CN1902433A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明装置，其至少包括用于发射光线的光源(LS)和用于在投影平面(PP)上引导所述光线的装置。该引导装置由呈现出圆柱部分(CYL)的透镜(OD)和至少一个凸形表面(CSH)形成，所述圆柱部分沿着垂直于所述投影平面的轴(AX)延伸，该凸形表面在所述圆柱部分的末端延伸。所述凸形表面适用于朝着所述投影平面引导从所述光源发射的一部分光线。本发明能使光朝着准平行于光束方向的投影平面投射，而在投影平面本身上不使用任何引导装置。因此这种解决方案相对简单。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及照明装置领域及其它们的应用。更具体地说，本发明涉及至少包括用于发射光线的光源和用于在投影平面上引导光线的装置的照明装置。
背景技术
这种照明装置从文献EP0242739中被得知。用于引导光的装置由设置在投影平面上的带和条构成。由于带和条的栅格的存在，所以这种解决方案存在笨重的缺陷。不能降低大于显示器的所需尺寸的这种照明装置的尺寸。因此这种照明装置的应用降低成主要是显示器应用。
发明内容
因此，一个或者多个实施例的优点是提出用于如上所述可适用于多种应用的照明装置的简单解决方案。
为此目的，本发明提出，所述引导装置由呈现出沿垂直于所述投影平面的轴延伸的圆柱部分的透镜和在所述圆柱部分的末端延伸并适于朝着所述投影平面引导从所述光源发射的一部分光线的至少凸形表面形成。
该解决方案能使光朝着准平行于光束方向即光分布呈现出最大值的方向的投影平面投射，而在投影平面本身上不使用任何引导装置。由于只需要光源和透镜，因此该解决方案非常简单。与现有技术的文献中提出的引导装置相反，所述透镜非常小型。所述圆柱部分能够在准平行于光束方向的平面中的狭窄带中引导光线。所述凸面能够朝着所述投影平面引导光线。
根据透镜的实施例，所述圆柱部分具有沿着轴延伸以形成圆柱部分的圆形基座。所述圆柱部分还可以具有有相同的光学效应的任何形状的基座(弯曲的、新月形的、菲涅耳等)。该特性使得能够沿空间中准平行于光束方向的第一方向引导光线。
所述透镜可以是这样的形状，例如两个凸面在所述圆柱部分的两个末端延伸。这种凸面能朝着所述投影平面引导光线。所述凸面可以是抛物线的。
根据本发明的另一实施例，所述凸面可以是围绕所述圆柱部分轴旋转对称的半球形表面。
根据本发明的替换，所述照明装置还包括用于相同透镜的多个发光二极管。它能够获得多色光束。
根据本发明的应用，所述投影平面可以是专用于通过折射来传输光的透明材料片，通过散射在不同的方向上可以看见所述光。根据本发明的另一应用，可以将该透明投影平面平行地添加到另一不透明投影平面。
根据本发明的另一应用，所述照明装置还包括相对于光源放置在透镜之外的光学元件。所述光学元件显示逐行绘制的特征，以便于所述照明装置在所述投影平面上投射有效的图像。这种光学元件通常被称为gobbo。
参考下文中描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并将被阐明。
附图说明
现在将借助于实例，参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1示意性地示出了用于本发明的照明装置的示例性实施例；
图2示出沿着图1中所示的平面从切割的本发明的照明装置的透视图，并说明了在图1的平面XY中这种照明单元的功能；
图3是本发明的照明装置沿图1的平面XZ的截面；它说明了在所述平面XZ的照明装置的功能；
图4示出本发明的照明装置的另一示例性实施例的截面，并综合地说明了在图1的平面XZ中该实施例的功能；
图5更具体地说明了根据图4中所示的示例性实施例的照明装置的功能；
图6说明了本发明的替换；
图7说明了本发明的第一个应用；
图8说明了本发明的第二个应用；
图9说明了本发明的第三个应用。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的照明装置。所述照明装置包括光源LS和引导装置。例如，所述光源是发光二极管。所述光源显示出非常小型并能获得关于光颜色和光功率的多样性的优点。所述引导装置包括透镜OD和至少一个凸形表面CSH，该透镜OD呈现出沿着垂直于投影平面PP的圆柱部分轴AX延伸的圆柱部分CYL，该至少一个凸形表面CSH在所述圆柱部分CYL的末端延伸并朝着所述投影平面PP反射和折射从所述光源LS发射的一部分光线。所述透镜例如由玻璃或者其它光学材料形成。所述透镜例如可以是充满的或者具有填充有液体的空腔。
图2是沿着如图1所示的平面AA切割的本发明的照明装置的透视图。它说明了在平面XY中透镜的功能。从所述光源LS发射的光线在光束方向周围传播。在所述光源LS的输出处光线并不都平行于所述光束方向。这暗示了引导装置的使用。根据本发明，引导装置围绕所述光束方向引导光线，以便在平面XY中所述光线当从所述透镜输出时完全平行于所述光束方向。根据本发明提出的透镜由此能够在平面XY中的狭窄角度内引导光线。由此在完全平行于平面XY的任何平面中获得光带。
在平面(X，Y)中的透镜的圆柱部分CYL的圆形形状和凸形表面的存在能够以这种方式引导光线。
图3是沿着平面XZ并定中心于光源的本发明的照明装置的截面；它说明了在平面XZ中照明装置的功能。所述透镜呈现出至少一个凸形表面CSH1，该至少一个凸形表面CSH1在所述圆柱部分的末端延伸并朝着所述投影平面PP反射和折射从所述光源发射的一部分光线PLR1。根据在该图上示出的示例性实施例，另一凸形表面CSH2在所述圆柱部分CYL的另一末端延伸。它也朝着所述投影平面PP反射光线的其它部分PLR2。以此目的来选择这些表面CSH1和CSH2的形状。这些表面可以呈现如图3中的虚线所示的抛物线形状：所述凸形表面遵循部分抛物线的形状。
图4示出本发明的照明装置的另一示例性实施例的截面并综合地说明了该实施例的功能。在该实施例中，为了产生凸形表面，截面A围绕轴AX旋转。在图4所示的例子中，所述截面A是圆的一部分，由此产生作为如图5所示的凸形表面CSH1的球的一部分。该形状能够朝着所述投影平面PP引导一部分光线PLR。
由于旋转部分容易制造，因此所示出的实施例的优点是透镜的容易的可行性。而且，容易以良好的精度抛光旋转和半球形表面。
图5更具体地说明了根据如图4所示的示例性实施例的照明装置的功能。在该图中由凸形表面CSH1所示的透镜OD的顶部是半球形的。在投影平面PP附近，由凸形表面CSH2所示的底部是抛物面形表面，其焦点对应于光源LS位置。这种焦点对应于光源LS点的抛物面形状的作用以如此方式切割圆柱部分CYL，使得该形状能在投影平面PP上对光线改变方向。
采用所示的实施例，通过调节方向Z上的光源LS的位置，获得投影平面PP上光束的长度和光能级。这由此可以使用相同的透镜OD用于不同的应用，并且可以使该装置适于多种应用。
图6示出了本发明的替换。本发明的这种替换使用多个光源LS1、LS2，这些光源LS1、LS2使用相同的透镜OD。根据按照透镜OD的光源LS1、LS2的位置，可以使多色光投影在所述投影平面PP上。可以在需要多色光束的任何应用中使用这种替换。
在下面示出应用的一些例子。
根据图7a所示的第一个应用，光只投影在投影平面PP上，在如图7b所示的所述投影平面PP的表面上产生光带LST。该第一个应用可以用于照明或者用于显示。例如，它可以用于如图7c所示的天花板的照明。获得的发光体非常平坦且非常小。如上文中所述将多个照明装置LD分布在该发光体的圆周周围使得能够释放所述发光体的中心的空间FSP。该空间FSP可以例如用于放置灭火器或者另一光源LS或者任何其它辅助部件。这种发光体还可以用在博物馆中用以照射特定位置的物体。该应用还可以用于如图7d所示的显示装置。这种显示装置使用根据本发明的照明装置。每个照明装置产生箭头或者不同的代表标记部分。有利地，多个照明装置集中在每个点LDP。例如，当如上所述的8个照明装置在每个点LDP中实施时，从点LDP投射的光束可以具有8个不同的方向。
根据图8所示的本发明的第二个应用，提供平行于投影平面PP并在透镜OD的顶部上的透明材料片TS。这种透明材料可以是玻璃、胶质玻璃或者任何透明或者甚至半透明材料。如图8a所示，朝着所述投影平面PP没有被透镜OD改变方向的光线通过折射被传输，并且借助通过所述透明材料片TS的散射可在不同的方向上看见。如图8b所示，当需要三维效应时，该应用可能是有用的。在该图中，透明材料片部分地覆盖照明装置，但也可以是如下文所解释的全部覆盖。有效地，如图7d所示，通过增加覆盖全部显示装置的透明材料片，可以提供三维效应。在该情况下，箭头和不同标记在空间中呈现为双线。这对应于第二和第三个应用的组合。
根据图9所示的第三个应用，如图9b所示，图像IM投影在投影平面PP上。特别地，使用计算的gobbo GOB。如图3和5所示，光线彼此交叉。因此，逐行并通过反向传播光来产生这种gobbo GOB。因此在gobbo GOB上并不是简单和直接地再现投影图像IM，而是在gobbo GOB上分解图像IM，以便于通过投影平面PP上的光线重新组合。在图9c中在投影平面PP上绘制箭头的地方用标记给出了这种应用的例子。在该例子中，使用多个本发明的照明装置来绘制箭头，但是通过使用具有特殊计算的gobbo的单个本发明的照明装置，可以获得更小的箭头。根据本发明可以有效地投影其它的图案。通过反向传播可以计算适合的gobbo，用于投影中任何所需的绘制。
应当理解，本发明不局限于上述的实施例，并且在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种改变和修改。在这方面，进行以下的结束说明。
应当理解，本发明不局限于上述应用。它可以用在需要引导光线的任何应用中。
应当理解，根据本发明的方法不局限于上述的实施例、替换和应用。例如，有利地，可以在光源附近或者所述透镜附近添加膜片(diaphragmma)，以便减少寄生光束的光线。
在下述权利要求中任何参考标记都不应当被认为是对权利要求的限制。明显的是，动词“包括”和它的变化的使用并不排除除了任何权利要求中限定的那些之外的任何其它步骤或者元件的存在。元件或者步骤前面的冠词“一”或“一个”并不排除多个这种元件或者步骤的存在。

Claims (8)

1、一种照明装置，至少包括用于发射光线的光源(LS)和用于在投影平面(PP)上引导所述光线的装置，其特征在于，所述引导装置由呈现出圆柱部分(CYL)的透镜(OD)和至少一个凸形表面(CSH)形成，所述圆柱部分沿着垂直于所述投影平面的轴(AX)延伸，所述凸形表面在所述圆柱部分的末端延伸并适用于朝着所述投影平面引导从所述光源发射的一部分光线。
2、如权利要求1所述的照明装置，其中所述圆柱部分具有选自圆形基座、弯曲基座、新月形基座、菲涅耳基座中的基座。
3、如权利要求1所述的照明装置，其中所述透镜是这样的形状，即两个凸面在所述圆柱部分的两个末端延伸。
4、如权利要求1所述的照明装置，其中所述凸面是围绕所述圆柱部分轴旋转对称的半球形表面。
5、如权利要求1所述的照明装置，其中所述凸面是抛物线的。
6、如权利要求1所述的照明装置，所述照明装置包括用于相同透镜的多个发光二极管。
7、如权利要求1所述的照明装置，其中所述投影平面是适用于通过折射和散射来传输光的透明材料片。
8、如权利要求1所述的照明装置，其中所述照明装置还包括相对于光源放置在透镜之外的光学元件(GOB)，所述光学元件显示逐行绘制的特征，以便于所述照明装置在所述投影平面上投影有效的图像。
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