[发明专利]用于发光二极管的光束扩展光学装置

权利要求书

1.一种用于在角度上加宽从发光二极管模块(3)发出的光的装置(10)，包括：

关于纵轴(39)对称的透镜(10A)；

该透镜(10A)包括由外表面限制的透明材料；

该外表面包括蝠蝙翅状结构，该蝠蝙翅状结构使从该发光二极管模块(3)发出的光线的朗伯输入分布(4)转换成从该透镜(10A)发出的光线的基本上均匀的输出分布(5)；

该蝠蝙翅状结构包括面向该发光二极管模块(3)的近端部分，该近端部分包括：

在该近端部分中心的凹进部分(29)，其中从该发光二极管模块(3)进入该透镜(10A)的任何光线都会经由该凹进部分(29)来进入；和

沿圆周围绕该凹进部分(29)的全内反射部分(32)，其中经由该凹进部分(29)进入该透镜(10A)且直接照射在该全内反射部分(32)上的任何光线都会以比该透镜(10A)的临界角大的入射角进入。

2.如权利要求1所述的装置(10)，

其中光线的朗伯输入分布(4)包括多个输入光线，该多个输入光线中的每个输入光线都具有相对功率和传播方向之间的输入关系，该输入关系随着该传播方向和该纵轴(39)之间的余弦而变化；和

其中光线的基本上均匀的输出分布(5)包括多个输出光线，该多个输出光线中的每个输出光线都具有相对功率和传播方向之间的输出关系，该输出关系在所有的传播方向上大致均匀。

3.如权利要求2所述的装置(10)，其中该大致均匀的输出关系包括100％的峰值、60％和80％之间的平均值、以及20％和50％之间的最小值。

4.如权利要求2所述的装置(10)，其中该大致均匀的输出关系包括100％的峰值、65％和75％之间的平均值、以及30％和40％之间的最小值。

5.如权利要求2所述的装置(10)，其中该大致均匀的输出关系包括100％的峰值、大约70％的平均值、以及大约35％的最小值。

6.如权利要求1所述的装置(10)，其中该透镜(10A)关于该纵轴(39)旋转对称。

7.如权利要求1所述的装置(10)，其中，对于包括该纵轴(39)的平面，对于在跨越关于该纵轴(39)的360度的该平面内的每个方向，从该透镜(10A)发出的光线的基本上均匀的输出分布(5)包括至少一个沿着每个方向传播的射出光线。

8.如权利要求1所述的装置(10)，其中从该透镜(10A)发出的光线的基本上均匀的输出分布(5)包括：

第一多个光线，其经由该凹进部分(29)进入该透镜(10A)且然后经由该蝠蝙翅状结构直接离开该透镜(10A)；和

第二多个光线，其经由该凹进部分(29)进入该透镜(10A)，在内部从该蝠蝙翅状结构反射至少一次，然后经由该蝠蝙翅状结构离开该透镜(10A)。

9.如权利要求8所述的装置(10)，其中对于该第一和第二多个光线，该进入和离开包括经由该蝠蝙翅状结构的折射，该折射包括由斯涅耳定律决定的光线方向的改变和由菲涅耳透射功率系数决定的相对功率的减小。

10.如权利要求8所述的装置(10)，其中对于该第二多个光线，来自该蝠蝙翅状结构的内反射包括由反射定律决定的光线方向的改变，以及对于比该透镜(10A)的临界角小的入射角，来自该蝠蝙翅状结构的内反射包括由菲涅耳反射功率系数决定的相对功率的减小。

11.如权利要求1所述的装置(10)，其中该透镜(10A)的临界角是(1除以该透镜(10A)的折射率)的反正弦。

12.如权利要求1所述的装置(10)，

其中该凹进部分(29)是半球状的；和

其中从该发光二极管模块(3)进入该透镜(10A)的任何光线都是以法线入射经由该凹进部分(29)而进入的。

13.如权利要求1所述的装置(10)，其中该全内反射部分(32)的径向截面是笔直的，大部分与该纵轴(39)垂直，且在从近端到远端的方向上从该透镜(10A)的中心前进到侧边缘(33)。

14.如权利要求1所述的装置(10)，其中该外表面包括在与该近端部分相对的远端部分上的至少一个凸块(38)，该至少一个凸块(38)最接近该纵轴(39)。