技术领域
[0001] 本
发明总体上涉及光照明(illumination)和照明(lighting)。特别地，但不排他地，本发明涉及包括
光源和透镜结构的照明装置。
背景技术
[0002] 传统上，用于光源诸如
灯泡、LED(发光
二极管)等的透镜被设计为诸如塑料或玻璃等合适材料制成的简单的对称元件。图1从不同
角度描绘了与点状光源诸如LED 108相关联的典型透镜。从轴测视图102和俯视图104中可以容易地观察到现有透镜结构的均一性。进一步参考侧视图106，这种平坦(所示的情况)的凹透镜或凸透镜包含均匀的表面，或这种平坦的凸透镜或凹透镜至多可以包括恒定的光学功能图案，诸如光栅。这样的方案对于开发和制造而言相对较容易，同时在光透射、粗糙折射和光源保护目的方面仍然相对较好地起作用，但是从所出现的对于光照明设置的关于
能量效率、光图案可控性、照明器具尺寸等现有要求的角度来看，这些简单的传统透镜明显已经变得不是最优的，并且需要新的方案。光学器件似乎已经落后于实际光源诸如LED及其各种其他形式的发展。
发明内容
[0003] 本发明的目的是至少缓解与
现有技术有关的上述问题中的一个或多个问题。
[0004] 本发明的目的可以通过独立
权利要求的特征来实现。
[0005] 一方面，本发明涉及根据
独立权利要求1的照明装置。另一方面，本发明涉及权利要求10的光学透射元件。
[0006] 根据本发明的一个实施方案，照明装置包括：单个优选为点状的光源，最优选为LED；以及光学地连接至所述光源的透射透镜结构，该透射透镜结构限定有多个光学功能性的相互不同的区段(segment)，这些区段专用于所述单个光源以用于控制来自该光源的光的分布和指向。
[0007] 根据另一实施方案，用于至少光学地连接至优选单个点状光源以与该单个点状光源一起形成照明装置的光学透射元件限定有多个光学功能性的相互不同的区段(204，206，208，304，306，308)，这些区段专用于共同控制来自所述优选单个光源的光的分布和指向。
[0008] 该装置可以构建照明设备封装件例如LED封装件的至少一部分。光源和透镜结构可以直接地和/或经由封装件的中间元件(
支撑体、本体等)集成在一起。光源可以包括例如LED芯片或“裸片(die)”。透镜可以位于离实际的LED芯片一距离处。可替代地，透镜可以至少部分地封装LED裸片和可选的其他元件，诸如相关的
基板、布线、焊盘、控制/
驱动器电子器件等。在一些实施方案中，透镜材料基本上可以
接触LED芯片，或者可以通过可以是气体、
流体、液体、固体或凝胶的中间材料的间隙而与LED芯片间隔开。
[0009] 透镜可以是基本上为平面的或“平坦的”。可替代地，透镜可以带有真实的3D形状，并且可能具有不对称的形状。透镜可以包括一种或多种材料，例如塑料、
硅酮或玻璃。透镜可以是单
块式的。
[0010] 区段可以在结构特征部件(feature)方面不同。在尺寸、形状和相关的光学功能特征部件方面，区段可以具有相互不同的体积和/或表面积，其中上述光学功能特征部件诸如为图案、可选的表面凹凸(relief，浮雕、起伏)图案、隔离的形态(form)/轮廓和/或空腔光学器件。区段之间的实际光学功能也可以变化。多个区段可以相对于共用参照物内部地和/或相互地对称，或者可以是不对称的。区段可以相互邻接、重叠和/或包含嵌套部分。
[0011] 透镜结构还可以包含若干无表面凹凸形态的区段。
[0012] 不同区段的图案可以包含相互不同的凹凸形态、形态的对准性、形态的尺度/大小、和/或形态的
密度或周期。
[0013] 凹凸形态可以限定单轮廓，连接式轮廓，组合、重叠或混合式轮廓，嵌套轮廓，槽，突起，倾斜轮廓，矩形轮廓，闪耀轮廓，闪耀光栅轮廓，折射菲涅
耳轮廓，衍射光栅轮廓，对称轮廓，不对称轮廓，和/或折射轮廓。
[0014] 除了表面特征部件之外或代替表面特征部件，可以在区段中嵌入若干光学特征部件。所嵌入的光学特征部件包括例如颗粒、图案和空腔，诸如材料/物质与透镜中的相邻固体物质不同的空气腔或其他气体腔、流体腔、凝胶腔或固体腔。空腔与(固体的)相邻透镜材料的边界可以在透镜结构内限定内部凹凸形态。
[0015] 透镜结构可以由单片材料或可选地接合在一起的多片材料限定
单层透镜或多层透镜。物理上，可以首先将若干不同的层设计并设置有不同的光学特征部件，并且然后通过合适的方法诸如
层压将这些层接合在一起。可替代地，可以通过在不同的深度处对已经是整体的或甚至单片的材料进行加工以获得所需层来建立功能性多层结构。
[0016] 区段和/或相关特征部件，诸如表面图案、表面形态或嵌入的特征部件，可以被配置成实现选自由以下组成的组中的至少一种功能：光管理、定向、
准直、漫射、衍射、(例如从白光)着色(color)和散射。
[0017] 例如，根据实施方案，上述特征部件的尺寸可以在亚微米、或者一微米或几微米的数量级。
[0018] 透镜的所需最小透射率取决于实施方案，并且考虑到目标
波长，可以是至少约50％、60％、70％、80％、85％、90％或甚至95％。而且，透镜可以是光学透明的(透射率例如在90％或更高的数量级)，或者可以是半透明的，具有相当大的光散射特性。透镜可以被着色或具有着色功能。光源可以发射白光和/或另一种
颜色/波长的光，例如红外光。因此，可以使用可见光发射源和/或不可见光发射源。
[0019] 根据本发明的每个具体实施方案，本发明的实用性由各种因素产生。光学设计在照明领域越来越重要。本方案以新颖的方式解决了该全球性需求。通过本发明的实施方案，甚至可以准确且彻底地控制从单个点状光源诸如LED耦合出去的光。新颖的透镜设计可以包含许多不同的区段，这些区段限定了具有用于光管理、光的方向或
指向性增强、准直和漫射目的等选项的不同光学特征部件的离散区域。这种基于单光源的方案使得能够为光照明提供不对称并且通常优选的光分布。可以控制所分布的光的均一性。通过包括多个所提出的照明装置的多LED方案可以构成较大的均一性分布，其中每个照明装置均具有其自己的专用/单独的(甚至相互独特的)透镜结构，以便适当地控制所分布的光。可以通过可适用的控制电子器件来共同控制多LED方案的这些装置。
[0020] 基于以下详细描述，技术人员将会清楚各种其他优点。
[0021] 表述“若干”在本文中是指从一(1)开始至例如一、二或三的任何正整数。
[0022] 表述“多个”在本文中是指从二(2)开始至例如二、三或四的任何正整数。
[0023] 术语“第一”和“第二”不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元素与另一个元素区分开。
[0024] 在
从属权利要求中公开了本发明的不同实施方案。
附图说明
[0025] 下面将参照随附附图更详细地描述本发明，在附图中：
[0026] 图1示出了根据现有技术的照明装置的实施方案。
[0027] 图2A示出了根据本发明的实施方案的照明装置的实施方案。
[0028] 图2B描绘了用于图2A的实施方案的表面设计选项、相关参数和形状。
[0029] 图3A示出了根据本发明的照明装置的另一实施方案。
[0030] 图3B描绘了用于图3A的实施方案的表面设计选项、相关参数和形状。
[0031] 图4描绘了具有多个光源的多LED方案的实施方案，每个光源被分配有专用的透镜结构。
具体实施方式
[0032] 所提出的光学透射元件例如透镜通常可以是基本上平面的，例如具有平面/低高度柱形形状。此外，该透射元件可以是弯曲的或包含弯曲形状。该透射元件可以在其一侧面或两个可能相对的侧面上限定基本上圆形的表面区域。至少该透射元件可以具有圆形截面。可替代地，关于截面和/或表面，可以使用其他形状，例如棱角状形状，诸如矩形、三角形、六边形或大致多边形形状。
[0033] 区段可以在透镜表面上限定离散的(功能上、结构上和/或视觉上可区分的)半圆形区域(或具有半圆形突出体)。可替代地，区段可以限定四分之一圆或与相邻区段或外界具有例如(直)线和/或曲线型边界的其他形状的区域。区段与透镜的至少一个其他区段相邻。
[0034] 透镜被设计用于服务单个点状光源诸如LED，但是可以方便地将许多LED+透镜组合联合在一起，以产生优选具有共用壳体的较大的光照明器具。
[0035] 图2A通过俯视图/平面图示出了根据本发明的实施方案的照明装置的实施方案。特别地，图中示出了透射元件(透镜)202。图中现在示出了光源本身，通常仅单个LED，尽管光源就其本身而言不构成本实施方案的发明核心，但是例如图1中的结合有LED 108的略图
106在此也适用于光源相对于透镜202的粗略
定位，即透镜至少光学地连接至LED，使得从LED发射的光入射在透镜202上，传播通过透镜202并且最终以关于例如分布、方向、准直、漫射等的所需性质从该透镜射出或“耦合出去”。因此，透镜202被配置用于控制最初由单个光源发射的光(例如分布和方向)。
[0036] 在这一点上，通常值得注意提及的是，根据本发明的实施方案的透镜结构可以可选地包含功能性涂层和/或膜，这些功能性涂层和/或膜的功能可以是光学的、保护性的、防刮擦的、防潮(疏
水性)的等。
[0037] 回到图2A，该实施方案包括用于光管理的三个区段204、206、208。在该
实施例中，每个区段大体上或大致地限定半圆形区域，每个区域上具有不同周期和轮廓的光栅槽。可以认为区段204、206、208的表面(凹凸)图案形成整个透镜表面的整体或总体的表面图案。
[0038] 在区段的区域内，凹凸形态的周期和图案/轮廓保持不变。例如，所设置的槽可以是几微米深，例如约9μm深，并且可以围绕原点旋转，从而遵循区段的一般形态。整个部件的直径可以是约70mm。
[0039] 图2B描绘了用于图2A的实施方案的各个区段204、206、208的区域1、2和3的表面设计选项、相关参数和形状。槽周期在约8微米至约20微米的范围内。区域内的光栅是连续的。
[0040] 区段204的区域1从原点(例如透镜表面的中心)开始，而区段206和208的区域2和3不是从原点开始，因为这些区域在远离原点处开始。在区段208和206、204之间，透镜202可以具有没有光学功能特征部件的空白区域210。可替代地，标号210可以指透镜结构202中的凹陷、空腔或甚至通孔。
[0041] 图3A通过俯视图/平面图示出了根据本发明的照明装置的另一实施方案。图中示出了透射元件(透镜)302。
[0042] 该实施方案包括用于光管理的三个区段304、306、308。可以认为区段304、306、308的表面(凹凸)图案形成透镜表面上的整体或总体的表面图案。通常，槽可以类似于图2A中的槽。
[0043] 图3B描绘了用于图3A的实施方案的各个区段304、306、308的区域1、2和3的表面设计选项、相关参数和形状。槽周期在约29微米至约67微米的范围内。区域内的光栅是连续的。
[0044] 区段304的区域1从原点(透镜表面的中心)开始，而区段306和308的区域2和3不是从原点开始，因为这些区域从远离原点处开始。在区段208和206、204之间，透镜302可以具有没有光学功能特征部件的空白区域310。可替代地，标号210可以指透镜结构202中的凹陷、空腔或甚至通孔。
[0045] 图4描绘了具有多个上文描述的照明装置的多LED方案402的实施方案，多个照明装置可能集成在共用的壳体内，每个装置包括分配有专用透镜结构404、406、408的专用光源。透镜整体上可以建立透镜矩阵。
