[发明专利]用于修改光分布的光学设备

说明书

本发明提供一种用于修改光分布的光学设备。该光学设备(201)包括具有入光表面(206)和出光表面(207)的透镜(205)。该入光表面包括在入光表面的中心区域(208)上的一个或多个V形突起，并且该入光表面在该中心区域以外的区域(209)上没有角。每个V形突起被成形以使得在光束到达该V形突起的一个侧表面时发生表面穿透，并且在光束到达该V形突起的其它侧表面时发生全内反射。由此，由光源(202)的发光表面(213)的边缘区域发射的倾斜到达的光束更好地与由发光表面的其它区域发射的光束进行混合。因此，光分布图案内所不期望的颜色变化被减少。

技术领域

本公开总体上涉及照明工程。更具体地，本公开涉及一种用于修改由光源产生的光的分布的光学设备，所述光源可以例如但并非必然包括一个或多个发光二极管“LED”。

背景技术

光源所产生的光的分布在一些应用中会很重要，或者甚至是关键。光源可以例如但并非必然包括一个或多个发光二极管“LED”、一个或多个白炽灯或者一个或多个气体放电灯。由光源产生的光的分布可以利用光学设备进行修改，所述光学设备诸如透镜、反射器，以及包括充当透镜的部分和充当反射器的部分的组合透镜-反射器设备。图1示出了用于修改由光源102所发射的光的分布的根据现有技术的示例性光学设备101的截面图。光学设备101例如可以是拉长元件，从而图1中的截面是光学设备101的横截面，并且该横截面在平行于坐标系199的z轴的纵向长度上是相同的。作为另一个示例，光学设备101可以关于坐标系199的y轴旋转对称。在该示例情形中，光源202是发光二极管，其包括发射蓝光的半导体部件103以及将该蓝光转换为具有多个波长的光的黄磷104。

在许多情形下，光源102是非理想的，从而由光源102的发光表面“LES”的中心区域发射的光具有与由该发光表面的边缘区域发射的光不同的波长分布。通常，对应于蓝色的波长在由中心区域发射的光中占据主导，而对应于黄色的波长则在由边缘区域发射的光中占据主导。由上述中心区域和边缘区域之间的区域发射的光可以是白色，即具有不同波长的平衡混合。在图1中，由中心区域发射的示例性光束利用附图标记151描绘，由边缘区域发射的示例性光束利用附图标记152描绘，并且由上述中心区域和边缘区域之间的区域发射的示例性光束则利用附图标记153来描绘。

因为许多光源在上文所描述的方式中是非理想的，所以通常期望光学设备101将由光源102的发光表面的不同区域发射的光分量进行混合。尤其是由发光表面的边缘区域发射的倾斜到达的光束——诸如光束152，被控制从而在光的整个分布图案上实现不同波长的所期望混合是具有挑战性的。通常，希望不同波长的混合使得光是白色。一种解决上述问题的已知方法是在光学设备的入光表面和/或出光表面提供以纹理和/或粗糙化以混合具有不同波长的光分量。纹理和粗糙化的缺点在于，它们通过将光朝向光源反射回去而降低了光学设备的效率。此外，纹理和粗糙化会将光散射至所不期望的方向，并且因此光分布图案的形状与所期望的形状有所偏差。

发明内容

下文给出简化的发明内容以便提供对各个发明实施例的一些方面的基本理解。发明内容并非是本发明的广泛概述。其并非意在标示出本发明的关键或决定性要素，也并非意在界定本发明的范围。以下发明内容仅以简化形式给出本发明的一些概念，作为对本发明的示例性实施例的更详细描述的前序。

在本文中，词语“几何”在被用作前缀时意指并不一定是任何物理对象的一部分的几何概念。几何概念例如可以是几何的点、直的或弯曲的几何线条、几何平面、非平面的几何表面、几何空间，或者零、一、二或三维的任何其它几何实体。

依据本发明，提供了一种用于修改由光源产生的光的分布的新型光学设备。

根据本发明的光学设备由透明材料制成，并且该光学设备包括具有入光表面和出光表面的透镜。该入光表面包括处于该入光表面的中心区域上的一个或多个V形突起，并且该入光表面在该中心区域以外的区域上没有角。每个V形突起被成形以使得在光束到达该V形突起的侧表面时发生表面穿透，并且响应于上述光束到达考虑的该V形突起的其它侧表面的情况而发生全内反射“TIR”。