ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ С ОПТИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТОМ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ЦВЕТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УГЛА Российский патент 2019 года по МПК H01L33/58 F21K9/60 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к осветительному узлу.

Кроме того, изобретение относится к лампе и светильнику.

Изобретение также относится к способу изготовления оптического элемента, предназначенному для использования в осветительном узле, и программе управления изготовлением.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В опубликованной заявке US2010/0072488A1 на патент США описан светодиод (СД), который излучает свет в слой люминофора. В слое люминофора осуществляется преобразование части света, излучаемого светодиодом, с получением излучения относительно белого цвета. Однако цвет излучаемого света изменяется при различных углах излучения света, иначе говоря, имеется значительное изменение цвета в зависимости от угла. В вариантах осуществления, изложенных в цитируемом документе, высоту и/или ширину слоя люминофора точно выдерживают для поддержания заданного цвета в зависимости от угла. В рассмотренном варианте осуществления ширину и высоту слоя люминофора выдерживают для поддержания заданного количества излучаемого голубоватого белого света при относительно небольших углах излучения света и количества излучаемого желтоватого белого света при относительно больших углах излучения света. Далее в цитируемом патентном документе предложено использовать отражатель или линзу для коррекции изменения цвета в зависимости от угла, чтобы получать излучение света, который имеет относительно однородный цвет при всех углах излучения света.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения заключается в создании источника света с преобразующим люминофором, имеющего улучшенный профиль света в зависимости от угла.

Согласно аспекту изобретения для этого предложен осветительный узел. Осветительный узел содержит источник света и оптический элемент. Источник света содержит твердотельный излучатель света и люминесцентный элемент. Твердотельный излучатель света расположен для излучения света первого цвета в люминесцентный элемент. Люминесцентный элемент содержит люминесцентный материал для поглощения части света первого цвета и для преобразования части поглощаемого света в свет второго цвета. Люминесцентный элемент содержит светоизлучающее окно, через которое излучается свет первого цвета и/или второго цвета. Оптический элемент расположен для снижения изменения цвета в зависимости от угла света, излучаемого светоизлучающим окном люминесцентного элемента. Оптический элемент содержит поверхность входа света, поверхность выхода света и на множестве мест пропускающую свет стенку, продолжающуюся от поверхности входа света до поверхности выхода света. Для приема света, излучаемого люминесцентным элементом, поверхность входа света обращена к светоизлучающему окну люминесцентного элемента. Для излучения передаваемого света в окружающую среду осветительного узла поверхность выхода света расположена противоположно поверхности входа света.

Между стенками оптического элемента часть принимаемого света может передаваться без задерживания стенками. В частности, свет, который имеет углы излучения света, при которых он является почти параллельным стенкам, не падает на стенки. Свет с лучами света, для которых имеются большие углы излучения света, падает на пропускающие свет стенки. Пропускающие свет стенки позволяют проходить большей части света, падающего на стенки. При каждом переходе из одной среды в другую среду почти невозможно предотвращать никакое отражение света, даже когда углы, под которыми лучи света падают на переходную поверхность, меньше, чем критический угол переходной поверхности. Хотя поверхность стенок может выглядеть относительно плоской, при рассмотрении на микроуровне можно видеть некоторую шероховатость и, следовательно, стенки также могут отражать некоторые лучи света, падающие под меньшим углом, чем критический угол. Поэтому (ограниченное) количество лучей света отражается стенками, в то время как часть лучей света проходит в область позади стенки. Следовательно, после прохождения через стенку лучи света могут падать на пропускающую свет стенку на другом месте, на котором (ограниченное) количество прошедших лучей света может снова отразиться, в то время как часть их проходит к другой стороне стенки, и т.д. В частности, лучи света, которые отражаются на поверхности стенок, могут отражаться по (несколько) иному направлению. Поскольку часть лучей света при больших углах излучения света отражается на стенках, различные цвета света, излучаемого под различными углами излучения света, лучше смешиваются. Иначе говоря, часть света, излучаемого под большими углами излучения света, отражается так, что становится светом с другим углом излучения света, и поэтому свет, излучаемый под большими углами, лучше смешивается со светом, излучаемым под меньшими углами. Тем самым снижаются изменения цвета излучаемого света при различных углах излучения света. Таким образом, оптическим элементом улучшается профиль цвета источника света в зависимости от угла. Следует отметить, что термином «угол излучения света» (для конкретного луча света) определяется угол между конкретным лучом света и (виртуальной) линией, перпендикулярной к светоизлучающему окну.

Оптический элемент имеет поверхность входа света на первой стороне. Первая сторона расположена в таком положении, что (большая часть) света, излучаемого светоизлучающим окном люминесцентного элемента, принимается поверхностью входа света. Поверхность входа света обращена к светоизлучающему окну. Поверхность входа света может находиться в контакте со светоизлучающим окном или в ином случае может иметься промежуток между светоизлучающим окном и поверхностью входа света (например, для предотвращения передачи теплоты от люминесцентного элемента к оптическому элементу). Пространство между пропускающей свет стенкой на различных местах может содержать среду, например прозрачный газ. Поверхность входа света и поверхность выхода света могут быть открытыми и поэтому могут находиться в контакте с окружающей средой. Следовательно, можно предполагать, что пространство между пропускающей свет стенкой на различных местах заполнено воздухом или другим специфическим газом, который присутствует в окружающей среде осветительного узла. Пропускающая свет стенка может иметь равномерную толщину, но также может иметь различную толщину на разных местах.

В качестве опции (по выбору) оптический элемент содержит канальную структуру, в которой пропускающие свет стенки каналов окружают каналы, первый конец каналов расположен на поверхности входа света и второй, противоположный конец каналов расположен на поверхности выхода света. Стенки каналов совместно образуют стенку на различных местах. Каналы могут быть расположены с прилеганием друг к другу и отделены стенками каналов. Такая канальная структура представляет собой относительно (механически) прочную структуру, и такие канальные структуры можно относительно легко изготавливать.

Осветительный узел, содержащий рассмотренную выше канальную структуру, можно определить как осветительный узел, содержащий а) излучатель света, содержащий твердотельный излучатель света и люминесцентный элемент, при этом твердотельный излучатель света расположен для излучения света первого цвета в люминесцентный элемент, люминесцентный элемент содержит люминесцентный материал для поглощения части света первого цвета и для преобразования части поглощаемого света в свет второго цвета, люминесцентный элемент содержит светоизлучающее окно, через которое излучается свет первого цвета и/или второго цвета, и b) оптический элемент, расположенный для снижения изменения цвета в зависимости от угла света, излучаемого светоизлучающим окном люминесцентного элемента, при этом оптический элемент содержит канальную структуру, в которой пропускающие свет стенки окружают каналы, первый конец каналов представляет собой входные световые окна, принимающие свет из светоизлучающего окна, и второй, противоположный конец каналов представляет собой выходные световые окна для излучения передаваемого света во внешнюю среду осветительного узла.

В качестве опции пропускающая свет стенка на множестве мест образована спиральной стенкой, которая в плоскости, параллельной поверхности входа света или поверхности выхода света, имеет в поперечном сечении форму спирали. Оптический элемент со спиральной стенкой можно относительно легко изготавливать, поскольку необходимо использовать только один удлиненный стеночный элемент, который последовательно располагают по спирали.

В качестве опции стенки на множестве мест выполнены из прозрачного материала. В частности, при использовании прозрачного материала лучи света (имеющие меньший угол изучения света, чем критический угол) в ограниченном количестве отражаются стенками. Изобретатели обнаружили, что только небольшая часть света должна отражаться для снижения изменений цвета света, излучаемого под различными углами излучения света. Поэтому прозрачным материалом обеспечивается улучшенный профиль цвета в зависимости от угла и то же время предотвращается излишнее поглощение света (и тем самым предотвращается слишком большое снижение эффективности) и предотвращается слишком сильная коллимация света, излучаемого со светоизлучающей поверхности.

В качестве опции стенки на множестве мест расположены для отражения от 5% до 20% света, который падает на стенки. Материалы стенок и структура стенок влияют на количество отраженного света. В частности, прозрачные стенки во многих случаях имеют эту степень отражения. Следует отметить, что стенки пропускают свет, и поэтому предполагается, что (с учетом ограниченной степени поглощения света) по меньшей мере 70% падающего света проходят через пропускающие свет стенки и что в качестве опции по меньшей мере 80% падающего света проходят через пропускающие свет стенки. В качестве опции стенки отражают от 5% до 10% света, который падает на стенки.

В качестве опции поверхность стенок, которые продолжаются от поверхности входа света до поверхности выхода света, имеет рельеф. Небольшой рельеф стенок вносит вклад в отражение света, который падает на стенку. Тем самым достигается лучшее смешение света и получается более однородный цвет. Рельеф может быть образован шероховатой поверхностью или регулярной волнистой поверхностью. Рельеф можно образовать, например, травлением или он может быть следствием шероховатой структуры формы, в которой формуют стенки. Другие технологии изготовления, результатом которых является ограниченный рельеф, рассмотрены ниже. Кроме того, рельеф может быть периодической структурой, образованной, например, выступами, имеющими форму половины ромба, полусферы. В качестве опции рельеф образован ребрами, то есть выступами, продолжающимися в плоскости, почти параллельной поверхности входа света или поверхности выхода света. В качестве опции форма ребер в поперечном сечении является треугольной, синусоидальной, криволинейной или прямоугольной.

В качестве опции поверхность стенок на множестве мест имеет структуру, являющуюся результатом применения аддитивной технологии изготовления. При использовании аддитивной технологии изготовления изготавливаемые объекты создают добавлением слоя поверх ранее изготовленного слоя. Примером такой технологии является трехмерная печать. При добавлении слоев поверх ранее изготовленного слоя структура боковых стенок представляет собой картину повторяющихся ребер, то есть выступов или линий. Периодичность ребер может быть в пределах от 2 до 500 мкм или в качестве опции в пределах от 50 до 200 мкм. Средняя высота поверхности ребер (которая является средним расстоянием между максимумами и минимумами ребер, измеряемым в направлении, перпендикулярном к поверхности стенки) может быть в пределах от 1 до 50 мкм или в качестве опции в пределах от 3 до 30 мкм.

В качестве опции стенки содержат по меньшей мере один из следующих материалов, то есть, стенки на множестве мест содержат по меньшей мере один материал из следующих материалов или смесей и сополимеров следующих материалов: полиолефина, такого как, например, полипропилен (ПП), полиэфира, такого как, например, полиэтилентерефталат (ПЭТ), акрилата, такого как, например, поли(метилметакрилат) (ПММА), поликарбоната (ПК), такого как, например, поликарбонат на основе бисфенола А, полистирола, акрилонитрилового сополимера стирола с бутадиеном (АССБ), полимера молочной кислоты.

Стенки необязательно выполнять только из рассмотренного выше материала. Кроме того, можно использовать смесь материалов или некоторые стенки можно выполнять из одних материалов и другие стенки выполнять из других материалов. Материал стенок может также содержать дополнительные вещества.

В качестве опции формы поперечного сечения каналов выбираются из треугольника, квадрата, прямоугольника, круга, эллипса или многоугольника, имеющего многочисленные равные углы и/или многочисленные равные ребра. Примерами многоугольников, имеющих многочисленные равные углы и многочисленные ребра равной длины, являются, например, пятиугольники, шестиугольники, семиугольники, восьмиугольники и т.д. Нет необходимости в том, чтобы каждый канал имел одну и ту же форму поперечного сечения, в оптическом элементе можно сочетать различные формы, чтобы получать на выходе однородный цвет при различных углах излучения света. Когда все каналы имеют квадратную, прямоугольную или шестиугольную форму поперечного сечения, все каналы могут быть расположенными с прилеганием каналами и они могут быть разделены только тонкими стенками, и следствием этого являются эффективное использование пространства и относительно высокая световая эффективность.

В качестве опции стенки на множестве мест имеют высоту, которая определяется как наикратчайшее расстояние от поверхности входа света до поверхности выхода света, при этом высоты находятся в пределах от 0,5 до 5,5 мм или в качестве опции высоты каналов находятся в пределах от 0,8 до 1,2 мм. Когда оптический элемент имеет каналы, каждый канал имеет ширину, ширина определяется в радиальном направлении канала и является наикратчайшим расстоянием от точки на стенке канала до противолежащей точки на стенке канала, при этом ширина каналов находится в пределах от 0,4 до 3,5 мм. В качестве опции ширина каналов находится в пределах от 1,8 до 2,2 мм.

Изобретатели обнаружили, что каналами, имеющими такие высоты и ширины, обеспечивается выгодное снижение изменений цвета в зависимости от угла и в то же время сохраняется эффективность оптического элемента и предотвращается слишком сильная коллимация света.

Когда оптический элемент содержит каналы, то в качестве опции отношение между высотой и шириной каналов находится в пределах от 1,65 до 2,3. Изобретатели обнаружили, что при отношении размеров в этом интервале обеспечивается выгодное снижение изменения цвета в зависимости от угла без привнесения многих других побочных эффектов, подобных снижению эффективности и слишком сильной коллимации.

В качестве опции размер оптического элемента, измеряемый в направлении, перпендикулярном к продольному направлению каналов, равен размеру или больше размера светоизлучающего окна люминесцентного элемента. Если оптический элемент является достаточно большим, он способен принимать весь свет, излучаемый через светоизлучающее окно, и понижать изменение цвета в зависимости от угла во всем световом пучке, излучаемом источником света.

В качестве опции осветительный узел содержит по меньшей мере три канала.

В соответствии с другим аспектом изобретения предложена лампа, которая содержит осветительный узел согласно одному из рассмотренных выше вариантов осуществления.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предложен светильник, который содержит осветительный узел согласно одному из рассмотренных выше вариантов осуществления или который содержит упомянутую выше лампу.

В соответствии с аспектом изобретения предложен способ изготовления оптического элемента, предназначенного для использования в осветительном узле согласно рассмотренным выше вариантам осуществления. Оптический элемент расположен для снижения изменения цвета в зависимости от угла света, излучаемого светоизлучающим окном люминесцентного элемента. Оптический элемент содержит поверхность входа света, поверхность выхода света и на множестве мест пропускающую свет стенку, продолжающуюся от поверхности входа света до поверхности выхода света. Способ изготовления основан на аддитивном изготовлении и содержит i) осаждение устройством для аддитивного изготовления первого слоя стенки на различных местах, при этом осаждают пропускающий свет материал, ii) осаждение устройством для аддитивного изготовления последующего слоя стенок оптического элемента поверх ранее осажденного слоя, при этом осуждают пропускающий свет материал и осаждение последующего слоя повторяют до тех пор, пока не будет достигнута заданная высота стенки, и в результате получают оптический элемент, при этом высоту измеряют вдоль стенки по наикратчайшему пути от поверхности входа света до поверхности выхода света. Следует отметить, что в варианте осуществления вместо аддитивного изготовления можно производить трехмерную печать.

Согласно дополнительному аспекту изобретения предложена программа управления изготовлением, которая содержит инструкции. Программа работает, чтобы побудить устройство для аддитивного изготовления к выполнению ранее рассмотренного способа изготовления. Программа управления изготовлением может быть компьютерной программой, которая может выполняться компьютером, управляющим устройством для аддитивного изготовления. Следует отметить, что в варианте осуществления вместо аддитивного изготовления можно производить трехмерную печать. В варианте осуществления программа управления изготовлением может находиться на носителе данных, таком как компакт-диск, жесткий диск, флэш-память, дискета и т.д. Кроме того, в варианте осуществления программа управления изготовлением может находиться в запоминающем устройстве компьютера или устройства аддитивного изготовления. В варианте осуществления программа управления изготовлением также может быть доступна для загрузки с сервера по сети данных, такой как Интернет.

Дальнейшие предпочтительные варианты осуществления устройства и способа согласно изобретению приведены в прилагаемой формуле изобретения, раскрытие которой включено в эту заявку путем ссылки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными и ясными при обращении к вариантам осуществления, рассмотренным для примера в нижеследующем описании, и при обращении к сопровождающим чертежам, на которых:

фиг. 1 - трехмерный вид осветительного узла согласно варианту осуществления;

фиг. 2а - разрез осветительного узла из фиг. 1 по линии II-II' согласно варианту осуществления;

фиг. 2b - вид сверху осветительного узла согласно дальнейшему варианту осуществления;

фиг. 3а - вид сверху осветительного узла согласно еще одному варианту осуществления;

фиг. 3b - вид сверху оптического элемента согласно варианту осуществления;

фиг. 3с - вид сверху оптического элемента согласно еще одному варианту осуществления;

фиг. 4а - график, на котором показаны результаты измерений изменений цвета в зависимости от угла для осветительного узла согласно различным вариантам осуществления;

фиг. 4b - график, на котором показан эффект коллимации оптического элемента;

фиг. 5а - вид лампы согласно варианту осуществления;

фиг. 5b - вид лампы согласно еще одному варианту осуществления;

фиг. 6 - светильник согласно варианту осуществления;

фиг. 7а - схематичная иллюстрация способа изготовления согласно варианту осуществления;

фиг. 7b - схематичный вид носителя данных, содержащего программу управления изготовлением согласно варианту осуществления; и

фиг. 8a-8d - схематичные виды сверху оптических элементов согласно альтернативным вариантам осуществления.

Чертежи являются чисто схематичными и выполнены не в масштабе. Элементы на фигурах, которые соответствуют уже описанным элементам, могут иметь те же самые позиции.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг. 1 показан трехмерный вид осветительного узла 100 согласно варианту осуществления. Осветительный узел содержит источник 110 света, который содержит твердотельный излучатель 112 света и люминесцентный элемент 114. Твердотельный излучатель 112 света расположен для излучения света к люминесцентному элементу 114/в люминесцентный элемент 114. Люминесцентный элемент 114 расположен для приема света с твердотельного излучателя 112 света. В варианте осуществления из фиг. 1 люминесцентный элемент 114 предусмотрен на светоизлучающей поверхности твердотельного излучателя 112 света. В других вариантах осуществления может иметься промежуток между твердотельным излучателем 112 света и люминесцентным элементом 114. На фиг. 1 светоизлучающая поверхность твердотельного излучателя 112 света имеет форму квадрата. В других вариантах осуществления светоизлучающая поверхность твердотельного излучателя 112 света может иметь иную форму, например круговую форму, и в таком варианте осуществления люминесцентный элемент 114 также может иметь иную форму, например, люминесцентный элемент может иметь, например, форму диска. Твердотельный излучатель света может быть светодиодом (СД), лазерным диодом или органическим светодиодом (ОСД). Следует отметить, что источник света также может содержать множество твердотельных излучателей света, которые совместно образуют относительно большой излучатель света. Например, множество твердотельных излучателей света можно расположить в камере смешения световых излучений и выходное световое окно камеры смешения световых излучений снабдить люминесцентным элементом.

Люминесцентный элемент 114 содержит люминесцентный материал, который поглощает по меньшей мере часть света, излучаемого твердотельным излучателем 112 света, и преобразует по меньшей мере часть поглощаемого света в свет другого цвета. Люминесцентный элемент 114 излучает свет 102 через свое светоизлучающее окно 115, которое является поверхностью люминесцентного элемента 114, отвернутой от твердотельного излучателя 112 света. Свет 102 содержит по меньшей мере свет другого цвета и в качестве опции также часть света, излучаемого твердотельным излучателем 112 света. Люминесцентный элемент 114 может содержать единственный люминесцентный материал или смесь люминесцентных материалов. Люминесцентный материал может содержать неорганические люминофоры, органические люминофоры, квантовые точки, квантовые стержни и/или квантовые тетраподы.

Осветительный узел также содержит оптический элемент 120, который пригоден для снижения изменения цвета в зависимости от угла света, излучаемого светоизлучающим окном 115 люминесцентного элемента 114. Оптический элемент 120 содержит канальную структуру, в которой пропускающие свет стенки 122 окружают каналы 124. На первой стороне каналов находятся входные световые окна и на второй стороне каналов 124 находятся выходные световые окна. Оптический элемент 120 расположен так, что входные световые окна принимают свет 102, который излучается на всем протяжении выходного светового окна 115 люминесцентного элемента 114. Свет 104 с пониженным изменением цвета в зависимости от угла излучается через выходные световые окна каналов 124. В показанной на фиг. 1 ориентации верхняя сторона оптического элемента 120 называется поверхностью выхода света оптического элемента 120, а сторона оптического элемента 120, которая обращена непосредственно к люминесцентному элементу 114, называется поверхностью входа света оптического элемента 120. Входные световые окна каналов 124 расположены на поверхности входа света оптического элемента 120. Выходные световые окна каналов 124 расположены на поверхности выхода света оптического элемента 120.

В примере из фиг. 1 поперечное сечение каналов 124 имеет форму квадрата. В других вариантах осуществления поперечное сечение каналов 124 имеет одну форму из квадрата, прямоугольника, круга, эллипса, пятиугольника, шестиугольника, семиугольника или восьмиугольника. В примере из фиг. 1 все каналы 124 имеют одинаковый размер, а в других вариантах осуществления размеры каналов могут изменяться вдоль оптического элемента 120. Стенки 122 оптического элемента могут быть относительно тонкими и выполнены из пропускающего свет материала. Стенки 122 могут иметь толщину в пределах от 50 до 800 мкм или в качестве опции в пределах от 50 до 400 мкм. Стенки должны быть достаточного толстыми для получения механически стабильного оптического элемента 120 и, с другой стороны, когда стенки 122 являются слишком толстыми, оптическая эффективность оптического элемента 120 может снизиться слишком сильно. В качестве опции стенки 112 являются прозрачными. В качестве опции стенки содержат один из следующих материалов: полипропилен (ПП), полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиметилметакрилат (ПММА) и поликарбонат (ПК). В варианте осуществления стенки выполнены из полиметилметакрилата. Как поясняется на фиг. 2а, свет 104, который выходит из оптического элемента 120, имеет меньшее изменение цвета в зависимости от угла, чем свет 102, который входит в оптический элемент 120.

В примере из фиг. 1 имеется промежуток 106 между источником 110 света и оптическим элементом 120. Он может предотвращать передачу теплоты, выделяющейся в твердотельном излучателе 112 света и/или люминесцентном элементе 114, к оптическому элементу 120 путем непосредственного теплопереноса. Это может быть полезно, когда материал оптического элемента 120 может повреждаться при высоких температурах. В случаях, когда твердотельный излучатель 112 света и/или люминесцентный элемент 114 при использовании не становятся сильно нагретыми или когда материал оптического элемента 120 способен выдерживать относительно высокие температуры, оптический элемент 120 можно помещать непосредственно на выходное световое окно 115 люминесцентного элемента 114.

На фиг. 1 показано, что каналы 124 могут иметь конкретную высоту h, которая измеряется в продольном направлении каналов 124 и которая определяется как наикратчайшее расстояние от входного светового окна до выходного светового окна каналов 124. Кроме того, каналы имеют конкретную ширину w, которая измеряется в плоскости, перпендикулярной к продольному направлению каналов 124, и которая определяется как наикратчайшее расстояние от точки на стенке 122 канала 124 до противоположной точки на стенке 122 канала 124. Поскольку каналы на фиг. 1 имеют квадратную форму поперечного сечения, ширина w является длиной ребер квадрата. В случаях круговой формы поперечного сечения диаметр круга является шириной w. В случаях шестиугольной формы поперечного сечения ширина w определяется расстоянием от ребра шестиугольника до противоположного ребра шестиугольника. Конкретные варианты осуществления ширин и высот рассматриваются в контексте фиг. 4а. Кроме того, следует отметить, что в одном оптическом элементе можно использовать различные каналы с переменной шириной каналов и также с переменной высотой каналов, чтобы сочетать конкретные полезные действия таких переменных высот и ширин.

На фиг. 2а осветительный узел 100 согласно варианту осуществления из фиг. 1 показан в разрезе по линии II-II'. Разрез получен вдоль плоскости по линии II-II' из фиг. 1 и плоскость расположена перпендикулярно к светоизлучающей поверхности 115. На фиг. 2а твердотельный излучатель 112 света показан вместе с люминесцентным элементом 114. Поверхность люминесцентного элемента 114, отвернутая от твердотельного излучателя 112 света, является светоизлучающим окном 115 люминесцентного элемента 114. Показано множество каналов 124 оптического элемента 120 и показано, что каналы 124 отделены друг от друга стенками 122. Каждый канал 124 имеет входное световое окно 125 и выходное световое окно 126. Все входные световые окна 125 обращены к светоизлучающему окну 115 люминесцентного элемента 114.

Для иллюстрации снижения изменения цвета в зависимости от угла на фиг. 2а выбрана точка Р в светоизлучающем окне 115 люминесцентного элемента. Выбраны несколько лучей R1-R6 света, излучаемого из этой точки Р. Угол излучения света лучей R1-R6 света определяется относительно линии, перпендикулярной к светоизлучающему окну 115 люминесцентного элемента 114. Лучи R1-R3 света имеют относительно небольшой угол излучения света. Лучи R4-R6 света имеют относительно большой угол излучения света.

Например, твердотельный излучатель 112 света может излучать голубой свет и люминесцентный элемент 114 может содержать люминесцентный материал для преобразования части голубого света в желтый свет. Например, свет, излучаемый через светоизлучающее окно 115, является комбинацией желтого и голубого света и эта комбинация может ощущаться невооруженным глазом человека как относительно белый свет. Поэтому излучаемый свет может иметь цветовую точку относительно близко к черному телу/линии цветности. Как рассмотрено в документе US2010/0072488A1, цитированном при описании предшествующего уровня техники, свет, излучаемый под относительно небольшими углами излучения света, представляет собой более голубоватый белый свет и свет, излучаемый под относительно большими углами излучения света, представляет собой более желтоватый свет.

Как видно на фиг. 2а, лучи R1, R2 света непосредственно излучаются через канал без падения на стенку 122. Луч R3 света падает на стенку 122 и отражается. Другие лучи R4-R6 света также падают на стенки и могут проходить один раз или дважды через стенки и могут отражаться на стенке другого канала. Например, луч R6 света проходит сквозь стенку и не отражается стенкой. Луч R4 света проходит сквозь две стенки и не отражается. Луч R5 света проходит сквозь одну стенку и отражается следующей стенкой. Поскольку некоторые из световых лучей отражаются на стенках 122, различные цвета света, излучаемого под различными углами, лучше смешиваются. Таким образом, видно, что в выходных световых окнах каналов 124 цвет света, излучаемого под различными углами излучения света, является более однородным, чем в светоизлучающем окне 115 люминесцентного элемента 114.

Как рассматривалось, стенки 122 являются пропускающими свет или даже прозрачными. В качестве опции на поверхности стенок 122 отражается от 5% до 20% света, который падает на стенки 122. Изобретатели обнаружили, что такая отражательная способность приводит к полезному снижению изменения цвета в зависимости от угла. В качестве опции на поверхности стенок 122 отражается от 7% до 9% света, который падает на стенки 122. В качестве опции на поверхности стенок 122 отражается 8% света, который падает на стенки 122.

В качестве опции стенки 122 не являются совершенно плоскими, а имеют рельеф на поверхностях. Этот рельеф является ограниченным, но достаточно изрезанным для отражения падающего света по различным направлениям. На фиг. 2а дан пример такого рельефа. На нижнем правом конце фиг. 2а показан увеличенный участок стенки 122. Как можно видеть, поверхность 123 стенки 122 является несколько криволинейной. В качестве опции оптический элемент 120 может быть изготовлен с использованием аддитивной технологии изготовления, такой как трехмерная печать. При аддитивном изготовлении структуру можно наращивать слоями. В контексте оптического элемента 120 это означает, что стенки 122 создают прежде всего изготовлением нижнего слоя стенки, изготовлением слоя поверх ранее изготовленного слоя и т.д. до тех пор, пока стенка 122 не будет иметь точную высоту. При использовании прозрачного материала создают прозрачную стенку и на поверхности стенки могут иметься ребра стенки, то есть выступы, и углубления, то есть впадины, ограниченной высоты/глубины. Ребра и углубления продолжаются в направлении, перпендикулярном к продольному направлению каналов 124, иначе говоря, ребра могут продолжаться в плоскостях, приблизительно параллельных поверхности входа света или поверхности выхода света, иначе говоря, в направлении, перпендикулярном к плоскости фиг. 2а, и вдоль плоскостей, которые параллельны входным световым окнам и/или выходным световым окнам каналов. В качестве опции форма поперечного сечения ребер является треугольной, синусоидальной, криволинейной или прямоугольной. Периодичность ребер может быть в пределах от 2 до 500 мкм или в качестве опции в пределах от 50 до 200 мкм. Средняя высота поверхности ребер (которая является средним расстоянием между максимумами и минимумами ребер, измеряемым в направлении, перпендикулярном к поверхности стенки) может быть в пределах от 1 до 50 мкм или в качестве опции в пределах от 3 до 30 мкм.

В приведенном выше описании фиг. 1 и фиг. 2а рассмотрены несколько характеристик источника света и/или оптического элемента. Кроме того, в части, относящейся к рассматриваемому вопросу, эти характеристики можно применять к осветительному узлу и/или оптическому элементу согласно следующему варианту осуществления.

На фиг. 2b показан вид сверху осветительного узла 250 согласно другому варианту осуществления. На виде сверху наблюдатель видит выходные световые окна каналов 274. На виде сверху источник света и люминесцентный элемент находятся по существу позади оптического элемента 270. Для примера показана пунктиром окружность, которая может обозначать круглый источник 260 света с люминесцентным элементом. Люминесцентный элемент также может быть круглым или может иметь иную форму, такую как, например, квадратную или шестиугольную форму.

Оптический элемент 270 из фиг. 2b аналогичен оптическому элементу 120 из фиг. 1 и фиг. 2а согласно рассмотренным вариантам осуществления. Различие заключается в том, что каналы 274 не имеют в поперечном сечении форму квадрата, а имеют в поперечном сечении форму шестиугольника. Тем самым каналы 274 и стенки 272 образуют сотовую структуру. Следствием квадратных каналов 124 из фиг. 1 и фиг. 2а является различная коллимация света по разным направлениям и в связи с этим, когда свет, излучаемый осветительным узлом, падает на поверхность, может быть получено в той или иной степени квадратное пятно. При использовании каналов 274 шестиугольной формы различия коллимации по разным направлениям меньше и в связи с этим пятно света, излучаемого осветительным узлом 250, является более круглым. Кроме того, шестиугольные каналы 274 можно эффективно располагать в сотовой структуре, чтобы между каналами 274 не было дополнительного пространства, подлежащего заполнению относительно толстыми стенками.

На фиг. 3а показан вид сверху осветительного узла 300 согласно еще одному варианту осуществления. На виде сверху наблюдатель видит поверхность выхода света оптического элемента 320. На виде сверху показан оптический элемент 320, который расположен, например, перед прямоугольным твердотельным излучателем 310 света с прямоугольным люминесцентным элементом. Канальная структура оптического элемента 320 образована трубчатыми каналами 324, стенки 322 которых, как видно на виде в поперечном сечении, имеют круговую форму. Стенки 322 различных трубчатых каналов 324 соприкасаются и тем самым в пространстве между четырьмя соседними трубчатыми каналами 324 также образуется канал 325 с иной формой поперечного сечения. Как показано на фиг. 3а, ширина w1 круговых каналов 324 является диаметром круговых каналов и ширина w2 других каналов является наикратчайшим расстоянием от стенки 322 одного кругового канала 324 до противоположной стенки другого кругового канала 324. Оптический элемент 320 может быть изготовлен склеиванием трубчатых каналов друг с другом с образованием показанной канальной структуры. Кроме того, оптический элемент 320 можно изготавливать другим способом, например, в соответствии аддитивной технологией изготовления. Также возможны другие конфигурации, одна из которых представлена для примера на фиг. 3b.

На фиг. 3b показан вид сверху оптического элемента 330 согласно варианту осуществления. В этом оптическом элементе 330 предусмотрены трубчатые каналы 354. Стенки 352 полностью заполняют пространство между трубчатыми каналами 354 и поэтому толщина стенок может изменяться. Оптический элемент можно изготавливать просверливанием отверстий в пропускающей свет или прозрачной пластинке и тем самым создавать трубчатые каналы 354. Кроме того, оптический элемент 330 можно изготавливать другим способом, например, в соответствии с технологией аддитивного изготовления.

На фиг. 3с показан вид сверху оптического элемента 360 согласно еще одному варианту осуществления. Оптический элемент 360 аналогичен оптическому элементу 330 из фиг. 3b. Различие заключается в том, что трубчатые каналы в двух рядах заменены трубчатыми каналами 385, имеющими меньшую ширину w2, чем ширина w1 трубчатых каналов 354 в двух центральных рядах. Каналы другой ширины можно использовать для получения специфического эффекта коллимации, например, специфический эффект коллимации является суммой двух эффектов коллимации каналов с различной шириной.

Следует отметить, что для различных каналов также можно использовать разные формы поперечного сечения, например, трубчатые каналы можно сочетать с каналами, имеющими шестиугольную форму в поперечном сечении. Каждая конкретная форма особым образом влияет на форму светового пучка, излучаемого осветительным узлом, и поэтому при сочетании различных форм световой пучок, излучаемый осветительным узлом, является комбинацией, получаемой в результате сведения световых пучков. Например, каналы с первой формой поперечного сечения можно использовать для компенсации эффектов каналов с второй формой поперечного сечения.

На фиг. 8a-8d показан схематичный вид сверху оптического элемента 800, 820, 840, 860 согласно альтернативному варианту осуществления. На фиг. 8а оптический элемент 800 имеет одну стенку 802, которая, как видно на виде сверху, расположена по спирали. Поскольку стенка 802 имеет спиральную форму, стенка расположена на различных местах. Основой представленной спирали служит спираль Архимеда, которая является замкнутой на конце. Нет необходимости в том, чтобы спираль была замкнутой на конце. Кроме того, возможны спирали с иными специфическими структурами, так что, например, стенка 802 может быть расположена в соответствии со спиралью Ферма или логарифмической спиралью. Как показано на фиг. 8b, стенка другого оптического элемента 820 может быть расположена по спирали, которая имеет промежуточную форму между формами идеальной спирали Архимеда и спирали, образованной прямыми линиями и углами 90°. На фиг. 8с представлен вид сверху оптического элемента 840, который имеет каналы переменной ширины. В частности, ширина центральных каналов является относительно большой и ширина каналов уменьшается к границам оптического элемента. Оптический элемент 840 может быть образован путем соединения трубчатых каналов требуемой ширины друг с другом или путем просверливания отверстий различного диаметра в прозрачной пластинке. Изменения варианта осуществления из фиг. 8с могут относиться к использованию каналов различной ширины на других местах. На фиг. 8d представлен оптический элемент 860, который, как видно на виде сверху, образован группой стенок, образующих концентрические окружности, и группой стенок, помещенных между стенками, образующими концентрические окружности. В оптическом элементе 860 каналы образованы промежутками между двумя стенками, образующими две соседние концентрические окружности, и двумя соседними стенками, расположенными между указанными соседними концентрическими окружностями. Изменения варианта осуществления из фиг. 8d могут относиться к использованию другого количества стенок между двумя стенками, образующими две соседние концентрические окружности, и изменению расстояния между стенками, образующими концентрические окружности.

На фиг. 4а приведен график 400, на котором показаны результаты измерений изменений цвета в зависимости от угла для осветительного узла согласно различным вариантам осуществления. На графике 400 представлена часть светового пространства CIELUV (светового пространства Международной комиссии по освещению (МКО) в цветовых координатах L, u, v). По оси x представлена координата u' МКО и по оси y представлена координата v' МКО. Линией 402 представлена линия черного тела/линия цветности. Линия черного тела является последовательностью цветовых точек световых излучений излучателей с характеристиками абсолютно черного тела, каждый из которых имеет отличающуюся температуру.

Результаты измерений получены для осветительного узла, который имел оптический элемент, показанный на фиг. 1. Источник света представлял собой так называемый модуль кристалла на печатной плате (МКПП), который содержал печатную плату, на которой располагалось множество светодиодов и поверх которой был помещен люминесцентный элемент. Светодиоды были электрически соединены с печатной платой, и на печатной плате были предусмотрены выводы питания для приема электроэнергии для светодиодов. Светоизлучающая поверхность люминесцентного элемента была круговой.

Полученные осветительные узлы помещали в формирующую изображение сферу для измерения изменений цвета в зависимости от угла. В формирующей изображение сфере осветительный узел помещали в полусферу так, что свет излучался к внутренней поверхности полусферы. Кроме того, имелся датчик или камера, способная осуществлять обнаружение в различных точках внутренней поверхности полусферы, на которую падал свет. Различные точки внутренней поверхности соотносили с разными направлениями излучения света и в результате становилось возможным построение по существу профиля изменения цвета в зависимости от угла. На фиг. 4а ряд результатов измерений изображен на графике для различных осветительных узлов. В одной серии измерений цветовые точки света измеряли при различных углах излучения света. Эти цветовые точки наносили на график 400 в виде точек и последовательные точки из одной серии измерений соединяли друг с другом линией. Когда для анализируемого осветительного узла почти отсутствовало изменение цвета в зависимости от угла, все цветовые точки из одной серии измерений были равны друг другу, следствием чего была одна точка на графике 400. Когда для анализируемого осветительного узла имелось относительно большое изменение цвета в зависимости от угла, точки распределялись по относительно большой области в цветовом пространстве CIELUV.

Результаты трех серий измерений для использованного модуля кристалла на печатной плате без оптического элемента (ОЭ) можно обнаружить на графике 400 внутри эллипса 404. Видно, что средняя цветовая точка излучаемого света находится близко к линии 402 черного тела, и поэтому излучаемый свет является относительно белым светом. Кроме того, можно видеть, что цветовые точки из последовательности распределены по относительно большой области и поэтому для модуля кристалла на печатной плате без оптического элемента имеется относительно большое изменение цвета в зависимости от угла.

Три серии измерений относятся к модулю кристалла на печатной плате с оптическим элементом, показанным на фиг. 1, в котором высота каналов составляла около 2 мм и ширина каналов составляла около 1,1 мм. Результаты трех серий измерений этого осветительного узла находятся внутри эллипса 406. Видно, что средняя цветовая точка несколько сдвинута, и видно, что все цветовые точки расположены в пределах относительно небольшой области, и поэтому изменение цвета в зависимости от угла является относительно небольшим. Эллипс 406 намного меньше, чем эллипс 404, и поэтому изменение цвета в зависимости от угла значительно снизилось.

Три другие серии измерений относятся к модулю кристалла на печатной плате с оптическим элементом, показанным на фиг. 1, в котором высота каналов составляла около 5 мм и ширина каналов составляла около 1 мм. Цветовые точки из этих трех серий можно видеть внутри эллипса 408. Кроме того, имеется небольшой сдвиг средней цветовой точки, и можно видеть, что изменение цвета в зависимости от угла все же меньше, чем для модуля кристалла на печатной плате без оптического элемента, но немного хуже по сравнению с оптическим элементом с каналами около 2 мм и шириной каналов около 1,1 мм.

Три дальнейшие серии измерений относятся к модулю кристалла на печатной пласте с оптическим элементом, показанным на фиг. 1, в котором высота каналов составляла около 5 мм и ширина каналов составляла 3 мм. Цветовые точки из этих трех серий можно видеть внутри эллипса 410. Кроме того, имеется небольшой сдвиг средней цветовой точки, и можно видеть, что изменение цвета в зависимости от угла все же меньше, чем для модуля кристалла на печатной плате без оптического элемента, но немного хуже по сравнению с каналами около 2 мм и шириной каналов около 1,1 мм.

Таким образом, на основании фиг. 4а можно заключить, что оптический элемент, имеющий ширину каналов в пределах от 0,4 до 3,5 мм и высоту в пределах от 0,5 до 5,5 мм, при расположении поверх конкретного используемого модуля кристалла на печатной плате снижает изменение цвета в зависимости от угла света, излучаемого модулем кристалла на печатной плате. В качестве опции ширина каналов находится в пределах от 0,95 до 3,1 мм. В качестве опции ширина каналов находится в пределах от 0,95 до 1,2 мм. Кроме того, можно видеть, что высота в пределах от 1,8 до 2,2 мм приводит к эффективному снижению изменения цвета в зависимости от угла.

На фиг. 4b приведен график 450, на котором показан эффект коллимации оптического элемента. По оси x представлен угол излучения света и по оси y представлена (нормированная) сила света, излучаемого под соответствующими углами излучения света. Кривая 452 получена для модуля кристалла на печатной плате без оптического элемента (ОЭ). Кривая 454 получена для модуля кристалла на печатной плате с оптическим элементом, представленным на фиг. 1 и имеющем высоту каналов 2 мм. Кривая 456 получена для модуля кристалла на печатной плате с оптическим элементом, представленным на фиг. 1 и имеющем высоту каналов 5 мм. Чем больше ширина каналов, тем сильнее коллимация света. Высота каналов от 1,8 до 2,2 мм является предпочтительным выбором, поскольку при ней привносится ограниченная степень коллимации.

Кроме того, изобретатели анализировали фотонные эффективности различных оптических элементов. Было обнаружено, что фотонные эффективности изменяются незначительно в зависимости от цвета света, излучаемого источником света. В нижеследующей таблице приведены результаты для различных отношений размеров между высотой каналов и шириной каналов.

Отношение размеров Красный свет Белый свет Высота/ширина каналов Малая
высота Большая
высота Малая
высота Большая
Высота 2 мм/1 мм и 5 мм/3 мм
5 мм/1 мм и 10 мм/3 мм 92,0%
85,1% 89,3%
84,9% 90,4%
83,3% 88,5%
82,6%

Таблица 1. Фотонные эффективности оптических элементов с различными размерами каналов, измеренные в интегрирующей сфере при использовании светодиодного источника красного и белого света.

На основании таблицы 1 можно заключить, что фотонная эффективность падает, когда высота каналов возрастает, и что на фотонную эффективность существенно не влияет изменение размеров, когда отношение размеров остается приблизительно тем же самым.

Все результаты испытаний, рассмотренные выше, дают основание считать, что при отношениях высоты к ширине каналов в пределах от 1,65 до 3,3 обеспечивается подходящее изменение цвета в зависимости от угла. В качестве опции отношение высоты к ширине каналов находится в пределах от 1,65 до 2,3. В качестве опции отношение высоты к ширине каналов находится в пределах от 1,75 до 2,2.

На фиг. 5а схематично показано поперечное сечение модернизированной лампы 500 согласно варианту осуществления. Модернизированная лампа 500 содержит пропускающую свет колбу 502, расположенную на цоколе 504, который позволяет осуществлять соединение модернизированной лампы с патроном (электропитания) лампы таким же способом, каким осуществляют соединение традиционных ламп. Пропускающая свет колба 502 снабжена осветительным узлом 510 согласно одному из ранее рассмотренных вариантов осуществления осветительного узла. Осветительный узел 510 излучает свет 506, который имеет пониженное изменение цвета в зависимости от угла по сравнению со светом, который излучается только источником света осветительного узла 501 (и поэтому тем, который не снабжен оптическим элементом). Из фиг. 5а следует, что осветительный узел 510 находится в колбе 502 вблизи цоколя 504, но осветительный узел 510 также может быть расположен на другом месте в колбе 502.

На фиг. 5b схематично показано поперечное сечение модернизированной цилиндрической лампы 550. Модернизированная цилиндрическая лампа 550 содержит пропускающую свет трубку 552, в которой расположен осветительный узел 560 согласно ранее рассмотренным вариантам осуществления. Осветительный узел 560 излучает свет 506, который имеет пониженное изменение цвета в зависимости от угла по сравнению со светом, который излучается источником света осветительного узла 510, не снабженного оптическим элементом. Когда осветительный узел 560 содержит несколько излучателей света/источников света и, например, удлиненный оптический элемент, осветительный узел может продолжаться в трубке 552 в продольном направлении трубки 552.

Модернизированная лампа 550 и модернизированная цилиндрическая лампа 500 являются примерами ламп, которые содержат осветительный узел согласно ранее рассмотренным вариантам осуществления.

На фиг. 6 схематично показан трехмерный вид светильника 600. Светильник 600 снабжен осветительным узлом согласно одному из ранее рассмотренных вариантов осуществления такого осветительного узла, модернизированной лампой 500, рассмотренной в контексте фиг. 5а, или модернизированной лампой 550, рассмотренной в контексте фиг. 5b.

На фиг. 7а схематично показан способ 700 изготовления согласно варианту осуществления. Способ 700 изготовления представляет собой способ изготовления оптического элемента, предназначенного для использования в (рассмотренном выше) осветительном узле согласно вариантам осуществления. Оптический элемент расположен для снижения изменения цвета в зависимости от угла света, излучаемого светоизлучающим окном люминесцентного элемента. Оптический элемент содержит поверхность входа света, поверхность выхода света и на множестве мест пропускающую свет стенку, продолжающуюся от поверхности входа света до поверхности выхода света. Способ 700 изготовления основан на аддитивном изготовлении и содержит i) осаждение 702 устройством для аддитивного изготовления первого слоя стенки на различных местах, при этом осаждают пропускающий свет материал, ii) осаждение 704 устройством для аддитивного изготовления последующего слоя стенок оптического элемента поверх ранее осажденного слоя, при этом осаждают пропускающий свет материал, и осаждение последующего слоя повторяют до тех пор, пока не будет достигнута заданная высота стенки и, следовательно, не будет получен оптический элемент, при этом высоту измеряют вдоль стенки по наикратчайшему пути от поверхности входа света до поверхности выхода света. Следует отметить, что в варианте осуществления вместо аддитивного изготовления можно производить трехмерную печать.

На фиг. 7b схематично показан носитель 750 информации согласно варианту осуществления, содержащий программу 752 управления изготовлением. Способ 700 изготовления может быть реализован на компьютере как реализуемый компьютером способ, как специализированное программное обеспечение или как сочетание обоих. Как также показано на фиг. 7b, инструкции для компьютера, например исполняемый код, могут сохраняться на машиночитаемом носителе 750, например, в виде последовательности машиночитаемых физических меток и/или в виде последовательности элементов, имеющих различные электрические, например магнитные, или оптические свойства или значения. Исполняемый код можно сохранять транзиторным или нетранзиторным способом. Примеры машиночитаемых носителей включают в себя запоминающие устройства, оптические устройства хранения данных, интегральные схемы, серверы, онлайновое программное обеспечение и т.д. На фиг. 7b показан оптический диск 750. Носитель программы управления изготовлением может быть любым модулем или устройством, с которого можно переносить программу. Например, носитель может включать в себя память для хранения данных, такую как постоянное запоминающее устройство, например компакт-диск, доступный только чтения, или полупроводниковое постоянное запоминающее устройство, или магнитный носитель информации, например жесткий диск. Кроме того, носитель может быть передаваемым носителем, таким как электрический или оптический сигнал, который может передаваться по электрическому или оптическому кабелю, или по радио, или другим способом. Когда программа реализуется в таком сигнале, носитель может быть образован кабелем, или другим устройством, или средством. В ином случае носитель может быть интегральной схемой, в которую встроена программа, при этом интегральную схему приспосабливают для выполнения соответствующего способа или использования при выполнении способа.

Итак, в этом документе предложены осветительный узел, лампа, светильник, способ изготовления и программа управления способом изготовления. Осветительный узел содержит источник света и оптический элемент. Источник света содержит твердотельный излучатель света и люминесцентный элемент. Твердотельный излучатель света расположен для излучения в люминесцентный элемент света первого цвета. Люминесцентный элемент содержит светоизлучающее окно, через которое излучается свет. Оптический элемент расположен для снижения изменения цвета в зависимости от угла света, излучаемого светоизлучающим окном люминесцентного элемента. Оптический элемент содержит поверхность входа света, поверхность выхода света и на множестве мест пропускающую свет стенку, продолжающуюся от поверхности входа света до поверхности выхода света.

Следует понимать, что в приведенном выше описании для ясности варианты осуществления изобретения рассмотрены с обращением к различным функциональным блокам, а в том, что касается технологии аддитивного изготовления, к различным процессорам. Однако должно быть понятно, что любое подходящее распределение функциональных возможностей между различными функциональными блоками или процессорами можно использовать без отклонения от изобретения. Например, показанные функциональные возможности, обеспечиваемые отдельными блоками, процессорами или контроллерами, могут достигаться при использовании одного и того же процессора или контроллера. Следовательно, во всех вариантах осуществления обращения к конкретным функциональным блокам следует считать только обращениями к подходящим средствам для получения описанных функциональных возможностей, а не указанием на точную логическую или физическую структуру или организацию. Изобретение может быть реализовано в любой подходящей форме, включая аппаратное обеспечение, программное обеспечение, микропрограммные средства или любое сочетание их.

Следует отметить, что в этом документе слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов помимо перечисленных и неопределенный артикль, предшествующий элементу, не исключает наличия множества таких элементов, что любая позиция не ограничивает объем формулы изобретения, что изобретение может быть реализовано как аппаратным обеспечением, так и программным обеспечением и что несколько средств или блоков могут быть представлены одним и тем же элементом аппаратного обеспечения или программного обеспечения, а процессор может выполнять функцию одного или нескольких блоков, возможно, во взаимодействии с элементами аппаратного обеспечения. Кроме того, изобретение не ограничено вариантами осуществления и изобретение заключается в каждом новом признаке или сочетании признаков, описанных выше или перечисляемых во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится к области осветительной техники и касается осветительного узла. Осветительный узел включает в себя источник света, содержащий твердотельный излучатель, люминесцентный элемент и оптический элемент. Твердотельный излучатель излучает свет первого цвета в люминесцентный элемент. Люминесцентный элемент поглощает часть света первого цвета и преобразует часть поглощаемого света в свет второго цвета. Люминесцентный элемент содержит светоизлучающее окно, через которое излучается свет первого и второго цветов. Оптический элемент предназначен для снижения изменения цвета в зависимости от угла света, излучаемого через светоизлучающее окно люминесцентного элемента, и включает в себя поверхность входа света, поверхность выхода света и на множестве мест пропускающую свет стенку, продолжающуюся от поверхности входа света до поверхности выхода света. Технический результат заключается в повышении однородности цвета при всех углах излучения света. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 17 ил., 1 табл.

1. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560), содержащий

источник (110, 260, 310) света, содержащий твердотельный излучатель (112) света и люминесцентный элемент (114), при этом твердотельный излучатель (112) света расположен для излучения света первого цвета в люминесцентный элемент (114), люминесцентный элемент (114) содержит люминесцентный материал для поглощения части света первого цвета и для преобразования части поглощаемого света в свет второго цвета, люминесцентный элемент (114) содержит светоизлучающее окно (115), через которое излучается свет первого цвета и второго цвета,

оптический элемент (120, 270, 320, 330, 360, 800, 820, 840, 860), расположенный для снижения изменения цвета в зависимости от угла света, излучаемого через светоизлучающее окно (115) люминесцентного элемента (114), при этом оптический элемент (120, 270, 320, 330, 360, 800, 820, 840, 860) содержит поверхность входа света, поверхность выхода света и на множестве мест пропускающую свет стенку (122, 272, 322, 352, 802), продолжающуюся от поверхности входа света до поверхности выхода света, поверхность входа света обращена к светоизлучающему окну (115) люминесцентного элемента (114) для приема света, излучаемого люминесцентным элементом (114), поверхность выхода света расположена противоположно поверхности входа света для излучения проходящего света в окружающую среду осветительного узла (100, 250, 300, 510, 560).

2. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по п. 1, в котором оптический элемент (120, 270, 320, 330, 360, 800, 820, 840, 860) содержит канальную структуру, в которой пропускающие свет стенки (122, 272, 322, 352) каналов окружают каналы (124, 274, 324, 354), первый конец каналов (124, 274, 324, 354) расположен на поверхности входа света и второй, противоположный, конец каналов (124, 274, 324, 354) расположен на поверхности выхода света, при этом на множестве мест пропускающая свет стенка (122, 272, 322, 352, 802) образована пропускающими свет стенками (122, 272, 322, 352) каналов.

3. Осветительный узел по п. 1, в котором пропускающая свет стенка (122, 272, 322, 352, 802) на множестве мест образована спиральной стенкой (802), которая в плоскости, параллельной поверхности входа света или поверхности выхода света, имеет в поперечном сечении форму спирали.

4. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по п. 2, в котором стенки (122, 272, 322, 352, 802) на множестве мест выполнены из прозрачного материала.

5. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по п. 2, в котором стенки (122, 272, 322, 352, 802) на множестве мест расположены для отражения от 5 до 20% света, который падает на стенки (122, 272, 322, 352, 802).

6. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по п. 2, в котором поверхность стенок (122, 272, 322, 352, 802), которые продолжаются от поверхности входа света до поверхности выхода света, имеет рельеф, в качестве опции рельеф, образованный ребрами, вытянутыми в плоскостях, почти параллельных поверхности входа света или поверхности выхода света.

7. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по п. 2, в котором поверхность стенок (122, 272, 322, 352, 802) на множестве мест имеет структуру, получаемую в результате применения аддитивной технологии изготовления.

8. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по п. 2, в котором стенки (122, 272, 322, 352, 802) на множестве мест содержат по меньшей мере один материал из следующих материалов или смесей и сополимеров следующих материалов: полиолефина, такого как, например, полипропилен, полиэфира, такого как, например, полиэтилентерефталат, акрилата, такого как, например, поли(метилметакрилат), поликарбоната, такого как, например, поликарбонат на основе бисфенола А, полистирола, акрилонитрилового сополимера стирола с бутадиеном, полимера молочной кислоты.

9. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по п. 2, в котором формы поперечного сечения каналов (124, 274, 324, 354) выбираются из треугольника, квадрата, прямоугольника, круга, эллипса и многоугольника, имеющего многочисленные равные углы и/или многочисленные равные ребра.

10. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по п. 2, в котором

стенки (122, 272, 322, 352, 802) на множестве мест имеют высоту (h), определяемую как наикратчайшее расстояние от поверхности входа света до поверхности выхода света, при этом высоты (h) находятся в пределах от 0,5 до 5,5 мм или, по выбору, высоты находятся в пределах от 0,8 до 1,2 мм, и

каждый канал (124, 274, 324, 354) имеет ширину (w, w1, w2), при этом ширина (w, w1, w2) определяется в радиальном направлении канала (124, 274, 324, 354) и является наикратчайшим расстоянием от точки на стенке (122, 272, 322, 352) канала до противоположной точки на стенке (122, 272, 322, 352) канала, при этом ширина (w, w1, w2) каналов (124, 274, 324, 354) находится в пределах от 0,4 до 3,5 мм или, по выбору, ширина (w, w1, w2) каналов (124, 274, 324, 354) находится в пределах от 1,8 до 2,2 мм.

11. Осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по п. 2, в котором отношение между высотой (h) и шириной (w, w1, w2) каналов (124, 274, 324, 354) находится в пределах от 1,65 до 2,3.

12. Лампа (500, 550), содержащая осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по любому одному из пп. 1-11.

13. Светильник (600), содержащий осветительный узел (100, 250, 300, 510, 560) по одному из пп. 1-11 или лампу (500, 550) по п. 12.

14. Способ (700) изготовления оптического элемента, предназначенного для использования в осветительном узле по п. 1, при этом оптический элемент расположен для снижения изменения цвета в зависимости от угла света, излучаемого светоизлучающим окном люминесцентного элемента, оптический элемент содержит поверхность входа света, поверхность выхода света и на множестве мест пропускающую свет стенку, продолжающуюся от поверхности входа света до поверхности выхода света, при этом способ изготовления основан на аддитивном изготовлении и содержит этапы, на которых

осаждают (702) устройством для аддитивного изготовления первый слой стенки на различных местах, при этом осаждают пропускающий свет материал,

осаждают (704) устройством для аддитивного изготовления последующий слой стенок оптического элемента поверх ранее осажденного слоя, при этом осаждают пропускающий свет материал и осаждение последующего слоя повторяют до тех пор, пока не будет достигнута заданная высота стенки, и в результате получают оптический элемент, при этом высоту измеряют вдоль стенки по наикратчайшему пути от поверхности входа света до поверхности выхода света.

15. Машиночитаемый носитель, содержащий программу управления изготовлением, содержащую инструкции, при этом программа работает, чтобы побудить устройство для аддитивного изготовления к выполнению способа изготовления по п. 14.