[发明专利]具有光学系统的照明单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光源和光学系统的照明单元，所述光学系统包含光导体装置和反射器装置。

相关申请

本专利申请要求德国专利申请102011112222.6的优先权，其公开内容通过参引并入本文。

背景技术

这种照明单元从WO2008/017968A2中已知。在那里公开一种包含半导体光源、初级光学系统和次级光学系统的照明单元。初级光学系统将半导体光源的光引导到次级光学系统上。次级光学系统以期望的射束图案放射光。由于光源的几何形状上狭窄受限的面，经由初级光学系统仅将少量光引入到照明单元中。因此，这种照明单元达到低的轴向发光强度

发明内容

本发明所基于的问题是，提供一种具有面光源的照明单元，其中在放射角狭窄的同时实现常规的反射器卤素白炽灯所常见的轴向发光强度。

该问题通过根据权利要求1所述的照明单元来实现。

照明单元的改进形式和有利的设计方案在从属权利要求中说明。

照明单元的不同的实施形式具有面光源、初级光学元件、第一反射器和第二反射器。初级光学元件设置在面光源上，使得由面光源所发射的光通过初级光学元件投射到第一反射器上，并且在此，光的射束横截面通过初级光学元件缩小。第一反射器将从初级光学元件缩小的光束投射到第二反射器上，以便将光从照明单元中的第二反射器放射。

用于缩小射束横截面的初级光学元件能够实现应用设计为更大尺寸的面光源，例如大面积的发光二级管（LED）模块。这种设计为大尺寸的面光源与常用的LED相比或者与设计成小尺寸的LED模块相比放射多倍的光流。因此，通过面光源的几何形状上的匹配能够实现与常规的光源、例如卤素白炽灯类似的光流。

经由初级光学元件将光流对准到反射器装置上。反射器装置包括第一反射器和第二反射器。经由反射器装置将光流从照明单元中放射，由此实现常规的照明单元所常见的轴向发光强度。

照明单元的一些实施形式包含作为面光源的发光半导体器件和具有多个发光半导体器件的模块。这种半导体器件例如能够是发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）或者也能够是激光二极管（LD）。有机发光电化学电池（OLEEC）也适合作为面光源。

发光半导体器件能够分别发射单色光（例如以红色、绿色、蓝色等颜色）或混合光（例如白色）。多个发光半导体器件能够产生混合光；例如白色的混合光。

随着温度上升，发光半导体器件损失效率并且更提早地退化。因此，寻求发光半导体器件的良好的散热。除冷却设备之外，在半导体器件上的局部的温度分布是重要的。应用设计为大尺寸的面光源证实为是有利的。因此，对于照明单元所必需的光流在更大的面积上产生。在此形成的热量在更大的面积上分布，由此各个半导体器件经受更小的热负荷并且更慢地退化。

在一个实施形式中，面光源安置在反射器装置之外。在此，面光源的尺寸设计为大于或等于第二反射器的顶点区域中的开口。面光源的光穿过所述开口借助于初级光学元件被引导到反射器装置中，由此在面光源良好散热的同时能够实现将大的光流耦合输入到反射器装置中。

在另一个实施形式中，面光源是定向的光源。在此，所发射的光的大部分沿优先方向、例如垂直于面光源放射。为了将由面光源放射的光尽可能无损耗地耦合输入到初级光学元件中，定向的面光源的放射角被限制于80°FWHM。在此，提出具有半值宽度（英文为Full With at Half Maximum，FWHM，半高全宽）的放射角。

半导体器件能够包含光学元件，所述光学元件将光沿放射方向聚束。这种光学元件能够是附加透镜。替选地，半导体器件本身能够包含弯曲的表面，所述弯曲的表面将所放射的光沿优选的方向聚束。

不同的实施形式包含具有作为聚光器的锥形元件的初级光学元件。锥形元件例如能够是锥形的光导体，所述光导体的光入射面大于其光出射面。入射面与出射面的面积比应当为至少2:1、更好地为9:1。锥形的光导体能够是具有锥形的侧表面的空心体。工艺上容易实现的元件是锥形的金属环。理想情况下，锥形的侧表面的内侧镜面化或者设有反射覆层。

替选地，锥形的光导体能够由透明的材料、例如玻璃或有机玻璃构成。附加地，锥形的光导体的光入射面能够包含凹陷部，面光源的发光半导体器件伸入到所述凹陷部中。所述凹部能够实现将由面光源发射的光低损耗地耦合输入到初级光学元件中。