WO2013041137A1 - Reflektiver strahlformer zum erzeugen einer gewünschten abstrahlcharakteristik aus einer abstrahlcharakteristik einer flächenlichtquelle - Google Patents

Reflektiver strahlformer zum erzeugen einer gewünschten abstrahlcharakteristik aus einer abstrahlcharakteristik einer flächenlichtquelle Download PDF

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WO2013041137A1
WO2013041137A1 PCT/EP2011/066467 EP2011066467W WO2013041137A1 WO 2013041137 A1 WO2013041137 A1 WO 2013041137A1 EP 2011066467 W EP2011066467 W EP 2011066467W WO 2013041137 A1 WO2013041137 A1 WO 2013041137A1
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WO
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reflective
forming
translucent
beamformer
openings
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PCT/EP2011/066467
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Christoph WÄCHTER
Norbert Danz
Dirk Michaelis
Michael FLÄMMICH
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
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Priority to EP11758225.4A priority patent/EP2758708B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0083—Array of reflectors for a cluster of light sources, e.g. arrangement of multiple light sources in one plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V11/00—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00
    • F21V11/02—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00 using parallel laminae or strips, e.g. of Venetian-blind type

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a reflective beamformer for generating a desired radiation characteristic from a radiation characteristic of a surface light source. Further embodiments of the present invention relate to a reflective beam shaper for setting arbitrarily directed emission profiles of surface light sources.
  • known pyramidal refractive structures provide angular distributions in one or two directions, which can be restricted to about ⁇ _30 °.
  • 1 D prisms, 2D prisms or crossed 1 D prisms, as described, for example, in WO 2006/073916 A1 can be used for this purpose.
  • deflections of about 20 ° can be achieved.
  • US 201 1/0018009 A1 describes a selective mirroring of subareas in prismatic 1D arrays, which allows larger deflection angles and allows design possibilities for beam shaping in one direction.
  • US Pat. No. 7,706,073 B2 describes how the use of arrays of microlenses and diaphragms with the same center positions can achieve a very clear restriction of the light distribution ("collimation").
  • DE 10 2009 016 234 A1 describes how largely any desired radiation characteristics can be set by means of suitable diaphragm shapes and their arrangement relative to microlenses or refractive free-form elements.
  • the object of the present invention is therefore to provide a reflective Strahlform- mer, which allows a more flexible adjustability of a radiation pattern and at the same time is characterized by a simplified or even more reliable design.
  • Embodiments of the present invention provide a reflective beamformer for generating a desired radiation characteristic from an emission characteristic of a surface light source having a beam-forming laminar structure with a plurality of light-transmitting beam-shaping openings.
  • the light-permeable beam-shaping openings extend from a first side facing the surface light source to a second side opposite the first side through the beam-forming planar structure.
  • the translucent beam shaping openings have reflective side walls.
  • a lateral extent of the translucent beam-forming openings on the first side of the beam-forming planar structure is smaller than a lateral extent of the transparent beam-forming openings on the second side of the beam-forming planar structure, such that the emission characteristic of the planar light source changes to the desired radiation characteristic as it passes through the beam-forming planar structure becomes.
  • the core idea of the present invention is that the above-mentioned more flexible adjustability of the radiation characteristic can be achieved with a simultaneously simplified or even more reliable design of the reflective beam shaper, if transparent beam shaping openings with reflective side walls are provided and a lateral extension of the light-transmitting beam shaping openings on the first side of the beam-forming planar structure is smaller than a lateral extent of the transparent beam shaping openings on the second side of the beam-forming planar structure.
  • the emission characteristic of the surface light source can be changed to the desired emission characteristic as it passes through the beam-forming planar structure.
  • the more flexible adjustability of the Ab- beam characteristic can be achieved, and on the other hand, a high cost for the precise alignment of different functional levels of the beam former can be avoided at the same time.
  • use can be made of translucent beam shaping openings with reflective side walls and, at the same time, a selected ratio between see a lateral extent of the translucent beam shaping apertures on the first side of the beam-forming sheet structure and a lateral extent of the translucent beam shaping apertures on the second side of the beam-forming sheet-like structure.
  • the translucent beam shaping apertures of the beam-forming sheet structure are inclined at a predetermined angle of inclination to a normal of the beam-forming sheet-like structure. Due to the inclination of the light-transmitting beam shaping openings in the beam-forming planar structure, the emission characteristic generated by the reflective beamformer can be adjusted so that, for example, a predetermined emission angle or a predetermined deflection of a center of gravity of an angular distribution can be obtained.
  • the beam-forming sheet structure is reflective on the first side thereof. Thus, light rays emitted from the surface light source in the direction of the beam-forming sheet structure can be reflected back to the surface light source on the first side of the beam-forming sheet structure.
  • the light rays reflected back to the surface light source can in turn be reflected at the surface light source in the direction of the beam-forming planar structure.
  • multiple reflections (multiple reflections) of the light beams emitted by the area light source can be generated between the beam-forming areal structure and the area light source, so that an efficient utilization of the amount of light or an efficient "light recycling" can be obtained.
  • the ratio between the lateral extent of the translucent beamforming apertures on the first side and the lateral extent of the transmissive beamforming apertures on the second side or the inclination angle of the translucent beamforming apertures changes laterally between adjacent translucent beamforming apertures.
  • a location-dependent emission characteristic or angular distribution can be realized.
  • Further embodiments of the present invention provide a system with a reflective beamformer, which further comprises a further inventive reflective beamformer, wherein the surface light source is a two-sided emitting surface light source, for example.
  • An OLED organic light emitting diode
  • the radiation characteristic of the surface light source radiating on both sides can be adjusted as it passes through the beam-forming planar structure of the reflective beam shaper and the beam-forming surface structure of the further reflective beam shaper.
  • the desired radiation characteristic in a first half-space adjacent to a first side of the surface light source and in a second half-space adjacent to one of the first side opposite second side of the surface light source can be generated.
  • FIG. 2a a side view of a reflective beamformer according to an embodiment of the present invention
  • a side view of a reflective beam former according to another embodiment of the present invention a perspective view of the embodiment of the reflective beam shaper according to Fig. 2a;
  • FIGS. 4a-4d are side views of translucent beamforming apertures having a varying lateral extent in accordance with embodiments of the present invention
  • 4e-4h are side views of translucent beam forming apertures having a varying lateral extent in accordance with further embodiments of the present invention
  • a plan view of an embodiment of translucent beam forming openings in a hexagonal grid a plan view of an embodiment of translucent beam shaping openings in a square grid
  • a plan view of an embodiment of translucent beam forming openings in a rhombic grid a side view of a reflective beam former according to another embodiment of the present invention
  • 10a, b are schematic illustrations for illustrating a radiation characteristic of a reflective beamformer according to the invention.
  • FIG. 1 shows a side view of a reflective beamformer 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the reflective beamformer 100 has a beam-forming planar structure 110 with a plurality of light-transmitting beam-shaping openings 115.
  • the light-permeable beam-forming openings 15 extend from a first side 12 facing the surface light source 105 to a second side 114 opposite the first side 12 through the beam-forming planar structure 110. Furthermore, the transparent beam-forming openings 15 have reflective side walls 11 , In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a lateral extent LI of the translucent beam shaping openings 115 on the first side 112 of the beam-forming planar structure 110 is smaller than a lateral extent L2 of the transparent beam shaping openings 15 on the second side 114 of the beam-forming planar structure 110 This makes it possible for the emission characteristic of the surface light source 105 to be changed to the desired emission characteristic when it passes through the beam-forming planar structure 110.
  • a coordinate system 104 having a first, a second and a third axis 101, 102, 103 is shown.
  • the first and second axes 101, 102 (x, y axes) of the coordinate system 104 are substantially parallel to a surface of the beam-forming sheet 110
  • the third axis 103 of the coordinate system 104 (z-axis) is substantially perpendicular to the surface of the jet-forming sheet-like structure 110.
  • a first lateral direction (x-direction) corresponds to a direction parallel to the first axis 101 (x-axis) of the coordinate system 104 and a second lateral direction (y-direction) to a direction parallel to the second axis 102 (y-direction).
  • Axis of the coordinate system 104
  • a vertical direction corresponds to a direction parallel to the third axis 103 of the coordinate system 104.
  • the first lateral direction is parallel to the plane of the drawing
  • the second lateral direction is perpendicular to the plane of the drawing.
  • the plane (x, y plane) spanned by the first and second axes 101, 102 of the coordinate system 104 is substantially parallel to the surface or areal extent of the beam-forming planar structure 110.
  • a lateral extent extends along one lateral direction (eg in the x-direction, in the y-direction or in any other direction in the x, y plane), while a vertical extension along the vertical direction (or along the thickness direction of the beam-forming planar structure 110).
  • the lateral extent of the translucent beam forming openings 115 changes in the vertical direction (ie, z-dependent), so that the lateral extent LI is smaller than the lateral extent L2.
  • the radiation characteristic of the area light source 105 may be characterized by a Lambertian directional distribution. In the embodiment shown in FIG.
  • the ratio between the lateral extent LI of the translucent beamforming apertures on the first side 112 of the beamforming sheet 110 and the lateral extent L2 of the translucent beamforming apertures 115 on the second side of the beamforming sheet 1 10 are selected so that the desired radiation characteristic of the reflective beamformer 100 can be obtained.
  • aperture ratio By providing a selected aperture ratio, a high outlay for the precise alignment of different functional planes of the beam former can be avoided.
  • a more flexible adjustability of the emission characteristic can be achieved by adjusting the aperture ratio for the respective emission characteristic.
  • the reflective sidewalls 17 of the translucent beam forming apertures 115 can be used to emit light beams 11 1 radiated from the surface light source 105 and passing through the beam-forming laminar structure 110 on the reflective sidewalls 11 of FIGS transparent beam shaping apertures 115 are reflected, each divert in a predetermined direction, so that the desired radiation characteristic can be generated.
  • the reflections of the light beams are 1 1 1 indicated on the reflective side walls 1 17 of the translucent beam forming openings 115 by the dashed arrows.
  • FIG. 2a shows a side view of a reflective beam former 200 according to another embodiment of the present invention.
  • the reflective beamformer 200 shown in FIG. 2a substantially corresponds to the reflective beamformer 100 shown in FIG. 1.
  • the transparent beam shaping apertures 15 of the beam-forming planar structure 110 are inclined at a predetermined angle of inclination ⁇ a normal 201 of the jet-forming sheet-like structure 110 inclined.
  • FIG. 2 a again shows the coordinate system 104 of FIG.
  • the normal 201 extends in the vertical direction and serves as a reference for the inclination angle ⁇ of the translucent beam forming openings 115.
  • the inclination angle ⁇ can be determined by a straight line (dashed line 215) wherein the straight line is defined by a first center 21 1 of one of the translucent beam forming apertures 115 on the first side 112 and a second center 213 of the respective translucent beam forming apertures 15 on the second side 14. From the predetermined angle of inclination ⁇ of the translucent beam shaping openings 115 results in a given thickness D of the beam-forming planar structure 110 a dependent on the inclination angle ⁇ length L of the translucent Strahlformungsöffhungen 115 along the dashed line 215th From this length L in turn depends on the emission, the can be generated with the reflective beam shaper 200.
  • the radiation characteristic of the reflective beam former 200 can be adjusted. For example, in this case, a predetermined radiation angle or a predetermined deflection of a center of gravity of an angular distribution can be obtained.
  • FIG. 2b shows a perspective view of the exemplary embodiment of the reflective beam former 200 according to FIG. 2a.
  • the translucent beam forming openings 115 which extend through the beam-forming planar structure 210 from the first to the second side 112, 114 can be seen.
  • the coordinate system 104 of FIG. 1 is again shown in FIG. 2b.
  • the reflective beam former 200 has a two-dimensional arrangement of translucent beam shaping openings 15 arranged regularly adjacent to one another in the beam-forming planar structure 210. For example, as shown in FIG.
  • the first and second axes 101, 102 of the coordinate system 104 may be aligned along the regularly juxtaposed translucent beamforming apertures 115 in the two-dimensional array (or raster) of FIG. 2b. Due to the two-dimensional arrangement of light-transmitting beam shaping openings 115 according to FIG. 2 b, the radiation characteristic of the area light source 105 (not shown in FIG. 2 b) arranged beneath the beam-forming planar structure 210 can be set without having different functional planes in the beam-forming planar structure 210 of the reflective beamformer 200 must be precisely aligned with each other. Thus, a high cost for the precise alignment of different functional levels of the beam former can be avoided. Figs.
  • FIGS. 3a to 3f show plan views of translucent beam forming ports 310; 320; 330; 340; 350; 360 with mutually congruent cross sections 312, 314; 322, 324; 332, 334; 342, 344; 352, 354; 362, 364 according to embodiments of the present invention.
  • the transparent beam shaping openings 310, 320, 330, 340, 350, 360 shown in FIGS. 3 a to 3 f substantially correspond to the transparent beam shaping openings 115 of the reflective beamformer 100 shown in FIG. 1.
  • FIGS. 3 a to 3 f are the first and the second Axis 101, 102 of the coordinate system 104 of FIG. 1.
  • the first and second axes 101, 102 of the coordinate system 104 span the x, y plane.
  • the transparent beam shaping openings 310, 320, 330, 340, 350, 360 of the beam-forming planar structure 110 on the first and second sides 112, 114 thereof have first and second cross sections 312, 314, respectively ; 322, 324; 332, 334; 342, 344; 352, 354; 362, 364, which have a round, elliptical, quadrangular or polygonal shape (or any other shape) and are congruent to each other and offset or centered in a lateral direction against each other.
  • the lateral direction again corresponds to a direction parallel to the x, y plane spanned by the first and second axes 101, 102 of the coordinate system 104.
  • the lateral offset of the staggered cross sections is z. In x, y, or any other lateral direction in the x, y plane.
  • first and second cross-section 312, 314 are shown in the beam-forming planar structure 110.
  • first and second cross-sections 312, 314 on the first and second sides of the jet-forming sheet-like structure 110 each have a round shape (eg, circular shape).
  • the first and the second cross-section 312, 314 are arranged centered in the lateral direction.
  • first and second cross section 322, 324 are shown in the beam-forming planar structure 110.
  • first and second cross-sections 322, 324 on the first and second sides of the jet-forming sheet-like structure 110 each have a quadrangular shape (eg, rectangular shape).
  • the first and the second cross section 322, 324 are arranged centered in the lateral direction.
  • Fig. 3c In the plan view of Fig. 3c is one of the translucent Strahlformungsöffhungen 330 with mutually congruent cross-sections (first and second cross-section 332, 334) in the beam-forming sheet-like structure 110.
  • first and second cross sections 332, 334 on the first and second sides of the jet-forming sheet-like structure 10 each have a polygonal shape (eg, hexagonal shape).
  • the first and the second cross section 332, 334 are centered in the lateral direction.
  • one of the translucent beam-forming openings 340 is shown with cross-sections (first and second cross-sections 342, 344) congruent to one another in the beam-forming planar structure 110.
  • the first and the second cross section 342, 344 on the first and the second side of the beam-forming planar structure 110 each have an elliptical shape.
  • the first and second cross-sections 342, 344 are offset from one another in the lateral direction.
  • one of the translucent beam-forming openings 350 is shown with congruent cross-sections (first and second cross-sections 352, 354) in the beam-forming planar structure 110.
  • the first and second cross sections 352, 354 on the first and second sides of the jet-forming sheet-like structure 10 each have a quadrangular shape (eg, rectangular shape). As shown in FIG. 3e, the first and the second cross section 352, 354 are offset in the lateral direction from one another.
  • one of the light-transmitting beam shaping openings 360 with mutually congruent cross sections is shown in the beam-forming planar structure 110.
  • the first and second cross-sections 362, 364 on the first and second sides of the jet-forming sheet-like structure 10 each comprise a polygonal shape (eg, hexagonal shape).
  • the first and the second cross section 362, 364 are arranged offset in the lateral direction against each other.
  • the mutually congruent cross sections may each have a circular shape and be arranged offset in the lateral direction against each other.
  • the mutually congruent cross sections may each have an elliptical shape and be centered in the lateral direction.
  • any other shapes may be provided for the mutually congruent cross-sections, which may be offset or centered in the lateral direction.
  • the cross-sections of the translucent beam shaping apertures on the first and second sides of the beam-forming laminar structure may be similar or different from each other.
  • various implementations for the light-transmitting beam-shaping openings can be realized.
  • the cross sections of the same on the first and the second side of the beam-forming planar structure for example, congruent to each other and offset in the lateral direction against each other or centered.
  • the various implementations for the light-transmitting beam shaping openings can achieve a more flexible adjustment of the emission characteristic produced by the reflective beamformer.
  • essential parameters of the radiation characteristic such as the radiation angle or the deflection of the center of gravity of the angular distribution, can be set more easily or even more precisely.
  • FIGS. 4a through 4d show side views of translucent beam forming ports 410, 420, 430, 440 having a varying lateral extent S in accordance with embodiments of the present invention.
  • the transparent beam shaping openings 410, 420, 430, 440 shown in FIGS. 4a to 4d essentially correspond to the transparent beam shaping openings 15 of the reflective beam former 100 in FIG. 1.
  • the third axis 103 of the coordinate system is shown 104 of FIG. 1.
  • the lateral extent S extends along a lateral direction (eg in the x-direction, in the y-direction or in any other direction in the x, y-plane).
  • the lateral extent S is defined, for example, by a diameter of the circular cross section.
  • the lateral extent S is defined, for example, by a main axis of the elliptical cross section.
  • the lateral extent S is defined, for example, by a length of the rectangular cross section.
  • the lateral extent S For example, defined by a maximum lateral extent of the respective free-form cross-section in the x, y plane.
  • the lateral extent of the translucent Strahlfonnungsö réelleen 410 from the first to the second side 112, 114 and in the vertical direction parallel to the third axis 103 changes linearly.
  • the transparent beam-shaping openings 410 of the beam-forming planar structure 110 have no inclination against the normal 201 of the beam-forming planar structure 110.
  • the lateral extent of the transparent beam-shaping openings 420 changes from the first to the second side 1 12, 1 14 and in the vertical direction parallel to the third axis 103 hyperbolic.
  • the light-transmitting beam-shaping openings 420 of the beam-forming planar structure 110 in turn have no inclination against the normal 201 of the beam-forming planar structure 110.
  • the lateral extent of the translucent beam forming openings 430 changes from the first to the second side 1 12, 114 and in the vertical direction parallel to the third axis 103 parabolically.
  • the translucent beam-shaping openings 430 of the beam-forming planar structure 110 in turn have no inclination against the normal 201 of the beam-forming planar structure 110.
  • the lateral extent of the transparent beam shaping openings 440 changes from the first to the second side 112, 114 or segmented in a vertical direction parallel to the third axis 103.
  • the light-transmitting beam-shaping openings 440 of the beam-forming planar structure 110 in turn have no inclination against the normal 201 of the beam-forming planar structure 110.
  • Figures 4e to 4h show side views of translucent beam forming ports 450, 460, 470, 480 having a varying lateral extent S according to further embodiments of the present invention.
  • the translucent beamforming orifices 450, 460, 470, 480 shown in FIGS. 4e to 4h substantially correspond to the translucent beamforming apertures 115 of the reflective beamformer 100 of FIG. 1.
  • the third axis 103 of the coordinate system 104 of FIG. 1. In the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the lateral extent of the translucent beam shaping openings 450 changes essentially from the first to the second side 112, 114 or in the vertical direction parallel to the third axis 103, similar to the exemplary embodiment shown in FIG linear.
  • the translucent beam-forming openings 450 of the beam-forming planar structure 1 10 are inclined at the same time at the predetermined inclination angle ⁇ against the normal 201 of the beam-forming planar structure 110.
  • the lateral extent of the translucent beam forming openings 460 changes from the first to the second side 1 12, 1 14 and in the vertical direction parallel to the third axis 103, similar to the embodiment shown in Fig. 4b essentially hyperbolic.
  • the translucent beam shaping openings 460 of the beam-forming planar structure 110 are inclined at the same time at the predetermined inclination angle ⁇ against the normal 201 of the beam-forming planar structure 110.
  • the lateral extent of the translucent beam shaping openings 470 changes from the first to the second side 112, 114 or in the vertical direction parallel to the third axis 103, similar to the exemplary embodiment shown in FIG. 4g essentially parabolic. In this case, however, the translucent beam-forming openings 470 of the beam-forming planar structure 110 are inclined at the same time at the predetermined angle of inclination to the normal 201 of the beam-forming planar structure 110.
  • the lateral extent of the translucent beam shaping openings 480 changes from the first to the second side 112, 114 in the vertical direction parallel to the third axis 103, similar to the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the lateral extent S of the transparent beam-forming openings 410; 420; 430; 440 from the first to the second side 112, 114 linearly, hyperbolic, parabolic or segmented change (or otherwise suitably change).
  • the light-transmitting beam shaping openings 450; 460; 470; 480 at the same time be inclined at the predetermined inclination angle ⁇ against the normal 201 of the beam-forming sheet-like structure 1 10.
  • FIGS. 5a to 5c show plan views of various embodiments of translucent beam forming apertures 515; 525; 535 in different grid arrangements.
  • the first and second axes 101, 102 of the coordinate system 104 of FIG. 1 are shown.
  • the first and second axes 101, 102 of the coordinate system 104 span the x, y plane.
  • the translucent beam shaping openings 515 shown in FIGS. 5a to 5c; 525; 535 substantially correspond to the translucent beam forming apertures 15 of the reflective beam former 100 of Fig. 1.
  • the translucent beam forming apertures 515; 525; 535 each have a regular two-dimensional arrangement (grid or array).
  • only the second side 114 of the beam-forming planar structure 110 with the translucent beam-forming openings 515; 525; 535 recognizable.
  • FIG. 5 a shows a top view of an exemplary embodiment of translucent beam shaping openings 515 in a first arrangement 510 or in a hexagonal grid.
  • the translucent beam-forming openings 515 of the jet-forming sheet-like structure 110 on the second side 1 14 thereof are regularly arranged side by side.
  • the first arrangement 510 of FIG. 5a is characterized in that the light-transmitting beam-forming openings 515 form a hexagonal grid.
  • the translucent beam forming openings 515 on the second side 114 may have a round shape such that the first array 510 formed by the translucent beam forming openings 515 has hexagonal symmetry (hexagonal grating or hexagonal symmetry grating).
  • FIG. 5 b shows a top view of an exemplary embodiment of translucent beam shaping openings 525 in a second arrangement 520 or in a square grid.
  • the translucent beam shaping openings 525 of the jet-forming sheet-like structure 1 10 on the second side 1 14 thereof are regularly arranged side by side.
  • the second arrangement 520 of FIG. 5b is characterized in that the translucent beam shaping openings 525 form a square grid.
  • the translucent beam-forming apertures 525 on the second side 114 may have a round shape such that the second array 520 formed by the translucent beam-forming apertures 520 has a quadratic symmetry (square grid or quadratic symmetry grating).
  • FIG. 5 c shows a top view of an exemplary embodiment of transparent beam shaping openings 535 in a third arrangement 530 or in a rhombic grid.
  • the translucent beam shaping openings 535 of the jet-forming sheet-like structure 110 on the second side 1 14 thereof are regularly arranged side by side.
  • the third arrangement 530 of FIG. 5c is characterized in that the translucent beam shaping openings 535 form a rhombic grid.
  • the light-transmitting beam shaping openings 535 on the second side 1 14 may, for example, have an elliptical shape, so that the third arrangement 530 formed by the light-transmitting beam shaping openings 535 has a rhombic symmetry, for example (rhombic grid or lattice with rhombic symmetry) ,
  • a rhombic symmetry for example (rhombic grid or lattice with rhombic symmetry)
  • the translucent beam shaping apertures 515; 525; 535 of the beam-forming laminar structure 110 on the second side 1 14 of the same regularly arranged next to one another wherein the regular arrangement 510; 520; 530 is, for example, a hexagonal, square, or rhombic, or triangular grid (or otherwise a grid filling the area).
  • the regular arrangements 510; 520; 530 of FIGS. 5a to 5c may have any orientation (lattice orientation) in the x, y plane.
  • the grid orientation can be defined, for example, with respect to the border of the area light source.
  • the arrangements should be suitably oriented with respect to the border of the area light source, so that an efficient beam shape of the light beams emitted by the area light source is made possible.
  • any other arrangements such as periodic or quasi-periodic arrangements with different lattice symmetries, are possible.
  • the arrangements 510 shown in FIGS. 5a to 5c; 520; 530 are advantageous in that they allow a high or maximum transmission of the entire structure or of the reflective beam former.
  • the light-transmitting beam shaping openings 515; 525; 535 on the second side 114 of the jet-forming planar structure 110 or the outlet openings cover as large a part of the overall structure as possible.
  • the transmission through the beam-forming planar structure of the reflective beam shaper can thus be optimized so that an improved emission characteristic of the same can be generated.
  • FIG. 6 shows a side view of a reflective beamformer 600 according to another embodiment of the present invention.
  • the reflective beam shaper 600 shown in FIG. 6 substantially corresponds to the reflective beam shaper 100 in FIG. 1.
  • the coordinate system 104 of FIG. 1 is shown.
  • the reflective beam former 600 has two adjacent transparent beam openings 615-1, 615-2.
  • the two adjacent translucent beamforming apertures 615-1, 615-2 of FIG. 6 substantially correspond to the translucent beamforming apertures 115 of the reflective beamformer 100 of FIG. 1.
  • the reflective beam shaper 600 may be designed so that between the adjacent transparent beam shaping openings 615-1, 615-2, the ratio between the lateral extent LI, LI 'of the light-transmitting beam shaping openings 615-1. 1, 615-2 on the first side 1 12 and the lateral extent L2, L2 'of the translucent beam shaping openings 615-1, 615-2 on the second side 114 changes laterally.
  • the second side 1 14 (aperture ratio L1 / L2) differs from the ratio between the lateral extent LI 'of a second of the two adjacent translucent beamforming apertures 615-1, 615-2 on the first side 12 and the lateral extent L2' of the second one two adjacent translucent beam forming openings 615-1, 615-2 on the second side 114 (opening ratio L1VL2 ').
  • the reflective beam shaper 600 may be designed such that the angle of inclination ( ⁇ , ') of the transparent beam shaping openings 615-1, 615-2 changes laterally.
  • the lateral change of the ratio or the pitch angle or the inclination angle along a lateral direction such. In the x-direction, in the y-direction or in any other direction in the x, y plane. In this case, the lateral change, for example in the x-direction and in the y-direction may be the same or, for example, different in both directions.
  • the lateral change of the ratio or the opening ratio or the inclination angle is indicated in FIG. 6 by the dotted line 61 1, which runs essentially parallel to the first axis 101 of the coordinate system 104.
  • the ratio between the lateral extent (LI, LI ') of the transparent beam shaping openings 615-1, 615-2 on the first side 112 and the lateral extent (L2, L2' ) of the light-transmitting beam-forming openings 615-1, 615-2 on the second side 114 become larger or smaller in a lateral direction.
  • the opening ratio L1 / L2 defined by the first of the two adjacent transparent beam-forming openings 615-1, 615-2 may be different from the opening ratio L1VL2 'defined by the second of the two adjacent transparent beam-forming openings 615-1, 615-2.
  • the inclination angle ( ⁇ , ⁇ ') of the transparent beam shaping holes 615-1, 615-2 may become larger or smaller in a lateral direction.
  • the spatial dependence of the emission characteristic generated by the reflective beamformer can be adjusted or adapted to a predetermined emission characteristic.
  • the ratio between the lateral extent (LI, LI ') of the transparent beam shaping openings 615-1, 615-2 on the first side 112 and the lateral extent (L2, L2' ) of the transparent beam-forming openings (615-1, 615-2) on the second side 14 and / or the inclination angle ( ⁇ , ') of the transparent beam-forming openings 615-1, 615-2 become monotonously larger or smaller in a lateral direction.
  • the lateral change of the opening ratio or the inclination angle need not be monotone, but may also be periodic, quasi-periodic or segmented.
  • FIGS. 7a, b show side views of reflective beamformers 700-1, 700-2 in accordance with further embodiments of the present invention.
  • the reflective beamformers 700-1, 700-2 shown in FIGS. 7a, b substantially correspond to the reflective beamformer 100 in FIG. 1.
  • the coordinate system 104 of FIG. 1 is shown in the side views of FIGS. 7a, b.
  • the beam-forming areal structure 710-1 of the reflective beamformer 700-1 (FIG. 7a) and the beam-forming areal structure 710-2 of the reflective beamformer 700-2 (FIG. 7b) are shown in FIG first side 1 12 and 712 of the same reflective.
  • the beam-shaping areal structure 710-1; 710-2 on the first page 1 12; 712 thereof light rays emitted from the surface light source 105 toward the beam-forming sheet 710-1; 710-2 are emitted, on the first side 1 12; 712 (reflecting side) of the beam-forming sheet 710-1; 710-2 are reflected back to the area light source 105 again.
  • the light beams 71 1 reflected back to the surface light source 105 can in turn be directed to the surface light source 105, which has its own reflectivity, in the direction of the beam-forming planar structure 710-1; 710-2 are reflected.
  • the surface light source 105 which has its own reflectivity, in the direction of the beam-forming planar structure 710-1; 710-2 are reflected.
  • multiple reflections of the light beams emitted by the surface light source 105 can occur between the reflective beam shaper 710-1; 710-2 and the area light source 105 form. Due to the multiple reflections thus generated, the amount of light available can be better utilized, so that finally an efficient light recycling is obtained.
  • the embodiments shown in Figures 7a, b represent reflective beamformers 700-1; 700-2, which are based on efficient light recycling and with which a high luminous efficacy can be obtained.
  • the first side 712 of the beam-forming planar structure 710-2 between the light-transmitting beam shaping openings 115 can, for example, be concave or be convex.
  • the first side 1 12; 712 also have any other curvature or curvature between the light-transmitting beam shaping openings 15.
  • FIGS. 8a, b show side views of reflective beamformers 800-1; 800-2 according to further embodiments of the present invention.
  • the reflective beamformer 800-1 in FIG. 8a comprises, for example, the beam-forming planar structure 710-1 of FIG. 7a and a surface light source 805.
  • the reflective beamformer 800-2 in FIG. 8d comprises, for example, the beam-forming planar structure 710-2 of FIG. 7b and the area light source 805.
  • the coordinate system 104 of FIG. 1 is shown.
  • the area light source 805 may include, for example, structures 810 for enhancing the outcoupling (light outcoupling).
  • the light extraction from the area light source 805 can be significantly improved, so that the reflective beam formers 800-1; 800-2 or the systems with the surface light source 805 can be optimized in terms of their energy efficiency.
  • the intensity of the radiation of the reflective beam shaper 800-1; 800-2 can be maximized.
  • the combination of the surface light source 805 (with the structures 810 and the coupling-out structures) and the beam-forming planar structure 710-1; 710-2 an improved system can be created in which, on the one hand, increased energy efficiency and, on the other hand, simultaneously improved beam shaping for generating the desired emission characteristic can be achieved.
  • Fig. 9 shows a side view of a system 900 having two inventive reflective beamformers 900-1; 900-2 for setting a radiation characteristic of a surface light source emitting on both sides, for example an OLED 905.
  • the two reflective beamformers 900-1; 900-2 of the system 900 include, for example, the beam-forming laminar structure 710-1; 710-2 of Fig. 7a, b.
  • the system 900 includes the reflective beamformer 900-1 and the further reflective beamformer 900-2.
  • the double-surface-emitting surface light source (eg, an OLED) 905 corresponding to the surface light source 105 of Fig. 1 is disposed between the reflective beam shaper 900-1 and the other reflective beam shaper 900-2.
  • the radiation characteristic of the two-sided radiating surface light source 905 can pass through the beam-forming planar structure 710-1 of the reflective beam shaper 900-1 and the beam-shaping areal structure 710-2 of the further reflective beamformer 900-2 can be adjusted.
  • the desired emission characteristic can be generated in a first half space which adjoins a first side of the surface light source and in a second half space which adjoins a second side of the surface light source opposite the first side.
  • the first side 12 of the beam-forming sheet structure 110 between the translucent beam forming apertures 115 may, for example, have a diffractive or diffusive structure such that an angular mixing of reflected light portions is achieved, thereby achieving an improvement in light recycling can.
  • the ratio between the lateral extent LI of the transparent beam shaping openings 115 on the first side 112 of the beam-forming planar structure 110 and the lateral extent L2 of the transparent beam shaping openings 15 on the second side 14 of the beam-forming planar structure 110 lies for example, in a range of 1: 1.4 to 1: 3.
  • the reflective beamformer 100 shown in FIG. 1 may be configured such that a ratio between the lateral extent L2 of the translucent beamforming apertures 115 on the second side 114 and the thickness D of the beamforming planar structure 110 between the first side 112 and second side 114, for example, in a range of 1: 1.5 to 1:10.
  • the translucent beam shaping apertures 15 of the beam-forming planar structure 110 may be filled with a transparent material, so that the stability of the reflective beam former 100 can be significantly increased.
  • a system may be implemented with the reflective beamformer 100, which further includes the area light source 105, and wherein the light transmitting beamforming apertures 15 of the beamforming areal structure 110 are filled with a transparent material, wherein the first side 1 12 of the beam-forming sheet-like structure 110 adjacent to the surface light source 105.
  • the coupling-out efficiency from the surface light source 105 can be improved by taking into account refractive index ratios in the transparent material of the transparent beam shaping openings 115 and in the area light source 105 by the total internal reflection the interface of the surface light source 105 is avoided or at least partially suppressed.
  • FIGS. 10 a, b show schematic representations for illustrating a radiation characteristic of a reflective beamformer according to the invention.
  • a radiation characteristic emanating from a surface element dA is shown.
  • the emission characteristic or the emission profile is characterized by its dependence on locations, angles and the wavelength.
  • the radiated by the surface element dA a luminous surface in the solid angle element d power dP is in the general case, location, angle and wavelength-dependent and, for example, by
  • X and Y are the lateral location coordinates, while ⁇ and ⁇ are polar and azimuth angles. These are exemplified in the coordinate system 1003 of FIG. 10a.
  • the function B (X, Y, ⁇ , ⁇ , X) denotes by way of example any location, angle and wavelength-dependent emission characteristic.
  • X is the wavelength.
  • the radiation characteristic of solid-state light sources is regulated by internals of their internal structure.
  • the emission generally takes place in the entire half space, wherein the emission profile is typically characterized by a Lambertian direction distribution with a surface normal (eg surface normal 101 1 in FIG. 10 a) as the center.
  • the spatial distribution of the radiation pattern usually varies little.
  • any desired or complex radiation characteristic can be generated, as illustrated by way of example in FIGS. 10a, b. In the schematic representation of FIG.
  • FIG. 10b two polar diagrams 1001, 1002 are shown by way of example, with which the emission characteristic 1010, 1020 or the emission profile generated by the inventive reflective beamformer (eg reflective beamformer 100 according to FIG. 1) can be illustrated.
  • the radiation pattern 1010 shown in the polar diagram 1001 of FIG. 10b is characterized by a limited angular distribution, which may be advantageous for many applications of the reflective beamformer.
  • the radiation pattern 1020 shown in the polar diagram 1002 of Fig. 10b is distinguished by a given (relatively large) deflection of the center of gravity of the angular distribution. This is advantageous in that the generated radiation characteristic is adjustable within wide limits or flexibly.
  • a desired emission characteristic of the reflective beamformer can be generated, wherein the generated emission characteristic can be distinguished by a restricted angular distribution and / or a deflection of the center of gravity of the angular distribution. This is particularly advantageous for many applications of reflective beam shapers, for example for setting arbitrarily directed emission profiles of surface light sources.
  • the basic approach of the present invention is to use a purely reflective structure (eg, reflective beamformer 100 in FIG. 1) in which the ground and top surfaces (first and second sides 112, 114) are substantially parallel to the light-emitting Surface of the surface light source (surface light source 105) run.
  • the base and top surfaces and the first and second sides 112, 114, respectively, are characterized by having a plurality of translucent apertures that are transmissive to light by also reflective internal surfaces (reflective sidewalls 117) Areas are connected or form translucent beam shaping openings 1 15.
  • the inlet openings of the light-permeable areas lying on the side facing the light source are smaller than the outlet openings located on the side facing away from the light source.
  • the transmissive regions or light-transmitting beam shaping apertures 115 may be inclined at an angle ⁇ to the interface normal (normal 201 in Fig. 2a).
  • the corresponding two-dimensional arrangement of translucent beam-forming openings (beam-forming planar structure 210) in FIG. 2b represents a beam-shaping element with which the radiation characteristic of areal light sources can be adjusted without having to align different functional levels in the beam-shaping element in a technologically complex or highly precise manner .
  • the best transmission of the overall structure is achieved when the exit apertures (cross sections on the second side 14) of the individual translucent apertures (beam shaping apertures) cover as large a part of the overall structure as possible.
  • this can be achieved by the exemplary embodiments shown in FIGS. 5a to 5c.
  • Advantageous embodiments of periodic or quasi-periodic arrays (first, second, and third arrays 510, 520, and 530) of the individual transmissive regions (translucent beamforming apertures 515, 525, 535) may be of hexagonal or square symmetry in round output apertures, while in elliptical symmetry May be exit openings of rhombic symmetry (Fig. 5a to 5c).
  • suitable shapes of the intersection of the inner contour of the translucent region may be, for example, linear (conical), hyperbolic, parabolic or segmented, as well as without or with a tendency to normal to the surface, as exemplified in FIGS. 4a-h.
  • other suitable changes of the lateral extent or the cross section of the transparent beam shaping openings from the first to the second th side of the beam-forming planar structure or along the thickness direction are used, ie that these changes are z-dependent.
  • cuts transverse to the axis (third axis 103) or the cross sections shown in FIGS. 3a to 3f may be round, elliptical, quadrangular or polygonal.
  • plan view of the single translucent opening top views of Fig. 3a to 3f
  • only a portion of the rays is directly transmitted, while other rays reflected back towards the light source become. From there, they can be reflected back into the direction of the beam-shaping element (beam-forming planar structure) with the reflectivity inherent in the surface light source, so that efficient light recycling can be obtained.
  • the surfaces of the reflective structure facing the light source may, for example, be concave or convexly curved for beam shaping.
  • an angular mixing of the reflected light portion can be achieved, whereby an improvement of the light recycling can be achieved (see Fig. 7a, b).
  • Such advantageous angle mixtures can be achieved in other embodiments by scattering or defractive structures on the light source facing surfaces of the reflective beam former or on the first page 1 12.
  • FIGS. 8 a, b In order to improve the light extraction from surface light sources, for example from OLED, they can be provided with surface structures according to further exemplary embodiments (see FIGS. 8 a, b). Furthermore, an embodiment which is advantageous in terms of energy efficiency for the beam shaping of area light sources can be achieved by the combination of area light sources with structures for improving the extraction (area light source 805) and reflective structures for beam shaping (beam-forming areal structure 710-1; 710-2) according to the invention it is shown by way of example in Fig. 8a, b.
  • the lateral dimensions are typically very large in comparison to the thickness of the light source, the ratios of the lateral dimensions to the thickness usually being greater than 10: 1 and may even exceed 100: 1.
  • the reflective structure for beam shaping (beam-forming planar structure) can likewise be made thin. This is achieved, for example, by the fact that the size ratios of input and output Outlet openings of the individual transparent areas and the thickness of the reflective structure can be suitably scaled while maintaining the radiation characteristic.
  • particularly advantageous ratios of the lateral dimensions of the inlet and outlet openings of the light-permeable areas are in the range of 1: 1.5 and 1: 4.
  • particularly advantageous ratios of the lateral dimensions of the exit-side openings and the lengths of the light-permeable areas are in the range from 1: 2 to 1: 5 or even higher.
  • a reflective beamformer according to the invention for producing a desired radiation characteristic with a deflection or a deflection angle of 35 ° and a half-width of the angular distribution of 30 ° has a thickness of 0.8 mm, a radius of the entrance-side opening of the translucent region of 80 ⁇ m and a Ratio of the lateral dimensions of the inlet and outlet openings of the transparent areas of 1: 2.
  • Inventive reflective beam-forming planar structures in which the transparent areas are hollow (ie not filled with a material) can be produced for example by embossing techniques. Problems in shaping or demoulding in inclined, light-permeable areas can be avoided, for example, by virtue of the fact that the direction of movement of the punch or die corresponds to the direction of inclination of the light-permeable structure. Other manufacturing methods such. As injection molding are also applicable, but the Her Her position techniques represent no exhaustive list.
  • the structures are produced in transparent materials, for example in thin plastic films, they must be coated in a reflective manner after shaping. This production step can be omitted if metal foils are directly structured. For example, sputtering methods with which reflective metal layers can be produced can be used for the coating. In addition to metallic coatings, it is likewise possible to use dielectric layers in order to design the overall reflection behavior of the interfaces of the reflective structure as a function of the wavelength and the angle of incidence.
  • the translucent beam forming ports may be filled with a transparent material, such as a polymer.
  • a transparent material such as a polymer.
  • the directivity can be influenced by the choice of the filling material via the refractive index, wherein further filling material-specific effects, such as, for example, a wavelength-dependent transmission, can be utilized.
  • filled reflective beam shaper such as by gluing, be brought into direct contact with the surface light source, so that the Auskoppeleffizienz from the surface light source thereby improves that depending on the refractive index ratios, the total internal reflection at the interface of the surface light source at least partially is suppressed.
  • the refraction of light occurring at the exit opening of the transparent area which reduces the possibility of the angle restriction, should be taken into account.
  • location-independent angular distributions can be realized on average.
  • the emission characteristic of the surface light source corresponds to 1: 1 of the radiation characteristic of the individual translucent opening.
  • location-dependent radiation characteristics can be realized (see Fig. 6). For the design of the individual translucent openings are the same degrees of freedom as shown above.
  • the light distribution in both emission directions can be adjusted, as described with reference to FIG. 9.
  • the respective reflective beam shapers can have both identical and different designs (see FIG. 9).
  • Embodiments of the present invention provide a reflective beamformer for adjusting arbitrarily directed emission profiles of surface light sources.
  • the reflective beamformer according to the invention the generation of a broadly adjustable radiation characteristic of a planar light source by a reflective overall structure, in which individual translucent and jet-forming openings are arranged periodically or variably, allows.
  • embodiments of the present invention allow for limited angular distribution and / or deflection of the center of gravity of the angular distribution (see FIGS. 10a, b). In general, embodiments of the present invention provide an improved way of adjusting the radiation characteristic of areal light sources.
  • embodiments of the present invention enable a largely free adjustability of the radiation characteristic of planar light sources, wherein a technologically complex or highly precise alignment of different functional levels (apertures, lenses, etc.) can be avoided in the manufacture of the beam shaper.
  • the present invention can be used primarily in lighting, as well as for all applications in which flat light sources with special emission characteristics must be used.

Landscapes

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Abstract

Ein reflektiver Strahlformer (100) zum Erzeugen einer gewünschten Abstrahlcharakteristik aus einer Abstrahlcharakteristik einer Flächenlichtquelle (105) umfasst eine strahlformende flächige Struktur (110) mit einer Mehrzahl von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115), die sich von einer der Flächenlichtquelle zuzuwendenden ersten Seite (112) zu einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite (114) durch die strahlformende flächige Struktur erstrecken, wobei die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen reflektierende Seitenwände (117) aufweisen, und wobei eine laterale Ausdehnung (L1) der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der ersten Seite der strahlformenden flächigen Struktur kleiner ist als eine laterale Ausdehnung (L2) der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur, so dass die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle bei Durchtritt durch die strahlformende flächige Struktur auf die gewünschte Abstrahlcharakteristik geändert wird.

Description

Reflektiver Strahlformer zum Erzeugen einer gewünschten Abstrahlcharakteristik aus einer Abstrahlcharakteristik einer Flächenlichtquelle
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen reflektiven Strahlformer zum Erzeugen einer gewünschten Abstrahlcharakteristik aus einer Abstrahl- Charakteristik einer Flächenlichtquelle. Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen reflektiven Strahlformer zur Einstellung beliebig gerichteter Abstrahlprofile von Flächenlichtquellen.
Zur Gestaltung von speziellen Lichtverteilungen werden im Stand der Technik verschiede- ne Beleuchtungseinrichtungen eingesetzt.
Bekannte pyramidenartige refraktive Strukturen liefern beispielsweise Winkelverteilungen in ein bzw. zwei Richtungen, die auf etwa ±_30° eingeschränkt werden können. Dazu können beispielsweise 1 D-Prismen, 2D-Prismen oder gekreuzte 1 D-Prismen, wie es bei- spielsweise in der WO 2006/073916 AI beschrieben ist, verwendet werden. Mit bekannten eindimensionalen refraktiven Prismen-Arrays lassen sich beispielsweise Ablenkungen von etwa 20° erreichen.
Die US 201 1/0018009 AI beschreibt beispielsweise eine selektive Verspiegelung von Teil- flächen in prismatischen 1D-Arrays, die größere Ablenkwinkel ermöglicht und Gestaltungsmöglichkeiten für eine Strahlformung in einer Richtung ermöglicht.
In der US 7,706,073 B2 wird beispielsweise beschrieben, wie sich durch die Verwendung von Arrays von Mikrolinsen und Blenden mit gleichen Mittenpositionen eine sehr deutli- che Einschränkung der Lichtverteilung („Kollimation") erreichen lässt.
In der DE 10 2009 016 234 AI wird beispielsweise beschrieben, wie durch geeignete Blendenformen und deren Anordnung relativ zu Mikrolinsen bzw. refraktiven Freiformelementen weitgehend beliebige Abstrahlcharakteristiken eingestellt werden können.
Ein generelles Problem der im Vorhergehenden beschriebenen bekannten Konzepte zur Erzeugung einer gewünschten Abstrahlcharakteristik ist jedoch, dass die Abstrahlcharakteristik nur begrenzt eingestellt werden kann und eine präzise Ausrichtung von mehreren zur Formung der Abstrahlcharakteristik notwendigen verschiedenen Funktionsebenen, wie beispielsweise Blenden und Linsen bzw. Freiformelemente, schwierig ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen reflektiven Strahlfor- mer zu schaffen, der eine flexiblere Einstellbarkeit einer Abstrahlcharakteristik ermöglicht und gleichzeitig durch eine vereinfachte oder sogar zuverlässigere Bauweise ausgezeichnet ist.
Diese Aufgabe wird durch einen reflektiven Strahlformer nach Anspruch 1 gelöst.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen reflektiven Strahlformer zum Erzeugen einer gewünschten Abstrahlcharakteristik aus einer Abstrahlcharakteristik einer Flächenlichtquelle mit einer strahlformenden flächigen Struktur mit einer Mehrzahl von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen. Hierbei erstrecken sich die lichtdurchläs- sigen Strahlformungsöffnungen von einer der Flächenlichtquelle zuzuwendenden ersten Seite zu einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite durch die strahlformende flächige Struktur. Ferner weisen die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen reflektierende Seitenwände auf. Eine laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der ersten Seite der strahlformenden flächigen Struktur ist kleiner als eine laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur, so dass die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle bei Durchtritt durch die strahlformende flächige Struktur auf die gewünschte Abstrahlcharakteristik geändert wird. Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist, dass die oben genannte flexiblere Einstellbarkeit der Abstrahlcharakteristik bei einer gleichzeitig vereinfachten oder sogar zuverlässigeren Bauweise des reflektiven Strahlformers erreicht werden kann, wenn lichtdurchlässige Strahlformungsöffnungen mit reflektierenden Seitenwänden bereitgestellt werden und eine laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der ersten Seite der strahlformenden flächigen Struktur kleiner ist als eine laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur. Dadurch kann die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle bei Durchtritt durch die strahlformende flächige Struktur auf die gewünschte Abstrahlcharakteristik geändert werden. Somit kann einerseits die flexiblere Einstellbarkeit der Ab- Strahlcharakteristik erreicht werden, und andererseits kann gleichzeitig ein hoher Aufwand für die präzise Ausrichtung von verschiedenen Funktionsebenen des Strahlformers vermieden werden. Hierbei kann von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen mit reflektierenden Seitenwänden Gebrauch gemacht und gleichzeitig ein ausgewähltes Verhältnis zwi- sehen einer lateralen Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der ersten Seite der strahlformenden flächigen Struktur und einer lateralen Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur verwendet werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen der strahlformenden flächigen Struktur unter einem vorbestimmten Neigungswinkel gegen eine Normale der strahlformenden flächigen Struktur geneigt. Durch die Neigung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen in der strahl- formenden flächigen Struktur kann die mit dem reflektiven Strahlformer erzeugte Abstrahlcharakteristik eingestellt werden, so dass beispielsweise ein vorbestimmter Abstrahlwinkel oder eine vorbestimmte Ablenkung eines Schwerpunkts einer Winkelverteilung erhalten werden kann. Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist die strahlformende flächige Struktur auf der ersten Seite derselben reflektierend. Somit können Lichtstrahlen, die von der Flächenlichtquelle in Richtung der strahlformenden flächigen Struktur abgestrahlt werden, an der ersten Seite der strahlformenden flächigen Struktur wieder zurück zu der Flächenlichtquelle reflektiert werden. Die zu der Flächenlichtquelle reflektierten Licht- strahlen können wiederum an der Flächenlichtquelle in Richtung der strahlformenden flächigen Struktur reflektiert werden. Dadurch können mehrfache Reflexionen (Mehrfachreflexionen) der von der Flächenlichtquelle abgestrahlten Lichtstrahlen zwischen der strahlformenden flächigen Struktur und der Flächenlichtquelle erzeugt werden, so dass eine effiziente Ausnutzung der Lichtmenge bzw. ein effizientes„Licht-Recycling" erhalten werden kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ändert sich zwischen benachbarten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen das Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der ersten Seite und der lateralen Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der zweiten Seite oder der Neigungswinkel der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen lateral. Durch die laterale Änderung des Verhältnisses zwischen der lateralen Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der ersten Seite und der lateralen Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der zweiten Seite oder des Neigungswinkels kann eine ortsabhängige Abstrahlcharakteristik bzw. Winkelverteilung realisiert werden. Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein System mit einem reflektiven Strahlformer, das ferner einen weiteren erfindungsgemäßen reflektiven Strahlformer aufweist, wobei die Flächenlichtquelle eine beidseitig abstrahlende Flächenlichtquelle ist, bspw. eine OLED (organic light emitting diode, organische Leuchtdiode), die zwischen dem reflektiven Strahlformer und dem weiteren reflektiven Strahlformer angeordnet ist. Durch die Anordnung der beidseitig abstrahlenden Flächenlichtquelle zwischen dem reflektiven Strahlformer und dem weiteren reflektiven Strahlformer kann die Abstrahlcharakteristik der beidseitig abstrahlenden Flächenlichtquelle bei Durchtritt durch die strahlformende flächige Struktur des reflektiven Strahlformers und die strahlformende flächige Struktur des weiteren reflektiven Strahlformers eingestellt werden. Somit kann bei einer beidseitig abstrahlenden Flächenlichtquelle die gewünschte Abstrahlcharakteristik in einem ersten Halbraum, der an eine erste Seite der Flächenlichtquelle angrenzt und in einem zweiten Halbraum, der an eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der Flächenlichtquelle angrenzt, erzeugt werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren, in denen gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, näher erläutert. Es zeigen:
eine Seitenansicht eines reflektiven Strahlformers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; eine Seitenansicht eines reflektiven Strahlformers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels des reflektiven Strahlformers gemäß Fig. 2a;
Draufsichten von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen mit zueinander kongruenten Querschnitten gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4a-4d Seitenansichten von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen mit einer sich ändernden lateralen Ausdehnung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; Fig. 4e-4h Seitenansichten von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen mit einer sich ändernden lateralen Ausdehnung gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen in einem hexagonalen Gitter; eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen in einem quadratischen Gitter; eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen in einem rhombischen Gitter; eine Seitenansicht eines reflektiven Strahlformers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Seitenansichten von reflektiven Strahlformern gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
Seitenansichten von reflektiven Strahlformern gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; eine Seitenansicht eines Systems mit zwei erfindungsgemäßen reflektiven Strahlformern zum Einstellen einer Abstrahlcharakteristik einer beidseitig abstrahlenden OLED; und
Fig. 10a,b schematische Darstellungen zur Veranschaulichung einer Abstrahlcharakteristik eines erfindungsgemäßen reflektiven Strahlformers.
Bevor im Folgenden die vorliegende Erfindung anhand der Figuren näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass in den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen gleiche Elemente oder funktionell gleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Eine Beschreibung von Elementen mit gleichen Bezugszeichen ist daher gegenseitig austauschbar und/oder in den verschiedenen Ausführungsbeispielen aufeinander anwendbar. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines reflektiven Strahlformers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 1 gezeigt, weist der reflektive Strahlformer 100 eine strahlformende flächige Struktur 110 mit einer Mehrzahl von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 auf. Hierbei erstrecken sich die lichtdurchläs- sigen Strahlformungsöffnungen 1 15 von einer der Flächenlichtquelle 105 zuzuwendenden ersten Seite 1 12 zu einer der ersten Seite 1 12 gegenüberliegenden zweiten Seite 114 durch die strahlformende flächige Struktur 110. Ferner weisen die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 reflektierende Seitenwände 1 17 auf. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine laterale Ausdehnung LI der lichtdurchlässigen Strahlfor- mungsöffnungen 115 auf der ersten Seite 112 der strahlformenden flächigen Struktur 110 kleiner als eine laterale Ausdehnung L2 der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 auf der zweiten Seite 114 der strahlformenden flächigen Struktur 110. Dadurch wird es ermöglicht, dass die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle 105 bei Durchtritt durch die strahlformende flächige Struktur 110 auf die gewünschte Abstrahlcharakteristik geän- dert werden kann.
In Fig. 1 ist ein Koordinatensystem 104 mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Achse 101 , 102, 103 gezeigt. Hierbei sind die erste und die zweite Achse 101, 102 (x-, y- Achsen) des Koordinatensystems 104 im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche der strahlformenden flächigen Struktur 110, während die dritte Achse 103 des Koordinatensystems 104 (z- Achse) im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der strahlformenden flächigen Struktur 110 ist. Ferner entsprechen eine erste laterale Richtung (x -Richtung) einer Richtung parallel zu der ersten Achse 101 (x- Achse) des Koordinatensystems 104 und eine zweite laterale Richtung (y-Richtung) einer Richtung parallel zu der zweiten Ach- se 102 (y- Achse) des Koordinatensystems 104, während eine vertikale Richtung (z- Richtung) einer Richtung parallel zu der dritten Achse 103 des Koordinatensystems 104 entspricht. In Fig. 1 ist die erste laterale Richtung parallel zur Zeichenebene, während die zweite laterale Richtung senkrecht zur Zeichenebene ist. Die von der ersten und der zweiten Achse 101, 102 des Koordinatensystems 104 aufgespannte Ebene (x-,y-Ebene) ist im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche bzw. der flächigen Ausdehnung der strahlformenden flächigen Struktur 110. Ferner erstreckt sich eine laterale Ausdehnung entlang einer lateralen Richtung (z. B. in x-Richtung, in y-Richtung oder in irgendeine andere Richtung in der x-,y-Ebene), während sich eine vertikale Ausdehnung entlang der vertikalen Richtung (bzw. entlang der Dicke-Richtung der strahlformenden flächigen Struktur 110) er- streckt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 gezeigt, ändert sich die laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 in vertikaler Richtung (d. h., z-abhängig), so dass die laterale Ausdehnung LI kleiner ist als die laterale Ausdehnung L2. Bei Ausführungsbeispielen kann die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle 105 durch eine Lambertsche Richtungsverteilung gekennzeichnet sein. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung LI der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der ersten Seite 112 der strahlformenden flächigen Struktur 110 und der lateralen Ausdehnung L2 der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 auf der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 (Öffnungsverhältnis) so ausgewählt werden, dass die gewünschte Abstrahlcharakteristik des reflektiven Strahlformers 100 erhalten werden kann. Durch das Bereitstellen eines ausgewählten Öffnungsverhältnisses kann ein hoher Aufwand für die präzise Ausrichtung von verschiedenen Funktionsebenen des Strahlformers vermieden werden. Gleichzeitig kann eine flexiblere Einstellbarkeit der Abstrahlcharakteristik erreicht werden, indem das Öffnungsverhältnis für die jeweilige Abstrahlcharakteristik angepasst wird.
Ferner können bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die reflektierenden Seitenwände 1 17 der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 dazu verwendet werden, Lichtstrahlen 11 1, die von der Flächenlichtquelle 105 abgestrahlt werden und bei Durchtritt durch die strahlformende flächige Struktur 110 an den reflektierenden Seitenwänden 1 17 der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 reflektiert werden, jeweils in eine vorgegebene Richtung abzulenken, so dass die gewünschte Abstrahlcharakteristik erzeugt werden kann. In Fig. 1 sind die Reflexionen der Lichtstrahlen 1 1 1 an den reflektierenden Seitenwänden 1 17 der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 durch die gestrichelten Pfeile angedeutet.
Fig. 2a zeigt eine Seitenansicht eines reflektiven Strahlformers 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der in Fig. 2a gezeigte reflektive Strahlformer 200 entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten reflektiven Strahlformer 100. Allerdings sind bei dem in Fig. 2a gezeigten reflektiven Strahlformer 200 die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 der strahlformenden flächigen Struktur 110 unter einem vorbestimmten Neigungswinkel α gegen eine Normale 201 der strahlformenden flächigen Struktur 110 geneigt. In Fig. 2a ist wiederum das Koordinatensystem 104 von Fig. 1 gezeigt, wobei die erste und die zweite Achse 101, 102 des Koordinatensystems 104 parallel zu der Oberfläche bzw. der flächigen Ausdehnung der strahlformenden flächigen Struktur 110 sind, während die dritte Achse 103 des Koordinatensystems 104 senkrecht zu der Oberfläche bzw. der flächi- gen Ausdehnung der strahlformenden flächigen Struktur 110 ist. Wie in Fig. 2a gezeigt, erstreckt sich die Normale 201 in vertikaler Richtung und dient als Referenz für den Neigungswinkel α der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115. Bei dem in Fig. 2a gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Neigungswinkel α durch eine Gerade (gestrichelte Linie 215) bestimmt werden, wobei die Gerade durch einen ersten Mittelpunkt 21 1 einer der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 auf der ersten Seite 112 und einen zweiten Mittelpunkt 213 der jeweiligen der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 auf der zweiten Seite 1 14 definiert ist. Aus dem vorbestimmten Neigungswinkel α der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 ergibt sich bei einer gegebenen Dicke D der strahlformenden flächigen Struktur 110 eine von dem Neigungswinkel α abhängige Länge L der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffhungen 115 entlang der gestrichelten Linie 215. Von dieser Länge L hängt wiederum die Abstrahlcharakteristik ab, die mit dem reflektiven Strahlformer 200 erzeugt werden kann. Somit kann durch die Neigung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 unter dem vorbestimmten Neigungswin- kel α die Abstrahlcharakteristik des reflektiven Strahlformers 200 eingestellt werden. Beispielsweise kann hierbei ein vorbestimmter Abstrahlwinkel oder eine vorbestimmte Ablenkung eines Schwerpunkts einer Winkel Verteilung erhalten werden kann.
Fig. 2b zeigt eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels des reflektiven Strahl- formers 200 gemäß Fig. 2a. In der perspektivischen Ansicht von Fig. 2b sind die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115, die sich durch die strahlformende flächige Struktur 210 von der ersten zu der zweiten Seite 112, 1 14 erstrecken, zu erkennen. Ferner ist in Fig. 2b wiederum das Koordinatensystem 104 von Fig. 1 gezeigt. Bei dem in Fig. 2b gezeigten Ausführungsbeispiel weist der reflektive Strahlformer 200 eine zweidimensiona- le Anordnung von regelmäßig nebeneinander angeordneten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 in der strahlformenden flächigen Struktur 210 auf. Wie es in Fig. 2b dargestellt ist, können die erste und die zweite Achse 101, 102 des Koordinatensystems 104 beispielweise entlang der regelmäßig nebeneinander angeordneten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 in der zweidimensionale Anordnung (bzw. in dem Raster) von Fig. 2b ausgerichtet sein. Durch die zweidimensionale Anordnung von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 gemäß Fig. 2b kann die Abstrahlcharakteristik der unterhalb der strahlformenden flächigen Struktur 210 angeordneten Flächenlichtquelle 105 (nicht gezeigt in Fig. 2b) eingestellt werden, ohne dass verschiedene Funktionsebenen in der strahlformenden flächigen Struktur 210 des reflektiven Strahlformers 200 präzise zu- einander ausgerichtet werden müssen. Somit kann ein hoher Aufwand für die präzise Ausrichtung von verschiedenen Funktionsebenen des Strahlformers vermieden werden. Fig. 3a bis 3f zeigen Draufsichten von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 310; 320; 330; 340; 350; 360 mit zueinander kongruenten Querschnitten 312, 314; 322, 324; 332, 334; 342, 344; 352, 354; 362, 364 gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 3a bis 3f gezeigten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 310, 320, 330, 340, 350, 360 entsprechen im Wesentlichen den in Fig. 1 gezeigten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 des reflektiven Strahlformers 100. In Fig. 3a bis 3f sind die erste und die zweite Achse 101, 102 des Koordinatensystems 104 von Fig. 1 gezeigt. Hierbei spannen die erste und die zweite Achse 101, 102 des Koordinatensystems 104 die x-,y-Ebene auf. Bei den in Fig. 3a bis 3f gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 310, 320, 330, 340, 350, 360 der strahlformenden flächigen Struktur 110 auf der ersten und der zweiten Seite 112, 114 derselben einen ersten bzw. zweiten Querschnitt 312, 314; 322, 324; 332, 334; 342, 344; 352, 354; 362, 364 auf, die eine runde, elliptische, viereckige oder mehreckige Form (oder jegliche anderweitige Form) haben und zueinander kongruent und in lateraler Richtung gegenein- ander versetzt oder zentriert angeordnet sind. Hierbei entspricht die laterale Richtung wiederum einer Richtung parallel zu der von der ersten und der zweiten Achse 101, 102 des Koordinatensystems 104 aufgepannten x-,y- Ebene. Der laterale Versatz der gegeneinander versetzten Querschnitte erfolgt z. B. in x-Richtung, in y-Richtung oder in irgendeine andere laterale Richtung in der x-,y-Ebene.
In der Draufsicht von Fig. 3a ist eine der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 310 mit zueinander kongruenten Querschnitten (erster und zweiter Querschnitt 312, 314) in der strahlformenden flächigen Struktur 110 gezeigt. Bei dem in Fig. 3a gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen der erste und der zweite Querschnitt 312, 314 auf der ersten und der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur 110 jeweils eine runde Form (z. B. kreisförmige Form). Hierbei sind der erste und der zweite Querschnitt 312, 314 in lateraler Richtung zentriert angeordnet.
In der Draufsicht von Fig. 3b ist eine der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 320 mit zueinander kongruenten Querschnitten (erster und zweiter Querschnitt 322, 324) in der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 gezeigt. Bei dem in Fig. 3b gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen der erste und der zweite Querschnitt 322, 324 auf der ersten und der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur 110 jeweils eine viereckige Form (z. B. rechteckige Form). Hierbei sind der erste und der zweite Querschnitt 322, 324 in lateraler Richtung zentriert angeordnet.
In der Draufsicht von Fig. 3c ist eine der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffhungen 330 mit zueinander kongruenten Querschnitten (erster und zweiter Querschnitt 332, 334) in der strahlformenden flächigen Struktur 110 gezeigt. Bei dem in Fig. 3 c gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen der ersten und der zweite Querschnitt 332, 334 auf der ersten und der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 jeweils eine mehreckige Form (z. B. hexagonale Form). Hier sind der erste und der zweite Querschnitt 332, 334 in lateraler Richtung zentriert angeordnet.
In der Draufsicht von Fig. 3d ist eine der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 340 mit zueinander kongruenten Querschnitten (erster und zweiter Querschnitt 342, 344) in der strahlformenden flächigen Struktur 110 gezeigt. Bei dem in Fig. 3d gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel umfassen der erste und der zweite Querschnitt 342, 344 auf der ersten und der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur 110 jeweils eine elliptische Form. Wie in Fig. 3d gezeigt, sind der erste und der zweite Querschnitt 342, 344 in lateraler Richtung gegeneinander versetzt angeordnet. In der Draufsicht von Fig. 3e ist eine der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 350 mit zueinander kongruenten Querschnitten (erster und zweiter Querschnitt 352, 354) in der strahlformenden flächigen Struktur 110 gezeigt. Bei dem in Fig. 3e gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen der erste und der zweite Querschnitt 352, 354 auf der ersten und der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 jeweils eine viereckige Form (z. B. rechteckige Form). Wie in Fig. 3e gezeigt, sind der erste und der zweite Querschnitt 352, 354 in lateraler Richtung gegeneinander versetzt angeordnet.
In der Draufsicht von Fig. 3f ist eine der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 360 mit zueinander kongruenten Querschnitten (erster und zweiter Querschnitt 362, 364) in der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 gezeigt. Bei dem in Fig. 3f gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen der erste und der zweite Querschnitt 362, 364 auf der ersten und der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 jeweils eine mehreckige Form (z. B. hexagonale Form). Wie in Fig. 3f gezeigt, sind der erste und der zweite Querschnitt 362, 364 in lateraler Richtung gegeneinander versetzt angeordnet.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die zueinander kongruenten Querschnitte jeweils eine kreisförmige Form aufweisen und in lateraler Richtung gegeneinander versetzt angeordnet werden. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die zueinander kongruenten Querschnitte jeweils eine elliptische Form aufweisen und in lateraler Richtung zentriert angeordnet werden. Ferner können bei weiteren Ausführungsbeispielen jegliche andere Formen für die zueinander kongruenten Querschnitte bereitgestellt werden, wobei dieselben in lateraler Richtung gegeneinander versetzt oder zentriert angeordnet werden können. Bei weiteren alternativen Ausführungsbeispielen können die Querschnitte der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der ersten und der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur ähnlich zueinander oder verschieden voneinander sein.
Gemäß den in Fig. 3a bis 3f gezeigten Ausführungsbeispielen können verschiedene Imp- lementierungen für die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen realisiert werden. Dabei können die Querschnitte derselben auf der ersten und der zweiten Seite der strahlformenden flächigen Struktur beispielsweise zueinander kongruent und in lateraler Richtung gegeneinander versetzt oder zentriert angeordnet sein. Durch die verschiedenen Implementierungen für die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen kann eine flexiblere Einstel- lung der mit dem reflektiven Strahlformer erzeugen Abstrahlcharakteristik erreicht werden. Somit wird es ermöglicht, dass wesentliche Parameter der Abstrahlcharakteristik, wie beispielsweise der Abstrahlwinkel oder die Ablenkung des Schwerpunkts der Winkelverteilung, einfacher oder sogar präziser eingestellt werden können. Fig. 4a bis 4d zeigen Seitenansichten von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 410, 420, 430, 440 mit einer sich ändernden lateralen Ausdehnung S gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 4a bis 4d gezeigten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 410, 420, 430, 440 entsprechen im Wesentlichen den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 des reflektiven Strahlformers 100 in Fig. 1. In den Seitenansichten von Fig. 4a bis 4d ist die dritte Achse 103 des Koordinatensystems 104 von Fig. 1 gezeigt.
Die laterale Ausdehnung S erstreckt sich entlang einer lateralen Richtung (z. B. in x- Richtung, in y-Richtung oder in irgendeine andere Richtung in der x-,y-Ebene). Bei einem kreisförmigen Querschnitt der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen ist die laterale Ausdehnung S beispielsweise durch einen Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts definiert. Bei einem elliptischen Querschnitt der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen ist die laterale Ausdehnung S beispielsweise durch eine Hauptachse des elliptischen Querschnitts definiert. Bei einem rechteckigen Querschnitt der lichtdurchlässigen Strahl- formungsöffnungen ist die laterale Ausdehnung S beispielsweise durch eine Länge des rechteckigen Querschnitts definiert. Schließlich ist bei einem beliebigen Freiform- Querschnitt der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen die laterale Ausdehnung S beispielsweise durch eine größte laterale Ausdehnung des jeweiligen Freiform- Querschnitts in der x-,y-Ebene definiert.
Bei dem in Fig. 4a gezeigten Ausführungsbeispiel ändert sich die laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlfonnungsöffnungen 410 von der ersten zu der zweiten Seite 112, 114 bzw. in vertikaler Richtung parallel zu der dritten Achse 103 linear. Hierbei haben die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 410 der strahlformenden flächigen Struktur 110 keine Neigung gegen die Normale 201 der strahlformenden flächigen Struktur 110. Bei dem in Fig. 4b gezeigten Ausführungsbeispiel ändert sich die laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 420 von der ersten zu der zweiten Seite 1 12, 1 14 bzw. in vertikaler Richtung parallel zu der dritten Achse 103 hyperbolisch. Hierbei haben die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 420 der strahlformenden flächigen Struktur 110 wiederum keine Neigung gegen die Normale 201 der strahlformenden flächi- gen Struktur 1 10.
Bei dem in Fig. 4c gezeigten Ausführungsbeispiel ändert sich die laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 430 von der ersten zu der zweiten Seite 1 12, 114 bzw. in vertikaler Richtung parallel zu der dritten Achse 103 parabolisch. Hierbei ha- ben die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 430 der strahlformenden flächigen Struktur 110 wiederum keine Neigung gegen die Normale 201 der strahlformenden flächigen Struktur 110.
Bei dem in Fig. 4d gezeigten Ausführungsbeispiel ändert sich die laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 440 von der ersten zu der zweiten Seite 112, 114 bzw. in vertikaler Richtung parallel zu der dritten Achse 103 segmentiert. Hierbei haben die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 440 der strahlformenden flächigen Struktur 110 wiederum keine Neigung gegen die Normale 201 der strahlformenden flächigen Struktur 110.
Fig. 4e bis 4h zeigen Seitenansichten von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 450, 460, 470, 480 mit einer sich ändernden lateralen Ausdehnung S gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 4e bis 4h gezeigten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 450, 460, 470, 480 entsprechen im Wesentlichen den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 des reflektiven Strahlformers 100 von Fig. 1. In den Seitenansichten von Fig. 4e bis 4h ist wiederum die dritte Achse 103 des Koordinatensystems 104 von Fig. 1 gezeigt. Bei dem in Fig. 4e gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ändert sich die laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 450 ähnlich wie bei dem in Fig. 4a gezeigten Ausführungsbeispiel von der ersten zu der zweiten Seite 112, 114 bzw. in vertikaler Richtung parallel zu der dritten Achse 103 im Wesentlichen linear. Hierbei sind allerdings die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 450 der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 gleichzeitig unter dem vorbestimmten Neigungswinkel α gegen die Normale 201 der strahlformenden flächigen Struktur 110 geneigt.
Bei dem in Fig. 4f gezeigten Ausführungsbeispiel ändert sich die laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 460 ähnlich wie bei dem in Fig. 4b gezeigten Ausführungsbeispiel von der ersten zu der zweiten Seite 1 12, 1 14 bzw. in vertikaler Richtung parallel zu der dritten Achse 103 im Wesentlichen hyperbolisch. Hierbei sind allerdings die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 460 der strahlformenden flächigen Struktur 110 gleichzeitig unter dem vorbestimmten Neigungswinkel α gegen die Normale 201 der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 geneigt.
Bei dem in Fig. 4g gezeigten Ausführungsbeispiel ändert sich die laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffhungen 470 ähnlich wie bei dem in Fig. 4g gezeigten Ausfuhrungsbeispiel von der ersten zu der zweiten Seite 112, 114 bzw. in vertikaler Rich- tung parallel zu der dritten Achse 103 im Wesentlichen parabolisch. Hierbei sind allerdings die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 470 der strahlformenden flächigen Struktur 110 gleichzeitig unter dem vorbestimmten Neigungswinkel gegen die Normale 201 der strahlformenden flächigen Struktur 110 geneigt. Bei dem in Fig. 4h gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ändert sich die laterale Ausdehnung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 480 ähnlich wie bei dem in Fig. 4d gezeigten Ausführungsbeispiel von der ersten zu der zweiten Seite 1 12, 1 14 bzw. in vertikaler Richtung parallel zu der dritten Achse 103 im Wesentlichen segmentiert. Hierbei sind allerdings die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffhungen 480 der strahlformenden flächigen Struktur 110 gleichzeitig unter dem vorbestimmten Neigungswinkel α gegen die Normale 201 der strahlformenden flächigen Struktur 110 geneigt.
Somit kann sich bei Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4a bis 4d die laterale Ausdehnung S der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 410; 420; 430; 440 von der ersten zu der zweiten Seite 112, 114 linear, hyperbolisch, parabolisch oder segmentiert ändern (oder anderweitig geeignet ändern). Bei weiteren Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4e bis 4h können die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 450; 460; 470; 480 gleichzeitig unter dem vorbestimmten Neigungswinkel α gegen die Normale 201 der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 geneigt sein.
Durch das jeweilige Bereitstellen einer charakteristischen Änderung der lateralen Ausdeh- nung der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen in vertikaler Richtung können verschiedene Konturen derselben erhalten werden, die dazu verwendet werden können, um die Abstrahlcharakteristik jeweils unterschiedlich entsprechend einzustellen. Somit kann bei Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4a bis 4d bzw. 4e bis 4h die flexiblere Einstellbarkeit der mit dem reflektiven Strahlformer erzeugten Abstrahlcharakteristik erreicht werden. Beispielsweise ist es daher möglich, die Erzeugung der gewünschten Abstrahlcharakteristik des reflektiven Strahlformers durch die Verwendung von verschiedenen Konturen der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen erheblich zu verbessern.
Fig. 5a bis 5c zeigen Draufsichten von verschiedenen Ausführungsbeispielen von licht- durchlässigen Strahlformungsöffnungen 515; 525; 535 in verschiedenen Gitteranordnungen. In den Draufsichten von Fig. 5a bis 5c sind die erste und die zweite Achse 101, 102 des Koordinatensystems 104 von Fig. 1 gezeigt. Hierbei spannen die erste und die zweite Achse 101 , 102 des Koordinatensystems 104 die x-,y-Ebene auf. Die in Fig. 5a bis 5c gezeigten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515; 525; 535 entsprechen im We- sentlichen den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 des reflektiven Strahlformers 100 von Fig. 1. Bezug nehmend auf Fig. 5a bis 5c bilden die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515; 525; 535 jeweils eine regelmäßige zweidimensionale Anordnung (Raster bzw. Array). In den Draufsichten von Fig. 5a bis 5c ist jeweils nur die zweite Seite 114 der strahlformenden flächigen Struktur 110 mit den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515; 525; 535 erkennbar.
Fig. 5a zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515 in einer ersten Anordnung 510 bzw. in einem hexagonalen Gitter. Wie in Fig. 5a gezeigt, sind die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515 der strahlformenden flächigen Struktur 110 auf der zweiten Seite 1 14 derselben regelmäßig nebeneinander angeordnet. Hierbei ist die erste Anordnung 510 von Fig. 5a dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515 ein hexagonales Gitter bilden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5a können die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515 auf der zweiten Seite 114 beispielsweise eine runde Form aufweisen, so dass die von den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515 gebildete erste Anordnung 510 beispielsweise eine hexagonale Symmetrie hat (hexagonales Gitter oder Gitter mit hexagonaler Symmetrie). Fig. 5b zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 525 in einer zweiten Anordnung 520 bzw. in einem quadratischen Gitter. Wie in Fig. 5b gezeigt, sind die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 525 der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 auf der zweiten Seite 1 14 derselben regelmäßig nebeneinander angeordnet. Hierbei ist die zweite Anordnung 520 von Fig. 5b dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 525 ein quadratisches Gitter bilden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5b können die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 525 auf der zweiten Seite 114 beispielsweise eine runde Form aufweisen, so dass die von den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 525 gebildete zweite Anordnung 520 beispielsweise eine quadratische Symmetrie hat (quadratisches Gitter oder Gitter mit quadratischer Symmetrie).
Fig. 5c zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 535 in einer dritten Anordnung 530 bzw. in einem rhombischen Gitter. Wie in Fig. 5c gezeigt, sind die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 535 der strahlformenden flächigen Struktur 110 auf der zweiten Seite 1 14 derselben regelmäßig nebeneinander angeordnet. Hierbei ist die dritte Anordnung 530 von Fig. 5c dadurch gekennzeichnet, dass die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 535 ein rhombisches Gitter bilden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5c können die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 535 auf der zweiten Seite 1 14 beispielsweise eine elliptische Form aufweisen, so dass die von den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 535 gebildete dritte Anordnung 530 beispielsweise eine rhombische Symmetrie hat (rhombisches Gitter oder Gitter mit rhombischer Symmetrie). Somit sind bei den in Fig. 5a bis 5c gezeigten Ausführungsbeispielen die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515; 525; 535 der strahlformenden flächigen Struktur 110 auf der zweiten Seite 1 14 derselben regelmäßig nebeneinander angeordnet, wobei die regelmäßige Anordnung 510; 520; 530 beispielsweise ein hexagonales, quadratisches oder rhombisches oder dreieckiges Gitter ist (oder ein anderweitig flächenfüllendes Gitter ist). Die regelmäßigen Anordnungen 510; 520; 530 von Fig. 5a bis 5c können eine beliebige Orientierung bzw. Ausrichtung (Gitterorientierung) in der x-,y-Ebene aufweisen. Hierbei kann die Gitterorientierung beispielweise bezüglich der Umrandung der Flächenlichtquelle definiert werden. Bei Ausführungsbeispielen sollten die Anordnungen bezüglich der Umrandung der Flächenlichtquelle geeignet orientiert sein, so dass eine effiziente Strahlfor- mung der von der Flächenlichtquelle abgestrahlten Lichtstrahlen ermöglicht wird. Ferner sind bei weiteren Ausfuhrungsbeispielen jegliche andere Anordnungen, wie beispielsweise periodische oder quasi-periodische Anordnungen mit verschiedenen Gittersymmetrien, möglich. Die in Fig. 5a bis 5c gezeigten Anordnungen 510; 520; 530 sind dahin gehend vorteilhaft, dass sie eine hohe oder maximale Transmission der Gesamtstruktur bzw. des reflektiven Strahlformers ermöglichen. Hierzu sollten die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 515; 525; 535 auf der zweiten Seite 114 der strahlformenden flächigen Struktur 110 bzw. die Ausgangsöffnungen einen möglichst großen Teil der Gesamtstruktur bedecken. Durch die verschiedenen regelmäßigen Anordnungen mit unterschiedlichen Gittersymmetrien lässt sich somit die Transmission durch die strahlformende flächige Struktur des reflektiven Strahlformers optimieren, so dass eine verbesserte Abstrahlcharakteristik desselben erzeugt werden kann.
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht eines reflektiven Strahlformers 600 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der in Fig. 6 gezeigte reflektive Strahlformer 600 entspricht im Wesentlichen dem reflektiven Strahlformer 100 in Fig. 1. In der Seitenansicht von Fig. 6 ist das Koordinatensystem 104 von Fig. 1 gezeigt. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 6 weist der reflektive Strahlformer 600 zwei benachbarte lichtdurchlässige Strahlfonnungsöffnungen 615-1 , 615-2 auf. Die zwei benachbarten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 von Fig. 6 entsprechen im Wesentlichen den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 des reflektiven Strahlformers 100 von Fig. 1.
Wie es in Fig. 6 beispielhaft dargestellt ist, kann der reflektive Strahlformer 600 so ausgelegt sein, dass sich zwischen den benachbarten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 das Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung LI, LI' der licht- durchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 auf der ersten Seite 1 12 und der lateralen Ausdehnung L2, L2' der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 auf der zweiten Seite 114 lateral ändert. Anders ausgedrückt, das Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung LI einer ersten der zwei benachbarten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1 , 615-2 auf der ersten Seite 112 und der lateralen Ausdehnung L2 der ersten der zwei benachbarten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615- 2 auf der zweiten Seite 1 14 (Öffnungsverhältnis L1/L2) unterscheidet sich von dem Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung LI' einer zweiten der zwei benachbarten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 auf der ersten Seite 1 12 und der lateralen Ausdehnung L2' der zweiten der zwei benachbarten lichtdurchlässigen Strahlfor- mungsöffnungen 615-1 , 615-2 auf der zweiten Seite 114 (Öffnungsverhältnis L1VL2'). Ferner kann bei weiteren Ausfuhrungsbeispielen der reflektive Strahlformer 600 so ausgelegt sein, dass sich der Neigungswinkel (α, ') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 lateral ändert. Gemäß Ausführungsbeispielen kann die laterale Änderung des Verhältnisses bzw. des Öffnungsverhältnisses oder des Neigungswinkels entlang einer lateralen Richtung, wie z. B. in x-Richtung, in y-Richtung oder in irgendeine andere Richtung in der x-,y-Ebene, erfolgen. Hierbei kann die laterale Änderung beispielweise in x-Richtung und in y-Richtung gleich oder beispielweise in beide Richtungen unterschiedlich sein.
Die laterale Änderung des Verhältnisses bzw. des Öffnungsverhältnisses oder des Neigungswinkels ist in Fig. 6 durch die gepunktete Linie 61 1 angedeutet, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Achse 101 des Koordinatensystems 104 verläuft. Durch die laterale Änderung des Öffnungsverhältnisses bzw. des Neigungswinkels oder durch eine Variation von Parametern der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen in eine laterale Richtung können ortsabhängige Abstrahlcharakteristiken realisiert werden. Somit wird es ermöglicht, dass nicht nur ortsunabhängige, sondern auch ortsabhängige Abstrahlcharakteristiken bzw. Winkelverteilungen mit dem reflektiven Strahlformer erzeugt werden können. Dies erhöht zusätzlich die Flexibilität der Einstellbarkeit der mit dem reflektiven Strahlformer erzeugten Abstrahlcharakteristik.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann bei dem in Fig. 6 gezeigten reflektiven Strahlformer 600 das Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung (LI , LI') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615 -2 auf der ersten Seite 112 und der lateralen Ausdehnung (L2, L2') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 auf der zweiten Seite 114 in einer lateralen Richtung größer oder kleiner werden. Mit anderen Worten, das durch die erste der zwei benachbarten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 definierte Öffnungsverhältnis L1/L2 kann sich von dem durch die zweite der zwei benachbarten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 definierten Öffnungsverhältnis L1VL2' unterscheiden. Ferner kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen bei dem in Fig. 6 gezeigten reflektiven Strahlformer 600 der Neigungswinkel (α, a') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 in einer lateralen Richtung größer oder kleiner werden. Durch die Vergrößerung oder Verkleinerung des Öffnungsverhältnisses bzw. des Neigungswinkels in lateraler Richtung kann die Ortsabhängigkeit der mit dem reflektiven Strahlformer erzeugten Abstrahlcharakteristik eingestellt oder an eine vorgegebene Abstrahlcharakteristik angepasst werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann bei dem in Fig. 6 gezeigten reflektiven Strahlformer 600 das Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung (LI, LI ') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 auf der ersten Seite 112 und der lateralen Ausdehnung (L2, L2') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (615-1, 615-2) auf der zweiten Seite 1 14 und/oder der Neigungswinkel (α, ') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 615-1, 615-2 in einer lateralen Richtung monoton größer oder kleiner werden. Allerdings braucht die laterale Änderung des Öffnungsverhältnisses bzw. des Neigungswinkels nicht monoton zu sein, sondern kann auch periodisch, quasi-periodisch oder segmentiert sein.
Fig. 7a, b zeigen Seitenansichten von reflektiven Strahlformern 700-1, 700-2 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die in Fig. 7a, b gezeigten reflektiven Strahlformer 700-1, 700-2 entsprechen im Wesentlichen dem reflektiven Strahlformer 100 in Fig. 1. In den Seitenansichten von Fig. 7a, b ist das Koordinatensystem 104 von Fig. 1 gezeigt.
Bei den in Fig. 7a, b gezeigten Ausfuhrungsbeispielen ist die strahlformende flächige Struktur 710-1 des reflektiven Strahlformers 700-1 (Fig. 7a) und die strahlformende flächige Struktur 710-2 des reflektiven Strahlformers 700-2 (Fig. 7b) auf der ersten Seite 1 12 bzw. 712 derselben reflektierend. Dadurch, dass die strahlformende flächige Struktur 710-1 ; 710-2 auf der ersten Seite 1 12; 712 derselben reflektierend ist, können Lichtstrahlen, die von der Flächenlichtquelle 105 in Richtung der strahlformenden flächigen Struktur 710-1 ; 710-2 abgestrahlt werden, an der ersten Seite 1 12; 712 (reflektierende Seite) der strahlformenden flächigen Struktur 710-1; 710-2 wieder zurück zu der Flächenlichtquelle 105 reflektiert werden. Die zu der Flächenlichtquelle 105 reflektierten Lichtstrahlen 71 1 können wiederum an der Flächenlichtquelle 105, die eine eigene Reflektivität besitzt, in Richtung der strahlformenden flächigen Struktur 710-1 ; 710-2 reflektiert werden. Dadurch können sich Mehrfachreflexionen der von der Flächenlichtquelle 105 abgestrahlten Lichtstrahlen zwischen dem reflektiven Strahlformer 710-1 ; 710-2 und der Flächenlichtquelle 105 ausbilden. Durch die so erzeugten Mehrfachreflexionen kann die vorhandene Lichtmenge besser genutzt werden, so dass schließlich ein effizientes Licht-Recycling erhalten wird. Somit stellen die in Fig. 7a, b gezeigten Ausführungsbeispiele reflektive Strahlformer 700-1 ; 700-2 dar, die auf einem effizienten Licht-Recycling basieren und mit denen eine hohe Lichtausbeute erhalten werden kann.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann bei dem in Fig. 7b gezeigten reflektiven Strahlformer 700-2 die erste Seite 712 der strahlformenden flächigen Struktur 710-2 zwischen den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 beispielsweise konkav oder konvex gewölbt sein. Ferner kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen die erste Seite 1 12; 712 zwischen den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 auch jegliche andere Krümmung oder Wölbung aufweisen. Durch die konkave oder konvexe Wölbung der ersten Seite 712 der strahlformenden flächigen Struktur 710-2 kann beispielsweise eine Winkelmischung des reflektierten Lichtanteils erreicht werden, wodurch die Effizienz des Lichtrecyclings noch weiter erhöht werden kann.
Fig. 8a, b zeigen Seitenansichten von reflektiven Strahlformern 800-1 ; 800-2 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Der reflektive Strahlformer 800-1 in Fig. 8a umfasst beispielsweise die strahlformende flächige Struktur 710-1 von Fig. 7a und eine Flächenlichtquelle 805. Der reflektive Strahlformer 800-2 in Fig. 8d umfasst beispielsweise die strahlformende flächige Struktur 710-2 von Fig. 7b und die Flächenlichtquelle 805. In Fig. 8a, b ist das Koordinatensystem 104 von Fig. 1 gezeigt. Bezug nehmend auf Fig. 8a, b kann die Flächenlichtquelle 805 beispielsweise Strukturen 810 zur Verbesserung der Auskopplung (Lichtauskopplung) aufweisen. Durch das Bereitstellen der Strukturen 810 bzw. von Oberflächenstrukturen auf der Flächenlichtquelle 805 kann die Lichtauskopplung aus der Flächenlichtquelle 805 erheblich verbessert werden, so dass die reflektiven Strahlformer 800-1 ; 800-2 bzw. die Systeme mit der Flächenlichtquelle 805 hinsichtlich ihrer Energieeffizienz optimiert werden können. Durch die Optimierung der Energieeffizienz kann die Intensität der Abstrahlung der reflektiven Strahlformer 800-1; 800-2 maximiert werden. Ferner ist es möglich, dass durch die Kombination der Flächenlichtquelle 805 (mit den Strukturen 810 bzw. den Auskoppelstrukturen) und der strahlformenden flächigen Struktur 710-1 ; 710-2 ein verbessertes System geschaffen werden kann, bei dem einerseits eine erhöhte Energieeffizienz und andererseits gleichzeitig eine verbesserte Strahlformung für die Erzeugung der gewünschten Abstrahlcharakteristik erreicht werden kann.
Fig. 9 zeigt eine Seitenansicht eines Systems 900 mit zwei erfindungsgemäßen reflektiven Strahlformern 900-1 ; 900-2 zum Einstellen einer Abstrahlcharakteristik einer beidseitig abstrahlenden Flächenlichtquelle, bspw. einer OLED 905. Die zwei reflektiven Strahlformer 900-1 ; 900-2 des Systems 900 umfassen beispielsweise die strahlformende flächige Struktur 710-1 ; 710-2 von Fig. 7a, b. Wie in Fig. 9 gezeigt, weist das System 900 den reflektiven Strahlformer 900-1 und den weiteren reflektiven Strahlformer 900-2 auf. Die der Flächenlichtquelle 105 von Fig. 1 entsprechende beidseitig abstrahlende Flächenlichtquelle (bspw. eine OLED) 905 ist zwischen dem reflektiven Strahlformer 900- 1 und dem weiteren reflektiven Strahlformer 900-2 angeordnet. Somit kann die Abstrahlcharakteristik der beidseitig abstrahlenden Flächenlichtquelle 905 bei Durchtritt durch die strahlformende flächige Struktur 710-1 des reflektiven Strahlformers 900-1 und die strahlformende flächige Struktur 710-2 des weiteren reflektiven Strahlformers 900-2 eingestellt werden. Beispielsweise kann hierbei bei einer beidseitig abstrahlenden Flächenlichtquelle die gewünschte Abstrahlcharakteristik in einem ersten Halbraum, der an eine erste Seite der Flächenlichtquelle angrenzt und in einem zweiten Halbraum, der an eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der Flächenlichtquelle angrenzt, erzeugt werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann in Bezug auf Fig. 1 die erste Seite 1 12 der strahlformenden flächigen Struktur 110 zwischen den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 beispielsweise eine diffraktive oder streuende Struktur aufweisen, so dass eine Winkelmischung von reflektierten Lichtanteilen erreicht wird, wodurch eine Verbesserung des Lichtrecyclings erzielt werden kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 liegt das Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung LI der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 auf der ersten Seite 112 der strahlformenden flächigen Struktur 110 und der lateralen Ausdehnung L2 der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 auf der zweiten Seite 1 14 der strahlformenden flächigen Struktur 110 beispielsweise in einem Bereich von 1 : 1,4 bis 1 :3. Bei weiteren Ausfuhrungsbeispielen kann der in Fig. 1 gezeigte reflektive Strahlformer 100 so ausgelegt sein, dass ein Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung L2 der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 auf der zweiten Seite 114 und der Dicke D der strahlformenden flächigen Struktur 110 zwischen der ersten Seite 112 und der zweiten Seite 114 beispielsweise in einem Bereich von 1 :1,5 bis 1 : 10 liegt.
Durch die Verwendung der gerade genannten beispielhaften Parameterbereiche für den reflektiven Strahlformer kann eine optimierte Abstrahlcharakteristik mit einer relativ großen Ablenkung des Schwerpunkts und einer vergleichsweise geringen Halbwertsbreite der Winkelverteilung erzeugt werden.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 der strahlformenden flächigen Struktur 1 10 mit einem transparenten Material gefüllt sein, so dass die Stabilität des reflektiven Strahlformers 100 signifikant erhöht werden kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann ein System mit dem reflektiven Strahlformer 100 implementiert werden, das ferner die Flächenlichtquelle 105 umfasst, und bei dem die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 1 15 der strahlformenden flächigen Struktur 110 mit einem transparenten Material gefüllt sind, wobei die erste Seite 1 12 der strahlformenden flächigen Struktur 110 an die Flächenlichtquelle 105 angrenzt. Durch die direkte Kontaktierung der Flächenlichtquelle 105 an die erste Seite 1 12 der strahlformenden flächigen Struktur 110 kann die Auskoppeleffizienz aus der Flächenlichtquelle 105 verbessert werden, indem unter Berücksichtigung von Brechzahlverhältnissen in dem transparenten Material der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 und in der Flächenlichtquelle 105 die interne Totalreflexion an der Grenzfläche der Flächenlichtquelle 105 vermieden oder zumindest teilweise unterdrückt wird.
Figuren 10a,b zeigen schematische Darstellungen zur Veranschaulichung einer Abstrahlcharakteristik eines erfindungsgemäßen reflektiven Strahlformers. In der schematischen Darstellung von Fig. 10a ist eine von einem Flächenelement dA ausgehende Abstrahlcharakteristik dargestellt. Die Abstrahlcharakteristik bzw. das Abstrahlprofil ist durch ihre Abhängigkeit von Orten, Winkeln und der Wellenlänge gekennzeichnet. Die vom Flächenelement dA einer leuchtenden Fläche in das Raumwinkelelement d abgestrahlte Leistung dP ist im allgemeinen Fall orts-, winkel- und wellenlängenabhängig und beispielsweise durch
dP = B(X,Y, Θ, Φ, X) dA dü
gegeben. Hierbei sind X und Y die lateralen Ortskoordinaten, während Θ und Φ Polar- und Azimuthwinkel sind. Diese sind in dem Koordinatensystem 1003 von Fig. 10a beispielhaft dargestellt. Die Funktion B (X, Y, Θ, Φ, X) bezeichnet beispielhaft eine beliebige orts-, winkel- und wellenlängenabhängige Abstrahlcharakteristik. X ist die Wellenlänge.
Beispielsweise wird die Abstrahlcharakteristik von Festkörperlichtquellen, wie z.B. orga- nischen Leuchtdioden (OLED), durch Interna ihres inneren Aufbaus geregelt. Hierbei erfolgt die Abstrahlung in der Regel in den gesamten Halbraum, wobei das Abstrahlprofil typischerweise durch eine Lambertsche Richtungsverteilung mit einer Flächennormalen (z.B. Flächennormale 101 1 in Fig. 10a) als Zentrum charakterisiert ist. Dabei variiert die Ortsverteilung der Abstrahlcharakteristik in der Regel wenig. Mit dem erfindungsgemäßen reflektiven Strahlformer kann allerdings eine beliebige oder komplexe Abstrahlcharakteristik erzeugt werden, wie es beispielhaft in Fig. 10a,b dargestellt ist. In der schematischen Darstellung von Fig. 10b sind beispielhaft zwei Polardiagramme 1001, 1002 dargestellt, womit die mit dem erfindungsgemäßen reflektiven Strahlformer (z.B. reflektiver Strahlformer 100 gemäß Fig. 1) erzeugte Abstrahlcharakteristik 1010, 1020 bzw. das Abstrahlprofil verdeutlicht werden kann. Die in dem Polardiagramm 1001 von Fig. 10b gezeigte Abstrahlcharakteristik 1010 ist durch eine eingeschränkte Winkelverteilung gekennzeichnet, was für viele Anwendungen des reflektiven Strahlformers von Vorteil sein kann. Darüber hinaus ist die in dem Polardiagramm 1002 von Fig. 10b gezeigte Abstrahlcharakteristik 1020 durch eine vorgegebene (relativ große) Ablenkung des Schwerpunkts der Winkelverteilung ausgezeichnet. Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass die erzeugte Abstrahlcharakteristik in weiten Grenzen bzw. flexibel einstellbar ist. Somit kann gemäß den schematischen Darstellungen von Fig. 10a,b eine gewünschte Abstrahlcharakteristik des reflektiven Strahlformers erzeugt werden, wobei die erzeugte Abstrahlcharakteristik durch eine eingeschränkte Winkelverteilung und/oder eine Ablenkung des Schwerpunkts der Winkelverteilung ausgezeichnet sein kann. Dies ist für viele Anwen- düngen von reflektiven Strahlformern, wie beispielsweise zur Einstellung beliebig gerichteter Abstrahlprofile von Flächenlichtquellen, besonders vorteilhaft.
Zusammenfassend besteht der grundlegende Ansatz der vorliegenden Erfindung darin, eine rein reflektive Struktur (z.B. reflektiver Strahlformer 100 in Fig. 1) zu verwenden, bei der die Grund- und Deckfläche (erste und zweite Seite 112, 1 14) im Wesentlichen parallel zu der lichtemittierenden Oberfläche der flächigen Lichtquelle (Flächenlichtquelle 105) verlaufen.
Bezug nehmend auf Fig. 1 sind die Grund- und die Deckfläche bzw. die erste und die zwei- te Seite 112, 114 dadurch gekennzeichnet, dass dieselben eine Vielzahl von lichtdurchlässigen Öffnungen aufweisen, die durch ebenfalls reflektierende Innenflächen (reflektierende Seitenwände 117) zu lichtdurchlässigen Bereichen verbunden sind bzw. lichtdurchlässige Strahlformungsöffnungen 1 15 bilden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die auf der der Lichtquelle zugewandten Seite liegenden Eintrittsöffnungen der licht- durchlässigen Bereiche kleiner als die auf der der Lichtquelle abgewandten Seite liegenden Austrittsöffnungen. Ferner können gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2a die lichtdurchlässigen Bereiche bzw. die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen 115 unter einem Winkel α gegen die Grenzflächennormale (Normale 201 in Fig. 2a) geneigt sein. Damit kann die Abstrahlcharakteristik, die einem einzelnen lichtdurchlässigen Bereich zugeordnet ist, durch das Verhältnis der Größe der eintritts- und austrittsseitigen Öffnungen, die Dicke D der reflektierenden Struktur (strahlformende flächige Struktur 110) bzw. der sich daraus ergebenden Länge L = Z /cos(a) des lichtdurchlässigen Bereichs entlang der gepunkteten Linie (gestrichelte Linie 215) und die spezielle Ausformung der Kontur der Innenflächen bzw. durch die Gestalt des einzelnen lichtdurchlässigen Bereichs bestimmt werden.
Die entsprechende zweidimensionale Anordnung von lichtdurchlässigen Strahlformungs- Öffnungen (strahlformende flächige Struktur 210) in Fig. 2b stellt ein strahlformendes Element dar, womit die Abstrahlcharakteristik flächenhafter Lichtquellen eingestellt werden kann, ohne dass in dem strahlformenden Element verschiedene Funktionsebenen technologisch aufwendig bzw. hochpräzise ausgerichtet werden müssen. Im Folgenden werden grundsätzliche Überlegungen zur Ausgestaltung bzw. zum erfindungsgemäßen Konzept und Vorteile der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele dargestellt.
Das theoretische Limit für eine erreichbare Winkeleinschränkung eines individuellen Lichtbündels ergibt sich aus der Etendue-Haltung und führt auf den Spezialfall des„Compound Parabolic Concentrator". Dies ist eine rotationssymmetrische Struktur, die sich aus der Anwendung des sogenannten„edge-ray principle" nach Welford/Winston ergibt. Dabei bestimmt das Verhältnis der Öffnungen die erreichbare Winkeleinschränkung. Dies ist ein grundlegender physikalischer Aspekt mit genereller Gültigkeit.
Bei einem gegebenen Öffnungsverhältnis wird die beste Transmission der Gesamtstruktur erreicht, wenn die Ausgangsöffnungen (Querschnitte auf der zweiten Seite 1 14) der einzelnen lichtdurchlässigen Öffnungen (Strahlformungsöffnungen) einen möglichst großen Teil der Gesamtstruktur bedecken. Beispielsweise kann dies durch die in Fig. 5a bis 5c gezeig- ten Ausfuhrungsbeispiele erreicht werden. Vorteilhafte Ausführungen von periodischen oder quasi-periodischen Anordnungen (erste, zweite und dritte Anordnung 510, 520 und 530) der einzelnen lichtdurchlässigen Bereiche (lichtdurchlässige Strahlformungsöffnungen 515; 525; 535) können bei runden Ausgangsöffnungen von hexagonaler oder quadratischer Symmetrie sein, während sie bei elliptischen Ausgangsöffnungen von rhombischer Symmetrie sein können (Fig. 5a bis 5c). Die spezielle Ausformung der Kontur der Innenflächen des einzelnen lichtdurchlässigen Bereichs kann entsprechend der Zielstellung für die Abstrahlcharakteristik erfolgen, wobei Aspekte der Herstellbarkeit berücksichtigt werden sollten. Bei Ausführungsbeispielen können geeignete Formen des Schnittes der Innenkontur des lichtdurchlässigen Bereichs beispielsweise linear (konusförmig), hyperbolisch, parabolisch bzw. segmentiert, sowie ohne oder mit Neigung zur Oberflächennormalen gestaltet sein, wie es in Fig. 4a-h beispielhaft dargestellt ist. Ferner können bei weiteren Aus- führungsbeispielen auch andere geeignete Änderungen der lateralen Ausdehnung bzw. des Querschnitts der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen von der ersten zu der zwei- ten Seite der strahlformenden flächigen Struktur bzw. entlang der Dicke-Richtung verwendet werden, d. h. dass diese Änderungen z-abhängig sind.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können Schnitte quer zur Achse (dritte Achse 103) bzw. die in Fig. 3a bis 3f gezeigten Querschnitte rund, elliptisch, vier- oder mehreckig sein. In der Draufsicht auf die einzelne lichtdurchlässige Öffnung (Draufsichten von Fig. 3 a bis 3f) sind einige der Möglichkeiten gezeigt. Durch den begrenzten Flächenfüllfaktor, der mit den Eingangsseiten der einzelnen lichtdurchlässigen Öffnungen auf der der Lichtquelle zugewandten Seite der reflektiven Struktur bzw. der strahlformenden flächigen Struktur realisiert werden kann, wird nur ein Teil der Strahlen direkt transmittiert, während andere Strahlen zurück in Richtung der Lichtquelle reflektiert werden. Von dort können diese mit der der Flächenlichtquelle eigenen Reflektivität wieder in Richtung des strahlformenden Elements (strahlformende flächige Struktur) reflektiert werden, so dass das effiziente Licht-Recycling erhalten werden kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die der Lichtquelle zugewandten Flächen der reflektiven Struktur zur Strahlformung beispielsweise konkav oder konvex gekrümmt ausgeführt sein. Dadurch kann eine Winkelmischung des reflektierten Lichtanteils erreicht werden, wodurch eine Verbesserung des Licht-Recyclings erreicht werden kann (siehe Fig. 7a,b). Derartige vorteilhafte Winkelmischungen können bei weiteren Ausführungsbeispielen auch durch streuende oder defraktive Strukturen auf den der Lichtquelle zugewandten Flächen des reflektiven Strahlformers bzw. auf der ersten Seite 1 12 erreicht werden.
Um die Lichtauskopplung aus Flächenlichtquellen, wie beispielsweise aus OLED, zu verbessern, können diese gemäß weiteren Ausführungsbeispielen mit Oberflächenstrukturen versehen werden (siehe Fig. 8a,b). Ferner kann eine hinsichtlich der Energieeffizienz vorteilhafte Ausführung für die Strahlformung von Flächenlichtquellen durch die Kombination von Flächenlichtquellen mit Strukturen zur Verbesserung der Auskopplung (Flächenlichtquelle 805) und erfindungsgemäßen reflektiven Strukturen zur Strahlformung (strahlformende flächige Struktur 710-1 ; 710-2) erreicht werden, wie es beispielhaft in Fig. 8a,b dargestellt ist.
Bei Flächenlichtquellen sind die lateralen Abmessungen im Vergleich zur Dicke der Lichtquelle typischerweise sehr groß, wobei die Verhältnisse der lateralen Abmessungen zur Dicke meist größer 10: 1 sind und sogar 100: 1 überschreiten können. Um den damit gegebenen Vorteil der geringen Dicke der Flächenlichtquellen erhalten zu können, kann die reflektive Struktur zur Strahlformung (strahlformende flächige Struktur) ebenfalls dünn ausgeführt werden. Das gelingt z.B. dadurch, dass die Größenverhältnisse der Ein- und Austrittsöffnungen der einzelnen lichtdurchlässigen Bereiche und die Dicke der reflektiven Struktur unter Beibehaltung der Abstrahlcharakteristik geeignet skaliert werden. Bei Ausführungsbeispielen liegen besonders vorteilhafte Verhältnisse der lateralen Abmessungen der ein- und ausgangsseitigen Öffnungen der lichtdurchlässigen Bereiche im Bereich von 1 : 1,5 und 1 :4. Ferner liegen bei weiteren Ausführungsbeispielen besonders vorteilhafte Verhältnisse der lateralen Abmessungen der ausgangsseitigen Öffnungen und der Längen der lichtdurchlässigen Bereiche im Bereich von 1 :2 bis 1 :5 oder auch darüber. Beispielsweise hat ein erfindungsgemäßer reflektiver Strahlformer zur Erzeugung einer gewünschten Abstrahlcharakteristik mit einer Ablenkung bzw. einem Ablenkwinkel von 35° und einer Halbwertsbreite der Winkelverteilung von 30° eine Dicke von 0,8 mm, einen Radius der eintrittsseitigen Öffnung des lichtdurchlässigen Bereichs von 80 μπι und ein Verhältnis der lateralen Abmessungen der ein- und ausgangsseitigen Öffnungen der lichtdurchlässigen Bereiche von 1 :2. Erfindungsgemäße reflektive strahlformende flächige Strukturen, bei denen die lichtdurchlässigen Bereiche hohl (d.h. nicht mit einem Material gefüllt) sind, lassen sich beispielsweise durch Prägetechniken herstellen. Probleme bei der Formung bzw. der Entformung bei geneigten lichtdurchlässigen Bereichen können beispielsweise dadurch umgangen werden, dass die Bewegungsrichtung von Stempel bzw. Matrize der Neigungsrichtung der lichtdurchlässigen Struktur entspricht. Andere Herstellungsverfahren wie z. B. Spritzguss sind ebenfalls anwendbar, wobei die angeführten Her Stellungstechniken jedoch keine abschließende Aufzählung darstellen.
Werden die Strukturen in transparenten Materialien, wie beispielsweise in dünnen Kunst- stofffolien gefertigt, müssen diese nach der Formgebung reflektierend beschichtet werden. Dieser Fertigungsschritt kann entfallen, wenn Metallfolien direkt strukturiert werden. Zur Beschichtung können beispielsweise Sputterverfahren, mit denen reflektierende Metallschichten erzeugt werden können, Verwendung finden. Neben metallischen Beschichtun- gen ist ebenfalls eine Verwendung dielektrischer Schichten möglich, um insgesamt das Reflexionsverhalten der Grenzflächen der reflektierenden Struktur in Abhängigkeit von der Wellenlänge und dem Einfallswinkel geeignet zu gestalten.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen des reflektiven Strahlformers können die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen mit einem transparenten Material, wie beispielsweise einem Polymer, gefüllt werden. Durch die Füllung der offenen reflektiven Struktur kann deren Festigkeit positiv beeinflusst werden. Zudem sind glatte Grenzflächen, die durch eine Füllung der lichtdurchlässigen Öffnungen hergestellt werden können, weniger anfällig für Verschmutzungen und überdies leichter zu reinigen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann durch die Wahl des Füllmaterials über den Brechungsindex die Richtwirkung beeinflusst werden, wobei weitere Füllmaterial-spezifische Effekte, wie beispielsweise eine wellenlängenabhängige Transmission, ausgenutzt werden können.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können gefüllte reflektive Strahlformer, wie beispielsweise durch Klebung, in direkten Kontakt mit der Flächenlichtquelle gebracht werden, so dass sich die Auskoppeleffizienz aus der Flächenlichtquelle dadurch verbessert, dass je nach den Brechzahl Verhältnissen, die interne Totalreflexion an der Grenzfläche der Flächenlichtquelle zumindest teilweise unterdrückt wird. Bei der Gestaltung der Abstrahlcharakteristik sollte die an der Ausgangsöffnung des lichtdurchlässigen Bereichs auftretende Lichtbrechung, die die Möglichkeit der Winkeleinschränkung verringert, berücksichtigt werden.
Bei Ausführungsbeispielen mit streng periodischen Anordnungen der lichtdurchlässigen Bereiche können im Mittel ortsunabhängige Winkelverteilungen realisiert werden. Die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle entspricht dabei 1 :1 der Abstrahlcharakteristik der einzelnen lichtdurchlässigen Öffnung. Bei Ausführungsbeispielen mit variierenden Parametern, wie beispielsweise bezüglich des Verhältnisses der lateralen Ausdehnung der ein- und austrittsseitigen Öffnungen der lichtdurchlässigen Bereiche oder deren Neigung, können ortsabhängige Abstrahlcharakteristiken realisiert werden (siehe Fig. 6). Für die Gestaltung der einzelnen lichtdurchlässigen Öffnungen bestehen dabei dieselben Freiheitsgrade wie oben dargestellt.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann für beidseitig abstrahlende flächenhafte Lichtquellen durch zwei erfindungsgemäße reflektive Strahlformer die Lichtverteilung in beiden Abstrahlrichtungen eingestellt werden, wie es in Bezug auf Fig. 9 beschrieben ist. Dabei können die jeweiligen reflektiven Strahlformer sowohl identische als auch unter- schiedliche Bauformen aufweisen (siehe Fig. 9).
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten ein- leuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachfolgenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterungen der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen einen reflektiven Strahlformer zur Einstellung beliebig gerichteter Abstrahlprofile von Flächenlichtquellen. Mit dem erfindungsgemäßen reflektiven Strahlformer wird die Erzeugung einer in weiten Grenzen einstellbaren Abstrahlcharakteristik einer flächigen Lichtquelle durch eine reflektive Gesamtstruktur, in der einzelne lichtdurchlässige und strahlformende Öffnungen periodisch oder auch variabel angeordnet sind, ermöglicht.
Im Gegensatz zur Abstrahlcharakteristik von Festkörperlichtquellen, wie beispielsweise organischen Leuchtdioden (OLED), die durch Interna des inneren Aufbaus geregelt wird und in der Regel in dem ganzen Halbraum erfolgt (meist mit einer Lambertschen Richtungsverteilung mit der Flächennormalen als Zentrum, wobei die Ortsverteilung in der Regel wenig variiert), oder wie beispielsweise transparenten OLED, bei denen die Abstrah- lung auch nach oben und unten erfolgen kann, kann mit dem erfindungsgemäßen reflekti- ven Strahlformer eine spezielle, anders gerichtete Abstrahlung, die für zahlreiche Anwendungen wünschenswert ist, erzeugt werden. Beispielsweise ermöglichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine eingeschränkte Winkelverteilung und/oder eine Ablenkung des Schwerpunkts der Winkelverteilung (siehe Fig. 10a,b). Ganz allgemein schaffen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Möglichkeit für die Einstellung der Abstrahlcharakteristik flächenhafter Lichtquellen.
Im Übrigen ermöglichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine weitgehend freie Einstellbarkeit der Abstrahlcharakteristik flächenhafter Lichtquellen, wobei eine technologisch aufwendige bzw. hochpräzise Ausrichtung verschiedener Funktionsebenen (Blenden, Linsen, usw.) bei der Herstellung der Strahlformer vermieden werden kann.
Die vorliegende Erfindung kann vorrangig in der Beleuchtung, sowie für alle Anwendungen, bei denen flächige Lichtquellen mit speziellen Abstrahlcharakteristiken eingesetzt werden müssen, Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche
Reflektiver Strahlformer (100) zum Erzeugen einer gewünschten Abstrahlcharakteristik aus einer Abstrahlcharakteristik einer Flächenlichtquelle (105), mit folgenden Merkmalen: einer strahlformenden flächigen Struktur (110) mit einer Mehrzahl von lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115), die sich von einer der Flächenlichtquelle (105) zuzuwendenden ersten Seite (112) zu einer der ersten Seite (1 12) gegenüberliegenden zweiten Seite (114) durch die strahlformende flächige Struktur (110) erstrecken; wobei die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115) reflektierende Seitenwände (117) aufweisen; und wobei eine laterale Ausdehnung (LI) der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (1 15) auf der ersten Seite (112) der strahlformenden flächigen Struktur (110) kleiner ist als eine laterale Ausdehnung (L2) der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115) auf der zweiten Seite (114) der strahlformenden flächigen Struktur (110), so dass die Abstrahlcharakteristik der Flächenlichtquelle (105) bei Durchtritt durch die strahlformende flächige Struktur (1 10) auf die gewünschte Abstrahlcharakteristik geändert wird.
Der reflektive Strahlformer (200) nach Anspruch 1, wobei die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115) der strahlformenden flächigen Struktur (1 10) unter einem vorbestimmten Neigungswinkel (a) gegen eine Normale (201) der strahlformenden flächigen Struktur (1 10) geneigt sind.
Der reflektive Strahlformer (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (310; 320; 330; 340; 350; 360) der strahlformenden flächigen Struktur (1 10) auf der ersten und der zweiten Seite derselben einen ersten bzw. zweiten Querschnitt (312, 314; 322, 324; 332, 334; 342, 344; 352, 354; 362, 364) aufweisen, die eine runde, elliptische, viereckige oder mehreckige Form aufweisen und zueinander kongruent oder inkongruent und in lateraler Richtung gegeneinander versetzt oder zentriert angeordnet sind.
Der reflektive Strahlformer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die laterale Ausdehnung (S) der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (410; 420; 430; 440; 450; 460; 470; 480) von der ersten zu der zweiten Seite (1 12, 1 14) linear, hyperbolisch, parabolisch oder segmentiert ändert.
Der reflektive Strahlformer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (515; 525; 535) der strahlformenden flächigen Struktur (110) auf der zweiten Seite (114) derselben regelmäßig nebeneinander angeordnet sind, wobei die regelmäßige Anordnung (510; 520; 530) ein hexagonales, quadratisches oder rhombisches oder dreieckiges Gitter ist.
Der reflektive Strahlformer (600) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich zwischen benachbarten lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (615-1, 615-2) das Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung (LI, LI ') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (615-1, 615-2) auf der ersten Seite (1 12) und der lateralen Ausdehnung (L2, L2') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen auf der zweiten Seite (114) und/oder der Neigungswinkel (α, a') der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (615-1, 615-2) lateral ändert.
Der reflektive Strahlformer (700-1 ; 700-2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die strahlformende flächige Struktur (710-1; 710-2) auf der ersten Seite (112) derselben reflektierend ist.
Der reflektive Strahlformer (700-2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Seite (712) zwischen den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115) konkav oder konvex gewölbt ist.
Der reflektive Strahlformer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Seite (1 12) zwischen den lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115) eine diffraktive oder streuende Struktur aufweist.
Der reflektive Strahlformer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung (LI) der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (1 15) auf der ersten Seite (112) der strahlformenden flächigen Struktur (110) und der lateralen Ausdehnung (L2) der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115) auf der zweiten Seite (114) der strahlformenden flächigen Struktur (110) in einem Bereich von 1 : 1 ,4 bis 1 :3 liegt.
1 1. Der reflektive Strahlformer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Verhältnis zwischen der lateralen Ausdehnung (L2) der lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115) auf der zweiten Seite (114) und einer Dicke (D) der strahlformenden flächigen Struktur (110) zwischen der ersten Seite (112) und der zweiten Seite (1 14) in einem Bereich von 1 : 1,5 bis 1 :10 liegt.
12. Der reflektive Strahlformer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115) der strahlformenden flächigen Struktur (110) mit einem transparenten Material gefüllt sind.
13. System mit einem reflektiven Strahlformer (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das ferner die Flächenlichtquelle (105) umfasst, wobei die lichtdurchlässigen Strahlformungsöffnungen (115) der strahlformenden flächigen Struktur (110) mit einem transparenten Material gefüllt sind, wobei die erste Seite (1 12) der strahlformenden flächigen Struktur (1 10) an die Flächenlichtquelle (105) angrenzt.
14. System (900) mit einem reflektiven Strahlformer (900-1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das femer einen weiteren reflektiven Strahlformer (900-2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist, wobei die Flächenlichtquelle (905) beidseitig abstrahlend ist und zwischen dem reflektiven Strahlformer (900-1) und dem weiteren reflektiven Strahlformer (900-2) angeordnet ist, so dass die Abstrahlcharakteristik der beidseitig abstrahlenden Flächenlichtquelle (905) bei Durchtritt durch die strahlformende flächige Struktur (710-1) des reflektiven Strahlformers (900-1) und die strahlformende flächige Struktur (710-2) des weiteren reflektiven Strahlformers (900-2) eingestellt wird.
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