CN105546475A

CN105546475A - 波长混合光学部件

Info

Publication number: CN105546475A
Application number: CN201510337950.8A
Authority: CN
Inventors: 尤君平; 阮世陈; 沈思宽; 周洪贵; 李海鹰
Original assignee: Radiant Choice Ltd; Shenzhen Skyworth RGB Electronics Co Ltd
Current assignee: Radiant Choice Ltd; Shenzhen Skyworth RGB Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-06-28
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2035-06-18
Also published as: US20150378214A1; US20170159896A1; US9568768B2; CN105546475B

Abstract

本文公开一种波长混合光学部件，其中，该光学部件具有一个或多个用于散射光线的纹理表面。该纹理表面包括多个用于混合和/或调和不同波长的光和/或在照明表面上均匀重分布入射光的微结构。

Description

波长混合光学部件

技术领域

本申请涉及光学部件及对自来光源的光进行重分布的***，尤其涉及采用发光二极管的光学部件及***。

背景技术

在很多采用发光二极管（LED）发光体为光源的应用中，光学部件，例如透镜、扩散器、反射器、重定向器等，可用于调整来自该LED的光的辐射型。在各种实施方式中，光源可包括LED阵列。在这样的实施方式中，光学部件阵列可设置于该LED阵列上方，从而使得该光学部件阵列中的每一光学部件都围绕该LED阵列中相应的LED，以照明目标区域。

近年来，出现了对尺寸轻薄且LED数量更少的照明面板的需求以降低成本。可在一区域内提供预定照度且具有更少数量的LED的光学部件可以低成本提供轻薄的照明面板。

采用白色LED的轻薄照明面板同样可能会有颜色不均匀的问题。相应地，对于光学部件来说，最好是能够混合白色LED发出的不同波长的光以降低颜色不均匀性。本部分中上述讨论为本文所公开的主题的提供背景技术，并且其不构成对现有技术的承认。

发明内容

本申请的***、方法及装置各自具有若干创新性的方面，其中任何一个创新性的方面都无法对本文所描述的预定特性做贡献。

本文所描述的各种实施例包括光学部件，其可用于在一广角范围内传播来自LED发光体的光并同时混合该LED发光体发出的不同波长的光以实现颜色均匀度。本文所描述的光学部件的实施例可用于在一预定照明区域内重分布LED发光体发出的光，从而使得照明区域内的辐射型是均匀的。例如，在各种实施方式中，该照明区域中的光强度几乎是保持不变的。在各种实施方式中，光学部件可被配置为降低光强度分布中的一个或多个峰值点，以实现在照明表面上提供一个更均匀的光分布。

本文所描述的光学部件的实施例包括一个或多个纹理表面，其可散射或扩散LED发光体发出的不同波长的光，以在光学部件的近场区域和/或远场区域混合该不同波长的光。在各种实施方式中，纹理表面可包括多个微结构。这些微结构可包括凹槽、凸起、刻面、表面或卷积全息图等。这些微结构可被设置为形成一个规则或不规则的图型或可被随机设置。

本文所描述的不同实施例包括照明装置，该照明装置包括LED发光体和设置于该LED上的光学部件。在各种实施方式中，反射器和/或印刷电路板（PCB）可与该光学部件的基板一体成型。印刷电路板可具有反射性。反射器和/或印刷电路板的反射率会直接影响光学部件上方的照明区域中的光强度。相应地，可通过调整反射器和/或PCB的反射率来调整照明表面上的光强度。在各种实施方式中，反射器可为扩散型反射器。在各种实施方式中，反射器和/或PCB上临近该光学部件的表面可具有纹理以混合不同波长的光和/或在照明表面上均匀地传播光学部件所输出的光。光学部件或光学部件阵列被配置为在一广角范围内均匀分布LED发光体发出的光，并同时混合该LED发光体发出的不同波长的光，以实现颜色均匀度。该照明装置可用于轻薄的背光装置中或轻薄的建筑照明面板中，以为间隔该LED发光体设置的照明面板提供照明。本文所描述的各种实施方式可用于直下式背光装置或直下式显示装置、液晶显示装置应用和面板照明应用中。该照明装置的各种实施方式可用于轻薄的背光装置中或轻薄的建筑照明面板中。

本申请所描述的主题的一个创新性方面可实施于光学设备中，该光学设备采用具有发光二极管（LED）的光源。该设备包括一体形成的透光体，该透光体包括顶部、底部及连接该顶部及该底部的侧表面，其中，该透光体的设想的中心轴穿过顶部及底部，并且不穿过侧表面。该设备进一步包括设置于顶部上的至少一个顶部曲面。该设备包括设置于该透光体的内部且延伸至底部的中间部分的底部腔体，从而中心轴穿过底部腔体。底部腔体与光源相对准，因此光源放置于底部腔体的下方且中心轴穿过光源、顶部及底部腔体，并使底部腔体包括至少一个用于接收来自该光源的光束的光输入面，当底部腔体与光源对准时，来自该光源的光束从光源传播至该至少一个光输入面的过程中不被反射。该设备还包括用于对入射至其上的光束进行扩散且形成于所述透光体的底部上的微结构。

在该设备的各种实施方式中，微结构可设置于底部腔体的至少一个光输入面上。底部腔体可包括中间部分及周边部分，其中中心轴穿过中间部分，且当沿中心轴从顶部往下看时，周边部分位于中间部分的四周。微结构可设置于底部腔体的周边部分上，而非设置于底部腔体的中间部分上。底部可包括设置于底部上的底部周面，当沿中心轴从顶部往下看时，底部周面围绕底部腔体。微结构可设置于底部周面上。底部可包括设置于底部上且围绕底部腔体的第一底部周面和第二底部周面。当沿中心轴从顶部往下看时，第一底部周面可置于第二底部周面之间。微结构可设置于第二底部周面上并且不需要设置在第一底部周面上。具有该微结构的第二底部周面可相对于垂直该中心轴的一设想平面倾斜，从而使得第二底部周面上的靠近中心轴的径向方向上的第一点相对于第二底部周面上中心轴上的第二点有所上升。一般地，第二底部周面的倾斜方向关于中心轴对称。

透光体的高度可介于大约3mm到大约7mm之间，且纹理表面可位于离中心轴大约5mm到大约9mm处。微结构可包括第一微结构，该第一微结构提供多个具有不同切面的微表面，其可使得入射至该第一微结构的两个或两个以上平行光束到达不同的微表面，不同的微表面可使得该两个或两个以上的平行光束以不同方向离开微结构，其中，这些微表面的全部或部分是连续弯曲的，或者，部分微表面是与其最接近的相邻微表面是分立隔开的。该设备可被配置为提供如下照明特性，即，光学距离为10-30mm时，距离中心轴11大约10mm以内的第一区域的平均相关色温大致等于或少于距离中心轴大约10-40mm的第二区域内的平均相关色温的±20%。该设备可被配置为提供如下照明特性，即，光学距离为10至30mm时，相关色温介于60000开到20000开之间。该设备还可被配置为提供如下照明特性，即，光学距离为10-30mm时，平均相关色温的变化量少于最大相关色温的30%。

本申请所描述的主题的另一创新性方面可实施于照明装置中，该照明装置包括上述的装置及具有发光二极管（LED）的光源，其中光源相对于该设备设置，从而使得中心轴穿过光源且光源所发出的光束可没有发生任何反射地达到至少一个光输入面。该照明装置具有以下的照明特性，即，光学距离为10-30mm时，其平均相关色温等于或少于该LED的平均相关色温的大约±20%。

本申请所描述的主题的另一创新性方面可实施于照明装置中，该照明装置包括基板、多个设置于该基板上的上述设备，以及多个置于该基板上的LED光源，其中该多个LED光源中的至少一个可安置于该多个设备的一个的底部腔体中。在各种实施方式中，一个所述设备结合安置于该设备的底部腔体的至少一个LED光源可具有以下的照明特性，即，光学距离为10-30mm时，距离中心轴10mm以内的照度不小于最大照度的80%。该多个设备可对准以形成线状设置或阵列。

本申请所描述的主题的另一创新性方面可实施于包括有上述照明装置的LCD显示面板的背光单元中。本申请所描述的主题的另一创新性方面可实施于包括有上述背光单元的LCD显示面板中。本申请所描述的主题的另一创新性方面可实施于包括有上述LCD显示面板的消费性电子装置中。

本申请所描述的主题的一个创新性方面可实施于照明装置中，其包括用于从光射出面上射出多个波长的光的光源，以及具有主体的光学部件。主体包括顶部表面、侧表面、底部表面，以及可通过底部表面上开设的开口进入的腔体；该腔体延伸穿过该主体并由内部表面所界定，该内部表面包括多个微结构以使多个波长光在入射至该内部表面上时以不同方向随机散射出去。光学部件被配置为在一照明区域中重定向光源输出的光。在各种实施方式中，该装置可包括邻近该光学部件的底部表面设置的反射器。该反射器可包括多个微结构。该反射器的反射率可配置为降低照度的变化和/或输出的光强度的变化。

在各种实施方式中，所述侧表面的至少一部分可包括多个微结构。底部表面的至少一部分包括多个微结构。顶部表面的至少一部分包括多个微结构。该装置可进一步包括围绕该侧表面设置的环形结构。该装置可进一步包括底部面板和顶部面板，其中，LED设置在底部面板上且光学部件所发出的光入射至顶部面板上。底部面板和顶部面板之间的距离可小于大约25mm。该装置可被配置为显示装置的背光单元，其中顶部面板构成该显示面板的一部分。该装置可被配置为建筑照明装置。

本申请所描述的主题的一个创新性方面可实施于具有主体的光学部件中。该主体包括围绕中心轴设置的顶部曲面及与该顶部表面相对的底部表面，其中顶部表面包括中间部分和围绕该中间部分的周边部分，底部表面包括中间区域及围绕该中间区域的周边区域；该中间区域具有开口，其限定了穿过光学部件的主体并延伸至顶部表面的内部腔体，该内部腔体由弯曲的内部表面所界定。内部表面的至少一部分包括多个微结构。底部表面的周边区域可朝向远离顶部表面的方向倾斜，从而使得周边区域相对于中间区域成夹角。

在各种实施方式中，光学部件可包括邻近该光学部件的底部表面设置的反射器。反射器可包括多个微结构。在各种实施方式中，反射器可被配置为扩散器。所述周边区域的至少一部分可包括多个微结构。在各种实施方式中，中间部分的顶部表面的切线的斜率与周边部分的顶部表面的切线斜率符号相反。顶部表面的至少一部分可包括多个微结构。光学部件可进一步包括围绕侧表面设置的环形结构。在各种实施方式中，环形结构的至少一个表面可包括多个微结构。

本申请所描述的主题的一个或多个实施方式的详细内容将结合说明书附图及以下的描述展开。根据本说明书、附图及权利要求，其他特征、方面及优点将是显而易见的。需要注意的是，以下的附图的相关维度可能不是按比例绘制的。

附图说明

图1A示出了用于传播来自LED发光体的光的光学部件的部分截面等距图。

图1B示出了图1A所示的光学部件的另一部分截面等距图。

图1C示出了图1A所示的光学部件的等距视图。

图2示出了图1A所示的光学部件设置于LED发光体之上的侧视图。

图3示出了用于混合LED发光体所发出的不同波长的光，以及/或用于减少LED发光体所发出的光的强度分布中的峰值点的光学部件一实施例的侧视图。

图4示出了用于混合LED发光体所发出的不同波长的光，以及/或用于减少LED发光体所发出的光的强度分布中的峰值点的光学部件另一实施例的侧视图。

图5示出了具有LED发光体阵列及光学部件阵列的灯管的截面图。

图6A示出了间隔设置于具有LED发光体的照明***的照明表面上的相关色温变化。

图6B示出了间隔设置于具有LED发光体的照明***的照明表面上的相关色温变化，并且示出了本文所记载的颜色混合光学部件的实现方式。

在这些附图中，相同的附图标记代表类似的单元。

具体实施方式

下面的详细描述是针对为描述所述创新性方面的某些实现方式。然而，本文中的这些教导可通过多个不同的方式进行应用。正如可从下面的描述中显而易见地，所述创新性方面可实现于任何用于提供照明的装置中。尤其地，设想所述创新性的方面可在照明***中实施，例如，用于为各种显示装置如液晶显示装置或LED显示装置等提供照明的轻薄的背光和/或前置光单元。所描述的实施方式可在任何用于显示移动图像如视频、静态图像如照片、文本、图形等，和/或照片的装置、设备或***中进行实施。尤其地，设想所描述的这些实施方式可能被涵盖在或者与多个电子装置相关，例如但不限于：移动电话、智能电话、多媒体互联网行动电话、移动电视接收器、无线设备、蓝牙设备、个人数据助理（PDA）、无线电子邮件接收器、手持或便携式电脑、平板电脑、上网本电脑、笔记本电脑、智能本电脑、平板电脑、打印机、复印机、扫描仪、传真机、全球定位***（GPS）接收器/导航仪、摄像机、数字媒体播放器（例如MP3播放器）、录影机、游戏机、腕表、时钟、计算器、电视监控器、平板显示装置、电子阅读装置（例如，电子书阅读器）、计算机监控器、自动显示装置（包括里程表及速度计装置等）、驾驶舱控制杆和/或显示装置、摄像机视图显示装置（例如，汽车上的后视镜显示装置）、电子相片、电子广告牌和标志、投影机、建筑结构、微波炉、电冰箱、立体声***、盒式磁带录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、洗衣机、风干机、洗衣机/风干机、停车收费器、广告牌、标记牌等。另外，创新性的方面可实施于轻薄的照明***和/或商业泛光灯和/或住宅照明应用中。例如，本文所描述的实施例可被配置为轻薄照明装置，这些轻薄照明装置可被嵌入到建筑材料中或用作建筑材料，例如墙壁、地板、住宅天花板和商业结构。其他用途也是可行的。

本文所描述的光学部件的各种实施例将结合附图进行描述。在该描述中用到的术语并不能采用任何限制或限制性的方式进行解释，因为这些术语是与某些特定的实施例的详细描述结合使用的。进一步地，本文所描述的光学部件的多个实施例包括多个特征，这些特征中没有任何单独一个可以为该实施例的预定特性做贡献或对实现本文所描述的光分布特性来说是必不可少的。

本文中所用的短语底部、顶部及侧表面用于指定或标明各个实施方式中描述的某些特征。然而，这些短语仅限定了这些特征的相对位置，并且不应该被解释为具有除了引用这些词汇的特征的相对位置之外的其他意思。

本文所描述的光学部件的各种实施例可被用于重分布LED发光体发出的光。例如，本文所描述的光学部件的实施方式可被用于在一广角范围内均匀传播来自LED发光体的光。进一步，本文所描述的光学部件的实施方式还可用于混合来自LED发光体的光，从而实现在近场区域及远场区域的较高程度的颜色均匀度。另外，本文所描述的光学部件的实施方式还可用于在一照明区域中减少LED发光体发出的光强度分布中的峰值点，从而使得该照明区域中的光强度基本上保持不变。

本文所描述的各种实施方式包括具有多个LED发光体的灯管。各LED发光体与用于对来自该LED发光体的光的辐射型进行调整的光学部件相关联。例如，该与各LED发光体相关联的光学部件可被用于在一广角范围内均匀传播自该LED发光体的光，减少来自该LED发光体的光强度分布中的峰值点，和/或混合来自该LED的不同波长的光以减少颜色的不均匀性。

LED发光体

发光二极管（LED）为发出紫外光、可见光和/或红外波长光的半导体器件。近年来半导体技术的进步已经引发具有高照明效力的LED的发展，这些LED可在耗费小于1W电力的情况下，产生与标准的60W或100W白炽灯或荧光灯泡有相同大小光通量的光。具有高照明效力的LED发光体可被微型化至其尺寸小于10mm，从而使得这些LED发光体可被安装于采用半导体封装技术的印刷电路板（PCB）上。该PCB可包括为LED发光体提供所需电流和电压的驱动电路。在各种实施方式中，该PCB可包括散热和/或热冷却器以冷却LED发光体。相应地，可制造一个耗费少量电力而实现大光通量的轻小阵列LED发光体。不同的显示装置应用和/或发光装置应用对这样的LED发光体轻薄阵列有着大量需求。

早期的LED发光体主要发射红色光和/或红外光。然而，近年来半导体技术的发展已经引发了可发射位于紫外、可见光和红外光谱等不同区域中的光的LED发光体的发展。例如，近年来，发展了可发射位于可见光谱区域中的蓝色光和紫罗色光的LED发光体。可发射白色光的LED发光体已经被开发出来了。白色LED（WLED）发光体可采用两种方式来实现。其中一种制造WLED发光体的方法是，采用颜色极不相同的LED发光体并且混合这些不相同的颜色。例如，一个WLED发光体可包括一个蓝绿色LED发光体和一个黄色LED发光体，这些蓝绿色LED发光体和黄色发光体所输出的光混合在一起以产生白色光。又例如，一个WLED发光体可包括一个红色LED发光体、一个绿色LED发光体和一个蓝色LED发光体，该红色、绿色和蓝色LED发光体输出的光混合在一起以产生白色光。制造WLED发光体的另一种方法是采用吸收辐射并发射白色光的磷光体。例如，一个WLED可包括一个RGB磷光体和一个近紫外光或紫外光LED。该RGB磷光体可吸收来自该近紫外光或紫外光的辐射并发射广谱白色光。又例如，一个WLED发光体可包括一个黄色磷光体和一个蓝色LED。该黄色磷光体可吸收来自该蓝色LED的辐射并发射广谱白色光。

鉴于LED发光体的高照明效力、较长的产品寿命、低制造成本及微型化等特点，LED发光体被应用于具有背光及前置光的显示装置和建筑照明中。

LED发光体通常可分为两类：侧发光型和顶发光型。在顶发光型LED发光体中，光沿垂直于该LED发光体表面的方向射出。在侧发光型LED发光体中，光沿平行于LED发光体表面的方向射出。大部分顶发光型的LED发光体呈现出朗伯辐射型，其强度情况与光射出角度的余弦成正比，其中光射出角度可通过测量LED发光体表面的法线得出。

LED发光体通常从一个小面积上发射光。例如，发射面积可以小于1mm²。因此，可反射、折射、校准、聚焦、散射和/或衍射光的光学部件通常与LED发光体一体成型以对该LED发光体的辐射型进行调整。

传统的被配置为收集来自WLED发光体的光的光学部件可能无法有效率地混合不同波长的光，其有可能导致照明表面和/或光学部件表面上颜色的不均匀性。例如，照明区域的中间部分的平均色温可能与该照明区域的周边部分的平均色温不相同。进一步地，该照明区域的不同部分的平均色温可能低于该LED发光体的平均色温。相应地，需要提供可均匀地和/或单调地传播来自LED的光的光学部件或者具有较高程度的颜色均匀性的光学部件。

本文所描述的光传播和/或光混合光学部件的各种实施方式包括一个或多个具有纹理的光输入表面，其被用于接收来自LED发光体发出的不同波长的光和重定向不同波长的光，从而使得从该光学部件输出的光以及以大约10-30mm的光学距离设置的照明表面上的入射光具有较高程度的颜色均匀性。例如，本文所描述的光学部件的各种实施方式具有一个或多个具有纹理的光输入表面，其用于在空间上混合该LED发光体所发出的不同波长的光，从而使得最大相关色温（CCT）与最小相关色温之间的变化小于最大相关色温的60%。又例如，本文所描述的光学部件的各种实施方式中包括一个或多个具有纹理的光输入表面，其用于在空间上混合该LED发光体所发出的不同波长的光，使得该照明表面上的平均CCT大致与该LED发光体的平均CCT相等。

在本文所描述的光传播光学部件和/或颜色混合光学部件的各种实施方式中，一个或多个输出表面上也可具有纹理以提供颜色均匀性和/或使光在照明表面上均匀分布。

光传播和颜色混合光学部件

图1A示出了示出了用于传播来自LED发光体的光以及混合来自该LED发光体的不同波长的光的光学部件10的部分截面等距图。在各种实施方式中，光学部件10可用于在照明面板上均匀传播来自LED发光体的光，从而使得该照明面板上的光的强度保持基本不变。在各种实施方式中，光学部件10可配置为在照明面板上均匀传播来自LED发光体的光，从而使得一区域中的照度大于该照明面板上的最大照度的75%，其中该区域间隔垂直于该光学部件的中心轴与该面板的交点小于或等于25mm；当该光学部件的中心轴与照明表面的交点附近的区域的面积大约为80平方厘米（cm²）时，其中该照明表面上的来自与该光学部件耦合的单一LED的照度降低至最大照度的50%左右。在各种实施方式中，光学部件10可被配置为使一区域中的照度大于照明面板上的最大照度的80%，其中该区域间隔垂直于该光学部件的中心轴与该面板的交点小于或等于10mm。在各种实施方式中，光学部件10可被配置为使得一区域中的照度大于照明面板上的最大照度的50%至90%之间，其中该区域间隔垂直于该光学部件的中心轴与该面板的交点大约20mm到大约50mm。在不同意任何理论的情况下，用于本文中的照度为入射到一照明表面的单位面积上的光通量的测量值，且其可与该照明表面上的单位面积上的光强度相关。在各种实施方式中，该表面上的照度可采用照度计进行测量。

图1B示出了图1A所示的光学部件的另一部分截面等距图，图1C示出了图1A所示的光学部件的等距视图。

光学部件10可围绕中心轴11设置。在各种实施方式中，光学部件10可关于中心轴11旋转对称。在不影响一般性的情况下，沿中心轴11延伸的方向可代表垂直方向，而垂直于中心轴11的方向可代表水平方向。光学部件10可关于与底部表面19相垂直的中心轴11对称，且穿过顶部表面12及内部腔体13。顶部表面12在垂直于中心轴11的面（例如，可从顶部往下看）上的横截面的周边形状可为圆形、椭圆形或其他形状。在光学部件10具有顶部表面12且其在垂直于中心轴的面上的横截面的周边形状为圆形的实施方式中，中心轴11穿过该圆形横截面的中心。在光学部件10具有顶部表面12且其在垂直于中心轴11的平面上的横截面的周边形状为椭圆形的实施方式中，中心轴11可穿过该椭圆形横截面的中心。在光学部件10的各种实施方式中，中心轴11可穿过光学部件10的质心。

光学部件10的各种实施方式包括顶部表面12、由内表面13a界定的内部腔体13、与顶部表面12相对的底部表面19，以及连接底部表面19及顶部表面12的侧表面1。在各种实施方式中，光学部件10可包括一个或多个沿底部表面19设置的支撑柱18。光学部件10可与反射器一体成型。例如，光学部件10可设置于该反射器上从而使得底部表面19邻近该反射器。反射器可具有开口，用于允许来自LED发光体的光耦合至光学部件。LED发光体可设置于印刷电路板（PCB）上。在各种实施方式中，该PCB的一个或多个邻近光学部件10的底部表面19的表面可具有反射作用。在这样的实施方式中，该PCB的反射表面可起到反射器的功能。相应地，在这样的实施方式中，反射器不需要与光学部件10的底部表面10一体成型。该反射器的反射率会直接影响到设置于该光学部件10上方的照明表面的区域中的光强度。相应地，可通过调整与光学部件10一体成型的反射器的反射率来调整照明表面上的光强度。在各种实施方式中，反射器可为漫反射器。在各种实施方式中，反射器的表面和/或邻近该光学部件的PCB可设置有纹理以混合来自该光学部件的不同波长的光和/或在照明表面上均匀传播来自该光学部件的光。

光学部件10的最大高度介于5-10mm之间（例如，大约为5.5mm、6mm、7mm、8mm或9mm）。从中心轴处开始，光学部件10的最大的横向伸展长度可介于6-10mm之间（例如，大约为7mm、8mm或9mm）。在光学部件10具有顶部表面12且该顶部表面12在垂直于中心轴的面上的横截面呈圆形的实施方式中，顶部表面12的最大直径可介于12-20mm之间（例如，大约为13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm）。

纹理环形结构

光学部件10可进一步包括围绕侧表面17设置的环形结构8。在各种实施方式中，环形结构8在顶部表面12和侧表面17之间形成边界，如图1A至1C中所示。可替换地，在一些实施例中，环形结构8可在底部表面19和侧表面17之间的形成边界。在一些实施方式中，环形结构8可位于侧表面17的中间部分，从而可将侧表面17分成上部和下部。在其他一些实施方式中，整个侧表面17可被设置为环形结构8，这样就无需另外提供一个单独的环形结构。环形结构8可以是一个连续的结构或包括多个间隔的线性或弯曲部分。环形结构8可被设置为改变相对于光学部件10设置的LED发光体发出的光的辐射型。在各种实施方式中，环形结构8可与反射器和/或其上设置有LED发光体的PCB一体成型（例如图3所示）。

在图1A至图1C所示的实施方式中，环形结构8可被配置为圆环，其从侧表面17延伸而出并围绕光学部件10。在图1A至图AC所示的实施方式中，环形结构8可被配置为形成一个边或一个缘。相应地，参考图1A至图1C，环形结构8包括顶部表面14、侧表面15，以及底部表面16。但是，在其他实施方式中，环形结构8可包括少于或多于三个表面。例如，在一些实施方式中，环形结构8可仅包括侧表面。又例如，在一些实施方式中，环形结构8可仅包括顶部表面和侧表面。再又例如，环形结构8可仅包括顶部表面和侧表面。在一些其他的实施方式中，环形结构8可包括4、5、6、8或10个表面。虽然，在图1A至图1C中，环形结构8被描绘成圆环；但是，在其他实施方式中，环形结构8可为部分圆环结构。在各种实施方式中，环形结构8可位于距离光学部件10的底部表面19大约0.5mm至2mm处。在各种实施方式中，环形结构8可位于距离光学部件10的中心轴11大约6mm至10mm处。

在各种实施方式中，环形结构的一个或多个表面可部分或全部设置有纹理。可通过提供多个微结构805来实现在环形结构8的一个或多个表面上设置纹理。多个微结构805可包括凹槽、凸起、刻面、表面、卷积全息图或栅格等。在各种实施方式中，这些微结构可随机设置。然而，在其他的实施方式中，这些微结构可被设置为形成一个规则或不规则图型。这些微结构的尺寸可介于大约1微米到大约1mm之间。在各种实施方式中，这些微结构的密度可介于100mm²到1mm²之间。

在各种实施方式中，设置于环形结构8的一个或多个表面上这些微结构的密度可介于10mm²至30mm²之间、介于20mm²至50mm²之间、介于25mm²至100mm²之间、介于40mm²至75mm²之间、介于50mm²至100mm²之间、介于75mm²至200mm²之间、介于125mm²至250mm²之间、介于150mm²至300mm²之间、介于200mm²至400mm²之间、介于250mm²至500mm²之间、介于300mm²至450mm²之间、介于500mm²至750mm²之间、介于550mm²至800mm²之间、介于600mm²至700mm²之间、介于750mm²至850mm²之间、介于800mm²至1000mm²之间，或等于这些范围之间的数值。

在各种实施方式中，这些微结构的尺寸将使得在不借助放大手段的情况下，单一的微结构无法被正常的人眼分辨出。各微结构805的尺寸可在1微米到大约100微米之间的范围内。例如，在其中一些微结构805包括凹槽的实施方式中，凹槽的深度（或高度）可在大约1微米到大约10微米之间、大约5微米到大约20微米之间、大约10微米到大约30微米之间、大约30微米到大约50微米之间、大约40微米到大约75微米之间、大约50微米到大约80微米之间、大约75微米到大约100微米之间的范围内，或等于这些范围之间的数值。

又例如，在其中一些微结构包括刻面的实施方式中，刻面的高度可在大约1微米到大约10微米之间、大约5微米到大约20微米之间、大约10微米到大约30微米之间、大约30微米到大约50微米之间、大约40微米到大约75微米之间、大约50微米到大约80微米之间、大约75微米到大约100微米之间的范围内，或等于这些范围之间的数值。

例如，在其中一些微结构包括栅格的实施方式中，栅格的深度和/或连续两个栅格之间的距离可在大约1微米到大约10微米之间、大约5微米到大约20微米之间、大约10微米到大约30微米之间、大约30微米到大约50微米之间、大约40微米到大约75微米之间、大约50微米到大约80微米之间、大约75微米到大约100微米之间的范围内；或等于这些范围之间的数值。

光学部件的顶部表面

顶部表面12包括中间部分12a和围绕中间部分12a的周边部分。在各种实施方式中，顶部表面12可为平面的或弯曲的。例如，顶部表面12可为凹面、凸面或为非球面。在光学部件10的顶部表面12为弯曲的实施例中，可通过绕中心轴11旋转一个弯曲部分而形成顶部表面12。相应地，在这样的实施方式中，顶部表面12关于中心轴11旋转对称。在各种实施方式中，当沿中心轴11从高于顶部12的位置看时，顶部表面12可呈穹顶状或铃状。在各种实施方式中，顶部表面12可为球形的一部分，从而使得顶部表面12在垂直于中心轴11的面上的横截面呈圆形。在各种实施方式中，顶部表面12可为椭球面的一部分，从而使得顶部表面12的横截面在垂直于中心轴11的面上呈椭圆形。在一些实施方式中，顶部表面12可包括多个弯曲部分，从而使得顶部表面12在垂直于中心轴的面的横截面包括多个凹曲线或多个凸曲线。例如，顶部表面12包括多个弯曲部分从而使得顶部表面12在垂直于中心轴的面上的横截面呈花朵状。

在各种实施方式中，可通过提供多个微结构而使顶部表面12部分或全部具有纹理。这多个微结构可包括凹槽、凸起、刻面、表面或体积全息图或栅格等。在各种实施方式中，这些微结构可随机设置。然而，在其他的实施方式中，这些微结构可被设置为形成一个规则或不规则图型。这些微结构的尺寸可介于大约1微米到大约1mm之间。在各种实施方式中，这些微结构的密度可介于1000mm²到1mm²之间。设置于顶部表面12上的这些微结构的尺寸和密度范围可与上述提供的范围相同。顶部表面12上的这些微结构可进一步增强光学部件10的颜色混合能力。在一些实施方式中，顶部表面12上设置有纹理可降低强度传播。在这样的实施方式中，微结构的密度可进行调整以在不严重降低所输出的光强度传播的情况下提供增强的颜色混合。

在各种实施方式中，顶部表面12的曲率可使得中间部分12a呈凹陷状，从而使得中间部分12a上的点与顶部表面19之间的垂直距离小于中间部分12a外（例如，周边部分）的点与底部表面19之间的垂直距离。例如，中间部分12a可呈漏斗状或翻转的铃状。在这样的实施方式中，顶部表面12的曲率可使得中间部分12a所包含的表面部分的切线与半空中的中心轴11之间的内角小于90度，并且使得中间部分12a外的表面部分的切线与中心轴11之间的内角大于90度。

光学部件的侧表面

光学部件10的侧表面17可通过绕中心轴11旋转一个弯曲部分形成。在各种实施方式中，侧表面17可被配置为围绕中心轴11设置的圆柱面。相应地，在这样的实施方式中，侧表面17关于中心轴11旋转对称。在一些实施方式中，侧表面17可被设置为越靠近底部表面19越宽并且越靠近顶部表面12越窄。可替换地，在一些实施例中，侧表面17可被配置为越靠近底部表面19越窄并且越靠近顶部表面12越宽。

光学部件的底部表面

底部表面19可为平面的或弯曲的。例如，在各种实施方式中，当沿中心轴11看时，底部表面19可呈凹面、凸面或非球面。底部表面19在垂直于中心轴11的面上的横截面呈圆形或椭圆形。可替换地，在一些实施方式中，底部表面19在垂直于中心轴11的面上的横截面呈多边形。底部表面19可包括中间区域22及周边区域20。底部表面19具有通向内部腔体13的开口19a，其可位于底部表面19的中间区域。

在各种实施方式中，周边区域20可相对于中间区域22倾斜。例如，在各种实施方式中，周边区域20可被配置为使得周边区域20的切线与中间区域22的切线之间形成有夹角。在各种实施方式中，随着距离中心轴11的径向距离增加，周边区域20可向下倾斜。在这样的实施方式中，周边区域20的切线和中心轴11之间形成的夹角可小于中间区域22的切线与中心轴11之间形成的夹角。正如下面所要讨论的，这样的几何关系有利于减少来自LED发光体的光强度分布中的峰值点。在各种实施方式中，周边区域20可部分或全部具有纹理。周边区域20的部分或全部具有纹理，有利于减少光学部件10所输出的光强度分布中的峰值点。可通过提供多个微结构来实现周边区域20的部分或全部具有纹理。这些微结构可包括凹槽、凸起、刻面、表面或卷积全息图、栅格等。在各种实施方式中，这些微结构可随机设置。然而，在其他实施方式中，这些微结构可被设置为形成一个规则或不规则图型。在各种实施方式中，这些微结构的密度可介于1000mm²至1mm²之间。周边区域20的表面上设置的这些微结构的尺寸和密度范围与上述提供的范围相类似。

光学部件的内部腔体

正如上面所讨论的，内部腔体13通过内部表面13a进行界定。通过底部表面沿中心轴看来，内部表面13a可呈穹顶状或铃状。可通过绕中心轴11旋转曲面形成内部表面13a。该曲面可具有任何形状。例如，该曲面可为凹的、凸的、非球面的、抛物状的或椭圆状的。相应地，在各种实施方式中，内部表面13a在具有中心轴11的面上的横截面可为凹的、凸的、非球面的、抛物状的或椭圆状的。相应地，在各种实施方式中，内部表面13a在含有中心轴11的面上的横截面为凸面、非球面、抛物面或椭圆面。内部表面13a在垂直于中心轴11的面上的横截面为圆形的或椭圆形的。在各种实施方式中，形成内部表面13a的曲面的切线与中心轴11之间的角度在内部表面13a上邻近底部表面19的区域中较小，在内部表面13a上邻近顶部表面12的区域中较大。例如，形成内部表面13a的曲面的切线与中心轴11之间的角度在内部表面13a上邻近底部表面19的区域中可介于0度和30度之间。又例如，形成内部表面13a的曲面的切线与中心轴11之间的角度在内部表面13a上临近顶部表面12的区域中可介于60度和90度之间。

在各种实施方式中，内部表面13a可部分或全部具有纹理。可通过提供多个微结构来实现内部表面13a的部分或全部具有纹理。多个微结构可包括凹槽、凸起、刻面、表面或卷积全息图、栅格等。在各种实施方式中，多个微结构可随机设置。然而，在其他的实施方式中，多个微结构可被设置为形成规则或不规则的图型。多个微结构的尺寸可介于大约1微米到大约1mm之间。在各种实施方式中，多个微结构的密度可在1000mm²到1mm²之间。设置于内部表面13a上的微结构的尺寸及密度范围可类似于上述提供的范围。正如下面所要详细讨论的，具有纹理的内部表面13a有利于混合设置在内部腔体13中的光源所发出的不同波长的光，降低光学部件10的近场区域和/或远场区域的颜色不均匀性。

耦合至LED发光体的光学部件

图2示出了图1A所示的设置于LED发光体之上的光学部件的侧视图。LED发光体21可发出多个波长的光。例如，LED发光体21可为WLED且其发射的波长位于黄色和蓝色光谱范围内。光学部件10可设置于LED发光体21上方，从而中心轴11与LED发光体21的中心轴相重合。在各种实施方式中，光学部件10与LED发光体21的设置使得光学部件10的中心轴11及LED发光体21的中心轴与竖直方向相重合。内部腔体13的尺寸及形状使得当光学部件10设置于LED发光体21上方时，内部腔体封住LED发光体21从而使得LED发光体21所发出的光的大部分都被光学部件10所收集。例如，在各种实施方式中，内部表面13a可被配置为收集LED发光体21所发出的大约50%到大约90%的光。在各种实施方式中，顶部表面12及内部表面13a的中间及周边表面的曲率被配置为沿远离中心轴11的方向定向LED发光体21发出的光。对顶部表面12及内部表面13a的曲率进行配置从而使得LED发光体21发出的光沿远离中心轴11的方向进行重定向有利于在一广角度内对LED发光体21发出的光进行重分布。在各种实施方式中，LED发光体21发出的光可通过光学部件10在一区域内进行重分布，该区域相对于中心轴11的角度范围介于-90度到90度之间。例如，LED发光体21发出的可通过光学部件10进行在一区域内进行重分布，该区域相对于中心轴的角度范围介于-80度到80度、-70度到70度，-60度到60度、-50度到50度之间或-40度到40度之间。

光学部件的输出处的照明面板上的光分布

通常，通过传统的与LED发光体一体成型的光学部件实现在的照明面板上的光分布可具有变化的照度（或强度），伴随着照度（或强度）峰值点及下降点。对于不同的应用，照明表面上这样的强度峰值点及下降点是不被期望的。与通过将一定角度范围内的LED发光体发出的光重定向至远离光学部件10中轴线11的区域中的光学部件10的实施例相类似的光学部件的实施方式是被期望的，原因是这些实施方式降低了照度（或强度）中的一个或多个峰值点的强度并提供了更均匀的光分布。

图1A至图1C所示的光学部件10的光传播机理将结合图2进行解释。LED发光体21所发出的光入射至内部腔体13的内部表面13a上并且被折射至顶部表面12。正如上面所讨论的，顶部表面12的曲率的配置使得从内部腔体13入射来的光沿远离中心轴11的方向传播。入射至内部表面13a上靠近顶部表面12的部分的光朝向顶部表面12的中间部分12a传播。入射至内部表面13a靠近底部表面19的部分的光朝向环形结构8和侧表面17传播。正如上面所讨论的，环形结构8的一个或多个表面及侧表面17是漫射的或散射的。在LED发光体21包括单一LED的各种实施方式中，光学部件10可被配置重分布该单一LED发出的光，从而使得中心轴11周边1-80cm²范围的区域内照明表面上每1mm²面积的光强度不少于该照明表面上最大强度的50%。进一步地，光学部件10的配置可使得照明面积较大。例如，在各种实施方式中，LED发光体21出的照明区域所覆盖的角度相对于中心轴11可介于-80度至80度之间。

减少光学部件输出处的颜色不均匀性

在LED发光体21为多色（例如，WLED）的实施方式中，所发出的光在LED发光体21的射出表面上或LED发光体21周围具有颜色不均匀的问题。该颜色不均匀性可指空间颜色不均匀性和/或近场角度颜色不均匀性。LED发光体21的颜色不均匀性可导致从光学部件10中所提取的光也具有颜色不均匀性的问题。例如，从光学部件10所提取的光及入射至照明表面的光在颜色方面呈现出导致不同色环的变化，和/或呈现出导致照明表面区域的平均相关色温与LED发光体21的平均色温不同的颜色上的逐渐变化。传统的光学部件可能无法在LED发光体21及照明面板之间的光学距离变小（例如，小于或等于25mm）的情况下降低颜色不均匀性。当LED发光体光学耦合至传统的光重分布光学元件，可导致的间隔LED发光体大约10至30mm的距离处设置的照明表面颜色不均匀性的问题示意于图6A中。从图6A中可看出，间隔照明表面与LED发光体的中心轴相交位置处大约10mm以内的中间照明区域的平均CCT为该照明表面上最大的CCT的大约50%。间隔照明表面与LED发光体的中心轴相交位置处大约10mm以内的中间照明区域的CCT，与间隔照明表面与LED发光体的中心轴相交位置处大约40-80mm以内的照明区域的CCT之间的差异可导致在照明图案中形成黄色环和蓝色环，而这些色环在一些应用中是不被期望的。

需要注意的是，照明表面上最大相关色温（CCT）与最小CCT之间的变化大于最大CCT的60%也是不被期望的。另外，照明表面上的平均CCT与LED发光体的平均CCT明显不一样也是不被期望的。本文所描述的光学部件的实施例被配置为降低光学距离小于或等于25mm及大于25mm处的颜色不均匀性。

为了降低LED发光体21发出的光的颜色不均匀性，光学部件10的一个或多个表面上采用了混合和/或调和LED发光体21发出的不同波长的光的能力。例如，具有纹理的内部表面13a可混合和/或调和LED发光体21发出的不同波长的光。正如以下结合图3所要详细解释的内容，具有纹理的内部表面13a可通过散射来混合和/或调和LED发光体21发出的不同波长的光。

颜色混合

图3示出了用于混合LED发光体21发出的不同波长的光和/或降低LED发光体21所发出的光强度分布中的峰值点的光学部件的实施例的侧视图。LED发光体21可设置于PCB112上。LED发光体21发出的光被向上引导远离中心轴至照明面板113处。在一些实施方式中，LED发光体与照明面板113之间的光学距离可介于10-30mm之间（例如，小于或等于25mm，小于或等于20mm，介于13-20mm之间，介于15-18mm之间，等等）。在其他一些实施方式中，LED发光体21与照明面板113之间的光学距离可大于25mm。下面将对光学部件10的颜色混合及光重定向特性展开详细的讨论。

入射至内部表面13a上的纹理部分上的点P1和P2的光与该纹理表面上的微结构相互作用，并且被随机散射到不同方向。相反地，如果内部表面13a上邻近点P1和P2处没有设置纹理，则LED发光体21发出的光会沿根据斯涅耳折射定律所确定的路径折折射出去。通过将不同波长的光随机散射到不同方向，纹理表面可降低颜色的不均匀性。内部表面13a所提供的颜色混合量取决于微结构的密度和尺寸。例如，如果内部表面13a上的微结构的密度高，则内部表面13a可提供大量的颜色混合。相反地，如果内部表面13a上的微结构的密度小，则内部表面13a可提供少量的颜色混合。

内部表面13a上的微结构的密度和尺寸可基于LED发光体21的颜色均匀性进行调整。例如，如果LED发光体21的颜色均匀度高以至仅需要少量的颜色混合，则内部表面13a可具有密度较低的微结构。相应地，内部表面13a可设置最少的纹理或根本不用设置纹理。然而，如果LED发光体21的颜色均匀度低以至需要大量的颜色混合，则内部表面13a可具有高密度的微结构。相应地，内部表面13a可设置较多的纹理。

此外，内部表面13a的不同部分的微结构密度也可不同，以为出射角度不同的光提供不同的颜色混合能力。例如，考虑在一实施方式中，LED发光体对入射至内部表面13a朝向顶部表面12的部分上且相对于中心轴11出射角度小的光具有较高的颜色均匀度。对于这样的LED发光体实施方式，内部表面12a朝向顶部表面12的部分上具有低密度的微结构，从而提供少量的颜色混合；而内部表面12a朝向底部表面19部分具有高密度的微结构，从而提供大量的颜色混合。相应地，取决于所需要的颜色混合量，这些微结构可随机和/或周期性设置以形成规则图型、不规则图型。正如上面所讨论的，对于颜色均匀性差的LED，顶部表面12可部分或全部设置纹理以增加颜色混合。正如上面所讨论的，顶部表面的纹理设置量是可以选择的，从而在不严重降低光散射量的情况下增加颜色混合。

在各种实施方式中，底部表面的周边区域20也可设置纹理以扩散或散射由顶部表面12重定向至底部表面19上的光。由于周边区域20相对于中间区域21倾斜，正如上面所讨论的，周边区域20所扩散或散射的光被导向侧表面17而非被重定向至顶部表面12。如果周边区域20没有像上面所讨论的那样倾斜，则由顶部表面12重定向至底部表面19的光会被重新导回至顶部表面12，然后不是丢失了就是导致照明区域的中间位置的峰值点有所增加。然而，通过使周边区域20相对于中间区域21倾斜，由顶部表面12重定向至底部表面19的光以及入射至周边区域20上点P3附近的光被重定向至侧表面17，并沿远离中心轴11的方向进行提取，从而提高光提取效率并通过降低一个或多个强度峰值点而使得光在照明表面上均匀分布。

正如上面所讨论的，除了重定向光之外，底部表面19的周边区域20的纹理表面及环形结构8可被配置为混合和/或调和不同波长的光。

在各种实施方式中，由顶部表面12重定向至底部表面19的部分光可被重定向至射出光学部件10，从而射出光学部件10的光可以入射到PCB112或与光学部件一体成型的底部反射器上，例如图3所示的点P4。通过在PCB112上提供重定向元件或将PCB112配置为重定向元件，入射至PCB112的光可被向上重定向至照明面板。正如上面所讨论的，PCB112可为反射性的。底部反射器和/或PCB112的反射率可直接影响该光学部件上方的照明表面区域中的光强度。相应地，可通过调整该反射器和/或集成有该光学部件的PCB的反射率来调整照明表面上的照度（或光强度）。例如，重定向元件或PCB112可被配置为将入射至PCB112上的光重定向至远离中心轴11的方向，从而降低照明区域的中间区域的强度。在各种实施方式中，PCB112上的重定向元件可为漫反射器、镜面反射器、散射元件等。

在在LED发光体和照明表面之间的光学距离之间较小（例如，介于15-18mm之间，介于13-20mm之间，小于20mm）的面板照明或背光应用中，中间区域（例如，间隔照明表面与中心轴相交位置处10mm距离范围内的区域）中的光强度可受PCB112位于光学部件正下方部分的反射率影响。在这样的实施方式中，可对临近光学部件底部表面19的反射器的反射率或PCB112表面上位于光学部件正下方的部分的反射率进行选择以减少该中间区域中的强度峰值点和/或下降点。进一步地，PCB112的表面上位于光学部件正下方的部分可设置有纹理以混合不同波长的光和/或在照明表面上均匀传播光学部件输出的光。

图4示出了用于混合LED发光体发出的不同波长的光和/或减少LED发光体发出的光强度峰值点的光学部件30的另一实施例的侧视图。光学部件30与光学部件10不同之处在于环形结构8不与侧表面17区别开来。相反地，环形结构8嵌入至侧表面17中以形成结合性侧表面25。因此，侧表面25的多个部分可设置纹理以提供颜色混合和/或光传播功能。

正如下面所讨论的，光学部件10或30可与用于背光单元或面板照明的LED发光体一体成型。图5示出了具有LED发光体21a、21b及21c阵列及光学部件40a、40b及40c阵列的灯管的剖视图。LED发光体21a-21c阵列可安装于PCB112上。各LED发光体21a-21c可与相应的光学部件40a-40c相关。正如上面所讨论的，各光学部件40a-40c的底部表面可与一反射器一体成型。该反射器具有开口，开口的尺寸和形状可使得，当光学部件40a-40c设置于相应的LED发光体21a-21c上时，LED发光体发出的光耦合至光学部件。正如上面所讨论的，反射器的反射率可被调整至达到预期的照度和照明表面上的平均CCT。

光学部件40a至40c的各种结构和功能特征与本文所讨论的光学部件10及30的各种结构及功能特征相类似。光学部件40a-40c可被配置为，通过混合和/或调和LED发光体21a-21c发出的不同波长的光来调整相应的LED发光体21a-21c的光的辐射型，和/或通过降低照面板113区域上的光强度分布中的峰值点来实现在照明面板113区域上均匀分布LED发光体21a-21c发出的光。在灯管或面板照明的各种实施方式中，照明面板113可被设置于间隔LED发光体21a-21c阵列少于25mm的位置处。

例如，具有LED发光体21a-21c阵列和光学部件40a-40c阵列的灯管可被配置为提供大约等于或小于LED发光体21a-21c的平均相关色温的±20%的平均相关色温。具有LED发光体21a-21c阵列及光学部件40a-40c阵列的灯管还可被配置为提供变化不大的照度。例如，距离中心轴与照明表面的交点大约10mm的位置处的照度可以不小于最大照度的80%。又例如，距离中心轴与照明表面交点大约50mm的位置处的照度可以不小于最大照度的50%。

图6B示出了当LED发光体光学耦合至光重分布和颜色混合光学部件（例如，10、30，或40a-40c）时，可引起的如本文所讨论的设置于间隔LED发光体大约10至30mm处的照明表面上的CCT变化。照明表面上的相关温度在大约60000开到大约20000开之间变化。从与图6A相反的图6B可看出，距离照明表面与LED发光体相交位置处大约10mm以内的中间照明区域的平均CCT值小于该照明表面的最大CCT的30%。进一步地，可以看出，距离照明表面与LED发光体中心轴相交位置处大约10mm以内的中间照明区域的平均CCT，与距离照明表面与LED发光体中心轴相交位置处大约40-80mm范围内的照明区域的平均CCT之间的变化小于25%（例如，5-20%）。相应地，照明型可在没有黄色环和/或蓝色环的情况下具有均匀的颜色。

需要注意的是最大的相关色温（CCT）与最小CCT之间的变化小于照明表面上的最大CCT的60%，其表明颜色呈现上的变化较小。另外，照明表面上的平均CCT可大致等于或小于LED发光体平均CCT的±20%。

结论

本文所描述的光学部件10、30及40a-40c的实施方式可包括透明材料或可透过UV、可见光和/或IR光谱波长的材料。例如，光学部件10和30可包括但不限于无机玻璃、有机玻璃、光学聚合物或合成材料。光学部件10和20的内部腔体13和23可包括其折射率小于光学部件10、30及40a-40c的折射率的材料。例如，在各种实施方式中，内部腔体13和23可包括空气、氮气、氩气、氙气或其他气体。在各种实施方式中，光学部件10、30及40a-40c可被制成整体的结构。在各种实施方式中，环形结构8可与光学部件10、30及40a-40c的其他表面一体成型。光学部件10、30及40a-40c可采用已知的制造方法进行制造，包括但不限于玻璃翻转、玻璃吹制、模塑、铸件、压花、3D打印等。各种实施方式的光学部件10、10a、10b、10c及20可被制成单一的或整体的结构。例如，光学部件10、10a、10b、10c及20可通过将光学聚合物塞进模型中制成。

多个微结构可采用例如图案化、蚀刻、光刻、3D打印、压花、机械加工等方法设置于光学部件10、30及40a-40c的不同表面上。在光学部件10、30及40a-40c采用模塑方法制成的那些实施例中，金属或其他颗粒可设置于该模型上对应光学部件10、30及40a–40c设置有纹理的表面的那些表面上，从而使得在模塑的过程中，与具有金属或其他颗粒的模型表面相接触的光学聚合物也具有纹理。

本说明书全文所提及的“一个实施例”、“一实施例”、“相关实施例”、“实施方式”或其他类似的表达意指在本发明的至少一个实施例中包含被引用的“实施例”或“实施方式”中所描述的特定特征、结构或特性。因此，本说明书全文中出现的短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”及类似的表达可能，但并不一定全部指的是相同的实施例。应理解的是独立地和/或参考附图获得的公开部分都不意图提供本发明的所有特征的完整描述。

在附图中类似数字尽可能地用于代表相同或相似元件。所描绘的结构元件通常并非是按比例的，并且，出于强调或便于理解的目的，一些器件可能相对于另一些器件有所扩大。可以理解的是，没有任何单一附图意在支持本发明所有特征的完整描述。换句话说，所提供的任何一个附图通常仅描述本发明的一部分而并非全部特征。所提供的任何一个附图及本申请中参考此附图描述的相关部分通常并不包含有特定视图的全部元件或能够表达在该视图中的全部特征，其目的是为了简化所提供的附图及讨论，并将讨论内容直接导向该附图中作为特征的特定元件。本领域的技术人员将意识到，可在缺少一个或多个特定特征、元件、器件、结构、细节、或特性，或通过使用其他方法、器件、材料等情况下来实施本发明。因此，虽然可能不一定在描述本发明的实施例的每个图中都示出了此类实施例的特定细节，但可暗示此细节在图中的存在，除非描述的上下文有相反要求。在其他情况下，为避免使得正在讨论的本发明的实施例的各个方面难以理解，已知结构、细节、材料或操作可能并没有示于提供的附图中或进行详细的描述。此外，可在一个或多个实施例中以任何适当方式将本发明的所述特征、结构或特性组合。

意图根据本申请整体内容来评定本申请所附的权利要求中所引用的特征。

本文所采用的表达一列项目中的“至少一个”的短语指的是这些项目的任何组合，其中包括了单一成员的情况。例如，“a、b、或c中的至少一个”意在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。

对于本领域的技术人员说，本申请所描述的实施方式的各种修改都是显而易见的；并且本文所定义的通用原理可在不违背本申请的范围或精神的情况下适用于其他实施方式中。因此，权利要求书并非意在受本文所示的实施方式限制，而是与本申请、本文所公开的原理及新颖性特征的最广范围相一致。

本说明书中在单独实施方式的背景下描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的背景下描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地或者以任何合适的子组合实现。而且，尽管以上将特征描述为以某种组合起作用或者甚至最初就是这样进行保护的，但是来自要求保护的组合的一个或多个特征在有些情况下可以从该组合中摘除，而且要求保护的组合可以针对子组合或者子组合的变体。

Claims

1.一种用于具有发光二级管（LED）的光源的光学设备，该光学设备包括：

一体形成的透光体，包括顶部、底部及连接该顶部及底部的侧表面，其中该透光体的假想中心轴穿过该顶部及底部，并且不穿过该侧表面；

至少一个形成于所述透光体的顶部的顶部曲面；

一个形成于所述透光体中并位于所述底部中间部分的底部腔体以使所述中心轴穿过所述底部腔体，其中所述底部腔体与所述光源对准以使所述光源位于所述底部腔体的下方且所述中心轴穿过所述光源、所述顶部及所述底部腔体，并使所述底部腔体包括至少一个用于接收来自所述光源的光束的光输入面，当所述底部腔体及所述光源对准时，所述光束从所述光源传播至所述至少一个光输入面的过程中不被反射；以及，

用于对入射至其上的光束进行扩散且形成于所述透光体底部上的微结构。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述微结构设置于所述底部腔体的所述至少一个光输入面上。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述底部腔体包括中间部分和周边部分，所述中心轴穿过所述中间部分，当沿所述中心轴从所述顶部看时，所述周边部分位于所述中间部分四周；所述微结构设置于所述底部腔体的所述周边部分上而非设置于所述底部腔体的所述中间部分上。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述底部包括一个设置于所述底部上的底部周边表面；当沿所述中心轴从所述顶部看时，所述底部周边表面位于所述底部腔体周围；所述微结构设置于所述底部周边表面上。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述底部包括设置于所述底部上且围绕所述底部腔体的第一底部周边表面和第二底部周边表面；当沿所述中心轴从所述顶部看时，所述第一底部周边表面置于所述第二底部周边表面之间；所述微结构设置于所述第二底部周边表面上而非设置于所述第一底部周边表面上。

6.如权利要求5所述的设备，其中具有所述微结构的第二底部周边表面相对于垂直于所述中心轴的假想平面倾斜，以使当第一点和第二点位于所述第二底部周边平面上时，位于所述中心轴的径向上邻近所述中心轴的第一点相对于第二点上升。

7.如权利要求5所述的设备，其中所述第二底部周边表面的倾斜方向大致关于所述中心轴对称。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述透光体的高度介于大约3mm至大约7mm之间，其中纹理表面位于距离所述中心轴大约5mm至大约9mm处。

9.如权利要求1所述的设备，其中所述微结构包括第一微结构，第一微结构包括多个具有不同切面的微表面，这些微表面使得入射至该第一微结构的两个或两个以上平行光束到达不同的微表面，从而该两个或两个以上平行光束以不同方向离开该第一微结构，其中所述微表面的全部或一部分是连续弯曲的或与其最相邻的微表面是分立隔开的。

10.如权利要求1所述的设备，其中所述设备被配置为提供光学距离为10-30mm时，距离中心轴大约10mm以内的第一区域的平均相关色温大致等于或少于距离中心轴大约10到40mm的第二区域内的平均相关色温的±20%的照明特性。

11.如权利要求1所述的设备，其中所述设备被配置为提供当光学距离为10-30mm时，相关色温为60000开到20000开之间的照明特性。

12.如权利要求1所述的设备，其中所述设备被配置为提供当光学距离为10-30mm时，相关色温变化小于最大相关色温的30%的照明特性。

13.一种照明装置，包括：

权利要求1所述的设备；以及，

具有发光二极管（LED）的光源，其中该光源相对于该设备设置，从而所述中心轴穿过该光源，且来自该光源的光束在没有任何反射的情况下被导向所述至少一个光输入面。

14.如权利要求13所述的装置，其中所述照明装置具有当光学距离为10-30mm时，平均色温大致等于或小于所述LED的平均相关色温的±20%的照明特性。

15.一种照明装置，包括：

基板；

多个设置于该基板上的如权利要求1所述的设备；以及，

多个设置于该基板上的LED光源，其中至少一个所述光源设置于其中一所述设备的底部腔体中。

16.如权利要求15所述的照明装置，其中，一所述设备与设置于该设备的底部腔体下方的至少一个LED光源的结合具有当光学距离为10-30mm时，距离中心轴10mm以内的照度不小于最大照度的80%的照明特性。

17.如权利要求15所述的照明装置，其中，所述设备对准设置以形成线状设置或阵列。

18.一种具有权利要求15所述的照明装置的LCD显示面板的背光单元。

19.一种包括权利要求18所述的背光单元的LCD显示面板。

20.一种包括权利要求19所述的LCD显示面板的消费性电子装置。