本發(fā)明總體上涉及光照明(illumination)和照明(lighting)。特別地，但不排他地，本發(fā)明涉及包括光源和透鏡結(jié)構(gòu)的照明裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)上，用于光源諸如燈泡、led(發(fā)光二極管)等的透鏡被設(shè)計為諸如塑料或玻璃等合適材料制成的簡單的對稱元件。圖1從不同角度描繪了與點狀光源諸如led108相關(guān)聯(lián)的典型透鏡。從軸測視圖102和俯視圖104中可以容易地觀察到現(xiàn)有透鏡結(jié)構(gòu)的均一性。進(jìn)一步參考側(cè)視圖106，這種平坦(所示的情況)的凹透鏡或凸透鏡包含均勻的表面，或這種平坦的凸透鏡或凹透鏡至多可以包括恒定的光學(xué)功能圖案，諸如光柵。這樣的方案對于開發(fā)和制造而言相對較容易，同時在光透射、粗糙折射和光源保護(hù)目的方面仍然相對較好地起作用，但是從所出現(xiàn)的對于光照明設(shè)置的關(guān)于能量效率、光圖案可控性、照明器具尺寸等現(xiàn)有要求的角度來看，這些簡單的傳統(tǒng)透鏡明顯已經(jīng)變得不是最優(yōu)的，并且需要新的方案。光學(xué)器件似乎已經(jīng)落后于實際光源諸如led及其各種其他形式的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是至少緩解與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的上述問題中的一個或多個問題。

本發(fā)明的目的可以通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。

一方面，本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求1的照明裝置。另一方面，本發(fā)明涉及權(quán)利要求10的光學(xué)透射元件。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，照明裝置包括：單個優(yōu)選為點狀的光源，最優(yōu)選為led；以及光學(xué)地連接至所述光源的透射透鏡結(jié)構(gòu)，該透射透鏡結(jié)構(gòu)限定有多個光學(xué)功能性的相互不同的區(qū)段(segment)，這些區(qū)段專用于所述單個光源以用于控制來自該光源的光的分布和指向。

根據(jù)另一實施方案，用于至少光學(xué)地連接至優(yōu)選單個點狀光源以與該單個點狀光源一起形成照明裝置的光學(xué)透射元件限定有多個光學(xué)功能性的相互不同的區(qū)段(204，206，208，304，306，308)，這些區(qū)段專用于共同控制來自所述優(yōu)選單個光源的光的分布和指向。

該裝置可以構(gòu)建照明設(shè)備封裝件例如led封裝件的至少一部分。光源和透鏡結(jié)構(gòu)可以直接地和/或經(jīng)由封裝件的中間元件(支撐體、本體等)集成在一起。光源可以包括例如led芯片或“裸片(die)”。透鏡可以位于離實際的led芯片一距離處?？商娲?，透鏡可以至少部分地封裝led裸片和可選的其他元件，諸如相關(guān)的基板、布線、焊盤、控制/驅(qū)動器電子器件等。在一些實施方案中，透鏡材料基本上可以接觸led芯片，或者可以通過可以是氣體、流體、液體、固體或凝膠的中間材料的間隙而與led芯片間隔開。

透鏡可以是基本上為平面的或“平坦的”?？商娲兀哥R可以帶有真實的3d形狀，并且可能具有不對稱的形狀。透鏡可以包括一種或多種材料，例如塑料、硅酮或玻璃。透鏡可以是單塊式的。

區(qū)段可以在結(jié)構(gòu)特征部件(feature)方面不同。在尺寸、形狀和相關(guān)的光學(xué)功能特征部件方面，區(qū)段可以具有相互不同的體積和/或表面積，其中上述光學(xué)功能特征部件諸如為圖案、可選的表面凹凸(relief，浮雕、起伏)圖案、隔離的形態(tài)(form)/輪廓和/或空腔光學(xué)器件。區(qū)段之間的實際光學(xué)功能也可以變化。多個區(qū)段可以相對于共用參照物內(nèi)部地和/或相互地對稱，或者可以是不對稱的。區(qū)段可以相互鄰接、重疊和/或包含嵌套部分。

透鏡結(jié)構(gòu)還可以包含若干無表面凹凸形態(tài)的區(qū)段。

不同區(qū)段的圖案可以包含相互不同的凹凸形態(tài)、形態(tài)的對準(zhǔn)性、形態(tài)的尺度/大小、和/或形態(tài)的密度或周期。

凹凸形態(tài)可以限定單輪廓，連接式輪廓，組合、重疊或混合式輪廓，嵌套輪廓，槽，突起，傾斜輪廓，矩形輪廓，閃耀輪廓，閃耀光柵輪廓，折射菲涅耳輪廓，衍射光柵輪廓，對稱輪廓，不對稱輪廓，和/或折射輪廓。

除了表面特征部件之外或代替表面特征部件，可以在區(qū)段中嵌入若干光學(xué)特征部件。所嵌入的光學(xué)特征部件包括例如顆粒、圖案和空腔，諸如材料/物質(zhì)與透鏡中的相鄰固體物質(zhì)不同的空氣腔或其他氣體腔、流體腔、凝膠腔或固體腔?？涨慌c(固體的)相鄰?fù)哥R材料的邊界可以在透鏡結(jié)構(gòu)內(nèi)限定內(nèi)部凹凸形態(tài)。

透鏡結(jié)構(gòu)可以由單片材料或可選地接合在一起的多片材料限定單層透鏡或多層透鏡。物理上，可以首先將若干不同的層設(shè)計并設(shè)置有不同的光學(xué)特征部件，并且然后通過合適的方法諸如層壓將這些層接合在一起?？商娲?，可以通過在不同的深度處對已經(jīng)是整體的或甚至單片的材料進(jìn)行加工以獲得所需層來建立功能性多層結(jié)構(gòu)。

區(qū)段和/或相關(guān)特征部件，諸如表面圖案、表面形態(tài)或嵌入的特征部件，可以被配置成實現(xiàn)選自由以下組成的組中的至少一種功能：光管理、定向、準(zhǔn)直、漫射、衍射、(例如從白光)著色(color)和散射。

例如，根據(jù)實施方案，上述特征部件的尺寸可以在亞微米、或者一微米或幾微米的數(shù)量級。

透鏡的所需最小透射率取決于實施方案，并且考慮到目標(biāo)波長，可以是至少約50％、60％、70％、80％、85％、90％或甚至95％。而且，透鏡可以是光學(xué)透明的(透射率例如在90％或更高的數(shù)量級)，或者可以是半透明的，具有相當(dāng)大的光散射特性。透鏡可以被著色或具有著色功能。光源可以發(fā)射白光和/或另一種顏色/波長的光，例如紅外光。因此，可以使用可見光發(fā)射源和/或不可見光發(fā)射源。

根據(jù)本發(fā)明的每個具體實施方案，本發(fā)明的實用性由各種因素產(chǎn)生。光學(xué)設(shè)計在照明領(lǐng)域越來越重要。本方案以新穎的方式解決了該全球性需求。通過本發(fā)明的實施方案，甚至可以準(zhǔn)確且徹底地控制從單個點狀光源諸如led耦合出去的光。新穎的透鏡設(shè)計可以包含許多不同的區(qū)段，這些區(qū)段限定了具有用于光管理、光的方向或指向性增強、準(zhǔn)直和漫射目的等選項的不同光學(xué)特征部件的離散區(qū)域。這種基于單光源的方案使得能夠為光照明提供不對稱并且通常優(yōu)選的光分布。可以控制所分布的光的均一性。通過包括多個所提出的照明裝置的多l(xiāng)ed方案可以構(gòu)成較大的均一性分布，其中每個照明裝置均具有其自己的專用/單獨的(甚至相互獨特的)透鏡結(jié)構(gòu)，以便適當(dāng)?shù)乜刂扑植嫉墓狻？梢酝ㄟ^可適用的控制電子器件來共同控制多l(xiāng)ed方案的這些裝置。

基于以下詳細(xì)描述，技術(shù)人員將會清楚各種其他優(yōu)點。

表述“若干”在本文中是指從一(1)開始至例如一、二或三的任何正整數(shù)。

表述“多個”在本文中是指從二(2)開始至例如二、三或四的任何正整數(shù)。

術(shù)語“第一”和“第二”不表示任何順序、數(shù)量或重要性，而是用于將一個元素與另一個元素區(qū)分開。

在從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的不同實施方案。

附圖說明

下面將參照隨附附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的照明裝置的實施方案。

圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的照明裝置的實施方案。

圖2b描繪了用于圖2a的實施方案的表面設(shè)計選項、相關(guān)參數(shù)和形狀。

圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的另一實施方案。

圖3b描繪了用于圖3a的實施方案的表面設(shè)計選項、相關(guān)參數(shù)和形狀。

圖4描繪了具有多個光源的多l(xiāng)ed方案的實施方案，每個光源被分配有專用的透鏡結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

所提出的光學(xué)透射元件例如透鏡通?？梢允腔旧掀矫娴?，例如具有平面/低高度柱形形狀。此外，該透射元件可以是彎曲的或包含彎曲形狀。該透射元件可以在其一側(cè)面或兩個可能相對的側(cè)面上限定基本上圓形的表面區(qū)域。至少該透射元件可以具有圓形截面。可替代地，關(guān)于截面和/或表面，可以使用其他形狀，例如棱角狀形狀，諸如矩形、三角形、六邊形或大致多邊形形狀。

區(qū)段可以在透鏡表面上限定離散的(功能上、結(jié)構(gòu)上和/或視覺上可區(qū)分的)半圓形區(qū)域(或具有半圓形突出體)?？商娲?，區(qū)段可以限定四分之一圓或與相鄰區(qū)段或外界具有例如(直)線和/或曲線型邊界的其他形狀的區(qū)域。區(qū)段與透鏡的至少一個其他區(qū)段相鄰。

透鏡被設(shè)計用于服務(wù)單個點狀光源諸如led，但是可以方便地將許多l(xiāng)ed+透鏡組合聯(lián)合在一起，以產(chǎn)生優(yōu)選具有共用殼體的較大的光照明器具。

圖2a通過俯視圖/平面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的照明裝置的實施方案。特別地，圖中示出了透射元件(透鏡)202。圖中現(xiàn)在示出了光源本身，通常僅單個led，盡管光源就其本身而言不構(gòu)成本實施方案的發(fā)明核心，但是例如圖1中的結(jié)合有l(wèi)ed108的略圖106在此也適用于光源相對于透鏡202的粗略定位，即透鏡至少光學(xué)地連接至led，使得從led發(fā)射的光入射在透鏡202上，傳播通過透鏡202并且最終以關(guān)于例如分布、方向、準(zhǔn)直、漫射等的所需性質(zhì)從該透鏡射出或“耦合出去”。因此，透鏡202被配置用于控制最初由單個光源發(fā)射的光(例如分布和方向)。

在這一點上，通常值得注意提及的是，根據(jù)本發(fā)明的實施方案的透鏡結(jié)構(gòu)可以可選地包含功能性涂層和/或膜，這些功能性涂層和/或膜的功能可以是光學(xué)的、保護(hù)性的、防刮擦的、防潮(疏水性)的等。

回到圖2a，該實施方案包括用于光管理的三個區(qū)段204、206、208。在該實施例中，每個區(qū)段大體上或大致地限定半圓形區(qū)域，每個區(qū)域上具有不同周期和輪廓的光柵槽?？梢哉J(rèn)為區(qū)段204、206、208的表面(凹凸)圖案形成整個透鏡表面的整體或總體的表面圖案。

在區(qū)段的區(qū)域內(nèi)，凹凸形態(tài)的周期和圖案/輪廓保持不變。例如，所設(shè)置的槽可以是幾微米深，例如約9μm深，并且可以圍繞原點旋轉(zhuǎn)，從而遵循區(qū)段的一般形態(tài)。整個部件的直徑可以是約70mm。

圖2b描繪了用于圖2a的實施方案的各個區(qū)段204、206、208的區(qū)域1、2和3的表面設(shè)計選項、相關(guān)參數(shù)和形狀。槽周期在約8微米至約20微米的范圍內(nèi)。區(qū)域內(nèi)的光柵是連續(xù)的。

區(qū)段204的區(qū)域1從原點(例如透鏡表面的中心)開始，而區(qū)段206和208的區(qū)域2和3不是從原點開始，因為這些區(qū)域在遠(yuǎn)離原點處開始。在區(qū)段208和206、204之間，透鏡202可以具有沒有光學(xué)功能特征部件的空白區(qū)域210。可替代地，標(biāo)號210可以指透鏡結(jié)構(gòu)202中的凹陷、空腔或甚至通孔。

圖3a通過俯視圖/平面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的另一實施方案。圖中示出了透射元件(透鏡)302。

該實施方案包括用于光管理的三個區(qū)段304、306、308。可以認(rèn)為區(qū)段304、306、308的表面(凹凸)圖案形成透鏡表面上的整體或總體的表面圖案。通常，槽可以類似于圖2a中的槽。

圖3b描繪了用于圖3a的實施方案的各個區(qū)段304、306、308的區(qū)域1、2和3的表面設(shè)計選項、相關(guān)參數(shù)和形狀。槽周期在約29微米至約67微米的范圍內(nèi)。區(qū)域內(nèi)的光柵是連續(xù)的。

區(qū)段304的區(qū)域1從原點(透鏡表面的中心)開始，而區(qū)段306和308的區(qū)域2和3不是從原點開始，因為這些區(qū)域從遠(yuǎn)離原點處開始。在區(qū)段208和206、204之間，透鏡302可以具有沒有光學(xué)功能特征部件的空白區(qū)域310?？商娲兀瑯?biāo)號210可以指透鏡結(jié)構(gòu)202中的凹陷、空腔或甚至通孔。

圖4描繪了具有多個上文描述的照明裝置的多l(xiāng)ed方案402的實施方案，多個照明裝置可能集成在共用的殼體內(nèi)，每個裝置包括分配有專用透鏡結(jié)構(gòu)404、406、408的專用光源。透鏡整體上可以建立透鏡矩陣。