不同的坐标图。上面的两个坐标图图示了从两个不同角度看到的根据本发明的发光设备阵列的外观，左侧的一个是表示为C＝0gamma 10的方向，并且右侧的一个是在峰值强度方向上，C＝23gamma72。下面的两个坐标图图示了从相同的两个不同角度看到的采用DM1 0型透镜板的现有技术发光设备阵列的外观，右侧的一个同样是在峰值强度方向上。清楚地看到，根据本发明的发光设备的光学架构具有改善的外观，因为它产生的明亮区域是阵列中存在的LED的两倍(见图10中右上图像坐标图)。这种效果在峰值方向上(C23 gamma 72)最为明显，其中在原始明亮区域之间存在附加的明亮区域。从远处看，这将显得更均匀，其被感知为对眼睛更舒适。

根据本发明的发光设备1或100可以用在灯具中，例如室外灯具中，例如街道照明灯具中，或者用于室内或室外使用的工业灯具中，其中期望增强的峰值强度。图11和图12示意性地图示出了这种灯具的两个不同的示例性实施例。同样如图11和图12中所图示的，根据本发明的发光设备1或100还可以包括或布置在外壳29中。外壳29可以包括反射器或反射内表面以及透明盖。

特别参照图11，这种灯具可以包括杆26。由第一TIR元件4形成的准直且重定向的光9’传播的向下方向然后可以被定义为平行于杆26的纵向延伸。

替代地，如图12中特别示出的，这种灯具可以是悬挂式灯具，例如从在两个建筑物、杆27等之间延伸的线路系统28悬挂。由第一TIR元件4形成的准直且重定向的光9’传播的向下方向可以被定义为平行于垂直方向，其中垂直方向意在指与重力方向(向上或向下)对准的方向，如例如以铅垂线具体化。

作为另一种替代方案，这种灯具可以安装在另一种类型的固定结构(例如墙壁)上。

本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。

附加地，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (14)

1.一种发光设备(1)，包括：

至少一个光源(2)，其适于在操作中发射光(7，9)，

至少一个自由形状折射透镜元件(3)，其被配置成将由所述至少一个光源发射的光(7)在第一方向上朝向将由所述发光设备照亮的表面(22)瞄准，所述自由形状折射透镜元件(3)包括适于面向朝向待照亮表面的方向的第一端(11)和适于面向远离待照亮表面的方向的第二端(20)，

至少一个第一TIR元件(4)，所述第一TIR元件是准直TIR元件，所述准直TIR元件被配置成将从所述至少一个光源发射的光(9)在远离待照亮表面的第二方向上准直并重定向成平行传播并在向下方向上传播的光(9’)，所述第一TIR元件(4)包括光内耦合表面(19)和光外耦合表面(13)，所述第一TIR元件的光内耦合表面(19)被布置在所述自由形状折射透镜元件的第二端(20)处，以及

至少一个第二TIR元件(5)，其被配置为将由所述第一TIR元件准直和重定向的光(9’)重定向为在朝向待照亮表面的方向上传播、并且包括具有广角处的两个强度峰值的强度分布的光(9”)，广角处的两个强度峰值与由所述自由形状折射透镜元件瞄准的光(7’)的强度峰值对准，所述至少一个第二TIR元件(5)布置在所述第一TIR元件(4)的光外耦合表面(13)处，所述光外耦合表面(13)指示所述第一TIR元件结束和所述第二TIR元件开始的位置。

2.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述至少一个第二TIR元件(5)是非对称元件或倾斜的棱柱形元件，或者是在垂直于待照亮表面的垂直面中镜像对称、并且在穿过待照亮表面的正交方向上非对称的元件。

3.根据上述权利要求中任一项所述的发光设备，其中，所述至少一个第二TIR元件(5)包括多个光外耦合元件(14)，所述光外耦合元件包括棱柱形、圆锥形或者棱柱形和圆锥形的组合的形状。

4.根据上述权利要求中任一项所述的发光设备，其中，所述至少一个第二TIR元件(5)包括多个光外耦合元件(14)，所述光外耦合元件包括三角形、非对称三角形和等腰三角形中任何一种的截面形状，或者所述光外耦合元件包括弯曲或样条形状。

5.根据上述权利要求中任一项所述的发光设备，其中，所述至少一个第二TIR元件(5)设置有表面纹理、表面涂层或抗反射涂层(25)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的发光设备，其中，所述至少一个自由形状折射透镜元件(3)、所述至少一个第一TIR元件(4)和所述至少一个第二TIR元件(5)被提供为一体。

7.根据上述权利要求中任一项所述的发光设备，其中，所述至少一个自由形状折射透镜元件(3)、所述至少一个第一TIR元件(4)和所述至少一个第二TIR元件(5)被注射成型或铸造或模制或3D打印或压缩成型或压花。

8.根据上述权利要求中任一项所述的发光设备，并且包括光源阵列(2)以及与所述光源阵列的每个光源相关联的自由形状折射透镜元件(3)、第一TIR元件(4)和第二TIR元件(5)。

9.根据权利要求8所述的发光设备，并且包括包含单元阵列的透镜板(101)，每个单元包括自由形状折射透镜元件(3)、第一TIR元件(4)和第二TIR元件(5)。

10.根据权利要求9所述的发光设备，其中，所述透镜板(101)被提供为一体。

11.一种灯具，其包括根据上述权利要求中任一项所述的发光设备(1)。

12.根据权利要求11所述的灯具，并且还包括杆(26)，其中平行向下的方向平行于所述杆的纵向延伸，与所述杆的纵向延伸成5度角以内，或者与所述杆的纵向延伸成30度角以内。

13.根据权利要求11所述的灯具，并且还包括悬挂布置(27，28)，其中平行向下的方向平行于垂直方向，与所述垂直方向成5度角以内，或者与所述垂直方向成30度角以内。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的灯具，所述灯具是工业灯具、隧道灯具、道路照明灯具、洗墙灯具或街道照明灯具。