本發(fā)明一般地涉及光學設(shè)備，并且更特別地，涉及一種尤其用在諸如燈具之類的照明設(shè)備中的光漫射器。在本發(fā)明的一些方面中，光漫射器適于具有可變光漫射屬性。

背景技術(shù)：

光漫射器廣泛用在照明設(shè)備中，例如用在燈具中，并且允許以希望的方式散布或者散射光，以便提供例如更適于均勻照明的漫射光。

靜態(tài)且均勻的光漫射器是眾所周知的，其可以基于漫射反射器或者例如用磨砂玻璃制成的半透明設(shè)備。

然而，在大多數(shù)應(yīng)用中，可能希望的是光漫射器被配置用于易于調(diào)適，即光漫射器具有可調(diào)節(jié)的光漫射屬性。這樣的光屬性包括光漫射、眩光和束寬或者通常通過首字母縮寫fwhm指稱的半高全寬。針對燈具調(diào)節(jié)所有這些屬性的能力是非常希望的。

美國專利號us8,553,341b2涉及一種電激活光學設(shè)備，其包括可變形聚合物膜襯底以及在襯底上提供的在一個實施例中為漫射結(jié)構(gòu)的剛性光學元件。電極連接到襯底以便使得襯底能夠變形，這進而使得剛性元件能夠在襯底的位置移位。

公布的國際專利申請wo2014/013389涉及一種包括部分透明的第一層和相鄰的透明的第二層的漫射器，第一層連續(xù)并且包括可拉伸彈性體，第二層為包括具有高有效剛度的材料的分段層，所述有效剛度被測量為該材料的厚度和該材料的彈性模量的乘積。

然而，上面兩篇參考文獻中描述的光漫射器涉及在生產(chǎn)中不一定容易設(shè)計和組裝的復(fù)雜硬件結(jié)構(gòu)，并且進一步涉及借助于電極對可拉伸結(jié)構(gòu)起作用的主動執(zhí)行器。再者，這樣的結(jié)構(gòu)相對較厚，這使得難于容易地將它們集成到燈具中而不影響其緊湊性或者裝飾方面。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供一種光漫射器，其具有簡單且廉價的設(shè)計，同時易于調(diào)節(jié)。依照本發(fā)明不同方面的光漫射器的另一個優(yōu)點在于，它與現(xiàn)有技術(shù)中已知的光漫射器相比顯著更薄，使得將它集成到緊湊的燈具中容易得多。

本發(fā)明由權(quán)利要求限定。

依照一個示例，提供了一種光漫射器，其包括光漫射元件，其中該光漫射元件包括柔性半透明材料，該光漫射器包括第一板和第二板，所述第一和第二板是剛性且半透明的，光漫射元件以這樣的方式布置在所述第一和第二板之間，使得光漫射元件的一個第一面與第一板耦合，并且光漫射元件的一個第二面與第二板耦合，所述第一或第二面中的至少一個包括多個腔和/或突起（excrescence）。

基本上由夾層結(jié)構(gòu)組成的光漫射器的這種配置的一個優(yōu)點在于，它具有簡單的結(jié)構(gòu)，該簡單的結(jié)構(gòu)可以尤其是與如上面所描述的現(xiàn)有技術(shù)中已知的光漫射器結(jié)構(gòu)相比以相對較低的生產(chǎn)成本制成。所需的元件的數(shù)量為低，并且簡單地通過一塊包括腔或突起的柔性材料形成的光漫射元件的制造是容易且廉價的。

在本發(fā)明的一個實施例中，第一和第二板適于被移動得更接近或者更遠離彼此。

這樣的實施例提供了一種簡單地通過改變所述兩個板之間的距離來調(diào)適光漫射器的光漫射屬性的簡單方式。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一或第二面中的至少一個可以包括多個隨機深度的腔和/或隨機高度的突起。

在本發(fā)明的實施例中，柔性半透明材料可以包括硅樹脂橡膠。

此外，在本發(fā)明的其他實施例中，所述第一和第二板可以用透明玻璃制成。

此外，在本發(fā)明的其他實施例中，所述第一和第二板可以基本上是平坦的。

在本發(fā)明的其他實施例中，所述第一或第二板中的至少一個可以具有透鏡形狀。

在本發(fā)明的其他實施例中，光漫射器可以進一步包括被配置用于改變所述第一板與第二板之間的距離的動力元件。所述動力元件可以例如包括附接到第一板的第一螺紋柱體以及附接到第二板的第二螺紋柱體，這些螺紋柱體包括匹配的螺紋部分。

本發(fā)明的另一個方面為一種燈具，其包括外殼、光源以及像在所描述的各實施例中的任一個中的那樣的光漫射器。該燈具可以例如進一步包括用于改變第一和第二板之間的距離的馬達引擎。該燈具可以例如進一步包括用于至少操作馬達引擎的電源和驅(qū)動電路系統(tǒng)。

該燈具可以進一步包括通信裝置，該通信裝置用于將控制信號接收到用于通過改變關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電路的操作參數(shù)來調(diào)節(jié)馬達引擎的操作的信號中。

本發(fā)明的另一個方面為一種用于改變穿過光漫射器的光的漫射屬性的方法，該方法包括以下步驟：

-提供包括光漫射元件的光漫射器，該光漫射元件具有與第一剛性半透明板耦合的第一主表面以及與第二剛性半透明板耦合的第二主表面，光漫射元件的所述主表面中的至少一個包括多個腔或突起；

-改變所述第一板與所述第二板之間的距離，從而改變光漫射器的光漫射屬性。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖詳細地描述本發(fā)明的示例，在附圖中：

圖1示出了依照本發(fā)明的光漫射器的第一示例性實施例；

圖2示出了本發(fā)明一個示例性實施例中的光漫射元件；

圖3示出了如本發(fā)明第二示例性實施例中的分別與光漫射器分離和被光漫射器包括的光漫射元件的放大部分；

圖4a和圖4b分別示出了依照第二示例性實施例的光漫射器在光漫射被改變時的放大部分及其示出光線軌跡的簡化截面圖；

圖5a和圖5b示出了如本發(fā)明第二示例性實施例中的分別不包括光漫射器和包括光漫射器的燈具；

圖6示出了具有不同光漫射設(shè)置的圖5b所圖示的燈具；

圖7示出了被依照本發(fā)明的燈具或光漫射器包括的動力元件的一個示例；

圖8示出了依照本發(fā)明一個方面的一種用于改變穿過光漫射器的光的漫射屬性的方法。

具體實施方式

圖1示出了依照本發(fā)明的光漫射器1的第一示例性實施例的透視圖。在圖1所圖示的非限制性示例性實施例中，光漫射器1包括布置在第一板11與第二板13之間的光漫射元件10。

仍然以非限制性方式，第一和第二板11、13的形狀可以基本上為球體的一部分的形狀。由于光漫射元件10的柔性結(jié)構(gòu)的原因，光漫射元件10的形狀采用與第一和第二板11、13相同的形狀，但是優(yōu)選的是光漫射元件單獨——即不布置在第一和第二板11、13之間時——的全局形狀基本上類似于第一和第二板11、13的形狀。

在其他實施例中，諸如例如此后參照圖3描述的第二示例性實施例中，第一和第二板11、13以及光漫射元件10可以基本上為平坦的。

第一板11和第二板13可以是透明的、部分透明的或者半透明的。類似地，光漫射元件10可以是透明的、部分透明的或者半透明的。為了簡單起見，措詞“半透明”在以下描述中將是優(yōu)選的。

第一板11和第二板13可以由剛性材料制成。例如，第一板11和第二板13可以由透明或者磨砂玻璃、聚（甲基丙烯酸甲酯）（pmma）或者任何具有足夠的剛性和透光度屬性的聚合物、有機或無機材料制成。

在簡單實施例中，第一板11和/或第二板13可以具有簡單的結(jié)構(gòu)，像在圖示的示例性實施例中那樣基本上具有彼此基本上平行的兩個表面。然而，這不是必需的，并且可能優(yōu)選的是，第一板11和/或第二板13具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。例如，第一板11和/或第二板13可以是透鏡狀，以便充當光束定形器，使得光漫射器1不僅允許漫射光，而且允許形成具有希望的形狀的光束。光學設(shè)備領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠容易地設(shè)計適當?shù)耐哥R形狀以便實現(xiàn)希望的光束模式。

光漫射元件10可以包括半透明柔性材料。例如，光漫射元件10可以由具有足夠的彈性屬性和足夠的透明度屬性的硅樹脂橡膠制成?？梢垣@得折射率在1.40和1.43之間并且透光性在可見范圍內(nèi)高于90%的良好結(jié)果。

光漫射元件10以這樣的方式布置在第一和第二板11、13之間，使得光漫射元件10的一個第一主表面（圖1中的上表面）與第一板11耦合，并且光漫射元件10的一個第二主表面（圖1中的底部表面）與第二板13耦合。

光漫射元件10以及第一和第二板11、13形成的夾層結(jié)構(gòu)使得能夠容易地調(diào)節(jié)光漫射器1的光漫射屬性。事實上，由于此后參照圖2詳細地描述的光漫射元件的結(jié)構(gòu)的原因，由于第一和第二板11、13引起的壓力改變，光漫射元件10的光漫射屬性相應(yīng)地改變。

圖2示出了本發(fā)明一個示例性實施例中的光漫射元件的透視圖。

依照本發(fā)明的特殊性，光漫射元件10以這樣的方式配置，使得適于與第一或第二板11、13接觸的它的各表面中的至少一個具有一定表面狀況，例如表面粗糙度，該表面粗糙度使得它呈現(xiàn)多個腔200。在圖2所圖示的非限制性示例中，光漫射元件10的兩個主表面包括多個腔200和突起201。在圖中未描繪的其他實施例中，光漫射元件10的所述兩個主表面中的僅僅一個可以包括這樣的腔200或者突起201。

為了簡單起見，可以認為光漫射元件10的主表面僅僅包括多個腔200。相反地，可以認為光漫射元件10的主表面僅僅包括多個突起201。

因此，通過調(diào)節(jié)第一和第二板11、13之間的距離或者第一和第二板11、13施加到光漫射元件10的相應(yīng)主表面上的壓力，有可能或多或少將突起201壓到第一板11或第二板13的面向突起201的相應(yīng)部分上。

所述多個腔200和/或突起201可以例如借助于形成光漫射元件10的一塊柔性材料被實現(xiàn)之后的附加制造步驟依照規(guī)則的或者至少預(yù)定的模式進行布置。例如，多個腔200可以借助于應(yīng)用到允許制造漫射元件10的模具的鉆孔工藝來實現(xiàn)。在其他實施例中，這種模具的表面狀況可以例如借助于化學或者機械侵蝕工藝來改變以用于在漫射元件10中形成腔的目的。類似地，漫射元件10本身的表面狀況可以通過類似的工藝來改變。

具有其腔200和/或突起201的光漫射元件10可以借助于諸如注射成型或澆注之類的典型成型工藝來實現(xiàn)。

在其他實施例中，如各圖所圖示的，腔200和/或突起201的配置和分布可以是隨機的。在這樣的實施例中，光漫射器1的光漫射屬性仍然可以進行很好的調(diào)節(jié)，因為總體上，所述多個腔200和/或突起201將提供可接受的光漫射屬性。這樣的實施例提供了這樣的優(yōu)點：需要簡化的制造工藝，從而涉及低制造成本。

圖3示出了如本發(fā)明第二示例性實施例中的分別與光漫射器分離和被光漫射器包括的光漫射元件的放大部分的透視圖。

圖3的頂部圖示出與光漫射器結(jié)構(gòu)1分離的光漫射元件10，其在所有方面類似于上文參照圖2描述的光漫射元件10。

圖3的底部圖示出一種光漫射器1，其中光漫射元件10被輕輕地壓縮在第一和第二板11、13之間。在該配置中，各突起201中的一些——即各突起201中的最高者——具有其被相應(yīng)板的面對的部分擠壓的自由端，并且因此具有平坦形狀，這并不顯著地影響通過的光線的方向。如下文尤其是參照圖4b更詳細地描述的，光穿過的漫射器1部分的折射率的變化事實上確定光線的軌跡，從而確定光漫射器1的全局光漫射屬性。光線可以以下文中參照圖4b例示的許多不同的可能順序穿過以下介質(zhì)：形成所述板中的任一個的材料、腔200的內(nèi)部體積包括的材料、或者形成光漫射元件10的材料。

圖4a和圖4b分別示出了依照第二示例性實施例的光漫射器在光漫射改變時的放大部分及其示出光線軌跡的簡化截面圖。

圖4a在截面圖中圖示出如圖3所圖示的光漫射器1的一部分。如圖4a中可以看到的，當光漫射元件10如箭頭所示被輕輕地壓縮在第一和第二板11、13之間時，一些突起201a被第一板11或第二板13部分地擠壓，并且從而在接觸區(qū)上變平坦，而其他突起201b不與第一和第二板11、13中的任一個接觸。如果施加更多的壓力，即如果第一和第二板11、13置于更靠近彼此的鄰近，那么很可能變平坦的表面區(qū)域?qū)⒆儗?，并且甚至更多的突?01將與第一和第二板11、13中的任一個接觸。如上面已經(jīng)提到的且通過圖4b更明確地圖示出的，無論配置如何，即無論分開第一和第二板11、13的距離或者由它們施加到光漫射元件10的兩個主表面上的壓力如何，總可以假設(shè)光漫射元件10的主表面包括具有不同形狀和尺寸或者內(nèi)部體積的多個腔。

現(xiàn)在參照圖4b，繪出了一根第一光線401和一根第二光線402，它們在穿過形成光漫射器1的不同材料時具有不同的軌跡。應(yīng)當理解的是，下文描述的配置、光線的方向、所描述的材料和各自的折射率僅僅作為示例而給出，并且不以任何方式限制本發(fā)明。圖4b中圖示出的光軌跡通過示例的方式給出，以用于更好地理解本發(fā)明的目的，并且可能并不確切地與實際軌跡相應(yīng)。

第一光線401首先穿過典型地包括空氣、因此具有折射率1的介質(zhì)。然后，第一光線以給定入射角度進入由形成第二板13并且例如為具有折射率1.52的透明玻璃的材料組成的介質(zhì)中?？諝獾恼凵渎逝c形成第二板13的材料的折射率之間的差異引起第一光線401的方向的偏離。然后，第一光線401進入由形成光漫射元件10的材料組成的介質(zhì)中，該材料例如為具有折射率1.41的透明硅樹脂橡膠。玻璃的折射率與硅樹脂橡膠的折射率之間的差異進而引起第一光線401的偏離。然后，第一光線401進入由形成第一板11的材料組成的介質(zhì)中，該材料例如為具有折射率1.52的玻璃。硅樹脂橡膠的折射率與玻璃的折射率之間的差異進而引起第一光線401的偏離。最終，第一光線401離開光漫射器1，換言之，它進入空氣中，并且玻璃的折射率與空氣的折射率之間的差異進而引起第一光線401的偏離?？傊谝还饩€401經(jīng)歷這樣的偏離，其基本上相應(yīng)于由第一光線401所穿過的所有介質(zhì)的折射率差異所引起的加總的偏離。

類似地，第二光線依次穿過不同的介質(zhì)，即空氣，然后是玻璃，然后是由第一腔200a中包括的材料——即典型地為空氣——組成的介質(zhì)，然后是硅樹脂橡膠，然后是第三腔200c包括的空氣，然后再次為硅樹脂橡膠，然后是第四腔200d包括的空氣，然后是硅樹脂橡膠，然后是玻璃，然后最后為空氣。注意，在圖4b的示例性圖示中，第二光線在形成光漫射元件10的硅樹脂橡膠與第二空氣腔200b之間的界面處由于其到達這樣的界面上時所具有的入射角度以及涉及的兩種材料——即硅樹脂橡膠和空氣——各自的折射率的原因而被完全反射。總之，第二光線402經(jīng)歷了這樣的偏離，其基本上相應(yīng)于由第二光線402所穿過的所有介質(zhì)的折射率差異所引起的加總的偏離。

圖5a和圖5b示出了如本發(fā)明第二示例性實施例中的分別不包括光漫射器和包括光漫射器的燈具。

參照圖5a，燈具50可以包括光源501，光源501例如包括多個發(fā)光元件，所述發(fā)光元件諸如為通常通過首字母縮略詞led指稱的發(fā)光二極管，所述發(fā)光元件安裝在襯底上，該襯底也包括適于利用適當?shù)碾娏黩?qū)動led的電子部件。

燈具50也包括外殼500，光源501附接到該外殼。外殼500可以進一步包括反射器，該反射器適于反射光并且使光束適于應(yīng)用需求。如圖5a所圖示的燈具50具有這樣的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是眾所周知的并且不包括任何光漫射器，而是僅僅包括可能適于均勻地漫射光的屏幕503。

形成對照的是，如圖5b所圖示的燈具50具有與上面參照圖4a所描述的燈具相應(yīng)的總體結(jié)構(gòu)，但是包括光漫射器51，該光漫射器具有在圖示的示例中與上面參照圖3、圖4a和圖4b所描述的第二實施例相應(yīng)的結(jié)構(gòu)?？梢蕴峁┕饴淦?1代替如圖5a所描繪的屏幕503，或者可以除了屏幕503之外，還提供光漫射器51。

如圖6所示，可以通過改變光漫射器1的第一和第二板11、13之間的距離來將不同的光漫射設(shè)置應(yīng)用到燈具50。圖6左上位置的第一配置(a)與燈具50未配備光漫射器1相應(yīng)，某種程度上類似于圖5a所圖示的配置。然后，顯示了一系列共9種配置，其與光漫射器的第一和第二板之間逐漸減小的距離相應(yīng)。如圖示的示例中可以看到的，兩個板之間的距離越短，燈具50發(fā)射的光越散漫。

所有描述的實施例中的光漫射器包括的第一和第二板都可以適于被移動得遠離彼此或者更靠近彼此，使得光漫射屬性可以改變。

例如，在如圖5a、圖5b和圖6所圖示的燈具50中，第二板13可以牢固地固定到外殼500，而第一板11可以適于相對于第二板13移動。例如，這兩個板11、13可以進一步適于總是保持彼此平行，只有它們之間的距離允許改變。

在優(yōu)選的實施例中，光漫射器1可以進一步包括一個或多個被配置用于改變所述第一板11與第二板13之間的距離的動力元件。下文中參照圖7描述了動力元件的一個示例。

如圖7所圖示的，動力元件70可以包括兩個匹配的螺紋柱體711、713，螺紋至少在每個螺紋柱體711、713的外部的一部分上被實現(xiàn)。一個第一螺紋柱體711可以附接到第一板11，并且一個第二螺紋柱體713可以附接到第二板13。這兩個螺紋柱體711、713可以具有共同的主軸；因此，如果一個螺紋柱體相對于另一個螺紋柱體旋轉(zhuǎn)，那么可以改變兩個板11、13之間的距離以及光漫射元件10的光漫射屬性。螺紋柱體711、713可以與相應(yīng)的板11、13互鎖。

在可替換的實施例中，螺紋柱體711、713可以不完全與各自的板11、13互鎖；例如，板11、13可以安裝于在相應(yīng)螺紋柱體711、713的內(nèi)部中形成的凹槽中，使得由于板11、13與光漫射元件10之間的界面處的摩擦力的原因，光漫射元件10在螺紋柱體711、713相對于彼此旋轉(zhuǎn)時不被彎曲。在這樣的配置中，板11、13自由地相對于相應(yīng)的螺紋柱體711、713旋轉(zhuǎn)。

在也如圖7所圖示的其他實施例中，板11、13中的至少一個（在圖示的示例中為二者）可以安裝在與相應(yīng)螺紋柱體711、713互鎖的各自的基座部分711’、713’中，例如安裝在基座部分中實現(xiàn)的如上文所描述的凹槽中。基座部分可以基本上為平坦的，并且具有適于容易與旋轉(zhuǎn)工具耦合的外形。例如，基座部分可以具有多邊形外形以便允許與扳手耦合。

在一些實施例中，螺紋柱體711、713也可以用透明或半透明材料制成；螺紋柱體711、713因此可以改進燈具50的裝飾再現(xiàn)。

第一螺紋柱體711可以例如與它安裝于其中的燈具外殼互鎖。

在未圖示出的其他實施例中，動力元件可以包括多個螺紋桿，例如四個螺紋桿，其在光漫射器基本上為平坦的并且像在圖5b和圖6所圖示的示例性實施例中那樣具有基本上方形或矩形的形狀的情況下被布置成鄰近光漫射器的四個角。當然，光漫射器可以具有不同的形狀，并且相應(yīng)地可以使用任何其他數(shù)量的螺紋桿。螺紋桿可以沿著其整個長度或者僅僅其一部分有螺紋。螺紋桿可以以這樣的方式布置，使得它們穿過光漫射器的所有主要部件。例如，螺紋桿可以例如通過旋擰、壓接膠合或者任何已知的固定技術(shù)牢固地固定到第二板。通孔可以通過光漫射器的主要部件來實現(xiàn)以便讓螺紋桿以這樣的方式穿過，使得螺紋桿可以穿過第二板的寬度、光漫射元件的寬度以及第一板的寬度，螺紋桿的至少一端延伸到第一板的外表面之外。各螺紋桿中的任一個的螺紋部分至少延伸到螺紋桿的延伸至第一板的外表面之外的一端。因此，可以將螺母旋擰在各螺紋桿的螺紋部分周圍，并且擰緊或擰松螺母可以允許人類用戶調(diào)節(jié)第一和第二板之間的距離。

在一個優(yōu)選的實施例中，螺紋桿可以被例如用透明或半透明材料制成的各自的柱體包圍。這些柱體因此可以改進燈具的裝飾再現(xiàn)，同時確保光漫射器或者燈具包括的所有部件更好地機械定位和結(jié)合。

在可替換的實施例中，可以代替螺紋桿使用可能地半透明或者透明并且包括內(nèi)螺紋部分的柱體，并且可以代替螺母使用螺釘以便允許調(diào)節(jié)光漫射屬性。

在上面描述的實施例中，動力元件70可以進一步包括馬達引擎，使得可以在無需人類任何身體努力的情況下自動地調(diào)節(jié)第一和第二板11、13之間的距離。

在其他實施例中，諸如上面參照圖5b和圖6所描述的燈具50之類的燈具可以包括這樣的動力元件70。如果燈具50進一步包括馬達引擎，那么燈具50的結(jié)構(gòu)也可以包括關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電路系統(tǒng)和電源。

在上面描述的實施例中，燈具50可以進一步包括通信裝置，例如諸如zygbee、藍牙或wifi通信模塊之類的無線連接裝置，使得可以從遠程命令設(shè)備接收適當?shù)拿钚盘柌⑶覍⑵滢D(zhuǎn)化成用于通過改變關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電路的操作參數(shù)來調(diào)節(jié)馬達引擎的操作的信號，使得可以利用用戶借助于遠程控制單元發(fā)送的命令相應(yīng)地調(diào)節(jié)光漫射屬性。

本發(fā)明的另一個方面是圖8所圖示的一種用于改變穿過光漫射器的光的漫射屬性的方法。

依照本發(fā)明的一種用于改變穿過光漫射器的光的漫射屬性的方法可以包括：步驟80，提供包括光漫射元件的光漫射器，該光漫射元件具有與第一剛性半透明板耦合的第一主表面以及與第二剛性半透明板耦合的第二主表面，光漫射元件的所述主表面中的至少一個包括多個腔或突起；接著是步驟81，改變所述第一板與所述第二板之間的距離，從而改變光漫射器的光漫射屬性。

盡管在所述附圖和前面的描述中已經(jīng)詳細地圖示和描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應(yīng)當被認為是說明性或示例性的，而不是限制性的。本發(fā)明并不限于所公開的實施例。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在實施要求保護的本發(fā)明時，根據(jù)對于所述附圖、本公開內(nèi)容以及所附權(quán)利要求的研究，能夠理解和實現(xiàn)所公開實施例的其他變型。在權(quán)利要求中，措詞“包括”并沒有排除其他的元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”并沒有排除多個。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的僅有事實并不意味著這些措施的組合不可以加以利用。權(quán)利要求中的任何參考符號都不應(yīng)當被解釋為限制范圍。