尤其用于道路光照的照明單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尤其用于道路光照的照明單元。
【背景技術(shù)】
[0002]LED在街道照明中的使用是本領(lǐng)域已知的。例如，US7578605描述了一種具有雙軸控制(通過(guò)其發(fā)生射束準(zhǔn)直和廣角射束重疊)的反射體系統(tǒng)，以及一種通過(guò)切割平坦反射擋板并且將所得平坦部分形成到收集和成形來(lái)自固態(tài)LED的光的三維反射體中來(lái)制造這樣的系統(tǒng)的方法，其中可通過(guò)改變平坦件的切割和彎曲來(lái)定制每個(gè)軸。尤其，該文檔描述了一種具有組裝在照明器內(nèi)的示例性照明模塊的路燈應(yīng)用，由此光射線縱向延伸并且射線在橫向方向上延伸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]目前大多數(shù)LED照明器包括通過(guò)作為透鏡、MLO (微透鏡光學(xué)器件)板或反射體杯的光學(xué)模塊成形的LED (發(fā)光二極管)陣列。在大量應(yīng)用中，需要在某一角度之外減小亮度。示例是辦公室照明和道路照明，其中該角度分別大約是60或70度(截止角)。
[0004]然而，在很多應(yīng)用中，人們想要的是偏好用于光照目的的角度之下的大量光，例如均勻性，其實(shí)際還減小舒適性。在辦公室照明中，人們想要在距屋頂多于60度的角度下產(chǎn)生大量光。這樣的光已知用于恰當(dāng)?shù)拿娌抗庹?用于會(huì)議期間)。在道路照明中，人們遇到類(lèi)似的情形?？赏ㄟ^(guò)距桿大于70度的角度獲得優(yōu)秀的照度均勻性。然而，該光創(chuàng)建大量煩惱并且應(yīng)當(dāng)被抑制到某一限度。盡管在一些立法中僅提到強(qiáng)度，但是亮度對(duì)于舒適性也發(fā)揮著重要作用。
[0005]在兩個(gè)提到的應(yīng)用中看到的再另一問(wèn)題是所謂的LED的多斑。在兩個(gè)應(yīng)用中，流行使用LED陣列，其光由MLO板或透鏡陣列來(lái)控制。這通常導(dǎo)致出射窗上的局部高亮度峰值。盡管在出射窗之上的平均亮度可以是可容忍的，但是局部峰值可能不可容忍。
[0006]因此，期望克服以下問(wèn)題:(i)減小某角度下的亮度同時(shí)維持強(qiáng)度，(ii)移除LED的視覺(jué)多斑，(iii)使系統(tǒng)較不依賴(lài)LED等。進(jìn)一步期望提供有限體積中的角度光分布的仔細(xì)構(gòu)建。
[0007]因此，本發(fā)明的一方面尤其提供一種替代性照明單元，其優(yōu)選進(jìn)一步至少部分排除上述缺點(diǎn)和/或問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)和/或滿(mǎn)足上述期望中的一個(gè)或多個(gè)。
[0008]在此，除其它之外，提出使用三角形出射窗(但是其它形狀也是可能的；見(jiàn)下文)，其不僅減小亮度還可減小LED的多斑。
[0009]因此，在第一方面中，本發(fā)明提供一種照明單元，其包括:(i)照明單元腔(“腔”)，
(ii)被配置為生成光源單元光的光源單元，其中光源單元包括光源和可選地準(zhǔn)直器，其中光源單元被配置為在照明單元腔中提供光源單元光，以及(iii)光出射窗(“出射窗”)，其被配置為圍封照明單元腔的至少部分并且被配置為允許光源單元光的至少部分作為光束透射，其中光出射窗包括上游面和下游面，其中上游面指向照明單元腔；其中照明單元具有虛擬第一照明單元截面平面(“截面平面”)中的虛擬第一照明單元軸(“照明單元軸”)，其中在截面平面內(nèi)，尤其在光出射窗的至少30%，例如至少50% (比如在實(shí)施例中至少75%)長(zhǎng)度之上:
-光源單元尤其被配置為在光出射窗的一點(diǎn)處生成光源單元光，其在所述點(diǎn)處具有光源單元光的< 20°的入射角(β )中的散布，
-上游面包括光外耦合結(jié)構(gòu)，其被配置為經(jīng)由光出射窗將光源單元光耦合到照明單元之外，其中光外耦合結(jié)構(gòu)可尤其包括棱鏡光外耦合結(jié)構(gòu)，并且其中照明單元被配置為生成光出射窗下游的光束，其尤其在截面平面內(nèi)具有90-170的范圍內(nèi)的射束角(γ )。尤其，在該射束角內(nèi)發(fā)現(xiàn)光的強(qiáng)度(即以瓦特為單位的可見(jiàn)光強(qiáng)度)的至少75%，甚至更尤其是光的強(qiáng)度的至少85%。因此，尤其在(多個(gè))這些截止角之外發(fā)現(xiàn)總強(qiáng)度(以瓦特為單位)的小于25%，甚至更尤其小于15%。尤其，射束角(γ )在90-160°，例如90-140°或120-160。的范圍內(nèi)。一般地，該射束角(在截面平面內(nèi))是對(duì)稱(chēng)的，即射束角(γ )可以在2*45-2*80° (即90-160° )的范圍內(nèi)。在實(shí)施例中，射束角(γ)可以在>140°并且等于或小于170°的范圍內(nèi)。
[0010]這樣的照明單元可有利地用于道路的光照。利用本照明單元，光可以分布在長(zhǎng)帶之上，而基本上不遭受多斑或非期望的亮度。此外，本發(fā)明可提供使系統(tǒng)較不依賴(lài)LED的兩步光學(xué)器件。尤其，當(dāng)照明單元的LED (假定多個(gè)LED)的光向著光出射窗行進(jìn)(被“運(yùn)送”)時(shí)，LED的光開(kāi)始在空間上重疊。在光出射窗處，其將被再引導(dǎo)(由于光外親合結(jié)構(gòu)；見(jiàn)下文)。由于通過(guò)運(yùn)送光所創(chuàng)建的重疊和該再引導(dǎo)，人們將減小LED的多斑。因?yàn)閬?lái)自光出射窗的光變得更加均勻，所以外觀較不依賴(lài)于所使用的LED的數(shù)目。為此原因，人們可升級(jí)LED (以及可選的光學(xué)器件)而不改變來(lái)自光出射窗的光的外觀。
[0011]因此，照明單元可尤其適用于道路的光照。然而，不排除不同于道路光照的其它應(yīng)用，例如選自包括以下各項(xiàng)的組的應(yīng)用:辦公室照明系統(tǒng)，家庭應(yīng)用系統(tǒng)，商店照明系統(tǒng)，家庭照明系統(tǒng)，加強(qiáng)照明系統(tǒng)，局部照明系統(tǒng)，劇院照明系統(tǒng)，光纖光學(xué)器件應(yīng)用系統(tǒng)，投影系統(tǒng)，自點(diǎn)亮顯示系統(tǒng)，像素化顯示系統(tǒng)，分段顯示系統(tǒng)，警告符號(hào)系統(tǒng)，醫(yī)療照明應(yīng)用系統(tǒng)，指示器符號(hào)系統(tǒng)，裝飾性照明系統(tǒng)，便攜系統(tǒng)，汽車(chē)應(yīng)用和溫室照明系統(tǒng)。本文的術(shù)語(yǔ)“道路”除其它之外(還)可指代路、高速公路、大街、小巷、林蔭大道、旁道、快車(chē)道、高速路、公路、車(chē)道、停車(chē)場(chǎng)、停車(chē)道、通道、路徑、人行道、鐵道、路面、路線、街道、地道、走廊、干道、直達(dá)道路、快速公路、軌道、小徑、收費(fèi)公路、高架橋等。其尤其指代車(chē)輛可以在其上行進(jìn)的任何實(shí)體，并且該實(shí)體具有例如>1，尤其》100的縱橫比。然而，本發(fā)明的照明單元還可用于比如停車(chē)場(chǎng)、廣場(chǎng)、空地、體育場(chǎng)等的大區(qū)域的光照。
[0012]本發(fā)明的照明單元的另外優(yōu)點(diǎn)是原則上可應(yīng)用任何光源，尤其是任何LED光源。因此，另外的優(yōu)點(diǎn)是光源可以是可替換的。
[0013]在特別實(shí)施例中，光源包括固態(tài)LED光源(例如LED或激光二極管)。術(shù)語(yǔ)“光源”還可涉及多個(gè)光源，例如2-5000，比如2-200，例如10-200，比如20-200或2_20個(gè)(固態(tài))LED光源。因此，術(shù)語(yǔ)LED還可指代多個(gè)(固態(tài))LED。光源特別地被配置為生成可見(jiàn)光。這可以是白光或可以是彩色光。因此，在實(shí)施例中，光源單元包括固態(tài)LED(發(fā)光二極管)。照明單元可包括多個(gè)光源單元，例如2-5000，比如2-200，例如10-200，比如20-200或2_20個(gè)。另外，光源單元可包括多個(gè)光源?？蛇x地，多個(gè)光源共享單個(gè)準(zhǔn)直器。光源單元在下文進(jìn)一步描述。光源可以是非點(diǎn)光源。非點(diǎn)光源可被限定為在尺寸上足夠大并且足夠靠近觀看者以表現(xiàn)為被光照的表面而不是星狀光點(diǎn)的光源。例如，可應(yīng)用LED光源，其具有大于0.5cm2的管芯面積，例如大于Icm2的管芯面積，例如甚至等于或大于2cm 2的管芯面積的管芯。尤其，當(dāng)應(yīng)用非點(diǎn)光源(例如具有大于0.5cm2的管芯面積)時(shí)，光源單元可不一定包括準(zhǔn)直器。另外，在這樣的實(shí)例中，照明單元可尤其包括這樣的光源單元的陣列，該陣列垂直于截面平面(并且平行于縱軸，進(jìn)一步參見(jiàn)下文)。
[0014]照明單元包括照明單元腔、光源單元和光出射窗。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的，還可包括另外的元件，比如控件、電源等。
[0015]照明單元包括照明單元腔。這可被視為光室，其被光出射窗至少部分包圍。照明單元腔是中空物(或通常多個(gè)包圍件的中空體)，其接收光源單元光。換言之，光源單元被配置為在照明單元腔中提供光源單元光。在實(shí)施例中，照明單元腔包含光源單元的至少部分。尤其，基本上整個(gè)照明單元腔被(i)光出射窗、(ii)(多個(gè))光源單元或包括(多個(gè))光源單元的部分和(iii)可選地反射體所包圍。注意，術(shù)語(yǔ)反射體還可指代多個(gè)反射體。換言之，照明單元腔被外殼包圍，外殼可至少包括光出射窗和包含(多個(gè))光源單元的部分(在此還指示為支撐物(支撐物(進(jìn)一步)包括一個(gè)或多個(gè)光源單元)，以及可選地另一部分，后一部分尤其是反射性的。因此，腔的部分可以被反射體圍封。注意，支撐物也可以是反射性的或包括反射部分。因?yàn)榍槐话鼑?，所以腔?基本上)閉合的單元，其具有能透射光的至少一個(gè)部分(即光出射窗)。尤其，外殼的其余部分是反射性的。本文的術(shù)語(yǔ)“反射性”尤其指示對(duì)可見(jiàn)光是反射性的。
[0016]如上文指示的，光出射窗被配置為允許光源單元光的至少部分作為光束透射，其中光出射窗包括上游面和下游面，上游面指向照明單元腔。因此，光出射窗包括內(nèi)面和外面。后者在照明單元處于操作中時(shí)可以由照明單元的觀察者感知到。上游面因此包圍照明單元腔的至少部分。
[0017]上游面包括光外耦合結(jié)構(gòu)，其被配置為經(jīng)由光出射窗將光源單元光耦合到照明單元之外。這可尤其隱含了來(lái)自光源單元的通過(guò)照明單元腔行進(jìn)的光撞擊在光外耦合結(jié)構(gòu)上，穿透光外耦合結(jié)構(gòu)和光出射窗(的其余部分)并且經(jīng)由其下游面從光出射窗逃離。尤其，光外親合結(jié)構(gòu)可包括棱鏡光外親合結(jié)構(gòu)。以該方式，經(jīng)由全內(nèi)反射(TIR)，光可離開(kāi)(多個(gè))光外耦合結(jié)構(gòu)和光出射窗，并且貢獻(xiàn)于光出射窗下游的射束。尤其，上游面的大部分包括這些光外耦合結(jié)構(gòu)。例如，光出射窗的至少30%可包括這樣的光外耦合結(jié)構(gòu)。這些光外耦合結(jié)構(gòu)可具有在0.lmm-lcm，例如0.lmm-5mm，比如0.2_2mm的范圍內(nèi)的尺寸。在此，術(shù)語(yǔ)“尺寸”尤其涉及長(zhǎng)度、寬度或直徑。尤其，光外耦合結(jié)構(gòu)具有面，比