專利名稱：照明系統(tǒng)和用于這種系統(tǒng)的光源單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括光源單元和投影系統(tǒng)的照明系統(tǒng)，其用于在目標區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生所期望的光分布圖案，并且特別用于汽車頭燈照明、工作室和劇場照明、具有可調(diào)節(jié)光束寬度或方向的室內(nèi)光點、建筑動態(tài)照明、迪斯科照明等等。本發(fā)明特別涉及一種包括光源單元的照明系統(tǒng)，所述光源單元具有一個或多個Lambertian光源(即所輻射的光強度的圖案與觀看者和光源所處的中心線或表面法線之間的角度的余弦基本上成比例的光源)，特別是具有這種Lambertian輻射特性的一個或多個LED或者LED陣列或者發(fā)光區(qū)域，其例如具有一個或多個光導的一個或多個孔徑的形式。最后，本發(fā)明涉及一種包括一個或多個Lambertian光源的光源單元，所述光源單元被適配成用于這種照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
US 6，909，554公開了一種包括光電子設(shè)備陣列的光學系統(tǒng),所述光電子設(shè)備陣列采取LED之類的發(fā)光器陣列或CCD之類的光檢測器陣列的形式，其中所述陣列基本上沿著平坦的平面延伸。此外，所述光學系統(tǒng)包括微透鏡陣列和具有非平坦聚焦場的前置光學設(shè)備。每一個光電子設(shè)備配備有其中一個微透鏡，各個微透鏡分別具有一定的焦距和/或它們以及與它們對應的光電子設(shè)備之間的一定分隔距離，從而使其補償前置光學設(shè)備的非平坦聚焦場，從而由前置光學設(shè)備提供的光就被微透鏡重新配置成基本上沿著所述光電子設(shè)備陣列的平坦平面聚焦，反之亦然。該光學系統(tǒng)的一個缺點在于，如果使用LED作為發(fā)光的光電子設(shè)備，則所發(fā)出的光的一大部分無法被有關(guān)的微透鏡捕獲而是被丟失。這是由于以下事實而造成的即LED通常是Lambertian光源，其輻射強度的圖案或多或少與觀看者和所述LED所處的中心線或表面法線之間的角度的余弦成比例。US 2007/0211473公開了一種特別用于交通燈和其他信號燈頭的光源，其包括外罩，LED模塊被放置在所述外罩中以便通過Fresnel透鏡和發(fā)散透鏡向外罩的外部發(fā)光，其中通過圍繞每一個LED放置反射器杯罩應當會改進發(fā)散透鏡的表面上的光分布的均勻性，所述反射器杯罩具有一定傾斜角度從而將更多的光導向發(fā)散透鏡的外圍，或者所述反射器杯罩具有非對稱曲率或呈扇形展開以便在沒有傾斜的情況下獲得傾斜反射器杯罩的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個基本目的在于提供一種包括光源單元和投影系統(tǒng)的照明系統(tǒng)，特別在使用一個或多個Lambertian光源的情況下能夠借助于所述照明系統(tǒng)以高效率在目標區(qū)域中生成所期望的或預定的光分布圖案。本發(fā)明的另一個基礎(chǔ)目的在于提供一種包括光源單元和投影系統(tǒng)的照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)特別適用于汽車頭燈照明應用，以便特別在使用一個或多個Lambertian光源的情況下在路面上生成具有適當形狀的光照圖案。上述目的根據(jù)權(quán)利要求I通過一種包括光源單元和投影系統(tǒng)的照明系統(tǒng)得以實現(xiàn)，所述照明系統(tǒng)用于在目標區(qū)域中生成所述預定的或所期望的光圖案，其中所述光源單元包括至少一個光源和至少一個準直器，所述準直器包括入口孔徑，由所述至少一個光源發(fā)出的光通過所述入口口徑進入該準直器，以及平坦或彎曲的反光壁面或平面，其用于把進入到所述準直器中的光反射及引導通過該準直器的出口孔徑并且進入到投影系統(tǒng)中，其中所述至少一個準直器的規(guī)格和/或設(shè)置被確定成使得所述準直器的出口孔徑、或者包圍所述準直器的出口孔徑并標定其邊界的所述準直器的反光壁面或平面的前方邊緣中的至少一個與投影系統(tǒng)的彎曲焦平面的至少一部分至少基本上重合，并且至少基本上遵循投影系統(tǒng)的彎曲焦平面的所述至少一部分，或者所述至少一個準直器的規(guī)格和/或設(shè)置被確定成使得投影系統(tǒng)的彎曲焦平面分別與所述出口孔徑或所述邊緣中的至少一個相交或相切地接觸。通過如前所述地設(shè)置準直器的孔徑或者前方邊緣中的至少一個從而將這樣的孔徑限制在投影系統(tǒng)的彎曲焦平面內(nèi)，可以在沒有顯著像差的情況下以高效率獲得目標區(qū)域中的連續(xù)光強度分布，從而根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)沒有顯著受到投影系統(tǒng)的場曲率的影響。 從屬權(quán)利要求公開了本發(fā)明的有利實施例。由于具有反射壁面的準直器被用于把光導入投影系統(tǒng)而不是折射透鏡，因此根據(jù)權(quán)利要求2也可以使用LED之類的Lambertian光源而不會損失太多所發(fā)出的光。根據(jù)權(quán)利要求I的解決方案特別在根據(jù)權(quán)利要求3的實施例(其中所述光源單元包括多個準直器)的情況下是有利的原因在于，由與投影系統(tǒng)的光軸具有可觀距離的那些準直器發(fā)出的光也以高效率被導入目標區(qū)域，或者換句話說在目標區(qū)域中可以獲得整個光源單元的銳利得多并且至少基本上無像差的圖像，并因而獲得光強度圖案的更加均勻的分布。權(quán)利要求4到6公開了在提供多個這種準直器的情況下的準直器設(shè)置的有利實施例。根據(jù)權(quán)利要求7的實施例在所述光源應當被安放在共同的印刷電路板上的情況下是特別有利的。權(quán)利要求8和9是針對可以借之在目標區(qū)域內(nèi)的光分布圖案中獲得銳利的截止邊沿的本發(fā)明的實施例。權(quán)利要求10和11是針對可以借之在目標區(qū)域內(nèi)的光分布圖案中獲得光強度的逐漸減小的本發(fā)明的實施例。根據(jù)權(quán)利要求12的實施例有利于在目標區(qū)域中生成光強度分布圖案的特定進程。權(quán)利要求13和14公開了在其制造方面是有利的的光源單元本身的實施例。應當認識到，在不背離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以對本發(fā)明的各項特征進行按照任意組合方式的組合。通過下面參照附圖給出的本發(fā)明的優(yōu)選和示例性的實施例的描述，本發(fā)明的其他細節(jié)、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的光源單元的三維示意 圖2示出了包括根據(jù)圖I的光源單元和投影系統(tǒng)的照明系統(tǒng)的總體配置的俯視 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的第一實施例的俯視 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的第二實施例的俯視圖； 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的第三實施例的俯視 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的第四實施例的光源單元的三維視圖，其中沒有示出投影系統(tǒng)；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的第五實施例的光源單元的三維視圖，其中沒有示出投影系統(tǒng)；
圖8示出了穿過根據(jù)圖7的光源單元的示意性剖面圖，其標示出由其中一個LED發(fā)出的光線；
圖9示出了汽車頭燈照明在路面上的所期望的光圖案；以及
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的第六實施例的光源單元的三維示意圖，其用于生成根據(jù)圖9的光圖案，其中沒有示出投影系統(tǒng)。
具體實施例方式圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的光源單元I的示意圖。其包括多個LED 11和多個準直器12，其中每一個準直器12具有在該處分別設(shè)置至少一個LED 11的入口孔徑，以及由所述至少一個LED 11發(fā)出的光借以離開準直器12的出口孔徑。取代LED 11本身，可以在準直器12的入口孔徑中提供光纖之類的一個或更多光導的(多個)末端之類的其他發(fā)光表面，其特別具有與LED類似的光輻射強度圖案，以便把LED之類的一個或更多光源的光導入該入口孔徑。一般來說，準直器12是填充有空氣的反射準直器，其用于僅僅通過準直器12的壁面的內(nèi)表面處的反射對LED發(fā)出的光進行準直，或者準直器12填充有透明電介質(zhì)媒介以便不僅通過反射而且還通過所述電介質(zhì)媒介內(nèi)的折射對LED發(fā)出的光進行準直，其中所述光分別被準直到投影系統(tǒng)的方向上并且特別是其入口孔徑。優(yōu)選的是，各個準直器12的出口孔徑分別是矩形的，因為這樣允許根據(jù)圖I緊密地并排放置各個準直器12，并且與例如具有圓形出口孔徑的準直器相比獲得由整個光源單元I發(fā)出的光的更加均勻的分布。為了易于制造，準直器12的入口孔徑也是矩形的。相應地，提供LED 11或其他發(fā)光表面從而使其也具有矩形發(fā)光表面，并且使得準直器12的入口孔徑的面積在其大小方面對應于該發(fā)光表面的大小,反之亦然。優(yōu)選地，在準直器12的入口孔徑與LED 11之間提供小間隙，以便允許二者之間的
定位容差。更具體來說，如圖I中所示，每一個準直器12具有上方壁面121、下方壁面122以及第一和相對的第二側(cè)方壁面123、124，其中每一個準直器的出口孔徑分別由其壁面121、122、123、124的前方邊緣121r、122r、123r、124r (也就是與投影系統(tǒng)相對的邊緣)包圍及限制。換句話說，所述反光壁面或平面121到124在朝向投影系統(tǒng)的方向上由前方邊緣121r到124r定界或終結(jié)，并且這些前方邊緣包圍及標定有關(guān)的準直器12的出口孔徑的邊界。優(yōu)選地，出口孔徑的面積大約是入口孔徑(或者孔徑內(nèi)的有關(guān)LED管芯)的面積的四倍，以便獲得大約30°的準直開口角度從而匹配f/1. O投影系統(tǒng)，其中f是作為透鏡直徑D與投影系統(tǒng)的焦距f之間的比值的f數(shù)，因此在本例中D=f。根據(jù)圖1，光源單元I包括一定數(shù)目的優(yōu)選地完全相同的準直器12，所述準直器12的方向彼此平行并且被沿著直線陣列并排鄰接設(shè)置?？商鎿Q地，也可以通過矩陣陣列的形式提供根據(jù)本發(fā)明的光源單元1，所述矩陣陣列具有彼此上下設(shè)置的一定數(shù)目的這種準直器12的線，其中這些線被設(shè)置成彼此平行并且彼此并排鄰接，其中這些線可以具有相同或不同的長度。圖2示出了包括根據(jù)圖I的光源單元I和投影系統(tǒng)2的照明系統(tǒng)的總體配置的俯視圖，所述投影系統(tǒng)2通常是以一個或更多透鏡的形式提供的。光源單元I (即如前所述的準直器12的線陣列或矩陣陣列)沿著垂直于投影系統(tǒng)2的光軸A的平坦平面延伸。由光源單元I發(fā)出的光通過投影系統(tǒng)2被投影到目標區(qū)域中。由于這樣的光源單元I的各個準直器12的孔徑或多或少地被設(shè)置在至少基本上垂直于投 影系統(tǒng)2的光軸A的同一個共同平坦平面內(nèi)，因此這樣的配置受到投影系統(tǒng)2的場曲率或并非平坦而是彎曲的聚焦場或焦平面的影響，從而特別對于與投影系統(tǒng)2的光軸A距離較遠的那些LED和準直器12導致不清晰和其他像差。這種效應對于僅由一個單一透鏡元件構(gòu)成的投影系統(tǒng)2非常顯著。一般來說，為了補償焦平面的上述曲率，光源單元I的各個單獨的準直器12的設(shè)置和/或方向和/或規(guī)格根據(jù)本發(fā)明被確定，從而使得各個單獨的準直器12的出口孔徑(并且優(yōu)選地是這些出口孔徑的中心)、或者包圍及標定有關(guān)的準直器12的出口孔徑的邊界的各個準直器的反光壁面的前方邊緣中的至少一個被放置成盡可能地靠近投影系統(tǒng)2的彎曲焦平面P，或者與之重合并且遵循所述彎曲焦平面P或者與之相交或者相切地接觸。這樣做的結(jié)果是各個準直器12的出口孔徑被相應地銳利得多地成像到目標區(qū)域中，從而在沒有太多光損失的情況下獲得連續(xù)的光分布。一般來說，當把光源單元I的各個準直器12的出口孔徑成像到目標區(qū)域中時，在目標區(qū)域內(nèi)也可能生成對應于相鄰準直器12的鄰近側(cè)方壁面124、123之間的邊緣124r、123r的暗垂直線。為了避免這些線或者使其較不顯眼，如果希望的話可以使得鄰近的單獨準直器12之間的相鄰側(cè)方壁面124、123與上方和下方壁面121、122相比較短，以便將這些邊緣124r、123i■排除在投影系統(tǒng)2的焦平面之外。這樣，與圖I的情況相比，各個LED 11在側(cè)向方向上彼此將具有相應地較小的距離，從而使得準直器12的開口角度保持不變。這一點對于以下情況也相應地適用其中提供準直器12的矩陣，并且由于彼此上下設(shè)置的準直器的上方與相鄰的下方壁面121、122之間的鄰近邊緣121r、122r而導致在目標區(qū)域中生成可能的水平線?；谇懊娴脑?，下面給出可以根據(jù)所期望的應用和有關(guān)的需求來選擇的本發(fā)明的示例性實施例。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的第一實施例的俯視圖，其包括光源單元I和投影系統(tǒng)2。光源單元I可以通過多個準直器12提供，所述準直器被沿著直線設(shè)置(線陣列)，或者采取彼此平行地設(shè)置的一定數(shù)目的這種準直器12的線的形式(矩陣陣列)，二者都被投影到垂直于投影系統(tǒng)2的光軸A的平面內(nèi)，并且按照結(jié)合圖I和2所解釋的那樣以相等或變化長度的線陣列彼此鄰接。根據(jù)圖3，通過彼此平行并且根據(jù)焦平面P的曲率在平行于投影系統(tǒng)2的光軸A的方向上偏移各個單獨的準直器12獲得各個出口孔徑在彎曲焦平面P中的前述定位。這樣，各個準直器12的出口孔徑也相應地相對于彼此偏移但是保持在垂直于投影系統(tǒng)的光軸A的平面內(nèi)，從而使得焦平面P分別與準直器12的孔徑或者準直器12的壁面121、122、123、124的前方邊緣121r、122r、123r、124r的平面相交或相切地接觸，正如圖3中的虛線P (其標示出焦平面)所標示的那樣。但是這種解決方案可能具有一個實際的缺點，因為準直器12的入口孔徑現(xiàn)在也被定位在彎曲的平面內(nèi)而不再處于共同的平坦平面內(nèi)。如果各個LED 11分別被定位在這些入口孔徑中，則其無法再被安放在共同的印刷電路板上，因為這樣的印刷電路板通常是平坦的。為了避免這一缺點，根據(jù)圖4提供了照明系統(tǒng)的第二實施例。光源單元I同樣可以按照同在垂直于投影系統(tǒng)2的光軸A的平面內(nèi)看來的準直器12的直線陣列的形式或者具有相等或變化長度的一定數(shù)目的平行并鄰接的這種線的形式(特別是按照準直器12的矩陣陣列的形式)來提供，正如結(jié)合圖I和2所解釋的那樣。此外，投影系統(tǒng)2同樣在圖4 中被示意性地示出，并且可以按照一個或更多透鏡的形式來提供。根據(jù)該第二實施例，不像圖3中所示出的那樣偏移準直器12，而是在朝向投影系統(tǒng)2的方向上將準直器12的壁面121到124的長度分別延伸到彎曲焦平面P。這樣，分別由這些壁面121到124的前方邊緣121r到124r限定的出口孔徑就基本上與投影系統(tǒng)2的彎曲焦平面P重合并且基本上遵循所述彎曲焦平面P。前方邊緣1211■到124i■本身可以分別形成直線，或者為了更好地適應于焦平面P而具有與焦平面P的曲率至少基本上相匹配的曲率。各個準直器12的入口孔徑以及相應地還有這些入口孔徑處的有關(guān)LED 11保持在共同的平坦平面內(nèi)，從而可以將各個LED安放在共同的印刷電路板上。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)的第三實施例的俯視圖，其包括光源單元I和投影系統(tǒng)2。光源單元I同樣可以按照前面結(jié)合圖4解釋的那樣以準直器12的線陣列或矩陣陣列的形式提供，并且投影系統(tǒng)2同樣可以按照一個或更多透鏡的形式提供。根據(jù)該第三實施例，相對于投影系統(tǒng)2的光軸A傾斜準直器12，從而特別使得離開各個準直器12的出口孔徑的光束的中心分別指向投影系統(tǒng)2的中心區(qū)域或入口孔徑。在該實施例中，各個準直器12的出口孔徑同樣被設(shè)置在投影系統(tǒng)2的彎曲焦平面P內(nèi)并且基本上遵循所述彎曲焦平面P。前方邊緣121r到124r本身同樣可以分別形成直線，或者為了更好地適應于焦平面P而具有與焦平面P的曲率至少基本上相匹配的曲率。為了能夠?qū)⑽挥诟鱾€準直器12的入口孔徑處的LED 11安放在共同的印刷電路板上，準直器12優(yōu)選地在遠離焦平面P的方向上延伸其長度，從而使得所有入口孔徑都位于優(yōu)選地垂直于投影系統(tǒng)2的光軸A的共同的平坦平面內(nèi)。特別在包括與投影系統(tǒng)2的光軸A具有相當大距離的準直器12的較大光源單元I的情況下，該第三實施例是有利的并且具有更高的效率。圖6示出了本發(fā)明的第四實施例的光源單元I的三維視圖，其中僅僅為了清楚起見在該圖中沒有標示出投影系統(tǒng)。該第四實施例特別是為了其中希望在目標區(qū)域中生成具有光強度圖案的銳利截止邊沿的光束的應用而提供的。舉例來說，這樣的照明系統(tǒng)可以被用在汽車頭燈照明系統(tǒng)中以便避免迎面而來的車輛的目眩。在這種情況下希望目標區(qū)域中的高于水平截止邊沿的光強度與低于所述水平截止邊沿的光強度相比顯著降低。這樣的光源單元I的各個準直器12優(yōu)選地沿著直線設(shè)置(如圖6中所示的準直器12的線陣列)，或者采取具有相等或變化長度的一定數(shù)目的平行并鄰接的這種線的形式(特別是按照準直器12的矩陣的形式)，其中各個準直器12的孔徑優(yōu)選地被設(shè)置在垂直于投影系統(tǒng)2的光軸A的共同的平坦平面內(nèi)，正如前面結(jié)合圖I和2所解釋的那樣。為了在目標區(qū)域中的光束的上部生成前面提到的水平截止邊沿，光源單元I在各個準直器12的出口孔 徑的相應的下部或下方邊沿處并且沿著所述下部或下方邊沿包括在準直器12與投影系統(tǒng)2之間延伸的第一反射屏蔽125。該第一反射屏蔽125的指向、規(guī)格和彎曲被確定成使其前方邊緣125r (即被設(shè)置成與投影系統(tǒng)相對的邊緣)與投影系統(tǒng)2的彎曲焦平面P重合并且基本上遵循所述彎曲焦平面P，從而使得邊緣125r以水平截止邊沿的形式被銳利地成像到目標區(qū)域中。優(yōu)選地，第一反射屏蔽125在水平方向上延伸，即垂直于準直器12的第一和第二側(cè)方壁面123、124。由于與如圖3到5中所示的實施例不同的事實，根據(jù)圖6的準直器12的孔徑優(yōu)選地沿著基本上是直的線并且在垂直于投影系統(tǒng)2的光軸A的平面內(nèi)延伸，因此在該處設(shè)置第一反射屏蔽125的前面提到的準直器12的陣列的下部或下方邊沿(并且因此還有準直器12的下方壁面122的前方邊緣122r)至多在其中央部分(也就是說根據(jù)圖6僅有中央準直器12的下方壁面122的前方邊緣122r與所述焦平面重合)與投影系統(tǒng)2的焦平面P接觸，或者準直器12的陣列的所述下部或下方邊沿(因此各個準直器12的下方壁面122的所有前方邊緣122r)根本不與投影系統(tǒng)2的焦平面P接觸而是遠離焦平面P。由于(與圖3到5不同)所導致的大多數(shù)或所有準直器12的出口孔徑都遠離投影系統(tǒng)2的焦平面P這一事實，因此特別是同樣遠離投影系統(tǒng)2的光軸A的外側(cè)準直器12的出口孔徑或多或少地與投影系統(tǒng)2失焦，并且相應地將被失焦地投影到目標區(qū)域中。但是特別在汽車應用的情況下，為了在目標區(qū)域中的側(cè)向方向上獲得一定程度的光強度降低，這一點可以被容忍或者甚至可能是合乎期望的。圖7示出了本發(fā)明的第五實施例的光源單元1，其是圖6中所示的第四實施例的一種變型。該第五實施例特別是為了其中希望在目標區(qū)域中的特定方向上的光束具有或多或少的光強度的逐漸降低的應用而提供的，例如在通過第一反射屏蔽125 (如果存在的話)生成的銳利截止邊沿處開始降低并且在遠離該截止邊沿的方向上繼續(xù)降低。這在汽車近光燈系統(tǒng)或其他汽車頭燈照明系統(tǒng)中也是特別合乎期望的。為了獲得上述效果，第五實施例與第四實施例的不同之處在于，如果希望在目標區(qū)域中的向下的方向上降低光強度，則在光源單元I的上方邊沿處(即在與設(shè)置第一反射屏蔽125的邊沿相對的邊沿處)提供第二反射屏蔽126。第二反射屏蔽126的方向例如被確定成使其在準直器12的上方壁面121延伸的方向上筆直地繼續(xù)。但是根據(jù)所期望的光強度降低進展或梯度，也可以選擇其他方向或傾角。光源單元I同樣可以按照前面所解釋的那樣以準直器12的線或矩陣陣列的形式來提供，并且各個準直器12同樣被按照前面參照圖1、2和6所解釋的那樣來設(shè)置。圖8示出了沿著圖7中的A-A線穿過中央準直器12的穿過根據(jù)圖7的第五實施例的光源單元I的剖面，即處在沿著投影系統(tǒng)2的光軸A的平面內(nèi)并且處在根據(jù)圖7的垂直方向上的剖面，其中假設(shè)投影系統(tǒng)2被設(shè)置成使得投影系統(tǒng)2的焦平面同樣與第一反射屏蔽125的前方邊緣125r重合，也就是說按照前面參照圖6所解釋的那樣來設(shè)置。在圖8中示出了準直器12的上方和下方壁面121、122，并且在其入口孔徑處示意性地標示出LED 11。第二反射屏蔽126優(yōu)選地以與準直器12的上方壁面121相同的傾角或者以另一傾角延伸，并且由此在相同的方向上或者在另一方向上繼續(xù)上方壁面121。此夕卜，第二屏蔽126明顯在去到投影系統(tǒng)2的方向上延伸超出焦平面P，因此其前方邊緣126r位于焦平面P與投影系統(tǒng)2之間。由于第一反射屏蔽125的彎曲前方邊緣125r在中央準直器12處的進程基本上達到其下方壁面122的前方邊緣122r這一事實，因此在圖8中沒有標不出該第一反射屏蔽125。此外，圖8標示出源自LED 11的示例性光束Ib (點線)，其示出在該第二屏蔽126處將有光反射，其在目標區(qū)域中看來是源自準直器12的出口孔徑的圖像下方的某一位置。這樣，目標區(qū)域中的光分布將或多或少地表現(xiàn)出光強度的逐漸降低，所述光強度的逐漸降低開始于銳利的截止邊沿處，并且在從該截止邊沿(其是通過第一反射屏蔽125 生成的)向下的方向上繼續(xù)?？商鎿Q地，如果在目標區(qū)域中不希望有截止邊沿，則也可以在沒有第一反射屏蔽125的情況下提供根據(jù)圖7的第五實施例。在這種情況下，各個準直器12的方向及其出口孔徑優(yōu)選地被設(shè)置在彎曲焦平面P中并且遵循所述彎曲焦平面P，正如前面關(guān)于圖3或4或5中示出的實施例所解釋的那樣。圖9示意性地示出了汽車頭燈照明系統(tǒng)關(guān)于路面的光強度分布圖案，這時有關(guān)的車輛正在右側(cè)行車道dL上按照右行交通駕駛，其中也標示出對應于迎面而來的車輛的相反行車道oL。除了在這種圖案中所期望的并且通過圖6中所示的第四實施例生成的截止邊沿coE之外，通常還希望具有沿著該截止邊沿coE的所謂的扭折K，在該處，截止邊沿coE (從車輛駕駛員看來)向右在向上的方向上升高，并且隨后相對于扭折K左側(cè)的截止邊沿coE保持在一個提高的位置處并且基本上與之平行。圖10示出了為了沿著截止邊沿coE生成這樣的扭折K而提供的本發(fā)明的第六實施例的光源單元I。同樣僅僅為了清楚起見而沒有示出投影系統(tǒng)。在圖10中，所述光源單元(其包括各個準直器12和LED 11)包括第一下方部分Ia和第二提高部分lb，并且與所述光源單元的下方邊沿處的可選的第一反射屏蔽125 —起示意性地標示出。對于該第六實施例當然也可以提供根據(jù)圖7的第二反射屏蔽126 (如果希望的話)，但是在這里出于清楚起見沒有示出。為了在光分布圖案的截止邊沿coE中實現(xiàn)前面的扭折K，第六實施例與圖2到7中所示出的各個實施例的不同之處在于沿著光源單元la、lb提供偏置邊沿oE，并且由此所述光源單元被劃分成第一下方部分Ia和第二提高部分lb。這些部分la、lb沿著平行線延伸，并且第二部分Ib在垂直于投影系統(tǒng)2的光軸A并且垂直于光源單元的第一部分Ia的延伸的方向上提高。偏置邊沿oE的長度和傾角的規(guī)格被確定成使得在投影系統(tǒng)的目標區(qū)域中獲得光分布圖案中的扭折K的所期望的長度和傾角，并因此獲得截止邊沿coE的右側(cè)部分與其左側(cè)部分相比的所期望的提高(參見圖9)。當然所述光源單元的第一和第二部分la、lb不需要彼此平行地并且在水平方向上延伸。如果希望在圖9中令扭折K的左側(cè)和/或右側(cè)的截止邊沿coE在垂直方向上具有特定傾角，則也在垂直方向上相應地傾斜所述光源單元的第一和/或第二部分la、lb。此外，也可以通過圖2到5中所示的實施例來生成這樣的扭折K，前提是有關(guān)的準直器12的線陣列或矩陣陣列配備有如前所述的偏置邊沿oE。一般來說，前面公開的準直器12的壁面121、122、123、124以及第一和第二反射屏蔽125、126分別是平坦的壁面和平坦的屏蔽。這一點出于制造原因是特別有利的并且易于確定有關(guān)的準直器和屏蔽的規(guī)格。但是所述壁面121、122、123、124和/或屏蔽125、126當中的一部分或全部也可以分別是彎曲的壁面和屏蔽，以便例如關(guān)于光源或發(fā)光表面在準直器12的入口孔徑處所輻射的光強度的特定圖案優(yōu)化準直器12，以及/或者用于在目標區(qū)域中獲得特定的經(jīng)過優(yōu)化的光強度分布。此外，取代光源單元I的兩個或更多準直器12，可以使用共同的準直器，其例如具有在縱向方向上延伸的相應地矩形孔徑而不是如圖1、6和7中所標示出的優(yōu)選的正方形孔 徑。雖然在附圖和前面的描述中詳細說明并描述了本發(fā)明，但是這樣的說明和描述應被視為是說明性或示例性而非限制性的，并且本發(fā)明不限于所公開的實施例。在不背離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍的情況下，前面描述的本發(fā)明的實施例可能有各種變型。通過研究附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐所要求保護的本發(fā)明時可以理解并實施對于所公開的實施例的各種變型。在權(quán)利要求書中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且“一”或“一個”不排除復數(shù)。單個單元可以實現(xiàn)在權(quán)利要求書中引述的幾個項目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中引述某些措施并不意味著不能使用這些措施的組合來獲益。權(quán)利要求中的任何附圖標記不應當被解釋為限制其范圍。
權(quán)利要求
1.包括光源單元(I)和投影系統(tǒng)(2)的照明系統(tǒng)，其用于在目標區(qū)域中生成預定光圖案，其中所述光源單元(I)包括至少一個光源(11)和至少一個準直器(12)，所述至少一個準直器(12)包括入口孔徑，由所述至少一個光源(11)發(fā)出的光通過該入口孔徑進入準直器(12)，以及平坦或彎曲的反光壁面或平面(121，122，123，124)，其用于把進入到所述準直器(12)中的光反射及引導通過準直器(12)的出口孔徑并且進入到投影系統(tǒng)(2)中，其中所述至少一個準直器(12)的規(guī)格和/或設(shè)置被確定成使得所述準直器(12)的出口孔徑、或者包圍所述準直器(12)的出口孔徑并標定其邊界的準直器(12)的反光壁面或平面(121，122，123，124)的前方邊緣(121r，122r，123r，124r)中的至少一個與投影系統(tǒng)(2)的彎曲焦平面(P)的至少一部分至少基本上重合，并且至少基本上遵循投影系統(tǒng)(2)的彎曲焦平面(P)的所述至少一部分，或者所述至少一個準直器(12)的規(guī)格和/或設(shè)置被確定成使得投影系統(tǒng)(2)的彎曲焦平面(P)分別與所述出口孔徑或所述邊緣中的至少一個相交或相切地接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的照明系統(tǒng)， 其中，所述至少一個光源(11)是具有Lambertian光福射特性的Lambertian光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的照明系統(tǒng)， 其中，所述光源單元(I)包括多個準直器(12)，所述準直器(12)在垂直于投影系統(tǒng)(2)的光軸(A)的投影平面內(nèi)看來分別按照線陣列的形式或者按照包括多個具有相等或不同長度的所述線的矩陣陣列的形式并排設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的照明系統(tǒng)， 其中，所述準直器(12)在平行于投影系統(tǒng)(2)的光軸(A)的方向上被彼此平行地偏移，從而使得投影系統(tǒng)(2)的彎曲焦平面(P)與各個準直器(12)的出口孔徑相交或相切地接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的照明系統(tǒng)， 其中，所述準直器(12)的壁面(121到124)在朝向投影系統(tǒng)(2)的方向上延伸到所述彎曲焦平面(P)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的照明系統(tǒng)， 其中，所述準直器(12)關(guān)于投影系統(tǒng)(2)的光軸(A)被傾斜，從而使得離開各個準直器(12)的出口孔徑的光束指向投影系統(tǒng)(2)的中心區(qū)域或入口孔徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的照明系統(tǒng)， 其中，所述準直器(12 )的規(guī)格被確定成使其入口孔徑被設(shè)置在共同的平坦平面內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的照明系統(tǒng)， 其中，所述光源單元(I)包括沿著所述至少一個準直器(12)的出口孔徑的第一側(cè)設(shè)置并且在該準直器(12)與投影系統(tǒng)(2)之間延伸并且具有與投影系統(tǒng)(2)相對的前方邊緣(125r)的第一反射屏蔽(125)，其中所述前方邊緣(125r)具有對應于投影系統(tǒng)(2)的彎曲焦平面(P)的彎曲進程并且與該彎曲焦平面(P)重合并且基本上遵循該彎曲焦平面(P)，并且其中所述準直器(12)的出口孔徑相應地遠離投影系統(tǒng)(2)的焦平面(P)并且因此與投影系統(tǒng)(2)失焦。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的照明系統(tǒng)， 其中，所述第一反射屏蔽(125)在平行于投影系統(tǒng)(2)的光軸(A)的方向上延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的照明系統(tǒng)， 其中，所述光源單元(I)包括在所述至少一個準直器(12)的出口孔徑的第二側(cè)處設(shè)置并且在該準直器(12)與投影系統(tǒng)(2)之間延伸并且具有與投影系統(tǒng)(2)相對的前方邊緣(126r)的第二反射屏蔽(126)，其中所述前方邊緣(126r)位于投影系統(tǒng)(2)與其彎曲焦平面(P)之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的照明系統(tǒng)， 其中，所述第二反射屏蔽(126)在與其被設(shè)置于該處的準直器(12)的壁面(121，122，123，124)基本上相同的方向上延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求3的照明系統(tǒng)， 其中，所述光源單元(I)包括第一部分(Ia)和第二部分(Ib)，其中每一個部分分別包括第一和第二數(shù)目的準直器(12)，所述準直器(12)分別被設(shè)置成第一和第二線陣列的形式，并且其中這些線陣列在垂直于所述線陣列的延伸并且垂直于投影系統(tǒng)(2)的光軸的方向上平行于彼此偏置。
13.包括按照準直器(12)的線陣列或矩陣陣列的形式并排鄰接設(shè)置的多個準直器(12)的光源單元(1)，所述光源單元(I)適于使用在根據(jù)至少其中一條在前權(quán)利要求的照明系統(tǒng)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的光源單元， 其中，各個準直器(12)的入口孔徑被設(shè)置在共同的平坦平面內(nèi)，并且其中分別有至少一個LED (11)被設(shè)置在每一個準直器(12)的入口孔徑中，所述各個LED (11)被安放在共同的印刷電路板上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括光源單元(1)和投影系統(tǒng)(2)的照明系統(tǒng)，其用于在目標區(qū)域中產(chǎn)生所期望的光分布圖案，并且特別用于汽車頭燈照明、工作室和劇場照明、具有可調(diào)節(jié)光束寬度或方向的室內(nèi)光點、建筑動態(tài)照明、迪斯科照明等等。所述照明系統(tǒng)特別適用于具有一個或多個Lambertian光源(11)、特別是多個LED的光源單元(1)。為了在目標區(qū)域中生成所期望的光分布圖案，所述光源單元(1)包括多個準直器(12)，其規(guī)格和/或設(shè)置被確定成特別使得投影系統(tǒng)(2)的彎曲焦平面(P)與各個準直器(12)的出口孔徑相交或相切地接觸。
文檔編號F21S8/12GK102812289SQ201180017376
公開日2012年12月5日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者M.斯克肯斯, M.德榮格, M.P.克雷尤森, S.M.布伊, J.A.舒格 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司