[发明专利]用于重新分布光的光透射结构以及包括光透射结构的照明系统

说明书

一种光透射结构包括具有第一和第二相对面的光透射基板，以及在第一面上的微棱镜元件的阵列。每个微棱镜元件包括相对于第二面以第一倾角部署的第一倾斜表面和相对于第二面以第二倾角部署的第二倾斜表面。第一倾角小于第二倾角，并且第一倾斜表面和第二倾斜表面之间的顶角是在大约70度至大约100度的范围内。当从与第二倾斜表面垂直的角度看时，第二倾斜表面具有凸曲率。光透射结构被配置为在第一方向上接收来自面向第一面的光源的光，并且在与第一方向不同的第二方向上重新分布从第二面出射的光。

相关申请的交叉引用

本申请基于2017年6月30日提交的标题为“LIGHT TRANSMISSIVE STRUCTURES FORREDISTRIBUTION OF LIGHT AND LIGHTING SYSTEMS INCLUDING SAME”的美国临时专利申请序列No.62/527,573的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及可以被用于重新分布从光源发射的光的光透射结构以及包括这种光透射结构的照明系统。

背景技术

高效LED照明被越来越多地采用。典型的LED光源发射光进入具有大致120度的半峰全宽(“FWHM”)的朗伯分布。LED与发光设备(或照明系统)的元件(诸如壳体、反射器和透镜)结合可以产生许多光分布，包括具有低至1°的FWHM的那些光分布。通常，许多出售用于普通照明的高性价比LED都具有120度朗伯变化。许多发光设备(LED和传统发光设备)具有平坦的外表面，诸如在一些筒灯、任务灯和凹形反光槽(troffer)中发现的外表面。在这些灯具的许多个中，使用简单的平坦漫射器(诸如微结构漫射器、全息漫射器或体积漫射器)来漫射LED，以使LED的外观对观察者不可见，并使发光设备的表面外观光滑。

当在发光设备中使用平坦漫射器时，发光设备内部使用的在发光设备中的元件(例如光源、透镜、壳体、反射器、挡板等)的组合将导致撞击在漫射器的接收表面上的光分布，在本文称为光源分布。取决于所使用的元件，光源分布可以具有宽范围的FWHM值，包括1°、10°、20°、40°、80°、100°、120°或140°。在一些情况下，在没有来自其它元件的更多干扰的情况下撞击在漫射器上的宽广阵列的120°LED将呈现在120°附近的光源分布。在许多情况下，诸如罐式筒灯或线性洗墙发光设备之类的发光设备可以包括通常反射的内部侧壁，这将限制光束角度的扩展，从而产生中等宽度的光源分布，诸如60°、85°或100°。

在许多照明系统中，要被照明的目标区域比光源的发射区域大得多。通常使用类似于照明工程协会(IES)LM-79标准中描述的使用测角计装置的方法来测量光分布。如其中所描述的，通过光学检测器测量发光强度，该发光强度作为离开光源的主轴的角度的函数。光学检测器和/或光源相对于彼此移动，使得光学检测器在期望的角度测量发射的光。

图1是极坐标图，图示了从面向下的光源发射的光的发光强度分布，在这个示例中，光源是具有120度的FWHM的朗伯光分布的光源。发光强度与离开最底点(nadir)的角度(即，面向下的方向)的余弦成比例，该角度在图上被认为是0°。当诸如地板之类的平坦表面被朗伯光分布照亮时，地板上的照度在最底点(直接位于灯具下方)最大，并且对于地板上远离最底点的点单调降低。在照明行业中，术语“朗伯”也常常被用于指具有相似质量但不同宽度的光分布。即，在最底点处具有峰值并在较大角度处单调减小的分布常常被称为朗伯。在一个示例中，具有80度的FWHM的高斯分布在照明行业中常常被称为“朗伯(Lambertian)”。

在照明和其它领域中，可能期望弯曲从光源发射的光。例如，在照明应用中，可能期望从具有80度角和集中在筒灯的主轴的正下方的功率的筒灯取得光分布，并移动该分布，以使该分布具有不对称的功率分布，即，集中在筒灯的一侧的功率。除了其它用途，可能期望增加目标区域(诸如墙壁、标牌或外科患者)上的照明，或改善从非垂直角度显示器或标牌的可视性。还可能期望将光源旋转一个角度，以使光源分布和功率集中在相对于笔直的向下方向(即，垂直于位于光源正下方的表面)的一个角度处，并且然后进一步弯曲光分布和/或提供不对称分布。