CN206222241U - 用于修改光分布的光学设备 - Google Patents

Abstract

一种用于修改光分布的光学设备，包括：透明主体(202)，其包括从底部到顶部扩大的内部室(204)、环绕内部室的内壁(205)和环绕内壁的外壁(206)，其中外壁是全内反射表面；在内部室的顶部中的开口(208)和装配到主体内的透镜(203)。透镜包括第一光离开表面(210)、第二光离开表面(211)和在第一光离开表面和第二光离开表面之间的凹口(212)。光离开表面中的至少一个被配置成将光引向内壁。

Description

用于修改光分布的光学设备

技术领域

本公开总体上涉及照明工程。更具体地，本公开涉及用于改变由光源产生的光的分布的光学设备，该光源可以例如是但不必是发光二极管“LED”。

背景技术

由光源产生的光的分布在某些应用中可以是重要的或者甚至是关键的。光源可以例如是但不必是发光二极管“LED”、白炽灯或气体放电灯。

图1显示了根据现有技术的示范性光学设备101的横截面图，其包括透明主体102和透镜103。透明主体包括从底部到顶部逐渐扩大的内部室104、环绕内部室的内壁105和环绕内壁的外壁106。外壁是全内反射表面。透镜被装配到主体内并且面向主体的内部室。在图1中用箭头描绘由光源107辐射的某些光束。从光源107发射的光的一部分穿过透镜并且然后引向外壁，同时光的一部分穿过透镜并且然后引向开口108。因此，通过主体的全内反射加强了光源的光学效率和光学利用。

涉及光学设备101的不方便性在于控制直接从透镜穿过开口的光和经由全内反射穿过开口的光的比率是不可能的。

发明内容

以下方面给出了简要概述以便提供对各种发明实施例的某些方面的基本理解。该概述不是本发明的详尽综述。其不旨在识别本发明的关键或重要元件也不旨在描述本发明的范围。以下概述仅以作为本发明示范性实施例的更详细描述的序言的简化形式给出了本发明的某些概念。

根据本发明，提供了用于修改光分布的新光学设备。该光学设备包括：

透明主体，其包括从底部到顶部扩大的内部室、环绕所述内部室的内壁和环绕所述内壁的外壁，其中所述外壁是全内反射表面；

在所述光学设备的顶部中的开口；

装配到所述主体内的透镜。

根据本发明，透镜包括第一光离开表面、第二光离开表面和在所述第一光离开表面和所述第二光离开表面之间的凹口。根据本发明，至少第一光离开表面被配置成将光大体上引向内壁。

根据本发明的光学设备可以例如通过模铸来制造。根据本发明，还提供了具有适合于通过模铸制造根据本发明的光学设备的形式的新模具。

根据本发明，还提供了一种新的照明器设备，其包括至少一个光源和根据本发明的至少一个光学设备。至少一个光源可以例如包括一个或多个发光二极管“LED”。

在所附的从属权利要求中描述了本发明的多个示范性的和非限制性的实施例。

将在结合附图阅读时从对具体示范性实施例的以下描述中将更好地理解关于构造和操作方法两者的本发明的各种示范性和非限制性的实施例以及其附加的目的和优点。

动词“包括”和“包含”在该文档中作为开放式限定来使用，其既不排除也不要求还未引用的特征的存在。

除非另外明确阐述在从属权利要求中引用的特征可以相互自由地组合。此外，应理解，“一个(a)”或“一个(an)”的使用，即单数形式，在整个该文档中不排除复数。

附图说明

下面参考附图更详细地解释本发明的示范性和非限制性实施例及其优点，在附图中：

图1显示了根据现有技术的照明器设备的横截面图，以及

图2-4示出了根据本发明的示范性和非限制性实施例的照明器设备的横截面。

已经在本文的背景技术部分中解释了图1。

具体实施方式

下面给出的本说明书中提供的具体示例不应构成对所附权利要求的范围和/或适用性的限制。下面给出的说明书中提供的示例的列和组不是详尽的，除非另外明确阐述。

图2示出了根据本发明的示范性的且非限制性的实施例的照明器设备。在图2中用箭头描绘了由光源207辐射的某些光束。照明器设备包括光学设备201和诸如LED模块的光源207。光学设备包括透明主体202和透镜203。透明主体包括从底部204b到顶部204a扩大的内部室204、环绕内部室的内壁205和环绕内壁的外壁206。外壁是全内反射(TIR)表面。透镜装配到主体内并且面向主体的内部室。

透镜203包括第一光进入表面209、配置成大体上将光引向透明主体的第一光离开表面210和配置成大体上将光引向开口208的第二光离开表面211以及在第一离开表面和第二离开表面之间的凹口212。可以通过改变光离开表面的形状、尺寸和数量来控制直接从透镜或经由TIR表面穿过开口的光的比率。术语大体上应被理解为光的至少90％通过光离开表面被引向期望的方向。

主体202包括从底部204b到顶部204a扩大的内部室204。外壁具有特定曲率，以便形成全内反射表面。

主体和透镜可以是一起配置的组装结构。这意味着组装结构可以与诸如LED模块的光源直接适应。在一种实施例中，可以以诸如传统注塑成型的集成过程的形式制造主体和透镜，从而降低材料和制造成本。根据另一实施例，主体和透镜是两个分离的件。该实施例的优点是单个主体可以适应不同形状的透镜，且反之亦然。根据该实施例，主体在内部室的底部中具有中空且被配置成适应透镜。

根据另一实施例，如图3所示，主体302的内壁305为锯齿形结构的形式。在图3中用箭头描绘了由光源307辐射的某些光束。更具体地，内壁包括面向第一方向的多个第一小面313和面向第二方向的多个第二小面314，其中第一方向不同于第二方向。多个第一小面和多个第二小面被设置成分别环绕内部室。第一小面中的每一个的任一侧连接到第二小面中的一个，这意味着多个第一小面和多个第二小面被交错地布置。每两个相邻的第一小面和第二小面在其间形成角度。多个第一小面中的每一个作为光入射表面，以折射经由第一光离开表面310从光源发射的光。由多个第一小面折射的光引向外壁306并且然后由外壁反射。由外壁反射的光朝向多个第二小面314行进。多个第二小面被设置成朝向主体的顶端折射由外壁反射的光，并且因此通过开口308将由外壁反射的光折射离开光学设备。

图4示出了根据本发明的示范性且非限制性实施例的用于修改光分布的光学设备401。在图4中用虚线箭头描绘了由光源407辐射的某些光束。光学设备包括透明主体402和透镜403。透明主体包括从顶部到底部扩大的内部室404、环绕内部室的内壁405和环绕内壁的外壁406。外壁是全内反射(TIR)表面。透镜被装配到主体内并且面向主体的内部室。图4还显示了包括多个第一小面413和第二小面414的内壁405的可选的锯齿形形式。透镜包括第一光进入表面409和配置成大体上将光从光源引向透明主体的第一光离开表面410。如从图中看到的，从第一光离开表面离开透镜的所有光束没有被全部引向主体402，而是存在被引向开口408的某些光。为了进一步将剩余的光束引向主体，图4中显示的透镜包括另外的表面，即，配置成将剩余的光从第一离开表面通过第二光离开表面411引向主体402的第二光进入表面415和TIR表面416。透镜403还包括在第一光离开表面和第二光离开表面之间的凹口412。根据该特定实施方式，基本上所有来自光源407的光经由主体402被引向开口408。

本发明的光学设备例如可以是旋转对称的，诸如相对于图2中显示的几何线A。对于另一个示例，光学设备可以具有细长形式。

应理解，尽管已经显示和描述了本发明的特定实施例，但是可以做出修改。权利要求旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的这样的修改。

Claims (9)

1.一种用于修改光源的光分布的光学设备(201、301、401)，所述光学设备包括：

透明主体(202、302、402)，其包括从底部到顶部扩大的内部室(204、304、404)、环绕所述内部室的内壁(205、305、405)和环绕所述内壁的外壁(206、306、406)，其中所述外壁是全内反射表面；

在所述内部室的顶部中的开口(208、308、408)；

装配到所述主体内的透镜(203、303、403)，其包括第一光进入表面(209、309、409)；

其特征在于，所述透镜包括第一光离开表面(210、310、410)、第二光离开表面(211、311、411)和在所述第一光离开表面和所述第二光离开表面之间的凹口(212、312、412)，其中至少所述第一光离开表面被配置成将来自所述光源的至少90％的光引向所述内壁。

2.根据权利要求1所述的光学设备，其中所述第二光离开表面(211、311)被配置成将来自所述光源的至少90％的光引向所述开口。

3.根据权利要求1所述的光学设备，其中所述第二光离开表面(411)被配置成将来自所述光源的至少90％的光引向所述内壁。

4.根据权利要求3所述的光学设备，其中所述透镜(403)包括第二光进入表面(415)，所述第二光进入表面(415)被配置成接收来自所述第一光离开表面(410)的光并且将所述光引向TIR表面(416)，所述TIR表面(416)被配置成将所述光引向所述第二光离开表面(411)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学设备，其中所述内壁包括面向第一方向的多个第一小面(313、413)和面向第二方向的多个第二小面(314、414)，所述第二方向不同于所述第一方向，所述多个第一小面被配置成朝向所述外壁(306、406)折射光，并且所述多 个第二小面被配置成朝向所述开口(308、408)折射由所述外壁所反射的光。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的光学设备，其中所述第一光离开表面和所述第二光离开表面是凸形的，其中所述第一光离开表面的凸形的曲率半径大于所述第二光离开表面的凸形的曲率半径。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的光学设备，其中所述外壁涂覆有金属。

8.一种模具，其具有适合于通过模铸制造根据权利要求1-6中任一项所述的光学设备的形式。

9.一种照明器设备，其包括至少一个光源(207、307、407)和至少一个根据权利要求1-7中任一项所述的光学设备(201、301、401)。