光學(xué)元件和具有光學(xué)元件的照明裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學(xué)裝置(1)，其具有第一光學(xué)元件(2)，第一光學(xué)元件以斜切有斜面(21)的光導(dǎo)(19)的形式或包括斜切有斜面(21)的光導(dǎo)(19)，以及第二光學(xué)元件(3)，其中第一光學(xué)元件(2)通過全內(nèi)反射在其壁(22)處傳導(dǎo)光并具有由光導(dǎo)(19)的非斜切端面形成的光射入?yún)^(qū)域(24)，并且具有光射出區(qū)域(25)，其中，光射出區(qū)域(25)由壁(22)在光導(dǎo)(19)的布置斜面(21)的端部的表面區(qū)域形成。第二光學(xué)元件(3)具有光射入孔(30)，其布置在第一光學(xué)元件(2)的光射出區(qū)域(25)上，或者面向第一光學(xué)元件(2)的光射出區(qū)域(25)。第一光學(xué)元件(2)的光射入?yún)^(qū)域(24)具有寬度x和第二光學(xué)元件(3)的光射入?yún)^(qū)域(30)具有高度z，其滿足下述關(guān)系：x/z≤1.5·[tan(90°?α/2)?tan(90°?(2·[α/2+90°]?[180°?arcsin(1/n)]))]?1。其中，α表示光在斜面(21)處的偏轉(zhuǎn)角，以及n表示第一光學(xué)元件(2)的材料的折射率。
【專利說明】
光學(xué)元件和具有光學(xué)元件的照明裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種能夠使用多個彩色發(fā)光元件混合光顏色的光源。
【背景技術(shù)】
[0002] LED越來越多地用于例如車輛和建筑物內(nèi)部、例如飛機(jī)客艙的照明用途。LED由于 其低能量消耗和低工作電壓特別適合于這些領(lǐng)域。
[0003] 例如，WO 2010/013181 Al公開了一種具有在其整個長度上具有恒定橫截面的透 光區(qū)域的光學(xué)元件。在光束的方向上鄰近于該透光區(qū)域的是具有沿光傳播方向增大的橫截 面的光校準(zhǔn)區(qū)域。所述光校準(zhǔn)區(qū)域的端部由傾斜的反射器限定。在該反射器處反射的光基 本上垂直于光在透光區(qū)域中的傳播方向離開光學(xué)元件。所述光校準(zhǔn)區(qū)域可具有各種幾何形 狀。
[0004] DE 10 2012 022 716 Al公開了一種用于將光注入到光導(dǎo)并在光導(dǎo)中混合的方 法。光基本上垂直于光導(dǎo)地注入到光導(dǎo)中，撞擊到傾斜的反射器上并由后者反射到光導(dǎo)中。 光的混合通過在光導(dǎo)的內(nèi)壁處的光束的全內(nèi)反射來實(shí)現(xiàn)。
[0005] 所述的現(xiàn)有技術(shù)的光混合器表現(xiàn)出高度的對稱性，其對于純光混合器是相當(dāng)有利 的。
[0006] 然而，如果光學(xué)元件具有偏轉(zhuǎn)功能，證明了對稱結(jié)構(gòu)對于光在額外的下游光學(xué)系 統(tǒng)中最有效的利用是不利的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 因此，本發(fā)明基于如下目的：提供一種在利用下游光學(xué)系統(tǒng)中的光方面比現(xiàn)有技 術(shù)顯示出更高的效率的光學(xué)裝置。
[0008] 此目的通過權(quán)利要求1的主題所實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的有利的設(shè) 計方案和改進(jìn)方案。
[0009] 因此，本發(fā)明提供了一種光學(xué)裝置，其包括:第一光學(xué)元件，所述第一光學(xué)元件以 斜切有斜面的光導(dǎo)的形式或包括斜切有斜面的光導(dǎo)，以及第二光學(xué)元件，其中所述第一光 學(xué)元件通過全內(nèi)反射在其壁處傳導(dǎo)光并具有由光導(dǎo)的非斜切端面形成的光射入?yún)^(qū)域，并且 具有光射出區(qū)域，其中，所述光射出區(qū)域由壁的在光導(dǎo)的布置斜面的端部處的表面區(qū)域形 成。所述第二光學(xué)元件具有光射入孔，其布置在所述第一光學(xué)元件的光射出區(qū)域上或面向 所述第一光學(xué)元件的光射出區(qū)域，以及所述第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū)域具有在沿著光射入 區(qū)域與光在斜面處的偏轉(zhuǎn)的平面的交叉點(diǎn)的方向上測量的寬度X，以及所述第二光學(xué)元件 的光射入孔具有在沿著第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū)域與光在斜面處的偏轉(zhuǎn)平面的交點(diǎn)的方 向上測量的高度z。
[0010]寬度X和高度z滿足下列關(guān)系：
[0011] (l)x/z < 1.5 · [tan(900-a/2)-tan(900-(2 · [α/2+900]-[180°-arcsin(I/ η)]))]-、
[0012] 這里，α表示光在斜面處的偏轉(zhuǎn)角，以及η表示第一光學(xué)元件的材料的折射率。在不 限定通用性的情況下，坐標(biāo)系已被選擇成使得光的偏轉(zhuǎn)僅發(fā)生在x-z平面。本文中的偏轉(zhuǎn)角 是沿著光導(dǎo)的縱向通過光導(dǎo)的光線的偏轉(zhuǎn)角，這意味著其不在光導(dǎo)的側(cè)壁反射。
[0013] 在光混合器中偏轉(zhuǎn)的情況下，光混合器的射入面顯然成像到其射出區(qū)域。然而，該 顯而易見的關(guān)系對于具有α>0的典型FWHM(半高全寬）的角度分布的照射光束是不正確的， 這是光在如上所述的下游光學(xué)系統(tǒng)中的進(jìn)一步開發(fā)中的效率損失的原因。在以上給出的關(guān) 系式的情況下，位于光的偏轉(zhuǎn)平面的射入孔的尺寸ζ變得比所述第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū) 域的寬度X更大，所述寬度X同樣在光的偏轉(zhuǎn)平面的方向上測得。
[0014] 在效率方面，尺寸ζ的較大的值是有利的，但是，可以注入到第二光學(xué)元件中的強(qiáng) 度的增加對于ζ的較大的值減小，而第二光學(xué)元件變得越來越龐大。因此，根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，如果第二光學(xué)元件的高度ζ相對于第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū)域的寬度限定，是有 利的。具體而言，因此根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例預(yù)期，尺寸X和ζ另外滿足以下關(guān)系：
[0015] (2)χ/ζ > 0.85 · [tan(90°-a/2)-tan(900-(2 · [α/2+900]-[180°-arcsin(I/ η)]))]-、
[0016] 在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，在第一光學(xué)元件的斜面處的偏轉(zhuǎn)角的范圍為75個至 105 優(yōu)。
[0017] 第一光學(xué)元件的光導(dǎo)優(yōu)選地具有棱柱的形狀，并且其光射入?yún)^(qū)域由棱柱的非斜切 的底面形成。本發(fā)明的意義上的棱柱是由底面的平行位移、在本發(fā)明的情況下是指由光射 入?yún)^(qū)域的平行位移而形成的主體。底面不需要必定是有角的。相反，底面或棱柱的橫截面區(qū) 域也可以具有圓形圓周部。
[0018] 光導(dǎo)的橫截面區(qū)域具有如下形狀:其尺寸是在從背向第二光學(xué)元件的表面朝向第 二光學(xué)元件的方向上單調(diào)變大的并在沿著該方向的至少一個部分中連續(xù)單調(diào)變大的。
[0019] 在這種情況下，光導(dǎo)可具有兩個相對的側(cè)面，其中，所述側(cè)面中的一個包括光射出 區(qū)域，并且包括光射出區(qū)域的側(cè)面寬于相對的側(cè)面。具體而言，橫截面尺寸在光射出區(qū)域處 最大。
[0020] 已證明這樣的橫截面形狀對于光學(xué)系統(tǒng)的效率特別有利。通過這樣的橫截面形狀 可以實(shí)現(xiàn)，光在光射出區(qū)域處射出，使得不進(jìn)入下游光學(xué)元件的射入孔的光保持最小化。
[0021] 因此，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，無論是否提供了與第一光學(xué)元件光學(xué)耦合的第二 光學(xué)元件，光學(xué)元件2設(shè)置成斜切有斜面21的棱柱形光導(dǎo)19的形式或包括斜切有斜面21的 棱柱形光導(dǎo)19,其中，所述第一光學(xué)元件2
[0022] -通過全內(nèi)反射在其壁22處傳導(dǎo)光；以及
[0023]-具有由光導(dǎo)19的非斜切端面形成的光射入?yún)^(qū)域24;以及
[0024] -具有光射出區(qū)域25,以及所述光射出區(qū)域25由壁22的在光導(dǎo)19的布置斜面21的 端部處的表面區(qū)域形成;其中，所述光導(dǎo)19的橫截面區(qū)域具有如下形狀:其具有在從背向所 述第二光學(xué)元件3的表面朝向所述第二光學(xué)元件3的方向上單調(diào)變大并在沿著該方向的至 少一個部分中連續(xù)單調(diào)變大的尺寸。
[0025] 在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，光學(xué)裝置構(gòu)造成使得斜面以相對于所述光導(dǎo)的縱向的45 成角延伸，使得在光導(dǎo)中傳導(dǎo)的光在斜面處偏轉(zhuǎn)90伸。在這種情況下，第二光學(xué)元件的光射 入孔的高度和第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū)域的寬度X滿足下述關(guān)系：
[0026] (3)χ/ζ<1.5·[ l+tan(arcsin( 1/η)) ]_1,
[0027] 其中，η是第一光學(xué)元件的材料的折射率。
[0028] 優(yōu)選地，比值χ/ζ額外地滿足以下關(guān)系：
[0029] (4)χ/ζ>0.85· [l+tan(arcsin( 1/n))]_1〇
[0030] 對于兩個相互垂直的方向，光學(xué)裝置的第二光學(xué)元件的光射入孔的形狀具有0.8: 1至1.2:1、優(yōu)選0.9:1至1.1:1、最優(yōu)選1:1的縱橫比。特別是通過這樣的約1:1的縱橫比和光 偏轉(zhuǎn)，本發(fā)明提供了高耦合效率。
[0031] 第一光學(xué)元件的材料優(yōu)選對于可見光具有至少1.4的折射率。因此，用于注入的光 的開度角保持很小，并且可以注入來自較大立體角的光。優(yōu)選地，第一光學(xué)元件的折射率在 1.4至2.1的范圍內(nèi)，最優(yōu)選不大于2.0。常見的合適的光學(xué)玻璃具有在此范圍內(nèi)的折射率， 和典型的折射率范圍高達(dá) n = l.9。因此，1.4至1.9的用于可見光的折射率是特別優(yōu)選的。 [0032]此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例可以預(yù)期的是，本發(fā)明的光學(xué)裝置是照明裝置的 一部分，所述照明裝置包括多個在發(fā)射的光的顏色上彼此不同的發(fā)光元件，其中，所述發(fā)光 元件布置成使得它們的光注入到第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū)域。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，第二光學(xué)元件包括從第一光學(xué)元件發(fā)出的光注入 到其中的光導(dǎo)。光導(dǎo)具有沿其縱向的光散射結(jié)構(gòu)，其將注入的光散射離開光導(dǎo)。
[0034]將光直接通過其端面注入到光導(dǎo)中是特別有用的。相應(yīng)地，第二光學(xué)元件由光導(dǎo) 形成以及第二光學(xué)元件的光射入孔由光導(dǎo)面向第一光學(xué)元件的光射出區(qū)域的端面形成。因 此，光通過其端面注入光導(dǎo)中，并通過其側(cè)表面從光導(dǎo)發(fā)射。在這樣的布置的情況下，發(fā)光 元件的光強(qiáng)度因此分布在較大的發(fā)光面上。這里，在其非常高的耦合效率的情況下，本發(fā)明 有助于降低耦合損失，使得亮度不能進(jìn)一步降低。
【附圖說明】
[0035] 以下借助實(shí)施例并參考附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記 表述相同或?qū)?yīng)的元件。在附圖中：
[0036] 圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置；
[0037] 圖2示意性示出了具有傾斜反射器的光導(dǎo)中的光束路徑；
[0038]圖3a示意性示出了光偏轉(zhuǎn)90性的幾何形狀；
[0039] 圖3b示意性示出了矩形和橢圓形射入?yún)^(qū)域的射入和射出區(qū)域之間的縱橫比；
[0040] 圖4示出了光偏轉(zhuǎn)常規(guī)角度α的情況下的幾何形狀；
[0041] 圖5a是光射出區(qū)域中的光強(qiáng)度分布的照片；
[0042]圖5b是灰度值作為到光射出區(qū)域的左邊緣的距離的函數(shù)的曲線圖；
[0043] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置的光導(dǎo)的基底的不同的形狀；
[0044] 圖7示意性示出了包括根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置的照明裝置；
[0045] 圖8至10示出第一和第二光學(xué)元件的不同的配置和幾何形狀；
[0046] 圖11示出了圖7中所示的照明裝置的改進(jìn)方案；
[0047] 圖12示出了偏轉(zhuǎn)角小于90了的光學(xué)裝置；以及 [0048]圖13示出了偏轉(zhuǎn)角大于90了的光學(xué)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置1，其包括第一光學(xué)元件2和第二光學(xué)元 件3。第一光學(xué)元件2是具有壁22、光射入?yún)^(qū)域24以及光射出區(qū)域25的光導(dǎo)19。光射出區(qū)域25 位于傾斜斜面21的對面，在傾斜斜面21處光通過反射偏轉(zhuǎn)。通常，但不限于圖1所示的具體 實(shí)施例，斜面可以為此設(shè)置為鏡面。它可以包括二向色性或金屬(例如鋁或銀)涂層，以及金 屬涂層可任選地通過另外的層(例如二氧化硅)防腐蝕。鏡功能也可通過粘合鏡或反射箱來 實(shí)現(xiàn)。
[0050] 斜面的鏡功能對于所有實(shí)施例是特別優(yōu)選的。通過在斜面21處的鏡面5,甚至反射 那些因?yàn)槎傅娜肷浣遣辉贊M足全內(nèi)反射條件的光線。由于根據(jù)本發(fā)明的縱橫比的第一和第 二光學(xué)元件的寬度X和高度z的幾何尺寸，甚至這些光線通過鏡面斜面21至少部分地到達(dá)第 二光學(xué)元件。
[0051] 第一光學(xué)元件2中的光通過在光射入?yún)^(qū)域24處注入到光導(dǎo)19中的光的全內(nèi)反射在 光導(dǎo)19的壁22上進(jìn)行傳導(dǎo)。
[0052] 對于光導(dǎo)19,優(yōu)選可見光的折射率為至少1.4、優(yōu)選至少1.5的材料。
[0053]在橫截面圖中，第一光學(xué)元件的壁22由兩個側(cè)面190、191限定。側(cè)面191包括光射 出區(qū)域25并因此比側(cè)面190更長。
[0054]光射入?yún)^(qū)域24具有在沿著光射入?yún)^(qū)域24與在斜面21處的光偏轉(zhuǎn)的平面的相交的 方向上測量的寬度X。
[0055]在一個優(yōu)選實(shí)施例中，斜面21以相對于所述光導(dǎo)的縱向的45對角延伸，使得在光 導(dǎo)19中傳導(dǎo)的光在斜面21處偏轉(zhuǎn)90轉(zhuǎn)。
[0056]第二光學(xué)元件3，其可以例如是另一光導(dǎo)，具有光射入孔30，其或者位于第一光學(xué) 元件2的光射出區(qū)域25上，或者面向光射出區(qū)域25。光射入孔30具有在沿著第一光學(xué)元件2 的光射出區(qū)域25與在第一光學(xué)元件2的斜面21處的光偏轉(zhuǎn)平面的相交的方向上測量的高度 Zo
[0057]在這里，第二光學(xué)元件3的光射入孔30的形狀對于兩個相互垂直的方向具有0.8:1 至1.2:1、優(yōu)選0.9:1至1.1:1、最優(yōu)選1:1的縱橫比。
[0058]通常，但不限于圖1所示的示例，根據(jù)本發(fā)明的將寬度X和高度z彼此聯(lián)系的表達(dá)式 (1)還導(dǎo)致，從朝向第一光學(xué)元件2的光射出區(qū)域25或投射到光射出區(qū)域25的方向上看，斜 面21的高度za不等于并且特別是小于第二光學(xué)元件的射入孔的高度z。該比第二光學(xué)元件3 的射入孔的高度z更小的高度z a如圖1所示。因此，在與光的傳播相反的觀察方向上看時，斜 面與射入孔不完全重疊。但是，令人驚訝地，正是這種布置導(dǎo)致到達(dá)并進(jìn)入射入孔的光的比 例方面的高效率。
[0059] 圖2示意性示出了具有側(cè)面190、191和斜面21的光導(dǎo)19中的光路。光束4注入到光 導(dǎo)19并在z方向朝向斜面21傳播。在斜面21處，光束4以90光的角反射，使得其在斜面21處反 射之后在X方向上傳播。
[0060] 如果入射光束4具有寬度^1以及反射后的出射光束具有寬度z_0,則輸入顯然易 見地成像到輸出，使得適用x_I = z_0。
[0061] 出于簡單起見，圖2僅示出了平行的入射光束4的情況。更通常地，光束在光射入?yún)^(qū) 域24處也以一角度入射。沿其進(jìn)一步的路徑，這些光束將在壁22的內(nèi)表面處被完全反射。其 結(jié)果是，光錐從斜面21的內(nèi)表面發(fā)出。
[0062]圖12和圖13示出了兩個示例性實(shí)施例，與圖1和2中的示例不同，在其中偏轉(zhuǎn)角α不 是90中。具體而言，在圖12的示例中，偏轉(zhuǎn)角為銳角，這意味著其小于90例。因此，第一和第 二光學(xué)元件2、3的縱向長線彼此成鈍角。在圖13所示的示例中，偏轉(zhuǎn)角α是大于90于的鈍角。 第一和第二光學(xué)元件的縱向延長線彼此成銳角。
[0063]圖3a示出了在光偏轉(zhuǎn)90了以注入到對應(yīng)于圖1的光學(xué)裝置1的第二光學(xué)元件3的圓 形光導(dǎo)的情況下，對應(yīng)于圖1中的第一光學(xué)元件2的光混合器的幾何形狀。這里，對于光混合 器的材料，具有n = l.5的可見光折射率。
[0064]在n = l. 5的這個折射率的情況下，獲得了 42個的臨界角，其對應(yīng)于光混合器中的 光錐在經(jīng)由其平坦底面注入的情況下的理論上可行的最大開度角。當(dāng)考慮到在注入時的反 射損失和LED的典型朗伯發(fā)射特性，實(shí)際得到了35型的開度角，其包括輻射的主要部分。
[0065] 在下文中，光射入?yún)^(qū)域的寬度X也稱為x_I。
[0066] 在所述的值的情況下，光射出區(qū)域在z方向上的尺寸z_0通過z_0 = x_I+x_I*tan (35坦基或x_I = z_0/(l+tan(35°))得到。這意味著光混合器的底面、即圖1的第一光學(xué)元件 2的光射入?yún)^(qū)域24被選擇成使得在y方向上的尺寸為在X方向的尺寸的約1.7倍。由于輻射錐 的空間長度在y方向上不變，由此在射出處實(shí)現(xiàn)1:1的縱橫比，因?yàn)閦尺寸也是X尺寸的1.7 倍。
[0067]圖3b示出了在目標(biāo)縱橫比、即第二光學(xué)元件的光射入孔的1:1的縱橫比x/z的優(yōu)選 情況下，第一光學(xué)元件2的射入和射出區(qū)域的表面積的這些比例。以平面圖示出了射入?yún)^(qū) 域，即沿z方向、注入的光的方向，使得射入?yún)^(qū)域在y軸和X方向上延伸。
[0068] 射入或輸入?yún)^(qū)域?qū)?yīng)于圖1中的第一光學(xué)元件2的光射入?yún)^(qū)域24。射出或輸出區(qū)域 對應(yīng)于圖1中的第一光學(xué)元件2的光射出區(qū)域25。
[0069] 在左側(cè)部分中，圖3b示意性地示出了第一光學(xué)元件的兩個輸入?yún)^(qū)域或光射入孔， 即矩形和橢圓形。在右側(cè)部分中，圖3b示出了相應(yīng)的輸出區(qū)域。在輸入?yún)^(qū)域和輸出區(qū)域之間 的比例的"恰當(dāng)"選擇的情況下，矩形輸入?yún)^(qū)域?qū)⒊上癯烧叫蔚妮敵鰠^(qū)域，以及橢圓輸入 區(qū)域成像成圓形輸出區(qū)域。
[0070] 對于1:1的目標(biāo)縱橫比的上述優(yōu)選情況，得到了棱鏡第一光學(xué)元件的特定形式。在 這種情況下，對于依賴于光的偏轉(zhuǎn)角的光射入?yún)^(qū)域，獲得了特定的縱橫比，而不管第二光學(xué) 元件是否布置在下游。具體而言，不限于具體示例性實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，光學(xué) 元件2設(shè)置成斜切有斜面21的棱柱形光導(dǎo)19的形式或包含斜切有斜面21的棱柱形光導(dǎo)19， 其中，第一光學(xué)元件2通過在其壁22處的全內(nèi)反射傳導(dǎo)光，并具有由光導(dǎo)19的非斜切端面形 成的光射入?yún)^(qū)域24。光導(dǎo)19具有光射出區(qū)域25,以及光射出區(qū)域25由壁22的在光導(dǎo)19的布 置斜面21的端部處的表面區(qū)域形成，其中
[0071]-光學(xué)元件2的光射入?yún)^(qū)域24具有在沿著光射入?yún)^(qū)域24與在斜面21處的光偏轉(zhuǎn)平 面的相交的方向上測量的寬度X和垂直于寬度X測量的深度y，其滿足下列關(guān)系：
[0072] (5)x/y < 1.5 · [tan(90°-a/2)-tan(900-(2 · [α/2+900]-[180°-arcsin(I/ η)]))]-1,
[0073] 其中α再次表示在斜面21處的光偏轉(zhuǎn)角以及η表示光學(xué)元件2的材料的折射率。
[0074] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例的情況下，光射出區(qū)域25不必是一個單獨(dú)的面，僅需要至 少壁22的與斜面相對的表面區(qū)域是半透明的并因此適合作為光射出區(qū)域25。
[0075] 以上給定的表達(dá)式(5)對應(yīng)于表達(dá)式（1)，除了指定光射入?yún)^(qū)域的比值x/y，而不是 光射入?yún)^(qū)域24的寬度與第二光學(xué)元件的光射入孔的高度z的比值x/z。這是因?yàn)閷τ?:1的 目標(biāo)縱橫比，光射入孔的尺寸y和z是相同的，而且深度y是恒定的，使得在這種情況下得到z =y。這里，再次優(yōu)選的是，光射入?yún)^(qū)域的縱橫比不會變得過小。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí) 施例預(yù)期，類似于表達(dá)式(2)，以下適用于光射入?yún)^(qū)域24的尺寸x、y的縱橫比：
[0076] (6)x/y > 0.85 · [tan(90°-a/2)-tan(900-(2 · [α/2+900]-[180°-arcsin(I/ η)]))]-、
[0077] 此外，90,的光偏轉(zhuǎn)在這種情況下也是優(yōu)選的。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，類 似于表達(dá)式(3)，預(yù)期斜面以相對于光射入?yún)^(qū)域的45以角傾斜，使得光偏轉(zhuǎn)角為90角，在這 種情況下，以下適用于光導(dǎo)的光射入?yún)^(qū)域24的寬度X和深度y的比值：
[0078] (7)x/y<1.5· [l+tan(arcsin( 1/n))]_1〇
[0079] 類似于表達(dá)式(4)，縱橫比優(yōu)選還限定為：
[0080] (8)x/y20·85 · [l+tan(arcsin(1/n))]-1O
[0081] 圖4示出在常規(guī)偏轉(zhuǎn)角α的情況下光混合器或第一光學(xué)元件的幾何形狀。在該圖 中，z_out_0表示在不考慮光束錐的情況下的射出高度。此外，示出了一些特定的光線:最初 沿〇示行進(jìn)的光線的反射光線26,在玻璃中沿35玻行進(jìn)的光線的反射光線27和鏡面的表面 法線28。
[0082] 根據(jù)本發(fā)明，上文給出的表達(dá)式（1)適用于這樣的偏轉(zhuǎn)角、第一光學(xué)元件的尺寸X 和第二光學(xué)元件的射入孔的z。優(yōu)選地，比值x/z的下限此外通過上文給出的表達(dá)式(2)來設(shè) 置。
[0083] 下表列出了在通常的偏轉(zhuǎn)角度α的情況下的所有的用于計算的參數(shù)。在第一列中， 列出了參數(shù)的名稱，而第二列包含用于各參數(shù)的符號。第三列包含用于計算的示例性值，第 四列包含計算的結(jié)果。第五列包含對于90況的偏轉(zhuǎn)角α和1:1的目標(biāo)縱橫比的簡化計算的結(jié) 果。
[0085] 對于光射入?yún)^(qū)域24的寬度x(表中稱Sx_G)與光射入孔30的高度z的比值x/z，根據(jù) 本發(fā)明，對于通常的偏轉(zhuǎn)角α，以下適用于射入孔的縱橫比，而與目標(biāo)縱橫比無關(guān)：
[0086] χ/ζ <1.5 · [tan(900-a/2)-tan(900-(2 · [α/2+900]-[180°-arcsin(1/η)]))]_1 (9)〇
[0087] 優(yōu)選的是在75°至105°、即范圍90范圍圍于射的范圍內(nèi)的偏轉(zhuǎn)角。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在偏 轉(zhuǎn)角距離90圍的值的較大偏差的情況下，畸變和內(nèi)部反射損失過多。
[0088] 如在上文參照圖1所說明的，第一光學(xué)元件2的斜面21投影到光射入孔的高度^小 于光射入孔30的高度z。射入孔30的高度z對應(yīng)于圖4中的參數(shù) 2_〇此。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí) 施例，以下因此通常適用于比值x/za，即第一光學(xué)元件2的光射入?yún)^(qū)域的寬度X與第一光學(xué) 元件2的斜面21到光射入孔的投影的高度z a的比值：
[0089] (10)x = za · tan(a/2) 〇
[0090] 因此，對于高度Za與高度z的比值，從表達(dá)式(1)和表達(dá)式(10)得到如下：
[0091] (11)
[0092] ζ3/ζ <1.5* [tan(a/2) · [tan(90°-a/2)-tan(900-(2 · [α/2+900 ]-[180°-arcsin(l/n)]))]]-、
[0093] 如從圖I的示例中可以看出的，高度Za也可定義為斜面的沿著第一光學(xué)元件的縱 向測量的高度，或者定義為沿第一光學(xué)元件2的縱向部分的長度，斜面沿著所述第一光學(xué)元 件2設(shè)置。
[0094] 然而，如以上參照表達(dá)式(2)所述，對于尺寸z的較大值，降低了效率的提高，同時 第二光學(xué)元件變得越來越龐大。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例有利的是，額外地設(shè)置表達(dá) 式（11)中比值的下限，其隨著高度z的增加而減小。因此，由表達(dá)式（10)和(2)的組合，根據(jù) 本發(fā)明的另一實(shí)施例得到了以下額外的條件：
[0095] (12)
[0096] ζ3/ζ > 0.85 · [tan(a/2) · [tan(90°-a/2)-tan(900-(2 · [α/2+900]-[180°-arcsin(l/n)]))]]一、
[0097] 對于偏轉(zhuǎn)角α = 90轉(zhuǎn)的優(yōu)選特殊情況，我們得到了 x = za。因此，適用如下：
[0098] (13)x/z = za/z。
[0099] 由表達(dá)式（11)，那么隨后：
[0100] (14)za/z < 1.5 · [ l+tan(arcsin( 1/n)) ]_1,
[0101] 以及由表達(dá)式(12)，我們得到對于α = 90們的特殊情況，作為有利的附加條件：
[0102] (15)za/z20·85 · [l+tan(arcsin(1/n))]-工。
[0103] 圖5a和5b示出了具有給出41 了的臨界角的η= 1.5215的折射率的玻璃LIBA2000的 測量示例。偏轉(zhuǎn)角選擇為90量。在上述公式和1:1的輸出縱橫比的情況下，得到了計算的縱 橫比 x_G/y_G = 0.534。所采用的棱鏡的縱橫比為 x_G/y_G = 3.66mm/5. OOmm = 0.732。
[0104] 如果使用LED作為光源，其通常構(gòu)成所謂的朗伯輻射器，其意味著不管觀看方向， LED的發(fā)光面表現(xiàn)出均勻光亮的。
[0105] 可以選擇較大的實(shí)際比值x_G/y_G，因?yàn)橛米鞴庠?、作為朗伯輻射器的LED在較高 角度處僅發(fā)出很小的輻射。此外，以較大角度入射到棱鏡的底面的輻射大部分被反射。 [0 106]圖5a不出在光學(xué)裝置的光射出區(qū)域25的光強(qiáng)度分布的垂直立視圖。
[0107]圖5b是示出了圖5a中沿線41的光輻射的灰度值的曲線圖。橫軸表示距離光射出區(qū) 域25的左側(cè)邊緣的距離。
[0108]如果第二光學(xué)元件的光射入孔的縱橫比和第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū)域的縱橫比 根據(jù)本發(fā)明不適應(yīng)，其是指如果第一光學(xué)元件的尺寸X和第二光學(xué)元件的尺寸z是相同的， 在光強(qiáng)度以在2至5毫米的范圍內(nèi)射出的圖5b的示例中，僅在z坐標(biāo)大于2的值處射出的光強(qiáng) 度注入到第二光學(xué)元件。與此相反，本發(fā)明的裝置構(gòu)造成使得在0至2毫米的范圍內(nèi)的光強(qiáng) 度也注入。因此，本發(fā)明顯然實(shí)現(xiàn)了更高的效率。
[0109] 在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，第一光學(xué)元件2的光導(dǎo)19具有一棱柱20的形狀，并且其光 射入?yún)^(qū)域24由棱柱20的非斜切底面形成。
[0110] 在現(xiàn)有技術(shù)的用于混合和重導(dǎo)向光的光學(xué)裝置中，使用具有基于基本的幾何形狀 的橫截面形狀或底面（=本發(fā)明的光學(xué)裝置1的光射入?yún)^(qū)24)的光導(dǎo)。特別是使用圓形橫截 面。為了實(shí)現(xiàn)入射光的更好混合，使用正六邊形?；拘螤钤诩夹g(shù)方面對純光混合器非常有 利。
[0111] 但是，在附加的偏轉(zhuǎn)的情況下，這些橫截面形狀導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的效率較低。這些效 率的損失由這些系統(tǒng)的一些不良性質(zhì)引起。
[0112] 這些缺點(diǎn)通過從Z方向90缺偏轉(zhuǎn)成X方向的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0113]最高強(qiáng)度垂直注入到底面的表面，并因此在光學(xué)系統(tǒng)中平行于z軸行進(jìn)。在已經(jīng)偏 轉(zhuǎn)之后，其在X方向上行進(jìn)，所述X方向?yàn)榘l(fā)射所需的方向。為了避免從所希望方向的偏離， 其為與反射鏡相對的表面區(qū)域的射出表面區(qū)域必須垂直于X軸。這意味著，表面區(qū)域必須位 于x-y方向的平面中。在光導(dǎo)的圓形或六邊形底面的情況下，這是不可行的。
[0114]圓形或六邊形底面的另一缺點(diǎn)是，具有扁平射入面的下游光學(xué)元件、諸如例如光 導(dǎo)或平凸透鏡，不能盡可能靠近在輻射的各射出點(diǎn)處的射出表面區(qū)域地放置。因此，所發(fā)射 的輻射由于削弱的集光率或者需要收集輻射的另一光學(xué)元件而可以偏離。
[0115] 為了避免上述缺點(diǎn)，本發(fā)明以下文所述的方式背離規(guī)則幾何形狀。
[0116] 光導(dǎo)19的橫截面區(qū)域具有如下形狀:其具有在從背向第二光學(xué)元件3的表面朝向 第二光學(xué)元件3的方向上單調(diào)變大并在至少一個部分中沿著該方向由此連續(xù)單調(diào)變大的尺 寸。
[0117] 應(yīng)當(dāng)注意在本文中，矩形橫截面是邊界上的情況，因?yàn)楣鈱?dǎo)的底面的寬度在這種 情況下是恒定的。雖然常數(shù)函數(shù)是單調(diào)的，但是除了在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，它不是連續(xù) 單調(diào)的。
[0118] 如果基體具有正六邊形的形狀，基體的尺寸甚至在某些區(qū)域中連續(xù)地單調(diào)減小， 其導(dǎo)致了上述缺點(diǎn)。
[0119] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例的光導(dǎo)19的四個不同底面或橫截面區(qū)域 192。這些實(shí)施例基于光導(dǎo)19的橫截面區(qū)域具有如下形狀的事實(shí):其具有在從背向第二光學(xué) 元件3的表面朝向第二光學(xué)元件3的方向上單調(diào)變大并在至少一個部分中沿著該方向由此 連續(xù)單調(diào)變大的尺寸。
[0120] 圖6的a)部分示出了具有在光導(dǎo)的整個延伸上單調(diào)增大的寬度的橫截面區(qū)域。
[0121] 圖6的b)部分示出了具有在附圖中從左到右單調(diào)增大以及之后保持恒定的寬度的 橫截面區(qū)域。
[0122] 在圖6的a)部分和b)部分的示例性實(shí)施例中，光導(dǎo)具有扁平的壁部分。然而，也可 以提供圓形壁，如圖6的c)部分中的示例所示。在該示例性實(shí)施例的光導(dǎo)的橫截面區(qū)域中， 其中所述橫截面尺寸連續(xù)地單調(diào)增大的壁部分是圓形的。
[0123] 圖6的d)部分示出了三角形底面。因此，不具有與光射出區(qū)域25相向存在的面，而 是橫截面從朝向面191的邊緣193開始加寬。
[0124] 如以上參照圖1所已經(jīng)說明的，面191包括光射出區(qū)域25。圖6的所有示例性實(shí)施例 的共同之處在于，由于朝向光射出區(qū)域25的橫截面的尺寸的單調(diào)以及至少部分連續(xù)單調(diào)地 增大（即在示例性實(shí)施例示出的取向的情況下從左至右），橫截面192在光射出區(qū)域25或相 關(guān)的面191處具有其最大尺寸。
[0125] 圖7示意性示出了本發(fā)明的包括光學(xué)裝置1的照明裝置100。在光學(xué)裝置1的第一光 學(xué)元件2的光射入?yún)^(qū)域24的前方，照明裝置100包括多個發(fā)光元件50、51、52、53、54,其將其 光注入到光射入?yún)^(qū)域24中。發(fā)光元件50、51、52、53、54為例如半導(dǎo)體發(fā)光元件、例如LED。發(fā) 光元件50、51、52、53、54在發(fā)射的光的顏色上彼此不同。在這個意義上，甚至白色的不同的 色度被認(rèn)為是不同的顏色或色彩。例如，可以提供發(fā)射不同色溫的光的兩種白光LED，例如 分別發(fā)射2700K和7000K的白光的兩個白光LED。
[0126] 例如，當(dāng)使用四色LED陣列時，可以覆蓋較寬的顏色空間。在這種情況下，設(shè)置至少 一個紅色發(fā)光LED、至少一個綠色或黃色發(fā)光LED、至少一個藍(lán)色發(fā)光LED和至少一個白色發(fā) 光LED。以這種方式，例如可以通過將來自一個或多個紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光LED的光與來自 一個或多個白色發(fā)光LED的光混合來修改白光的色溫。對于作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光二 極管和激光器，以下光譜范圍優(yōu)選用于發(fā)射的光：
[0127] 藍(lán)光:430納米至480納米的波長，
[0128] 綠光:500納米至560納米的波長，
[0129] 紅光:至少600納米、優(yōu)選600nm至660nm的波長。
[0130]在照明布置100的情況下，光學(xué)裝置1的第二光學(xué)元件3由具有面向第一光學(xué)元件2 的光射出區(qū)域25的端面的光導(dǎo)31形成，所述端面限定了光射入孔30。取決于確切的應(yīng)用配 置，反射損失可以通過將表面區(qū)域25和30粘合在一起而最小化，使得整體的效率能夠提高。 然而，這意味著額外的費(fèi)用，并可限制對溫度變化的抗性，如果燈的基本結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出與玻璃 棒不同的熱膨脹行為。
[0131]沿其縱向，光導(dǎo)31包括光散射結(jié)構(gòu)310,其以這樣的方式部分地散射注入到光導(dǎo)31 的光，使得超過全內(nèi)反射的臨界角，使得散射的光從光導(dǎo)31的側(cè)表面離開。因此，光導(dǎo)31成 為發(fā)射貫穿其縱向的光的線形或細(xì)長的光源。特別合適的是施加在光導(dǎo)的側(cè)表面上的光散 射結(jié)構(gòu)。為此適合的是漫反射涂層。在這種情況下，涂層包括作為光散射結(jié)構(gòu)的反射顆粒。
[0132] 如圖7所示，光散射結(jié)構(gòu)310也可以施加到僅一部分的側(cè)表面。以這種方式，促進(jìn)了 在光導(dǎo)31的相對的、非涂覆側(cè)上的光的發(fā)射。光導(dǎo)布置在壁、頂部或底部上或布置在壁、頂 部或底部中是有利的。不限于圖7中所示的具體示例，光散射結(jié)構(gòu)優(yōu)選布置在面向發(fā)光元件 50、51、52、53、54的側(cè)表面的一側(cè)。以這種方式，第一光學(xué)元件可以安裝在壁、頂部或底部 中，由此被遮蓋。
[0133] 可以看出，在棱柱的區(qū)域中，由于涂層，通常沒有光沿著棒在Z方向射出。因此，當(dāng) 多個這樣的光源相結(jié)合時，光線可能會中斷，這可能在光場中產(chǎn)生不良影響。這些影響可以 通過設(shè)計面21上的鏡面涂層使得光的一部分在z方向上或在具有主要z分量的方向上傳送 而減小。例如通過不在整個面上的鏡面涂層(例如通過省略周邊區(qū)域），這特別容易實(shí)現(xiàn)。
[0134] 第一光學(xué)元件2的光導(dǎo)19和/或第二光學(xué)元件3的光導(dǎo)31可以是玻璃或塑料棒。光 導(dǎo)可以用具有較低折射率的材料加套，或者可以至少在其部分中沒有加套。
[0135] 發(fā)光元件50、51、52、53、54連接到電子控制單元(在此未示出），其允許控制發(fā)光元 件的亮度，甚至彼此分離地控制。
[0136] 在上述實(shí)施例中，在喪失通用性的情況下，坐標(biāo)系已被選擇成使得光在斜面處的 偏轉(zhuǎn)發(fā)生在x-z平面。第一和第二光學(xué)元件在y方向上的延伸優(yōu)選相同。第一光學(xué)元件在y方 向上的較小尺寸減小了注入?yún)^(qū)域以及由此的注入效率，并產(chǎn)生第二光學(xué)元件的不必要的較 大尺寸設(shè)計和因此不太有利的性質(zhì)，例如在安裝空間、重量和成本方面。
[0137] 第一光學(xué)元件在y方向上相對于第二光學(xué)元件的更大延伸是指光橫向行進(jìn)通過第 二光學(xué)元件并因此降低了效率。
[0138] 另一方面，出于結(jié)構(gòu)上的原因，第一光學(xué)元件（以上也稱為y_G)或光射入?yún)^(qū)域的深 度y和第二光學(xué)元件的光射入孔的深度y的微小偏差可以是有利的。通常，但不限于圖示的 示例性實(shí)施例，因此優(yōu)選的是，第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū)域24的深度 y_G和第二光學(xué)元件的 光射入孔的深度y2限定了范圍為0.85至1.15、優(yōu)選為0.9至1. 11的7_6/>2比。
[0139] 而且，由于上述原因，使光射入?yún)^(qū)域24和光射出區(qū)域25的深度相適應(yīng)是有利的。因 此，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例適用于第一光學(xué)元件的光導(dǎo)的是，第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū) 域24的深度y (上文也稱為y_G)與光射出區(qū)域25的深度y_out的比y/y_out的范圍為0.85至 1.15,優(yōu)選 0.9 至 1.11。
[0140]圖8是棱柱20和第二光學(xué)元件3的光導(dǎo)18的幾何形狀重合的情況下沿X軸所取的 圖。由于棱柱20的矩形幾何形狀和光導(dǎo)18的圓形幾何形狀，存在非重疊區(qū)域23。
[0141] 由于兩個幾何形狀不需要重合，在z方向上稍微更大的程度可以是有利的，例如對 于圓形光導(dǎo)的情況，因?yàn)榉e極影響大于消極影響。這種情況示于圖9。產(chǎn)生了額外的重疊區(qū) 域32和第二光學(xué)元件3的光導(dǎo)18的非覆蓋區(qū)域33。
[0142] 在同樣的情況下，第二光學(xué)元件在z方向上的向上的微小位移也是有利的，因?yàn)楦?強(qiáng)度的區(qū)域在射出區(qū)域的上部區(qū)域中，如之前已經(jīng)結(jié)合圖5a和5b更詳細(xì)地說明的。圖10示 出了在z方向上擴(kuò)大和向上移動的圓形光導(dǎo)18的這種情況。
[0143] 此外，從圖8-10中可以看出，第二光學(xué)元件的光射入孔的橫截面形狀不僅在縱橫 比方面不同于第一光學(xué)元件的光射入?yún)^(qū)域的橫截面形狀，而且可以另外地構(gòu)成其他一些幾 何圖形。例如，光射入?yún)^(qū)域通常可以具有多邊形的形狀，而第二光學(xué)元件的光射入孔可以具 有圓形的形狀，例如優(yōu)選的光導(dǎo)的光射入面。
[0144]圖11示出了圖7所示的照明裝置100的實(shí)施例的變形方案。該照明裝置100包括至 少兩個、優(yōu)選更多的光學(xué)裝置。每個光學(xué)裝置包括作為第二光學(xué)元件的光導(dǎo)31。光導(dǎo)31成行 布置或前后布置，使得它們的光射入孔30彼此隔開。光學(xué)裝置1的第一光學(xué)元件2并排布置， 使得在光射入孔30之間的中間空間103中，光射出區(qū)域25以相反的方向取向并面向光導(dǎo)3的 相對的光射入孔30。各第一光學(xué)元件分別具有與之相關(guān)聯(lián)的其自身的發(fā)光元件，優(yōu)選多個 發(fā)光元件50、51和53、54,其在發(fā)射的光的顏色方面彼此不同，而且所述第一光學(xué)元件2還優(yōu) 選布置成使得特別是在表面之間沒有接觸的情況下，第一光學(xué)元件2的壁22的并置表面彼 此分離，使得各光學(xué)元件傳導(dǎo)與之相關(guān)聯(lián)的發(fā)光元件的光以及避免了在一個發(fā)光裝置與相 鄰的照明裝置1中傳導(dǎo)的光之間的串?dāng)_。以這種方式，可以在亮度和/或顏色方面分別調(diào)整 各照明裝置。而且，在光導(dǎo)31的串聯(lián)布置的情況下獲得了細(xì)長的線形光源。為了允許光到達(dá) 中間空間103,例如根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例預(yù)期，斜面上的鏡面涂層5是部分透射的。這可 以通過部分反射的鏡面涂層5和/或通過僅部分由鏡面涂層5覆蓋的斜面21來實(shí)現(xiàn)。
[0145] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明不限于示例性實(shí)施例，而是可以在權(quán) 利要求的主題的范圍內(nèi)而以多種方式進(jìn)行變化。例如，在圖1和圖7的示例性實(shí)施例中，設(shè)置 了將光朝向第二光學(xué)元件3偏轉(zhuǎn)90例的第一光學(xué)元件22。然而，也可以使用其它角度。
[0146] 附圖標(biāo)記列表
[0147] 1 光學(xué)裝置
[0148] 2 第一光學(xué)元件
[0149] 3 第二光學(xué)元件
[0150] 4 光束
[0151] 5 鏡面
[0152] 18 光導(dǎo)
[0153] 19 光導(dǎo)
[0154] 20 棱柱
[0155] 21 斜面
[0156] 22 壁
[0157] 23 非重疊區(qū)域
[0158] 24 光射入?yún)^(qū)域
[0159] 25 光射出區(qū)域
[0160] 26 最初沿〇初行進(jìn)的光的反射光
[0161] 27 在玻璃中沿35璃行進(jìn)的光的反射光
[0162] 28 鏡面的表面法線
[0163] 30 光射入孔
[0164] 31 光導(dǎo)
[0165] 32 額外的重疊區(qū)域
[0166] 33 未覆蓋區(qū)域
[0167] 41 剖面線
[0168] 50、51、52、53、54 發(fā)光元件
[0169] 100 照明裝置
[0170] 103 中間空間
[0171] 190、191 側(cè)面
[0172] 192 19的橫截面區(qū)域
[0173] 193 邊緣
[0174] 310 光散射結(jié)構(gòu)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光學(xué)裝置(1)，其包括： -第一光學(xué)元件(2)，所述第一光學(xué)元件為斜切有斜面(21)的光導(dǎo)（19)的形式或包括斜 切有斜面(21)的光導(dǎo)（19);以及 -第二光學(xué)元件(3); 其中所述第一光學(xué)元件(2): -通過全內(nèi)反射在其壁(22)處傳導(dǎo)光；以及 -具有由所述光導(dǎo)（19)的非斜切端面形成的光射入?yún)^(qū)域(24);以及 -具有光射出區(qū)域(25)，其中所述光射出區(qū)域(25)由所述壁(22)的在所述光導(dǎo)（19)的 布置所述斜面(21)的端部處的表面區(qū)域形成；以及其中 -所述第二光學(xué)元件(3)具有光射入孔(30)，其布置在所述第一光學(xué)元件（2)的所述光 射出區(qū)域(25)上或者布置成面向所述第一光學(xué)元件(2)的所述光射出區(qū)域(25);其中 -所述第一光學(xué)元件（2)的所述光射入?yún)^(qū)域(24)具有在沿著所述光射入?yún)^(qū)域(24)與在 所述斜面(21)處的光偏轉(zhuǎn)平面的相交的方向上測量的寬度X;以及 -所述第二光學(xué)元件(3)的所述光射入孔(30)具有在沿著所述第一光學(xué)元件(2)的所述 光射出區(qū)域(25)與在所述斜面(21)處的所述光偏轉(zhuǎn)平面的相交的方向上測量的高度z，其 中所述寬度X和所述高度Z滿足如下關(guān)系:x/z < 1.5 · [tan(90°-a/2)-tan(90°-(2 · [α/2+ 90。]-[180°-arcsin(l/n)]))]-、 其中，α表示光在所述斜面(21)處的偏轉(zhuǎn)角，以及n表示所述第一光學(xué)元件(2)的材料的 折射率。2. 根據(jù)上述權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置（1)，其特征在于，所述寬度X和所述高度ζ還滿足 下列關(guān)系： χ/ζ>0.85 · [tan(90〇-a/2)-tan(90〇-(2 · [α/2+90〇 ]-[ 180°-arcsin( 1/n)]))]_1〇3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置（1)，其特征在于，在所述第一光學(xué)元件 (2)的所述斜面(21)處的所述偏轉(zhuǎn)角的范圍為75的至105所。4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置（1)，其特征在于，所述第一光學(xué)元件的 所述光導(dǎo)（19)具有棱柱(20)的形狀，并且其光射入?yún)^(qū)域(24)由所述棱柱(20)的非斜切的底 面形成。5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置(1)，其特征在于，所述光導(dǎo)（19)的橫截 面區(qū)域具有如下形狀:其具有在從背向所述第二光學(xué)元件(3)的表面朝向所述第二光學(xué)元 件(3)的方向上單調(diào)變大并在至少一個部分中沿著該方向的連續(xù)地單調(diào)變大的尺寸。6. 根據(jù)上述權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述光導(dǎo)（19)具有兩個相對的扁 平的側(cè)面（190、191)，其中，一個所述側(cè)面（191)包括所述光射出區(qū)域(25)，并且其中包括所 述光射出區(qū)域(25)的所述側(cè)面(191)寬于相對的側(cè)面(190)。7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置(1 )，其特征在于，所述斜面(21)以相對 于所述光導(dǎo)的縱向的45相角延伸，使得在所述光導(dǎo)（19)中傳導(dǎo)的光在所述斜面(21)處偏轉(zhuǎn) 90偏。8. 根據(jù)上述權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第二光學(xué)元件(3)的所述光射 入孔(30)的所述高度ζ和所述第一光學(xué)元件的所述光射入?yún)^(qū)域(24)的所述寬度X滿足下述 關(guān)系:χ/ζ<1·5· [l+tan(arcsin(l/n))]-、 其中，η表示所述第一光學(xué)元件(2)的材料的折射率。9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述斜面(21)是鏡面。10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第二光學(xué)元件的所 述光射入孔(30)的形狀對于兩個相互垂直的方向具有0.8:1至1.2:1、優(yōu)選0.9:1至1.1:1、 最優(yōu)選1:1的縱橫比。11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第一光學(xué)元件的所 述光射入?yún)^(qū)域(24)的深度y_G和所述第二光學(xué)元件的所述光射入孔(30)的深度y2限定了在 0.85至1.15的范圍內(nèi)、優(yōu)選在0.9至1.11的范圍內(nèi)的y_G/y2比。12. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述斜面(21)投影到所 述第一光學(xué)元件(2)的所述光射出區(qū)域(25)的高度z a與所述第二光學(xué)元件(3)的所述光射 入孔(30)的高度z的比值滿足如下關(guān)系： za/z <1.5· [tan(a/2) · [tan(90°-a/2)-tan(90°-(2 · [α/2+90〇 ]-[ 180°-arcsin( 1/ n)]))]]-、13. 根據(jù)上述權(quán)利要求所述的光學(xué)裝置，其特征在于，進(jìn)一步地，所述斜面(21)投影到 所述第一光學(xué)元件(2)的所述光射出區(qū)域(25)的高度z a與所述第二光學(xué)元件（3)的所述光 射入孔(30)的高度z的比值滿足如下關(guān)系： za/z>0.85· [tan(a/2) · [tan(90〇-a/2)-tan(90〇-(2 · [α/2+90〇 ]-[180°-arcsin(l/ η)]))]]-1。14. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第一光學(xué)元件的材 料對于可見光具有至少1.4、優(yōu)選不高于2.0的折射率。15. -種具有根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置（1)的照明裝置（100)，其包 括多個發(fā)光元件(50、51、52、53、54)，所述發(fā)光元件在發(fā)射的光的顏色上彼此不同，其中，所 述發(fā)光元件(50、51、52、53、54)布置成使得它們的光注入到所述第一光學(xué)元件(2)的所述光 射入?yún)^(qū)域(24)。16. 根據(jù)上述權(quán)利要求所述的照明裝置（100)，其特征在于，所述第二光學(xué)元件(3)包括 從所述第一光學(xué)元件(2)發(fā)出的光注入到其中的光導(dǎo)（31)，其中所述光導(dǎo)具有沿其縱向的 光散射結(jié)構(gòu)，其將注入的光散射離開所述光導(dǎo)(31)。17. 根據(jù)上述權(quán)利要求所述的照明裝置（100)，其特征在于，所述第二光學(xué)元件(3)由所 述光導(dǎo)(31)形成以及所述光射入孔(30)由所述光導(dǎo)(31)的面向所述第一光學(xué)元件(2)的所 述光射出區(qū)域(25)的端面形成。18. 根據(jù)上述兩項(xiàng)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的照明裝置（100)，包括至少兩個、優(yōu)選多個 光學(xué)裝置（1)，其中每個所述光學(xué)裝置包括作為所述第二光學(xué)元件(3)的光導(dǎo)（31)，并且所 述光導(dǎo)(31)連續(xù)地布置，使得它們的光射入孔(30)彼此隔開，以及其中所述光學(xué)裝置(1)的 所述第一光學(xué)元件(2)并排布置，使得在所述光射入孔(30)之間的中間空間（103)中，所述 光射出區(qū)域(25)以相反的方向取向并面向所述光導(dǎo)(3)的相對的光射入孔(30)。19. 一種光學(xué)元件(2)，其為斜切有斜面(21)的棱柱形狀的光導(dǎo)（19)的形式或包括斜切 有斜面(21)的棱柱形狀的光導(dǎo)（19)，其中所述第一光學(xué)元件(2): -通過全內(nèi)反射在其壁(22)處傳導(dǎo)光；以及 -具有由所述光導(dǎo)（19)的非斜切端面形成的光射入?yún)^(qū)域(24);以及 -具有光射出區(qū)域(25)，其中所述光射出區(qū)域(25)由所述壁(22)的在所述光導(dǎo)（19)的 布置所述斜面(21)的端部處的表面區(qū)域形成；以及其中 -所述光學(xué)元件(2)的所述光射入?yún)^(qū)域(24)具有在沿著所述光射入?yún)^(qū)域(24)與在所述 斜面(21)處的光偏轉(zhuǎn)平面的相交的方向上測量的寬度X和垂直于所述寬度X測量的深度y， 其滿足下列關(guān)系： x/y <1.5 · [tan(90°-a/2)-tan(90〇-(2 · [α/2+90〇]-[180°-arcsin(l/n)]))]_1, 其中，α表示光在所述斜面(21)處的偏轉(zhuǎn)角，以及η表示所述光學(xué)元件(2)的材料的折射 率。20. 根據(jù)上述權(quán)利要求所述的光學(xué)元件(2)，其特征在于，所述斜面以相對于所述光射 入?yún)^(qū)域的45其角傾斜，使得光的偏轉(zhuǎn)角為90，，其中，以下關(guān)系式適用于所述光導(dǎo)的所述光 射入?yún)^(qū)域(24)的寬度X和深度y的比值： x/y <1.5 · [l+tan(arcsin(l/n))]-、21. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件（2)，其特征在于，所述光射入?yún)^(qū)域 (24)的深度y和所述光射出區(qū)域(25)的深度y_out的比值y/y_out在0.85至1.15的范圍內(nèi)， 優(yōu)選0.9至1.11的范圍內(nèi)。
【文檔編號】F21V8/00GK105992911SQ201480063885
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2014年11月21日
【發(fā)明人】B·韋爾芬, A·哈曾比勒
【申請人】肖特股份有限公司