本發(fā)明涉及一種柔性發(fā)光裝置。
背景技術:
熒光燈照明和白熾燈照明是用于各種照明應用例如辦公空間或商場的照明的常用照明技術。然而,白熾燈照明在能量高效方面不具有競爭力,而熒光燈管通常包含不易處理的非環(huán)保元件。近年來,諸如發(fā)光二極管(LED)之類的固態(tài)光源已經作為照明應用市場上的強大競爭者出現(xiàn),這主要是由于其相對于其他現(xiàn)有技術的優(yōu)越的能量效率。
在一些應用中,可能希望能夠修改發(fā)光裝置的一個或多個光學特性,例如光學參數(shù)或變量,如發(fā)射光的顏色、強度和/或方向。解決方案是使用以不同電流驅動固態(tài)光源的驅動器電子器件和/或使用發(fā)射不同顏色的光源。然而,這限制了將光學特性改變?yōu)橛砂l(fā)光裝置實現(xiàn)的光學特性的可能性。
因此,需要一種具有增加的設計自由度以適應其一些光學特性的發(fā)光裝置。
技術實現(xiàn)要素:
鑒于現(xiàn)有技術的上述和其他缺點,本發(fā)明的一般目的是提供一種發(fā)光裝置,其中一個或多個光學特性例如發(fā)射光的顏色和/或方向容易適配。
根據本發(fā)明的第一方面,提供了一種發(fā)光裝置,其具有:第一光出射窗并且包括柔性光源,該柔性光源具有面向第一光出射窗的第一表面并且布置成在第一光出射窗的方向上發(fā)射光;以及多個第一光學元件,其設置在所述柔性光源的第一表面上,并且被布置成改變由所述柔性光源發(fā)射的光的至少一部分的至少一個光學參數(shù)的值,其中,相鄰的第一光學元件之間的距離取決于所述柔性光源的形狀,并且其中與柔性光源的第二形狀相比,對于所述柔性光源的第一形狀的由所述發(fā)光裝置發(fā)射的光的所述至少一個光學參數(shù)的值是不同的,所述第一形狀不同于所述第二形狀。
根據本發(fā)明,提供了一種發(fā)光裝置,其中通過改變柔性光源的形狀來改變經由第一光出射窗發(fā)射的光的表示發(fā)光裝置的一個或多個光學特性的光學參數(shù)的值。因為多個第一光學元件布置在柔性光源的第一表面上,所以第一光學元件面向第一光出射窗,并且因此布置在(在操作中)發(fā)射光的第一表面與第一光出射窗之間。因為鄰近或相鄰的第一光學元件之間的距離取決于柔性光源的形狀,所以柔性光源的形狀的改變導致各個第一光學元件之間的距離的改變,因此改變所述多個第一光學元件的光學特性或光學參數(shù)或性質中的一個或多個的值。以這種方式,可以通過改變柔性光源的形狀來調節(jié)發(fā)光裝置的光學參數(shù)的值。因此,當形狀改變時,發(fā)射的光的光學性質將改變。例如,當柔性光源形成為第一形狀時,則相鄰的第一光學元件以第一距離間隔開,而當柔性光源成形為不同于第一形狀的第二形狀時,相鄰的第一光學元件以第二距離間隔開,所述第二距離不同于所述第一距離。在第一光學元件之間的方向上、即在第一光學元件之間的間隔或距離的方向上發(fā)射的光不受第一光學元件影響或受到有限量的影響(例如被重新引導)。通過改變第一光學元件之間的距離或間隔,改變了不受第一光學元件影響例如被重新引導的光的量,并且因此也改變受所述第一光學元件影響例如被重新引導的光的量,并且因此所述多個第一光學元件的所述一個或多個光學特性被改變,導致由發(fā)光裝置發(fā)射的光的至少一部分的至少一個光學參數(shù)或性質(例如光的顏色、亮度和/或方向)的值的改變。因此,經由出射窗離開發(fā)光裝置的光束將具有取決于柔性光源的形狀的光學性質或特性。例如,柔性光源的第一形狀將導致第一光束,而柔性光源的第二形狀將導致離開發(fā)光裝置的第二光束。第一光束和第二光在至少一個光學性質或參數(shù)方面是不同的,例如第一光束具有第一顏色,而第二光束具有不同于第一顏色的第二顏色,和/或第一光束具有第一光束寬度,而第二光束具有不同于第一光束寬度的第二光束寬度,等等。因此,柔性光源是可成形的,并且可以形成為另一種形狀,例如通過使光源在一個或多個方向上撓曲或彎曲而實現(xiàn),這導致相鄰的第一光學元件之間的改變的和不同的距離,從而導致由發(fā)光裝置發(fā)射的光的改變的光學特性或性質。形狀可以是任何形狀,例如平面形狀、弧形形狀、大致圓柱形形狀、多角度的形狀,例如六邊形或八邊形形狀。在一個實施例中,柔性光源具有包括多個平坦區(qū)域的形狀,所述平坦區(qū)域相對于彼此具有不同于180度的角度。所述多個第一光學元件可以被認為是第一光學裝置,其光學特性取決于第一光學元件之間的距離。通過改變其上設置有所述多個第一光學元件并因此設置有第一光學裝置的柔性光源的形狀,影響第一光學元件之間的距離的改變,從而影響光學特性的改變。因此,柔性光源的形狀限定了所述多個第一光學元件的光學性質或光學參數(shù)的值或光學特性。
第一光學元件被布置為改變由柔性光源發(fā)射的光的至少一部分的光學參數(shù)的值,例如,第一光學元件可以包括反射元件,其改變光的方向,或者第一光學元件可以包括光散射元件、例如波長轉換元件,其改變光的顏色和/或重新引導光。第一光學元件可以例如通過合適的3D印刷技術來制造。
柔性光源可以是例如柔性OLED板或包括柔性基板的多個光源。
根據本發(fā)明的實施例,柔性光源是至少部分透明的,并且發(fā)光裝置還包括面向柔性光源的第二表面的第二光出射窗,該第二表面與柔性光源的第一表面相反,其中所述第一光學元件還布置成在所述第二光出射窗的方向上重新引導由所述柔性光源發(fā)射的光的至少一部分。柔性光源是至少部分透明的意味著柔性光源的至少一部分對于可見光是透明的。這有利地提供了一種發(fā)光裝置,其中光從該發(fā)光裝置沿兩個方向發(fā)射,這兩個方向即包括由柔性光源發(fā)射并且由第一光學元件部分地重新引導的光的第一光出射窗的第一方向,以及包括由所述第一光學元件重新引導的光的所述第二光出射窗的第二方向。因此,根據本實施例,兩個基本上相反方向上的兩個光束可以由發(fā)光裝置發(fā)射。因此,根據本實施例的發(fā)光裝置使得能夠改變在兩個不同方向上發(fā)射的光(即,發(fā)射到第一光出射窗的方向上的光以及發(fā)射到第二光出射窗的方向上的光)的光學特性或至少一個光學參數(shù)或性質的值。例如,當柔性光源形成為第一形狀時,則相鄰的第一光學元件以第一距離間隔開,而當柔性光源成形為不同于第一形狀的第二形狀時,則相鄰的第一光學元件以第二距離間隔開,其中第二距離不同于第一距離。在第一光學元件之間的方向上、即在第一光學元件之間的間隔或距離的方向上發(fā)射的光不被第一光學元件重新引導到第二光出射窗或者有限量地被第一光學元件重新引導到第二光出射窗。通過改變第一光學元件之間的距離或間隔,改變(例如增加或減少)了未由第一光學元件重新引導到第二光出射窗的光量,并且因此也改變(例如增加或減少)了由第一光學元件重新引導到第二光出射窗的光量;因此,由發(fā)光裝置發(fā)射到第一光出射窗的方向的光以及由發(fā)光裝置發(fā)射到第二光出射窗的方向的光的光學參數(shù)或光學特性或性質的值都將改變。換句話說,可以存在從發(fā)光裝置沿兩個基本上相反的方向發(fā)射的兩個光束,并且兩個光束中的每一個的至少一個光學參數(shù)或性質的值取決于柔性光源的形狀。
根據本發(fā)明的一個實施例,柔性光源包括柔性光導,并且其中在柔性光導處或柔性光導上設置多個耦出結構。柔性光導可以接收來自一個或多個固態(tài)光源的光。耦出結構可以是例如發(fā)光元件。柔性光源的第一表面對應于柔性光導的一個表面,在該表面處或該表面上設置有耦出結構。在一個實施例中,柔性光導對于在第一表面處接收的光是至少部分透明的,并且被第一光學元件在第二光出射窗的方向上重新引導的光可以透射通過柔性光導,并且離開另一個表面。
根據本發(fā)明的一個實施例,柔性光源包括設置在柔性基板上的多個固態(tài)光源。所述多個固態(tài)光源例如被布置為線性陣列,其中光源具有固定的間距。柔性表面的第一表面對應于柔性基板的表面,并且所述多個固態(tài)光源設置在柔性基板的第一表面上。在一個實施例中,所述多個第一光學元件被布置成與所述多個光源對準,即每個固態(tài)光源與一個第一光學元件相關聯(lián),或者每個固態(tài)光源被布置在兩個第一光學元件之間。
光源可以是基于半導體的光源,例如發(fā)光二極管、激光二極管、OLED。
根據本發(fā)明的一個實施例,柔性光源包括設置在柔性且至少部分透明的基板上的多個固態(tài)光源。柔性表面的第一表面對應于柔性且至少部分透明的基板的表面,并且所述多個固態(tài)光源設置在柔性基板的第一表面上。至少部分透明的基板(即其至少一部分透射可見光的基板)提供發(fā)光裝置,其中由固態(tài)光源發(fā)射的光可以沿與光源發(fā)光方向相反的方向透射通過基板。例如,所述多個固態(tài)光源被布置成將光發(fā)射到第一光出射窗的方向,并且該光的一部分被第一光學元件重新引導到基板的方向,然后透射通過所述至少部分透明的基板進入第二光出射窗的方向。因此,第一光出射窗和第二光出射窗位于所述至少部分透明的基板的相反側。
根據本發(fā)明的一個實施例,所述多個第一光學元件被布置成與所述多個光源對準。以這種方式,可以實現(xiàn)由固態(tài)光源發(fā)射的光的最佳準直。在另一實施例中,第一光學元件以第一間距布置,并且固態(tài)光源以第二間距布置,其中第一間距不同于第二間距。在另一實施例中,光源布置在第一光學元件之間。
根據本發(fā)明的一個實施例,所述多個第一光學元件中的至少一個包括反射元件。以這種方式,提供了所發(fā)射的光的重新引導,并且重新引導的光的量取決于柔性光源的形狀。
根據本發(fā)明的一個實施例,所述多個第一光學元件中的至少一個包括波長轉換元件。以這種方式,除了由柔性光源發(fā)射的光的重新引導或散射之外,還可以通過改變柔性光源的形狀并由此改變波長轉換元件之間的距離來改變由發(fā)光裝置發(fā)射的光的顏色特性。
根據本發(fā)明的一個實施例,所述多個第一光學元件中的至少一個對于第一波長范圍是反射性的,并且對于不同于第一波長范圍的第二波長范圍是透射性的。以這種方式,可以通過改變柔性光源的形狀并由此改變第一光學元件之間的距離來改變由發(fā)光裝置發(fā)射的光的顏色特性和光方向和亮度分布。
根據本發(fā)明的一個實施例,發(fā)光裝置還包括在柔性光源的第二表面上的多個第二光學元件,并且其中相鄰的第二光學元件之間的距離取決于柔性光源的形狀。在該實施例中,柔性光源的至少一部分對光是透明的。第二光學元件因此面向第二光出射窗并且設置在柔性光源的第二表面和第二光出射窗之間。第二光學元件通過改變由柔性光源的形狀改變引起的發(fā)射到第二光出射窗的方向上的至少一部分光的至少一個光學參數(shù)的值或性質來提供改變發(fā)光裝置的光學特性的額外的自由度。第二光學元件可以包括反射性元件、波長轉換元件或如上文和下文關于第一光學元件所描述的任何其他類型的光學元件。此外,第二光學元件的形狀可以是如關于第一光學元件所描述的任何形狀。
例如,當柔性光源形成為第一形狀時,則相鄰的第一光學元件以第一距離間隔開,并且相鄰的第二光學元件以第三距離間隔開。當柔性光源成形為不同于第一形狀的第二形狀時,則相鄰的第一光學元件以第二距離間隔開,并且相鄰的第二光學元件以第四距離間隔開,所述第二距離不同于所述第一距離,并且所述第三距離不同于所述第四距離。這些不同的距離導致由發(fā)光裝置發(fā)射到第一光出射窗的方向上的光以及由發(fā)光裝置發(fā)射到第二光出射窗的方向上的光的至少一個不同的光學特性或性質以及至少一個光學參數(shù)的不同值。
根據本發(fā)明的一個實施例,第一光學元件具有包括平坦的頂表面的金字塔形或錐形形狀,其中金字塔形或錐形形狀的底部布置在柔性光源的第一表面上,并且其中相鄰光學元件之間的距離由平坦的頂表面之間的間隔限定。鄰近或相鄰的金字塔形或錐形光學元件之間的間隔或距離可以定義為金字塔形或錐形形狀的頂表面(在這種情況下為平坦的頂表面)之間的最短距離。對于柔性基板的特定形狀,金字塔形或錐形光學元件之間的距離大于零,因此在金字塔或錐的頂部之間限定開口。在這種情況下,由柔性光源發(fā)射的光是受第一光學元件影響的光和不受第一光學元件影響的光的混合,因為這部分光經由相鄰的金字塔或錐之間的開口離開第一光出射窗。柔性基板也可以成形為使得金字塔形或錐形光學元件的頂表面和側表面之間的距離為零,或者換句話說,使得鄰近或相鄰的金字塔形或錐形光學元件的頂表面和側表面鄰接。在這種情況下,在第一光學元件之間沒有開口,并且所有發(fā)射的光都受到第一光學元件影響。在第一光學元件的平坦的頂表面上,可以提供重新引導元件、反射性元件或波長轉換元件。金字塔形或錐形光學元件的底部或底表面之間的距離可以為零,即,第一光學元件在柔性光源的第一表面上彼此鄰接,或者可以在相鄰的光學元件的底表面之間具有間隔。在其他實施例中,金字塔形或錐形第一光學元件不具有平坦的頂表面。在另一個實施例中,第一光學元件成形為圓柱體。
根據本發(fā)明的一個實施例,柔性光源適于成形為圓柱形形狀。這提供了可以在圓柱形裝置周圍發(fā)光的發(fā)光裝置。在一個示例中,柔性基板的第一表面對應于柔性基板的圓柱形形狀的面向外的表面。
根據本發(fā)明的一個實施例,所述多個第一光學元件以二維陣列布置。這種成行成列的布置通過在兩個方向上改變柔性光源的形狀而提供了改變一個或多個光學特性(例如,2維光分布)的額外的自由度。在一個實施例中,所述多個光源也以二維陣列布置。
根據本發(fā)明的一個實施例,發(fā)光裝置還包括被設置為固定柔性光源的預定形狀的連接器件。以這種方式,發(fā)光裝置可以固定為預定形狀,該預定形狀對應于從第一光出射窗并且可選地還從第二光出射窗發(fā)射的預定光學特性或光學參數(shù)的預定義值,例如預定的光分布。連接器件布置成在需要不同光學特性例如不同的光分布的情況下將發(fā)光裝置固定為不同的預定形狀。
根據本發(fā)明的一個實施例,柔性光源進一步布置成還將光發(fā)射到第二光出射窗的方向上。與柔性光源的第二形狀相比,由發(fā)光裝置通過第二光出射窗發(fā)射的光的至少一部分的至少一個光學參數(shù)的值或性質對于柔性光源的第一形狀是不同的。這提供了在控制光的方向性和光學特性方面的增加的靈活性。在一個實施例中,多個第二光源布置在柔性且至少部分透明的基板的表面上,該表面與布置有所述多個第一光源的表面相反。在另一個實施例中,光耦出特征設置在光導的兩個相反的表面處或表面上。在又一個實施例中,提供了從兩個相反表面發(fā)射光的OLED。
本發(fā)明還涉及包括根據上面列出的任何實施例的發(fā)光裝置的照明器。
根據本發(fā)明的第二方面,提供了一種改變由發(fā)光裝置發(fā)射的光的至少一部分的至少一個光學參數(shù)的值的方法,所述發(fā)光裝置具有第一光出射窗并且包括:柔性光源,所述柔性光源具有面向第一光出射窗的第一表面并且布置成在第一光出射窗的方向上發(fā)射光;以及設置在柔性光源的第一表面上的多個第一光學元件,所述方法包括以下步驟:將柔性光源從第一形狀改變?yōu)榈诙螤?,從而改變相鄰的第一光學元件之間的距離,以及改變由發(fā)光裝置發(fā)射的光的至少一部分的光學參數(shù)的值。
當研究所附權利要求和以下描述時,本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得顯而易見。本領域技術人員應認識到,在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下,本發(fā)明的不同特征可以組合以產生除了下面描述的那些實施例以外的實施例。
附圖說明
現(xiàn)在將參照示出本發(fā)明的示例性實施例的附圖更詳細地描述本發(fā)明的這些和其他方面,其中:
圖1A、1B、1C示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的不同形狀的示例性實施例;
圖2A、2B、2C示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的不同形狀的示例性實施例;
圖3示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例;
圖4示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例;
圖5示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例;
圖6示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例;
圖7示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例。
圖8示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例;
圖9示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例;
圖10示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例;
圖11A、11B示意性地示出根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的不同形狀的示例性實施例;
圖12A、12B、12C示意性地示出根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的不同形狀的示例性實施例;
圖13A、13B示意性地示出根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的不同形狀的示例性實施例;
圖14示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例;以及
圖15示意性地示出了根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的示例性實施例。
具體實施方式
現(xiàn)在將在下文中參照附圖更全面地描述本發(fā)明,在附圖中示出了本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例。然而,本發(fā)明可以以許多不同的形式實施,并且不應被認為限于本文所闡述的實施例;相反,提供這些實施例是為了徹底和完整,并將本發(fā)明的范圍充分地傳達給本領域技術人員。相同的附圖標記始終表示相同的元件。
圖1A、1B和1C示出了根據本發(fā)明的實施例的發(fā)光裝置110的不同形狀的示意圖。發(fā)光裝置110包括布置在柔性基板15上的多個固態(tài)光源(在該示例中為發(fā)光二極管20)?;?5由合適的柔性材料制成,并且布置成彎曲或撓曲成另一種二維或三維形狀。可以通過用戶相互作用或者經由任何合適的控制(例如,機械控制)裝置將基板彎曲或撓曲成另一種形狀。在該實施例中,基板15不是透明的,它可以例如是反射性基板或是具有反射層的基板。發(fā)光裝置110還包括多個第一光學元件30,每個第一光學元件30均設置有波長轉換元件32,波長轉換元件32布置成將由發(fā)光二極管20發(fā)射的光的波長范圍轉換為另一波長范圍。第一光學元件30在這種情況下是金字塔形或錐形,其中金字塔形或錐形的第一光學元件30的每個底部被布置在柔性基板15的第一表面11上。第一光學元件可以包括透明材料例如聚合物、玻璃、PMMA、聚碳酸酯、硅樹脂、交聯(lián)聚合物。金字塔形或錐形的第一光學元件30具有其上布置波長轉換元件32的平坦頂表面。第一光學元件可以具有其他形狀,例如圓柱體、錐體、塊體形狀,并且可以例如通過3d打印被制造。波長轉換元件32的實例是有機和無機磷光體和量子點。
發(fā)光裝置具有第一光出射窗(未示出)。第一光學元件30以及波長轉換元件31面向第一光出射窗,或者換句話說,第一光出射窗位于基板15的第一表面11那一側。光出射窗限定發(fā)光裝置110的如下區(qū)域:在發(fā)光裝置工作的情況下,在該區(qū)域發(fā)射光。因此,發(fā)光裝置110被布置成經由第一光出射窗發(fā)射光。
在該實施例中,第一光學元件30的底部鄰接在基板15的第一表面11上,但是在其他實施例(未示出)中,第一光學元件30的底部布置成與第一表面11之間具有間隔,即與第一表面11間隔開。
在該實施例中,第一光學元件30被布置成與發(fā)光二極管20對準,即,每個發(fā)光二極管20均設置有第一光學元件30。在另一個實施例中,兩個或更多個發(fā)光二極管20設置有一個第一光學元件30。在另一實施例中,發(fā)光二極管20布置在間隔開的第一光學元件30之間。在其他實施例中,第一光學元件以與發(fā)光二極管不同的間距間隔開。
圖1A示出了柔性基板15的第一形狀,圖1B示出了柔性基板15的第二形狀,并且圖1C示出了柔性基板15的第三形狀。如圖1A所示的柔性基板15的第一形狀是初始形狀,其是柔性基板15不彎曲或撓曲時的線性或二維且大致平坦的形狀。柔性基板15的第一形狀導致第一光學元件30之間的第一距離91,該距離例如被定義為波長轉換元件32之間的最短距離。由發(fā)光二極管20發(fā)射的光的一部分入射到波長轉換元件32上,如圖中箭頭5所示。進入波長轉換元件32的光的一部分被重新引導并轉換至另一波長范圍,并且在第一光出射窗的方向上從波長轉換元件32發(fā)射,并且隨后經由第一光出射窗離開發(fā)光裝置110,如圖中的箭頭8所示。由發(fā)光二極管20發(fā)射的另一部分光在第一光學元件30之間傳輸,即在這種情況下通過波長轉換元件32之間的間隔傳輸(沒有發(fā)生波長轉換),并且因此不受至少一部分第一光學元件30和/或波長轉換元件32影響,并且經由第一光出射窗離開發(fā)光裝置,如圖中的箭頭6所示。進入波長轉換元件32的另一部分光在柔性基板15的方向上重新引導,并且可以從基板反射到第一光出射窗(未示出)的方向上。該重新引導的光的一部分被轉換,另一部分不被轉換。因此,第一形狀提供了這樣的發(fā)光裝置:其部分地轉換由光源發(fā)射的光,并且部分地不轉換由光源發(fā)射的光,或者在有限程度上轉換由光源發(fā)射的光,從而導致發(fā)光裝置發(fā)射的轉換光和未轉換光的第一混合。
如圖1B所示的柔性基板15的第二形狀在該情況中為弧形形狀或部分圓柱形或六邊形或八邊形形狀,其中柔性基板15向內撓曲或彎曲到第一光學元件30的方向上,導致第一光學元件30鄰接,并且在該情況中波長轉換元件32也鄰接。在本實施例中,如圖中的箭頭5所示,由發(fā)光二極管20發(fā)射的所有光都入射到波長轉換元件32上,并且大部分入射光將被轉換至另一波長范圍,并且隨后經由第一光出射窗離開發(fā)光裝置110,如箭頭8所示,并且入射光的另一部分將被重新引導,部分地轉換到基板15的方向上并隨后反射回到波長轉換元件32(未示出)的方向上。因此,在這種情況下,由發(fā)光二極管20發(fā)射的所有光都受到波長轉換元件32的影響并因此被轉換。第二形狀因此提供了這樣的發(fā)光裝置:其轉換由光源發(fā)射的光,導致由發(fā)光裝置發(fā)射的轉換光和未轉換光的第二混合,該第二混合不同于第一混合,即,與對于第一形狀相比,對于該第二形狀相對更多的光被轉換。
如圖1C所示的柔性基板15的第三形狀在本示例中是弧形形狀或部分圓柱形或六邊形或八邊形形狀,其中柔性基板15向外撓曲或彎曲到背離第一光學元件30的方向上,該方向與第二形狀的彎曲方向相反。第三形狀導致第一光學元件30之間的第二距離92,該距離例如被定義為波長轉換元件32之間的最短距離。第二距離92在這種情況下大于第一距離91,因此與第一形狀并且也與第二形狀相比,在柔性基板15具有第三形狀的情況下,較少量的由發(fā)光二極管20發(fā)射的光受波長轉換元件32影響。作為轉換光量改變的結果,對于第一形狀經由第一光出射窗發(fā)射的光的顏色不同于對于第三形狀經由第一光出射窗發(fā)射的光的顏色,并且對于第二形狀經由第一光出射窗發(fā)射的光的顏色不同于對于第三形狀經由第一光出射窗發(fā)射的光的顏色。因此,第三形狀提供了這樣的發(fā)光裝置:其轉換由光源發(fā)射的光,導致由發(fā)光裝置發(fā)射的轉換光和未轉換光的第三混合,該第三混合其不同于第一混合和第二混合,即,與對于第一形狀相比,對于第三形狀相對較少的光被轉換。因此,通過具有不同形狀的發(fā)光裝置,經由第一光出射窗發(fā)射的光的顏色特性不同。例如,包括這種發(fā)光裝置110的照明器可以用作這樣的照明器,其中:發(fā)射的光的顏色可以通過發(fā)光裝置110的形狀來調諧。
圖2A、2B和2C示出了根據本發(fā)明的實施例的發(fā)光裝置100的不同形狀的示意圖。與圖1A和1B所示的實施例的不同之處在于波長轉換元件32由反射元件31替代。另一個不同之處在于,柔性基板在該情況中是至少部分透明的,這意味著柔性基板10的至少一部分對于可見光是透明的?;?0例如由塑料(例如PMMA、PC、PET)或玻璃制成。
本實施例中的發(fā)光裝置100包括第一光出射窗并且另外還包括第二光出射窗(圖中未示出)。第一光學元件30以及還有反射元件31面向第一光出射窗,或者換句話說,第一光出射窗位于基板10的第一表面11那一側。第二光出射窗與第一光出射窗相反,并且面對基板10的與第一表面11相反的表面。第一光出射窗和第二光出射窗限定可以發(fā)射光的發(fā)光裝置100的區(qū)域。因此,發(fā)光裝置100被布置成經由第一光出射窗并且經由第二光出射窗發(fā)射光。
圖2A示出了柔性基板10的第一形狀,圖2B示出了柔性基板10的第二形狀,并且圖1C示出了柔性基板10的第三形狀。如圖2A所示,柔性基板10的第一形狀是初始形狀,其為柔性基板10沒有彎曲或撓曲時的線性或二維形狀并且是大致平坦的形狀。第一形狀導致第一光學元件30之間的第一距離91,該距離例如被定義為反射元件31之間的最短距離。由發(fā)光二極管20發(fā)射的光的一部分入射到反射元件31上,如圖中的箭頭5所示,并且在柔性基板10的方向上被重新引導,并且該光的一部分透射通過部分透明且柔性的基板10,并且隨后經由第二光出射窗離開發(fā)光裝置,如圖中的箭頭7所示。由發(fā)光二極管20發(fā)射的光的另一部分在第一光學元件30之間傳輸,即在這種情況下通過反射元件31之間的間隔傳輸,并且不受第一光學元件30和/或反射元件31影響,并且經由第一光出射窗離開發(fā)光裝置,如圖中的箭頭6所示。
如圖2B所示的柔性基板10的第二形狀在該情況中為弧形形狀或部分圓柱形,其中柔性基板向內撓曲或彎曲到第一光學元件30的方向上,導致第一光學元件30鄰接,并且在該情況中反射元件31也鄰接。在該實施例中,如圖中的箭頭5所示,由發(fā)光二極管20發(fā)射的所有光都被反射元件31反射到至少部分透明的基板10的方向上,并且隨后透射通過至少部分透明的基板10,并且經由第二光出射窗離開發(fā)光裝置100,如圖中的箭頭7所示。因此,在這種情況下,所有的光都通過第二光出射窗發(fā)射。
如圖2C所示的柔性基板15的第三形狀在該情況中是弧形形狀或部分圓柱形形狀,其中柔性基板15向外撓曲或彎曲到背離第一光學元件30的方向上,該方向與第二形狀的彎曲方向相反。這導致第一光學元件30之間的第二距離92,該距離例如被定義為反射元件31之間的最短距離。第二距離92在這種情況下大于第一形狀的第一距離91,因此在柔性基板具有該第三形狀的情況下,較少量的由發(fā)光二極管20發(fā)射的光受反射元件31影響。作為由反射元件31反射的光量減少的結果,經由第一光出射窗發(fā)射的光的量增加了(相對于第一形狀而言),并且對于該第三形狀經由第二光出射窗發(fā)射的光的量與對于第一形狀相比減小了。因此,通過具有不同形狀的發(fā)光裝置,經由第一光出射窗和第二光出射窗發(fā)射的光學特性或性質或光學參數(shù)的值(在本示例中例如為光量,即亮度)是不同的。例如,包括這種發(fā)光裝置100的照明器可以用作上下式(up-down)照明器,其中光沿兩個相反的方向發(fā)射,并且兩個方向上的亮度比可以通過發(fā)光裝置100的形狀來調諧。
在一個實施例(未示出)中,反射元件31是可選擇性反射的,即,反射元件31被布置為反射可見波長范圍的一部分,并且對于剩余波長范圍是透射性的。
在一個實施例(未示出)中,發(fā)光裝置100的反射元件31被波長轉換元件32替代,在這種情況下,經由第一光出射窗發(fā)射的光的顏色和經由第二光出射窗發(fā)射的光的顏色可以通過發(fā)光裝置的形狀來調諧。在另一實施例中,提供反射元件和波長轉換元件的組合,例如,波長轉換元件和反射元件交替地設置在第一光學元件上。
在前面關于圖1和圖2所描述的實施例中的第一光學元件的形狀是金字塔形或錐形。在其他實施例中,第一光學元件具有其他合適的形狀,例如圓柱形,其可以使用3D打印技術(例如增材制造技術)來制造。圖3、圖4和圖5通過示例示出了發(fā)光裝置120、122、124的塊狀第一光學元件40的示意圖,其中在第一光學元件40的上方布置了反射元件41。柔性且可選地至少部分透明的基板10不撓曲或彎曲,并且具有大致平坦形狀的初始形狀,其中第一光學元件40還有反射元件41以第一距離91間隔開。在其他實施例中,反射元件41由波長轉換元件或任何其他合適的光學元件替代。圖3所示的發(fā)光裝置120可以具有與圖1和圖2所示的元件類似的元件。在圖4的實施例中,塊狀第一光學元件40和反射元件41在初始狀態(tài)下鄰接。在該實施例中,柔性基板10只能彎曲或成形至一個方向,即第二光出射窗的方向,這是因為第一光學元件40抑制(阻擋)柔性基板10彎曲或成形至第一光出射窗的方向。在圖5的實施例中,塊狀第一光學元件40以第一距離91間隔開,并且反射元件41在初始狀態(tài)下鄰接。在該實施例中,反射元件41具有比第一光學元件40的頂部的表面積更大的表面積。
圖6作為示例示出了發(fā)光裝置130的弧形第一光學元件50的示意圖,其中在第一光學元件50的上方布置了反射元件51。
圖7作為示例示出了發(fā)光裝置135的示意圖,發(fā)光裝置135包括交替的金字塔形第一光學元件30和塊狀第一光學元件40,其中金字塔形第一光學元件30具有第一反射元件31,塊狀第一光學元件40具有第二反射元件41。
圖8作為示例示出了包括金字塔形或錐形第一光學元件60的發(fā)光裝置140的示意圖,其中第一光學元件的平坦的頂表面布置在柔性基板10的第一表面11上,并且第一光學元件60的底部面向第一光出射窗。此外,發(fā)光二極管20設置在柔性基板10的第一表面11上的第一光學元件60之間。
圖9示出了根據本發(fā)明的實施例的發(fā)光裝置145的示意圖。與圖2所示的實施例的不同之處在于,柔性且至少部分透明的基板10和發(fā)光二極管20被柔性光導17和光耦出元件22替代,其中柔性光導17接收來自固態(tài)發(fā)光器21(例如發(fā)光二極管)的光,光耦出元件22用于將光耦出柔性光導17到第一光學元件30和第一光出射窗的方向上。柔性光導17例如由塑料(例如PMMA、PC、PET)或玻璃制成。在一個實施例中,光導還包括具有低折射率的包層。耦出元件22例如包括發(fā)光元件、表面結構、衍射圖案、散射區(qū)域和/或粗糙區(qū)域。
圖10示出了根據本發(fā)明的實施例的發(fā)光裝置150的示意圖。與圖1所示的實施例的不同之處在于,柔性基板10和發(fā)光二極管20被柔性OLED裝置23替代,其中柔性OLED裝置23被布置成將光發(fā)射到第一光出射窗的方向上,并且可選地還發(fā)射到第二光出射窗的方向上。
圖11A和11B示出了根據本發(fā)明的實施例的發(fā)光裝置155的不同形狀的示意圖。與圖2所示的實施例的不同之處在于,在柔性且至少部分透明的基板10的第二表面12上另外設置了第二光學元件35(在該情況中為金字塔形或錐形),其中第二表面12與柔性基板的第一表面11相反并且面對第二光出射窗。在第二光學元件35的平坦的頂表面上設置有另外的反射元件32。此外,在該實施例中,在柔性基板10的第二表面12上也布置有發(fā)光二極管20。然而,在另一個實施例(未示出)中,發(fā)光二極管20僅布置在柔性基板10的第一表面11上。被設置在第一光學元件30上的反射元件31重新引導并且透射通過半透明且柔性的基板10的光部分地受到所述多個第二光學元件35和另外的反射元件32影響。此外,類似地,由布置在柔性基板10的第二表面12上的發(fā)光二極管20發(fā)射并且由布置在第二光學元件35上的另外的反射元件32重新引導的光在第一光出射窗的方向上至少部分地透射通過半透明基板10,并且將至少部分地受到第一光學元件30和反射元件31的影響。因此,經由第一光出射窗發(fā)射的光是由布置在柔性基板10的第一表面11上的發(fā)光二極管20發(fā)射的光與由布置在柔性基板10的第二表面12上的發(fā)光二極管20發(fā)射且由另外的反射元件32重新引導的光的組合。類似地,經由第二光出射窗發(fā)射的光是由布置在柔性基板10的第二表面12上的發(fā)光二極管20發(fā)射的光與由布置在柔性基板10的第一表面11上的發(fā)光二極管20發(fā)射且由反射元件31重新引導的光的組合。在這種情況下,發(fā)光裝置在兩個基本上相反的方向上產生兩個光束,其中每個光束的至少一個光學性質可以通過改變柔性基板的形狀而被調諧或影響。
圖11B示出了發(fā)光裝置155的第四形狀,其中柔性基板是波狀的,即沿兩個相反方向撓曲或彎曲。第一光學元件30之間的距離91和反射元件31之間的距離91沿著柔性基板/在柔性基板上變化(并且距離91在特定位置甚至可以為零),并且類似地,第二光學元件35之間的距離92和另外的反射元件32之間的距離92發(fā)生變化(并且距離92在特定位置甚至可以為零),因此第一距離和第二距離都變化。以這種方式,發(fā)光裝置155的柔性基板10的特定形狀提供了在第一光出射窗和第二光出射窗上的光學特性的變化,因為多個第一光學元件30和多個第二光學元件35的光學特性沿著柔性基板10/在柔性基板10上變化。換句話說,一個或多個光學特性或性質或光學參數(shù)的值是位置相關的。
圖12A、12B和12C示出了根據本發(fā)明的實施例的發(fā)光裝置160的不同形狀的示意圖。與圖11A、11B中所示的發(fā)光裝置155的不同之處在于,另外的反射元件32被波長轉換元件33替代,并且第一連接器件和第二連接器件或連接器81、82設置在柔性基板10的相反端。第一連接器81和第二連接器82布置成彼此固定或機械連接,使得柔性基板10的特定形狀通過由連接的連接器81、82提供的機械連接來固定。第一連接器81和第二連接器82例如包括第一和第二磁體、機械連接器(例如卡配連接)和/或膠水。
圖12A示出了發(fā)光裝置160的柔性基板10的初始形狀的示意圖,其為大致平坦的形狀,其中第一光學元件30以及反射元件31以第一距離91間隔開,而第二光學元件35以及波長轉換元件33以第二距離92間隔開。
圖12B示出了柔性基板10的第一撓曲或彎曲形狀,其在該情況中對應于大致圓柱形形狀,其中波長轉換元件33位于大致圓柱形形狀的外表面并且反射元件31位于在大致圓柱形形狀的內表面。波長轉換元件33以第四距離94間隔開,第四距離94不同于柔性基板10的初始形狀的第二距離92。在該示例中,第一光學元件30以及反射元件31鄰接,即相鄰的第一光學元件30以及相鄰的反射元件31之間的距離為零。然而,在另一個實施例中,該距離大于零,但小于由初始形狀限定的第二距離92。柔性基板10的該第一撓曲形狀通過連接第一和第二連接器件或連接器81,82來固定,這提供了發(fā)光裝置160的該第一撓曲形狀的剛性且可靠的構造。
圖12C示出了柔性基底10的類似的第二撓曲或彎曲形狀,其對應于與圖12B的實施例相反的大致圓柱形形狀,因為在該實施例中,波長轉換元件33位于大致圓柱形形狀的內表面,并且反射元件31位于大致圓柱形形狀的外表面。反射元件31以第三距離94間隔開,第三距離94不同于柔性基板10的初始形狀的第一距離91。在該示例中,第二光學元件35以及波長轉換元件33鄰接,即相鄰的第二光學元件35以及相鄰的波長轉換元件33之間的距離為零。然而,在另一個實施例中,該距離大于零,但小于由初始形狀限定的第一距離91。柔性基板10的該第二彎曲形狀也通過連接第一和第二連接器件或連接器81、82來固定,這提供了發(fā)光裝置160的該第二撓曲形狀的剛性且可靠的構造。
圖13A和13B示出了根據本發(fā)明的實施例的發(fā)光裝置165的不同形狀的示意圖。與圖12A、12B、12C所示的發(fā)光裝置160的不同之處在于,在布置于柔性基板10的相反端處的第一和第二光學元件30、35上,布置有第三連接器件或連接器83。第三連接器83被布置成使得相反的連接器可以經由第四連接器件或連接器84機械地連接。第三連接器件或連接器83例如包括扣眼,而第四連接器件或連接器84例如包括繩索,繩索固定至兩個相反的第三連接器83,如圖13B所示,其示出了由第三連接器和第四連接器固定的大致半圓柱形或圓弧形形狀的柔性基板10。類似地,布置在第二光學結構35處或第二光學結構35上的第三連接器83可以經由第四連接器84機械地連接,導致發(fā)光裝置165的另一固定形狀(未示出)。通過改變第四連接器84的長度,柔性基板10的相反端之間的距離改變,并且柔性基板10的另一預定形狀被固定。因此,在這種情況下的連接器包括適應柔性基底10的相反端之間的距離的裝置。在第四連接器件或連接器84是繩索的情況下,其避免了柔性基底10彎曲或撓曲回到其原始或初始狀態(tài)。在另一實施例中,第四連接器件或連接器84可以包括剛性桿或線。
圖14示出了根據本發(fā)明的實施例的發(fā)光裝置170的拐角形形狀的示意圖。與圖2所示的發(fā)光裝置100的不同之處在于柔性基板10的拐角形形狀,其中柔性基板10發(fā)生撓曲以提供柔性基板10的包括有角度的拐角80的形狀,在該示例中拐角80具有90度角。90度的有角度的拐角將基板分成被90度的拐角80分開的兩個平坦區(qū)域。
圖15示出了根據本發(fā)明的實施例的發(fā)光裝置175的俯視圖。類似于圖2所示的實施例,發(fā)光裝置175包括錐形的第一光學元件30和發(fā)光二極管20,第一光學元件30包括在平坦的頂表面上的反射元件31,發(fā)光二極管20設置在柔性且至少部分透明的基板10的第一表面上。在另一實施例(未示出)中,提供波長轉換元件來代替反射元件。示意性俯視圖投影到柔性基板10的第一表面上。在該示例中,多個發(fā)光二極管20和包括反射元件31的多個第一光學元件30都被布置為二維陣列,其中相鄰的第一光學元件30在底部或底表面處彼此鄰接。本發(fā)明的該實施例提供了改變發(fā)光裝置175的光學特性的額外的自由度,因為柔性基板10可以同時或單獨地在兩個方向上撓曲或彎曲,如虛線A-A’和B-B’所示。通過使柔性基板10圍繞A-A’撓曲,鄰近或相鄰的第一光學元件30之間在B-B’方向上的距離發(fā)生改變。類似地,通過使柔性基板10圍繞B-B’撓曲,鄰近或相鄰的第一光學元件30之間在A-A’方向上的距離發(fā)生改變。這種二維陣列布局也可以應用于其他的上述實施例。
上述實施例是根據本發(fā)明的發(fā)光裝置的一些示例??梢栽诒景l(fā)明的范圍內進行不同的組合,例如不同形狀的第一光學元件和第二光學元件,對波長轉換元件與反射元件進行組合等。例如,第一光學元件可以是二向色反射器、鏡面反射器、漫射器、波長轉換器、折射器和/或衍射器的組合或者至少部分地是這些元件。此外,可以在第一光學元件上設置層,所述層為衍射層、折射層、反射層、散射層和/或波長轉換層中的任一種。另外,在需要僅一個光出射窗的情況下,柔性基板可以是反射性的,并且在需要兩個不同的相反的光出射窗的情況下,柔性基板可以是至少部分透明的。用于柔性光源的驅動器電子器件可以例如設置在位于第一光學元件和/或第二光學元件上的反射元件上。尤其描述了在操作期間的本文的裝置。如本領域技術人員將清楚的,本發(fā)明不限于操作方法或操作中的裝置。
在權利要求中,詞語“包括”不排除其他元件或步驟,并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。本發(fā)明可以通過包括幾個不同元件的硬件以及通過適當編程的計算機來實現(xiàn)。在列舉了若干裝置的產品權利要求中,這些裝置中的幾個可以由同一個硬件項實現(xiàn)。在相互不同的從屬權利要求中陳述某些措施這一純粹事實并不表示不能有利地使用這些措施的組合。