CN116981878A

CN116981878A - 光学装置

Info

Publication number: CN116981878A
Application number: CN202280015998.5A
Authority: CN
Inventors: 奥利-佩卡·拉克基奥; 乔尔·琼斯; 韦约·伊索云诺
Original assignee: Ledil Oy
Current assignee: Ledil Oy
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2022-01-03
Publication date: 2023-10-31
Also published as: WO2022180298A1; US20240084996A1; EP4298377A1

Abstract

用于修改光分布的光学装置(101)，由透明材料制成且包括：前壁(102)，构成前部(103)；联接部(104)，用于连接至光源系统；和侧壁(105、106)，在联接部与前部之间。前壁被构造成使光源发射的光的第一部分穿过，且侧壁被构造成使光的第二部分穿过。侧壁具有相对于从联接部到前部的方向(d)向后倾斜地折射光的第二部分的至少80％的沟槽(107)。因而，光学装置能够被用于照亮地板和天花板两者，使得向不想要的方向发射并潜在地导致眩光的光能够被保持在低的水平。

Description

光学装置

技术领域

本公开一般而言涉及照明工程。更特别地，本公开涉及一种用于修改由光源产生的光的分布的光学装置，该光源可以包括例如但不必须是一个或更多个发光二极管“LED”。此外，本公开涉及一种发光设备和一种发光系统。

背景技术

在一些应用中，光源产生的光的分布可能是重要的，或者甚至是关键的。该光源可以包括例如但不必须是一个或更多个发光二极管“LED”、一个或更多个白炽灯或者一个或更多个气体放电灯。在许多办公环境中，期望的是光不仅指向地板，而且也指向天花板。一种常用的解决方案是使用具有开放顶侧的线性吊灯灯具。线性吊灯灯具可以包括例如一个荧光灯管或者面向上和面向下的两个LED灯带，因为LED不是全向的。

一种避免需要两个LED灯带的已知解决方案是使用其中光也穿过侧表面发射的灯具。然而，与其中穿过侧表面发射光的许多现有灯具一起，光的一部分在光可能导致不期望的眩光的方向上向下倾斜地发射。这些现有解决方案出于美学原因通常是简单的扩散器。由于穿过侧表面的发射可能导致眩光，因此在用于照亮办公室的发光系统中，关于上述类型的灯具的定位有许多限制。因此，存在对用于修改由例如LED灯带或另外的光源发射的光的分布的光学装置的需要，在这些光学装置中，光的分布将被修改，使得大部分光向下指向地板，较少部分光指向天花板，并且被发射到不想要的方向和潜在地导致眩光的光能够被保持在足够低的水平。

发明内容

下面呈现简化发明内容以便提供对各种发明实施例的一些方面的基本理解。发明内容不是本发明的广泛概述。它既不意图标识本发明的主要或关键要素，也不意图划定本发明的范围。下面的发明内容仅仅以简化形式呈现本发明的一些概念，作为对本发明的示范实施例的更详细描述的序言。

在本文件中，在用作前缀时，词语“几何”意指不必须是任何物理物体的一部分的几何概念。该几何概念可以是例如几何点、直的或弯曲的几何线、几何平面、非平面几何表面、几何空间，或者零维、一维、二维或三维的任何其它几何实体。

根据本发明，提供一种新的光学装置，用于修改由光源产生的光的分布。

根据本发明的光学装置由透明材料制成，并且所述光学装置包括：

-前壁，所述前壁构成前部；

-联接部，所述联接部被构造成机械地连接至光源系统；和

-侧壁，所述侧壁在所述联接部与所述前部之间。

所述前壁被构造成使所述光源发射的光的第一部分穿过，并且所述侧壁被构造成使所述光的第二部分穿过。所述侧壁的表面被成形为具有沟槽，以相对于从所述联接部的几何中心点到所述前部的几何中心点的第一方向向后倾斜地折射所述光的所述第二部分的至少80％。在所述光学装置的典型使用中，所述第一方向是向下的。由于光的第二部分的大部分相对于上述第一方向向后倾斜地折射，所以光学装置能够被用于照亮地板和天花板两者，使得向不想要的方向发射并潜在地导致眩光的光能够被保持在足够低的水平。

根据本发明，还提供了一种新的发光设备，所述发光设备包括光源和根据本发明的用于修改由光源发射的光的分布的光学装置。光源可以包括例如：一个或更多个发光二极管“LED”例如LED灯带；一个或更多个白炽灯；或者一个或更多个气体放电灯。

根据本发明，还提供一种新的发光系统，所述发光系统包括待照亮的地板和天花板以及在地板和天花板之间的至少一个根据本发明的发光设备，其中所述发光设备的所述光学装置的所述前壁指向所述地板。

根据本发明的光学装置可以例如通过模铸来制造。根据本发明，还提供一种新的模具，所述模具具有适用于通过模铸制造具有根据本发明的光学装置的形状的一件透明材料(例如，塑料)的形式。

在根据本发明的光学装置是伸长的且适用于修改由伸长光源(例如，LED灯带)发射的光的分布的示范情况下，光学装置可以例如通过挤出来制造。

在所附从属权利要求中描述了各种示范和非限制实施例。

关于构造和操作方法两者的示范和非限制实施例连同其附加目的和优点将在结合附图阅读时从下面对具体示范实施例的描述最佳理解。

动词“包括”和“包含”在本文件中用作开放限制，既不排除也不需要存在也未叙述的特征。从属权利要求中叙述的特征是可相互自由组合的，除非另有明确声明。此外，应理解，贯穿本文件使用“一”或“一个”即单数形式不排除多个。

附图说明

以下参考附图更详细地解释示范和非限制实施例及它们的优点，在这些附图中：

图1a和图1b示出发光设备，该发光设备包括根据一个示范和非限制实施例的用于修改光分布的光学装置；

图2示出包括根据一个示范和非限制实施例的发光设备的发光系统；

图3示出根据一个示范和非限制实施例的用于修改光分布的光学装置；并且

图4a和图4b示出发光设备，该发光设备包括根据一个示范和非限制实施例的用于修改光分布的光学装置。

具体实施方式

在以下给出的描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。在以下给出的描述中提供的示例的列表和组不是穷举的，除非另有明确声明。

图1a示出发光设备100的等轴测图，该发光设备100包括：光源114；和根据一个示范和非限制实施例的用于修改由该光源114发射的光的分布的光学装置101。在该示范情况下，光学装置101是伸长的，使得光学装置的长度L是光学装置的宽度W的至少两倍。光源114可以是例如LED灯带或另外的合适的伸长光源。图1b示出发光设备100的端视图。与图1a及图1b相关的观察方向用坐标系199示出。光学装置101由折射率大于一的透明材料制成。该透明材料可以是例如丙烯酸塑料、聚碳酸酯、光学硅酮或玻璃。光学装置101的制造方法可以是例如模铸或挤出。

光学装置101包括前壁102，该前壁102构成光学装置101的前部103。光学装置101包括联接部104，该联接部104被构造成机械地连接到包括光源114的光源系统150。光学装置101包括侧壁105和侧壁106，侧壁105和侧壁106在联接部104与前部103之间，使得侧壁105和侧壁106被连接到前壁102的边缘。前壁102被构造成使光源114发射的光的第一部分穿过，并且侧壁105和侧壁106被构造成使光的第二部分穿过。侧壁105和侧壁106的表面被成形为具有沟槽107，这些沟槽107与光学装置101的纵向方向平行，即与坐标系199的x轴平行。这些沟槽被成形为使得侧壁105和侧壁106相对于第一方向d向后倾斜地折射光的第二部分的至少80％或至少85％或至少90％或至少95％，该第一方向d从联接部104的几何中心点到前部103的几何中心点。在图1a和图1b中，方向d是坐标系199的负z方向。在该示范情况下，光学装置101的轮廓关于与方向d平行的几何线对称。在图1b中，属于光的第二部分的示范光束用虚线箭头描绘，并且属于光的第一部分的示范光束用点划线箭头描绘。在发光设备100的典型使用中，上述方向d是向下的。由于光的第二部分的大部分被相对于方向d向后倾斜地折射，所以发光设备100能够被用于照亮地板和天花板两者，使得向不想要的方向发射并潜在地导致眩光的光能够被保持在足够低的水平。

在图1a和图1b中示出的示范光学装置101中，侧壁105和侧壁106的每一个沟槽具有第一侧和第二侧。在图1b中，沟槽的第一侧之一用附图标记108表示，并且沟槽的第二侧之一用附图标记109表示。第二侧相对于方向d成角度，使得在第二侧的几何法线与方向d之间的角度在离联接部104较近的第一沟槽中比在离前部103较近的第二沟槽中大。上述角度的两个示例用α₁和α₂表示。如图1b中所示，与离联接部104较近的沟槽相关的角度α₁大于与离前部103较近的另一个沟槽相关的角度α₂。因此，这些沟槽形成与凸透镜表面对应的菲涅耳型透镜表面。

在图1a和图1b中示出的示范光学装置101中，沟槽在侧壁105和侧壁106的外表面上。然而也可行的是：在侧壁的内表面上有沟槽，或者在侧壁的外表面和内表面上都有沟槽。

在根据一个示范和非限制实施例的光学装置中，侧壁相对于彼此成角度，使得侧壁之间的角度朝向前壁敞开。角度可以例如在从5度至75度的范围中。在图1a和图1b中示出的示范光学装置101中，在侧壁105与侧壁106之间的角度β是约30度。

在图1a和图1b中示出的示范光学装置101包括辅助侧壁110和辅助侧壁111，辅助侧壁110和辅助侧壁111在侧壁104与侧壁106之间且被连接到联接部104。辅助侧壁110和辅助侧壁111指向前部103，且被成形为具有沟槽112或其它与平面形状的偏差，以修改落在侧壁104和侧壁106的内表面上的光的分布。辅助侧壁110和辅助侧壁111可以被设计成例如使落在侧壁104和侧壁106的内表面上的光的分布平滑。在图1a和图1b中示出的示范光学装置101中，辅助侧壁110和辅助侧壁111彼此平行，但是也可行的是辅助侧壁相对于彼此成角度。然而也可行的是：根据一个示范和非限制实施例的光学装置不包括辅助侧壁，而是作为代替，光源将光直接照射到侧壁的内表面。

在图1a和1b中示出的示范光学装置101中，前壁102的表面具有微棱镜的图案，以使穿透前壁102的光的分布平滑。在图1a和图1b中，微棱镜之一用附图标记113表示。

图2示出发光系统，该发光系统包括地板215、天花板216以及在地板与天花板之间的发光设备200、220和221。每一个发光设备200、220和221包括根据一个示范和非限制实施例的光学装置，例如，诸如在图1a和图1b中示出的光学装置101。每一个发光设备的光学装置的前壁指向地板215，以将由所考虑的发光设备发射的光的第一部分引导到地板215并将光的第二部分倾斜地引导到天花板216。用虚线描绘由发光设备200、220和221产生的光分布图案。如图2中所示，发光设备200、220和221大致不在光将引起有害眩光的方向S1和S2上发射光。

图3示出根据一个示范和非限制实施例的用于修改光分布的光学装置301。该光学装置301可以像图1a和图1b中所示的光学装置101那样是伸长的。然而也可行的是：图3示出光学装置的截面图，并且光学装置相对于与坐标系399的z轴平行的几何线旋转对称。光学装置301包括前壁302，该前壁302构成光学装置301的前部303。光学装置301包括联接部304，该联接部304被构造成机械地连接到光源系统。光学装置301包括在联接部304与前部303之间的侧壁305和侧壁306。前壁302被构造成使光源发射的光的第一部分穿过，并且侧壁305和侧壁306被构造成使光的第二部分穿过。侧壁305和侧壁306的表面被成形为具有沟槽307。这些沟槽被成形为使得侧壁305和侧壁306相对于第一方向d向后倾斜地折射光的第二部分的至少80％或至少85％或至少90％或至少95％，该第一方向d从联接部304的几何中心点到前部303的几何中心点。

在图3中示出的示范光学装置301中，侧壁305和侧壁306相对于彼此成角度，使得在侧壁之间的角度β朝向前壁302敞开。在该示范情况下，角度β是约10度。

图4a示出发光设备400的等轴测图，该发光设备400包括：光源414；和根据一个示范和非限制实施例的用于修改由该光源414发射的光的分布的光学装置401。在该示范情况下，光学装置401是伸长的，使得光学装置的长度L是光学装置的宽度W的至少两倍。图4b示出发光设备400的端视图。与图4a及图4b相关的观察方向用坐标系499示出。光学装置401由折射率大于一的透明材料制成。

光学装置401包括前壁402，该前壁402构成光学装置401的前部403。光学装置401包括联接部404，该联接部404被构造成机械地连接到包括光源414的光源系统450。光学装置401包括侧壁405和侧壁406，侧壁405和侧壁406在联接部404与前部403之间，使得侧壁405和侧壁406被连接到前壁402的边缘。前壁402被构造成使光源414发射的光的第一部分穿过，并且侧壁405和侧壁406被构造成使光的第二部分穿过。侧壁405和侧壁406的表面被成形为具有沟槽407，这些沟槽407与光学装置401的纵向方向平行，即与坐标系499的x轴平行。这些沟槽被成形为使得侧壁405和侧壁406相对于第一方向d向后倾斜地折射光的第二部分的至少80％或至少85％或至少90％或至少95％，该第一方向d从联接部404的几何中心点到前部403的几何中心点。在图4a和图4b中，方向d是坐标系499的负z方向。在发光设备400的典型使用中，上述方向d是向下的。由于光的第二部分的大部分被相对于方向d向后倾斜地折射，所以发光设备400能够被用于照亮地板和天花板两者，使得向不想要的方向发射并潜在地导致眩光的光能够被保持在足够低的水平。

在图4a和图4b中示出的示范光学装置401中，沟槽在侧壁405和侧壁406的外表面上。然而也可行的是：在侧壁的内表面上有沟槽，或者在侧壁的外表面和内表面上都有沟槽。

在图4a和图4b中示出的示范光学装置401包括辅助侧壁410和辅助侧壁411，辅助侧壁410和辅助侧壁411在侧壁404与侧壁406之间且被连接到联接部404。辅助侧壁410和辅助侧壁411指向前部403，且被成形为具有沟槽412或其它与平面形状的偏差，以修改落在侧壁404和侧壁406的内表面上的光的分布。辅助侧壁410和辅助侧壁411可以被设计成例如使落在侧壁404和侧壁406的内表面上的光的分布平滑。在图4a和图4b中示出的示范光学装置401中，辅助侧壁410和辅助侧壁411相对于彼此成角度，使得在辅助侧壁410与辅助侧壁411之间的角度γ朝向光源414敞开。角度γ可以在从例如5度至例如20度的范围中。也可行的是：根据一个示范和非限制实施例的光学装置不包括辅助侧壁，而是作为代替，光源将光直接照射到侧壁的内表面。

在以上给出的描述中提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求的范围和/或适用性。在以上给出的描述中提供的示例的列表和组不是穷举的，除非另有明确声明。

Claims

1.一种光学装置(101、301、401)，所述光学装置(101、301、401)由透明材料制成且包括：

-前壁(102、402)，所述前壁(102、402)构成前部(103、403)；

-联接部(104、304、404)，所述联接部(104、304、404)被构造成机械地连接至光源系统；和

-侧壁(105、106、305、306、405、406)，所述侧壁(105、106、305、306、405、406)在所述联接部与所述前部之间，

其中所述前壁被构造成使所述光源发射的光的第一部分穿过，并且所述侧壁被构造成使所述光的第二部分穿过，其特征在于所述侧壁的表面被成形为具有沟槽(107、307、407)，以相对于从所述联接部的几何中心点到所述前部的几何中心点的第一方向(d)向后倾斜地折射所述光的所述第二部分的至少80％。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其中每一个所述沟槽具有第一侧(108)和第二侧(109)，所述第二侧相对于所述第一方向成角度，使得在所述第二侧的几何法线与所述第一方向之间的角度(α₁、α₂)在离所述联接部(104)较近的第一个所述沟槽中比在离所述前部(103)较近的第二个所述沟槽中大。

3.根据权利要求1或2所述的光学装置，其中所述侧壁(105、106、305、306、405、406)的具有所述沟槽的所述表面是所述侧壁的外表面。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光学装置，其中所述侧壁(105、106、305、306)相对于彼此成角度，使得在所述侧壁之间的角度(β)朝向所述前壁敞开。

5.根据权利要求4所述的光学装置，其中所述角度(β)在从5度至75度的范围中。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的光学装置，其中所述光学装置包括辅助侧壁(110、111、410、411)，所述辅助侧壁(110、111、410、411)在所述侧壁之间并被连接至所述联接部，所述辅助侧壁指向所述前部并被成形为具有与平面形状的偏差，以修改穿透所述辅助侧壁并落在所述侧壁的内表面上的所述光的所述第二部分的分布。

7.根据权利要求6所述的光学装置，其中所述辅助侧壁(110、111)彼此平行。

8.根据权利要求6所述的光学装置，其中所述辅助侧壁(410、411)相对于彼此成角度，使得在所述辅助侧壁之间的角度(γ)朝向所述光源敞开。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的光学装置，其中所述光学装置是伸长的，使得所述光学装置的长度(L)是所述光学装置的宽度(W)的至少两倍，所述侧壁的所述沟槽平行于所述光学装置的纵向方向。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的光学装置，其中所述前壁的表面具有微棱镜(113)的图案，以使所述光的所述第一部分的分布平滑。

11.根据权利要求10所述的光学装置，其中所述前壁(102)的具有所述微棱镜的图案的所述表面是所述前壁的外表面。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的光学装置，其中所述透明材料是下列材料之一：丙烯酸塑料、聚碳酸酯、光学硅酮或玻璃。

13.一种发光设备，所述发光设备包括光源系统(150、450)和根据权利要求1至11中的任一项所述的光学装置(101、401)，所述光源系统包括光源(114、414)且位于所述光学装置的所述联接部处。

14.一种发光系统，所述发光系统包括待照亮的地板(215)和天花板(216)以及在所述地板与所述天花板之间的至少一个根据权利要求13所述的发光设备(200、220、221)，其中所述发光设备的所述光学装置的所述前壁指向所述地板。

15.一种模具，所述模具具有适用于通过模铸制造构成根据权利要求1至12中的任一项所述的光学装置的透明件的形式。