光學(xué)結(jié)構(gòu)、照明單元和制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明單元、用于在照明單元中使用的光學(xué)結(jié)構(gòu)、和制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知可通過無線遠程控制來控制的照明單元。事實上，現(xiàn)在對于無線可控照明產(chǎn)品的需求不斷增加。遠程控制系統(tǒng)可以例如基于RF電路，從而要求至少接收天線和RF接收器電路被構(gòu)建于照明單元中。
[0003]RF無線傳輸電路當然廣泛用于許多不同的無線應(yīng)用，諸如移動電話，以用于發(fā)送和接收無線信號。然而，將這樣的電路集成到照明產(chǎn)品中存在挑戰(zhàn)。
[0004]有許多方法來實現(xiàn)無線功能，從而給出不同的選項。所選的選項將取決于期望的設(shè)計靈活性、性能和成本。例如，天線可以是基于接線的或者它可以替代地與RF和控制電路一起印刷在PCB上。
[0005]天線的性能對于無線可控照明產(chǎn)品的整體性能非常重要。
[0006]典型的LED照明單元可以分為如圖1示意性示出的不同構(gòu)造塊?；驹んw1、LED驅(qū)動器電路板2、其可以包括其上安裝有LED裸片的電路板的LED封裝件4、以及光束成形部件6。殼體1可以提供散熱功能以幫助從燈的散熱。照明單元具有用于連接到電插座的電連接器7。
[0007]光束成形部件通常處理從一個或多個LED輸出的光。每個LED典型地具有3平方毫米大小且被安裝在陶瓷支撐基板上。光束成形部件被用于提供期望的輸出光束形狀，并且還用于掩飾LED的點源外觀。光束成形部件可以是折射部件(諸如透鏡)或反射部件(諸如反射準直器)。
[0008]天線通常被集成到燈內(nèi)的LED驅(qū)動器PCB 2或LED板上。因此，無線信號會被由通常是諸如鋁合金之類的金屬的導(dǎo)熱材料制成的燈的部件(包括散熱器或殼體)所屏蔽。無線信號的出射/接收窗口還受到PCB尺寸的限制，PCB在燈內(nèi)做的盡可能小。US2002/274208A1公開了具有前蓋的燈，并且天線在其散熱器上方，并被放置在PCB上。US2007/138978A1公開了固態(tài)燈具，其具有光學(xué)處理元件，以用于將固態(tài)源輸出轉(zhuǎn)換成虛擬源。而且US20120026726A1公開了一種燈，該燈在其散熱器上方具有光學(xué)元件及無線控制模塊2620。
[0009]US 2013/0063317公開了集成天線的方法，其中該天線被設(shè)置在透鏡的表面上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在US 2013/0063317中，天線的集成難以利用非平面透鏡表面實施，而且它還對系統(tǒng)的光學(xué)性能產(chǎn)生影響，因為天線的尺寸可能需要是大的以實現(xiàn)期望的輻射性能。因此，它可能阻擋光或變得可見。
[0011]如果沒有足夠的面積用于天線印刷或期望不影響光學(xué)性能，這些方法不能容易地被米用。
[0012]為了更好地解決這些關(guān)注點，有利的是，具有其可以使得能夠攜帶大尺寸天線而不影響光學(xué)性能的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，如在獨立權(quán)利要求中所要求保護的，提供了光學(xué)結(jié)構(gòu)、照明單元和制造的方法。
[0014]在一個方面，本發(fā)明提供光學(xué)結(jié)構(gòu)，用于處理由照明單元輸出的光，該光學(xué)結(jié)構(gòu)包括:
[0015]光學(xué)層，其被成形為限定用于光學(xué)處理光輸出的第一光束處理結(jié)構(gòu)，并且所述光學(xué)層具有偏離第一光束處理結(jié)構(gòu)的至少一個區(qū)域；和
[0016]天線，形成于至少一個區(qū)域內(nèi)或之上。
[0017]這種結(jié)構(gòu)將天線與照明單元的光束成形部件集成。通過將天線提供在光學(xué)層的專用區(qū)域中或之上，該區(qū)域遠離光束處理光學(xué)元件，天線的大小和形狀可以自由地選擇，而不會顯著影響光學(xué)輸出。
[0018]第一光束處理結(jié)構(gòu)可包括透鏡。這一透鏡可以例如用于準直光輸出，或用于其他光束成形功能。第一光束處理結(jié)構(gòu)可以包括透鏡陣列，并且至少一個區(qū)域則可以包括那些透鏡之間的空間。
[0019]第一光束處理結(jié)構(gòu)可以替代地包括反射器或漫射器。
[0020]天線可以因此被集成到照明單元的光學(xué)設(shè)計已經(jīng)要求的任何光學(xué)部件中。
[0021]光學(xué)層可以由塑料材料形成，諸如聚碳酸酯或PMMA。這為天線提供了低成本支持。天線可以被印刷在光學(xué)層的至少一個區(qū)域上，例如通過3D表面印刷。
[0022]至少一個區(qū)域可以是平面的，并且這使得天線的應(yīng)用更簡單直接，例如通過印刷。然而，替代地，至少一個區(qū)域可以是曲面的。
[0023]至少一個區(qū)域可以包括在下層基底之上的突出部，突出部。突出部和基底可以由單一形狀的光學(xué)層形成。這使得天線面積能夠大于第一光束處理結(jié)構(gòu)的光束成形元件之間的可用側(cè)向空間。
[0024]本發(fā)明還提供了照明單元，其包括:
[0025]印刷電路板，其承載有電路部件；
[0026]照明裝置，包括在印刷電路板上的至少一個照明單元；和
[0027]本發(fā)明的光學(xué)結(jié)構(gòu)，設(shè)置在照明裝置之上，其中在光學(xué)結(jié)構(gòu)的天線和PCB上的電路部件之間提供電連接。
[0028]這一照明單元提供在PCB之上的天線，該PCB承載有連接到天線的部件。天線可被定位為使得避免屏蔽，因為它處于比PCB更高的水平。
[0029]可以提供在PCB上的至少一個焊接彈簧接觸，天線與至少一個焊接彈簧接觸進行接觸。
[0030]在優(yōu)選的示例中，照明單元包括LED單元。
[0031]PCB上的電路部件可包括與天線耦合的無線接收器和/或發(fā)射器電路，以用于接收和/或發(fā)射無線照明控制信號。
[0032]替代地，光學(xué)結(jié)構(gòu)可以進一步包括形成在至少一個區(qū)域內(nèi)或之上的無線接收器和/或發(fā)射器電路，以用于接收和/或發(fā)射無線照明控制信號。因此，與天線相關(guān)聯(lián)的電路可以在PCB上，或者它還可以被設(shè)置在光學(xué)結(jié)構(gòu)上(或中)。
[0033]本發(fā)明還提供制造用于處理由照明單元輸出的光的光學(xué)結(jié)構(gòu)的方法，其包括:
[0034]將光學(xué)層成形為限定用于光學(xué)處理來自相應(yīng)照明單元的光輸出的第一光束處理結(jié)構(gòu)，并且將光學(xué)層(23)成形為限定偏離第一光束處理結(jié)構(gòu)的至少一個區(qū)域；以及
[0035]將天線形成在至少一個區(qū)域之上或內(nèi)。
[0036]成形步驟可包括將光學(xué)層提供為塑料材料并且將至少一個區(qū)域成形為偏離第一光束處理結(jié)構(gòu)的突出部分；以及
[0037]所述形成步驟可以包括在突出部分的表面上印刷天線。
【附圖說明】
[0038]本發(fā)明的示例現(xiàn)在將參照附圖詳細地描述，其中:
[0039]圖1示出了 LED照明單元的已知結(jié)構(gòu)；
[0040]圖2示出了根據(jù)示例實施例的可以在照明單元內(nèi)使用的光學(xué)結(jié)構(gòu)的一個示例；
[0041]圖3示出了根據(jù)示例實施例的可以在照明單元內(nèi)使用的光學(xué)結(jié)構(gòu)的另一示例；
[0042]圖4以示意形式示出了光學(xué)結(jié)構(gòu)的示例；
[0043]圖5更詳細地示出了照明單元的第一示例；
[0044]圖6更詳細地示出了照明單元的第二示例；
[0045]圖7更詳細地示出了照明單元的第三示例；
[0046]圖8更詳細地示出了照明單元的第四示例；并且
[0047]圖9不出了天線布局的一個不例。
【具體實施方式】
[0048]本發(fā)明提供了用于處理由照明單元輸出的光的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中天線形成于該結(jié)構(gòu)的光學(xué)層的區(qū)域內(nèi)或上，其中該區(qū)域遠離/偏離該層的光束處理部分。
[0049]天線可以是平面結(jié)構(gòu)或3D結(jié)構(gòu)，并且光學(xué)層的光束成形功能可以是透鏡功能、漫射器功能或反射器功能。實現(xiàn)緊湊的設(shè)計，這最小化了對光學(xué)性能的影響。減小了對將由天線處理的信號的屏蔽，并且無線信號的出射窗口可以被最大化。
[0050]參考其示出照明單元的一般結(jié)構(gòu)的圖1，本發(fā)明提供各種設(shè)計，其中用于無線通信的天線被集成到光學(xué)部件6中。
[0051]圖2更詳細地示出基于LED的燈具100的一種可能實施方式，其包括準直光學(xué)元件12和LED燈15。準直光學(xué)元件12包括反射準直器13，諸如全內(nèi)反射準直器。反射準直器13具有用于接收LED燈的第一孔。此外，反射準直器13具有用于允許出射光離開反射準直器13的第二孔或開口 19。第二孔19的尺寸(直徑)通常比第一孔大。反射準直器13具有從第一孔延伸到第二孔19的外壁21。外壁21的內(nèi)表面是反射性的，以便將從第一孔來的入射光朝向第二孔19引導(dǎo)，從而形成了全內(nèi)反射準直器。
[0052]反射準直器13可以關(guān)于反射準直器13的光軸A旋轉(zhuǎn)對稱，光軸A在從第一孔的中心向第二孔19的中心的方向上延伸。反射準直器13具有一般杯狀形式，其中第一孔位于杯的底部中心，并且第二孔19對應(yīng)于杯的頂部開口。
[0053]具有直徑D的凸透鏡21被布置在第二孔19處，且至少覆蓋部分的第二孔19。凸透鏡21具有曲率r的半徑。圖示的凸透鏡21是平凸透鏡。平凸透鏡的平面表面面對第二孔19。在一些情況下，凸透鏡21可以是圓錐凸透鏡。此外，其它非球面透鏡的結(jié)構(gòu)可以用來代替凸透鏡21的球形表面。
[0054]優(yōu)選的是，凸透鏡21的光軸對應(yīng)于反射準直器13的光軸A。
[0055]準直光學(xué)元件12包括表面板23，其限定了透鏡形狀或提供用于安裝透鏡的支撐。在任一情況下，板23和透鏡一起限定光學(xué)層。在第二孔19內(nèi)，光學(xué)層執(zhí)行第一光束處理功能以用于光學(xué)處理LED燈輸出。
[0056]表面板23覆蓋第二孔19。表面板23由半透明材料制成。
[0057]圖3示出替代燈具200，其再次包括準直光學(xué)元件12和LED燈15。燈具200的準直光學(xué)元件12與燈具100的準直光學(xué)元件12的不同在于凸透鏡是菲涅耳透鏡21’。
[0058]菲涅耳透鏡包括還被稱為菲涅耳區(qū)的多個小面24。小面24是透鏡的同心環(huán)形部分。
[0059]菲涅爾透鏡21’被示為與表面板23 —體形成。事實上，整個準直光學(xué)元件12可以形成為僅包括一種材料(諸如塑料)的一塊。
[0060]本發(fā)明涉及照明單元和光學(xué)層，其中光學(xué)層延伸超出光輸出的區(qū)域，即超出第二出射窗口 19。因此，光學(xué)層具有其目的為光束成形的區(qū)域(旨在于通過該區(qū)域提供從光源來的輸出)、以及不旨在于提供光輸出的附加區(qū)域。當然將會存在一些光泄漏，從而引起光穿過這些附加區(qū)域，但這些附加區(qū)域不旨在或設(shè)計為執(zhí)行光束處理功能。
[0061]圖4示出了光學(xué)部件6的示例。本示例用于提供針對三個光源的集的光束成形。光源通常是如圖2和3的示例中的LED，但本發(fā)明并不限于LED照明，并且光源可以是其它類型的燈。該部件具有三個獨立的光束成形部件21a、21b、21c。
[0062]這些光束成形部件示意性地示出在圖4中。它們可以各自包括例如透鏡(折射透鏡或菲涅爾透鏡)、準直器、漫射器或反射器、或事實上這些的組合。圖2和圖3的示例示出了透鏡和反射準直器的組合，但這些純粹通過示例的方式。此外，圖2和圖3僅示出了光學(xué)部件。燈還將包