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CN106030386A - 光漫射装置 - Google Patents

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CN106030386A
CN106030386A CN201480011438.8A CN201480011438A CN106030386A CN 106030386 A CN106030386 A CN 106030386A CN 201480011438 A CN201480011438 A CN 201480011438A CN 106030386 A CN106030386 A CN 106030386A
Authority
CN
China
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light
reflector
diffusing
plane
rib
Prior art date
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Pending
Application number
CN201480011438.8A
Other languages
English (en)
Inventor
迪恩·埃克卡亚
理查德·威默
弗兰克·豪拉斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lei Lan Co
Original Assignee
Lei Lan Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Lei Lan Co filed Critical Lei Lan Co
Publication of CN106030386A publication Critical patent/CN106030386A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
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    • F21V7/0041Combination of two or more reflectors for a single light source with successive reflections from one reflector to the next or following for avoiding direct view of the light source or to prevent dazzling
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Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

描述了一种光漫射装置,该光漫射装置提供从表面输出的均匀光。一个实施例使用装置高度与表面的宽度的短比例。漫射装置包括具有光进入窗的反射器、反射挡板、新颖形状的反射器和用于光离开通过的漫射层。光主要从光源行进到挡板、到反射器,接着到漫射层。反射器具有3D漫射反射器表面,该3D漫射反射器表面典型地从其中心附近形成,接着平滑地变形到靠近其角落的非旋转且预先形成的形状。漫射装置是没有折射元件的。在一些实施例中,装置是以阵列相邻地配置,以形成可编程光源的瓦或面板。挡板和反射器可由平面片材制造。多个装置可具有由单片材料制造的元件。

Description

光漫射装置
相关申请的交叉引用
本专利申请要求由相同的发明人于2013年3月10日递交的第61/775,585号美国临时专利申请的权益,且在此通过引用并入。
技术领域
本发明的技术领域是照明装置。更特别地,所述技术领域是从平场产生均匀离开的照明的照明装置。
背景技术
现有技术的光学漫射器通常遭受以下缺陷的一个或多个:差的宽度与高度比;输入光来自侧面,例如用于LCD屏幕;低的光效率;高重量;高成本;不适合将重复的元件放置在相邻的漫射器的栅格中;差的漫射性能;无法提供光输出到装置的边缘;或不适合同时制造多个漫射器。
现有技术包括:US8496361;US8231257B2;US6449439;WO2001058991;US8292473B2;US8310759B2;US8212966B2;US20110075410(具有同族CN102667324A,EP2470827A1,WO2011041097A1);US8360604(具有同族US20110075408);US8288943(具有同族CN101983436A,CN101983436B,EP2274778A2,US20110025192,WO2009125314A2,WO2009125314A3);US 8482319(具有同族CN101652601A,CN101652602A,CN101652602B,EP2135000A1,US20100110675,WO2008120165A1);US20130070460;WO2013056516);US20130070460;WO2013056516;US8506103;US20110075410(具有同族CN102667324A,EP2470827A1);US8360604(具有同族US20110075408);US8288943(具有同族CN101983436A,CN101983436B,EP2274778A2,US20110025192,WO2009125314A2,WO2009125314A3);US8382319(具有同族CN101652601A,CN101652602A,CN101652602B,EP2135000A1,US20100110675,WO2008120165A1)US20130070460;WO2013056516;US8506103;US8455887(具有同族CN101846281A,CN101846281B,EP2233819A1,EP2233819B1,US20100244061);US20130010232(具有同族WO2012035798A1);US20130077345(具有同族CN102933894A,EP2581641A1,WO2011155537A1);US20120069579;EP2479480A1(具有同族CN102498336A,WO2011034178A1);WO2013018902(具有同族JP2013037788A,TW201307753A)。
发明内容
本发明的光漫射装置克服了如上所述的缺点。在一个实施例的简单描述中,考虑一个宽度大约是其高度的五倍的方形盒子,其中光从邻近中心底部进入,且均匀地和漫射地从顶部离开。光源可以是LED,诸如三色LED,其具有选择色调和亮度的控制源;LED可以是在装置中,或在设备下,以我们所描述的取向,其中光通过光进入窗进入装置或盒子。新颖的反射挡板放置在光源上方,向下和向外反射光。接着,新颖的主要反射器在盒子的顶部将此光向上且朝向漫射层反射。光源的性质;挡板的形状、尺寸和材料;反射器的形状、尺寸和材料;以及漫射层的材料、厚度和位置,其共同作用,以在装置的顶部提供均匀的漫射光。
在一个实施例中,这些漫射装置在二维阵列中相邻地放置。所述阵列的元件可由单片材料来制造,其改进了制造性、公差、质量、光的均匀性及成本。在一个或多个控制器为阵列中的多个装置设定相同的色调和亮度的实施例中,阵列产生单一的、大面积、均匀光的“面板”的外观。在此应用及实施例中,本发明的每个装置可被考虑成阵列中的像素。
这样的阵列或子阵列可以是有规律的瓦,该有规律的瓦又可被组合到瓦的阵列中,来产生更大的面板。这种大面板可以覆盖整个壁、天花板、地板、货架或贸易展的展台表面。因此,我们可以谈论本发明在瓦、阵列、或面板中的像素,或装置。
一些实施例的独特特征是这种面板在作为工作灯、情绪或环境光、静态可编程大图像显示、或动态图像、图形、或图案显示的单一安装中功能变化的能力。现有技术对于这些应用不能提供必要的光均匀性、成本、重量、或宽度与深度比。
虽然上面的简单示例指的是装置的“底部”和“顶部”,但是,任何取向是可能的,而且在许多情况下,取向将在竖直表面上,诸如壁,而不是首次描述的水平表面。
实施例的独特方面是主要反射器的新颖形状。由于较佳实施例使用多个方形装置,3D反射器表面开始作为其中心附近一个旋转的形状,靠近光源或光进入窗,接着均匀地且平稳地变形到朝向方形的角落的“预先成形”且非旋转的形状。反射器的形状的第二新颖方面是,不是如在现有技术中通常是球体或旋转的抛物线的一部分,更确切地说拐点是在横截面中,其中曲线在拐点处从凹到凸变化。这种新颖的形状的确有助于装置的均匀光输出。
实施例的另一个独特方面是挡板的独特形状。挡板表面是漫射和反射的,且具有面向光源的凸形状,以在宽角度上将来自光源的光朝向主要反射器分配。与本实施例的其它组件相结合,挡板被成形且按一定尺寸制作为使得它在漫射层上不产生阴影或暗点。
较佳实施例具有低轮廓,表示高的宽度与高度比,其中高度是光进入和光从装置离开的方向,宽度是在漫射层的平面中。
附图说明
图1示出一个反射器的立体图。
图2示出包括多个肋的漫射器的下侧的立体图。
图3示出一个反射器的俯视图。
图4示出包括多个肋的漫射器的仰视图。
图5示出具有集成光源的一个反射器的截面图。
图6A和6B示出挡板的两个立体图。
图7A和7B示出肋的两个示意图。
图8示出反射器和光漫射装置的侧视图。
图9A、9B、9C和9D示出反射器的四个示意图。
图10A和10B示出反射器的两个显像图。
图11示出光漫射装置的多个基本元件。
具体实施方式
对于各种光学装置,期望实现尽可能均匀的光的区域,无论是在强度还是颜色。应用可以是技术或装饰。最实用的光源在大面积上不是均匀的。例如,考虑白炽灯丝或LED。从这种光源实现一些区域的均匀照明的现有技术解决方案典型地涉及反射器、透镜和漫射层的一些组合。完整的组件可已知为“漫射器”、“混合腔”,或“观看盒子。”我们通常将上述目的装置称为漫射器。
建立一个良好的漫射器是困难的。现有技术的尝试通常是用于特定应用的特定需求。为了仅用于讨论的方便起见,这里我们一般假设的是光从装置的底部进入并向上离开,除非另有说明。应理解的是,包括即时发明的那些的多数装置可以任何取向使用。使用透镜的装置通常是高的。使用反射器的装置既是高的又具有阴影区域。使用全内反射(TIR),或其它折射元件的装置,同时具有精确对准的要求和通常以点光源或单一颜色正常工作。侧光式装置需要大量的遮光板。简单的装置提供一些漫射,但最后的漫射照明不是很均匀且通常具有一个或多个热点。许多现有技术的漫射器需要精准制造或需要精准组装,因而价格昂贵。许多现有技术的漫射器不提供良好的色彩均匀性---这尤其符合使用折射光学的漫射器。
如果光源是三色LED,则有一个额外的挑战,其指的是,LED的三色成分中的每一个:红色、绿色和蓝色发光元件,分别地在物理上是不同的。对于使用透镜、镜面反射器或折射光学的大多数光学漫射器,三种颜色在用于光的所有角度或所有离开点将不会充分混合,以形成纯的所需颜色,例如白色光。
对于一些应用中,希望漫射器是既薄且轻的。薄,在本文中,表示的是离开漫射表面位于相对靠近光源;或等效的是装置具有高的宽度与高度比。几乎没有现有技术的漫射器提供此特征。
本发明的实施例克服了现有技术的如上所述的很多缺点。本发明的一个应用是用来产生由均匀照明元件的网格或像素组成的面板。在此申请中,“均匀”主要表示的是穿过单一元件的光或像素在像素的表面上方的亮度及色彩是均匀的,且在可视角度的范围上也是均匀的。均匀度可以通过漫射层的离开表面处的光发射率的一致性来测量,其使用漫射层表面的区域的0.1%与1%之间的测试区域。在漫射层的平均发射率的正或负0.1%到5%的范围中的一致性是期望的。均匀也表示的是,它建立像素的网格、瓦或面板是实用的,其中每个像素相比于其它像素是均匀的,或者可以被电子校准至均匀。
在此应用中,我们参考一个为一个像素提供光的漫射器。在一些实施例中,多个漫射器用来建立包括多个像素的网格的“瓦”。在一些实施例中,多个瓦是相邻放置,以建立包括大量像素的大型面板。
一些实施例的具体特征是:
(i)最小总厚度(从光源到离开表面的距离);
(ii)最小总组件重量;
(iii)当使用使用合理的制造公差时,每像素的最小制造成本,;
(iv)高效率,指的是相对于来自光源的总产生的光的最大量的光离开漫射器。
本发明的实施例的核心是“光漫射腔”。腔包括三个关键元件:挡板、主要反射器(或“反射器”)和漫射层。光通过进入窗进入腔,或位于腔内,接着大部分被挡板反射,接着大部分被反射器再次反射,接着在其离开腔时被漫射层漫射。在较佳实施例中,挡板和反射器的反射表面是漫射反射器,而不是镜面反射镜。这指的是,一些光在腔内沿着相当随机的路径被反射多次。在一个实施例中,朗伯光源在腔内侧,或外侧,其中光通过光进入窗进入。因为朗伯分布图案,一些光直接进入到反射器,而不是首先反射离开挡板。相似地,一些光可以直接从光源进入到漫射层。相似地,一些光可以从反射器反射到反射器的另一部分。相似地,一些光可以被漫射层反射回到腔。
在一些实施例中,漫射层是非均匀的,诸如具有可变的厚度、可变的反射率、或者是在它的表面上或通过它的内部是不均匀的其它光学特性。
一些实施例包括由平面片材制造反射器、挡板或两者。
一些实施例包括使用单一单片条作为用于多个相邻漫射装置的漫射器。
实施例的腔的形状可以是包括圆形或非均匀的任何形状。在我们用于示例性目的的较佳实施例中,腔的形状和漫射器,以及因此包括多个漫射器的较大瓦和面板的像素是方形的。适合于瓦和面板使用的替代实施例包括用于像素的矩形和各种规则或不规则的多边形形状。
通过更详细描述一个示例实施例的部件来开始详细的说明是有用的。应理解的是,在此讨论中的特征的便利性决不限制本发明作为一个整体的广度和通用性。
让我们考虑用于漫射器的光源,其包括三色LED,且三色LED包括红、绿和蓝的单个颜色发射元件。一般来说,当LED的所有三个元件是开着时,如果漫射器对于漫射白光做得很好,则漫射器对于其他颜色也将做得很好。我们还将讨论在此示例实施例中大约5cm测量侧对侧或约7cm测量角对角中的方形像素。
为了一个或多个实施例的讨论的方便起见,我们将漫射装置的基底放置在水平表面上,其中进入窗和LED在基底的中心,面向上。漫射层在漫射装置的顶部。挡板位于LED和漫射层之间。反射器是3D表面,其是靠近基底,接近LED,接着向上弯曲到较接近在漫射层的内侧的周界处的漫射层的端部。
我们参考“主要平面”,其是漫射装置的基底的平面。成“零度”的光垂直于此平面,有时被称为LED的光轴线。
挡板和反射器的漫反射率应是高效率的,指的是接近100%的从任何角度的入射光在一些角度被反射。漫射层应是高效率的,指的是接近100%的从腔内部的入射光应是在漫射层的离开表面的一些角度被发射,或反射回腔。
用于反射器和挡板二者的合适材料是热塑性,诸如White97TM F23、来自White OpticsTM和AlanodTM MiroTM的White98TM F16。合适材料是PVD涂覆的高反射铝。表面可以是镀铝、部分镀铝或阳极处理。可以使用包括光学涂层的多个表面层或处理。包括微铣削的多种不同的表面纹理是适合于实现期望程度的光泽度、平滑度、漫射度和散射的。
光漫射材料的合适材料是聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA),其可以是标准板或注射成型。包括不同类型的粗糙度或者图案的各种表面处理在一些实施例中是适当的。
反射器和挡板可由平面板材且使用热成型、冲压、折弯、成形或其它操作、或组合来制造。在成形前或成形后可以施加任何涂层。切割可以是通过冲压、剪切、剪裁、模铸、激光、或其它切割操作。
大多数来自LED的光是指示向上的。此光的重要部分,比方说90%,或在50%~99.9%的范围内,或在65%至97%的范围内,被挡板向下反射。此元件具有面向下的弯曲反射表面,通常朝向反射器。光的小部分被吸收(在一个实施例中0.1%至2%)。从挡板反弹的大多数光击中反射器。一些光线击中LED,而一些光线击中挡板的支脚。
光线连续地以具有不同数量的反射的这种方式围绕内部腔反弹,尽管大多数(>50%)的光线会被反射两次,一次被挡板反射和一次被反射器反射。
在一个实施例中,LED主要是朗伯发射体。然而,在一些实施例中,在一个封装中有三种颜色的LED:红色、绿色和蓝色。因此,尽管每一个主要是朗伯,但是它们的光轴线不是共轴的。这可以导致一种颜色的光被更强烈地最终朝向漫射层的一个区域反射,和另一种颜色被更强烈地最终朝向漫射层的不同区域反射。这可以导致离开本发明的实施例的光的最终颜色是具有不均匀的颜色。实施例的独特特征是在漫射层的离开表面处是良好的最终颜色均匀性。颜色的均匀性可以通过测量在小区域内的主要颜色或颜色温度,小区域诸如是漫射层的总离开表面的0.1%至5%。所需的均匀性可以通过使所有的这种测量在CIE色度图表上的预定范围内(诸如在图表的区域的0.1%至5%的区域内),或可替代地使所有的这种测量的范围在用于每个测量的的颜色的预定数量的nm内(诸如在2至80nm内)来确定。(可替代的范围包括0.1%至1%和2至20nm。)
在一些实施例中,在横截面中,反射器或挡板的表面或漫射层的内表面不是单片的。脊、波纹、或其他变型可被用于强度或用于提高光的漫射性。
现在转向图1,我们看到反射器10的一个实施例的立体图。注意的是,光学重要的部分是面向内的反射表面19。注意的是,这个反射器是以三个维度弯曲以形成直立、一般凹和碗形状的表面。方形形状的四个角落的其中之一标记为11。相对的角落标记为20。反射器的形状可以是方形、矩形、菱形或六边形,以用于瓦或面板内的像素元件的紧密配合。包括圆形的其它形状可以用于其它实施例和其它应用。四个边缘的两个标记为12。标示在两个地方的线13是通过两个边缘的中心的反射器的横截面。两个点被识别为14和15。点14是第一半径和第一曲率(未明确示出)。在横截面上的点15是位于点14和反射层的中心17之间的第二点。在点15处,反射器具有第二半径和第二曲率(未明确示出)。在一个实施例中,曲率在点15处是零或凹的,在点14处是凸的。沿着横截面线13-13,可以有一个以上的拐点(如图8所示,在线132的端部和在129处以及再次在130处)。注意的是,反射层的部分可以是平的,或具有线性斜率(没有曲率),或正向弯曲或负向弯曲。注意的是,从角落11到角落20的的第二横截面可具有显著不同于第一边缘到边缘的横截面的形状。注意的是,在此实施例中,靠近上部角落的折痕示出为21。此折痕线可以朝向反射器的中心一路延伸或可以不朝向反射器的中心一路延伸。例如,在此图中,我们看到折痕线21没有延伸到区域22中。
继续参考图1,我们看到一个凸起区域16。此凸起区域不会存在于所有实施例中。我们还看到光进入窗17。在一个实施例中,一个或多个LED位于凸起区域16的下方。18示出反射器的厚度。注意的是,图1中的很多线不是制造或形成反射层的部件,而是在此图中示出或描述反射器的形状。示出的反射层的其它变化是可能的,而且许多微小变化将等效作用。例如,折痕21可以是非常尖的、有些圆角或非常圆的。非常圆的将更类似于圆形汤碗。从一般碗状的用于本发明的目的功能等同的其他偏差是等同,且不应被看作是违背权利要求中的字面意思和要求的实施例或违背本文的公开内容。下文更多地讨论反射器的其他实施例的形状。注意的是,图1未示出LED、挡板、支撑结构或漫射层。
在图2中,我们看到,位于像素之间或本发明的光漫射装置之间的肋的一个实施例,其可以作为本发明的一个或多个元件的支撑结构或可以不作为本发明的一个或多个组件的支撑结构。注意的是,在此图2中,用于多于一个像素的肋被制造为单片件。31和32示出平行的肋。38示出肋之间的间隔。虽然在此图中,肋31和32示出为两个板,但是它们可以合并成单个板。虽然肋31和32示出平行,但是它们可以朝向片材30或远离片材30渐细。片材30的厚度示出为35。在一个实施例中,片材30是漫射层,且因此是在漫射装置的“顶部”,其中箭头39示出光从腔的内部进入漫射层的光的方向。因此,图的视图是从以多数本文件中使用的参考取向颠倒的。在另一实施例中,片材30是腔的底部的支撑片,并且箭头39远离光离开方向指向。36示出一个肋中的开口,其可使用来支撑相邻漫射装置或像素之间的电缆或电路板。34示出两个肋相遇的内部角落。此曲率或倒角在一些实施例是重要的,因为过大的曲率半径就会产生像素角落之间的暗区;而过小的曲率难以制造,并且会在相邻像素的角落之间产生热点。
此图2示出一个完整的像素部分,加上八个围绕像素部分的部分。在一个实施例中,在使用中,漫射材料的平面部分提供装置的大多数有效光漫射。平面部分示出在线30的端部且具有如35所示的厚度。
四个肋的部分在图2中示出。肋的厚度示出为38。在此实施例中,每个肋具有两个壁和一个槽。两个示例壁如31和32所示。看入槽是示出为37。两个肋的交叉点如点33所示。壁31、32和槽37用来避免注射模具在肋交叉点33处下垂。肋壁具有在每个像素区域34的内侧上的内部倒角半径。此半径具有机械和光学优点。光学优点是,一些光在倒角处进入单片漫射层,提供最终更均匀的光输出和较小的“暗区”,在暗区,光在肋的交叉处离开。倒角半径范围在本文别处描述。理想的是,半径被调整用于每个实施例或应用,使得离开单片光漫射装置的光是最均匀。在肋中的槽37具有机械和光学优点。这帮助避免注射模具在肋的中心处下垂;它减少注塑模具在肋的交叉处33下垂;它减少装置的总材料需求。它提供了机械顺从性的所需程度。并且,它引导光从每个像素进入装置,以最佳且均匀地离开那个像素同时与来自相邻像素的光最低限度地混合。在此图中,槽的宽度是大约一半的肋的宽度。在此图2中,槽深度与肋的深度相同。理想的是,对于每个实施例和应用,槽的宽度和深度被调整以优化光输出的均匀性,同时最小化像素之间的不希望的颜色的混合。其它的槽尺寸范围在本文中别处描述。
图2还示出了具有更小的深度36的单一区域的肋。这样的区域可以被放置在任何数量(包括所有)的肋。对于不同的肋,区域可以以在尺寸上变化。在此实施例中,较少深度的区域的目的是为组装完成的产品或子组件中的配合部件上的突起提供空隙。在此实施例中,较少深度的区域的长度是在一个像素的宽度的四分之一和三分之一之间;深度是在肋的深度的四分之一和三分之一之间。明显地,较少深度的这样一个区域的其它尺寸、位置和形状适合于不同的实施例。
图3中未示出沿一个完整且已制造的单片光漫射装置的外部的周界壁。在一个实施例中,周界壁的厚度是肋的厚度的二分之一;因此,在图2中是厚度38的二分之一。在一个实施例中,周界壁具有与肋相同的深度,且没有槽。在一个实施例中,周界壁形成用于所有像素的侧的肋的功能,其具有在单片光漫射装置的周界上的至少一侧。周界壁可以或可以不具有减小的深度的区域,诸如36,可能具有与肋中的减小深度的区域不同的尺寸。
在一些实施例中,肋形成为从任何平面分离出来的单片元件,诸如图2所示出的30,具有厚度35。
在一个完整的单片光漫射装置或“瓦”中的像素元件的数目可以变化。在一个实施例中,瓦包括在一个6x 6阵列中的36个方形像素。其它合适阵列尺寸是在2x 2至256x 256的范围中。阵列尺寸的另一合适范围是3x4至100x 100。又一合适范围是4x 4至25x 25。又一合适范围是5x 5至12x 12。
图3示出用于一个像素的反射器40的实施例的俯视图。在此示例实施例中,每个像素是方形的。反射层可以被制造成用于单一像素、相邻像素的线性线、用于诸如6x 6阵列的瓦或用于多于1个瓦的一组像素元件、用单片或单件材料。在这样单片片材中的单个反射器可以通过使得反射器的周界的较大部分接合到相邻反射器而坚固地接合;或,相邻反射器可通过连接的小点灵活地接合。无论哪种方式,这种制造工艺有助于降低制造成本、减少了制造组装劳动,并有助于在制造产品中反射器与其他部件的精确对准。相邻反射器的这种接合在图中没有示出。41示出对应相应像素的角落的层的角落。42示出对应相应像素的边缘的层的边缘。对于一个实施例,43示出曲率变化为横截面曲线的拐点处的位置。注意的是,线43不是实际反射器上可见的线,但为清楚起见,在此图中示出为线。在一个实施例中,45是光进入窗,区域44是平的,线43和区域44之间的区域具有直线形状或凹曲线,并且区域40具有凸形状,或更复杂的形状,其可能是最初靠近线43是凸的,然后在周界42再次变形为凹形。41示出角落或反射器,其中角落半径可见。靠近角落41的任何折痕未示出于此图中。注意的是,此形状是与图1中示出的反射器不同的形状和实施例。
图4示出漫射层和肋的示意图,其中漫射层或肋或两者各自或二者制造成用于多于光漫射装置的单片元件。这种简化视图向上看或向下看,同时示出肋和漫射层,但往往没有这样的视图实际存在。60示出一个光漫射装置或像素的区域。参差不齐的周界61,特别强调的是这是多个装置的阵列的一部分。一个完整像素区域示出为在图的中心的大的竖直阴影方形60。八个围绕像素区域的部分通过诸如66和67的底纹斜线示出。四个肋的部分被示出。63标注一个水平肋,62标住一个竖直肋。注意的是,肋62和63可以是实心的、中空的、开槽的或形成沟槽;并且可以是开放或闭合的。肋可以具有中心槽,在一个肋中标记69。如果有槽,槽如图中的白色所示;如果没有槽,示出的白色区域是肋,而暗线是肋的侧,肋可以是渐细的。在此实施例中,肋的宽度被示出为68。两个肋相交的中心点是示出为点64。在像素的角落处的肋的内壁具有倒角半径,示出为65。单片光漫射装置的尺寸和比例在本文中别处讨论。
图5示出反射器的一个实施例的横截面。注意的是,在本实施例中,反射器的总体形状是一个直立的碗。此图和实施例没有示出具有在它的横截面中一个或多个拐点的反射器。70示出反射器的一部分,其是平面的,或者具有如大半径的平缓曲线。71示出反射器接近边缘的部分,其具有半径小于区域70的曲线。线72示出反射器的最上面边界:与反射器的边缘的至少一部分交叉的平面。线72不是反射器的部分。至少所述反射器的边缘的一部分。线72是不反射器的部件。反射器示出为阴影区域。图不是按比例的。73示出反射器的凸起区域,以容纳在反射器下方但在此实施例的“腔”的矩形盒子内的外部光源。此外部光源示出为77、74、75和76。外部光源不是反射器的部分,但是是整体发光瓦或发光面板的部分,作为实施例的一个应用包含仅一个漫射腔或漫射装置。77是电路板,在包装75中的具有光学覆盖件76的LED 74安装在电路板上。来自LED(或其它光源)的光通过光进入窗78进入腔。这里,这是反射层中的开口。在其他实施例中,光进入窗可包括材料。反射器的反射表面示出为79。表面72示出漫射层的光进入表面。漫射层未示出。
在图5示出的实施例中,注意的是,反射层70的底部与具有安装外部光源的电路板77的一部分共面。此新颖设计是特别紧密并且在一些实施例中还允许在反射层和光源或光源电路板之间的自对准。在此横截面中,80示出反射器的最外边缘或尖端。
图6A和6B示出挡板的两个实施例的等轴或立体图。挡板具有弯曲反射表面104。它具有4个支脚101。每个支脚具有足部102,并且足部具有针脚103。支脚101保持挡板处于腔中想要的高度。足部102保持它在正确的角度并且坐靠在安装表面上,该安装表面可能是反射器或电路板。其他实施例使用不同数量的支脚,从2至24。支脚可在想要的图案中成形成反射。具有不对齐的支脚优点或与本发明的装置的侧的数量不同的支脚具有优点,使得来自支脚的任何可能的阴影或高亮不会与装置的形状对准,从而最小化任何装置的照明的明显非均匀性。针脚103有助于制造和对准。例如,针脚103可以放置到反射器或电路板中相应的孔中,其中足部102倚靠在那个表面上。在图6A中示出的实施例中,反射器具有角落105。在图6B示出的实施例中,角落以凹部106替代。角落形状(诸如105或106或另外的形状或尺寸)的选择是制造挡板的一个重要方面,使得最终光漫射装置提供均匀的漫射光。
现在看图7A和7B,我们看到在光漫射装置或像素之间的肋的一个实施例的等距视图和横截面。在此实施例中,肋有两个目的。第一,它们是单个的光漫射装置以及由多个相邻的光漫射装置组成的瓦的关键结构元件。第二,它们以精准方式阻挡漫射层的相邻像素之间的光,使得来自两个相邻像素的光在两个像素之间的边界处看上去是均匀的,使得来自瓦或面板的全部光是均匀的且视觉上“无缝”,假设来自相邻像素的光被设定成相同的色调和亮度。在一个实施例中,肋也作为光漫射装置的腔的底部和顶部之间的关键分隔物
图7A的视图可以是颠倒的,其中层91是漫射层,或是正面朝上,其中层91是漫射装置的腔的基底。我们讨论层91是漫射层的实施例和视图。92示出样本肋组件。注意的是,单片件可结合许多像素之间的肋。这里围绕91示出一个像素区域的全部和它周围的八个其他像素的部分。两个瓦可以是相邻的,其中每个瓦使用单片件来建立用于那个瓦的所有肋。在此图中实施例示出为一个单片件是92,第二单片件是100,且97是两个单片肋件之间的接合处。在此实施例中,98示出漫射层的厚度。96示出在一个单片肋件内的两个交叉肋的内角落的倒角。此实施例的独特特征是,肋是渐细的,示出在93处以及在图7B中的111处。这指的是在肋与漫射层91相遇处,肋厚度是较薄的。此渐细是实施例的一个重要方面,其建立无缝外观以用于相邻光漫射装置的瓦中的多个像素。实施例的另一独特特征是,单片元件的肋在单片件的周界(,其也是瓦的周界)是正规肋厚度的一半。以这种方式,当两个瓦相邻放置且两个肋件相邻放置时,那么在此接合处的总的肋厚度与瓦内的肋厚度相同。例如,内部的肋厚度是示出为99。在线97处,两个相邻瓦的接合处,每个周界肋是一半厚度,且总厚度与在99处是相同的。93和94均示出肋随着它们到达漫射层是如何渐细的。94示出的是渐细实际上是相同的,甚至在两个相邻瓦的接合处。95示出连接两个相邻单片肋件的机械元件的实施例。
图7B示出光漫射装置之间的肋的实施例的侧视图。113一个光漫射装置或像素的侧视图。111是一个肋的端视图或横截面。114是相邻于113的像素的一部分。112是漫射层。115示出肋111的顶部和漫射层112之间的可选的空气间隙。在替代的实施例中,115可以是另一漫射层。层115的透射率、漫射或反射是不均匀的。如果115是漫射层,那么112也可以是漫射层或可以是保护性或其他目的的盖板。注意图中111处的渐细的肋。
图8示出反射器的实施例和光漫射装置的侧视图。121是漫射层。135是反射器,其中135箭头指向反射器表面。136标识用于一个光漫射装置的反射器的横截面的两个端部。图示出用于与此装置共享肋的相邻光漫射装置的两个额外反射器的部分。在一些实施例中,反射器135的边缘在肋122的顶部上方延伸,而不是在肋的内顶部角落终止。在一些实施例中,用于多个相邻光漫射器的反射器是由单一片材制造,且因此此单片元件的一部分在肋122的顶部上方通过。137示出光漫射装置的中心线。122示出两个肋的两个端视图或横截面。此图中的横截面是通过光漫射装置的两个边缘的中心。123示出光漫射装置的腔。124示出挡板的实施例的横截面。两个支脚和挡板的反射器形状是清楚可见的。125示出LED,在此实施例中的光源。126、127、128、129和130示出此横截面中的反射器的曲线的不同部分。在此实施例中,反射器的复杂曲线在建立通过漫射层121出来的光漫射装置的均匀的漫射光输出是重要的。126示出靠近LED并在挡板下方的平面区域。127示出线性区域或凹的区域,或碗形状的区域。128示出凸的区域。129示出另一凹的区域。130示出具有不同于区域129的曲率的线性或凹的区域。线131、132和133示出其中在反射器的此横截面中的曲率经过拐点的地方。在腔中的高度131处,从区域127到区域128曲率改变。在腔中的高度132处,从区域128到区域129曲率改变。在腔中的高度133处,从区域129到区域130曲率改变。134示出相邻于126的像素。在一个实施例中,此附图是合适地成比例的。其他实施例使用不同比例。
图9A、9B、9C和9D示出了反射器的一个实施例的四个视图。在所有视图中的141示出靠近中心的平面区域。在所有视图中的142示出曲率的第一区域。在所有视图中的143示出曲率的第二区域。在所有视图中的144示出曲率的第三区域,其靠近反射器的周界或顶部。在此实施例中,注意的是,在区域143和144之间有拐点。145示出光进入窗。146示出可选的折痕,该折痕在角落处开始且朝向中心移动。折痕的形状和长度在不同实施例中变化。图9A是侧视图。图9B是剖视等轴视图。图9C是俯视图。图9D是等轴视图。这四个视图不是按比例绘制的。注意的是,作为一个整体的反射器通常是一个预先成型的形状,而不是旋转形状。它可能有靠近中心的旋转形状,可能是或可能不是除平面区域和光进入窗之外。
图10A示出反射器的一个实施例的侧视的显像图。
图10B示出反射器的一个底部的侧视图的显像图。
图11示出光漫射装置的多个基本组件,示出在一个实施例的横截面中。装置的宽度示出为M,且装置的高度示出为H。基平面是153。光漫射离开表面是154;在其他实施例中,它是表面162。此图示出漫射层155。不是所有实施例都具有漫射层。光漫射离开表面可以在漫射层155的上面或下面或内部。151示出装置的中心线。此图还示LED,作为光源157;不是所有实施例都包括光源,且不是所有光源都是LED。挡板示出为156。反射器示出为158,其中线158上的箭头示出反射器的反射表面。线152标记封闭多边形的边缘。对于限定装置的腔的容积V,153是基平面,154是顶部平面,142是侧。159示出肋的横截面;第二肋在图中是可见的。肋用于机械地分离和支撑多个相邻的光漫射装置。这里,肋159在两个光漫射装置之间是共享的:图中的主要的一个和相邻装置160的一部分。注意的是,在此实施例中,肋是渐细的。在此实施例中,漫射光离开表面是在平面154中且延伸到在此横截面中示出为161的两个端点。注意的是,端点161刚好还不到示出为线152的装置的周界。因此,漫射光离开表面的面积是稍微地小于限定的多边形的基部和顶部的面积,限定的多边形的宽度是M。
此实施例的独特特征是大的M/H比例,如图11所示。这允许这些光漫射装置的阵列被相邻地配置,以形成瓦。这种瓦可接着相邻地放置,以形成面板。在一个理想的实施例中,来自单个光漫射装置或像素的光是均匀通过瓦和面板,以便形成大的无缝照明阵列。大的M/H比例允许制造低轮廓和低重量的瓦和面板。
此实施例的新颖特征是光源、挡板、反射器、肋和漫射层的尺寸、形状、位置和材料的选择,以便在图11的表面162处形成均匀光。特别地是,来自图11中的主要光漫射装置和相邻装置160的光在漫射层155内的肋159上方合并,从而在表面162处离开,其中穿过表面162的发射均匀性在示出主要光漫射装置和相邻装置160之间。渐细肋159有助于此特征,如反射器158和挡板156的形状。在一些实施例中,图11中的反射器158是按比例绘制;在其它实施例中,它是没有按比例绘制的。在一个实施例中,挡板是5至20mm宽和3至12mm高。在一个实施例中,挡板是10mm宽和6mm高。在一个实施例中,反射器是25至100mm宽和15至60mm高。在一个实施例中,反射器是50mm宽和30mm高。
额外的定义和实施例和权利要求讨论
“光混合室“或“光漫射装置”是如所述部件的组件。所述多边形容积的边界(两个平行正多边形加上壁)不一定由任何物理部件组成,虽然一个或多个边界区域可以包括物理元件或物理元件可以包括一个或多个边界区域。所述多边形室容积是用于包括实施例的物理组件的参考点。例如,反射器和半透射层可以是圆形、围绕圆柱形或所述多边形容积内的蛤形容积。理想情况下,所述多边形容积是围绕光漫射装置的具体化组件的最小多边形容积。
多边形具有等于或大于3的任何数量的侧。
在一个实施例中,多边形具有6个侧。在一个实施例中,多边形具有4个侧。
“多边形直径”M通过从任何角落到边缘的部分或另一角落的最大距离来限定。也就是,M是多边形内部的最大可能的直线。
“光进入窗”是反射器的开口或一组开口,通过光进入窗,光可以进入光混合室。光不需要起源于光混合室。例如,LED或其它光源可凸出通过光进入窗,使得光起源于室内部。光还可起源于光混合室外部。窗可以由诸如透明或半透明的层、材料或组件的材料制成。
光进入窗的“定心精度”可以是宽度M的0.001%至90%的范围。又一范围是宽度M的0.1%至25%。又一范围是M的1%至5%。用于定心精度的又一值不大于M的5%。用于定心精度的又一值不大于M的20%。定心精度指的是光进入窗的中心的定位是以多边形的理想中心的平面上的任何方向等于或小于、正或负量测的指定精准度。例如,M是10cm,且定心精度是20%,则光进入窗的中心必须位于距离多边形的中心等于或小于2厘米。
“离开表面面积阈值”是限定为第二多边形的面积的比率。100%将意指离开表面面积与第二多边形的面积相同。离开表面面积阈值的合适范围是2%至100%。离开表面面积阈值的第二合适范围是50%至100%。离开表面面积阈值的又一合适范围是80%至100%。离开表面面积阈值的合适范围是80%。离开表面面积阈值的另一合适范围是90%。离开表面面积阈值的另一合适范围是95%。离开表面面积阈值的另一合适范围是98%。离开表面面积阈值的另一合适范围是99%。一般来说,较大离开表面面积阈值提供用于一些应用和实施例的非常高效率和更均匀的最终现象。接近100%的离开表面阈值可呈现多个制造的挑战。如果离开表面是弯曲的,测量应为离开表面到漫射平面的投影。
“预定基底距离”是反侧器层与混合容积的基底的距离。这可以以诸如mm的距离单位来测量。这可以如多边形宽度M或高度的比分比来测量。这可以是反射层到基底的最小距离、或使用包括数值平均、平均数或众数的现有技术的已知“平均”的一个定义的平均距离。预定基底距离的合适范围是H的0%至80%。预定基底距离的另一合适范围是H的0%至30%。预定基底距离的又一合适范围是H的0%至10%。预定基底距离的合适值是0。另一合适值是小于1mm。另一合适值是小于H的10%。另一合适值是小于H的1%。
直径可以是至少9/3H,或至少8/3H,或至少7/3H、6/3H,或至少5/3H,或至少2/3H,或至少二分之一H。
“反射器面积阈值”测量反射器的尺寸作为最大可能面积的百分比。此面积大致是混合腔容积的基底减去光进入窗的面积。该面积通过反射器的制造公差而实际上减少,因为它必须装配在混合腔容积内(或包括室的基底的全部或部分),同时不阻挡进入光进入窗的光。面积通过制造反射器碗形状而实际上增加,使得反射器的一些侧沿着容积的壁的部分或全部向上延伸。因此,因为反射器可以不是平面的,所以它可以具有大于混合室的基底的面积减去进入窗口的面积的100%的一个面积。如果室是深的(H相对于M是大的),反射器可以比室的基底的面积大得多。反射面积可以多种方式测量。一种这样的方式是测量反射器在光混合室的基底上的投影面积:即在基底平面上的投影。测量反射器的面积的另一这样的方式是测量反射器的整个反射面积。在使用的应用中,测量反射器的面积的又一这样的方式是包括反射器是有效地反射的仅仅那些面积,其高于阈值,例如至少25%或50%的反射。一般来说,较大的反射器提供更高的效率,其受反射器的形状、材料、漫射和其他参数影响。用于反射器面积阈值的合适范围是50%至500%的(混合室容积的基底的面积减去光进入窗的面积),下文指的是面积AA。反射器面积阈值的另一合适范围是AA的75%至150%。另一合适范围是AA的90%至120%。反射器面积阈值的合适值是90%。
“半透射面积阈值”可被测量作为光混合室容积V的顶部的百分比。也就是说,作为面积S的百分比。一般来说,半透射层的较大面积改进了光混合室的效率。半透射层可以是弯曲的,在这种情况下,它的面积是被测量作为它的到混和容积V的顶部的投影。因此,最大面积可能是S。半透射面积阈值的合适范围是25%至100%。另一合适范围是75%至100%。另一合适范围在90%至100%。另一合适范围在95%至100%。用于半透射面积阈值的的合适值是80%。用于半透射面积阈值的的另一合适值是95%。半透射层可具有弯曲的边缘,以以自对准方式装配在光混合室内。半透射层的边缘可以沿着容积V的边缘向下弯曲。
半透射层的边缘可以接近、接触或重叠反射器层的边缘。他们可能会重叠在反射器层的边缘的内部或外部。
“预定光均匀性”是指如何均匀的光出现在表面上的不同点,所述表面诸如半透射层或漫射层的表面。如本领域技术人员所知道的,均匀性是通过读取在小的测量区域上的大量光、在更大区域上移动测量区域以进行测试,并在比较在待测试的区域上的不同读数的差异来进行测量的。通常,均匀性测量被分为“总体”均匀性和“局部”均匀性测量。总体均匀性指的是被测试的整个较大区域。局部均匀性指的是彼此在一定距离内进行的测量。局部均匀性例如可被限定于总体区域的1%或10%的区域。可用于均匀性的公式是1–(最大-最小)/(最大+最小),其中最大是在被测试区域上取得的最大测量值,最小是在被测试区域上取得的最小测量值。如果最大=最小,则均匀性是1或100%。如果最大=2*最小=2,则均匀性是1–[(2–1)/(2+1)]=67%。最大可能均匀性是100%。这有时说,非均匀性为0%。均匀性的一个值是50%。均匀性的另一值是80%。均匀性的又一值是90%。95%。均匀性的又一值是98%。局部均匀性和总体均匀性的值可以是不同的。例如,一对局部和总体均匀性值分别是95%和90%。
在层的横截面中,例如用于反射器的“碗形状”是限定为曲线,其中与层的中心的半径相比,曲线在最靠近基底或顶部多边形的最近边缘的点处具有最小的半径。此形状可以是线性的或平面(无限半径),以用于靠近层的中心的区域。此形状可以具有一个或多个壁区域,其是直的并且平行于多边形容积。
“折痕”可以是或可以包括缝隙。
用于反射器或反射器表面的连续性的预定连续性百分比可以是至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%、至少98%、至少99%或100%。
光漫射装置在使用中的实际取向不是由任何本文专门用语来暗示的。特别是,本发明的实施例旨在在所有取向中使用。
“LED”指的是一个LED或一组LED。因此,“LED”包括任何数量的LED。
本发明的实施例包括在权利要求中的特征和限制的所有可能的组合。本发明的实施例包括在本发明的公开中所描述或示出的特征的所有功能组合。所有特征、实施例、权利要求和权利要求限制的所有组合和子组合被明确包括在本文的实施例。
理想、理想地、最佳和较佳——文字的使用,“理想”、“理想地”、“最佳”、“最佳”、“应该”和“较佳”,在描述本发明的上下文中使用时,具体指用于本发明的一个或多个应用的一个或多个实施例的最佳模式。这种最佳模式是非限制性的,并且可能不是用于所有的实施例、应用、执行技术的最佳模式,如一个训练有素的技术人员将了解的。
可以、能、选择、模式、替代和特征——文字的使用,“可以”、“能”、“选择”、“可选择”、“模式”、“替代”、“典型”、“理想”和“特征”,在描述本发明的上下文中使用时,具体提及本发明的各种实施例。所描述的优点仅指提供优点的那些实施例。本文的所有描述、示例和方案是非限制性的,如一个训练有素的技术人员将了解的。
所有示例是样本实施例。特别地,在所有条件下,短语“发明”应该被解释成意指“本发明的一个实施例”。示例、方案、附图,应用和所要求保护的权益是非限制性的。本发明的唯一限制是在权利要求中。
M/H的合适比例是大于1。M/H的另一合适比例是大于1.5。M/H的的又一合适比例是大于2。M/H的又一合适比例是大于3。M/H的又一合适比例是大于5。M/H的又一合适比例是大于8。
“靠近”中心、“靠近”边缘或“靠近”角落,指的是区域或范围的中心是在预定范围内,如光混合室的直径M或讨论的层的直径的距离或百分比。这种范围可以是1%至50%的范围。另一范围可以是5%至30%的范围。合适预定范围可以是25%。
对于单片漫射器:像素区域的合适厚度是在0.5mm至15mm的范围中。像素区域的另一合适厚度是在2mm至5mm。一个合适厚度是3mm。
对于单片漫射器:用于单片漫射器中的肋的“大致恒定宽度”指的是至少50%的肋具有平均肋宽度的正或负50%的宽度。肋可具有切口部。也就是,肋可以由两个或多个壁组成,或具有不均匀的高度。肋宽度的合适范围是1mm至15mm。另一合适范围是2mm至5mm。
对于单片漫射器:用于插入肋的槽的合适范围是肋宽度的10%至90%。另一合适范围是肋宽度的25%至75%。槽的合适宽度是肋宽度的40%。
对于单片漫射器:用于单片漫射器的周界壁的“大致恒定宽度”指的是至少50%的周界壁具有平均周界壁宽度的正或负50%的宽度。
对于单片漫射器:“实质上平面”指的是表面是在单片漫射器的厚度的正或负25%的平面上。
对于单片漫射器:“第二和第三厚度是相同的”,指的是在正或负25%内是相同的。
对于单片漫射器:“周界壁的宽度实质上是肋的宽度的二分之一”,指的是在正或负25%内的二分之一。
对于单片漫射器:“肋具有沿着它们的长轴线的槽”,在一个实施例中,槽宽度是这样的,槽的宽度是肋宽度的三分之一(在正或负25%内),且接着肋的两个剩余的壁是每个肋宽度的三分之一(在正或负25%内)。槽深度可以从肋深度的10%变化到肋深度的150%,其前提是槽没有穿透漫射器的漫射表面。在一个实施例上,槽深度在正或负25%内是与肋深度相同的。槽的基底可以是弯曲的。
对于单片漫射器:“具有内腔的肋”,指的是半径在像素区域的直径的0.1%至33%的范围。另一合适半径范围是像素区域的直径的1%至5%。
对于单片漫射器:“较少深度的区域”可具有沿着像素的一个边缘的长度的1%至90%的范围中的肋的长度。用于较少深度的区域的长度的另一合适范围是像素区域的一个边缘的长度的5%至60%。较少深度的区域的合适深度是肋的深度的1%至100%。用于较少深度的区域的另一合适深度是肋的深度的10%至75%。一般来说,较少深度的区域需要足以允许用于它想要的配合部件上的突起的空隙,同时足够小以维持用于它们想要配合或分隔目的的肋的结构完整性和肋的足够长度。
对于半透射层的制造:“相似的形状”是指彼此具有相同数量的侧边的形状(如有的话),并在正或负25%内具有相同面积。
对于半透射层的制造:“非均匀”是指跨越该区域时,透射率至少变化25%。非均匀性的更详细的实施例在本文别处描述。
像素的直径的合适范围是1mm至10米。像素的另一合适范围是5mm至500mm。像素直径的合适值是50mm。
漫射装置的平面部分的厚度的合适厚度是1mm至100mm。另一合适范围是1mm至10mm。漫射装置的平面部分的厚度的合适值是3mm。
光漫射装置的厚度的合适范围是0.5mm至600mm。另一合适范围是2mm至100mm。光混合室的厚度的合适值是5.7mm。
光漫射装置的直径与高度的M/H比例的合适范围是0.5至50。另一合适范围是2至20。另一合适范围是5至12。另一合适范围是大于2。M/H比例的合适值是8。
光漫射装置中的肋厚度的合适范围是0.2mm至50mm。另一合适范围是1mm至10mm。肋厚度的合适值是3.2mm。
光漫射装置中的肋中的开槽的宽度的合适范围是肋厚度的10%至90%。另一合适范围是25%至75%。合适值是50%。
反射层的合适深度是小于10mm。半透射层的合适深度是小于10mm。
反射层的宽度/深度的合适比例是大于2。另一合适比例是大于10。
半透射层的宽度/深度的合适比例是大于2。另一合适比例是大于10。

Claims (14)

1.一种光漫射装置,包括光进入部分、光离开部分和至少一个反射器,其中离开所述光漫射装置的光的发射率在预定光均匀性公差内是均匀的,其中改进包括:
水平基底平面;
第一正多边形,所述第一正多边形在所述基底平面上,且具有多边形中心、具有P个多边形边缘、具有P个多边形角落、具有面积S和多边形直径M,其中P小于或等于六;
水平漫射平面,所述水平漫射平面在所述基底平面上且平行于所述基底平面,并与所述基底平面分离开漫射平面高度H;
三维封闭容积V,所述三维封闭容积V由基底、顶部及P个侧来限定,其中所述基底是所述第一正多边形,所述顶部是第二多边形,所述第二多边形与所述第一多边形相同,且位于所述漫射平面上,且所述P个侧是多个竖直的壁,每个壁垂直于所述基底平面和连接所述第一多边形和所述第二多边形的多个边缘的所述漫射平面延伸;
光漫射装置主轴线,所述光漫射装置主轴线在所述正多边形的中心垂直于所述水平基底平面;
光进入窗,所述光进入窗在预定定心准确性内处于所述第一多边形的中心;
漫射光离开表面,所述漫射光离开表面的面积
等于或大于离开表面阈值面积;
反射器,所述反射器包括弯曲反射器表面,其中所述反射器表面在预定连续比例内是连续的,所述反射器表面从所述光进入窗向外延伸到所述封闭容积V的所述P个侧,且所述反射器表面围绕所述光进入窗设置在所述封闭容积V的所述基底处,并设置在所述反射器表面的周界处的所述封闭容积V的所述顶部;其中随着所述反射器表面从它的周界向内延伸,所述反射器表面的至少一部分不是由二维曲线围绕反射器表面轴线的旋转所建立的表面形状;且其中随着所述反射器表面从它的周界向内延伸,所述反射器表面包括从容积V的多边形的顶部的P个角落的每一个角落向内延伸的折痕;以及
反射挡板,所述反射挡板在所述光进入窗和所述水平漫射平面之间设置在所述容积V内,其中所述挡板将至少一部分光从所述光进入口向所述反射器的表面反射;
使得通过所述光进入窗进入所述光漫射装置的所述光的至少一预定比例在所述预定光均匀性公差内以均匀的照明离开所述漫射光离开表面。
2.根据权利要求1所述的光漫射装置,还包括:
单片光漫射层,所述单片光漫射层设置于所述水平漫射平面的下方,使得所述反射器表面设置于所述光漫射层的下表面,且所述水平漫射平面设置于所述光漫射层的上表面;其中下限定为朝向所述基底平面,且上限定为远离所述基底平面。
3.根据权利要求1所述的光漫射装置,其中:
所述光漫射装置,其不包括任何光源本身,是没有光折射元件的。
4.根据权利要求1所述的光漫射装置,其中:
所述反射挡板包括反射挡板表面,所述反射挡板表面面向所述光进入窗,其中所述挡板表面是凸的且面向所述光进入窗;以及
多个支脚,其中所述支脚穿透所述反射器表面的平面,且从所述挡板反射的至少一部分光在至少两个支脚之间朝向所述反射器表面通过。
5.根据权利要求1所述的光漫射装置,其中:
所述反射器是由单片平面片材制造的。
6.根据权利要求1所述的光漫射装置,其中:
所述反射器包括P个狭缝,每个狭缝从所述反射器的周界向内延伸。
7.根据权利要求1所述的光漫射装置,还包括:
反射器横截面,所述反射器横截面从第一反射器边缘的中心到与所述第一边缘相对的第二反射器边缘的中心;并且
其中所述反射器表面的所述反射器横截面包括第一拐点,所述第一拐点在从所述横截面的中心到所述横截面的端点的距离的50%和90%之间。
8.根据权利要求7所述的光漫射装置,其中:
其中所述反射器横结面包括至少第二拐点。
9.根据权利要求1所述的光漫射装置,其中:
所述直径M是高度H的至少5/3。
10.根据权利要求1所述的光漫射装置,其中:
所述直径M是高度H的至少2/3倍。
11.根据权利要求1所述的光漫射装置,还包括:
P个肋,所述P个肋设置于所述正多边形的所述侧处,从所述水平基底平面向所述水平漫射平面延伸,其中所述肋是减缩的,其中它们的较窄宽度靠近所述水平漫射平面。
12.根据权利要求1所述的光漫射装置,还包括:
P个肋,所述P个肋设置于所述正多边形的所述侧处,从所述水平基底平面向所述水平漫射平面延伸,其中用于多个相邻光漫射装置的所述肋是单片的。
13.根据权利要求1所述的光漫射装置,还包括:
漫射层,所述漫射层靠近所述水平漫射平面,其中用于多个相邻光漫射装置的所述漫射层是单片的。
14.根据权利要求1所述的光漫射装置,其中:
所述直径M是高度H的至少2/3倍;
所述挡板的尺寸是在5至20mm宽和3至12mm高的范围中;并且
所述反射器的尺寸是在25至100mm宽和15至60mm高的范围中。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108168692A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种光斑均匀度测量系统及其控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1496488A1 (en) * 2002-04-17 2005-01-12 Kabushiki Kaisha Box Surface light emitting device
US20070002565A1 (en) * 2005-06-30 2007-01-04 Lg.Philips Lcd Co., Ltd. Backlight unit
EP2187113A1 (en) * 2008-11-18 2010-05-19 Toshiba Lighting & Technology Corporation Lighting device including translucent cover for diffusing light from light source
CN102062350A (zh) * 2010-11-18 2011-05-18 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Led光源配光装置
EP2672174A1 (de) * 2012-06-08 2013-12-11 Hurst + Schröder GmbH Beleuchtungsvorrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002107720A (ja) * 2000-09-29 2002-04-10 Koichi Matsui 複数光源用の直下型照明装置
EP2420873A3 (en) * 2001-12-14 2013-01-16 QUALCOMM MEMS Technologies, Inc. Uniform illumination system
KR20160079940A (ko) * 2008-01-28 2016-07-06 리얼디 인크. 편광 보존 전면 투사 스크린
US20110090423A1 (en) * 2008-06-13 2011-04-21 Wheatley John A Illumination device with progressive injection
CN102080771A (zh) * 2009-11-27 2011-06-01 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管灯具
US20120300456A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-29 Phillips Iii William E Reflectors optimized for led lighting fixture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1496488A1 (en) * 2002-04-17 2005-01-12 Kabushiki Kaisha Box Surface light emitting device
US20070002565A1 (en) * 2005-06-30 2007-01-04 Lg.Philips Lcd Co., Ltd. Backlight unit
EP2187113A1 (en) * 2008-11-18 2010-05-19 Toshiba Lighting & Technology Corporation Lighting device including translucent cover for diffusing light from light source
CN102062350A (zh) * 2010-11-18 2011-05-18 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Led光源配光装置
EP2672174A1 (de) * 2012-06-08 2013-12-11 Hurst + Schröder GmbH Beleuchtungsvorrichtung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108168692A (zh) * 2017-12-27 2018-06-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种光斑均匀度测量系统及其控制方法

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