專利名稱：具有l(wèi)ed的光學元件以及包括該光學元件的光源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及照明設計領域。特別地，本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(LED)光學元件以及被設置用于對采用諸如燈泡之類的白熾光源的照明器改裝(retrofit)的光源。
背景技術：
常規(guī)的白熾光源通常通過將電流施加到典型地由鎢制成的燈絲而將電流轉化成光，將電流施加到燈絲使得燈絲發(fā)光。燈絲通常懸掛在玻璃燈泡中心附近，從而提供可以用來照明例如房間的具有徑向分布的光。這樣的常規(guī)白熾光源典型地用在枝形吊燈中。由于發(fā)光燈絲的高亮度廣lMcd/m2)的原因，枝形吊燈中的晶體表現(xiàn)出裝飾性的閃爍光效。然而， 白熾光源的壽命典型地相對較短，通常限制為燈絲的壽命。此外，玻璃燈泡通常由于燈絲的高溫而變得非常熱，造成使與玻璃燈泡接觸的物體燃燒的潛在危險。利用LED光源替換白熾光源通常減輕或消除上述問題。此外，這樣的替換提供了效能的顯著增加，所述效能即光源產生的光通量與產生該光通量所需能量(或功率)的量之比。然而，大多數(shù)LED僅能夠將光發(fā)射到半球(立體角2 π sr)中，而采用發(fā)光燈絲的白熾光源通常將光均勻地發(fā)射到整球(立體角4 π sr)中。為了克服這個缺點，可以提供一種包括圓柱形光導的光源，該圓柱形光導具有設置在其一端的反射器以及一個或多個LED，所述一個或多個LED設置在另一端并且位于圍繞著LED具有反射壁的圓柱狀腔內。這樣的配置可以允許實現(xiàn)光源的各種各樣的光強度分布。然而，這樣的配置通常需要層壓在腔的內壁上的高反射箔或類似物以便實現(xiàn)光源的高光學效率。另一種類似的方法是利用光導的下部作為反射腔。因此，依照該方法，不需要容納LED的圓柱狀腔。這樣的配置通常需要將反射涂層施加到光導的下部。兩種方法都可以用于實現(xiàn)具有高光學效率的光源。然而，這樣的反射箔或涂層可能增加整個設備的成本，因為可能需要附加的材料以及附加的制造步驟。而且，上述方法通常要求光導的尺寸相對較大，然而，在照明設計中通常希望保持尺寸盡可能地小。

發(fā)明內容
鑒于以上所述，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠發(fā)射具有類似于白熾光源的光強度分布的光的光學元件，該光學元件具有低成本并且允許與常規(guī)的設備相比更容易制造。本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有類似于白熾光源的光強度分布的LED光源， 該光源具有低成本并且允許與常規(guī)的設備相比更容易制造。這些和其他目的完全或部分地由依照獨立權利要求的光學元件和光源實現(xiàn)。依照本發(fā)明的第一方面，提供了一種包括光透射光導的光學元件，該光透射光導具有輸入端、輸出端以及它們之間的中心區(qū)，該光導沿軸向延伸。所述光學元件還包括包括至少一個LED的光單元，該光單元被設置成鄰近輸入端以便將光射入中心區(qū)；以及反射器，其被設置成使得至少一部分入射到該反射器上的光被反射。光導被設置成使得其折射率高于光導外部的介質的折射率，并且光導的內部邊界表面的至少一部分包括棱鏡表面， 該棱鏡表面包括沿軸向連續(xù)地設置的多個棱鏡，其中每個棱鏡與軸向成角度地設置。包括光導內部邊界表面的至少一部分的棱鏡表面的棱鏡允許將從所述光單元發(fā)射的光反射回光導中。這些棱鏡與軸向的角度可以被選擇成使得從光單元發(fā)射并且在棱鏡上反射的光的大部分被傳送到光導的輸出端，而在光導中鄰近輸入端處發(fā)生的光的多次反射最少。棱鏡與軸向的角度可以被選擇成使得其足夠大以便發(fā)生入射到棱鏡上的光的全內反射。可替換地，每個棱鏡在軸向的延伸和/或與軸向的角度通常可以被單獨地選擇以獲得希望的反射角。通過這樣的配置，即使在光單元中采用了相對較大尺寸的LED，例如來自首爾半導體的4瓦Acriche LED，光導的尺寸也可以保持為小。另外，所述光學元件不需要任何附加的反射箔或類似物，從而降低了該光學元件的成本和/或簡化了其制造。例如，光導的配置允許通過注射成型制造該光導，因為該光導可以被配置成使得沿軸向的棱鏡間距(棱鏡表面上相鄰棱鏡之間在軸向的距離)相對較大。例如，光單元于是可以安裝到諸如印刷電路板 (PCB)之類的襯底上，并且光導可以隨后直接安裝到PCB上。同時，相比于常規(guī)的設備，光導的配置允許維持或改善光學元件的光學效率。另外，依照所述光學元件的配置，不必將光單元設置在反射腔內。因此，光導較低的輸入端中的任何多次反射可以基本上被消除，并且從而可以基本上避免將從光單元發(fā)射且射入光導中的光反射回光單元。這也允許將光導的尺寸保持為小。依照本發(fā)明的第二方面，提供了一種光源，其被設置用于對采用白熾光源的照明器改裝，包括依照本發(fā)明第一方面或其實施例的光學元件。因此，提供了一種LED光源，其通常比常規(guī)的LED光源更容易制造，同時相比于常規(guī)的LED光源維持相同或改進的光學效率。另外，通過這樣的配置，提供了一種光源，其克服或減輕了如前所述的常規(guī)白熾光源的缺點，也提供了光源效能的顯著增加。在本發(fā)明的上下文中，術語“改裝”是指裝配到通常用于白熾光源的燈具中，所述白熾光源例如燈絲燈泡、鹵素燈等。換句話說，對通常采用白熾光源的照明器改裝依照本發(fā)明的光源是指利用依照本發(fā)明的光源替換照明器中的白熾光源。另外，在本發(fā)明的上下文中，術語“光學效率”是指從光學元件(或光源)輸出的光通量與設置的光通量的初始量的比值。此外，在本發(fā)明的上下文中，術語“內部邊界表面，，是指在光導與光導的直接圍繞物之間界面的表面，該表面在光導中具有面向內的法線。依照本發(fā)明的一個實施例，所述棱鏡中的至少一個在軸向的延伸不同于其他棱鏡在軸向的延伸。依照本發(fā)明的另一個實施例，所述棱鏡中的至少一個與軸向成角度地設置， 該角度不同于其他棱鏡與軸向的角度。依照本發(fā)明的又一個實施例，每個棱鏡在軸向的延伸不同于其他棱鏡在軸向的延伸。此外，依照本發(fā)明的又一個實施例，每個棱鏡與軸向的角度不同于其他棱鏡與軸向的角度。通過上面這四種配置中的每一種，在光單元中采用變化的尺寸和數(shù)量的LED方面，實現(xiàn)了適應性的增加，而基本上不使光學元件的制造過程復雜， 同時相比于常規(guī)的設備仍然維持或改善了光學元件的光學效率。依照本發(fā)明的又一個實施例，所述棱鏡表面被設置成緊鄰光導的輸入端。通過這種方式，可以進一步最小化光導中鄰近輸入端處的光的任何多次反射，因為棱鏡可以有效地將從光單元發(fā)射的大部分光引導到光導的輸出端。依照本發(fā)明的又一個實施例，所述反射器包括下列各項中的一個或多個金屬涂層，例如鋁涂層；干涉濾光器，例如多層薄的SW2和ZiO2層；漫射涂層以及磷光體涂層。通過漫射涂層，可以大大減小所發(fā)射的光的亮度，這在一些提高視覺舒適性的應用中可能是希望的。通過施加金屬涂層，例如鋁，實現(xiàn)了相對廉價然而高反射的表面。依照本發(fā)明的又一個實施例，在所述反射表面上設置至少一個反射小平面 (facet)，使得至少一部分入射到該小平面上的光被反射。這樣的反射小平面可以用來產生作為用戶視角的函數(shù)的大量光強度變化。因此，通過這樣的配置，可以提供一種光學的發(fā)光設備，該發(fā)光設備展示出強的依賴于視角的閃爍光效。依照本發(fā)明的又一個實施例，所述反射器包括至少一個透射部分，所述透射部分被設置成使得至少一部分入射到該透射部分上的光透射通過反射器。依照另一個實施例， 該透射部分包括沿軸延伸的通孔。例如，該軸可以是與光導的軸向重合或平行的筆直的軸。 通過這些配置，可以實現(xiàn)幾乎與視角無關的光強度，因為光被允許穿過透射部分或者在反射器處被反射。因此，發(fā)射的光可以使得其被基本上均勻地發(fā)射到整球(立體角4 π sr)中， 基本上類似于白熾光源的光強度分布。依照本發(fā)明的又一個實施例，所述光導包括沿軸向延伸的顏色混合棒，其中該顏色混合棒包括光導的中心區(qū)的至少一部分。該顏色混合棒被設置用于混合來自多個源(即光單元中的所述一個或多個LED)的光并且可以具有六邊形截面。也可以設想，當在垂直于軸向的平面中觀察時，該顏色混合棒可以具有正方形截面。這些所謂的六邊形和正方形顏色混合棒對于混合各種顏色的光都是非常有效的。依照本發(fā)明的又一個實施例，所述反射表面被設置成使得該反射表面的至少一部分為凹入的和凸起的其中一種。通過該配置，來自光源的光可以具有與白熾光源的光強度分布基本上類似的空間強度分布。此外，取決于希望的照明應用的要求，通過所述反射表面的至少一部分的凹入或凸起的形狀的特定選擇，來自光源的光通量可以關于垂直于軸向的平面基本上對稱或不對稱。因此，在本實施例中，可以制造各種各樣的采用LED的光源，依照特定的用戶需求和/或照明環(huán)境要求，每一個光源通常具有與其他光源不同的光強度特性。術語“凹入”和“凸起”分別是指向里彎曲或向內凹陷，以及向外彎曲或向外凸出。依照本發(fā)明的一個實施例，所述光源還包括至少一個半透明外殼，該半透明外殼至少部分地包圍所述光學元件。通過這樣的配置，可以改善光學性能(即光強度分布)或視覺舒適性(例如亮度的減小)。該至少一個半透明外殼可以包括光散射元件(設置在該至少一個半透明外殼上)。通過這種方式，可以降低光源的亮度和/或可以使光源的光強度分布平滑。應當理解的是，由于這樣的半透明外殼可以被設置成使得其隱藏光源的其他光學元件不被用戶看見，其還可以用來提供裝飾性增強。例如，通過合適的表面處理，該半透明外殼可以被設置成使得其展示出磨砂的外觀，或者任選地或可替換地，可以設置該半透明外殼，使得其被散布在構成所述半透明外殼的材料中的色素稍微地著色。依照本發(fā)明的又一個實施例，所述光源還包括基座，光單元設置在該基座上，該基座包括電連接器，該電連接器被設置成與照明器或燈具的插座連接器配合。該基座還包括
6連接到電連接器的電路，該電路被設置成從電連接器接收電力，并且借助于該電力操作所述光單元。通過這種方式，實現(xiàn)了將光源容易地裝配到通常采用白熾光源的燈具或照明器中。該光源還可以包括設置在基座中的散熱設備，該散熱設備適于驅散光單元產生的熱。因此，該光源的表面可以保持相對較涼以避免由于與光源接觸而造成對用戶的灼傷。另外，由于光源部件中的熱應力和/或應變較少，所述光源的壽命得以增加。依照本發(fā)明的又一個實施例，所述基座包括PCB。因此，所述光單元可以直接安裝到該PCB上，該PCB在容量要求(例如功率要求)方面提供了適應性，并且也方便了光源的制造。本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點將從下面的詳細公開、從所附權利要求以及從附圖中顯現(xiàn)出來。通常，權利要求中使用的所有術語應當依照其在本技術領域中的普通含義進行解釋，除非本文另有明確定義。所有對于“一 / 一個/該[元件、設備、部件、單元、裝置、步驟等]”的引用都應當開放地解釋為涉及所述元件、設備、部件、單元、裝置、步驟等中的至少一個實例，除非另有明確說明。應當指出的是，本發(fā)明涉及權利要求中記載的特征的所有可能組合。


通過以下參照附圖對于本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明性且非限制性的詳細描述，將更好地理解本發(fā)明的上述以及另外的目的、特征和優(yōu)點，在附圖中相同的附圖標記用于相同或相似的元件，其中
圖1是本發(fā)明的一個示例性實施例的示意性截面圖加是本發(fā)明的一個示例性實施例的用于描述本發(fā)明工作原理的示意性截面?zhèn)纫?br> 圖2b是圖加所示實施例的一部分的截面圖； 圖3a是本發(fā)明的一個示例性實施例的示意圖北是從依照本發(fā)明一個示例性實施例的光學元件發(fā)射的光的遠場光強度角分布的示例性光強度分布圖4是本發(fā)明另一個示例性實施例的示意性截面圖； 圖5是本發(fā)明又一個示例性實施例的示意性截面圖；以及圖6是本發(fā)明又一個示例性實施例的示意圖。
具體實施例方式圖1是說明本發(fā)明的一個示例性實施例的示意性截面圖，其中光學元件1包括沿軸向(ζ軸)延伸的光透射光導2，該光導2具有輸入端加、輸出端2b以及它們之間的中心區(qū)2c。光學元件1還包括包括一個或多個LED的光單元3，在該特定情況下，所述一個或多個LED為單個大尺寸的LED，例如來自首爾半導體的Acriche LED ；以及反射器4，其具有面向光導2的輸出端2b的反射表面如。因此，反射表面如具有指向光導2的輸出端2b的法線(未示出)。依照所示的實例，反射表面如被設置成使得該反射表面如的至少一部分是凹入的，即向內彎曲到光導2內(通常朝輸入端加彎曲)。如圖1所示，光導2還包括棱鏡表面5，其將在下面進一步加以描述。應當理解，雖然附圖示出了這樣的光導，其在光導的內部和光導的外部之間的界面的兩側上包括棱鏡表面，但是該光導僅僅需要在光導的內部和光導的外部之間的界面的具有向內指向該光導的法線的一側上包括這樣的棱鏡表面以便實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(換句話說，只要求光導的內部邊界表面包括這樣的棱鏡表面以便實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點)。圖1所示的反射器4被配置成使得至少一部分入射到反射器4上的光被反射。從反射器4反射的光的份額取決于反射器4的反射率。反射器4進一步被設置成使得其具有面向輸出端2b并且覆蓋輸出端2b的至少一部分的反射表面4a。例如，輸出端2b的表面的 80%到90%可以被反射表面如覆蓋?？商鎿Q地，反射表面如可以完全覆蓋輸出端2b的表面。反射器4或者可替換地反射表面如可以例如包括一個或多個以下各項金屬涂層，例如高反射鋁；高反射率干涉濾光器，例如多層薄的S^2和ZiO2層；白色漫射涂層以及磷光體涂層。所述干涉濾光器可以被設置成使得其特意地透射入射于其上的光的一小部分，例如使得其透射入射于其上的光的大約4%，并且反射剩余的入射光。通過漫射涂層，從光學元件發(fā)射的光的亮度可以大大減小，這在一些提高視覺舒適性的應用中可能是希望的。所述漫射涂層也可以被設置成使得它們具有透反性(transflective)。光導2可以具有圓柱形狀，但是本發(fā)明并不限于這個特定的情況。相反地，適用于實現(xiàn)光學元件1的功能和性能的光導2的任意幾何形狀都設想為處于本發(fā)明的范圍內。還應當設想到，光導2可以輕微地向輸入端加漸縮，即由軸向和垂直于軸向的橫向所限定的平面內的光導2的尺寸可以沿著朝向輸出端2b的軸向逐漸地變得更大。在具有圓柱形狀的光導2的示例性情況下，這意味著光導2的直徑隨著沿朝向輸出端2b的軸向的距離逐漸地變得更大。光導2可以由從透明聚合體、聚合體化合物、玻璃、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、其他類型的塑料以及它們的組合物形成的組中所選擇的物質制成。圖加是說明本發(fā)明的一個示例性實施例的示意性截面?zhèn)纫晥D，其中反射表面如被設置成使得反射表面如的至少一部分是凹入的，即向內彎曲到光導2中(通常朝向輸入端 2a)。圖2b是圖加中所示示例性實施例的視圖，示出了光導2的部分特寫視圖?，F(xiàn)在參照圖加和圖2b描述依照本發(fā)明示例性實施例的光學元件1的工作原理。 從光單元3中的LED (或多個LED)發(fā)射的光射入(透射)到光導2的中心區(qū)2c中。應當理解，在輸入端加來自LED的光的一小部分(典型地大約為4%)在光導邊界處被反射，其余的光被射入光導2的中心區(qū)2c。然后，光導2中的光通常沿著光導2的延伸向輸出端2b傳送。如圖2b所示，包括光導2的內部邊界表面2c —部分的棱鏡表面5的棱鏡fe、5b、 5c、……(在圖2b中僅其中的一些標有附圖標記)允許將從光單元3發(fā)射的光反射回光導 2中?？梢砸赃@樣的方式選擇棱鏡fe、5b、5c、……與軸向的角度，使得從光單元3發(fā)射并且在棱鏡fe、5b、5c、……上反射的大部分光朝光導2的輸出端2b傳送，而在光導2中鄰近輸入端加處發(fā)生的光的多次反射最少。棱鏡fe、5b、5c、……與軸向的角度可以被選擇成使得其足夠大以便發(fā)生入射到棱鏡上的光的全內反射?？商鎿Q地，通?？梢詥为毜剡x擇每個棱鏡在光導2的軸向的延伸和/或每個棱鏡與光導2的軸向的角度以獲得希望的反射角。另外的可替換方案是對于所有棱鏡5ajb、5c、……選擇在軸向的不同延伸和/或與軸向的不同角度。因此，通過光導2的配置，特別是通過棱鏡表面5的配置，從光單元3發(fā)射的光的大部分可以在光導2中被向上反射，即在從輸入端加到輸出端2b的總方向上反射， 而不需要像常規(guī)設備中那樣在光單元2中設置例如附加的反射涂層。例如，光導2的這樣的配置允許通過注射成型而容易地制造光導2，因為光導2可以被配置成使得棱鏡fe、5b、5c、……沿著軸向的間距(棱鏡表面上相鄰棱鏡之間在軸向的距離)相對較大。例如，光單元3于是可以安裝到諸如PCB之類的襯底上，并且光導2可以隨后直接安裝到襯底上。另外，通過該配置，所述光學元件的總尺寸可以保持為小。例如，依照示例性的情況，對于包括具有大約4mm χ 4mm的發(fā)射表面以及直徑大約為IOmm的LED圓頂?shù)膯蝹€LED (這對于來自首爾半導體的4瓦Acriche型LED而言是典型的)的光單元而言，光導的直徑 (假設圓柱形光導的示例性情況)可以小到大約12mm。光導的高度典型地大約為25mm。假設這些條件，并且進一步假設反射表面如具有大約90%的反射系數(shù)，那么可以實現(xiàn)所述光學元件的光學效率大于大約85% (考慮到光學元件中每個光學表面的菲涅耳損失)。在本發(fā)明的上下文中，術語“內部邊界表面”是指光導2與光導2的直接圍繞物之間界面的表面，該表面在光導2中具有面向內的法線。光導2優(yōu)選地被配置成使得光導2的折射率高于光導2外部的介質的折射率，所述外部介質典型地為折射率大約為1的空氣。換句話說，光導2優(yōu)選地被設置成使得其具有比光導2外部的介質更高的光學密度。典型地，光導2被設置成使得其具有大約1.5或更高的折射率，盡管其并不限于該特定情況。光導2中光的傳送基于全內反射。光導2中行進的光在其到達光導2與光導2外部的介質之間的邊界時，通常不離開光導2，而是反射回光導2中，所述介質的光學密度比光導2小。一方面，當入射到所述邊界上的光的入射角大于臨界角(即這樣的入射角，光在該入射角下被折射，使得其沿邊界表面行進)時，光無損失地被反射回來。另一方面，對于越來越小的入射角，越來越大的份額的入射光將通過邊界表面從光導2透射出去。在本發(fā)明的上下文中，除非另有規(guī)定，術語“入射角”是指入射到表面上的光線與該表面的入射點處的法線之間的角度。當這樣在光導2中傳送的來自光單元3的光撞擊反射器4的反射表面如時，取決于反射表面如的反射率而反射一定份額的光。例如，反射表面如可以被設置成使得其具有接近1或基本上為1的反射系數(shù)。通過反射表面如的形狀，從反射表面如反射的大部分光在光導2與光導2外部的介質之間的界面(即內部邊界表面)處被折射，并且隨后離開光導2。通過適當?shù)剡x擇反射表面如的形狀，在反射表面如處被反射之后離開光導2的光的強度可以基本上與白熾光源的光強度相似。通過圖1和圖加中的非限制性實例說明了兩個這樣的形狀。圖3a是說明本發(fā)明的一個示例性實施例的示意圖。圖3a中所示的光學元件在許多方面與參照圖1描述的光學元件相似。圖北是離開圖3a中所示光學元件的光導2的光的遠場光強度角分布的示例性光強度分布圖。完整的三維強度是圍繞軸向(ζ軸)旋轉的表面。圖北中所示的光強度分布圖基于前述的示例性情況，其包括具有大約4mm χ 4mm的發(fā)射表面以及直徑大約為IOmm的 LED圓頂?shù)膯蝹€LED (這對于4瓦Acriche型LED而言是典型的)。
圖4是說明本發(fā)明的一個示例性實施例的示意性截面圖，其中反射器4還包括透射部分6，該透射部分6被設置成使得至少一部分入射到該透射部分6上的光透射通過反射器4，從而來自光導2的光可以通過穿過透射部分6或者通過在反射器4處反射并且隨后從光導2耦合出去而離開所述光學元件。通過該配置，可以實現(xiàn)幾乎與視角無關的光強度。 應當理解，透射部分6還可以沿著與軸向成一定角度的軸延伸。透射部分6沿其而延伸的軸優(yōu)選地是筆直的，盡管一定程度上彎曲的透射部分6也是可以設想到的。例如，透射部分 6可以是反射器4的未覆蓋有反射材料的部分。透射部分6還可以包括沿軸向(ζ軸)延伸的通孔，允許光穿過該孔。此外，一些光可以在反射器4處反射。前面描述的實施例以及下文描述的實施例的任何光學元件可以包括這樣的透射部分6或通孔。圖5是說明本發(fā)明的一個示例性實施例的示意性截面圖，其中反射表面如設有反射小平面4b，其被設置成使得至少一部分入射到該小平面4b上的光被反射。前面描述的實施例以及下文描述的實施例的任何光學元件可以包括這樣的反射小平面4b。另外，應當理解，包括任意合適數(shù)量的小平面的其他實施例也處于本發(fā)明的范圍內。這樣的小平面4b可以用來產生作為用戶視角的函數(shù)的大量光強度變化。通過這樣的配置，因而能夠產生大量空間光強度變化，例如當用在照明器(例如枝形吊燈)中時，光學元件或LED光源可以被設計為具有增強的、依賴于視角的閃爍效果。圖6是說明依照本發(fā)明一個示例性實施例的光源7的示意圖，光源7被設置用于對通常采用白熾光源的照明器或燈具(未示出)改裝，其包括依照本發(fā)明或其實施例的光學元件1。光學元件1可以任選地由一個或多個例如圖6中所示的半透明外殼8至少部分地包圍。光源7還可以包括基座9，光學元件設置在基座9上或光學元件1耦合到基座9，所述基座9包括優(yōu)選地帶螺紋的電連接器10，其被設置成使得其能夠與采用諸如燈絲燈泡或鹵素燈之類的白熾光源的照明器(未示出)的優(yōu)選地帶螺紋的插座連接器(未示出)配合。基座9還可以包括散熱設備(未示出)，其被設置用于驅散光單元3所產生的熱。通過該散熱設備，光源的部件可以保持較涼，因而減少了光源部件中的熱應變和/或應變，并且因此延長了光源的壽命。另外，可以避免由于與光源接觸而造成的對用戶的任何可能的灼傷。例如圖6中所示的半透明外殼8可以方便地用來改善光學性能(即光強度分布)或視覺舒適性(例如減小亮度)。任選地，例如光亮的玻璃燈泡的半透明外殼8可以設有光散射元件，所述光散射元件設置到該半透明外殼8上以便例如降低亮度并且使光強度分布變得平滑。由于半透明外殼8可以被設置成使得其隱藏其他光學元件不被用戶看見，其還可以用來提供裝飾性增強。例如，通過適當?shù)谋砻嫣幚?，半透明外?可以被設置成使得其展示出磨砂的外觀，或者任選地或可替換地，半透明外殼8可以被設置成使得其被散布在構成半透明外殼8的材料(例如純聚合物)中的色素稍微地著色。在本發(fā)明的上下文中，術語“改裝”是指裝配到通常用于白熾光源的燈具中，該白熾光源例如燈絲燈泡、鹵素燈等。換句話說，對通常采用白熾光源的照明器改裝依照所說明的實施例的光源是指利用依照所說明的實施例的光源替換照明器中的白熾光源?？傊?，本發(fā)明涉及一種包括光導和反射器的光學元件，來自設置在光導一端的光單元中的一個或多個LED的光被射入到所述光導中，所述反射器設置在光導的另一端，其能夠反射入射到該反射器上的光。該光導還包括棱鏡表面，該棱鏡表面包括多個棱鏡，每個棱鏡與光導的軸向成角度地設置，用于朝光導的輸出端引導從光單元發(fā)射的光。
以上主要參照幾個實施例描述了本發(fā)明。然而，本領域技術人員應當容易理解的是，不同于以上所公開實施例的其他實施例同樣可能處于由所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種光學元件(1)，包括光透射光導(2)，其具有輸入端(2a)、輸出端(2b)以及它們之間的中心區(qū)(2c)，該光導沿軸向延伸；光單元(3)，其包括至少一個發(fā)光二極管(LED)，該光單元被設置成鄰近所述輸入端以便將光射入到所述中心區(qū)中；以及反射器(4)，其被設置成鄰近所述輸出端并且被設置成使得至少一部分入射到該反射器上的光被反射；其中所述光導被設置成使得其折射率高于該光導外部的介質的折射率；并且該光導的內部邊界表面的至少一部分包括棱鏡表面(5)，該棱鏡表面(5)包括多個沿所述軸向連續(xù)地設置的棱鏡(5ajb，5c)，每個棱鏡與所述軸向成角度地設置。
2.依照權利要求1的光學元件，其中所述棱鏡中的至少一個在所述軸向的延伸不同于其他棱鏡在所述軸向的延伸。
3.依照權利要求1的光學元件，其中所述棱鏡中的至少一個與所述軸向成角度地設置，該角度不同于其他棱鏡與所述軸向的角度。
4.依照權利要求1的光學元件，其中每個棱鏡在所述軸向的延伸不同于其他棱鏡在所述軸向的延伸。
5.依照權利要求1的光學元件，其中每個棱鏡與所述軸向的角度不同于其他棱鏡與所述軸向的角度。
6.依照權利要求1的光學元件，其中所述反射器包括反射表面(4a)，該反射表面(4a) 面向所述輸出端并且覆蓋該輸出端的至少一部分，其中所述反射表面被設置成使得該反射表面的至少一部分為凹入的和凸起的其中一種。
7.依照權利要求1的光學元件，其中至少一個反射小平面(4b)設置在所述反射表面上，使得至少一部分入射到該小平面上的光被反射。
8.依照權利要求1的光學元件，其中所述反射器包括至少一個透射部分(6)，該透射部分被設置成使得至少一部分入射到所述至少一個透射部分上的光透射通過所述反射器。
9.依照權利要求8的光學元件，其中所述透射部分包括沿軸延伸的通孔。
10.依照權利要求1的光學元件，其中所述光導包括沿所述軸向延伸的顏色混合棒， 并且其中該顏色混合棒包括所述中心區(qū)的至少一部分，該顏色混合棒具有六邊形截面并且被設置用于混合來自所述光單元的多個光源的光。
11.依照權利要求1的光學元件，其中所述反射器包括下列各項中的一個或多個金屬涂層；干涉濾光器；漫射涂層；以及磷光體涂層。
12.依照權利要求1的光學元件，其中所述光導包括從透明聚合體、聚合體化合物、玻璃、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、塑料以及它們的組合物形成的組中選擇的物質。
13.一種光源(7)，被設置用于對采用白熾光源(1)的照明器改裝，包括依照權利要求 1-12中任何一項的光學元件。
14.依照權利要求13的光源，還包括至少一個半透明外殼(8)，該半透明外殼(8)至少部分地包圍所述光學元件。
15.依照權利要求13的光源，還包括基座(4)，所述光單元設置到該基座上，該基座包括電連接器(10)，該電連接器被設置成與采用白熾光源的照明器的插座連接器配合，所述基座還包括連接到所述電連接器的電路，其中該電路被設置成能夠從所述電連接器接收功率，并且借助于該功率操作所述光單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學元件，該光學元件包括光導，來自設置在該光導一端的光單元中的一個或多個發(fā)光二極管的光射入所述光導中；以及反射器，其設置在光導的另一端，能夠反射入射到該反射器上的光。該光導還包括棱鏡表面，該棱鏡表面包括多個棱鏡，每個棱鏡與該光導的軸向成角度地設置，用于朝該光導的輸出端引導從光單元發(fā)射的光。本發(fā)明還涉及一種包括依照本發(fā)明的光學元件的光源，該光源被設置用于對采用白熾光源的照明器改裝。
文檔編號F21K99/00GK102272511SQ201080004191
公開日2011年12月7日 申請日期2010年1月5日 優(yōu)先權日2009年1月9日
發(fā)明者劉燁, 李昀 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司