IPC分类号：
F21V5/04 | F21V7/00 | F21V7/04 | F21Y115/10
国民经济行业分类号：
C4350 | C3874 | C4090 | C3879
摘要：
本发明题为“发光二极管(LED)的光学结构”。本发明公开了一种照明系统，包括：基板；耦接到所述基板的一个或多个发光二极管(LED)；以及接近所述基板定位的光学分配板。所述光学分配板包括各自对应于所述一个或多个LED的一个或多个光学结构。所述一个或多个光学结构包括：在第一取向上聚焦来自所述对应LED的LED光的第一表面，以及在第二取向上分配来自所述LED的LED光的相对第二表面。所述第二取向基本上正交于所述第一取向。
技术问题语段：
然而，这些圆顶通常被定位成非常靠近LED，并且可能导致入射在光学板上的热和/或辐射功率，这是不期望的
权利要求：
1.一种照明系统，包括：
基板；
耦接到所述基板的一个或多个发光二极管；和
接近所述基板定位的光学分配板，所述光学分配板包括各自对应于所述一个或多个发光二极管的一个或多个光学结构，其中所述一个或多个光学结构包括：
在第一取向上聚焦来自所述对应发光二极管的发光二极管光的第一表面；和
在第二取向上分配来自所述发光二极管的发光二极管光的相对第二表面，其中所述第二取向基本上正交于所述第一取向，其中在所述第二表面上限定沿所述第一取向延伸的中心线平面，其中所述第二表面包括一组双全内反射元件、一组单全内反射元件和至少一组折射元件，其中所述一组双全内反射元件关于所述中心线平面对称地定位，所述一组单全内反射元件关于所述中心线平面对称地定位和所述至少一组折射元件关于所述中心线平面对称地定位，并且其中每个双全内反射元件使发光二极管光远离和穿过所述中心线平面反射。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述至少一组折射元件使发光二极管光基本上远离所述中心线平面折射。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述光学分配板形成北美照明工程学会I型光束图案。
4.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述第一表面包括菲涅耳元件。
5.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述光学分配板形成北美照明工程学会III型光束图案。
6.根据权利要求1所述的照明系统，其中在所述第一表面上限定沿所述第二取向延伸的中心线平面，并且其中所述第一表面朝向所述中心线平面的一侧聚焦发光二极管光。
7.根据权利要求6所述的照明系统，其中所述第一表面包括至少一个全内反射元件和至少一个折射元件。
8.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述第一表面邻近所述对应发光二极管设置并与其间隔开。
9.根据权利要求1所述的照明系统，其中每个所述单全内反射元件使发光二极管光基本上远离所述中心线平面反射。
10.根据权利要求9所述的照明系统，其中所述至少一组折射元件在该组单全内反射元件的外部定位，并且其中所述至少一组折射元件中的每个折射元件使发光二极管光基本上远离所述中心线平面折射。
11.根据权利要求10所述的照明系统，其中所述一组双全内反射元件在所述至少一组折射元件的外部定位。
12.根据权利要求11所述的照明系统，其中所述至少一组折射元件是第一组折射元件，并且第二组折射元件关于所述中心线平面对称地并且在该组双全内反射元件的外部定位，并且其中所述第二组折射元件中的每个折射元件使发光二极管光基本上远离所述中心线平面折射。
13.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述第一表面包括至少一个全内反射元件和至少一个折射元件，其中在所述第一表面上限定沿所述第二取向延伸的中心线平面，并且其中所述至少一个全内反射元件从所述中心线平面偏移并且使发光二极管光基本上朝向所述中心线平面反射。
背景技术：
[0001]本公开整体涉及发光二极管(LED)照明系统，并且更具体地讲，涉及有关LED照明系统的光学结构的系统、方法和组件。
[0002]一些已知的照明系统使用LED作为光源。LED可以提供无需预热的即时照明。LED还具有抗冲击和抗振动的功能。另外，LED可以增加节能。基于LED的照明系统的一些应用包括避免电气异常和热异常以防止爆炸或其他火灾危险的危险环境。
[0003]一些已知的LED照明系统设计包括具有单独气泡圆顶的聚碳酸酯板，其围绕并实际上封装LED本身。圆顶可以使由LED生成的光弯曲成所需或期望的分配图案。然而，这些圆顶通常被定位成非常靠近LED，并且可能导致入射在光学板上的热和/或辐射功率，这是不期望的。
发明内容：
[0004]本公开的方面涉及一种照明系统，包括：基板；耦接到基板的一或多个发光二极管；以及接近基板定位的光学分配板，光学分配板包括各自对应于一个或多个LED的一个或多个光学结构，其中一个或多个光学结构包括：在第一取向上聚焦来自对应LED的LED光的第一表面；以及在第二取向上分配来自LED的LED光的相对第二表面，其中第二取向基本上正交于第一取向。
[0005]在一个示例中，第二表面包括至少一个全内反射(TIR)元件和至少一个折射元件。在另一个示例中，在第二表面上限定沿第一取向延伸的中心线平面，并且该至少一个TIR元件和该至少一个折射元件关于中心线平面对称地定位。在又一个示例中，该至少一个TIR元件使LED光基本上远离或穿过中心线平面反射，并且该至少一个折射元件使LED光基本上远离中心线平面折射。在再一个示例中，光学分配板形成北关照明工程学会(IESNA)I型光束图案。在一个示例中，第一表面包括菲涅耳元件。
[0006]在另一个示例中，光学分配板形成北美照明工程学会(IESNA)III型光束图案。在又一个示例中，在第一表面上限定沿第二取向延伸的中心线平面，并且第一表面朝向中心线平面的一侧聚焦LED光。在再一个示例中，第二表面包括至少一个全内反射(TIR)元件和至少一个折射元件。在一个示例中，第一表面邻近对应LED设置并与其间隔开。在另一个示例中，反射器板设置在基板和光学分配板之间。
[0007]在另一个方面中，该技术涉及用于LED的光学结构，该光学结构包括：可邻近LED定位的内表面，该内表面在第一方向上聚焦从LED发射的LED光；以及在第二方向上分配从LED发射的LED光的相对外表面，其中第二方向基本上正交于第一方向，并且其中外表面包括多个全内反射(TIR)元件和多个折射元件。
[0008]在一个示例中，在外表面上限定沿第一方向延伸的中心线平面，并且一组单TIR元件邻近中心线平面对称地定位，并且每个单TIR元件使LED光基本远离中心线平面反射。在另一个示例中，其中一组折射元件关于中心线平面对称地并且在该组单TIR元件的外部定位，并且该组折射元件中的每个折射元件使LED光基本上远离中心线平面折射。在又一个示例中，一组双TIR元件关于中心线平面对称地并在该组折射元件的外部定位，并且每个双TIR元件使LED光基本上远离和穿过中心线平面反射。在再一个示例中，该组折射元件是第一组折射元件，并且第二组折射元件关于中心线平面对称地并且在该组双TIR元件的外部定位，并且第二组折射元件中的每个折射元件使LED光基本上远离中心线平面折射。在一个示例中，内表面包括菲涅耳元件。在另一个示例中，内表面包括至少一个TIR元件和至少一个折射元件，其中在内表面上限定沿第二方向延伸的中心线平面，并且该至少一个TIR元件从中心线平面偏移并且使LED光基本上朝向中心线平面反射。
[0009]在另一个方面，该技术涉及制造用于LED的光学结构的方法，该方法包括：形成光学结构的在第一取向上聚焦从LED发射的LED光的第一表面；以及形成光学结构的在第二取向上分配从LED发射的LED光的第二表面，其中第二取向基本上正交于第一取向，并且其中形成第二表面包括：在第二表面上限定多个全内反射(TIR)元件；以及在第二表面上限定多个折射元件，其中多个TIR元件和多个折射元件关于限定在外表面上的沿第一取向延伸的中心线平面对称地布置。
[0010]在一个示例中，形成第一表面包括：在第一表面上限定至少一个TIR元件，其中该至少一个TIR元件从限定在第一表面上的沿第二取向延伸的中心线平面偏移；以及在第一表面上限定至少一个折射元件。
[0011]在下面的描述中将阐述各种附加的发明方面。本发明的方面可以涉及各个特征和特征的组合。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，并不限制本文公开的示例所基于的广泛的发明构思。
具体实施方式：
[0026]本文所述的光学结构具有从发光二极管(LED)形成预定光束图案的特征，该发光二极管通常以朗伯图案发射光束。这些光学结构可以使光束沿第一取向变窄，同时使光束沿基本上正交的第二取向变宽。这样，包含光学结构的照明系统可以例如放置在通路的中心附近，并且为较窄的路径或道路提供照明，并且使光在任一方向上沿通路向下延伸。在另一个示例中，照明系统可以朝向通路的一侧放置，并且提供更加穿过通路投射的照明，以及使光在任一方向上沿通路向下延伸。另外，光学结构具有使面向LED的光学表面进一步远离LED的特征。这种位置变化增加围绕光学表面和LED的气流，并且减小入射在光学表面上的热和/或辐射功率。由此，提高了照明系统的性能。本文描述的光学结构也可以在现有的照明系统壳体内使用，使得许多部件不需要进行修改。
[0027]在下面的示例中，光学结构具有在第一取向上聚焦LED光的第一表面，以及在第二取向上分配LED光的相对第二表面。有时，这种光束图案可以被称为大角度蝙蝠翼形图案，其通常难以通过与LED间隔开的光学表面来实现。这样，第一表面包括增加光学表面和LED之间的间隔间隙的特征。在一个示例中，第一表面可以包括被配置为使LED光在第一取向上变窄的菲涅耳元件。在另一个示例中，第一表面可以包括一个或多个全内反射(TIR)元件和至少一个折射元件，其尺寸和形状被设置为使LED光在第一取向上变窄。另外，第二表面包括一个或多个全内反射(TIR)元件和至少一个折射元件。在第二表面上的这些元件被配置为使LED光在第二取向上变宽。
[0028]图1是示例性照明系统100的透视图。图2是照明系统100的局部透视截面图。同时参考图1和图2，照明系统100包括容纳驱动器组件(未示出)的驱动器隔室102，该驱动器组件可以包括电源并且启用其操作。支撑LED系统106的散热器组件104耦接到驱动器隔室102。在该示例中，LED系统106包括耦接到基板110的一个或多个LED 108。在一些示例中，基板110是可包括印刷电路板(PCB)组件的LED基板，该印刷电路板组件提供与LED 108和照明系统100的其他电子部件的必要电连接。基板110通过一个或多个紧固件112连接到散热器组件104。在其他示例中，基板110可以是具有LED 108和直接安装到其的其他部件的散热器基板。
[0029]LED系统106还包括接近基板110定位的反射器板114和覆盖反射器板114的光学分配板116。反射器板114设置在基板110和光学分配板116之间并且通过间隙118与基板110间隔开。反射器板114包括一个或多个锥体120，其朝向基板110延伸并且在位置上与基板110上的LED 108相对应。每个LED 108可以至少部分地布置在锥体120的一端内，使得发射光被引导朝向光学分配板116。光学分配板116与反射器板114相邻并且与基板110相对，并且还通过间隙122与基板110间隔开。光学分配板116包括在位置上与LED 108和锥体120相对应的一个或多个光学结构124。这样，每个光学结构124覆盖锥体120的与LED 108相对的端部，其中光学结构124与LED 108间隔开。反射器板114和光学分配板116通过一个或多个紧固件126经由嵌套的螺钉凸台连接至散热器组件104，以便将板114、116与基板110间隔开并在它们之间形成气隙128。
[0030]盖130可以至少部分地围绕LED系统106并将其封闭在散热器组件104内。盖130是透明或半透明的以使得能够从照明系统100发射光。盖130可以经由垫圈132和一个或多个紧固件134耦接到散热器组件104。
[0031]在操作中，LED 108发射光，使得照明系统100可以照亮所需或期望的区域。照明系统100限定纵向轴线136，其中LED系统106设置在轴线136的一端处，并且这样，照明系统100通常将光引向纵向轴线136的一端138(例如，如果照明系统100安装在头顶上方，则沿向下方向)。此外，光学分配板116包括以下进一步描述的一个或多个光学特性，使得从LED108发射的光可以进一步以针对照明区域的预定取向和图案进行分配。也就是说，照明系统100可以被配置用于特定光分配轮廓，并且将预定光图案投射到表面(例如，人行道或道路)上。北美照明工程协会(IESNA)建立了一种用于描述照明系统100的照亮区域的图案的分类系统。下面参考图3至图4进一步描述了两种类型的IESNA图案。
[0032]图3是第一类型的光束分配图案140的示意图。图案140被表征为IESNA I型光束图案，其在将照明系统100放置在通路142的中心附近时使用并且为较窄的路径或道路提供照明。图案140是双向横向光分配，其中基本上沿相反方向引导光。也就是说，照明系统100的纵向轴线136可以与z轴(页面内和页面外)大体对准，并且图案140使光沿y轴方向144变窄且使光沿x轴方向146变宽。在该示例中，光学分配板116(在图1和图2中示出)可以包括一个或多个光学特性以分配LED光并基本上形成图案140。
[0033]图4是第二类型的光束分配图案148的示意图。图案148被表征为IESNA III型光束图案，其在将照明系统100朝向通路142的一侧放置时使用并且提供沿y轴正方向144更向外投射(例如，朝向页面顶部)的照明。图案148是三向光分配，其中基本上沿相反方向并且沿一个基本上正交的方向引导光。也就是说，图案148使光沿y轴正方向144延伸，并且使光沿y轴负方向144变窄，同时使光沿x轴方向146变宽。在该示例中，光学分配板116(在图1和图2中示出)可以包括一个或多个光学特性以分配LED光并基本上形成图案148。应当理解，下面进一步描述的光学分配板116的一个或多个光学特性可以用于根据需要或期望形成任何其他类型的光束分配图案。
[0034]图5是用于照明系统100(在图1和图2中示出)的示例性光学分配板200的顶部透视图。图6是光学分配板200的底部透视图。同时参考图5和图6，光学分配板200被配置为嵌套在反射器板(在图2中示出)的顶部上，并且由透明和/或半透明的材料(例如，聚碳酸酯)形成。光学分配板200包括各自对应于LED光(未示出)的一个或多个光学结构202。在该示例中，光学分配板200包括限定在基本上中空的圆柱形板200中的(28)个光学结构202。在其他示例中，可以根据需要或期望使用板200的任何其他形状和/或其他数量的光学结构202。在该示例中，光学分配板200形成IESNA I型光束图案(参见图3)。
[0035]光学分配板200限定x轴204和y轴206，其中z轴208正交于它们。每个光学结构202的底表面210(在图6中示出)邻近LED定位，并且其尺寸和形状被设置为接收LED光。底表面210在基本上平行于y轴206的第一取向上聚焦光。每个光学结构202的顶表面212(在图5中示出)的尺寸和形状被设置为发射LED光并且在基本上平行于x轴204的第二取向上分配光。与y轴206对准的第一取向基本上正交于与x轴204对准的第二取向。这样，底表面210和顶表面212两者共同地工作以形成IESNA I型光束图案(例如，使光沿y轴206变窄并使光沿x轴204变宽)。为了执行此功能，底表面210包括菲涅耳元件，并且顶表面212包括一个或多个全内反射(TIR)元件和一个或多个折射元件，其中菲涅耳元件沿基本上正交于TIR/折射元件的方向延伸。在下面的图7至图12中进一步描述了光学结构202的结构。
[0036]如本文所使用，TIR是一种类型的光学表面，其反射光束以使得光束基本上改变方向。这些TIR表面反射光束，其方式为使得光束接近表面的角度近似等于光束从表面反射的角度。相比之下，折射是一种类型的光学表面，其在光束穿过该表面时改变光束的方向。因此，折射也可以被认为是弯曲光束的路径，同时光束基本上维持相同的总体方向。
[0037]图7是光学分配板200(在图5和图6中示出)的光学结构202的示意图，示出了沿y轴206的光分配。继续参考图5和图6，并且如上所述，LED 214可以耦接到PCB基板216以使得沿z轴208方向发射光218。为了清楚起见，反射器板在图7中未示出，但可以设置在光学分配板200和PCB基板216之间。光学结构202定位在LED 214上方以使得光218(示意性地示为光束)穿过其中。底表面210与LED 214相邻但从其偏移，并且在LED 214和光学结构202之间形成气隙220，并且减小入射在形成光学分配板200的材料上的热和/或辐射功率。
[0038]底表面210包括菲涅耳元件，该菲涅耳元件使得光学结构202能够捕获由LED 214发射的光218并且在沿着y轴206的方向上聚焦所发射的LED光218(例如，使其变窄)。菲涅耳元件使得光学结构202能够具有光218行进通过的较大光学孔径和较短焦距，具有与常规设计(例如，球面凸透镜)相比更薄的透镜结构。这样，当与照明系统中的常规设计相比时，底表面210的光学表面形成更大的气隙220以用于增加的气流并减小入射功率。在该示例中，菲涅耳元件是非成像线性菲涅耳透镜，其将光218聚焦到沿y轴206方向的狭窄细长带中。菲涅耳元件包括基本上沿x轴204方向延伸(在图6中示出)的一个或多个区段222、224、226，。区段222、224、226的这种取向有助于沿基本上正交的y轴206方向聚焦光218。区段222、224、226也全部是折射元件，这些折射元件在光束穿过光学结构202的底表面210时大体改变光束218的方向。
[0039]参考图6，第一中心线平面228基本上平行于y轴206方向延伸并且将底表面210分成两半。每个区段222、224、226可以相对于第一中心线平面228弯曲，使得当沿z轴208方向向下看时，区段沿x轴204方向基本上呈C形。另外，在该示例中，每个区段222、224、226的取向(例如，曲线相对于第一中心线平面228的取向)可以在y轴206的任一侧上的光学结构202中旋转约180°。光学结构202的这种不同取向有利于使光图案在y轴206方向上均匀。在另一个示例中，光学结构202的每个象限可以具有不同的区段222、224、226取向。在其他示例中，每个光学结构202可以具有不同的区段取向，或者每个光学结构202可以具有相同的区段取向。
[0040]区段222、224、226的C形曲线使得能够增加制造效率并使用金刚石车削工具加工。这样，C形曲线的半径可以至少部分地基于工具加工方法。在又一个示例中，区段222、224、226中的一个或多个可沿着x轴204方向线性地延伸。在再一个示例中，区段222、224、226中的一个或多个可以沿着x轴204方向是基本上V形的。例如，每个区段222、224、226可以相对于第一中心线平面228成角度α，并且角度α可以在80°与89°之间。在一些示例中，C形区段可以从第一中心线平面228偏移。在另外的示例中，菲涅耳元件可以是具有环形区段的非成像点菲涅耳透镜。
[0041]返回图7，第二中心线平面230基本上平行于x轴204方向(例如，页面内和页面外)延伸，并且还将底表面210分成两半。区段222、224、226关于第二中心线平面230对称地定位，其中第一区段222在中心线平面230上居中并且延伸到它的左侧和右侧。第二区段224位于第一区段222的外部，其中一部分在第二中心线平面230的左侧并且另一部分在该第二中心线平面的右侧。第三区段226位于第二区段224的外部，其中一部分在第二中心线平面230的左侧并且另一部分在该第二中心线平面的右侧。第一区段222的形状是基本上凸形的，并且第二区段224和第三区段226是基本上线性的并相对于y轴206方向以角度β设置。第二区段224可以具有比第三区段226更大的角度。在该示例中，第二区段224可能以约15°和35°之间的角度β设置。在一个方面，第二区段224的角度β可以是约24°。在该示例中，第三区段226可能以约1°至14°之间的角度β设置。在一个方面，第三区段226的角度β可以是约5°。在其他示例中，可以根据需要或期望使用大于或小于三个的多个区段。在另一个示例中，一些或所有的区段可以是弯曲的而不是线性的，或者是线性的而不是弯曲的。在另外的其他示例中，根据需要或期望，这些区段可以从第二中心线平面230和/或不同于右侧区段部分的左侧区段部分偏移。
[0042]图8是光学分配板200(在图5和图6中示出)的光学结构202的示意图，示出了沿x轴204的光分配。继续参考图5和图6，上面在图5至图7中描述了许多部件，并且这样不必进一步描述它们。顶表面212包括至少一个TIR元件232和至少一个折射元件234，其在沿x轴204的方向上组合地分配所发射的LED光218(例如，使其变宽)。在该示例中，TIR元件232和折射元件234基本沿着y轴206方向(在图5中示出)延伸。元件232、234的这种取向有利于在基本上正交的x轴204方向上并且与典型朗伯分配相比进一步远离LED 214投射光218。
[0043]参考图5，第二中心线平面230基本上平行于x轴204方向延伸并且将顶表面212分成两半。TIR元件232和折射元件234可以相对于第二中心线平面230弯曲，使得当沿z轴方向向下看时，元件沿y轴206方向基本上呈C形。另外，在该示例中，每个元件232、234的取向(例如，相对于第二中心线平面230的曲线)可以在y轴206的任一侧上的光学结构202中旋转约180°。光学结构202的这种不同取向有利于使光图案在x轴204方向上均匀。在另一个示例中，光学结构202的每个象限可以具有不同的元件232、234取向。在其他示例中，每个光学结构202可以具有不同的元件取向，或者每个光学结构202可以具有相同的元件取向。
[0044]如上所述，元件232、234的C形曲线使得能够增加制造效率并使用金刚石车削工具加工。在又一个示例中，元件232、234中的一个或多个可沿着y轴206方向线性地延伸。在再一个示例中，元件232、234中的一个或多个可以沿着y轴206方向是基本上V形的。例如，每个元件232、234可以相对于第二中心线平面230成角度γ，并且角度γ可以在80°与89°之间。在一些示例中，C形元件可以从第二中心线平面230偏移。
[0045]返回图8，第一中心线平面228沿y轴206延伸(例如，页面内和页面外)并且将顶表面212分成两半。元件232、234关于第一中心线平面228对称地定位，并且可以根据实现光束图案的需要或期望引导光218基本上远离或穿过中心线平面228。在其他示例中，元件232、234可以从第二中心线平面228偏移和/或可以在中心线平面228的左侧上与右侧不同。在下面参考图9至图12进一步描述了TIR元件232和折射元件234的取向和布局。
[0046]图9至图12是图8所示的光学结构202的详细示意图，示出了沿x轴204的光分配。上面在图5至图8中描述了许多部件，并且这样不必进一步描述它们。应当理解，为了清楚起见，图9至图12示出了仅在第一中心线平面228的右侧上的光束218。如图8所示，中心线平面228的左侧上的光束218将是镜像的。此外，尽管下面描述了多个TIR元件232和多个折射元件234，但应当理解，可以使用任何其他数量和/或布局的元件232、234以根据需要或期望实现光束分配轮廓(例如，使光束218沿x轴204方向变宽)。
[0047]首先参考图9，多个TIR元件232可以包括一组单TIR元件236，其关于第一中心线平面228对称地并且彼此直接相邻定位。TIR元件236包括使光218基本上远离中心线平面228反射的倾斜线性TIR表面238。在示例中，TIR表面238可以相对于水平轴线以一定角度设置。TIR表面的角度取决于光学结构202的材料的折射率，并且这样，该角度至少部分基于入射光线和材料折射率以使得发生TIR。TIR元件236还包括折射表面240，使得来自TIR表面238的反射光218可以离开光学结构202。根据需要或期望，折射表面240可以是线性的或弯曲的。
[0048]图10示出了关于第一中心线平面228对称地并且在该组单TIR元件236的外部定位的第一组折射元件242。折射元件242包括使光218基本上远离中心线平面228折射的弯曲折射表面244。在其他示例中，折射表面244可以根据需要或期望是线性的。
[0049]图11示出了关于第一中心线平面228对称地并且在第一组折射元件242的外部定位的一组双TIR元件246。TIR元件246包括两个倾斜线性TIR表面248、250。TIR表面248使光218基本上远离中心线平面228反射，并且TIR表面250使光218基本上穿过中心线平面228反射。在该示例中，与TIR表面250相比，TIR表面248相对于水平轴线以不同的角度设置。在其他示例中，这些角度可以近似相等。在示例中，TIR表面248、250可以相对于水平轴线以一定角度设置。TIR表面的角度取决于光学结构202的材料的折射率，并且这样，该角度至少部分基于入射光线和材料折射率以使得发生TIR。在其他示例中，双TIR元件246中的一个或多个的角度可以近似等于单TIR元件236(在图9中示出)。
[0050]图12示出了关于第一中心线平面228对称地并且在该组双TIR元件246的外部定位的第二组折射元件252。折射元件252包括使光218基本上远离中心线平面228折射的弯曲折射表面254。在其他示例中，折射表面244可以根据需要或期望是线性的。
[0051]图13是用于照明系统100(在图1和图2中示出)的另一个光学分配板300的顶部透视图。图14是光学分配板300的底部透视图。同时参考图13和图14，光学分配板300被配置为嵌套在反射器板(在图2中示出)的顶部上，并且由透明和/或半透明的材料(例如，聚碳酸酯)形成。光学分配板300包括各自对应于LED光(未示出)的一个或多个光学结构302。在该示例中，光学分配板300包括限定在基本上中空的圆柱形板300中的(28)个光学结构302。在其他示例中，可以根据需要或期望使用板300的任何其他形状和/或其他数量的光学结构302。在该示例中，光学分配板300形成IESNA III型光束图案(参见图4)。
[0052]光学分配板300限定x轴304和y轴306，其中z轴308正交于它们。每个光学结构302的底表面310(在图14中示出)邻近LED定位，并且其尺寸和形状被设置为接收LED光。底表面310在基本上平行于y轴306的第一取向上聚焦光。每个光学结构302的顶表面312(在图13中示出)的尺寸和形状被设置为发射LED光并且在基本上平行于x轴308的第二取向上分配光。与y轴306对准的第一取向基本上正交于与x轴304对准的第二取向。这样，底表面310和顶表面312两者共同地工作以形成IESNA III型光束图案(例如，使光在沿y轴306的一个方向上聚焦并且使光沿x轴304变宽)。为了执行此功能，底表面310包括一个或多个全内反射(TIR)元件和一个或多个折射元件，并且顶表面312还包括一个或多个TIR元件和一个或多个折射元件，其中底表面元件在基本上正交于顶表面元件的方向上延伸。
[0053]在该示例中，光学结构302的顶表面312具有与以上在图5以及图8至图12中描述的顶表面结构类似的TIR元件和折射元件，并且这样，顶表面312的结构在本文中不进一步描述。然而，底表面310与上述示例不同，并且因此下面在图15中进一步描述。
[0054]图15是光学分配板300(在图13和图14中示出)的光学结构302的示意图，示出了沿y轴306的光分配。继续参考图13和图14，并且如上所述，LED 314可以耦接到PCB基板(未示出)以使得光318沿z轴308方向发射。为了清楚起见，反射器板在图15中未示出，但可以设置在光学分配板300和PCB基板之间。光学结构302定位在LED 314上方以使得光318(示意性地示为光束)穿过其中。底表面310与LED 314相邻但从其偏移，并且在LED 314和光学结构302之间形成气隙320，并且减小入射在形成光学分配板300的材料上的热和/或辐射功率。
[0055]底表面310包括至少一个TIR元件322和至少一个折射元件324，其使得光学结构302能够捕获由LED 314发射的光318并且在沿y轴306的方向上聚焦所发射的LED光318(例如，使其变窄)。第一中心线平面326基本上平行于x轴304方向(例如，页面内和页面外)延伸，并且还将底表面310分成两半。TIR元件322和折射元件324关于第一中心线平面326不对称地定位，其中TIR元件322从中心线平面326偏移328。与相对于TIR元件322呈阶梯状配置的折射元件324相比，TIR元件322也朝向LED 314延伸更大的距离。当与照明系统中的常规设计(例如，球面凸透镜)相比时，该阶梯状配置使得底表面310的光学表面能够形成更大的气隙320以用于增加的气流并减小入射功率。在示例中，光学结构302的底表面310沿远离TIR元件322的y轴206方向聚焦光318(例如，朝向中心线平面326的一侧聚焦光318)。TIR元件322和折射元件324基本沿着x轴304方向(在图14中示出)延伸。元件322、324的这种取向有助于沿基本上正交的y轴306方向聚焦光318。
[0056]参考图14，第二中心线平面330基本上平行于y轴306方向延伸并且将底表面310分成两半。每个元件322、324可以相对于第二中心线平面330弯曲，使得当沿z轴308方向向下看时，区段沿x轴304方向基本上呈C形。另外，在该示例中，每个元件322、324的取向(例如，曲线相对于第二中心线平面330的方向)对于每个光学结构302是相同的(例如，沿y轴306的朝向页面顶部的方向上)。光学结构302的这种取向有助于朝向y轴306的一侧引导光图案。在另一个示例中，光学结构302可以具有不同的元件322、324取向。在又一个示例中，元件322、324中的一个或多个可沿着x轴304方向线性地延伸。在再一个示例中，元件322、324中的一个或多个可以沿x轴304方向成角度以使得形成V形。在一些示例中，弯曲元件可以从第二中心线平面330偏移。
[0057]返回图15，TIR元件322从第一中心线平面326偏移328。TIR元件322包括形成底表面310的外表面的倾斜线性TIR表面332。TIR表面332使光318基本上朝向中心线平面326反射。在示例中，TIR表面332可以相对于水平轴线以一定角度设置。TIR表面的角度取决于光学结构302的材料的折射率，并且这样，该角度至少部分基于入射光线和材料折射率以使得发生TIR。TIR元件322还包括折射表面334以使得来自LED 314的光318可以进入光学结构302并到达TIR表面332。根据需要或期望，折射表面334可以是线性的(如图所示)或弯曲的。TIR元件322的尺寸和形状被设置成装配在反射器板的反射器锥体内(在图2中示出)。
[0058]折射元件324邻近TIR元件322并且包括一个或多个折射表面336。在该示例中，一个折射表面336设置在第一中心线平面326处，并且一个折射表面336从第一中心线平面326偏移。在其他示例中，可以使用任何其他数量的折射元件324。折射表面336将光318折射到y轴306的TIR表面332朝向其反射光318的侧面。在示例中，折射表面336可以相对于水平轴线以一定角度设置，以便使光318朝向y轴306的一侧折射。根据需要或期望，每个折射表面336可能以近似相等的角度设置或可能以不同的角度设置。根据需要或期望，折射表面336可以是线性的(如图所示)或弯曲的。
[0059]图16是示出制造光学结构的示例性方法400的流程图。在该示例中，方法400包括形成光学结构的第一表面，该第一表面在第一取向上聚焦来自LED的LED光(操作402)。另外，形成光学结构的第二相对表面(操作404)。第二表面在第二取向上分配来自LED的LED光，并且第二取向基本上正交于第一取向。形成第二表面(操作404)还可以包括在第二表面上限定多个全内反射(TIR)元件(操作406)以及在第二表面上限定多个折射元件(操作408)。多个TIR元件和多个折射元件关于限定在外表面上的沿第一取向延伸的中心线平面对称地布置。
[0060]在一些示例中，方法400还可以包括通过在第一表面上限定至少一个TIR元件(操作410)来形成第一表面(操作402)。该至少一个TIR元件从限定在第一表面上的沿第二取向延伸的中心线平面偏移。另外，在第一表面上限定至少一个折射元件(操作412)。在一些示例中，光学结构可以通过利用金刚石切割工具加工的模制工艺来形成。在其他示例中，光学结构可以通过增材制造工艺(例如，3D打印)或现在已知或将来开发的任何其他制造工艺来形成。在另外的其他示例中，光学结构的一个或多个表面可以通过挤出工艺来形成。
[0061]在本文公开的示例中，光学结构在使面向LED的光学表面进一步远离LED时形成期望或所需的光束图案。例如，在光学结构的内表面上可以使用菲涅耳元件，或者可以使用一个或多个全内反射(TIR)元件以及至少一个折射元件。光学结构和LED之间的该间隙增加围绕光学表面和LED的气流，并且减小入射在光学表面上的热和/或辐射功率。由此，提高了照明系统的性能。本文描述的光学结构还可以在现有的照明系统壳体内使用。内表面还用于使LED在第一取向上变窄。另外，在光学结构的外表面上使用一个或多个全内反射(TIR)元件和至少一个折射元件来使LED光在第二取向上变宽。这样，光学结构使得能够形成大角度蝙蝠翼形图案。
[0062]本公开参考附图描述了本技术的一些示例，在附图中仅示出了一些可能的示例。然而，其他方面可具体体现为许多不同形式，并且不应解释为限于本文所阐述的示例。相反，提供这些示例使得本公开是周密且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达可能示例的范围。本文描述的不同示例的任何数量的特征可以被组合成一个单个示例，并且具有少于或大于本文描述的所有特征的替代示例是可能的。应当理解，本文采用的术语仅用于描述特定示例的目的并且不旨在进行限制。必须注意到，如本说明书所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指称，除非上下文另外明确地说明。
[0063]尽管在本文中描述了特定示例，但是本技术的范围不限于那些特定示例。本领域技术人员将认识到在本技术范围内的其他示例或改进。因此，仅作为示例性示例公开了特定的结构、动作或介质。除非本文另有说明，否则根据本技术的示例还可以组合大体公开但没有组合地明确例示的元件或部件。该技术的范围由所附权利要求及其中的任何等同形式限定