用于提供具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的電磁射線的裝置和用于制造透鏡布置的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以不同的實(shí)施例提供的、用于提供具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布(12，ZS)的電磁射線的裝置。裝置具有透鏡布置(15)和用于產(chǎn)生具有預(yù)定的源射線分布(10，QS)的待轉(zhuǎn)向電磁射線(31)的射線布置(16)。透鏡布置(15)具有第一透鏡(18)和第二透鏡(24)。第一透鏡(18)具有第一邊界面(20)和第二邊界面(22)。第一邊界面(20)設(shè)計成凹形的，且第二邊界面(20)設(shè)計成凸形的。凹形的第一邊界面(20)形成第一空隙(21)。第二透鏡(24)具有第三邊界面(26)和第四邊界面(28)。第三邊界面(26)設(shè)計成凹形的，且第四邊界面(28)設(shè)計成凸形的。凹形的第三邊界面(26)形成第二空隙(27)，其中布置著第一透鏡(18)的至少一個部分。射線布置(16)布置成，使得待轉(zhuǎn)向電磁射線(31)的至少一部分經(jīng)由第一邊界面(20)入射到透鏡布置(15)中。
【專利說明】用于提供具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的電磁射線的裝置和用 于制造透鏡布置的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于提供具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的電磁射線的裝置。該裝置具 有用于產(chǎn)生具有預(yù)定的源射線分布的射線的射線布置和至少一個透鏡。此外，本發(fā)明還涉 及一種用于制造透鏡布置的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 用于提供電磁射線的裝置是公知的，其中，發(fā)射電磁射線的射線源與一個或多個 使電磁射線成型的透鏡相對應(yīng)。所發(fā)射的電磁射線能夠具有一種射線分布，其是所使用的 射線源的典型的射線分布，并且其例如還能夠稱為源射線分布。透鏡能夠有助于改變源射 線分布，并且從而產(chǎn)生目標(biāo)射線分布。例如在傳統(tǒng)的手電筒中，通常具有全向的放射特性的 小白熾燈的光線的源射線分布，借助鏡面和透鏡轉(zhuǎn)換成定向的目標(biāo)射線分布。射線分布例 如能夠通過射線強(qiáng)度分布或者通過累積的光通量分布來表征，其中，累積的光通量分布相 當(dāng)于在射線強(qiáng)度分布上的積分。
[0003] 目前更頻繁地使用發(fā)光二極管，例如LED或OLED代替?zhèn)鹘y(tǒng)的白熾燈作為放射源。 發(fā)光二極管基本上是面光源和/或平面發(fā)射器，并且通常具有朗伯放射特性，其中，所發(fā)射 的射線發(fā)射到通過發(fā)光二極管的發(fā)射表面所定義的半?yún)^(qū)內(nèi)。
[0004] 圖1示出了以空間角度圖表繪出的朗伯射線強(qiáng)度分布10。射線強(qiáng)度分布10形成 了 90°到-90°之間的圓，其中圓與空間角度圖表的原點(diǎn)相切。
[0005] 然而在有些應(yīng)用中期望的是，使用一個或多個發(fā)光二極管作為射線源，并且利用 具有該射線源的、用于提供射線的裝置能夠產(chǎn)生均勻的目標(biāo)射線分布，例如全向的目標(biāo) 射線分布，并且/或者該裝置具有全向的放射特征。屬于這些應(yīng)用的例如有白熾改型燈 (Gluehlapmen-Retrofits)，其在運(yùn)行時具有白熾燈的外觀效果，然而卻具有發(fā)光二極管作 為射線源。在此要指出的是，在上下文中，"全向的"意味著，在很大的空間角度范圍中，例如 在150°到-150°的、例如從130°到-130°的空間角度范圍內(nèi)，射線強(qiáng)度分布是均勻的或 者至少基本是均勻的。射線強(qiáng)度分布是均勻的例如能夠意味著，對于電磁射線的所有源角 度，在源角度中的一個角度中的射線強(qiáng)度與平均射線強(qiáng)度的比值例如在〇. 3到3. 0之間，例 如在0. 5到2. 0之間，例如在0. 8到1. 2之間。
[0006] 圖2示出了一種均勻的射線強(qiáng)度分布12,例如一種能夠稱為全向的和/或一種滿 足公知的質(zhì)量標(biāo)志（Benchmark基準(zhǔn)）"能量之星（Energystar) "的射線強(qiáng)度分布。
[0007] 公知的是，例如借助分區(qū)的光學(xué)件、借助發(fā)光二極管的3D布置，借助使用遠(yuǎn)程熒 光理念（Remote-Phosphor-Konzepts)和/或借助光導(dǎo)體解決方案，圖1中示出的朗伯射線 強(qiáng)度分布10轉(zhuǎn)換成圖2中所示的全向的射線強(qiáng)度分布12。在分區(qū)的光學(xué)件中，在載體上例 如布置了多個發(fā)光二極管，并且單個的發(fā)光二極管與鏡相對應(yīng)，鏡使得發(fā)光二極管的光線 轉(zhuǎn)向到不同的空間方向上。在3D布置中，多個發(fā)光二極管如下地固定在三維結(jié)構(gòu)化的表面 上，使得發(fā)光二極管使其光線所發(fā)射到其中的半?yún)^(qū)是不同的。在遠(yuǎn)程熒光理念中，轉(zhuǎn)換元件 中的熒光材料借助激發(fā)射線激發(fā)光，其中，通過恰當(dāng)?shù)亟o定轉(zhuǎn)換元件的形狀能夠?qū)崿F(xiàn)在不 同的空間方向上的放射。在光導(dǎo)體解決方案中，發(fā)光二極管布置在載體上，并且其光線耦合 到光導(dǎo)體中，在光導(dǎo)體的端部處布置了散射體，其使得光線散射到不同的空間方向上。這種 用于使源射線分布轉(zhuǎn)換成目標(biāo)源射線分布的裝置例如能夠是公差極其敏感的和/或是復(fù) 雜的，例如能夠在生產(chǎn)時需要較多的構(gòu)造空間或者較多的耗費(fèi)，并且/或者效率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 以不同的實(shí)施例提供一種用于提供具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的電磁射線的裝置， 其設(shè)計成簡單的、公差不敏感的并且/或者成本低廉的，并且/或者使得預(yù)定的源射線分布 能夠有效地轉(zhuǎn)換成預(yù)定的目標(biāo)射線分布。
[0009] 以不同的實(shí)施例提供了一種用于制造透鏡布置的方法，其以簡單的并且/或者低 成本的方式實(shí)現(xiàn)了透鏡布置的如下制造，使得借助透鏡布置能夠使預(yù)定的源射線分布有效 地轉(zhuǎn)換成預(yù)定的目標(biāo)射線分布。
[0010] 以不同的實(shí)施例提供了一種用于提供具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的電磁射線的裝 置。該裝置具有用于產(chǎn)生待轉(zhuǎn)向的、具有預(yù)定的源射線分布的電磁射線和用于使待轉(zhuǎn)向的 電磁射線轉(zhuǎn)向的透鏡布置。透鏡布置具有第一透鏡和第二透鏡。第一透鏡具有第一邊界面 和第二邊界面。第一邊界面設(shè)計成凹形的，并且第二邊界面設(shè)計成凸形的。凹形的第一邊 界面形成第一空隙。第二透鏡具有第三邊界面和第四邊界面。第三邊界面設(shè)計成凹形的， 并且第四邊界面設(shè)計成凸形的。凹形的第三邊界面形成了第二空隙，其中布置了第一透鏡 的至少一個部分。如下地布置射線布置，使得待轉(zhuǎn)向的電磁射線的至少一部分經(jīng)過第一邊 界面入射到透鏡布置中。
[0011] 該裝置例如能夠用于以簡單的、低成本的和/或有效的方式從預(yù)定的源射線分布 出發(fā)產(chǎn)生預(yù)定的目標(biāo)射線分布。射線布置例如能夠具有一個或者多個射線源。在射線源大 于一個時，射線源能夠布置在一個、兩個或者多個表面上?？梢苑艞壏謪^(qū)的光學(xué)件。射線源 例如能夠分別具有第一側(cè)，該第一側(cè)分別具有至少一個第一主動區(qū)域，以用于發(fā)射待轉(zhuǎn)向 的射線。射線源例如能夠具有一個或者多個平面發(fā)射器，朗伯發(fā)射器，LED和/或0LED。如 果透鏡布置具有磨砂的外觀和/或具有一個或多個粗糙化的邊界面，那么射線布置的外部 結(jié)構(gòu)借助透鏡布置來模糊。裝置例如能夠設(shè)計成白熾改型燈。
[0012] 透鏡布置例如能夠用于，以簡單的、低成本的和/或有效的方式從射線布置的電 磁射線的預(yù)定的源射線分布出發(fā)產(chǎn)生具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的電磁射線。此外，還能夠 簡單地和/或低成本地制造透鏡布置。
[0013] 源射線分布例如能夠是朗伯發(fā)射器的源射線分布。目標(biāo)射線分布例如能夠是均勻 的、均質(zhì)的和/或全向的。目標(biāo)射線分布是均勻的例如能夠意味著，對于電磁射線的所有 在預(yù)定的空間角度范圍內(nèi)的源角度，源角度中的一個的射線強(qiáng)度與平均的射線強(qiáng)度的比值 例如在0. 3到3. 0之間，例如在0. 5到2. 0之間，例如在0. 8到1. 2之間。目標(biāo)射線分布 是全向的例如意味著，在很大的空間角度范圍內(nèi)，例如在150°到-150°的、例如在130° 到-130°的空間角度范圍內(nèi)，射線強(qiáng)度分布是均勻的或者至少基本是均勻的。
[0014] 第一和/或第二透鏡例如能夠是彎月形透鏡。第一透鏡例如具有第一透鏡的第一 側(cè)和背向第一透鏡的第一側(cè)的第一透鏡的第二側(cè)。第一邊界面能夠構(gòu)造在第一透鏡的第一 側(cè)處，并且第二邊界面能夠構(gòu)造在第一透鏡的第二側(cè)處。第二透鏡例如具有第二透鏡的第 一側(cè)和背向第二透鏡的第一側(cè)的第二透鏡的第二側(cè)。第二透鏡的第一側(cè)例如朝向第一透 鏡，并且第二透鏡的第二側(cè)例如背向第一透鏡。第一透鏡的第二側(cè)能夠朝向第二透鏡，并且 第一透鏡的第一側(cè)能夠背向第二透鏡。第三邊界面構(gòu)造在第二透鏡的第一側(cè)處，并且第四 邊界面構(gòu)造在第二透鏡的第二側(cè)處。第四邊界面能夠形成透鏡布置的外表面。在可能情況 下，第四邊界面的形狀屬于透鏡布置的外觀。替代于此地，能夠再布置一個、兩個或者多個 具有相應(yīng)的其他邊界面的其他透鏡。例如，第四邊界面能夠與傳統(tǒng)的白熾燈的玻璃燈泡相 類似的成型。這使得透鏡布置能夠用于白熾改型燈。透鏡能夠具有玻璃和/或塑料，或者 由這些制成。
[0015] 此外，為了冷卻射線布置，一個或者兩個透鏡能夠與用于支承射線布置的載體熱 耦合。例如，相應(yīng)的透鏡能夠與冷卻體和/或射線布置的插座利用實(shí)體接觸耦合。換句話 說，相應(yīng)的透鏡能夠用作射線布置的冷卻元件。在上下文中，特別有利的能夠是，透鏡的材 料具有高的導(dǎo)熱能力和/或由玻璃制成。
[0016] 此外，替代地或者補(bǔ)充地，能夠使邊界面中的至少一個粗糙化，由此能夠散射貫穿 該邊界面的射線。邊界面的粗糙化能夠有助于使射線的射線分布模糊和/或均質(zhì)化。例如， 能夠使第四邊界面粗糙化。通過粗糙的邊界面能夠?yàn)橥哥R布置提供磨砂的外觀。
[0017] 第一透鏡例如能夠部分地或者完全地布置在第二透鏡的第二空隙中。第一透鏡的 第一空隙例如能夠用于部分地或完全地容納射線布置和/或一個、兩個或者多個射線源。 射線源例如能夠具有或是一個、兩個或者多個發(fā)射光的半導(dǎo)體構(gòu)件，例如LED和/或0LED。 第一邊界面例如用于耦合待耦合到透鏡布置中的電磁射線，并且第四邊界面例如用于使待 從透鏡布置中脫耦的電磁射線脫耦。待耦合的電磁射線還能夠稱為待轉(zhuǎn)向的電磁射線。待 脫耦的電磁射線還能夠稱為出射的電磁射線。待耦合的或待轉(zhuǎn)向的電磁射線具有預(yù)定的源 射線分布，并且脫耦的或出射的電磁射線具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布。
[0018] 在不同的實(shí)施方式中，第一透鏡具有第一折光力，并且第二透鏡具有第二折光力。 邊界面例如如下地構(gòu)造，使得這兩個折光力大小相同。例如這些折光力能夠均勻地分布在 所有四個邊界面上。
[0019] 在不同的實(shí)施方式中，邊界面中的至少一個具有至少一個臺階部（Stufe)。例如， 邊界面中的至少一個的表面輪廓具有臺階部。例如，第二邊界面和第三邊界面分別具有臺 階部，其中，這兩個臺階部能夠彼此協(xié)調(diào)。臺階部能夠有助于將透鏡構(gòu)造得較薄，這例如能 夠有助于輕型的透鏡布置和/或使透鏡布置需要很小的構(gòu)造空間，并且/或者這能夠有助 于很低的生產(chǎn)成本。替代于此地，邊界面中的至少一個能夠設(shè)計成連續(xù)的，和/或否則具有 臺階部的邊界面中的至少一個能夠設(shè)計成連續(xù)的。
[0020] 在不同的實(shí)施方式中，兩個透鏡中的至少一個設(shè)計成菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡例 如能夠在其邊界面中的一個或兩個處具有一個或者多個臺階部。
[0021] 在不同的實(shí)施方式中，射線布置至少部分地布置在第一空隙中。例如，射線源和/ 或其主動區(qū)域布置在第一空隙中。這例如能夠以簡單的方式有助于，使例如所有由射線布 置發(fā)出的和/或待轉(zhuǎn)向的電磁射線都耦合到第一邊界面中和/或透鏡布置中。例如，射線 布置完全地布置在第一空隙中。
[0022] 在不同的實(shí)施方式中，如下地構(gòu)造透鏡布置，使得待轉(zhuǎn)向的和/或入射到透鏡布 置中的電磁射線的至少一部分在邊界面的每一個處折射。例如，所有由射線布置發(fā)射的電 磁射線能夠在四個邊界面的每一個處折射。這能夠有助于特別有效地產(chǎn)生預(yù)定的目標(biāo)射線 分布。
[0023] 在不同的實(shí)施方式中，根據(jù)透鏡的折射率如下地構(gòu)造邊界面，使得電磁射線在第 一邊界面處的第一折射角，電磁射線在第二邊界面處的第二折射角，電磁射線在第三邊界 面處的第三折射角和/或電磁射線在第四邊界面處的第四折射角大小相同。
[0024] 在不同的實(shí)施方式中，射線布置具有第一射線源和至少一個用于發(fā)射待轉(zhuǎn)向的電 磁射線的第二射線源。第一和/或第二射線源例如能夠相當(dāng)于上述射線源的一種。射線布 置在上下文中還能夠稱為射線源陣列，例如LED陣列，或者光引擎。
[0025] 以不同的實(shí)施方式提供了一種用于制造透鏡布置、例如用于制造上述透鏡布置的 方法。在這種方法中，預(yù)定了要借助透鏡布置來轉(zhuǎn)向的電磁射線的源射線分布。此外，預(yù)定 了從透鏡布置中出射的電磁射線的所期望的目標(biāo)射線分布。根據(jù)預(yù)定的源射線分布和預(yù)定 的目標(biāo)射線分布，待轉(zhuǎn)向的電磁射線的源角度與出射的電磁射線的目標(biāo)角度相對應(yīng)。根據(jù) 源角度和目標(biāo)角度的成對的對應(yīng)，測定待轉(zhuǎn)向的射線必須轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)向角，從而從透鏡布置 中出射的射線具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布。根據(jù)源角度和相應(yīng)的轉(zhuǎn)向角測定透鏡布置的邊界 面的表面輪廓。
[0026] 源角度中的每一個代表了，要借助透鏡布置轉(zhuǎn)向的電磁射線的一個或多個光路在 入射到透鏡布置中之前與在所使用的射線布置上和/或射線源上的平面法線和/或與透鏡 布置的對稱軸所圍成的角度。目標(biāo)角度中的每一個代表了，從透鏡布置中出射的電磁射線 的一個或者多個光路與在待使用的射線布置上的平面法線圍成的和/或與透鏡布置的對 稱軸所圍成的角度。射線分布例如提供了與空間角度相關(guān)的射線強(qiáng)度分布或者提供了與源 角度或目標(biāo)角度相關(guān)的累積的光通量。累積的光通量例如能夠借助射線強(qiáng)度分布來測定， 例如通過射線強(qiáng)度分布的積分。
[0027] 目標(biāo)角度與源角度的對應(yīng)例如如下地實(shí)現(xiàn)，使得在預(yù)定的源角度時存在的累積光 通量等于在相應(yīng)的目標(biāo)角度時的累積光通量。換句話說，例如源角度能夠分別與以下目標(biāo) 角度相對應(yīng)，其中，累積的光通量與在相應(yīng)的源角度時的大小相同。轉(zhuǎn)向角例如能夠通過從 相應(yīng)的目標(biāo)角度中減去源角度來測定。
[0028] 為了測定表面輪廓，能夠預(yù)定一個、兩個或者多個起始點(diǎn)。起始點(diǎn)例如代表了在射 線的光路和邊界面之間的交點(diǎn)。起始點(diǎn)用作計算相應(yīng)的邊界面的表面輪廓的起始點(diǎn)。換句 話說，起始點(diǎn)能夠是在測定邊界面的表面輪廓時要滿足的邊際條件。從起始點(diǎn)出發(fā)，例如能 夠借助斯涅爾折射定律（Snellius ' schen Brechnungsgesetzes)測定表面輪廓。
[0029] 在不同的實(shí)施方式中，根據(jù)源角度和相應(yīng)的轉(zhuǎn)向角測定第一折射角、第二折射角、 第三折射角和第四折射角。根據(jù)第一折射角測定第一邊界面的表面輪廓，根據(jù)第二折射角 測定第二邊界面的表面輪廓，根據(jù)第三折射角測定第三邊界面的表面輪廓，并且根據(jù)第四 折射角測定第四邊界面的表面輪廓。第一折射角是待轉(zhuǎn)向的電磁射線在入射到第一透鏡中 時在第一邊界面處折射的角度，第二折射角是入射到第一透鏡中的電磁射線在從第一透鏡 中出射時在第二邊界面處折射的角度，第三折射角是入射到第二透鏡中的電磁射線在第三 邊界面處折射的角度并且第四折射角是從第二透鏡中出射的電磁射線在第四邊界面處折 射的角度。折射角能夠沿著相應(yīng)的邊界面來改變。
[0030] 在不同的實(shí)施方式中，如下地預(yù)定折射角，使得對于沿著穿過射線布置的光路中 的一條的電磁射線，在所有邊界面處的折射角是大小相同的。這以簡單的方式實(shí)現(xiàn)了使折 光力均勻地分布到所有邊界面上。
[0031] 在不同的實(shí)施方式中，作為源射線分布預(yù)定了朗伯射線分布。朗伯射線分布例如 對于如LED或OLED的平面發(fā)射器而言是典型的。
[0032] 在不同的實(shí)施方式中，預(yù)定一種均勻的射線分布作為目標(biāo)射線分布。例如，目標(biāo)射 線分布能夠在預(yù)定的角度范圍內(nèi)是均質(zhì)的或幾乎均質(zhì)的，和/或目標(biāo)射線分布能夠是全向 的或者基本是全向的。
[0033] 在不同的實(shí)施方式中，在測定表面輪廓時在邊界面的至少一個處實(shí)施菲涅爾化。 菲涅爾化導(dǎo)致了具有一個、兩個或多個臺階部的表面輪廓。菲涅爾化能夠有助于，能夠制造 特別薄的、輕的并且/或者成本低廉的相應(yīng)的透鏡。在相應(yīng)的邊界面處構(gòu)造的臺階部越多， 單個臺階部投下的陰影就越少。臺階部或者菲涅爾側(cè)面（Fresnel-Flanken)的數(shù)量、高度、 位置和/或陡度能夠根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)射線分布來最優(yōu)化。相應(yīng)的菲涅爾透鏡的表面輪廓 能夠如下地測定，使得透鏡在臺階部處不具有側(cè)凹（Hinterschneidung)，這能夠有助于簡 單的生產(chǎn)流程。菲涅爾化的透鏡例如能夠以壓鑄法制成。菲涅爾化能夠有助于特別均勻的 射線分布。例如，菲涅爾化能夠通過為邊界面預(yù)定兩個、三個或者多個起始點(diǎn)的方式來實(shí) 施。此時，相應(yīng)的表面輪廓的計算能夠例如從第一到第二起始點(diǎn)并且然后從第二到第三起 始點(diǎn)地進(jìn)行，其中此時能夠在第二起始點(diǎn)處構(gòu)造臺階部。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出，并且在下面進(jìn)行了詳盡的闡述。
[0035] 其示出：
[0036] 圖1是朗伯發(fā)射器的射線強(qiáng)度分布，
[0037] 圖2是均勻的射線強(qiáng)度分布，
[0038] 圖3是用于提供預(yù)定的目標(biāo)射線分布的裝置的實(shí)施例，
[0039] 圖4是根據(jù)圖3的裝置的射線強(qiáng)度分布，
[0040] 圖5是用于提供預(yù)定的目標(biāo)射線分布的實(shí)施例，
[0041] 圖6是根據(jù)圖5的裝置的射線強(qiáng)度分布，
[0042] 圖7是用于提供預(yù)定的目標(biāo)射線分布的裝置的實(shí)施例，
[0043] 圖8是根據(jù)圖5所示的裝置的射線強(qiáng)度分布，
[0044] 圖9是用于制造透鏡布置的方法的實(shí)施例的流程圖，
[0045] 圖10是具有與邊界角相關(guān)的累積的光通量的圖表，
[0046] 圖11是具有目標(biāo)角度走向和源角度走向的圖表，
[0047] 圖12是斯涅爾折射定律的示例性的簡圖和公式，
[0048] 圖13是具有示例性的表面輪廓的圖表，
[0049] 圖14是具有示例性的表面輪廓的圖表，
[0050] 圖15是用于提供預(yù)定的目標(biāo)射線分布的裝置的實(shí)施例，
[0051] 圖16是透鏡元件的實(shí)施例，
[0052] 圖17是用于提供預(yù)定的目標(biāo)射線分布的裝置的實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0053] 在下面的詳細(xì)說明中參考附圖，附圖構(gòu)成了本說明書的一部分，并且其中為了清 楚表達(dá)而示出具體的、其中能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的實(shí)施例。在這種意義上，方向術(shù)語如"上"、 "下"、"前"、"后"、"前方"、"后方"等等都參照所描述的（多個）附圖的取向來使用。因?yàn)閷?shí) 施例的組件能夠以不同的取向來定位，所以方向術(shù)語用于清楚表示并且不以任何方式來限 定。當(dāng)然，能夠使用其他的實(shí)施例并且能夠采取結(jié)構(gòu)上的或者邏輯上的改變，而不偏離本發(fā) 明的保護(hù)范圍。當(dāng)然，只要沒有具體地另外指出，其中描述的不同實(shí)施例的特征能夠相互組 合。因此，下面的詳盡說明不以限定的意義來撰寫，并且本發(fā)明的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要 求來定義。
[0054] 在本說明書的范疇中，概念"相連"、"連接"以及"耦合"既用于說明直接的相連也 用于說明間接的相連、直接的或間接的連接以及直接的或間接的耦合。在附圖中，只要適 宜，相同的或類似的元件配有相同的參考標(biāo)號。
[0055] 在不同的實(shí)施例中，發(fā)光的構(gòu)件能夠是發(fā)射光的半導(dǎo)體構(gòu)件和/或設(shè)計成發(fā)射光 的二極管（Light emitting diode發(fā)光二極管，LED),發(fā)射有機(jī)光的二極管（organic light emitting diode有機(jī)發(fā)光二極管，0LED)或者發(fā)射有機(jī)光的晶體管。在不同的實(shí)施例中，發(fā) 光的構(gòu)件能夠是集成電路的一部分。此外還能夠預(yù)定多個發(fā)射光的構(gòu)件，例如安置在共同 的殼體內(nèi)。
[0056] 圖1示出了一種朗伯發(fā)射器的射線強(qiáng)度分布10。朗伯射線強(qiáng)度分布10能夠代表 朗伯發(fā)射器的放射特征。朗伯發(fā)射器由射線源構(gòu)成或者具有射線源，其中，射線源具有至少 一個發(fā)射電磁射線的構(gòu)件。朗伯發(fā)射器例如是平面發(fā)射器，例如至少在一側(cè)處具有平坦表 面的發(fā)光構(gòu)件，在該表面處發(fā)射射線。朗伯射線強(qiáng)度分布10在空間角度圖表中繪出，該圖 表在180°到-180°，即圍繞著360°的空間角度范圍內(nèi)延伸。在平面發(fā)射器的表面上的平 面法線平行于從空間角度〇°起垂直于空間角度180°延伸的軸線。下面，"平面法線"的概 念僅僅表現(xiàn)了一條垂直于平面發(fā)射器的、射線布置16的和/或射線源的直線。
[0057] 朗伯射線強(qiáng)度分布10是標(biāo)準(zhǔn)化的，并且空間角度圖表的半徑代表了相對于最大 光強(qiáng)度成百分比的光強(qiáng)度。在順時針方向上從90°至-90°延伸的半?yún)^(qū)內(nèi)，朗伯射線強(qiáng)度 分布10形成了圓。該半?yún)^(qū)通過平面發(fā)射器的發(fā)射電磁射線的表面來定義和/或界定。射 線強(qiáng)度在空間角度為0°時達(dá)到其最大值，并且下降至平面發(fā)射器的邊緣。這意味著，所有 由朗伯發(fā)射器發(fā)射的電磁射線都發(fā)射到平面發(fā)射器上方的半?yún)^(qū)內(nèi)，其中，射線強(qiáng)度沿著在 平面發(fā)射器上的平面法線是最大的，并且下降至平面發(fā)射器的邊緣。
[0058] 圖2示出了一種全向的射線分布12。全向的射線強(qiáng)度分布12在很大的角度范圍 內(nèi)是均勻的，例如在145°到-145°的順時針方向上，并且因此還能夠稱為均勻的射線強(qiáng) 度分布。例如利用傳統(tǒng)的白熾燈能夠產(chǎn)生具有這種或者類似的全向射線強(qiáng)度分布10的射 線，其中，空間角度范圍在從-145°到145°的順時針方向上例如通過白熾燈的插座所遮 蔽。
[0059] 作為全向的射線分布，在本申請中能夠例如理解為一種射線分布，其中，在很大的 空間角度范圍內(nèi)的所有空間角度下，射線強(qiáng)度與平均射線強(qiáng)度的比值位于預(yù)定的范圍內(nèi)。 空間角度范圍例如能夠在155°到-155°之間，例如在145°到-145°之間，例如在135° 到-135°之間。在很大的空間角度范圍內(nèi)的所有空間角度下，光強(qiáng)度例如能夠滿足以下要 求，即，相應(yīng)的光強(qiáng)度除以在整體的大空間角度范圍內(nèi)的平均光強(qiáng)度所得到的商位于以下 范圍內(nèi)，例如在〇. 3和3. O之間，例如在0. 5和2. O之間，例如在0. 8到1. 2之間。
[0060] 圖3示出了一種用于提供具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的、例如均勻的和/或全向的 目標(biāo)射線分布12的射線的裝置14。借助裝置14例如能夠使朗伯射線強(qiáng)度分布10轉(zhuǎn)換成 均勻的射線強(qiáng)度分布，該射線強(qiáng)度分布至少類似于全向的射線強(qiáng)度分布12。待轉(zhuǎn)換的射線 強(qiáng)度分布，例如朗伯射線強(qiáng)度分布10,能夠稱為源射線分布，并且全向的射線分布12能夠 稱為目標(biāo)射線分布。
[0061] 為了提供預(yù)定的目標(biāo)射線分布，裝置14具有透鏡布置15和射線布置16。射線布 置16產(chǎn)生了具有源射線分布的電磁射線。射線布置16為了產(chǎn)生電磁射線而具有至少一個 射線源，例如平面發(fā)射器和/或發(fā)光的構(gòu)件。射線源能夠發(fā)射具有一種波長或多種波長的 電磁射線。例如，射線源能夠是RGB-LED模塊。替代地或者補(bǔ)充地，多個射線源能夠分別發(fā) 射不同波長的電磁射線，并且/或者多個射線源能夠形成RGB模塊和/或LED模塊。此外， 射線源能夠具有例如帶有用于散射所產(chǎn)生的電磁射線的散射顆粒的散射元件，和/或用于 轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的電磁射線的波長的轉(zhuǎn)換元件。射線布置16還能夠具有兩個、三個或多個射線 源。此外，裝置14還能夠具有用于支承射線布置16的未示出的載體、用于從射線布置16 導(dǎo)出熱量的未示出的冷卻體和/或用于接觸和/或固定裝置14的插座。
[0062] 透鏡布置15具有第一透鏡18和第二透鏡24。透鏡布置15例如能夠設(shè)計成相對 于對稱軸29是旋轉(zhuǎn)對稱的。替代于此地，透鏡布置15還能夠是擠壓成型的，并且/或者對 稱軸29能夠代表以下對稱平面，透鏡布置15相對于該對稱平面例如是鏡面對稱的，其中， 透鏡布置15的所示輪廓此時在垂直于對稱軸29和/或繪圖平面的方向上能夠與所示輪廓 相同（見圖17)。第一透鏡18具有朝向射線布置16的第一側(cè)和與射線布置16背離且朝向 第二透鏡24的第二側(cè)。這兩個透鏡18, 24例如能夠設(shè)計成彎月形透鏡。
[0063] 在第一透鏡18的第一側(cè)處構(gòu)造了第一邊界面20。在第一透鏡18的第二側(cè)處設(shè)計 成第二邊界面22。第一透鏡18的第一側(cè)和第一邊界面20設(shè)計成凹形的，并且第一透鏡18 的第二側(cè)和第二邊界面22設(shè)計成凸形的。通過第一透鏡18的凹形的第一側(cè)或者通過第一 邊界面20形成第一空隙21，其中布置了射線布置16的至少一個部分。例如，在第一空隙中 布置了射線布置16的發(fā)射電磁射線的側(cè)面和/或表面。例如，射線布置16完全布置在第 一空隙21中。
[0064] 第二透鏡24具有朝向第一透鏡18的第一側(cè)，和背向第一透鏡18的第二側(cè)。在第 二透鏡24的第一側(cè)處構(gòu)造了第三邊界面26,并且在第二透鏡24的第二側(cè)處構(gòu)造了第四邊 界面28。第二透鏡24的第一側(cè)和第三邊界面26設(shè)計成凹形，并且形成了第二空隙27。第 二透鏡24的第二側(cè)設(shè)計成凸形。第一透鏡18至少部分地布置在第二透鏡24的第二空隙 27中。例如，第一透鏡18完全地布置在第二透鏡24的第二空隙27中。
[0065] 射線布置16借助透鏡布置15產(chǎn)生待轉(zhuǎn)向的電磁射線31，并且將待轉(zhuǎn)向的電磁射 線31射到圖3中位于射線布置16之上的半?yún)^(qū)中。在此，在本實(shí)施例中由以下出發(fā)，即射線 布置16的射線源幾乎是點(diǎn)狀的射線源。待轉(zhuǎn)向的電磁射線31在第一邊界面20處入射到 第一透鏡18中，并且從而入射到透鏡布置15中。入射到透鏡布置15中的電磁射線還能夠 稱為耦合的射線。入射到透鏡布置15中的射線依次地在第一邊界面20處、第二邊界面22 處、第三邊界面26處和第四邊界面28處折射。入射到透鏡布置15中的射線在第四邊界面 28處從透鏡布置15中射出，并且然后能夠稱為出射的電磁射線30。待轉(zhuǎn)向的電磁射線31 因此借助該透鏡布置進(jìn)行了四次折射，并且然后作為已轉(zhuǎn)向的、出射的電磁射線30從透鏡 布置15中射出。所發(fā)射的和/或待轉(zhuǎn)向的電磁射線31例如能夠是在可見范圍內(nèi)的光和/ 或UV光或紅外線光。
[0066] 裝置14例如能夠設(shè)計成白熾改型燈。例如，第二透鏡24的第二側(cè)和/或傳統(tǒng)白 熾燈的第四邊界面28能夠相應(yīng)地來成型和/或構(gòu)造，使得該裝置14的透鏡布置15顯出白 熾燈的外觀效果。替代于此地，裝置14能夠具有在圖3中用虛線示出的外實(shí)體，例如按照 傳統(tǒng)白熾燈構(gòu)造的玻璃燈泡。
[0067] 第一透鏡18和/或第二透鏡24能夠具有玻璃和/或塑料，或者由這些材料制成。 此外，第一和/或第二透鏡18,24能夠與裝置14的載體、插座和/或冷卻體熱耦合。熱耦 合例如能夠經(jīng)由直接的實(shí)體接觸來進(jìn)行，使得在射線布置16運(yùn)行期間產(chǎn)生的熱量能夠通 過相應(yīng)的透鏡18, 24排出。換句話說，第一和/或第二透鏡18, 24能夠用作射線布置16的 冷卻元件和/或冷卻體。關(guān)于此點(diǎn)特別有利的是，相應(yīng)的透鏡18, 24具有帶特別高的導(dǎo)熱 系數(shù)的材料，例如玻璃。替代地或者補(bǔ)充地，邊界面20, 22, 26, 28中的一個、兩個或者多個 例如能夠設(shè)計成散射的和/或磨砂的。由此能夠散射待轉(zhuǎn)向的射線31。這能夠有助于，使 得出射的電磁射線30具有模糊的、均質(zhì)化的和/或均勻的目標(biāo)射線分布，并且/或者使得 射線布置16的、例如射線源的結(jié)構(gòu)模糊化。
[0068] 圖4示出了脫耦的射線32的第一射線強(qiáng)度分布32,第一射線強(qiáng)度分布相當(dāng)于從根 據(jù)圖3的裝置14中脫耦的射線30的目標(biāo)射線分布。由圖4中得知，在很大的角度范圍內(nèi)， 例如在130°到-130°之間，第一射線強(qiáng)度分布32基本上是均勻的。
[0069] 因此，第一射線強(qiáng)度分布32能夠稱為均勻的和/或全向的射線強(qiáng)度分布。此外， 第一射線強(qiáng)度分布32等同于預(yù)定的目標(biāo)射線分布，因此，根據(jù)圖3的裝置14適合用于提供 具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的電磁射線。
[0070] 圖5示出具有透鏡布置15和射線布置16的裝置14的實(shí)施例，該實(shí)施例與圖3中 所示的實(shí)施例大部分相符，其中區(qū)別在于，在圖5中示出的實(shí)施例中，射線布置16所具有的 不是點(diǎn)狀射線源，而是平面地延展的射線源。例如，根據(jù)圖5的射線布置16能夠具有延展 的平面發(fā)射器和/或例如一個、兩個或多個射線源，例如發(fā)光構(gòu)件。在本實(shí)施例中，待轉(zhuǎn)向 的射線31的源射線分布也借助射線布置15轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的電磁射線， 也就是轉(zhuǎn)換成出射的電磁射線30。
[0071] 圖6示出了出射的電磁射線30的第二射線強(qiáng)度分布34,第二射線強(qiáng)度分布相當(dāng)于 根據(jù)圖5的裝置14的目標(biāo)射線分布。在很大的角度范圍內(nèi)，例如在130°到-130°之間， 第二射線強(qiáng)度分布34是均勻的或者至少基本均勻的，并且因此也能夠稱為均勻的和/或全 向的射線強(qiáng)度分布。因此，圖5中所示的裝置14也適用于提供具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布的 電磁射線。
[0072] 圖7示出了裝置14的實(shí)施例，該實(shí)施例與圖3中所示的裝置14的實(shí)施例大部分 相符，其中區(qū)別在于，在圖7中所示的實(shí)施例中，透鏡布置15在第二邊界面22處具有第一 臺階部33,并且在第三邊界面26處具有第二臺階部35。替代地或補(bǔ)充地，第一邊界面20 和/或第四邊界面28也能夠具有臺階部，或者邊界面20,22,26,28中的一個、兩個或者多 個能夠分別具有兩個或多個臺階部。第一或第二透鏡18, 24在上下文中還能夠稱為菲涅爾 透鏡。構(gòu)造第一和/或第二臺階部33, 35還能夠稱為相應(yīng)透鏡18, 24的菲涅爾化。然而， 菲涅爾化的透鏡18, 24與未菲涅爾化的透鏡相比，在給定了源射線分布時產(chǎn)生相同的或者 大部分相同的目標(biāo)射線分布，構(gòu)造得更薄并且因此構(gòu)造得更輕。臺階部33, 35例如如下地 構(gòu)造，使得其在相應(yīng)透鏡18, 25的材料內(nèi)不具有側(cè)凹。
[0073] 圖8示出了第三射線強(qiáng)度分布36,第三射線強(qiáng)度分布相當(dāng)于根據(jù)圖7的裝置14的 目標(biāo)射線分布。第三射線強(qiáng)度分布36在很大的角度范圍內(nèi)是均勻的或者至少基本均勻的， 并且因此能夠稱為均勻的和/或全向的射線強(qiáng)度分布。
[0074] 圖9示出了用于制造透鏡布置、例如前述的透鏡布置15的方法的實(shí)施例的流程 圖。該方法用于，根據(jù)預(yù)定的源射線分布、例如朗伯射線強(qiáng)度分布10,如下地構(gòu)造透鏡布置 15,使得借助該透鏡布置能夠產(chǎn)生預(yù)定的目標(biāo)射線分布，例如全向的目標(biāo)射線分布12和/ 或第一、第二或第三目標(biāo)射線分布32, 34, 36。在方法的該實(shí)施例中由以下出發(fā)，即射線布置 16的發(fā)射面與透鏡布置14相比小十倍，或者更小，例如小到在計算射線布置16的發(fā)射電磁 射線的表面的直徑時能夠忽略。例如，能夠以射線布置16的射線源作為點(diǎn)狀射線源（見圖 3)為前提。替代于此地，還能夠從平面延展的射線源出發(fā)（見圖5)。
[0075] 在步驟S2中，預(yù)定源射線分布。例如，源射線分布根據(jù)所使用的射線布置16來預(yù) 定。例如，源射線分布能夠通過測量由射線布置16發(fā)射的電磁射線的射線強(qiáng)度分布經(jīng)驗(yàn)式 地測定并且然后預(yù)定，以制造透鏡布置15。替代與此地，能夠預(yù)定朗伯射線分布10作為源 射線分布。
[0076] 在步驟S4中，預(yù)定目標(biāo)射線分布，例如全向的射線分布12和/或第一、二或第三 目標(biāo)射線分布32, 34, 36。目標(biāo)射線分布例如能夠根據(jù)要遵循的尺度、根據(jù)法律規(guī)定和/或 根據(jù)照明設(shè)計師的設(shè)計構(gòu)想來預(yù)定。
[0077] 源射線分布和/或目標(biāo)射線分布能夠預(yù)定為射線強(qiáng)度分布，例如圖1，2,4,6和8 中所示的。替代于此地，源射線分布和/或目標(biāo)射線分布能夠預(yù)定為累積的能量分布和/ 或累積的光通量。累積的能量分布和/或累積的光通量例如能夠根據(jù)相應(yīng)的射線強(qiáng)度分布 來測定。特別地，累積的光通量能夠通過從第一邊界角到第二邊界角的對射線強(qiáng)度分布的 積分來測定。
[0078] 圖10示例地示出了一個圖表，其中給出了射線源的與所發(fā)射的射線的邊界角W有 關(guān)的成百分比的累積光通量LS。邊界角W在圖10中例如從空間角度0°延伸至空間角度 145°。例如在圖表中繪出了源光通量變化曲線QS，其例如相當(dāng)于朗伯發(fā)射器的光通量變化 曲線，朗伯發(fā)射器例如相當(dāng)于射線源16。源光通量變化曲線QS例如能夠通過從0°到90° 的空間角度的對朗伯射線分布10的積分來測定。源光通量變化曲線QS在圖10中示為實(shí) 線。所發(fā)射的射線例如是待轉(zhuǎn)向的射線31。
[0079] 累積的光通量LS并且因此源光通量變化曲線QS與所發(fā)射的射線的邊界角W相 關(guān)，其中，邊界角W相當(dāng)于在射線的所選擇的光路和整體坐標(biāo)系的垂直軸線之間的源角度， 其中，垂直軸線例如能夠平行于在射線源的表面上的平面法線。累積的光通量LS在示例性 預(yù)定的第一源角度QWl處具有第一光通量值LSI。在預(yù)定的目標(biāo)光通量變化曲線ZS中，在 第一目標(biāo)角度ZWl時達(dá)到相同的第一光通量值LSI,該目標(biāo)角度與第一源角度QW相差轉(zhuǎn)向 角UW。轉(zhuǎn)向角UW根據(jù)源角度和目標(biāo)角度來變化。例如，待轉(zhuǎn)向電磁射線的其光路與平面法 線圍成第一源角度QWl的部分，必須以轉(zhuǎn)向角UW轉(zhuǎn)離平面法線，使得相應(yīng)的已轉(zhuǎn)向的電磁 射線的光路與平面法線圍成第一目標(biāo)角度ZW1。對于其光路與平面法線圍成其他的源角度 的電磁射線而言，此時能夠測定其他的轉(zhuǎn)向角。如果對于待轉(zhuǎn)向的電磁射線31的所有光路 都實(shí)現(xiàn)電磁射線的這種轉(zhuǎn)向，那么借助射線布置15能夠產(chǎn)生具有目標(biāo)光通量變化曲線ZS 的電磁射線。此時，目標(biāo)光通量變化曲線ZS代表了預(yù)定的目標(biāo)射線分布。
[0080] 在步驟S8中進(jìn)行轉(zhuǎn)向角UW的測定。在此，例如能夠首先進(jìn)行目標(biāo)角度ZW與源角 度QW的成對的對應(yīng)，其中分別存在相同的累積的光通量LS。然后，能夠簡單地通過從相應(yīng) 的目標(biāo)角度ZW中減去源角度QW實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向角UW的測定。關(guān)于射線布置15,通過待耦合的射 線31在四個邊界面20, 22, 26, 28處的折射實(shí)現(xiàn)待耦合的射線31的轉(zhuǎn)向。
[0081] 圖11示出了一個圖表，其中繪出了與相應(yīng)的源角度有關(guān)的目標(biāo)角度變化曲線ZW， 其中，在圖表中還繪出了代表相應(yīng)的源角度的源角度變化曲線QW。此外，在源角度變化曲線 QW和目標(biāo)角度變化曲線ZW之間繪出了第一目標(biāo)角度變化曲線ZW1、第二目標(biāo)角度變化曲線 ZW2和第三目標(biāo)角度變化曲線ZW3。
[0082] 要借助透鏡布置15轉(zhuǎn)向的射線31的每條與射線源上的平面法線圍成第一源角度 QWl的光路，在入射到第一透鏡18中以后基于在第一邊界面20處以第一折射角Bl進(jìn)行的 折射而圍成了目標(biāo)角度，其通過第一目標(biāo)角度變化曲線ZWl與第一源角度QWl相對應(yīng)。在 入射到第一透鏡18中之前與射線源上的平面法線圍成第一源角度QWl的光路，在從第一透 鏡18中射出以后基于在第二邊界面22處以第二折射角B2進(jìn)行的折射而與射線源上的平 面法線圍成了目標(biāo)角度，其通過第二目標(biāo)角度變化曲線ZW2與第一源角度QWl相對應(yīng)。在 入射到第一透鏡18中之前與射線源上的平面法線圍成第一源角度QWl的光路，在第三邊界 面26處以第三折射角B3進(jìn)行折射以后與射線源上的平面法線圍成了目標(biāo)角度，其通過第 三目標(biāo)角度變化曲線ZW3與第一源角度QWl相對應(yīng)。在入射到第一透鏡18中之前與射線源 上的平面法線圍成第一源角度QWl的光路，在第四邊界面28處以第四折射角M進(jìn)行折射 以后與平面法線圍成了第一目標(biāo)角度ZW1，其通過目標(biāo)角度變化曲線ZW與第一源角度QWl 相對應(yīng)。因此，從透鏡布置14中射出的電磁射線30的、其光路在入射到第一透鏡18中之 前與射線源上的平面法線圍成第一源角度QWl的部分的光路，在從透鏡布置14中射出時與 射線源上的平面法線圍成第一目標(biāo)角度ZW1。
[0083] 分別與源角度中的一個相對應(yīng)的第一、第二、第三和第四折射角BI, B2, B3, B4進(jìn) 行累加得到對應(yīng)該源角度的轉(zhuǎn)向角UW。例如，沿著與第一源角度QWl耦合的射線的光路的 第一折射角B1、第二折射角B2、第三折射角B3和第四折射角M之和得出了與第一源角度 QWl相對應(yīng)的轉(zhuǎn)向角UW。轉(zhuǎn)向角UW代表了源角度和目標(biāo)角度之間的區(qū)別或者說差值。
[0084] 在圖11中所示的實(shí)施例中，邊界面20,22,26,28的折光力均勻地分配到所有四個 邊界面20,22,26,28上。換句話說，這四個折射角價，82,83,84大小相同。因此，第一和 第二透鏡18,24的折光力也是大小相同的。然而，在替代實(shí)施例中，折光力還能夠不均勻地 分配，例如預(yù)定的指定外觀能夠預(yù)定了第四邊界面28的邊際條件，基于該邊際條件，折光 力的均勻分布是不可能的或沒有意義的。
[0085] 在步驟SlO中，例如借助圖12中所示的斯涅爾折射定律，測定邊界面20, 22, 26, 28 的在圖13和/或圖14中所示的表面輪廓40,42,46,48。
[0086] 在此，圖12例如示出了待轉(zhuǎn)向的電磁射線31的光路中的一個，示出了其在第一邊 界面20處如何折射的，并且如何能夠根據(jù)待轉(zhuǎn)向的電磁射線31的光路在預(yù)定的第一折射 角Bl下測定第一邊界面20相對于該光路的傾角。
[0087] 在第一邊界面20和射線布置16之間的空間例如充滿了空氣和/或保護(hù)氣體，并 且/或者具有與裝置14周圍相比的低壓和第一折射率Nl。第一透鏡18的材料例如具有 第二折射率N2。待轉(zhuǎn)向的射線31的示例性光路與第一邊界面20上的法線圍成入射角α。 第一邊界面上的法線基本不等于射線源上的平面法線，其中，法線和平面法線在特殊情況 下能夠是平行的，例如當(dāng)待耦合的射線31的光路與平面法線圍成0°的源角度時。"法線" 的概念在本申請中用于一條直線，其在光路與邊界面20, 22, 26, 28中的一個邊界面的交點(diǎn) 處垂直于相應(yīng)的邊界面20,22,26,28。待轉(zhuǎn)向的射線31在第一邊界面20處朝向第一邊界 面上的法線地以折射角Φ進(jìn)行折射。在折射后，入射到第一透鏡18中的電磁射線的光路與 第一邊界面20上的法線圍成了角度β。在本實(shí)施例中，折射角φ等于第一折射角Β1。在第 二、第三和第四邊界面22,26,28處進(jìn)行折射時，折射角φ等于第二、第三或第四折射角Β2， Β3, Β4。如果待轉(zhuǎn)向的電磁射線31的光路是已知的，那么也已知的是，該光路與射線布置 16上的平面法線圍成的源角度QW。因此，在源角度QW已知時，入射角α代表了邊界面20， 22, 26, 28相對于射線布置16上的平面法線在相應(yīng)的光路與相應(yīng)的邊界面20, 22, 26, 28的 交點(diǎn)處的傾角。
[0088] 第一個公式Fl示出了能夠從圖示中獲知的、作為斯涅爾折射定律而公知的物理 關(guān)系。第二個公式F2相當(dāng)于第一公式Fl的按照角β的解。第三個公式F3借助第一個公 式Fl和第二個公式F2不出了折射角Φ與入射角α的相關(guān)性。從第二個公式F3中得知， 折射角Φ僅與α有關(guān)。換句話說，在Φ與α之間存在單一的關(guān)系。公式F4示出了第三個 公式F3中的函數(shù)的反函數(shù)。反函數(shù)提供了與φ相關(guān)的角度α。因此，在預(yù)定了光路時并且 在由此已知了源角度和已知了折射角Φ時，測定邊界面20, 22, 26, 28在相應(yīng)的光路與相應(yīng) 的邊界面20, 22, 26, 28的交點(diǎn)處的傾斜度。例如，在預(yù)定了光路時和因此已知了源角度QW 時依據(jù)折射角9,例如依據(jù)第一折射角Bl，能夠測定第一邊界面20在待耦合的射線31的光 路與第一邊界面20的交點(diǎn)處的傾斜度。
[0089] 因此，對于待轉(zhuǎn)向的電磁射線31的每個光路能夠測定相應(yīng)的源角度。然后，根據(jù) 該源角度能夠測定轉(zhuǎn)向角UW和例如第一折射角Β1。然后，根據(jù)第一折射角Bl能夠測定第 一邊界面20在相應(yīng)的光路與第一邊界面20的交點(diǎn)處的傾角。第二、第三和第四邊界面22， 26,28的傾角能夠相應(yīng)地測定。在此，根據(jù)在第一邊界面20處折射的電磁射線的光路和第 二折射角Β2測定第二邊界面22的傾角，根據(jù)在第二邊界面22處折射的電磁射線的光路和 第三折射角Β3測定第三邊界面26的傾角，并且根據(jù)在第三邊界面28處折射的電磁射線的 光路和第四折射角M測定第四邊界面22的傾角。
[0090] 圖13示出了一個圖表，其中在水平軸上繪出了透鏡18, 24的半徑R，并且其中在垂 直軸上繪出了透鏡18, 24的高度Η，并且其中繪出了第一邊界面20的第一表面輪廓40的、 第二邊界面22的第二表面輪廓42的、第三邊界面26的第三表面輪廓46的和第四邊界面 28的第四表面輪廓48的實(shí)施例。平面法線與垂直軸平行。
[0091] 例如能夠以第一表面輪廓40的計算開始。因?yàn)楣饴放c邊界面20, 22, 26, 28的交 點(diǎn)對于計算是重要的，所以可以預(yù)定計算的起始點(diǎn)，其中，起始點(diǎn)例如代表了所選擇的光路 與邊界面20, 22, 26, 28的交點(diǎn)。作為計算第一邊界面20的第一表面輪廓40的起始點(diǎn)，例 如在Y軸上選擇第一起始點(diǎn)SPl，其中，例如待轉(zhuǎn)向的電磁射線31的光路位于Y軸上，該光 路與平面法線圍成0°的源角度。從第一起始點(diǎn)SPl出發(fā)，根據(jù)源角度測定第一折射角B1， 并且根據(jù)第一折射角Bl測定第一邊界面20的傾角，由此形成第一表面輪廓40。在測定第 一表面輪廓40以后，例如能夠預(yù)定第二起始點(diǎn)SP2,并且對第二表面輪廓42的測定能夠從 第二起始點(diǎn)SP2出發(fā)根據(jù)對第一表面輪廓40的測定通過使用第二折射角B2來進(jìn)行。在測 定第二表面輪廓42以后，例如能夠預(yù)定第三起始點(diǎn)SP3,并且從第三起始點(diǎn)SP3出發(fā)，對第 三表面輪廓46的測定能夠根據(jù)對第一表面輪廓40的測定通過使用第三折射角B3來進(jìn)行。 在測定第三表面輪廓46以后，能夠預(yù)定第四起始點(diǎn)SP4,并且從第四起始點(diǎn)SP4出發(fā)，對第 四表面輪廓48的測定能夠根據(jù)對第一表面輪廓20的測定通過使用第四折射角M來進(jìn)行。
[0092] 例如，具有第一源角度QWl的待轉(zhuǎn)向的電磁射線31根據(jù)第一表面輪廓40在第一 邊界面20處以第一折射角Bl來折射。在第一邊界面20處折射的電磁射線在第二邊界面 22處根據(jù)第二表面輪廓42以第二折射角B2來折射。在第二邊界面22處折射的電磁射線 根據(jù)第三表面輪廓46在第三邊界面26處以第三折射角B3來折射。在第三邊界面26處折 射的電磁射線根據(jù)第四表面輪廓48在第四邊界面28處以第四折射角M來折射，使得出射 的電磁射線30相對于待轉(zhuǎn)向的電磁射線朝向第一目標(biāo)角度ZWl折射了轉(zhuǎn)向角UW。因?yàn)檫@ 些折射過程是沿著待轉(zhuǎn)向的電磁射線31的所有光路來進(jìn)行的，所以出射的電磁射線30具 有預(yù)定的目標(biāo)射線分布。
[0093] 在測定表面輪廓40,42,46,48以后，能夠制造透鏡18, 24,例如用澆鑄法或者通過 其他公知的用于構(gòu)造光學(xué)透鏡的方法。
[0094] 圖14示出了在菲涅爾化透鏡中所測定的表面輪廓40,42,46,例如與圖7中所示 的菲涅爾化透鏡18和24相對應(yīng)的。與測定根據(jù)圖13的表面輪廓40,42,46,48的區(qū)別在 于，在根據(jù)圖14的表面輪廓40,42,46,48中，在計算第二表面輪廓42時預(yù)定了第五起始點(diǎn) SP5,并且在測定第三表面輪廓46時預(yù)定了第六起始點(diǎn)SP6。然后從第二起始點(diǎn)SP2起，進(jìn) 行對第二表面輪廓42的測定，并且在實(shí)現(xiàn)了具有第五起始點(diǎn)SP5的光路時，從第五起始點(diǎn) SP5起再次開始。從第三起始點(diǎn)SP3起，進(jìn)行對第三表面輪廓46的測定，并且在與具有第 六起始點(diǎn)SP6的光路相切時,從第六起始點(diǎn)SP6起再次開始。通過預(yù)定第五或第六起始點(diǎn) SP5, SP6,形成了第一或第二臺階部33,35。臺階部33,35例如能夠如下地預(yù)定，使得待轉(zhuǎn) 向的電磁射線的光路從相應(yīng)的邊界面22, 26起與到相應(yīng)的透鏡18, 24的材料中的凹口平行 地延伸。此外，臺階部的表面輪廓46,48還能夠如下地測定，使得其不具有側(cè)凹。這能夠有 助于例如用澆鑄法、簡單地制造相應(yīng)的透鏡18, 24。
[0095] 如果借助根據(jù)前述方法制成的透鏡布置14不能如期望地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)射線分 布，那么例如能夠迭代地調(diào)整透鏡18, 24的表面輪廓和/或邊界面。與所期望的目標(biāo)射線 分布的偏差例如能夠是與所期望的全向性的偏差和/或與所期望的均勻性的偏差。偏差例 如能夠由于在透鏡18,24的表面處的菲涅爾反射、由于在菲涅爾棱邊處的投影、由于射線 布置16或射線源的實(shí)際的平面延展、和/或由于其他的初始未考慮到的因素而出現(xiàn)。迭代 地調(diào)整例如包括迭代地補(bǔ)償偏差。例如能夠測定借助第一透鏡布置實(shí)際所實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)射線 分布，并且然后根據(jù)實(shí)際上所實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)射線分布，能夠預(yù)定新的目標(biāo)射線分布以制造第 二透鏡布置，其中考慮到了偏差。此時，第二透鏡布置的實(shí)際目標(biāo)射線分布能夠接近初始預(yù) 定的真正所期望的目標(biāo)射線分布。
[0096] 圖15示出了透鏡布置15的實(shí)施例，其大部分與圖3中所示的實(shí)施例相符，其中的 區(qū)別在于，在圖15中所示的實(shí)施例中，第一和第二透鏡18,24例如總共由三個部分組成，其 中，透鏡元件50是第一透鏡18的一部分和第二透鏡24的一部分。替代于此地，透鏡18, 24 能夠由其他的透鏡元件構(gòu)成。
[0097] 圖16示出了在用于制造透鏡元件50的模具中的透鏡元件50,特別是透鏡元件50 的一部分。模具具有第一模型體52和第二模型體54。由圖16中特別地得知，能夠簡單地 制造沒有側(cè)凹的透鏡元件50。透鏡元件50的設(shè)置也能夠有助于透鏡18,24的簡單制造。 例如也能夠制造沒有側(cè)凹的透鏡18, 24。
[0098] 圖17不出了透鏡布置15的實(shí)施例，其大部分與圖3中所不的實(shí)施例相符，其中的 區(qū)別在于，在圖17中所示的實(shí)施例中，透鏡布置15呈長形地延伸和/或例如借助擠壓來制 造。
[0099] 本發(fā)明不局限于給出的實(shí)施例。例如還能夠布置兩個以上的透鏡18, 24,例如第 三、第四和/或更多的透鏡。待轉(zhuǎn)向的射線在其處進(jìn)行折射的邊界面的數(shù)量相應(yīng)地分別增 加兩個。在測定表面輪廓40,42,46,48時，還能夠給出額外的邊際參數(shù)。例如透鏡18,24 能夠設(shè)計成一體的。替代于此地，透鏡18,24中的每一個都設(shè)計成多件的。例如能夠按照 預(yù)定的外觀預(yù)定第四邊界面28和/或第二透鏡24的相應(yīng)的第二側(cè)。替代地或者補(bǔ)充地， 第一和/或第四邊界面20, 28還能夠具有一個、兩個或多個臺階部。此外，第二和/或第三 邊界面22, 26還能夠具有一個兩個或者多個其他臺階部。此外，射線布置16能夠與未示出 的冷卻體和/或插座相連。透鏡布置15和/或裝置14能夠形成燈具或照明燈，和/或布 置在燈具和/或照明燈中。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于提供具有預(yù)定的目標(biāo)射線分布（12, ZS)的電磁射線的裝置，具有 -透鏡布置（15)，其中，所述透鏡布置（15)具有第一透鏡（18)，所述第一透鏡具有第一 邊界面（20)和第二邊界面（22)，其中，所述第一邊界面（20)設(shè)計成凹形的，并且所述第二 邊界面（20)設(shè)計成凸形的，并且其中，凹形的所述第一邊界面（20)形成了第一空隙（21); 并且其中所述透鏡布置（15)具有第二透鏡（24)，所述第二透鏡具有第三邊界面（26)和第 四邊界面（28)，其中，所述第三邊界面（26)設(shè)計成凹形的，并且所述第四邊界面（28)設(shè) 計成凸形的，并且其中，凹形的所述第三邊界面（26)形成了第二空隙（27)，所述第一透鏡 (18)的至少一個部分布置在所述第二空隙中，并且具有 -用于產(chǎn)生具有預(yù)定的源射線分布（l〇，QS)的待轉(zhuǎn)向電磁射線（31)的射線布置（16)， 其中所述射線布置（16)布置成，使得所述待轉(zhuǎn)向電磁射線（31)的至少一部分經(jīng)由所述第 一邊界面（20)入射到所述透鏡布置（15)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，預(yù)定的所述目標(biāo)射線分布（10, QS)是均勻的。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第一透鏡（18)具有第一折光 力，并且所述第二透鏡（24)具有第二折光力，并且其中，邊界面（20, 22, 26, 28)設(shè)計成，使 得折光力大小相同。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述邊界面（20,22,26,28)的至少 一個邊界面具有至少一個臺階部（29, 31)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，兩個透鏡（18,24)中的至少一個設(shè)計成菲涅爾透 鏡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述射線布置（16)至少部分地布置在所述第一 空隙（21)內(nèi)。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述透鏡布置（15)設(shè)計成，使得所 述待轉(zhuǎn)向電磁射線（31)的至少一部分在所述邊界面（20, 22, 26, 28)的每一個處彎折。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述邊界面（20,22,26,28)根據(jù)所述透鏡的材 料的折射率設(shè)計成，使得入射的電磁射線在所述第一邊界面（20)處的第一折射角（B1)，所 述入射的電磁射線在所述第二邊界面（22)處的第二折射角（B2)，所述入射的電磁射線在 所述第三邊界面（26)處的第三折射角（B3)和/或出射的電磁射線在所述第四邊界面（28) 處的第四折射角（B4)大小相同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述射線布置（16)具有第一射線 源和至少一個第二射線源，用于產(chǎn)生所述待轉(zhuǎn)向電磁射線（31)。
10. -種用于制造透鏡布置（15)的方法，其中， -預(yù)定借助所述透鏡布置（15)待轉(zhuǎn)向的射線（31)的源射線分布（10, QS)， _預(yù)定從所述透鏡布置（15)中的出射的電磁射線（30)的目標(biāo)射線分布（12, ZS)， _根據(jù)預(yù)定的所述源射線分布（l〇，QS)和預(yù)定的所述目標(biāo)射線分布（12，ZS)使待轉(zhuǎn)向 電磁射線（32)的源角度（QW)與所述出射的電磁射線（30)的目標(biāo)角度（ZW)相對應(yīng)， -借助源角度（QW)和目標(biāo)角度（ZW)的成對的對應(yīng)，測定所述待轉(zhuǎn)向電磁射線（31)必 須偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向角（UW)，從而所述出射的電磁射線（30)具有預(yù)定的所述目標(biāo)射線分布（12， ZS)，并且 -根據(jù)所述源角度（QW)和相應(yīng)的所述轉(zhuǎn)向角（UW)測定所述透鏡布置（15)的邊界面 (20,22,26,28)的表面輪廓（40,42,46,48)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，均勻的射線分布預(yù)定為目標(biāo)射線分布（12， ZS)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，根據(jù)所述源角度（QW)和相應(yīng)的 所述轉(zhuǎn)向角（UW)測定第一折射角（B1)、第二折射角（B2)、第三折射角（B3)和第四折射角 (B4)，并且其中，根據(jù)所述第一折射角（B1)測定第一邊界面（20)的所述表面輪廓（40)，根 據(jù)所述第二折射角（B2)測定第二邊界面（22)的所述表面輪廓（42)，根據(jù)所述第三折射角 (B3)測定第三邊界面（B3)的所述表面輪廓（46)，并且根據(jù)所述第四折射角（B4)測定第四 邊界面（28)的所述表面輪廓（48)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，折射角（B1，B2，B3，B4)預(yù)定成，使得對于沿著 光路的電磁射線來說，所述折射角（B1，B2，B3，B4)大小相同。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，朗伯射線分布預(yù)定為源射線分 布（10, QS)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中，當(dāng)測定在所述邊界面（20, 22， 26, 28)中的至少一個的所述表面輪廓（40,42,46,48)時執(zhí)行菲涅爾化。
【文檔編號】F21K99/00GK104428695SQ201380035726
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】斯特凡·馬爾克穆斯, 托比亞斯·施密特 申請人:歐司朗有限公司