专利名称：用于光源等等的透镜元件的制作方法
技术领域：
本发明首先是涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于光源透镜元件。
背景技术：
传统的透镜元件由透明的塑料例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)构成，能够实现由 发光二极管(LED)发射的光的会聚，以便得到一种狭窄发射的光分布。这样的光线发射是 符合要求的，目的在于例如能够经由大的距离对准目标地照明建筑物表面，或者在光源内 部便能进一步处理光线，并且该光线例如可以通过反射装置被导向所希望的建筑物空间角 部。不过仍存在这样的需要，S卩，在建筑物照明灯具中使用新式的光源，例如发光二极 管，它们能优化光分布。
发明内容
因此，本发明的目的在于，进一步开发一种具有权利要求1前序部分特征的用于 光源的透镜元件，借其可以实现优化的光分布。本发明利用权利要求1的特征实现了上述目的，据此，其特征在于，光导部分具有 这样的一些界面，它们将来自光源的并且射到第一中心部分上的光分量导向第二边缘部分 以及将来自光源的并且射到第一边缘部分的光分量导向第二中心部分。本发明的原理主要在于将透镜元件这样设计，即，设置一些相对于现有技术有所 改变的界面。在现有技术中，由光源发射的光在中心通过透镜元件，而未受到全反射，只有 径向靠外的光分量在位于外面的各界面上受到全反射；在按照本发明的透镜元件中，则设 置一个位于内部的、允许全反射的界面。这使得那些靠近透镜元件的光轴发射的光分量能 够首先由于全反射而向外导向位于外面的各界面，并且能够从那里由于继续的反射或全反 射而发射出去。这些光分量因此基本上是沿着一个光发射面的基本上呈环形的第二边缘部 分发射的。然而，那些从光源出发的不是在中心、而是在边缘侧上发射的(亦即相对于透镜 元件的光轴径向靠外的)光分量，则由于在位于外面的界面上的反射，例如由于这些界面 的镜面化或者由于在这些界面上的全反射，被转向内部，亦即转向靠近光轴的区域。这些光 分量可以通过光发射面的一个第二中心部分发出。就此而言，在本专利申请的范围内，说到位于径向外面的界面上的反射，一方面就 意味着由于全反射，亦即取决于一定的入射角，达到了光线在各界面的反射。另一方面，在 本专利申请的意义上，所说在靠外的界面上反射的概念也包括在成镜面的界面上的反射。 特别是，为了避免产生漫射光，镜面化是绝对有利的。本发明涉及这样的透镜元件，其由导光材料，如亚克力玻璃、PMMA、玻璃等材料构 成。涉及的是这样的透镜元件，其提供一种狭窄的光分布。按照本发明，可以实现平行的射 束或者几乎平行的射束。
优选地，透镜元件由一种透明的材料构成。该透镜元件用作与光源、优选至少一个发光二极管(LED)或多个LED共同作用。不 过，作为光源，也可以设置光混合单元或者特别是颜色混合单元，其构成一种复合光源。该 光混合/颜色混合源可以包括例如多个LED、一个光导元件和一个漫射薄膜。透镜元件优选在其面向光源的那侧具有一第一空腔。在该空腔中可以插进光源 或使其靠近第一空腔设置。透镜元件优选是固定在一印刷电路板上，在其上已事先固定了 LED。就此而言，透镜元件至少可以以其第一空腔搭接光源。透镜元件具有一光导入面，其面向光源，并且由光源发射的光是通过它进入透镜 元件的。透镜元件还具有一光导部分，其保证光线从光导入面向光发射面继续传导。光导 部分可以具有许多具有不同光学技术功能的不同界面。透镜元件还包括一光发射面，其背离光源。光发射面用作从透镜元件往外发射光。光导入面可以分为两个不同的部分，亦即分为一个第一中心部分和一个第一边缘 部分。第一中心部分相对于透镜元件的纵向中心轴线是设置在中央。透镜元件的纵向中心 轴线构成了所述本体(该本体上准备好透镜元件)的光轴，。光轴一方面是优选旋转对称 地设计的透镜元件的旋转轴线，而另一方面规定了由透镜元件发射出的光的主发射方向。第一边缘部分基本上成环形、优选成圆环形地围绕第一中心部分。光发射面同样具有一个居于中央的中心部分和一个成环形围绕它的边缘部分。光 发射面的边缘部分称为第二边缘部分，以及，光发射面的中心部分称为第二中心部分。第一中心部分和第二中心部分可以具有不同大小的表面区域，第一边缘部分和第 二边缘部分也可以具有不同的表面/面积。优选的是，透镜元件构造为，使得光导入面明显小于光发射面。透镜元件的外廓近 似地设计为例如基本上成圆锥形的结构，其横截面一直扩大到光发射面。透镜元件的光导部分具有一些界面。在本发明的一种有利设计形式中，特别是这 样的光学作用表面构成了所述界面，这些表面由透镜元件的限定出透镜元件轮廓的外面所 形成。对此，在本专利申请的意义上，如下所述的全部表面都称为界面，这些表面形成两 个不同介质之间的边界面，例如在介质空气与塑料之间的过渡面，并且它们有助于实现光 线转向，亦即光线折射，或者有助于实现部分反射。在本发明的另一可选设计形式中，对于界面，在本发明的意义上可以是光学作用 的光转向面或光导面，它们并不限定透镜元件的轮廓。透镜元件在光导入面的区域内包括一些弯曲的界面。弯曲的第一界面设置在第一 中心部分的区域内，以及，弯曲的第二界面设置在第一边缘部分的区域内。弯曲的第三界面提供透镜元件的一个外面界面的靠近光源的第一部分。弯曲的第 四界面提供透镜元件的外面界面的远离光源的部分。最后设置一个平面构造的第五界面，它设置在第二中心部分附近。本发明的作用原理则规定使来自于光源而照射到第一中心部分上的光分量首先 转向平面构造的第五界面，从那里，由于全反射被转向第四界面，亦即径向往外转向。从该 第四界面，由于全反射而实现了向第二边缘部分的反射，而使这些光分量能离开透镜元件。从光源出发照射到第一边缘部分上的这些光分量，从那里被转向到第三界面，亦即转向透镜元件的位于外面的界面的靠近光源的部分，从那里由于全反射而转向第二中心 部分。这样，该光分量就在光发射面的区域内从透镜体发射出去，所述区域处于第二边缘区 域内部中央。借此使从光源出发的在中心设置的光分量和在外面设置的光分量在其通过光导 部分的路径中就其径向定位而言被相互交换。借此，一方面可以获得一种具有大的口径、亦即开口宽度的透镜元件，其总体上允 许实现狭窄的、均勻的光分布。而另一方面，利用按照本发明的透镜元件还可以实现这样一 种光分布，其不再能分辨光源的光发射结构，例如其轮廓。借此可以达到明显更为均勻的光 分布。进一步有利地规定，透镜元件包括第一和第二界面。第一界面将来自光源的并且 射到第一中心部分上的各光分量由于全反射而相对于光轴导向外面，并且第二界面将这些 光分量由于继续的全反射而导向第二边缘部分。借此可以实现这样一种透镜元件设计结 构，设计结构在其中心区域或者中央没有传统的透镜，而是有一光转向元件。进一步有利地规定将各界面构造为，致使光线在光导部分内部相交。借此便使得 光分量的径向交换成为可能。透镜元件进一步有利地具有两个空腔。第一空腔设置在面向光源的那侧，第二空 腔设置在背离光源的那侧。两空腔允许实现透镜元件的一种节省材料的设计，并使光源插 装到第一空腔中。借此可以保持微小的光损失或者避免光损失。进一步有利的是，将第二空腔的横截面构造为基本上呈三角形的。它由平的、构成 界面的各侧面所限定。三角形的顶点处在光轴的区域内。借此可以实现界面的适当布置形 式，这种布置形式一方面允许中央发射的光分量的全反射，以及还允许边缘侧发射的光分 量的光转向。进一步有利的是，第一空腔由一种圆篷式横截面构成。它具有一对弯曲的侧壁和 一对弯曲的顶壁。该圆蓬式横截面在光轴的区域内具有篷顶点。特别是，第一空腔的横截 面相对于透镜体的光轴而言被构造成镜面对称的。第一空腔的侧壁和顶壁都是弯曲的，就此而言，便已经能够实现中央的以及边缘 侧的光分量的聚焦。进一步有利的是，弯曲的侧壁和弯曲的顶壁分别经由定向拐点相互连接。这样，能 够清楚地分开这些满足不同光学技术功能的侧壁和顶壁。进一步有利的是，透镜元件的光导部分相对于光轴而言在横截面中是构造为基本 上镜面对称的。这样能够达到一种旋转对称的光分布。进一步有利的是，光导部分相对于光轴而言是构造为基本上旋转对称的。这样能 够达到一种特别是旋转对称的光分布。进一步有利的是，光导部分在第一中心部分的区域内和在第二中心部分的区域 内，优选在光轴的区域内具有最小的壁厚。借此，在透镜元件作为注塑成型件进行制造时， 在注塑成型过程中可以实现塑料材料的非常有利的导送。特别是，按这种方式可以优化流 动性能并且也允许制造非常大的(亦即在光发射面的区域内具有很大直径的)透镜元件。进一步有利地规定，与透镜元件的本体成一体材料接合地连接有固定安装座。这 些固定安装座用于例如固定元件如螺钉的安装。
6
本发明还涉及一种按照权利要求12前序部分所述的用于光源的透镜元件。 本发明的目的还是在于，进一步开发一种已知型式的透镜元件，从而可实现优化 的光分布。本发明利用权利要求12的特征实现上述目的，据此，其特征在于界面具有一个 靠近光源的第一部分和一个远离光源的第二部分，其中，第一部分将来自光源的直接的光 分量导到光发射面的靠近光轴的区域上，并且，界面的第二部分在来自光源的间接的光分 量在一个位于内部的界面上发生全反射之后才收到这些间接的光分量并将其导到光发射 面的远离光轴的区域上。基本原理主要在于透镜元件的位于径向外面的界面被分为两部分。居于外面的 界面包括一个靠近光源的第一部分和一个远离光源的第二部分。第一部分将直接来自光源 的光分量导到光发射面的一个靠近透镜体光轴的区域，优选导到中心区域。居于外面的界面的第二部分将来自光源的间接的各光分量(它们首先在光导部 分的一个位于内部的界面上被全反射)导到光发射面的一个远离光轴的区域，优选导到第 二边缘区域。借此，前文已述及的、光分量在从光导入面到光发射面的路径上的径向交换便成 为可能。关于该发明的优点，为了避免重复，可参阅上文针对权利要求1和各从属权利要 求所描述的优点和作用。本发明按照权利要求13是涉及透镜元件的一种成组件(透镜组)，在这里，其特 点是不同的透镜元件具有一种同样的成比例的几何结构，但在其尺寸、亦即其大小方面有 所区别。就此而言，各透镜元件对此无疑是可以分级的，并且能适应于相应的需要，例如适 应于光源的尺寸规格和/或适应于灯具的尺寸规格，或者用于实现所要求的光分布狭窄程度。进一步有利的是，本发明包括一种按照要求14所述的灯具。作为灯具，在本专利申请的意义上，应该被理解为任何在建筑物一侧固定设置的 灯具，其具有至少一个光源。该灯具固定在第一个建筑物表面上并且用于第二个建筑物表 面、例如建筑物的天花板面、地面或壁面的照明，或者用于外部空间、或物体如塑像、或家具 件等等的照明。该灯具可以具有反射元件和/或第三镜组(Tertiaroptiken )，亦即其他的光
线导引或光线定向或光线控制的元件。优选的是，该灯具包括一种具有至少一个LED的光 源。此外还设置有上述型式的按照本发明的透镜元件。该灯具也可以包括一光混合单元或颜色混合单元作为光源，其具有多个设置在一 箱形元件中的LED。该元件可以具有成镜面的侧壁，其中，在光射出口处可以设置一漫射元 件。颜色混合单元是加设在透镜元件的第一空腔处，以使得已经混色的光线进入透镜体的 光导入面。就此而言，透镜元件除了实现特别狭窄的光分布外，还可确保实现特别良好的均 勻混色并且防止对于光发射结构的可分辨性。
本发明的其它 优点参见那些未在上文中引证的从属权利要求以及下面对附图中 所示本发明的实施例所做的说明。附图中示出图1现有技术的透镜元件的部分剖开的示意图，示出了一部分光线的延伸走向；图2按照本发明的透镜元件的第一实施例的类似于图1的视图；图3图2的透镜元件的示意性透视图；图4图3的透镜元件大致沿着图3中视向箭头IV的俯视图；图5图4的透镜元件按图4中视向箭头V的视图；图6图4的透镜元件大致沿着图4中剖切线VI-VI部分剖开的示意性视图；图7图4的透镜元件大致沿着图4中剖切线VII-VII部分剖开的示意性视图；图8利用按图1的现有技术的透镜元件在待照明的建筑物表面上所产生的光分布 的大大简化示意的视图；图9在不改变光源的情况下利用按图2的本发明的透镜元件所产生的光分布的类 似图8的视图；图10按照本发明的透镜元件连同在其上安装的颜色混合箱的大大简化示意的部 分剖开的视图；图11图10的实施例，示意说明了光线的延伸走向；图12按照本发明的透镜元件的另一实施例连同在其上安装的有所改变的颜色混 合箱的类似于图11的视图；图13按照本发明灯具的一种实施例的部分剖开的示意图，其使用了按照本发明 的透镜元件。
具体实施例方式关于以下针对附图的说明，首先应清楚的一点是出于简明起见，相同的或彼此相 当的部件或元件，即使涉及不同的实施例，都一律用相同的附图标记表示，只是部分地在后 面添加了小写字母。借助图1，首先来说明现有技术的透镜元件20及其光学技术的工作模式图1示出现有技术的透镜元件20，其具有一种大致呈H形的横截面。透镜体由两 个垂直的H臂24a、24b和一个水平的H臂25构成。透镜元件包括一个面向光源23特别是 LED的第一空腔21和一个背离LED23的第二空腔22。水平的H臂25具有一个凸面弯曲的下面26和一个凸面弯曲的上面27。总体上， 水平的H臂25就此而言是构成了一种聚光透镜，亦即投影位置。用L1表示的来自LED23的中央光束发生两次折射，并作为基本上平行的射束离开 透镜元件20的上面27。透镜元件20的水平的H臂25因此起到了一种聚光透镜的作用。现有技术的透镜元件20具有一个位于径向外面的界面28，其构造得轻微弯曲或 者几乎为平面。在该界面28上，来自光源23的在边缘侧、亦即径向靠外发射的并且射到界 面28上的光L2发生全反射。借此也发射出这样一个射束，该射束基本上平行于透镜元件 20的光轴M定向并且沿这个主发射方向M离开透镜元件20。
与此相对，图2则示出了按照本发明的透镜元件10的第一实施例。该透镜元件10设计得明显比现有技术的透镜元件更大，并且具有较大的开口宽 度W，即所谓口径。不同于现有技术的透镜元件20的基本结构，按照本发明的透镜元件10没有H形 横截面，而是具有一种基本上为W形的横截面。该W形横截面导致形成一个面向光源13的 第一空腔11和一个背离光源13的第二空腔12。 作为光源，对于该实施例首先是要采用LED13。第一空腔11具有一种基本上呈圆篷形的横截面，其由两个弯曲的侧壁14a、14d和 两个弯曲的顶壁14b、14c限定边界。第二空腔12基本上成三角形地构造并且由两个平的侧面15a、15b限定边界。透镜元件10的外轮廓可以分为一个靠近光源13的第一部分29和一个远离光源 的第二部分30。观察按图2的透镜元件10的横截面，可以看到，光源附近的部分29是由一对弯曲 的界面16a、16c所限定，而背离光源的部分30是由一对弯曲的界面16b、16d所限定。如同图1的视图那样，在图2中只是在透镜元件10的一半横截面范围内说明光束 延伸。但对于专业技术人员来说很清楚的是，由于按照本发明的透镜元件10具有旋转对称 的结构设计，正如例如由图3至7看出的那样，因此，它原则上导致一种基本上旋转对称的 光分布，对此后文还要进行说明。观察图2，可以清楚地看出来自设置在透镜元件10光轴M区域内的LED13的一个 径向靠内的居于中央的第一光线射束L1和一个径向靠外的第二光线射束L2。光线射束L2 按图2大致包括全部的那些来自LED13在0°与45°角度之间发射的光束。光线射束L2的 全部光束射到界面14a上并且由于其凸面的结构而被聚焦。它们紧接着射到界面16a并被 在这里又重新被反射，例如由于该界面的镜面化。按这种方式反射的光线射束L2'被径向 转向内部并且射到界面15b上。在界面15b上，射线被略微折射并且作为光线射束L2"离 开透镜元件10。光线射束L2"基本上平行于光轴M定向。径向靠内的第二光线射束L1包括全部的那些来自LED13在大于45°且小于90° 角度之间发射的光线射束。光线射束“的光线射到同样凸面弯曲的界面14b上并因此被聚 束。该光线射束L1'被投到界面15b的内面上并在其上全反射。其实现径向向外的反射。 全反射的光束表示为L1 “并且投到透镜元件10的外轮廓的界面16b上。在该界面16b上发 生一种继续的反射，从而光线射束L1"由于反射而作为光线射束L1"‘离开透镜元件10。 光线射束L1 “‘也基本上平行于透镜元件10的光轴M定向。总之，也就可以确定，界面15a、15b在第二中心部分33的区域内一方面是全反射、 另一方面是光折射的。补充说明的是两光束Lp L2的分组在45°的临界角中是任意采取的。也有可能 在不同的临界角情况下，例如在大于30°或小于60°的临界角情况下采取两光束LpL2之 间的区分。很明显的是，第一空腔11的内面提供一光导入面18，其具有一第一中心部分31 和一第一边缘部分32。第一边缘部分32基本上成环形围绕第一中心部分31。由一对界面 14b、14c提供第一中心部分31以及由一对界面14a、14d提供第一边缘部分32。
透镜元件10还具有一光发射面19，其同样具有一第二中心部分33和一第二边缘 部分34。通过环形端面17提供第二边缘部分34，并且通过一对界面15a、15b提供第二中 心部分33。
按图2所示的各光线的延伸走向说明来自LED13的径向靠内的、亦即靠近光轴M 发射的光线在第二边缘部分34的区域内通过光反射面19离开透镜体10。不过由LED13发射的边缘的光分量(它们沿径向观察是处在上述光分量之外)在 第二中心部分33的区域内离开透镜体10。因此发生了光分量Lp L2到光线射束L2" ,L1"的径向交换。通过该径向交换，光 发射的光源13的结构不再是可分辨的。透镜元件10在按照本发明的灯具中可以用于建筑 物表面的照明，而不会在建筑物表面上或在由灯具得到的光分布中仍可以看到光源的结构 或轮廓。这是特别符合要求的，从而实现对建筑物表面的均勻照明。此外，通过按照本发明的各光分量的转向提供了这样的可能性，S卩，提供一种具有 大开口宽度W的透镜元件，由此实现非常狭窄地发射的光分布。借此，也可以以高的光通量 均勻地并且对准目标地照明那些即使远远离开灯具40设置的建筑物表面。特别是，也能够 将狭窄发射的光源如LED用于构成一个聚点灯具。借助图3可以看出按照本发明的透镜元件10除本来的透镜体35 (它包括光导入 面18、光发射面19和光导部分36)之外，还具有用于固定元件的固定安装座37a、37b、37c、 37d。固定安装座37a、37b、37c、37d由透明的导光材料PMMA成一体材料接合地构成为注塑 成型件。图4清楚地示出围绕光轴M旋转对称地构造透镜元件10的本体35。而各固定 安装座可以固定在角状突出的凸缘38a、38b、38c、38d上，它们可以导致本体的上面基本上 呈现正方形轮廓。这样，也允许沿着一个平面并排地设置成组的多个按照该设计形式构造 的透镜元件10，从而形成按照网栅方式的由多个相同的透镜元件组成的排列状或平面状的 结构和成组系统。对此，边缘面39a、39b、39c、39d也可以提供用于各邻接的透镜元件的接 触面并且能够实现它们的简单定位。图6和7清楚地示出固定安装座37a、37c设计为空心的结构并且能够将固定元 件穿过。图13示出按照本发明的灯具40的部分剖开的示意视图。在此可以看出一个印刷电路板41，在其上以传统的方式固定着LED13，例如焊牢。 印刷电路板41在上面和/或在下面具有未示出的印制线路。特别是，还可以设置其他的未 示出的电气及电子构件。图13也没有示出用于光源13的供电导线。透镜元件10以其下面43在一个环形区域内支承在印刷电路板41的上面42上。 固定安装座37a、37c由螺钉元件44a、44b穿过，它们拧紧在印刷电路板41上。固定螺钉 44a,44b以其加宽的头部45a、45b将透镜体10压到印刷电路板41的上面42。在透镜元件10的第一空腔11中设置光源13。由多个LED13或至少一个LED13发 射的光以符合图2中说明的光线特性离开透镜元件10。另一所谓第三镜组46可以在一个端封盘或一个漫射元件的范围内设置在灯具 上。印刷电路板41经由壳体壁区域47a、47b相对于第三镜组46固定。或者，可以选择用图13中虚线示出的壳体48包围印刷电路板41。按照本发明的灯具40用于产生一种狭窄的定向的光分布。借助图8和9现在要说明的是，利用按图1和2的透镜元件可达到怎样的光分布。
以下假定传统的正方形几何形状的LED电路板的唯一一个LED与按现有技术的 传统的透镜元件20共同作用。按这种方式产生的光分布示于图8中。图8的左边部分示 出了具有不同光强度的8个区域的图例。图8的右边部分示出在照明的建筑物表面上所产 生的光分布。可以看出，在光分布中描绘出正方形的LED电路板的几何形状、亦即LED的光 发射面的轮廓。正方形的形状是明显可见的。图9示出了这样的光分布，其在使用相同LED的情况下在采用按照本发明的按图2 的透镜元件10时能够实现可以看出，LED电路板的正方形轮廓不再是可分辨的。而是达 到了 一种基本上旋转对称的光分布以及其对比适度。通过图8和9的比较可明显看出，在现有技术的透镜元件中，居于中央设置的投影 透镜描绘了光射出面的轮廓。按照本发明的视准透镜，在居于中央的、在中间设置的区域内 未使用聚光透镜并且首次不包括投影透镜。以下要借助图10至12说明作为光源13，按照本发明的灯具40也可以使用这样 一种元件，它可称为颜色混合箱或光混合箱。在图10和11的实施例中，直接在光入射面18上加设一个光混合箱49。光混合 箱49可以具有例如为正方形的横截面并且包括底壁50、侧壁51a、51b和顶盖元件52。在 底面50上设置多个例如不同颜色的LED 53a、53b。由LED 53a、53b，相应于朗伯(Lambert) 分布将光发射出去。侧壁51a、51b是镜面化的或者设计为漫散射的。由于多次反射而导致 LED光的真正混勻，这一点例如借助图11中示出的示意光线延伸走向加以说明。箱形元件49的顶盖壁52由半透明的漫射薄膜提供。通过该漫射元件52还会继 续混勻已经由于多次反射而混色的光。因此，便由一种复合元件提供了初级的光源49。由漫射薄膜52发射的光进入第一空腔11并且射到光入射面18上。在那里，按照 图2的光线延伸走向被转送。对此来说，在使用复合构造的颜色混合箱49的情况下利用透 镜元件10也达到了一种狭窄发射的光分布。此外，由于内部的和外面的光分量Lp L2的径 向交换，按照上面在图2实施例中描述的光传导实现了 使得继续的混色成为可能。就此而 言，利用按照本发明的灯具40(它使用按照本发明的透镜元件10和按照图10和11实施例 的颜色混合箱49)，也可以得到一种特别好的混色效果并且阻止各个颜色不同的单光源的 分辨。在图12的实施例中设置了一个类似于图10和11的实施例的光混合箱49，不过它 沿着光轴M的方向在轴向构造得较长。由此还可以增大反射的次数，从而进一步改善混勻 的程度。同样，按照本发明的透镜元件10由于各光分量的径向交换而保证了一种特别狭窄 发射的光分布，并且保证实现特别好的混色。应该补充说明的是通过透镜元件10延伸的 光线的数量，在图12的实施例中，为简明起见，相对于在颜色混合箱49内示出的光线的数 量被明显减少地表示。按照本发明的视准透镜10具有一壁厚T (这一点例如借助图6可以清楚地看出)， 其在光轴M的区域内是最小的。借此，在制造按照本发明的透镜元件10时，在注塑成型过 程中可以优化塑料流动。材料可以以需要的精度一直流到透镜元件10的中心，并且按这种方式在冷却时均勻地收缩，从而可以达到各界面的所要求的轮廓。按照本发明按图6的透镜元件10的横截面特别是不受收缩约束的。第一收缩部(其在注塑成型材料从外向内那边流动时看去)是在中间在最小壁厚T区域内的居于中心 的收缩部。但由于有利地在多个径向靠外的注射点进行注射，因此，塑料材料总是可以一直 流到中心，而没有流动障碍。与现有技术的透镜元件20相比，按照本发明的透镜元件可以制造得明显更大， 正如由图1和2的比较所表明的那样。空腔11也可以构造得相当大，以便安装一个或 多个LED。特别是，在第一空腔11中现在可以安置小的和少量的、必要时仅仅唯一一 个的LED。另一方面，空腔的大尺寸也允许安置更多个LED。特别是也可以使用多片式 LED(Multi-Chip-LED)，直接将其装入空腔11中即可，而这无需按照图10至12实施例的颜 色混合箱49构件。应该补充说明的是第一空腔11的开口宽度B在图6的实施例中例如为7mm。与 此相比，传统的LED芯片的芯片尺寸目前约为IX 1mm。复式LED芯片(Multi-LED-Chip)具 有4 X 4mm的尺寸，因此可被安置于第一空腔11中。原则上还应补充说明的是在使用小尺寸的LED和较大设计的按照本发明的视准 透镜10时，可以得到一种特别狭窄的光分布。不过，按照本发明的透镜元件10也可以与较 大尺寸的光源一起使用，并且还总是能确保实现狭窄的光分布。
权利要求
1.用于光源(13)的透镜元件(10)，特别是用于至少一个LED，该透镜元件包括一个由 导光材料构成的本体(35)，带有一光导入面(18)、一光导部分(36)和一光发射面(19)，其 中，所述光导入面具有一个靠近本体的光轴(M)的居于中央的第一中心部分(31)和一个基 本上成环形围绕所述第一中心部分的第一边缘部分(32)，并且，所述光发射面具有一个靠 近本体的光轴的居于中央的第二中心部分(3 和一个基本上成环形围绕所述第二中心部 分的第二边缘部分(34)；其特征在于，所述光导部分具有这样的界面(lfe、Mb、16b、16d)， 它们将来自光源(1 的并且射到第一中心部分(31)上的光分量(L1)导向第二边缘部分 (34)；还具有这样的界面(Ha、14d、16a、16C)，它们将来自光源的并且射到第一边缘部分 (32)上的光分量(L2)导向第二中心部分(33)。
2.按照权利要求1所述的透镜元件，其特征在于，所述界面包括第一界面(15a、15b)和 第二界面(16b、16d)，其中，所述第一界面(lfe、15b)使来自光源(13)的并且射到第一中 心部分(31)上的光分量(L1)由于全反射而相对于光轴(M)导向外面，所述第二界面(16b、 16d)使该光分量(L1")由于继续的全反射或反射，特别是由于第二界面的镜面化，而导向 第二边缘部分(34)。
3.按照权利要求1或2所述的透镜元件，其特征在于，各界面(14a、14b、14c、14d、15a、 15b、16a、16b、16c、16d)构造为，致使光线在所述光导部分(36)内部相交。
4.按照上述权利要求之一项所述的透镜元件，其特征在于，所述本体(3 在其面向光 源(1 的那侧具有一个第一空腔(11)以及在其背离光源的那侧具有一个第二空腔(12)。
5.按照权利要求4所述的透镜元件，其特征在于，所述第二空腔(12)的横截面基本上 成三角形地构造并且由平的侧面(15a、15b)限定边界。
6.按照权利要求4或5所述的透镜元件，其特征在于，所述第一空腔(11)具有一种圆 篷式横截面，该圆篷式横截面由一对弯曲的侧壁(14a、14d)和一对弯曲的顶壁(14b、14c) 所构成。
7.按照权利要求6所述的透镜元件，其特征在于，各弯曲的侧壁(Ha、14d)和顶壁 (14bU4c)分别通过定向拐点相互连接。
8.按照上述权利要求之一项所述的透镜元件，其特征在于，所述光导部分(36)相对于 光轴(M)而言在横截面中是构造为基本上镜面对称的。
9.按照上述权利要求之一项所述的透镜元件，其特征在于，所述光导部分(36)相对于 光轴(M)而言是构造为基本上旋转对称的。
10.按照上述权利要求之一项所述的透镜元件，其特征在于，所述光导部分(36)在第 一中心部分(31)的区域内和在第二中心部分(3 的区域内，特别是靠近光轴(M)，具有最 小的壁厚。
11.按照上述权利要求之一项所述的透镜元件，其特征在于，与本体(3 成一体材料 接合地连接有用于固定元件(44a、44b)如螺钉的固定安装座(37a、37b、37c、37d)。
12.用于光源(13)的透镜元件(10)，特别是用于至少一个LED，该透镜元件包括一个 由导光材料构成的本体(35)，带有一光导入面(18)、一光导部分(36)和一光发射面(19)， 其中，所述光导部分具有相对于本体的光轴(M)位于外面的、能实现反射的界面(16a、16b、 16c、16d)；其特征在于，所述界面具有一个靠近光源(1 的第一部分(16a、16c)和一个远 离光源的第二部分(16b、16d)，其中，所述第一部分(16a、16c)将来自光源的直接的光分量(L2)导到光发射面(19)的靠近光轴(M)的区域(33)上，并且，所述界面的第二部分(16b、 16d)在来自光源(13)的间接的光分量(L1)在一个位于内部的界面(lfe、15b)上发生全反 射之后才收到该间接的光分量并将其导到光发射面(19)的远离光轴(M)的区域(34)上。
13.按照上述权利要求之一项所述的透镜元件(10)的成组件，其特征在于，设置一个 较大的第一透镜元件和一个较小的第二透镜元件，它们具有同样的成比例的几何结构，而 只是大小不同。
14.灯具(40)，包括至少一个光源(13)，特别是至少一个LED，还包括至少一个按照上 述权利要求之一项所述的透镜元件(10)。
15.按照权利要求14所述的灯具，其特征在于，设置至少一个特别是发射单色光的LED 作为光源(13)。
16.按照权利要求14或15所述的灯具，其特征在于，设置至少一个发射可变色的光的 LED或许多个总体发射可变色的光的LED (53a、53b)作为光源。
17.按照权利要求14至16之一项所述的灯具，其特征在于，设置一颜色混合单元09) 作为光源，它包括一个箱形的、特别是沿着透镜元件的光轴(M)方向延伸的元件(49)，该元 件具有镜面化的侧壁(51a、51b)，在其底面(50)上设置一个或多个LED。
18.按照权利要求17所述的灯具，其特征在于，在箱形元件09)的光射出口的区域内 设置一漫射元件(52)，特别是漫射薄膜。
全文摘要
本发明主要涉及一种用于光源(13)的透镜元件(10)，特别是用于至少一个LED，包括由导光材料构成的本体(35)，该本体具有光导入面(18)、光导部分(36)和光发射面(19)，其中，光导入面具有靠近本体的光轴(M)的居于中央的第一中心部分(31)和基本上成环形围绕第一中心部分的第一边缘部分(32)，并且光发射面具有靠近本体的光轴的居于中央的第二中心部分(33)和基本上成环形围绕第二中心部分的第二边缘部分(34)。其特点在于光导部分具有这样的界面，它们将来自光源的并且射到第一中心部分(31)上的光分量(L1)导向第二边缘部分(34)；还具有这样的界面，它们将来自光源的并且射到第一边缘部分(32)上的分量(L2)导向第二中心部分(33)。
文档编号F21V19/00GK102072457SQ201010526070
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月27日 优先权日2009年11月19日
发明者M·布雷梅里希 申请人:艾科有限公司