[发明专利]LED束整形

说明书

公开了一种集成小透镜布置（40），包括以不规则图案镶嵌的小透镜（51）的第一小透镜阵列（50）；和以所述不规则图案镶嵌的另外的小透镜（51）的第二小透镜阵列（60），每个另外的小透镜与所述小透镜中的一个对准；其中第一小透镜阵列还包括多个透射平面小平面（55），每个小平面覆盖小透镜交叉（53）。还公开了包括这种集成小透镜布置的光学布置、照明装置和照明器。

技术领域

本发明涉及集成小透镜布置，其包括以不规则图案镶嵌的小透镜的第一小透镜阵列；以及以所述不规则图案镶嵌的另外的小透镜的第二小透镜阵列，每个另外的小透镜与所述小透镜中的一个对准。

本发明还涉及包括这种小透镜布置的光学布置。

本发明还涉及包括这种光学布置的照明装置。

本发明还涉及包括这种照明装置的照明器。

背景技术

对在能量消耗、颜色混合和光照均匀性方面具有改进效率的新型光学装置的兴趣不断增加。已知准直器用于许多光照应用中以产生期望的光照图案束角。然而，许多准直器倾向于再现光源的空间结构的至少一部分。因此，使得非均匀光源（例如发光二极管（LED）阵列和不同颜色的LED）当与准直器组合时可能在所得光束和束斑中引起可见的伪影。此外，几乎所有准直器都产生钟形束图案，其具有或多或少的平滑衰减。在优选具有相对清晰截止的近似恒定强度的应用中，这是不合乎期望的。

因此，现有的光学装置可以包括混合构件，诸如小透镜布置，其被添加到准直器中以便进一步混合光并减少由光源引起的伪影。这种小透镜是小的透镜，有时也称为微透镜，其对由准直器产生的经准直发光输出的一部分进行整形。常见的小透镜布置包括小透镜的相对阵列，其中相对阵列的小透镜成对地光学对准。这种布置通常被称为科勒积分器。面向准直器的阵列的第一小透镜通常将其入射光聚焦在相对阵列的成对小透镜上，该成对小透镜在远场中（即在大于小透镜的尺寸几个数量级的距离处）创建第一小透镜上的照度图案的图像。例如，在典型的光学应用中，图像是在距离小透镜布置至少1米的量级的距离（这是利用照明装置（诸如灯泡）生成束轮廓（斑）的典型距离范围）处创建的。

然而，在远场中创建相对没有伪影的这样的图像不是简单的。特别地，当尝试生成圆形束轮廓时，这可以利用圆形小透镜来尝试，但是圆形小透镜不能形成镶嵌的小透镜阵列并且阵列（例如圆形小透镜以六边形布置布置的阵列）中的圆形小透镜之间的空间引起远场图像中的伪影。可以通过利用不透明（掩蔽）材料覆盖这些空间来抑制这种伪影，但是这需要复杂的附加处理步骤，这增加了制造成本和小透镜布置的复杂性。可以部署多边形小透镜而不是圆形小透镜，多边形小透镜可以形成镶嵌的小透镜阵列，但是这种镶嵌不能形成圆形束。

可以通过在环上布置小透镜（例如通过如由J. Muschaweck在用于颜色混合的随机化微透镜阵列, Proc. SPIE, Vol. 7954, 79540A-9, 2011.中建议的正则随机放置）来提供圆形束。这种镶嵌提供平均圆形图案，但具有边界不清的图案边缘梯度，因为突出多边形角的许多图像延伸超出球形束目标形状。在照明光学器件中，在每个阵列中有尽管数量很多（例如数百或数千个）的小透镜，但这样的突出角变得清晰可见为边界清楚的角或颜色分离的突出（在混色的情况下），这是不合乎期望的。

因此，存在对包括能够创建具有无伪影但相对清晰的边缘轮廓的束（例如圆形束）的小透镜布置的光学模块的需要。

发明内容

本发明旨在提供一种能够创建具有无伪影清晰边缘轮廓的束（例如，圆形束）的小透镜布置。

本发明还旨在提供一种包括这种小透镜布置的光学布置。

本发明还旨在提供一种包括这种光学布置的照明装置。

本发明还旨在提供一种包括这种照明装置的照明器。