[发明专利]具有输出透镜的LED模块

说明书

一种照明模块，包括LED和LED之上的透镜。透镜具有光束整形表面和具有台阶式轮廓的通过表面。台阶式轮廓的每个台阶都包括立起部分和输出部分，其中立起部分平行于在该位置处通过表面的光线方向，并且输出部分正交于在该位置处通过表面的光线方向。通过表面例如不执行光束整形功能。台阶式轮廓使透镜的厚度能够减少，以减少所需材料的量。

技术领域

本发明涉及一种具有用于对光输出进行整形的输出透镜的LED模块。

背景技术

本发明涉及例如设计成提供平面的均匀光照的LED模块。然而，本发明通常可以应用于光束整形光学器件。

实现平面光照的一种已知的方法是使用所谓的蝙蝠翼强度分布（也称为宽束强度分布）。术语“蝙蝠翼”指的是极坐标图中强度分布的高度尖峰形状。

图1示出了作为极坐标图的蝙蝠翼强度分布的实例。该实例中的两个翼10、12在法线的每侧60度处具有峰强度，并且目标是在整个120度范围上提供均匀的表面光照。在掠射角处强度较高，因为每单位角度被照射的表面积急剧地增加。

环14是垂直方向中的光强度。对于旋转对称光分布，这也将是蝙蝠翼分布。对于线性光源，它例如是圆形（即朗伯）分布。

为了创建来自LED的期望的蝙蝠翼轮廓，需要光学部件来补偿应用于朗伯点光源的公知的余弦四次定律（通过其照度遵循函数下降）。因此光学设计需要将来自LED输出强度的朗伯强度分布变成蝙蝠翼分布。

蝙蝠翼光分布允许平面例如甚至高达140°光束角的均匀光照。这样的光分布以及因此透镜设计被用于例如街道照明和洗墙灯应用。在这些实例中，蝙蝠翼分布瞄准远场中的平面：照射的表面位于远大于光模块尺度的距离处。

相似的蝙蝠翼分布也可以应用于照射灯具壳体的内部，例如灯具的出射窗口。这则将创建空间均匀的发光板。这给出了灯具本身、而不是被照射的表面期望的均匀外观。用于增加发光板的空间均匀性的已知的可替换的方法是通过广泛的散射：在外壳的内侧使用反射磨砂白色表面或在光导上设计良好的白色涂料点图案。

基于散射的解决方案通常是以效率和/或形状因子为代价来允许高的空间均匀性。此外，出射窗口处的光分布在表面的每个位置处将限于朗伯分布，而具有蝙蝠翼设计的光学元件反而可以从已知的方向（即光源位置）向每个位置分配恒定的通量。这允许了出射窗口处进一步的光束整形。

有两种透镜的已知设计能够将朗伯强度分布变成蝙蝠翼强度分布。

第一个实例是如图2中所示的所谓的花生形设计，并且第二个实例是如图3中所示的所谓的泡形光学器件。

形状的不同由光线偏转表面的选择来确定。对于花生形光学器件，将朗伯分布变成蝙蝠翼分布的表面是外部的透镜表面，而对于泡形光学器件，将朗伯分布变成蝙蝠翼分布的表面是内表面。

这种透镜的大规模制造技术例如基于印刷或注塑，其中单个光学器件的成本价格基本上由塑料的量和其周期时间确定。并且，周期时间与塑料的量成比例。因此，为了提供有成本效益的解决方案，期望使用最少量材料的设计。

因此，需要一种能够使所需材料的量降低的用于LED设计的透镜设计。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据实例，提供了一种照明模块，包括：

具有光输出区域的LED；以及

LED之上的折射透镜，用于提供LED的光输出的光束整形，其中所述透镜包括内表面和外表面，其中内表面和外表面中的一个是光滑的光束整形表面，光束整形表面基本上仅经由折射提供光束整形功能，并且内表面和外表面中的另一个具有台阶式轮廓。