照明设备的制作方法

专利名称：照明设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于照明表面的照明设备，其具有至少一个发光元件以及照明 体，其中发光元件发射人造光，外壳元件包括发光元件并且支撑照明体，照明 体包括透明导光材料并且通常位于被照明的表面上。
背景技术：
在US6951403B2中，描述了一种用于照明大体上平坦的表面的设备，该设 备包括包含在外壳内的电池操作的光源，透明导光照明体安装到所述外壳上。 可以放置该设备，其中照明体在书本或者其它平坦的表面上，以ffiii透明照明 体照明观看。照明体 形逐渐变细，以将传导的光偏转到在其下方的表面上。 令Ait感的是，上述设备对阅读通常具有弯曲的阅读区域的书本不太方便。弯 曲的阅读区域与逐渐变细的照明体的相互作用导致被照明页面的图像变形。此 外，该设备是相对较厚的楔形光导，其中厚度造成了相对较高的重量，并且这 降低了4顿的方便性。它腿成了相对较高的机械刚度，这使得在弯曲的阅读 区域上很难弯曲该设备。
此外，存在已知的放大透镜，该放大透镜可以被夹在上述照明设备上。令 Ait感的是，这样的放大元件具有相对较小的放大倍率。另一种用来光学放大 表面的选项是利用条形(bar)放大器。这种条形放大tl通常是丙烯酸主体，具 有弯曲的顶部表面，因而光学放大条形放大器位于其上的表面。这种条形放大 器的缺点是它们的重量以及图像的失真。

发明内容
因此，本发明的目的是消除以上提到的缺点。特别地，本发明的目的是提 供一种有效且便宜的照明设备，该照明设备将方便阅读的足够的放大倍率与小 的总厚度结合在一起。
该目的Mil用于照明表面的照明设备来实现，该照明设备具有至少一个发光元件和照明体，其中发光元件发射Ai^光，外壳元件包括发光元件并且支撑照明体，照明体包括适合照明位于其下方的表面的透明导光材料，其特征在于，照明体包括形成菲涅尔(Fresnel)型透镜的表面模式以光学放大所述表面。从属权利要求中限定了用于照明表面的照明设备的有利实施例。
在本发明的范围之内，公开了发光元件和照明体，其中照明体包括菲涅尔型透镜。通过将透镜分成一组折射器装置，菲涅尔型透镜与常规球面透镜相比以数量减少的所需材料获得了高放大倍率。由于每个折射器装置本身形成球面透镜，因而所有折射器装置的结合导致大面积的放大透镜，其具有小的厚度。由于标准透镜的连续表面实际上被切害喊一组相同或者不同曲率的表面，因而透镜的总厚度减小，从而允许透镜厚度的充分减小。这些折射器装置可以具有笔直的或弯曲的剖面，具有不变的或者任意的间隔，并且甚至可以在尺寸上从微米变化到毫米。折射器装置的布置以及因此表面模式的配置可以为圆形、线状或者具有不均匀的模式。
此外，折射器装置可以具有与一排小的三角形、梯形或平4亍四边形相同的截面。折射器装置可以在整个照明体表面具有均匀的设计。在另一个 实施例中，折射器装置的设计可以沿着照明体的主轴而变化。
在另一个优选实施例中，每个折射器装置包括锯齿状截面。为了实5见所需的放大倍率，每个折射器驢包括小平面表面和起伏表面。小平面表面随着到光轴的距离的减小而向上倾斜。其次，起伏表面向表面模式的底部急剧下降。因此，形成锯齿状结构，其具有三角形形状。表面模式的底部与小平面表面之间的角度可以在0°到30°之间，并皿于^直径的透镜，其甚至可以延伸到40°以及甚至50。。锯齿状结构的节距可以在1毫米和10 之间，更优i&t也在200 和50 之间，以使其对人眼不可见。
所公开的照明设备包括照明和光学放大表面的能力。当用作阅读和放大灯时，照明设备的照明体通常位于被照明的表面上，而菲涅尔型透镜光学放大该表面。因此，在另一W腿实施例中，表面模式设置在照明体的一个表面上。 地，表面模式覆盖照明体的顶部或者底部表面。如果例如用户想要看书，那么照明体必须保持在页面的上方以使文本可以被光学放大。由于放大倍率是物体一例如文本^^透镜之间的距离以及透镜的焦距的函数，因而如果透
镜具有50毫米禾卩300毫米之间的焦距，那么照明体必须保持在物体上方10毫料B100毫粒间的距离，以实现1.15和8倍之间的放大倍率。在另一个 实施例中，照明体和表面模式为单件。
在另一个优选实施例中，表面模式被配置成一方面光学放大表面，另一方 面接收并偏转发光元件发射的人造光至lj表面上。所公开的照明设备结合了照明 以及放大表面的能力。如果所公开的照明设备的发光元件设置在照明体的一个 侧面上，那么它将人造光射入照明体。构成表面模式的凹槽充当光提取特征。 人造光在照明体内被收集，并且通 面模式的起伏表面离幵照明体。因此， 位于照明体之下的表面的均匀照明是可能的。这种能力结合了表面的放大。
如果普通的光源用于阅读例如书本，那么它可能干扰其他人，这尤其出现 在该光源用于卧室中的情况下。为了避免干扰其他人，本发明中描述的照明设 备可以用作阅读灯。因此，重要的是发射的人造光仅仅照明书本的页面而不是 周围环境。因此，发光元件应该安装到照明体的一个侧面上。射入到一个侧面 的光必须被偏转，以使得尽量多的光fflil位于例如书本的纸张上方的照明体的 底侧离开。因此，偏转人造光的表面模式必须对纸张表面反射的光是透明的， 使得被照明体覆盖的文字被照亮并且可以很容易被人观看。此外，表面模式可 以对落在光提取层上的环境光是透明的。
如前所述，发光元件可以被设置在照明体的一个侧面上。为了使发光元件 发射的人造光以低的衰减跨进照明体中，可以将发光元件粘合到照明体的侧面 上。 <继地，所使用的粘合剂具有与照明体的材料相同的折射率。因此，将没 有翻寸、偏转或者衰减发生。在另一个优选实施例中，发光元件被设置成邻近 照明体的侧面，但是在发光元件和侧面之间设置了照明间隙。在这种布置中， 一部分人造光射入照明体，而其它部分直接照明位于照明设备之下的表面。没 有射入照明体而是直接照明表面的所述部分光由照明间隙的尺寸决定。此外， 为了增加或者减少这部分直接照明表面的人造光，可以在发光元件中安装附加 的透镜。该透镜可以聚焦或者散布人造光。
地，发光元件是下歹啲至少一种LED、 OLED、白炽灯或者荧光灯。 取决于照明设备的使用种类，可以利用单个或者多个发光元件。发光二极管 (LED)是当施加正向偏压时发射非相干窄光谱的光(典型地大约10-20nm)的 半导体设备。发射的光的颜色取决于使用的半导体材料的组成和条件。此外， 可以利用磷光体转换的LED。在这种情况下，磷光体影响发射的光的颜色和光谱。也可以利用的有机发光二极管(OLED)是一种特殊类型的LED，其中，层包括具有特定有机成分的薄膜。OLED的优点在于，它是一种均匀的大面积光源，具有潜在的低成本和高效率。OLED利用流经有机材料薄膜的电流产生光。划寸的光的颜色以及从电流到光的能量转换效率由有机薄膜材料的组成决定。
在 实施例中，照明体覆盖一定区域，相应地包括最大为300平方厘米的尺寸，im地包括小于歸平方厘米的尺寸。如果照明设备用作阅读灯，那么它必须小且轻，从而可以方便4妙目。知觉研究已经表明，大约1厘米X5厘米的受光照面积已经方便阅读。结果，具有小于50毫瓦的功耗，tt地小于10毫瓦的功耗的LED足够达到imi也25-2000勒克斯，更雌地50-250勒克斯，以及最i^t也大于75勒克斯的照明水平。
在另一个^i^实施例中，发光元件设置在照明体之下。在该布置中，人造光不射入照明体而是直接照明表面。为了将人造光聚焦到表面上，可以将透镜嵌入发光元件中。该实施例具有在发光元件和照明体之间不必建立光学上困难的连接的优点。此外，用于表面模式的材料不必根据其接收和偏转A3t光的能力員择。因此，获得了便宜而且简单的照明设备，该设备可以用皿行光学放大，以及照明甚至大的表面。
在另一个优选实施例中，照明体包括被配置成接收以及偏转来自发光元件的人造光至U表面上的光提取层。在该实施例中，表面模式接收并且偏转Ait光
的能力被光提取层增强。优选地，光提,覆盖照明体不面向所述表面的顶侧，
而表面模式覆盖照明体紧邻被照明表面的底侧。在该配置中，表面模式光学放大表面，而光提取层偏转从照明体的一个侧面射入的人造光。由于各任务的分配，表面模式和光提 可以被最优地设计。为了将照明设备用作阅读灯，偏
转Ait光的光提取层必须对纸张表面反射的光是透明的。
在另一个优选实施例中，照明体包括第一部分和第二部分，其中至少一部分第一部分被表面模式覆盖，并且其中至少一部分第二部分被光提取层覆盖。与上述实施例相反，照明体中覆盖有光提取层的部分和覆盖有表面模式的部分是分离的。如果用作阅读灯，照明体可以包括内部段，其为第一部分，被表面模式覆盖并且因此放大位于照明设备之下的表面。该第一部分可以被用于接收并且偏转发光元件发射的人造光的第二部分包围。为了实现表面的均匀照明，光提取层的表面结构可以以下述方式偏转人造光，使得它以一定角度离开照明
8体，朝照明体的中心前进并且因而照明位于第一部分之下的表面。该实施例具 有不同的材料可以被分别用于第一禾瞎二部分的优点。
在另一个优选实施例中，多个发光元件位于照明体的外边缘。因此，可以 实现照明体和/或表面的均匀照明。每个发光元件发射的A^光可以直接发射到 表面上或者射入照明体，并且随后偏转到表面上。这些实施例具有以下优点 由于使用了大量发光元件，因而每个发光元件可以仅具有小的光输出。因此， ^发光元件产生的热量和需要的能耗小。此外，由于发光元件的尺寸减小， 因而支撑照明体以及容纳发光元件的框可以为小。因此，照明设备的方便操作 是可能的。
本发明的目的^M51支撑根据所述实施例的照明设备的支架(mounting)来 实现，其中该支架将照明设备定位在相距表面的一定距离处，因it该面可以被 放大地观看。因此，所述支架必须具有与照明设备连接的安装装置。该安装装 置可以是类似夹钳的连接器，使得照明设备能够按照需要与安装装置连接或者 断开连接。此外，安装装置可以包括距离元件，期每照明设备定位在相距被观 看的物体的一定距离内，从而ilii表面模式实现希望的放大倍率。
为了将照明设备修改成手电筒(torch)状设备，本发明公开了一种聚光器 元件。该聚光器元件利用没有到达和/或未指向表面的部分A^光。因此，该聚 光器元件被配置成接收并且定向至少一部分离开照明体的人造光。为了达到该 目的，聚光器元件为光学系统，其可以由单个或者多个透镜和/或础镜形成。 通过照明体的外表面中的一个而离开照明体的人造光可以具有、Mt分布。聚光 器元件肖,重定形A^光的通量以得到聚焦的和/或平行光束。借助于聚光器元 件，所公开的照明设备不仅可以用作照明灯，还可以用作手电筒。
取决于使用的种类，聚光器元件可以被设置在照明体的不同外表面上。优 选地，聚光器元件设置在照明体的纵向侧面上，从而离开这些纵向侧面的人造 光可以被重定形。由于通过底侧离开照明体的人造光相对于照明设备仅有小的 偏转角，因而聚光器元件也可能收集及重定形该光的若干部分。因此，聚光器 元件可以具有照明体的高度大的尺寸。
为了实现人造光的光通量的重定形，聚光器元件可以包括表面形成物 (formation)。该表面形成物可以覆盖聚光器元件的大部分，尤其是聚光器元件 没有直接与照明体接触的那些部分。M纵向侧面离开照明体的Aitt光因而可以直接跨进聚光器元件。最后提到的元件可以包括导光材料，因此Ait光被没
有衰减地引导。聚光器元件的导光材料可以与用于照明体的材料相同。
表面形成物可以聚焦人造光或者以平行的方式定形人造光。为了达到此目 的，表面形成物可以包括锯齿状截面，其随着相距聚光器元件中心的距离增加
而向下倾斜。表面形成物的每个元件可以具有10 10毫米之间的宽度，
雌地具有30縣禾口 3毫粒间的宽度，最雌地具有100 禾卩1毫粒间
的宽度。聚光器元件与表面形成物的向下倾斜侧之间的形成角度可以在o.r和
5°之间，优选地在0.2。和3°之间，更jttt也在0.25。和2°之间。该表面形 成物也可以被设置成使得其形成菲涅尔型透镜。
在另一个tt^实施例中，聚光器元件可以可逆地附接到照明体。这允许用 户将照明设备用于两个不同的目的。 一方面照明设备可以用作照明书本的页面 的阅读灯。另一方面可以将聚光器元件附接到照明设备以实现手电筒状设备， 其能够照明周围环境中的任何位置。 地，聚光器元件包括夹持装置，其中 该夹皿置与照明体的第二夹，置配合(concur),以将聚光器元件附接到照 明体。通过利用所述两个夹持装置，可以容易地将聚光器元件附接到照明体。 用户肖,附接和/或拆卸聚光器元件而不需要工具或其他元件。
在另一个优选实施例中，聚光器元件包括可变的透镜元件。借助于可变的 透镜元件，可以调节至少一部分A^光的接收和定向。因此，以不同的方式定 形人造光的通量是可能的。如果需要，可以得到聚焦的光斑，或者光通量可以 以平行的方式设置以照明駄的面积。 地，可变透镜元件由LC (液晶)结 构形成。
为了实现均匀照明结合独立于照明设备的位置，本发明的另一实施例公开 了照明设备包括至少一第一发光装置和第二发光装置，其中第一发光装置和第 二发光装置被设置成照明表面的至少部分不同的部分。第一发光装置和第二发 光装置用于照明表面。为了实现该目的，它们或者引导发光元件发射的Ait光， 或者它们形成发光元件并且自身发射Ait光。想要改变照明设备相距表面的距 离的用户可以选择两个发光装置中的哪一个照明表面。由于第一和第二发光装 置被设置在相距菲涅尔透镜中心的可数B离处，因而它们照明表面的至少部分 不同的部分。这具有以下优点对于透镜相对于被照明物体的位置来说，光源 给出光的均匀分布。取决于用户设置的照明设备的距离，用户可以在第一和/或第二发光装置之间进行选择。
在一个有利的实施例中，第一发光装置和第二发光装置被设置在折射器装
置之间。虽然照明体包括透明导光材料，但是它可能衰减发光元件发射的Ait 光的通量。因此，在折射器装置中集成第一发光装置和第二发光装置可能是合 适的。为了防止干扰总体图像质量，第一和/或第二发光装置必须具有很小的直 径并且必须设置在远离菲涅尔型透镜的焦点的折射器装置中。直径在1微米和1 毫米之间的范围内被证明是有利的。
在另一个实施例中，第一发光錢和第二发光體设置在照明体中。该实
施例具有以下优点相对于上面描述的实施例而言，涉及第一和第二发光， 的尺寸及位置的要求不那么严格。因此，可以将甚至宏观的第一和第二发光装 置嵌入照明体内部以照明所述表面的不同部分，这取决于照明设备相距该表面 的距离。
根据另一个优选实施例，第一发光，和/或第二发光装置是光纤。在该实 施例中，光纤用于传导远处放置的发光元件发射的人造光。由于光纤具有细的
直径，因而它们可以沿着菲涅尔透镜的丛(grove)缠绕。发光元件可以具有发 光系统，从而可以控制Ait光射入到第一和/或第二发光装置中。取决于照明设 备到表面的距离，人造光射入第一或第二发光装置。包围光纤的内芯的包覆层 可以是不完整的，使得Ait光可以在专用的位置离开光纤以照明表面。
所使用的光纤可以是通过全内反射过程而沿其轴传输光的圆柱电介质波 导。该光纤包括被包覆层包围的芯。芯和包覆层之间的边界可以是在阶跃折射 率型光纤中为突变的，或者在渐变折射率型光纤中为渐变的。所使用的光纤的 工作原理适用于多种变型，包括多模光纤或单模光纤。取决于照明设备的使用 类型，光纤可以由玻璃或者聚合物制成。由塑料制成的光纤通常为阶跃折射率 型多模光纤，具有1毫M者更大的芯直径。塑料光纤经常比玻璃光纤经受高 得多的衰减，这限制了使用该种光纤的设备的范围。通常，光纤的内芯由聚甲 基丙烯酸甲酯(丙烯酸)制成，并且包覆层材料为含氟聚合物。此外，光纤基 于全氟聚合物(主要是聚全氟丁烯基乙烯醚(polyperfluorobutenylvinylether ))。
为了得至,于阅读的更舒适的光，第一发光装置和/或第二发光装置可以掺 杂颜色剂(color means),其中颜色剂3I31吸收和重鄉改^Ait光的波长。颜 色剂可以包括磷光体，其将光纤携带的蓝光改变到其他波长。此外，光纤可以覆盖有磷光体层以实现相同的目的。可替换地，可以将颜色剂设置在照明体内 部的小的腔体中。
为了最小化眩光效应及阻止一部分A^光直接射向用户，可以使用反射装 置。这以这样的方式形成，使得它在不导致表面照明的方向上湖第一和/麟
二发光装置鄉的Ai^光。反射装置可以是础镜和/或反針凃层。涂层可以叠 加在光纤上，使得第一和/，二发光装置发射的A3t光被反射到表面上。此外， 反射装置阻止嵌入到折射器装置中的光纤发射的A^光射入照明体，因为这可 育狯弓胞照明设备的用户的不快。
上述照明设备以及要求保护的部件和根据所述实施例中的发明使用的部 件，在尺寸、形状、材料选择方面没有任何特殊例外。选择标准在相关领域内 为公知的技术构思，可以无限制地使用。附加的细节、特征和本发明的目的的 优点在从属权利要求以及相应附图的下列描述中公开，所述附图仅仅是示范性 的方式，其示出了根据本发明的照明设备的多^ 实施例。


这些附图是
图1示出了具有照明体和发光元件的照明设备，
图2示出了在发光元件和照明体之间具有照明间隙的照明设备，
图3示出了图2的照明体的切断图，
图4示出了照明设备的另一实施例，
图5示出了图4的照明设备的顶视图，
图6示出了照明设备的另一实施例，
图7示出了具有两行发光元件的照明体，禾口
图8示出了由多个发光元件包围的照明体。
图9示出了具有聚光器元件的照明体，
图10示出了具有聚光器元件的照明体的另外的实施例，
图11示出了具有第一发光装置和第二发光装置的照明体，
图12示出了第一和第二发光装置的另外的实施例，以及
图13示出了具有嵌入的第一和第二发光装置的照明体的另一实施例。
1具体实施例方式
在图1中，示出了用于照明物体100的表面101的照明设备10。照明设备
10包括发光元件20和照明体30。发光元件20被设置在外壳元件40的下面， 其支撑照明体30。在所示实施例中，照明设备10是用于照明物体100的大体平 坦的表面IOI (例如位于照明体30下方的书本的页面)的阅读灯。为了光学放 大表面IOI，照明体30包括形成菲涅尔型透镜的表面模式80。这样的菲涅尔型 透镜可以实现大的放大倍数，而不需要相当厚的照明体30。
发光元件20为LED，其将Ait光21射入照明体30。发光元件20与支持元 件40相连，该支持元件40可以是印刷电路板(PCB)，这样的印刷电路板用于 机械支撑电子部件，并且通过禾拥从层压至排导电基底上的铜片蚀刻的导电通 路来电连接电子部件。已知这样的结构便宜且高度可靠。此外，LED可以借助 于PCB直接连接至IJ所述电子部件上。与发光元件20相沐驱动器62和电池61 安装在外壳元件40上。电池61优选地是可再充电的，并且释放发光元件20所 需的电流。驱动器62可以包含电流放大电路以及波形发生和控制电路，其输出 希望的波形。此外，波形发生和控制电路调节波形的振幅、频率以及占空比。
为了在难于得到电力或者电力昂贵的地球区域中禾,照明设备10，可以将 太阳能电池60 ^A到外壳元件40上。太阳能电池60将来自太阳光的光子转换 ^i^储在可再充电电池61中的电。因此，如果照明设备10在白天期间暴驗 太阳光下，那么可以在暗处使用照明设备10。为了获得不管太阳能电池60如何 都能够长时间段地照明表面101的照明设备10，需要具有低功耗的发光元件20。 LED被证明是合适的，因为它们以低功耗实现了足够的光照水平。
如实验所测量的，表面模式80不仅导致表面101的光学放大，而且导指由 发光元件20射入的Ait光21的引导。因此，照明体30的表面模式80满足两 个任务。 一方面，表面模式80光学放大表面101。另一方面，表面模式80由多 个具有光提取特征的折射器^S 81形成。Ait光21成束射向折射器，81 ， 并且鄉到表面101上。因此，所擬啲表面101被照明，并且同时被光学放 大。
为了M^、未偏转到表面101上而是鹏寸到环境中的A^光21的量，本发明 公开了光提取层50。光提取层50的配置示于图2和图3中，后者仅示出了照明 体30。 A^光21从左侧射入照明体30。为了将A3t光 偏转到位于照明体30下方的表面101上，光提取层50具有一定表面结构。该表面结构包括多个以连 续的方式设置的偏转装置51。 *偏转，51可以具有带凸缘53的锯齿状截 面，所述凸缘53从照明体30急剧上升。其次，偏转装置51具有面52，该面随 着到发光元件20的距离的增加而向下倾斜。面52具有相对于照明体30的纵向 延伸方向而领懂的角度54。取决于AJt光21的波长和用于照明体30的材料的 折射率，角度54应该在0.r至(J5。之间，ifc^i也在0.25。至lj2。之间。
需要用来放大表面101的夕卜观的表面模式80包括多个折射器装置81 。針 折射器装置81以覆盖照明体30的底部表面35的连续方式设置。在示出的实施 例中，每个折射器装置81具有带凸缘83的锯齿状截面，所述凸缘从照明体30 急剧上升。其次，折射器装置81具有随着至拨光元件20的距离的减小而向下 倾斜的小平面(facet)表面82。因此，该锯齿状结构与提取层50的锯齿状结构 是倒转的。为了实现表面101的均匀放大，折射器^S81可以以非均匀的方式 设置。此外，小平面表面82与照明体30的纵轴之间的角度84可以关于至拨光 元件20的距离而改变。折射器装置81可以以线性结构设置，使得表面模式80 可以包含多行折射器装置81。在另一个实施例中，表面模式80可以包含多个同 心环状设置的折射器装置81。这样形成的菲涅尔透镜也可以关于球面像差而被 校正。
图2中示出的发光元件20不与照明体30直接接触。相反地，在发光元件 20与照明体的侧面36之间设置了照明间隙15。因此，Ait光的一部分21'将 射入照明体30。 A3t光的其他部分21将直接鄉至i该面101上。该实施例具有 直接光21和间接光2r都用来照明所述表面的优点。这导致非常均匀的照明， 从而增强了位于照明设备10下方的书本的对比度与可阅读性。
在图4中，示出了照明设备10的另一实施例。照明体30被划分为第一部 分37和第二部分38。照明体30的第一部分37的下侧被表面模式80覆盖，其 形成菲涅尔型透镜。因此，位于第一部分37下方的物体100被光学放大。为了 照明物体100或表面101，照明体30的第二部分38包括光提取层50。射入照 明体30的人造光21由光提取层50接收和偏转，并且被引导到表面101上。由 于表面101位于第一部分37的下方而不是第二部分38的下方，因而人造光21 ， 被侧向偏转。如图4所示，偏转的A^光21'从第二部分38发射，但是照明位 于第一部分37下方的表面101。这种布置由图5阐明，图5示出了图4的照明设备10的俯视图。具有其表面101的物体100位于照明体30的第一部分37的 下方。分别在照明体30之上和之内，表面模式80的折射器装置81以同心环的 方式设置。由于照明体30具有比表面101的尺寸小的宽度33，因而只有表面 101的下面的部分被菲涅尔型透镜光学放大。为了照明表面101，第二部分38 被光提取层50覆盖。
图6中示出的照明设备10包括邻近外壳元件40而设置的发光元件20。由 发光元件20发射的A3^光21不射入照明体30。相反地，Ait光21直接照明表 面IOI。因此，不必发光元件20与照明体30之间进行i周节以便防止人造光21 的吸收。财卜，发光元件20的替换可以容易地进行，不需要进行旨照明设备 或照明体30的任何拆卸。
如图7和图8所示，照明设备10可以包括多个发光元件20。
地，这些 发光元件20邻近侧面36、 36'而设置。在图7中，发光元件20设置成两行， ，侧面36、 36'上面向彼此。图8中示出了另一个实施例，其中发光元件20 形成整个照明体30的边界。归因于所需的总 量不是由一个而是由多个发光 元件20 mt这一事实，可以减少单独的光输出以及因而每个发光元件20的尺 寸。因此，分别实现了照明设备10和照明体30的简洁设计。
为了实现使用照明设备10作为手电筒的能九公开了聚光器元件90。在图 9中，示出了聚光器元件90的截面，其连接到照明体30的纵向侧面36。射入 照明体30并且没有或者只在边际被光提取层50偏转的A^光21可能离开照明 体30而不像预期的那样照明表面101 。为了禾,这部分Ai^光21 ，聚光器元件 90包括导光材料，其被配置成接收并且定向至少一部分Ait光21。因此，聚光 器元件90包括表面形成物91，雜示出的实例中具有锯齿状结构。表面形成物 91也可以形成菲涅尔型透镜，以便聚焦离开聚光器元件90的人造光。此外，聚 光器元件90可以包括夹持装置92，其中夹持装置92与照明体30的第二夹, 置93配合。舰夹f雜置92与第二夹,報置93的连接，聚光器元件90可以 可逆地附接到照明体30上。
在图10中，示出了聚光器元件90的效果。Ait光21从左侧iSA照明体30。 部分Ai^光21将穿过光提取层50并且从其顶侧离开照明体30。其他部分的人 造光21将在边际被光提取层50偏转并且以小角度通过底部表面35离开照明体 30。第三部分Ait光21将i!31侧面36离开照明体30。最后提到的部分以及一取决于聚光器元件90的尺寸^f到数第二个蹈啲部分Ait光21的小部分将 因ltbitA聚光器元件90。由于聚光器元件90包括导光材料，因而Ai^光21将 不会衰减。聚光器元件90的夕卜表面包含表面形成物91 ，其被配置成接收并且偏 转收集的Ait光21 。表面形成物91具有将离开聚光器元件90的Ait光21'的 通量定形为聚焦的或者f象这里示出的~~￥行的通量。因此，照明设备10 可以用作手电筒。
公开的照明设备10具有以下优点它會,同时照明和光学放大表面101 。 潜在的用户M包含形成菲涅尔型透镜的表面模式80的照明体30观看。为了 确保表面IOI总是被均匀地照明，本发明的另一个实施例公开了照明设备10包 含至少第一发光装置110和第二发光體120，其中第一发光装置110和第二发 光装置120被设置成照明表面101的至少部分不同的部分102和102'。该实施 例利用了至少两个安装在相距菲涅尔型透镜的中心84可变的距离处的发光装 置。为了分别阐明第一和第二发光装置的位置，图10中标记了菲涅尔型透镜的 中心84。 M把第一发光装置110和第二发光装置120定位在相距透镜中心84 的不同距离处，表面101将总是被均匀地照明，而不1繊于照明体30相对于物 体100的距离。
在图11中，示出了照明体30的一部分的截面。透镜的中心84被示意性地 描绘为竖直线。第一发光装置110由駄至l康面模式80的两个折射器装置81 中的两根光纤形成。此外，第二发光装置120由mA至鹏明体30的另一折射器 装置81中的一根光纤形成。第二发光装置120的^立置比第一发光装置110的位 置更接近菲涅尔型透镜的中心84。分别由第一发光装置110和第二发光装置120 发射的A3t光21、 21'在发光元件20中产生并皿入所述光纤中。最后提到的 传输Ai造光21、 21'并且允许A^光21、 21'朝着物体100的方向的，的向 外耦合。分别形成第一、第二发光装置IIO、 120的光纤中的每一根可以与单独 的发光元件20相连接。用户可以通过按钮'ilr活希望的发光元件20。取决于照明 设备10至U表面101的距离，用户可以在所述两个发光元件20之间进行选择， *所述发光元件20连接到发光装置110、 120以实现表面101的均匀照明。
在图11中，第一发光，110和第二发光装置120由多根光纤形成。光纤 具有以下优点:它们可以容易地^A形成菲涅尔型透镜的折射器装置81的丛中。 此外，光纤具有小的直径以及可以定位成远离透镜的中心84。此外，产生Ait
16光21、 21'的发光元件20甚至可以相对于照明体30逾巨离地放置。在图12 所示的可替换实施例中，第一和第二发光装置110、 120不是由光纤而是由光源 形成。为了实现该目的，第一发光装置110和/麟二发光装置120是发光元件 本身。因此，Ai^光21、 21'分别仅由第一和第二发光體IIO、 120产生。此 外，发光装置IIO、 120者阿以被放置在由折射器驢81形成的照明体30的表 面上。此外，第一和第二发光装置IIO、 120安装在反射装置130上。反射装置 130具有防止眩光的优点。不朝物体100传播的Ait光21、 21'可能i4A照明 体30并且因而引起照明设备10的用户的不快。为了防止这点，反射装置130 以仅仅物体100被照明的方式反射Ait光21、 21'。反射装置130可以由则寸 镜和/或反射涂层形成。
在图13中，示出了照明设备10的另一个实施例。在该实施例中，第一发 光装置110和第二发光装置120由光纤形成，所述光纤利用低折射率的粘合剂 ^A照明体30。为了防止眩光，光纤被反射装置130遮蔽，g装置130由安 装在光纤上面的箔状薄片形成。图13示出了修改的照明设备10照明表面101 的至少部分不同的部分102、 102'的能力。 ^于照明设备10至i康面101的距 离，用户可以选择只激舌第一发光體IIO。发光元件20鄉的Ai^光211 入发光装置IIO，并且以表面IOI的大的部分102被照明的方式发射。如果用户 决定减小照明设备10相对于表面101的距离，那么用户的ll场可能不再被均匀 地照明。尤其靠，镜的中心84光通量可能减少。因此，用户可以附加地或者 可替换i也歡活将Ait光21'射入到第二发光装置120中的第二发光元件。该人 造光21'照明表面IOI的部分不同的部分102。因此，借助于照明设备IO，用 户仍然得到表面101位置的均匀照明。
第一发光装置110和第二发光，120可以同时形成腔体，其填充有发光 材料以修em发光装置110和120 ^M的光的颜色。有机发光材料(例如巴斯 夫公司(BASF)的路玛近(Lumogen))是优选的发光材料，因为有机材料容 易散布在发光，和/或照明体30内。除了发光装置110和120之外，照明体可 以包括填充了发光材料的腔体。为了不干J^见看被照明的物体100，从这些腔体 内的发光材料发射的光不应该直接到达用户。因此， 的是利用在面向用户 的侧面上的反射层覆盖这些腔体，以便将朝用户^l寸的光反射回被照明的物体 亂附图标记列表
10照明设备
15照明间隙
20发光元件
21，21,Ait光
30照明体
33照明体30的宽度
34照明体30的顶部表面
35照明体30的底部表面
36，36,照明体30的侧面
37第一部分
38第二部分
40外壳元件
50光提取层
51偏转装置
52偏转装置51的面
53偏转装置51的凸缘
54光提mil的角度
60太阳能电池
61电池
62驱动器
80表面模式
81折射器錢
82折射皿置81的小平面
83折射器，81的凸缘
84菲涅尔型iiH的中心
100物体
101物体100的表面
102,102'表面101的部分
110第一发光装置120 130
第二发光^
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权利要求
1、一种用于照明表面(101)的照明设备(10)，具有至少一个发光元件(20)和照明体(30)，其中所述发光元件(20)发射人造光(21，21’)，外壳元件(40)包括所述发光元件(20)并且支撑所述照明体(30)，照明体(30)包括适合于照明位于下方的所述表面(101)的透明导光材料，其特征在于，所述照明体(30)包括表面模式(80)，其形成菲涅尔型透镜以光学放大所述表面(101)。
2、 根据权利要求l的照明设备(10)，其特征在于，所述表面模式(80)包括多个折射器装置(81)， 地，所述表面模式(80)覆盖所述照明体(30)的表面(34， 35， 36， 36')中的一个，更tm地，所述照明体(30)和所述表面模式(80)为单件。
3、 根据权利要求2的照明设备(10)，其特征在于，每个折射器装置(81)被配置成一方面光学放大所述表面(101)，另一方面接收并且偏转来自所述发光元件(20)的Ai^光(21， 21，)至所述表面(101)上。
4、 根据前述任一项权利要求的照明设备(10)，其特征在于，所述表面模式(80)对于所述表面(101)反射的A3t光(21，21')是透明的，并且所述表面模式(80)对于,表面模式(80)上的环境光是透明的。
5、 根据前述任一项权利要求的照明设备(10)，其特征在于，所述发光元件(20)被设置成邻近所述照明体(30)的侧面(36， 36，)，,地，在所述发光元件(20)和所^M明体(30)的所述侧面(36，36')之间设置照明间隙(15)。
6、 根据前述任一项权利要求的照明设备(10)，其特征在于，所述发光元件(20)被设置在所述照明体(30)之下。
7、 根据前述任一项权利要求的照明设备(10)，其特征在于，所述照明体(30)包括被配置成接收并且偏转来自所述发光元件(20)的人造光(21， 21，)至所述表面(101)上的光提鹏(50)， 地，所述光提取层(50)包括表面结构。
8、 根据权利要求7的照明设备(10)，其特征在于，所述照明体(30)包括第一部分(37)和第二部分(38)，其中至少一部分所述第一部分(37)被所述表面模式(80)覆盖，并且其中至少一部分所述第二部分(38)被所述光提取层(50)覆盖。
9、 根据前述任一项权利要求的照明设备(10)，其特征在于，所述照明设备(10)包括多个发光元件(20)，其被，成邻近所述照明体(30)的侧面(36， 36')。
10、 一种用于支撑根据前述任一项禾又利要求的照明设备(10)的支架，其中该支架将照明设备(10)定位于相距所述表面(101)的一定距离处，使得所述表面(101)可以被放大地观看。
11、 根据前述任一项权利要求的照明设备(10)，其特征在于，照明设备(10)包括聚光器元件(90)，其中聚光器元件(90)被配置成接收并且定向离开所述照明体(30)的至少一部分Ait光(21， 21')。
12、 根据权利要求11的照明设备(10)，其特征在于，所述聚光器元件(90)被设置在所述照明体(30)的纵向侧面上。
13、 根据权利要求11或12的照明设备(10)，其特征在于，所述聚光器元件(90)包括表面形成物(91)， 地，所述表面形成物(91)为锯齿状，包括在0.1。和5。之间，雌地在0,2。和3。之间，更〗腿地在0.25°和2°之间的形成角度，更 地，所述表面形成物(91)形成菲纟称型邀竟。
14、 根据权利要求11-13中任一项的照明设备(10)，其特征在于，所述聚光器元件(90)可以可逆地附接到所述照明体(30)上， 地，所述聚光器元件(90)包括夹旨置(92)，其中所述夹,置(92)与所述照明体(30)的第二夹J雜置(93)配合，以将所述聚光器元件(90)附接至lJ所^M明体(30)上。
15、 根据权禾腰求11-14中任一项的照明设备(10)，其特征在于，所述聚光器元件(90)包括可变的透镜元件，iM地，所述可变的纖元件由LC (液晶)结构形成。
16、 根据前述任一项丰又利要求的照明设备(10)，其特征在于，照明设备(10)包括至少第一发光装置(110)和第二发光装置(120)，其中所述第一发光装置(110)和所述第二发光装置(120)被设置成照明所述表面(101)的至少部分不同的部分(102， 102')。
17、 根据权利要求16的照明设备(10)，其特征在于，所述第一发光装置(110)和所述第二发光装置(120)被设置在折射器装置(81)之间。
18、 根据权利要求16的照明设备(10)，其特征在于，所述第一发光装置(110)和所述第二发光装置(120)被设置^^f述照明体(30)内。
19、 根据权利要求16-18中任一项的照明设备(10)，其特征在于，所述第一发光装置(110)和/^^fi^第二发光装置(120)是光纤， 地，所述第一发光體(110)禾口/^^f述第二发光装置(120)掺杂有颜色剂，其中所，色剂通过吸收和重发射改^Ut光(21， 21')的波长。
20、 根据权利要求16-19的任一项的照明设备(10)，其特征在于，所述第一发光装置(110)或所述第二发光装置(120)中的至少一个为发光元件(20)。
21、 根据权利要求16-20的任一项的照明设备(10)，其特征在于，照明设备(10)包括至少一个刻寸装置(130)，其中所述反射装置(130)反射Aig光(21, 2D，更4m地，所述反射，(130)被设置成邻近所述第一发光體(110)禾口/^^f述第二发光装置(120)。
22、 根据权利要求21的照明设备(10)，其特征在于，所述则寸装置(130)是反射镜和/或鄉涂层。
全文摘要
本发明涉及一种用于照明表面(101)的照明设备(10)，其具有至少一个发光元件(20)和照明体(30)，其中所述发光元件(20)发射人造光(21，21)，外壳元件(40)包括所述发光元件(20)并且支撑所述照明体(30)，所述照明体(30)包括适合于照明位于下方的所述表面(101)的透明导光材料。本发明公开了所述照明体(30)包括表面模式(80)，其形成菲涅尔型透镜以光学放大所述表面(101)。
文档编号G02B25/02GK101680647SQ200880012461
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月14日 优先权日2007年4月17日
发明者C·R·朗达, G·塞尼尼, H·J·科尼利森, Y·刘 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司