專利名稱：光作用元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的用于對(duì)從一光源發(fā)出的光進(jìn)行引導(dǎo)的光作用元件(light influencing elment)。尤其是，本發(fā)明涉及一種稱為照明器光柵。
背景技術(shù)：
光柵是已知的用于照明器的光學(xué)元件，光柵通常用于把從一光源發(fā)出的光聚集或限制到一預(yù)定的角度范圍。這樣，就可以防止從照明器發(fā)出的光對(duì)人造成耀眼。此外，還避免了分散性的反射，尤其是在豎直直立表面上-例如在顯示屏幕上-的反射。于是，這些光柵就可以用于設(shè)置有工作臺(tái)的室內(nèi)。
上述類型的照明器光柵通常由具有規(guī)則結(jié)構(gòu)的帶有鏡側(cè)壁的光柵元件構(gòu)成，從發(fā)光方向看，這些光柵元件設(shè)置在光源的前面。為了實(shí)現(xiàn)把光線聚集到一預(yù)定范圍的良好光學(xué)效果，就必須使各個(gè)光柵元件的間距和高度保持一種特定的相互關(guān)系。
例如在US6139169中公開的上述類型的一種典型的光柵。正如在這篇公開文獻(xiàn)中所示，與光源相比較，光柵元件通常具有若干厘米的高度，通常約5厘米，其中，在每種情況下兩個(gè)光柵元件之間的間距要稍微大一些。因此，減小這種照明器的結(jié)構(gòu)高度的可能性就受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的光作用元件，它可使得照明器的結(jié)構(gòu)高度減小。同時(shí)，還應(yīng)獲得典型的照明器光柵的光學(xué)特性。
利用具有獨(dú)立權(quán)利要求中的特征的光作用元件就能實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的。
至于典型的照明器光柵，根據(jù)本發(fā)明的光作用元件具有多個(gè)肋條狀光柵元件，每個(gè)光柵元件具有反射側(cè)壁，并且這些光柵元件設(shè)置成一規(guī)則結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，光柵元件的最大高度為5毫米，優(yōu)選是1毫米。在兩個(gè)光柵元件之間的間距最好相當(dāng)于光柵元件高度的約兩倍。
根據(jù)本發(fā)明的這種解決方案，提供了一種具有微型的光柵元件的照明器光柵，其中能獲得所期望的光引導(dǎo)或光聚集特性。由于這些微型光柵具有小的高度，因此，在照明器的結(jié)構(gòu)方面具有更大的自由度。尤其是，能夠?qū)崿F(xiàn)一種結(jié)構(gòu)高度非常小的照明器。不僅如此，根據(jù)本發(fā)明的光作用元件還可以使得照明器具有頗具人們喜歡的光學(xué)外觀。此外，甚至當(dāng)沿以光線發(fā)射的角度去看照明器時(shí)，也可以減小耀眼效果。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，光柵元件被設(shè)置在一透明基板上。這樣，就能提供一種新型的光作用元件，這種光作用元件同樣具有所希望的照明器光柵的光學(xué)特性，而且可使照明器具有不同的外觀。優(yōu)選是光柵元件的最大高度為5毫米。
此外，本發(fā)明的一些改進(jìn)構(gòu)成了從屬權(quán)利要求中的主題。
從剖面看，肋條狀薄片可呈任何形狀，這種形狀使得光線能以期望的方式被引導(dǎo)。例如，可以把這些薄片做成V形，這在傳統(tǒng)的照明器光柵中是很常見的。此外，也可以采用拋物線形狀或肋條狀結(jié)構(gòu)。
光柵元件最好由塑料制成的，尤其是由PMMA制成的，由于光柵元件尺寸小，因此它們是一種相當(dāng)不穩(wěn)定的物體。為了提高光作用元件的穩(wěn)定性，可以利用一側(cè)框架來把這些光柵元件固定在一起。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，進(jìn)一步提高光作用元件穩(wěn)定性的可能性還包括把光柵元件設(shè)置在一透明基板上。尤其是，這些光柵元件可以與基板形成一個(gè)整體件。做為它的一種可替換的方案，還可以把基板與光柵元件膠粘在一起。
在光柵元件的與基板對(duì)置的一側(cè)上，可設(shè)置另一透明板，該透明板不僅可以進(jìn)一步提高穩(wěn)定性，而且使得對(duì)光作用元件的清洗變得更簡(jiǎn)單。此外，還可以從根本上更好地防止光柵被污染。
與傳統(tǒng)的照明器光柵的薄片一樣，可將光柵元件相互平行的相鄰設(shè)置，或者也可以設(shè)置成一種交叉結(jié)構(gòu)。這種安排在采用細(xì)長(zhǎng)熒光管作為光源的情況下是特別有利的。此外，還可以把光柵元件形成圓環(huán)形，并且把各圓環(huán)設(shè)置成蜂窩模式。這種安排在采用點(diǎn)式光源例如白熾燈的情況下或者采用二維光源(two dimensional light sources)的情況下特別有利。此外，也可以采用圓環(huán)形光源，在這里，原則上是涉及氣體放電光源，因此，光柵元件可以被設(shè)置成呈同心圓形式。
如果光柵元件是由透明材料制成的，那么側(cè)表面必須被鏡化，并且優(yōu)選地是，遠(yuǎn)離光源的端表面也必須被鏡化。其可這樣來實(shí)現(xiàn)，例如利用蒸汽沉積方法來為這些光柵元件提供一反射層。優(yōu)選是光作用元件本身由注模方法來制造。


下面，將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有光作用元件的照明器的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光作用元件的放大示意圖；圖3a和圖3b是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光作用元件的變型；圖4a和圖4b是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光作用元件立體示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光作用元件；圖6是根據(jù)本發(fā)明的具有圓環(huán)形光柵元件的光作用元件；圖7是根據(jù)本發(fā)明的光作用元件與一特定結(jié)構(gòu)的二維照明裝置的結(jié)合。
具體實(shí)施例方式
圖1表示出了一種具有一細(xì)長(zhǎng)光源4的凹入式頂裝照明器1，這種照明器采用了根據(jù)本發(fā)明的光作用元件6，這是本發(fā)明應(yīng)用的一個(gè)例子。當(dāng)然，本發(fā)明的光作用元件還可用于其它類型的照明器的場(chǎng)合。尤其是，本發(fā)明并不局限用于具有細(xì)長(zhǎng)光源的照明器。
圖1所示的照明器1具有一個(gè)盒狀的照明器外殼2，在該外殼2底面設(shè)置有用于連接光源4的連接裝置3，光源4是一熒光管。借助設(shè)置在外殼2內(nèi)的反射鏡5，將從熒光燈4發(fā)射的光引導(dǎo)到外殼2的光出口，并且經(jīng)這個(gè)光出口發(fā)射出來。
為了使從熒光燈4直接通向光出口或經(jīng)反射鏡5通向光出口的光線聚集或限制到一預(yù)定的角度范圍內(nèi)，在光出口設(shè)置一光作用元件6，該光作用元件用于使光線聚集于一個(gè)期望的范圍。光作用元件6只有幾個(gè)毫米高，因此，可以把照明器1的結(jié)構(gòu)高度保持非常小。
圖2以剖面圖的形式表示出了光作用元件6的放大的局部細(xì)節(jié)A。在這個(gè)示例性的第一實(shí)施例中，光作用元件6具有一透明的基板9，在該基板9的平的下側(cè)以規(guī)則結(jié)構(gòu)的方式設(shè)置有一些肋條狀的光柵元件7。在本實(shí)例中，這些光柵元件7制成細(xì)長(zhǎng)薄片，并且相互平行地設(shè)置。這樣就能實(shí)現(xiàn)把光線聚集到一期望的角度范圍內(nèi)，這是因?yàn)樵谕瑯右灿赏该鞑牧现瞥傻墓鈻旁?的側(cè)表面和端表面設(shè)置有反光層8。與傳統(tǒng)的照明器光柵一樣，從光源發(fā)出并通過透明基板9的光線在光柵元件7的側(cè)表面反射，從而可以使光僅在一個(gè)限制的角度范圍內(nèi)發(fā)射。
光柵元件7的高度H的最大值為5毫米，優(yōu)選的是約1毫米。為了確保光線聚集到期望的角度范圍，兩個(gè)相鄰的光柵元件7之間的間距D也必須不能太大。優(yōu)選是該間距D大約相當(dāng)于一個(gè)光柵元件7的高度的兩倍。
與上述所指出的數(shù)值相比，通過采用平版印刷技術(shù)，甚至可以再進(jìn)一步顯著地減小光柵元件7的高度H和間距D，光柵元件的高度可做至約20微米，對(duì)應(yīng)光柵元件的間距可以做至約40微米。通過把光柵元件做成小尺寸，就能顯著地減小光作用元件6的結(jié)構(gòu)高度，進(jìn)而能顯著減小照明器1的總體高度。盡管如此，仍能獲得期望的聚光效果。與傳統(tǒng)的光柵相比，兩個(gè)相鄰光柵元件7之間的微小間距甚至還會(huì)具有防耀眼效果，即使在沿著光發(fā)射角度看時(shí)，也能防耀眼。不僅如此，還真實(shí)地改善了照明器總體的外觀。
如圖2所示，從剖面圖看，光柵元件7具有略呈V形，這可從傳統(tǒng)的照明器光柵中得知。然而，如圖3a和圖3b所示的示例性實(shí)施例，也可以把光柵元件7構(gòu)造成不同的結(jié)構(gòu)。在圖3a所示例子中，光柵元件7具有拋物面形的V結(jié)構(gòu)。而在圖3b中，光柵元件具有特殊的脅條結(jié)構(gòu)，它是通過棱鏡形或楔形的臺(tái)階部7a以一個(gè)位于另一個(gè)之上的形式來形成的。這種肋條結(jié)構(gòu)是已知的，例如，在AT308901或EP0286890A1中公開了這種肋條結(jié)構(gòu)。
在圖2和圖3a，3b所示的示例性實(shí)施例中，在每種情況中，光柵元件7與由透明材料制成的基板9連接成一整件形式。這是非?？扇〉?，尤其是在根據(jù)本發(fā)明的光作用元件6是由透明塑料制成的并且以注模方法制成的情況下這樣做是非常有利的。對(duì)于注模可以采用任何類型的塑料，只要這種塑料可以形成一透明工件并且適合于注模。優(yōu)選是采用PMMA。
在制造出塑料件之后，光柵元件7的側(cè)表面和端表面必須設(shè)置一反射層8。這最好利用一真空涂覆工藝的裝置來實(shí)現(xiàn)，為此，應(yīng)當(dāng)考慮到位于光柵元件7之間的基板9的表面不被涂覆，但卻仍然可以讓光通過。
圖2和圖3所示的示例性的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于由于基板9與光柵元件7連接成一整件結(jié)構(gòu)，因此，根據(jù)本發(fā)明的光作用元件6的穩(wěn)定性提高了。為了進(jìn)一步提高這種穩(wěn)定性，如圖3所示，可以在光柵元件7的與基板9相反一側(cè)另設(shè)一透明板10。采用這塊附加的透明板10可以帶來這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，可以避免灰塵顆粒進(jìn)入兩個(gè)光柵元件7之間的中間間隔內(nèi)。此外，還使得光作用元件6總體上能更好地清洗。
如圖4a和圖4b所示，根據(jù)本發(fā)明的光作用元件6也可以不設(shè)基板。在這種情況中，光柵元件7只相鄰的相互平行設(shè)置。這樣，由于總體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)顯著減小，因此設(shè)置至少一個(gè)側(cè)框架11，該側(cè)框架11用于把這些光柵元件7固定在一起。此外，在這種情況中，可以利用注模方法來制造光作用元件6。
在圖5所示的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，光柵元件7和透明基板9并不是形成一整件。而是在一個(gè)后續(xù)步驟中把基板9與光柵元件7膠粘起來。這樣也可以提高光作用元件6的穩(wěn)定性。
在所描述的全部示例性實(shí)施例中，光柵元件是由一些相互平行設(shè)置的細(xì)長(zhǎng)肋條構(gòu)成的。這樣，就可以對(duì)從光源沿一個(gè)方向發(fā)出的光線獲得一種防耀眼效果。為了對(duì)于在另外一個(gè)方向即橫向于上述方向的方向獲得防耀眼效果，可以以交叉結(jié)構(gòu)來設(shè)置這些光柵元件。采用圖6所示的光柵也能獲得相同的光學(xué)效果。在這種情況中，光柵元件呈環(huán)形構(gòu)件12，這些環(huán)形構(gòu)件以蜂窩方式來設(shè)置。單個(gè)環(huán)形構(gòu)件的直徑優(yōu)選約為2毫米，而且還可以比這更小。
推薦采用這種環(huán)形結(jié)構(gòu)，尤其是在采用點(diǎn)式光源例如白熾燈情況下并且光作用元件具有二次方程曲線形或圓形的情況下是有利的。為了獲得期望的光束，至少在環(huán)形構(gòu)件12的內(nèi)側(cè)再設(shè)置一反射層。一種替換的方案是，把光柵元件制造成同心排列的圓環(huán)，在采用環(huán)形光源例如采用相應(yīng)形狀的氣體放電光源的情況下，這種替換的方案是非常有利的。此外，在這些示例性實(shí)施例中，光作用元件6也可以制造成具有很小的結(jié)構(gòu)高度。
此外，這些光作用元件還可以與二維照明裝置一起使用，因此，每個(gè)所述示例性實(shí)施例都能用作光作用元件。圖7中表示出了二維照明裝置和根據(jù)本發(fā)明的一光作用元件的一種特定的組合，其中的二維照明裝置是已知的，例如在本申請(qǐng)人的WO99/40364A1中就公開了一種二維照明裝置。在圖13中，照明裝置具有一基板13，在該基板的朝著光柵元件7的側(cè)表面上設(shè)置有一些單獨(dú)的光源14。這些光源14例如是由有機(jī)材料制成的，或者是由無機(jī)半導(dǎo)體材料制成的，這些光源一旦被施以電壓就會(huì)發(fā)光。這些光源14具有非常小的尺寸，因此相對(duì)于光作用元件6，能把這些光源14設(shè)置成使它們專門向光柵元件7之間的自由空間發(fā)出它們的光線。以這種方式制成的照明器的效率就被優(yōu)化了，這是由于光源14只覆蓋兩個(gè)光柵元件7之間的中間空間。當(dāng)然，也可以采用其它的二維照明裝置，其中，為了優(yōu)化效率，優(yōu)選是光柵元件7的上側(cè)與照明裝置的不發(fā)光的區(qū)域相聯(lián)。圖中所示的示例性實(shí)施例使得可以實(shí)現(xiàn)一種特別平的照明器，這是由于采用這種光作用元件，使得光源的高度非常小。
本發(fā)明可以獲得從具有高度非常小的光學(xué)元件的光源發(fā)出的一種光束。采用本發(fā)明，一方面，可使照明器的外觀設(shè)計(jì)具有更大的自由度。另一方面，還可使得照明器具有頗具吸引力的光學(xué)外觀，而且還能獲得理想的光學(xué)技術(shù)特征。
權(quán)利要求
1.一種光作用元件(6)，用于將從一光源(4)發(fā)出的光引導(dǎo)到一預(yù)定的角度范圍內(nèi)，其中光作用元件(6)具有多個(gè)肋條狀的光柵元件(7，12)，這些光柵元件具有反射側(cè)壁并且設(shè)置成規(guī)則結(jié)構(gòu)，其特征在于，光柵元件(7，12)的最大高度(H)為5毫米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光作用元件，其特征在于，光柵元件(7，12)通過一側(cè)框架(11)固定在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光作用元件，其特征在于，光作用元件具有一透明基板(9)，光柵元件(7，12)設(shè)置在該透明基板的一個(gè)寬表面上。
4.一種光作用元件(6)，用于將從一光源(4)發(fā)出的光引導(dǎo)到一預(yù)定的角度范圍內(nèi)，其中光作用元件(6)具有多個(gè)肋條狀的光柵元件(7，12)，這些光柵元件具有反射側(cè)壁并且設(shè)置成規(guī)則結(jié)構(gòu)，其特征在于，光作用元件具有一透明基板(9)，光柵元件(7，12)設(shè)置在該透明基板的一個(gè)寬側(cè)面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光作用元件，其特征在于，光柵元件(7，12)的最大高度(H)為5毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，基板(9)和光柵元件(7，12)制造成一個(gè)整體件。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，基板(9)與光柵元件(7，12)膠粘。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，在光柵元件(7，12)的與基板(9)對(duì)置的側(cè)面上設(shè)置有另一透明板(10)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，光柵元件(7，12)是透明材料制成的，其中至少光柵元件(7，12)的側(cè)壁和遠(yuǎn)離光源(4)的端表面設(shè)置有反射層(8)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，其是利用一注模部件形成的。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，光柵元件(7，12)和可能采用的透明板(9，10)是由PMMA制成的。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，兩個(gè)光柵元件(7，12)之間的間距(D)相當(dāng)于光柵元件(7，12)高度(H)的約兩倍。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，光柵元件(7，12)的高度(H)約為1毫米，間距(D)約為2毫米。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，光柵元件(7)被制造成直線型，并且相互之間平行地相鄰設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，光柵元件(7)被制造成直線型，并且以交叉結(jié)構(gòu)設(shè)置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，光柵元件(12)被制造成圓環(huán)形。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光作用元件，其特征在于，圓環(huán)形的光柵元件(12)被設(shè)置成蜂窩模式。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光作用元件，其特征在于，圓環(huán)的直徑約為2毫米。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光作用元件，其特征在于，圓環(huán)形的光柵元件(12)被同心排列。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，從剖面看，光柵元件(7)呈V形。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，從剖面看，光柵元件(7)具有拋物線形的V結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的光作用元件，其特征在于，從剖面看，在每種情況中光柵元件(7)具有肋條結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光作用元件，其特征在于，肋條結(jié)構(gòu)是通過棱鏡形或楔形的臺(tái)階部段(7)以一個(gè)在另一個(gè)之上的方式排列形成。
24.一種照明器(1)，具有一光源(4)或其連接裝置(3)；以及根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的被設(shè)置在光源(4)前面的一光作用元件(6)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的照明器，其特征在于，光源是二維的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的照明器，其特征在于，其作為照明裝置有一底板(13)，在該底板(13)的朝著光柵元件(7)的側(cè)表面上設(shè)置有單獨(dú)的光源(14)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的照明器，其特征在于，相對(duì)于光作用元件(6)單獨(dú)的光源(14)被設(shè)置成使得它們所發(fā)射出的光基本上進(jìn)入到光柵元件(7)之間的自由空間內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光作用元件(6)，即一種用于使從光源(4)所發(fā)出的光偏轉(zhuǎn)到一預(yù)定角度范圍內(nèi)的元件。這種光作用元件包括多個(gè)肋條狀光柵元件(7，12)，這些肋條狀光柵元件設(shè)置有反射側(cè)壁，并且設(shè)置成規(guī)則結(jié)構(gòu)。光柵元件(7，12)的最大高度(H)等于5毫米。光作用元件可使光線成形具有很大的自由度，并且能提供一種頗具吸引力的照明燈。
文檔編號(hào)F21V11/00GK1768232SQ200480008765
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月3日
發(fā)明者凱瑟琳娜·凱勒 申請(qǐng)人:宗托貝爾·斯塔夫有限責(zé)任公司