ES2641137T3

ES2641137T3 - Configuraciones ópticas con dos o más películas microestructuradas

Info

Publication number: ES2641137T3
Application number: ES14792407.0T
Authority: ES
Inventors: Wilhelmus Petrus Adrianus Johannus Michiels; Marcellinus Petrus Carolus Michael Krijn; Ruslan Akhmedovich Sepkhanov; Antonius Adrianus Maria Marinus; Hendrikus Hubertus Petrus Gommans
Original assignee: Philips Lighting Holding BV
Current assignee: Signify Holding BV
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2017-11-07
Anticipated expiration: 2034-10-13
Also published as: US20160298822A1; EP3060843A1; WO2015058983A1; CN105683651B; CN105683651A; EP3060843B1; JP5920612B2; US9618179B2; JP2015537360A

Abstract

Una unidad (10) de iluminación que comprende (i) una disposición (111) de una pluralidad de unidades (100) de fuentes de luz configuradas para proporcionar una luz (101) de unidad de fuente de luz, (ii) una primera hoja (210) que comprende una pluralidad de regiones (211) de primera hoja transmisoras, en donde cada región (211) de primera hoja comprende una pluralidad de elementos (212) ópticos, que comprenden un elemento óptico con una funcionalidad refractante a la luz (101) de unidad de fuente de luz en un centro (RF1) de cada región y un elemento óptico con una funcionalidad de reflexión interna total a la luz (101) de unidad de fuente de luz en un área (TIR1) periférica alejada de dicho centro en cada región, y (iii) una segunda hoja (220) que comprende una pluralidad de regiones (220) de segunda hoja transmisoras, en donde cada región (221) de segunda hoja comprende una pluralidad de elementos (222) ópticos en donde cada región (221) de segunda hoja comprende en su centro (RF2) un elemento óptico con funcionalidad refractante a la luz (101) de unidad de fuente de luz y en un área (TIR2) periférica alejada de su centro, un elemento óptico con una funcionalidad de reflexión interna total a la luz (101) de unidad de fuente de luz, en donde cada unidad (100) de fuente de luz tiene una región (211) de primera hoja correspondiente configurada aguas abajo de dicha unidad (100) de fuente de luz y una región (221) de segunda hoja correspondiente configurada aguas abajo de dicha región (211) de primera hoja.

Description

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DESCRIPCION

Configuraciones opticas con dos o mas peKculas microestructuradas CAMPO DE LA INVENCION

La invencion se refiere a una unidad de iluminacion que comprende (i) una disposicion de una pluralidad de fuentes de unidades de fuentes de luz asf como a su uso.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

LEDs unicos y conjuntos de lentes son conocidos en el estado de la tecnica, por ejemplo, el documento US 7,588, 358 describe un aparato y un metodo para producir un patron de salida de luz a partir de una unica fuente de LED a traves de una lente que diverge la luz en o alrededor del centro de la lente desde una fuente unica pero converge la luz en areas concentricas alrededor del area central. El conjunto puede evitar un punto de intensidad caliente central en el patron de salida de luz y crear uno o mas anillos concentricos de una intensidad aparente mas alta.

RESUMEN DE LA INVENCION

La forma del rayo es esencial en todas las aplicaciones de iluminacion. Una categona de elementos opticos que forman el rayo incluye elementos clasicos tales como reflectores y colimadores como los que se utilizan en la mayona de las luminarias. Tradicionalmente, los elementos que pertenecen a esta categona son voluminosos mientras que los que estan en la segunda categona son diffciles de disenar y caros de fabricar.

Por tanto, es un aspecto de la invencion proporcionar una unidad de iluminacion alternativa, la cual de forma preferible ademas, al menos parcialmente, evite uno o mas de los inconvenientes descritos anteriormente. Especialmente, es un aspecto de la invencion proporcionar una unidad de iluminacion alternativa con la cual el rayo pueda ser conformado con una libertad relativamente grande, mientras que por otro lado tiene una construccion delgada relativa (de los elementos esenciales de la fuente(s) de iluminacion y opticas).

Las estructuras micro-opticas y las fuentes de luz de estado solido parecen proporcionar una buena combinacion que puede ser utilizada para dicha unidad de iluminacion alternativa. Sorprendentemente parece que cuando se elige un sistema de multicapa espedfico de hojas con estructuras micro-opticas, se pueden producir rayos que pueden seleccionarse para ser estrechos o amplios, y que pueden dirigirse.

Por tanto, en un primer aspecto de la invencion se proporciona una unidad de iluminacion que comprende (i) una disposicion de una pluralidad de unidades de fuente de luz, configuradas para proporcionar una correspondiente luz de unidad de fuente de luz, (ii) una primera hoja que comprende una pluralidad de regiones de primera hoja transmisoras (“regiones de primera hoja”), en donde cada region de primera hoja comprende una pluralidad de elementos opticos que comprenden un elemento optico con funcionalidad refractante a la luz de la unidad de fuente de luz en un centro de cada region y un elemento optico con la funcionalidad de reflexion interna a la luz de unidad de fuente de luz en un area periferica alejada de dicho centro en cada region, y (iii) una segunda hoja que comprende una pluralidad de regiones de segunda hoja trasmisoras (“regiones de segunda hoja”), en donde cada region de segunda hoja comprende una pluralidad de elementos en donde cada region de segunda hoja comprende en su centro un elemento optico con funcionalidad refractante a la luz de la unidad de fuente de luz y en un area periferica alejada de su centro un elemento optico con la funcionalidad de reflexion interna total a la luz de unidad de fuente de luz; en donde cada unidad de fuente de luz tiene una primera region de hoja correspondiente configurada aguas abajo de dicha unidad de fuente de luz y una region de segunda hoja correspondiente configurada aguas abajo de dicha primera region de hoja.

Especialmente, dicha unidad de iluminacion puede utilizarse de forma beneficiosa para controlar la forma del rayo de luz desde la luz de unidad de fuente de luz de la disposicion de una pluralidad de unidades de fuente de luz. Por ejemplo, dicha unidad de iluminacion puede ser utilizada para proporcionar dicho rayo de luz (es decir, el (rayo de) luz generado por la unidad de iluminacion (aguas abajo de la segunda hoja)) que tiene una anchura a media altura (FWHM) de menos de 20°, tal como menos de 15°; incluso menos de 10° es posible. De forma alternativa (o adicionalmente), la unidad de iluminacion puede tambien ser utilizada para controlar una o mas de las formas y direccion de dicho rayo de luz. Por tanto, se proporciona en el presente documento una unidad de iluminacion sorprendentemente versatil. Especialmente, eligiendo la primera hoja para ser homogeneizada y la segunda hoja para ser colimada, se puede obtener una anchura de radio relativamente estrecha, y eligiendo la primera hoja para proporcionar rayos enfocados en combinacion con elementos desplazables (otras portables) se puede ser capaz de adaptar la forma del rayo de estrecho amplio.

La unidad de iluminacion comprende una disposicion de una pluralidad de unidades de fuente de luz. En un modo de realizacion el centro de cada region de la primera hoja y una unidad de luz correspondiente estan alineados en un vector respectivo normal a la disposicion de la pluralidad de unidades de fuente de luz. Esta disposicion es especialmente una disposicion 2D, y especialmente la disposicion es regular, tal como una disposicion cubica o una

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disposicion hexagonal. Sin embargo, la disposicion puede tambien ser irregular. La disposicion de las unidades de fuente de luz especialmente impone la disposicion de la pluralidad de las regiones de primera hoja y (la pluralidad de, las regiones de segunda hoja (ver tambien mas abajo), ya que especialmente cada unidad de fuente de luz tiene una primera region de hoja correspondiente y (aguas abajo de la misma) una segunda region de hoja. En caso de que las unidades de fuente de luz esten dispuestas regularmente, la distancia mas corta entre las unidades de fuente de luz adyacentes (medida desde un punto central desde las unidades de fuente de luz) puede tambien ser indicada como un paso. En un modo de realizacion, puede haber (dos) pasos diferentes en (dos) direcciones diferentes. Debido a que la disposicion puede ser regular o irregular, o una combinacion de las mismas, y que los pasos pueden ser constantes a lo largo de toda la disposicion o pueden ser diferentes en (dos) direcciones diferentes, en el presente documento se define la distancia lo mas corta media (medida desde el punto central desde las unidades de fuente de luz). Para las regiones de cada hoja aplica una definicion similar de “paso”. Una regiones un grupo de elementos opticos situados mutuamente en una disposicion espedfica. Dicha disposicion espedfica es repetida con una periodicidad (media), por tanto definiendo una distancia de region lo mas corta, o un paso de region, entre dos regiones adyacentes. Para disposiciones irregulares de regiones esto resulta en un paso de region medio de las regiones. Para unidades y regiones de fuente de luz sobre la primera hoja que corresponden mutuamente, la disposicion (i) regular y el paso medio de tanto las unidades como las regiones de fuente de luz son preferiblemente identicos permitiendo que el centro de cada region de la primera hoja y una unidad de fuente de luz correspondiente esten alineadas en un vector normal respectivo a la disposicion de pluralidad de unidades de fuente de luz. De forma opcional, esta relacion de configuracion aplica tambien a las unidades y regiones de fuente de luz sobre la segunda hoja.

La distancia lo mas corta media puede estar, en general, en el rango de 0,5-100 mm, tal como al menos 1 mm, como especialmente en el rango de 5-50 mm. La exposicion incluye una pluralidad de unidades de fuente de luz, tal como, por ejemplo, al menos 4, como al menos 16, como al menos 25, como al menos 49, o incluso mas al menos 100 unidades de fuente de luz. Se ha de notar sin embargo que tambien son posibles numeros sustancialmente mas grandes.

En un modo de realizacion espedfico, la unidad e fuente de luz comprende una fuente de luz de estado solido (tal como un LED o un diodo laser). En un modo de realizacion espedfico adicional, la pluralidad de unidades de fuente de luz comprende dos o mas subconjuntos, que pueden ser controlables de forma independiente. De forma alternativa o de forma adicional, la pluralidad de unidades de fuente de luz comprende dos o mas subconjuntos que estan configurados para generar una luz de unidad de fuente de luz que tiene diferentes colores. Tal y como se indico anteriormente, y como se aclara mas abajo, cada unidad de fuente de luz puede encargarse de una primera region espedfica. La propia unidad de fuente de luz puede, en un modo de realizacion espedfico, incluir una fuente de luz, tal como una fuente de luz de estado solido, como un LED o un diodo laser. En dicho modo de realizacion, la unidad de fuente de luz puede consistir esencialmente en la fuente de luz. Sin embargo, en otro modo de realizacion mas, la unidad de fuente de luz comprende dos o mas fuentes de luz, las cuales pueden ser de forma opcional tambien controlables de forma independiente. Por lo tanto, en un modo de realizacion espedfico, una o mas de las unidades de fuente de luz, especialmente una pluralidad, tal como al menos un 80% del numero total de unidades de fuente de luz, puede comprender al menos una primera fuente de luz de estado solido y una segunda fuente de luz de estado solido, en donde un subconjunto de las primeras fuentes de luz de estado solido y un subconjunto de las segundas fuentes de luz de estado solido son controlables de forma individual. A tal fin, la unidad de iluminacion puede comprender ademas una unidad de control, configurada para controlar la unidad de iluminacion, especialmente el subconjunto de las primeras fuentes de luz de estado solido y el subconjunto de las segundas fuentes de luz de estado solido. Por supuesto, puede haber mas de dos subconjuntos. Por tanto, la unidad de iluminacion puede comprender una pluralidad (>2) de subconjuntos, cada uno controlable de forma individual. En modos de realizacion adicionales, puede haber una o mas unidades de fuente de luz que comprenden mas de dos fuentes de luz diferentes, tal como mas de dos fuentes de luz de estado solido diferentes, por ejemplo, cada una que tiene un color diferente a una temperatura de color diferente.

Tal y como se ha indicado anteriormente, la unidad de iluminacion comprende al menos dos hojas, aunque pueden estar disponibles mas de dos hojas. Aqm, la invencion esta principalmente ilustrada con respecto a dos hojas, y en algunos modos de realizacion en relacion a tres hojas. Las hojas estan dispuestas especialmente paralelas entre sf y paralelas a la disposicion de la pluralidad de fuentes de luz. En general, habra distancias distintas de cero entre las unidades de fuente de luz y la primera hoja (ver tambien mas abajo), y entre la primera hoja y la segunda hoja. El espesor total de cada hoja puede estar en el rango de 0,2-20 mm, especialmente de 0,2-5 mm, incluyendo los elementos opticos. Las hojas pueden tener areas de seccion transversal en el rango de 4 mm2-50 m2, aunque son posibles incluso mas grandes. Tambien se pueden aplicar losas de hoja dispuestas adyacentes unas a otras. Las hojas son transmisoras, es decir, al menos parte de la luz, especialmente al menos parte de la luz visible que ilumina un lado de la hoja, es decir, especialmente el lado aguas arriba, pasa a traves de la hoja, y emana de la hoja al lado aguas abajo. Esto resulta, eventualmente, en la luz de unidad de iluminacion. Especialmente, las hojas comprenden, incluso de forma mas espedfica consisten sustancialmente en, un material poli medico, especialmente uno o mas materiales seleccionados del grupo que consiste en PE (polietileno), PP (polipropileno), PEN (polietileno naftaleno), PC (policarbonato), polimetacrilato (PMA), polimetilmetacrilato (PMMA) (Plexiglas o Perspex), acetato butirato de celulosa (CAB), silicona, cloruro de polivinilo (PVC), polietileno tereftalato (PET), (PETG) (glicol modificado de polietileno tereftalato), PDMS (polidimetilsiloxano) y COC (copolfmero de olefina dclica). Sin embargo tamil son

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posibles otros (co)poUmeros. Por tanto, tambien las regiones de hoja de las respectivas hojas son transmisoras para al menos parte de la luz de la fuente(s) de luz.

La primera hoja esta dispuesta aguas abajo de las unidades de fuente de luz, y la segunda hoja esta dispuesta aguas arriba de la primera hoja; la primera hoja por tanto esta dispuesta aguas arriba de la segunda hoja. Los terminos “aguas arriba” y “aguas abajo” se refieren a una disposicion de objetos o caractensticas con respecto a la propagacion de la luz desde los medios generadores de luz (aqrn especialmente la unidad(es) de fuente de luz)), en donde con respecto a la primera posicion dentro del rayo de luz desde los medios generadores de luz, una segunda posicion en el rayo de luz mas cercana a los medios generadores de luz es “aguas arriba”, y una tercera posicion dentro del rayo de luz mas alejada de los medios generadores de luz es “aguas abajo”.

Cada hoja comprende una pluralidad de regiones de hoja, indicada como regiones de primera hoja (transmisoras) y regiones de segunda hoja (transmisoras), respectivamente. De forma aproximada, el numero de unidades de fuente de luz corresponde al numero de regiones de primera hoja y de regiones de segunda hoja. De cualquier forma, en principio cualquier region de primera hoja tiene una unica unidad de fuente de luz correspondiente y una unica region de segunda hoja correspondiente. El termino correspondiente en estas frases indica de forma especial que una unidad de fuente de luz esta configurada para iluminar de forma sustancial solo una unica region de primera hoja (correspondiente). Por ejemplo, al menos un 85% especialmente al menos un 95%, de la potencia espectral (vatio) de la unidad de fuente de luz puede ilustrar la correspondiente region de primera hoja. La unidad de fuente de luz y su correspondiente region de primera hoja estan configuradas para iluminar sustancialmente solo una unica region de segunda hoja (correspondiente). Por ejemplo, al menos un 85%, especialmente al menos un 95%, de la potencia espectral (vatio) de la luz aguas abajo de la primera region de hoja puede iluminar a la correspondiente region de segunda hoja. Se ha de notar que cuando la unidad de fuente de luz comprende una pluralidad de fuentes de luz, estos datos aplican a una unica fuente de luz (en funcionamiento). Especialmente, mas de un 85%, incluso de forma mas especial mas de 90%, del lado de aguas arriba de la primera hoja es iluminado por la pluralidad de unidades de fuente de luz (durante el funcionamiento de la unidad de fuente de luz). Por tanto, una parte sustancial de la primera hoja proporciona las regiones de primera hoja. En lugar del termino lateral, como en un lado aguas arriba, se puede aplicar tambien el termino cara.

Cada region de hoja comprende una pluralidad de elementos opticos. Estos elementos opticos pueden comprender, especialmente, uno o mas elementos prismaticos, lentes, elementos de reflexion interna total (TIR), elementos refractantes, elementos facetados. De forma opcional, un subconjunto de elementos puede ser traslucido o de dispersion (ver tambien mas abajo). En general, el al menos un subconjunto, o todos los elementos opticos son transparentes. Los elementos opticos pueden estar embebidos en la hoja, y pueden, de forma especial, ser parte de un lado (o cara) de hoja, tal como especialmente un lado aguas abajo o un lado aguas arriba, o tanto en un lado aguas abajo como aguas arriba. En el presente documento, los elementos opticos son descritos de forma especial adicionalmente en relacion con los elementos opticos que tienen una funcion de Fresnel o refractante y elementos opticos que tienen una funcion de reflexion interna total. Cada elemento optico puede comprender una o mas facetas.

Las facetas pueden estar dispuestas en un lado aguas arriba o en un lado aguas abajo o tanto en un lado aguas arriba como en un lado aguas abajo de la hoja (primera y/o segunda hoja, etc.). Especialmente, los elementos TIR estan disponibles especialmente en un lado aguas arriba de la hoja (primera y/o segunda hoja), mientras que los elementos reflectantes, tal como las lentes de Fresnel, pueden estar dispuestos en el lado aguas arriba y o aguas abajo de la hoja (primera y/o segunda hoja). Las dimensiones de las facetas (de estos elementos), especialmente de los elementos TIR, como el peso, la anchura, longitud, etc., pueden en modos de realizacion ser iguales o por debajo de 5 mm, especialmente en el rango de 0,01-5, tal como por debajo de 2 mm, como por debajo de 1,5 mm, especialmente en el rango de 0,01-1 mm. Los diametros de las lentes de Fresnel refractante pueden, en modos de realizacion, estar en el rango de 0,02-50 mm, tal como 0,5-40 mm, como 1-30 mm, aunque menos de 30 mm puede por tanto (tambien) ser posible, como igual o menor de 5 mm, tal como 0,1-5 mm. La altura de estas facetas tambien estara, en modos de realizacion, por debajo de 5 mm, tal como por debajo de 2 mm, como por debajo de 1,5 mm, especialmente en el rango de 0,01-1 milfmetros. Aqrn el termino “faceta”, especialmente en modos de realizacion TlR, se puede referir a caras (pequenas) (sustancialmente) planas, mientras que el termino “faceta”, especialmente en los modos de realizacion Fresnel, puede referirse a caras curvadas. Por tanto la curvatura puedes ser especialmente en el plano de la hoja, pero tambien perpendicular al plano de la hoja (“lentes)”. Las lentes de Fresnel no son necesariamente redondas, tambien pueden tener formas redondas distorsionadas u otras formas.

En un modo de realizacion, al menos un 85%, incluso de forma mas espedfica por encima del 90%, del numero total de regiones de primera hoja son identicas (es decir, espedficamente forman una estructura regular o un enrejado regular de regiones de primera hoja). Del mismo modo, esto puede aplicar a la segunda hoja: en un modo de realizacion, al menos un 85%, incluso de forma mas espedfica por encima del 90%, del numero total de regiones de segunda hoja son identicas (es decir, especialmente forma una estructura regular o un enrejado regular de las regiones de segunda hoja). En un modo de realizacion espedfico adicional, cada combinacion de unidad de fuente de luz, region de primera hoja, y regiones de segunda hoja, es (sustancialmente) identica con respecto a la geometna y a las opticas.

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En un modo de realizacion espedfico, cada region de primera hoja comprende un elemento optico con una funcionalidad refractante a la luz de unidad de fuente de luz y un elemento optico con una funcionalidad de reflexion interna total (TIR) a la luz de unidad de fuente de luz y (/o) ademas especialmente cada segunda region de hoja comprende un elemento optico con una funcionalidad refractante a la luz de unidad de fuente de luz y un elemento optico con una funcionalidad de reflexion interna total a la luz de unidad de fuente de luz. De forma especial, con dicha configuracion, se pueden generar rayos estrechos (colimados). Ademas parece ventajoso controlar la distancia de la primera hoja y la distancia mutua entre las unidades de fuente de luz. Por tanto, en un modo de realizacion espedfico las unidades de fuente de luz tienen una distancia (p) lo mas corta media y en donde las unidades de fuente de luz tienen una distancia (d1) lo mas corta a la primera hoja, en donde d1/p< 0,3. En una disposicion regular tal como una disposicion hexagonal o cubica, la distancia lo mas corta media es el paso.

Como se ha indicado ya anteriormente, de forma especial, las regiones de primera hoja pueden estar configuradas para mejorar la iluminacion homogenea de las regiones de segunda hoja con la luz de unidad de fuente de luz. Sin la primera hoja, la iluminacion de la segunda hoja puede ser sustancialmente discreta puntual, mientras que ahora con la primera hoja, se puede lograr una iluminacion mas homogenea. Esto puede ademas mejorarse proporcionando elementos opticos de la primera hoja en un lado aguas arriba y proporcionando elementos de dispersion aguas abajo del lado aguas arriba de la primera hoja, preferiblemente en un lado aguas abajo de la primera hoja. En otro modo de realizacion mas, las regiones de primera hoja estan configuradas de forma alternativa o de forma adicional para mejorar la colimacion de la luz de unidad de fuente de luz.

Una iluminacion sustancialmente homogenea de la segunda hoja puede por ejemplo lograrse eligiendo elementos reflectantes y opticos TIR, especialmente en el centro de los elementos de regiones de primera hoja con propiedades refractantes, tal como lentes de Fresnel como elemento optico, y de forma mas alejada desde el centro (y mas cercana a los lfmites de las regiones de primera hoja) elementos opticos TIR. En dichos modos de realizacion, tambien se puede configurar la segunda hoja para promover la colimacion. Por tanto, en un modo de realizacion adicional las regiones de segunda hoja estan configuradas para mejorar la colimacion de (es decir, especialmente para colimar) la luz de unidad de fuente de luz aguas abajo desde la primera hoja. De esta manera, se pueden obtener anchuras de rayo estrechas con un FWHM por debajo de 10°. Por tanto, en estos modos de realizacion, la segunda hoja puede tener una funcion de colimacion. Tambien aqrn, especialmente en el centro de los elementos de regiones de segunda hoja con propiedades refractantes se pueden encontrar y mas alejados del centro (y mas cercanos a los lfmites de las regiones de primera hoja) elementos opticos TIR. Tal y como se ha indicado anteriormente, estos elementos opticos pueden estar dispuestos en el lado aguas arriba de la primera hoja, con opcionalmente elementos de dispersion en el lado aguas abajo.

Con los modos de realizacion indicados anteriormente, se puede lograr una iluminacion relativa homogenea de las (regiones) de segundas hoja. Por tanto, en modos de realizacion la primera hoja puede estar especialmente configurada para promover la iluminacion homogenea de la segunda hoja. Se ha de notar que las unidades de fuente de luz, que estan basadas especialmente en fuentes de luz solidas, pueden ser sustancialmente fuentes puntuales, que proporcionan una iluminacion homogenea. En algunos modos de realizacion, esto puede que no se desee.

De forma opcional, la primera colimacion se divide en dos o mas hojas. Por tanto, en un modo de realizacion, la unidad de iluminacion comprende una primera hoja aguas arriba, configurada aguas abajo de la pluralidad de fuentes de luz, y una primera hoja aguas abajo configurada aguas abajo de la primera hoja aguas arriba, en donde la primera hoja aguas arriba esta configurada para colimar previamente la luz de unidad de fuente de luz mediante elementos opticos, y en donde la primera hoja aguas abajo esta configurada para colimar ademas la luz de unidad de fuente mediante elementos de colimacion adicionales aguas abajo de la primera hoja aguas arriba. Con dicho modo de realizacion, la colimacion puede incluso ser mas alta que con una unica primera hoja. La primera hoja aguas arriba y la primera hoja aguas abajo pueden ser sustancialmente identicas con respecto a la anchura, tipo de elementos opticos y posicion de los elementos opticos. El numero de regiones (aguas arriba) de primera hoja y regiones (aguas abajo) de primera hoja sera, en general, el mismo, y tambien el mismo como el numero de unidades de fuente de luz (ver tambien mas arriba).

En aun modos de realizacion adicionales, diferentes de algunos de los modos de realizacion descritos anteriormente, cada region de primera hoja esta configurada para proporcionar una pluralidad de rayos (B). Esto puede que no anada homogeneidad, cuando son generados los rayos, pero por otro lado, esto puede permitir adaptar las propiedades del rayo, especialmente cuando los elementos de la unidad de iluminacion pueden ser capaces de ser transportados (mediante un actuador) ver tambien mas abajo). En un modo de realizacion espedfico adicional cada primera region de hoja comprende una pluralidad de elementos opticos que tienen una funcionalidad Fresnel. Los elementos opticos que tienen una funcionalidad Fresnel pueden ser lentes de Fresnel, pero pueden ser tambien, de forma opcional, lentes de Fresnel distorsionadas, por ejemplo, para acomodar al menos parcialmente la simetna (si la hay) de la region(es) de primera hoja. Por tanto, en los modos de realizacion la primera hoja puede tener la funcion de enfocar sobre la segunda hoja, especialmente proporcionando una pluralidad de rayos, y la segunda hoja puede tener la funcion de crear varios puntos de rayo. En aun un modo de realizacion mas, cada una de las regiones de segunda hoja comprende una pluralidad elementos opticos que tienen formas prismaticas, en donde el numero de elementos opticos que tienen una forma prismatica por region de segunda hoja es n veces el

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numero de pluralidad de rayos (B), como en el modo(s) de realizacion en donde se generan una pluralidad de rayos, en donde n es un numero natural igual a o mayor que 1. Por tanto, en dicho modo de realizacion cada hoja puede encargarse de un conjunto correspondiente de elementos opticos. Por ejemplo, la regiones de primera hoja pueden estar configuradas para generar 5 rayos y las regiones de segunda hoja comprenden 5 elementos opticos (con subregiones), es decir, 5n elementos opticos. Por ejemplo, cada subregion correspondiente puede comprender una pluralidad de elementos opticos (sustancialmente identicos), especialmente los elementos opticos prismaticos indicados anteriormente. Las formas o elementos prismaticos pueden comprender esencialmente dos facetas (sustancialmente planas) dispuestas formando un angulo entre sf y especialmente dispuestas bajo un angulo (>0° y <90° con respecto a un plano a traves de la hoja).

Dependiendo de la primera hoja y de la segunda hoja se pueden generar rayos mas estrechos o mas amplios. Una caractenstica espedfica es que un elemento de la unidad de iluminacion puede ser (ligeramente) trasportado (con respecto a otros objetos de la unidad de iluminacion), tal como > 100 pm, como 100 pm-5 mm, con las cuales, por ejemplo, se puede adaptar la anchura del rayo. El transporte puede incluir, por ejemplo, una relacion o una rotacion.

Por tanto, en un modo de realizacion espedfico adicional, en una direccion paralela o perpendicular a la primera disposicion de unidades de fuente de luz (y la segunda hoja) uno mas pueden transportarse en una accion de transporte seleccionada del grupo que consiste en: (i) una o mas de las unidades de fuente de luz, (ii) la primera hoja, y (iii) la segunda hoja. Con tal fin, la unidad de iluminacion puede ademas comprender un actuador configurado para ejecutar la accion de transporte. Dicho actuador puede por ejemplo incluir un elemento piezoelectrico para inducir de forma especial una traslacion.

El dispositivo de iluminacion puede ser parte o puede aplicarse en, por ejemplo, sistemas de iluminacion de oficina, sistemas de aplicacion domesticos, sistemas de iluminacion de tiendas, sistemas de iluminacion de casas, sistemas de iluminacion de resalte, sistemas de iluminacion puntuales, sistemas de iluminacion de teatro, sistemas de aplicacion de fibra optica, sistemas de proyeccion, sistemas de iluminacion auto iluminados, sistemas de pantalla pixelada, sistemas de pantalla segmentada, sistemas de senales de advertencia, sistemas de aplicacion de iluminacion medica, sistemas de senales indicadoras, sistemas de iluminacion decorativa, sistemas portatiles, aplicaciones de automovil, sistemas de iluminacion de invernaderos, iluminacion de horticultura, o retro iluminacion LCD.

El termino luz blanca en el presente documento, es conocido para un experto en la materia. Se refiere especialmente a una luz que tiene una temperatura de color correlacionada (CCT) entre aproximadamente 2.000 y 20.000 K, especialmente de 2.700-20.000 K, para iluminacion general espedficamente en el rango de aproximadamente 2.700 K y 6.500 K, y para propositos de retro iluminacion especialmente en el rango de aproximadamente 7.000 K y 20.000 K, y especialmente dentro de aproximadamente 15 SDCM (derivacion estandar de ajuste de color) del BBL (curva de cuerpo negro), especialmente dentro de aproximadamente 10 SDCM del BBL, incluso de forma mas espedfica dentro de aproximadamente 5 SDCM del BBL.

El termino “sustancialmente” en el presente documento, tal como en “sustancialmente toda la luz” o en “consiste sustancialmente”, debera ser entendido por el experto en la materia. El termino “sustancialmente” tambien puede incluir modos de realizacion con “enteramente”, “completamente”, “todo”, etc. Por tanto, en modos de realizacion el adjetivo sustancialmente puede tambien ser retirado. Donde sea aplicable, el termino “sustancialmente cerrar comillas puede tambien referirse a un 90% o mas alto, tal como un 95% o mas alto, especialmente un 99% o mas alto, incluso de forma mas espedfica un 99,5% o mas alto, incluyendo un 100%. El termino “comprende” incluye tambien modos de realizacion en donde el termino “comprende” significa “consiste en”. El termino “y/o” especialmente se refiere a uno o mas objetos mencionados antes y despues de “y/o”. Por ejemplo, una frase “el objeto 1 y/o el objeto 2” y frases similares pueden referirse a uno mas del objeto 1 y el objeto 2. El termino “que comprende” puede en un modo de realizacion referirse a “que consiste en” pero puede en otro modo de realizacion tambien referirse a “que contiene al menos las especies definidas y racionalmente una o mas de otras especies”.

Ademas, el termino primero, segundo, tercero y similares en la descripcion y las reivindicaciones, son utilizados para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronologico. Se ha de entender que los terminos asf utilizados son intercambiables bajo circunstancias apropiadas y que los modos de realizacion de la invencion descritos en el presente documento son capaces de funcionar en otras secuencias que las descritas o ilustradas en el presente documento.

Los dispositivos en el presente documento son entre otros escritos durante el funcionamiento, tal y como sera claro para el experto en la materia, la invencion no esta limitada a los metodos de funcionamiento o dispositivos en funcionamiento.

Debena notarse que los modos de realizacion anteriormente mencionados ilustran mas que delimitan la invencion, y que los expertos en la materia seran capaces de disenar muchos modo de realizacion alternativo sin alejarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, cualquier signo de referencia situado entre parentesis no se considerara como que limita la red indicacion. El uso del verbo “comprender” y sus conjugacion es no excluye la presencia de elementos o etapas distintas de las establecidas en una reivindicacion. El artfculo

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“un/uno/una” que precede un elemento no excluye la presencia y una pluralidad de dichos elementos. La invencion puede ser implementada por medio de equipos que comprenden varios elementos distintos, y por medio de un ordenador programado de forma adecuada. En la reivindicacion de dispositivo que enumera varios medios, varios de estos medios pueden estar implementados en uno o en el mismo objeto de equipos. El mero hecho de que ciertas medidas sean enumeradas en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinacion de estas medidas no puede ser utilizada como una ventaja.

La invencion ademas se aplica a un dispositivo que comprende una o mas caractensticas caracterizantes descritas en la descripcion y/o mostradas en los dibujos adjuntos. La invencion ademas pertenece a un metodo o a un proceso que comprende una o mas de las caractensticas caracterizantes descritas en la descripcion y/o mostradas en los dibujos adjuntos.

Los distintos aspectos discutidos en esta patente se pueden combinar con el fin de proporcionar ventajas adicionales. Ademas, algunas de las caractensticas pueden formar la base para una o mas solicitudes divisionales.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Modos de realizacion de la invencion se describiran ahora, a modo de ejemplo unicamente, con referencia a los dibujos esquematicos que acompanan en los cuales sfmbolos de referencia correspondientes indican partes correspondientes, y en los cuales:

Las figuras 1a-1b representan de forma esquematica algunos aspectos basicos de la invencion;

Las figuras 2a-2f representan de forma esquematica algunos modos de realizacion de la invencion;

Las figuras 3a-3f representan (de forma esquematica) un modo de realizacion de la invencion (y variaciones del mismo); y

Las figuras 4a-4c representan (de forma esquematica) un modo de realizacion adicional de la invencion (y variaciones del mismo).

Los dibujos no estan necesariamente a escala.

DESCRIPCION DETALLADA DE LOS MODOS DE REALIZACION

La figura 1a representa de forma esquematica un modo de realizacion de una unidad 10 de iluminacion que comprende (i) una disposicion 111 de una pluralidad de unidades 100 de fuente de luz configuradas para proporcionar una luz 101 de unidad de fuente de luz correspondiente. Aqm, a modo de ejemplo, son representadas de forma esquematica cuatro unidades 100 de fuente de luz, indicadas con las referencias 100A-100D. La unidad 10 de iluminacion ademas comprende (ii) una primera hoja 210 que comprende una pluralidad de regiones 211 de primera hoja transmisoras, en donde cada region 211 de primera hoja comprende una pluralidad de elementos 212 opticos. Aqm, la pluralidad de unidades 100 de fuente de alimentacion tiene un numero correspondiente de regiones 211 de primera hoja, indicadas con las referencias 211A-211D. La unidad 10 de iluminacion ademas comprende (iii) una segunda hoja 220 que comprende una pluralidad de regiones 221 de segunda hoja transmisoras, en donde cada region 221 de segunda hoja comprende una pluralidad de elementos 222 opticos. De nuevo, la pluralidad de unidades 100 de fuente de luz tienen un numero correspondiente de segundas regiones 221 de lamina, indicadas con los numeros de referencia 221A-221D. Por lo tanto, cada unidad 100 de fuente de luz tiene una correspondiente primera region 211 de lamina configurada aguas abajo de dicha unidad 100 de fuente de luz y una correspondiente segunda region 221 de lamina configurada aguas abajo de dicha primera region 211 de lamina. Esto se indica en el presente documento tambien como celda (aqm, en la figura 1a, cuatro celdas). Cada region de la primera hoja y una region correspondiente de la segunda hoja estan alineadas con una unidad de fuente de luz correspondiente sobre un vector N normal respectivo, indicado con la referencia Na-d, a la disposicion de la pluralidad de unidades de fuente de luz.

La luz de las unidades 100 de fuente de luz aguas abajo de la primera hoja se indica con la referencia 101'; la luz aguas abajo de la segunda hoja 220, se indica como una luz 11 de unidad de iluminacion. Las unidades 100 de fuente de iluminacion tienen una distancia lo mas corta media (aqm paso) (medida desde un punto central desde las unidades de fuente de luz), indicada con p; la distancia lo mas corta a la primera hoja, es decir, distancia hasta la primera hoja aguas abajo de las unidades de fuente de luz es indicada con la referencia d1. Las regiones pueden tener longitudes (lo mas largas) y una anchura (lo mas larga) indicada con la referencia L, que puede estar en el rango de la distancia p lo mas corta media. La distancia lo mas corta entre la unidad de fuente de luz y la segunda hoja 220 es indicada con d2; la distancia entre la primera hoja y la segunda hoja es indicada con la referencia d3.

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Dimensiones caractensticas pueden ser:

: Unidad (primer) modo de realizacion de conformado de rayo (segundo) modo de realizacion de conformado de rayo

Numero de unidades de fuente de luz: 1 - 1.000.000 1 - 1,000, 000

d1: mm 0,1-25 0,1-25

d2: mm 1-100 1-100

d3: mm 1-100 1-100

L: mm 1-100 1-100

Funcion de la primera hoja: Iluminacion uniforme de la segunda hoja Enfoque sobre la segunda hoja

Tipos de elementos opticos de la primera hoja: refractante/ TIR (facetas, lentes) refractante/ TIR (facetas, lentes)

Dimensiones de los elementos opticos (TIR) de la primera hoja: mm 0,01-5 0,01-5

Funcion de la segunda hoja: colimacion varias creaciones puntuales de rayo

Tipos de elementos opticos de la segunda hoja: refractante/ TIR (facetas, lentes) refractante/ TIR (facetas, lentes)

Dimensiones de los elementos opticos (TIR) de la segunda hoja: mm 0,01-5 0,01-5

Variantes del primer conformado de rayo son representados de forma especial en las figuras 3a-3f y variantes del segundo conformado de rayo son representadas de forma especial en las figuras 4a-4b.

En la figura 1a son representadas de forma esquematica cuatro combinaciones (identicas) (o “celdas”), indicadas con las referencias A, B, C, D de la unidad de fuente de luz, la region de primera hoja y la region de segunda hoja.

La figura 1b representa de forma esquematica un modo de realizacion en donde se aplican tres hojas (tambien se pueden aplicar mas de tres hojas). Aqm, la unidad 10 de iluminacion comprende una primera hoja 210A aguas arriba, configurada aguas abajo de la pluralidad de fuentes 100 de luz, y una primera hoja 210B aguas abajo, configurada aguas abajo de la primera hoja 210A aguas arriba. Especialmente, la primera hoja 210A aguas arriba esta configurada para colimar previamente la luz 101 de unidad de fuente de luz, y la primera hoja 210B aguas abajo esta configurada para colimar adicionalmente la luz 101 de unidad de fuente aguas abajo de la primera hoja 210A aguas arriba. Dimensiones caractensticas para la primera hoja aguas arriba y la primera hoja aguas abajo pueden ser tal y como se describio anteriormente para la primera hoja.

La luz aguas abajo de la hoja 210B aguas abajo es indicada con la referencia 101''. Las regiones son indicadas, de forma correspondiente, con regiones 210AA-210AD para las regiones 210A de primera hoja, y con las regiones 210BA-210BD para las regiones 210B de segunda hoja. La distancia desde las unidades de fuente de luz a la primera hoja 210A aguas arriba es indicada con la referencia d1A; a la primera hoja 210B aguas abajo con la referencia d1B; la distancia entre estas dos hojas es indicada con la referencia d4 que puede estar en el orden de d3 para el sistema de dos hojas (figura 1a).

En el (primer) modo de realizacion de conformado de rayo, las primeras dos hojas realizan un, tanto como sea posible, rayo paralelo y una distribucion de la luz espacial y angular uniformes. El conformado del rayo se realiza en la recien anadida tercera hoja. La ventaja es que la tercera hoja es independiente de la posicion de los LEDs del numero de LEDs y de las distancias entre las hojas. Esto mejora la flexibilidad y la capacidad de configuracion en una ultima etapa. La eficiencia optica se reducira, sin embargo en este caso.

En las figuras 1a y 1b se representan de forma esquematica elementos 211 y 222 opticos en los lados aguas abajo de las respectivas hojas. Sin embargo, los elementos opticos pueden estar disponibles de forma alternativa o de forma adicional en los lados aguas arriba de la hoja respectiva.

La figura 2a representa de forma esquematica una disposicion 111 de una pluralidad de unidades 100 de fuente de luz (aqm de hecho fuentes de luz de estado solido) en una disposicion hexagonal, es decir, una disposicion regular; la figura 2b representa de forma esquematica una disposicion menos regular o incluso no regular (tal y como un diagrama de Voronoi). Esta disposicion puede por tanto aplicarse a la disposicion de la pluralidad de unidades de

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fuente de luz, pero tambien a la pluralidad de regiones de primera hoja y las regiones de segunda hoja transmisoras que acompanan, ya que la unidad de iluminacion puede comprender una pluralidad de celdas unitarias, cada celda unitaria que comprende una unidad de fuente de luz, una region de primera hoja correspondiente y una region de segunda hoja correspondiente.

Por ejemplo, se pueden aplicar microestructuras que redirigen la luz utilizando la refraccion y microestructuras que redirigen la luz utilizando TlR como elementos opticos. Los elementos refractantes son utilizados tfpicamente para la luz que entra en la hoja formando pequenos angulos con la normal principal de la hoja de los elementos TIR para la luz que entra en la hoja formando angulos mas grandes. Un ejemplo de elementos refractante es son las matrices de facetas. Las figuras 2c y 2d muestran una matriz de facetas en 2D y en 3D, respectivamente. Las partes superiores de los elementos opticos son indicados con la referencia T; la distancia (o paso) entre las partes superiores es indicada con la referencia TD. Las referencias F1 y F2 indican caras o facetas. La referencia y indica la faceta o el angulo de la lente de Fresnel (asumiendo una lente de Fresnel). Dimensiones caractensticas, especialmente de los elementos TIR , pueden ser:

: Unidad (primer) modo de realizacion de conformado de rayo (figura 3a) (segundo) modo de realizacion de conformado de rayo (figura 4a)

T de primera hoja (altura): mm 0,05-5 0,05-5

TD de primera hoja: mm 0,01-50, tal como 0,05-5 0,01-50, tal como 0,05-5

T de hoja intermedia opcional (ver figura 1b) (altura): mm 0,05-5 0,05-5

TD de hoja intermedia opcional (ver figura 1b): mm 0,05-5 0,05-5

T de segunda hoja (altura): mm 0,05-5 0,05-5

TD de segunda hoja: mm 0,01-50, tal como 0,05-50, como 0,05-5 0,01-50, tal como 0,05-50, como 0,05-5

La figura 2e muestra un elemento TIR en 2D. En la figura 2e, la luz entra en la superficie izquierda por refraccion. Despues se refleja en la segunda superficie por el TIR. Para ir de este modelo 2D a un modelo 3D, en un modo de realizacion o limitativo, se gira el modelo 2D alrededor del eje vertical. Esto da la estructura rotativamente simetrica que tambien se representa la figura 2f. La referencia 0in indica el angulo de incidencia de un rayo de luz (flecha) sobre un elemento y 0m indica al angulo de refraccion en el medio y 0out indica la refraccion fuera del medio. La referencia a indica el angulo de la faceta, indicada con la referencia F1, con el plano de la hoja; y la referencia p indica la (otra) faceta, indicada con la referencia F2. Por tanto, los elementos TIR se pueden indicar de forma especial mediante los angulos a y p, que son especialmente del orden de aproximadamente al menos 30°. El valor de y esta especialmente en el rango de como maximo 55°; este es el angulo de la faceta F1 con el plano de la hoja. El angulo de la faceta F2 con el plano de la hoja en el caso de elementos refractantes TIR puede ser especialmente cercano a la perpendicular, tal como >80°. Se ha de notar que en el caso de lentes de Fresnel, las facetas F1 pueden estar curvadas, y el angulo y indicado puede ser especialmente un angulo maximo.

Con el fin de realizar una luminaria delgada, una eficiencia optica alta, un conformado de rayo controlado, un resplandor reducido y una apariencia (mas o menos) uniforme sobre todos los angulos sin visibilidad de los LEDs resplandecientes individuales, es nuestra invencion que utiliza la siguiente configuracion optica. Las fuentes de LED estan situadas en algun tipo de rejilla 2D, por ejemplo, la rejilla hexagonal mostrada en la figura 2a o una rejilla rectangular. Es posible cualquier otro tipo de disposicion. Esta disposicion no necesita ser regular (ver tambien la figura 2b). Entonces, se anaden las dos placas u hojas con microestructuras. La primera hoja (es decir, la hoja mas cercana a los LEDs) hace que se tenga mas o menos una distribucion de luz espacial uniforme en la segunda hoja. Es decir, la primera hoja hace que en cualquier posicion de la segunda hoja se tenga aproximadamente la misma cantidad de lumenes por unidad de area. La segunda hoja realiza el conformado del rayo. La configuracion es representada en la figura 3a, donde el rayo de luz es conformado en un punto estrecho.

Las figuras 3a-3f representan de forma esquematica algunos aspectos de un modo de realizacion y variantes espedficos.

Se discute ahora sobre estas 2 hojas con un poco mas de detalle. Tal y como se indica, la primera hoja realiza en primeros modos de conformado de rayo una iluminacion mas o menos uniforme en la segunda hoja (ver la figura 3a). El grado de uniformidad puede, por ejemplo, ser expresada mediante:

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donde /max y lmin son las iluminancias maxima y mmima en la segunda hoja, respectivamente. El valor esta limitado entre 0 y 1. Cuanto mayor es el valor, mas uniforme es la iluminancia. Por tanto, para reivindicar en la invencion algun grado mmimo de uniformidad se puede reivindicar que la expresion es al menos alguna constante C. Un posible valor de C es 1/10. La funcion de la segunda hoja es aplicar un conformado de rayo. El conformado de rayo se realiza de tal manera que cualquier region pequena de la segunda hoja produce aproximadamente el mismo rayo. Si estas regiones son lo suficientemente pequenas (por ejemplo, 1 mm2), se realiza una distribucion de luz angular mas o menos uniforme. Teniendo la descripcion basica anterior de nuestra invencion (es decir, la configuracion de 2 hojas y la funcion de las 2 hojas), se describen ahora algunos aspectos de nuestra invencion.

Un primer aspecto de la invencion es la relacion entre el paso P de LED y la distancia d1 a la primera hoja. La habilidad de conformar la luz en la primera hoja depende de la anchura de rayo de la luz que entra en la hoja en cualquier posicion. Cuanto mas pequenas la anchura del rayo de la luz entrante, se puede redirigir de forma mas precisa la luz a una cierta posicion de la segunda hoja. Obviamente, cuanto mas LEDs contribuyan a la luz entrante en la posicion, mayor es la anchura del rayo. Por tanto, con el fin de alcanzar una anchura de rayo pequena, la cantidad de luz que entra en una posicion dada debe o bien ser muy pequena o la luz debe principalmente venir de un unico LED. Esto se puede realizar dejando que el radio d-i/P sea suficientemente pequeno. Por ejemplo, mas pequeno de 0,25, de forma mas preferible, 0,15.

Otro aspecto dela invencion es el siguiente. Como para la primera hoja, tambien aplica a la segunda hoja la cual, con el fin de realizar el conformado de rayo, es importante que la luz que entra en una posicion dada debe venir principalmente de un unico LED (excepto para algunas regiones de transicion pequenas). Para este fin, se disena la primera hoja de tal manera que no solo ilumina de forma uniforme la segunda hoja, sino que lo hace de tal manera que se satisface esta propiedad. De forma mas precisa, si tenemos n fuentes, la segunda hoja esta dividida en n celdas, tales que hay un mapeado uno a uno entre las fuentes y las celdas que iluminan. La particion mas obvia es dada por el diagrama de Voronoi con el conjunto de fuentes como generadores. La celda iluminada por una fuente es entonces la celda sobre la segunda hoja directamente por encima de ella; ver la figura 2b. Un tercer aspecto de la invencion es el tipo de microestructuras en la primera hoja. Tfpicamente, esta es una combinacion de elementos refractante es y elementos TIR (ver tambien mas arriba).

Como modo de realizacion de la invencion, se muestra como la invencion puede ser utilizada para construir un punto delgado con una ventana de salida iluminada de forma uniforme. Comenzamos con una matriz de 9 LEDs. Estos LEDs estan situados en una rejilla hexagonal, donde los lados de los hexagonos son de 12,5 mm. Es decir, se divide (virtualmente, el PCB con los LEDs en 9 hexagonal de igual tamano con una longitud de borde de 12,5 mm y se situan los LEDs en el centro de los hexagonos. Esto se visualiza en la figura 2a. Se ha de notar que la particion hexagonal del plano corresponde al diagrama de Voronoi obtenido tomando los LEDs como los generadores.

En esta disposicion de LEDs, dos filas sucesivas tienen un desplazamiento mutuo de la mitad de un hexagono y el paso de los LEDs dentro de una fila es de 21,65 mm. En d-i=3 mm desde los LEDs se dispone una primera hoja microestructurada. Entonces se tiene d-i/P=3/21,65=0,14 si como paso P se toman dos LEDs situados en la misma fila. Una segunda hoja microestructurada se situa a 10 mm de los LEDs . Tal y como se describe por la invencion, la primera hoja hace que la segunda hoja este iluminada de forma uniforme. La segunda hoja redirecciona la luz en, tanto como sea posible, un rayo paralelo. Ademas, las microestructuras son disenadas de tal manera que se cumple lo siguiente. Si se divide la primera y segunda hojas en 9 celdas hexagonales de la misma manera a como se hizo para el PCB, entonces las celdas hexagonales en las hojas son iluminadas principalmente por el LED directamente por debajo de ellas, y solamente de forma marginal desde otros LEDs. Esto es representado en la figura 3b, la cual muestra una vista lateral de las hojas. Aqrn, son representadas de forma esquematica tres combinaciones (identicas) (o “celdas”), indicadas con las referencias A, B, C de la unidad de fuente de luz, una region de primera hoja y una region de segunda hoja. Las lmeas verticales representan el borde entre las celdas hexagonales. La figura 3c muestra que las dos hojas son implementadas mediante una combinacion de refraccion y TIR. Para cada hoja se muestra una region 211, 221 respectiva, dichas regiones respectivas corresponden de forma mutua, corresponden con una unidad 100 tiende fuente de luz respectiva, y estan alineadas sobre un vector N normal respectivo. Dicho vector N normal respectivo se extiende a traves de la unidad de fuente de luz y a traves de respectivos centros, es decir, un area de refraccion indicada por RF1, respectivamente RF2, de las regiones respectivas en la primera y segunda hojas. Cada region ademas comprende alejada del centro un area periferica respectiva, es decir, un area de reflexion interna total indicada por TIR1 respectivamente TIR2. La figura 3d y 3e muestra la distribucion de intensidad de campo lejano y la iluminancia de la segunda hoja, respectivamente. La figura 3d (distribucion de campo lejano del punto) muestra que se ha obtenido un punto con un FWHM de solo 7 grados. La uniformidad de

iluminancia ^ +,min en la region rectangular es de 0,5. La figura 3e muestra la iluminancia de la segunda hoja. La

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uniformidad de iluminancia en la region rectangular es de 0,5. Se ha de notar que en las figuras 3a-3b cada combinacion de unidad de fuente de luz, region de primera hoja, y regiones de segunda hoja, es (sustancialmente) identica con respecto a la geometna y las opticas. Esto puede llevar a los patrones como los representados en la figura 3e. De forma opcional, en el (primer) modo de realizacion de conformado de rayo, el lado aguas abajo de la primera hoja ademas comprende un difusor (que incluye elementos opticos que tienen una funcionalidad de difusor).

La figura 3f representa de forma esquematica una vista 3D de una cara aguas arriba de la primera hoja o de la segunda hoja como la representada en la figura 3c. Esto es un dibujo esquematico; dependiendo del tipo de disposicion las facetas pueden distorsionarse y/o el espacio restante de la region puede ser llenado con facetas adicionales.

Las figuras 4a-4b (y una variante espedfica 4c) se refieren a otro aspecto en donde la homogeneidad es menos un problema, pero el conformado de rayo y/o la direccionabilidad son relevantes. Este modo de realizacion es indicado en el presente documento como un segundo modo de realizacion de conformado de rayo. El primer modo de realizacion de conformado de rayo es representado especialmente las figuras 3a, 3b y 3d. Las otras figuras (distintas de tambien 4a-4b) pueden, en general, aplicar a ambos modos de realizacion, es decir, el primer modo de realizacion de colimacion y el segundo modo de realizacion de creacion puntual. Tal y como sera claro para un experto en la materia, los elementos opticos (y sus geometnas) pueden ser elegidos para proporcionar, una iluminacion homogenea sustancial, una colimacion o una creacion puntual de rayo.

Actualmente cada forma de rayo requiere sus propias opticas de conformado de rayo. Nuestra invencion utiliza un unico elemento optico para crear varias formas de rayo diferentes. Las caractensticas relevantes de estos modos de realizacion de la invencion es un diseno de una ventana de salida que combina dos o mas disenos de forma de rayo en un micro-nivel alternando patrones de micro-opticas (de quien adelante denominadas micro-facetas), donde micro-facetas circundantes se encargan de diferentes formas de rayo. El pequeno alcance que se logra con micro- facetas permite haced de rayos altamente colimados que pueden ser redirigidos a un subconjunto de las micro- facetas en la ventana de salida. El tamano de las facetas en la ventana de salida es elegido por debajo de la resolucion de un ojo humano, cuando se ve desde una distancia de vision tfpica (por ejemplo, un metro). Es decir, el usuario no puede identificar las micro-facetas individuales en la ventana de salida en un funcionamiento normal. Por tanto, la transicion entre formas de rayo es manejada perfectamente. Un diseno de forma de rayo es elegido a partir de dos o mas disenos de forma desplazando lateralmente una ventana de salida con respecto a los otros elementos de las partes opticas del sistema.

La figura 4a muestra una simulacion de trazado de rayo que muestra haces de rayos colimados redirigidos a traves de dos elementos opticos diferentes sobre una ventana de salida. La primera hoja (inferior) predice los haces de rayos a un subconjunto de elementos opticos en la segunda hoja (superior). Los dos paneles, izquierdo y derecho, demuestran las dos formas de rayo diferentes. Para este modo de realizacion se refiere un enfoque de dos hojas. La primera hoja realiza una iluminacion mas o menos enfocada en la segunda hoja. La funcion de la segunda hoja (superior) es aplicar un conformado de rayo. En contraste al (primer) modo de realizacion de conformado de rayo anterior, en donde la segunda hoja fue iluminada de una manera uniforme, aqrn se produce una iluminacion no uniforme de la segunda hoja: la segunda hoja es iluminada en un patron alternante, tal como un tablero de ajedrez (ver la figura 4a para una simulacion de trazado de rayo). Se pueden aplicar tambien iluminaciones mas dispersas a la segunda hoja.

La figura 4a muestra una hoja 210 pequena, con, a modo de ejemplo solo una combinacion de unidad 100 de fuente de luz, una primera hoja 2l0 y una segunda hoja 220. Sin embargo, esto sera parte de una estructura mas grande con una pluralidad de dichas combinaciones (ver por ejemplo la figura 1a-lb; 2a-2f). Por tanto, esto sera mas extendido, con una pluralidad de regiones y una pluralidad de unidades de fuente de luz. Aqrn, a modo de ejemplo solo se representa una unidad de fuente de luz y su correspondiente region de primera hoja y region de segunda hoja. La parte izquierda y (por tanto tambien) la parte derecha de la figura 4a, puede, por tanto, en una unidad de iluminacion comprender una matriz (2D) de una pluralidad de unidades de fuente de luz, regiones de primera hoja y regiones de segunda hoja, como entre otras tambien se muestran en las figuras 3a-3b. De nuevo, en modos de realizacion cada combinacion de unidad de fuente de luz, region de primera hoja y regiones de segunda hoja, es (sustancialmente) identica con respecto a la geometna y a las opticas. Mediante una posicion desplazada de por ejemplo la segunda hoja con respecto a la alineacion a lo largo de un vector N normal respectivo (ver el cambio de la configuracion izquierda a derecha en la figura 4a), el rayo (direccion) cambia. La primera hoja enfocara, en general, a la segunda hoja.

Cambiando la alineacion de la segunda hoja con respecto a la primera hoja se direccion a diferentes facetas sobre la segunda hoja. Se puede concebir una alineacion precisa utilizando un diseno roscado de tal manera que sucede un desplazamiento lateral (y opcionalmente perpendicular) de la segunda hoja con respecto a la combinacion de la primera hoja y los LEDs. De esta manera se pueden obtener diferentes posiciones de alineacion. De forma alternativa o incluso adicional al desplazamiento lateral, tambien es posible un desplazamiento perpendicular. Por ejemplo, se puede mover a lo largo de la trayectoria optica (o perpendicular a la primera hoja y/o segunda hoja) una o mas de la unidad(es) de fuente de luz, la primera hoja y la segunda hoja.

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Como el tamano de faceta situada sobre la segunda hoja tiene del orden de 0,01-50 mm de diametro, tal como 0,1-5 mm, se requiere un ajuste mmimo para cambiar entre las posiciones de faceta. En este y en modos de realizacion relacionados el tamano de los elementos opticos en la segunda hoja es tfpicamente de 1,5 a 100 veces mas grande que el tamano de los elementos opticos en la primera hoja, en la figura, los elementos opticos sobre la segunda hoja son aproximadamente 3 veces mas grandes que el tamano de los elementos opticos sobre la primera hoja. Cuanto mas grande es el tamano de la segunda hoja mas espacio esta disponible por configuracion de forma de rayo para redirigir la luz desde la primera hoja y es mas precisa la definicion puntual del rayo. Las ventanas de salida de las luces puntuales o descendentes son comunmente del orden de centfmetros excediendo la configuracion tfpica descrita en el (primer) modo de realizacion de conformado de rayo (ver las figuras 3a-3f), donde se utilizan 2 cm de diametro (de la ventana de salida). Por tanto, tfpicamente hay espacio suficiente para aplicar patrones de forma de rayo multiples. En un modo de realizacion adicional, la alineacion se puede ajustar durante el funcionamiento utilizando un actuador piezoelectrico. Esto se hace factible ya que las facetas circundantes se pueden separar tan cerca como 0,1 mm. El modo de realizacion descrita aqu puede, por ejemplo, ser utilizado para el conformado de rayos con un unico elemento optico en luces puntuales o descendientes.

La figura 4b representa de forma esquematica como se puede realizar tambien un conformado de rayo con la segunda hoja, utilizando regiones 1222A transparentes y regiones 1222B de dispersion. Cada rayo puede ser dirigido a una region 1222A transparente y a una region 1222B de dispersion, las cuales forman regiones o subregiones. El desplazamiento mediante traslacion o rotacion se puede realizar mediante el movimiento de una o mas de, la segunda hoja, la primera hoja, o las unidades de fuente de luz. Un actuador 20 (ver la figura 4c) puede mover uno mas de estos. Por ejemplo, en un modo de realizacion en el que la segunda hoja comprende (micro) lentes el rayo extendido (grado de colimacion) puede controlarse cuando se cambia la distancia entre la primera y segunda hojas (ligeramente).

Sin embargo, tambien puede ser posible que la unidad 100 de fuente de luz comprenda dos (o mas) fuentes de luz, las cuales en la figura 4c son indicadas como una primera fuente 110A de luz y una segunda fuente 110B de luz, por lo tanto formando una pluralidad de subconjuntos de una pluralidad de fuentes de luz. Una unidad 30 de control puede controlar los (subconjuntos) de fuentes de luz. La unidad 30 de control puede tambien estar configurada para controlar el movimiento de uno o mas de los artfculos moviles indicados anteriormente (para aquellos modos de realizacion en los que los objetos de unidad de iluminacion son moviles entre sf). Tal y como sera claro para un experto en la materia, el actuador y/o la unidad 30 de control, especialmente la unidad 30 de control, se pueden utilizar en cualquiera de los modos de realizacion descritos en el presente documento.

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REIVINDICACIONES

1. Una unidad (10) de iluminacion que comprende (i) una disposicion (111) de una pluralidad de unidades (100) de fuentes de luz configuradas para proporcionar una luz (101) de unidad de fuente de luz, (ii) una primera hoja (210) que comprende una pluralidad de regiones (211) de primera hoja transmisoras, en donde cada region (211) de primera hoja comprende una pluralidad de elementos (212) opticos, que comprenden un elemento optico con una funcionalidad refractante a la luz (101) de unidad de fuente de luz en un centro (RF1) de cada region y un elemento optico con una funcionalidad de reflexion interna total a la luz (101) de unidad de fuente de luz en un area (TIR1) periferica alejada de dicho centro en cada region, y (iii) una segunda hoja (220) que comprende una pluralidad de regiones (220) de segunda hoja transmisoras, en donde cada region (221) de segunda hoja comprende una pluralidad de elementos (222) opticos en donde cada region (221) de segunda hoja comprende en su centro (RF2) un elemento optico con funcionalidad refractante a la luz (101) de unidad de fuente de luz y en un area (TIR2) periferica alejada de su centro, un elemento optico con una funcionalidad de reflexion interna total a la luz (101) de unidad de fuente de luz, en donde cada unidad (100) de fuente de luz tiene una region (211) de primera hoja correspondiente configurada aguas abajo de dicha unidad (100) de fuente de luz y una region (221) de segunda hoja correspondiente configurada aguas abajo de dicha region (211) de primera hoja.
2. La unidad de iluminacion de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde el centro (RF1) de cada region (211) de la primera hoja (210) y una unidad (101) de fuente de luz correspondiente estan alineadas en un vector N normal respectivo a la disposicion de pluralidad de unidades (100) de fuente de luz
3. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en donde los elementos opticos de la primera hoja estan previstos en un lado aguas arriba y elementos de dispersion estan previstos aguas abajo del lado aguas arriba de la primera hoja, preferiblemente, en un lado aguas abajo de la primera hoja.
4. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en donde los elementos opticos de la primera hoja estan previstos en un lado aguas arriba y elementos de colimacion adicionales estan previstos en un lado aguas abajo de la primera hoja.
5. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las unidades (100) de fuente de luz tienen una distancia (p) lo mas corta media y en donde las unidades (100) de fuente de luz tienen una distancia (d1) lo mas corta a la primera hoja (210), en donde d1/p<0.3.
6. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las regiones (211) de primera hoja estan configuradas para mejorar la iluminacion homogenea de las regiones (221) de segunda hoja con la luz (101) de unidad de fuente de luz.
7. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las regiones (221) de segunda hoja tan configuradas para cobrar la colimacion de la luz (101) de unidad de fuente de luz aguas abajo de la primera hoja (210).
8. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una primera hoja (210A) aguas arriba, configurada aguas abajo desde la pluralidad de fuentes (100) de luz, y una primera hoja (210B) aguas abajo, configurada aguas abajo desde la primera hoja (210A) aguas arriba, en donde la primera hoja (210A) aguas arriba esta configurada para colimar previamente la luz (101) de unidad de fuente de luz, y en donde la primera hoja (210B) aguas abajo esta configurada para colimar adicionalmente la luz (101) de luz de unidad de fuente aguas abajo de la primera hoja (210A) aguas arriba.
9. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 5 a 8 anteriores, en donde los elementos opticos en la primera hoja son elementos de enfoque para proporcionar rayos esencialmente enfocados a la segunda hoja.
10. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 5, en donde cada region (211) de primera hoja esta configurada para proporcionar una pluralidad de rayos (B).
11. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 o 10, en donde cada una de las regiones (221) de segunda hoja comprende una pluralidad de elementos (212) opticos que tienen formas prismaticas, en donde el numero de elementos (212) opticos que tienen forma prismatica por region (221) de segunda hoja es n veces el numero de pluralidad de rayos (B) de acuerdo con la reivindicacion 10, en donde n es un numero natural igual o mayor que 1.
12. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en una direccion perpendicular a la primera disposicion (111) de las unidades (100) de fuente de luz, una o mas pueden ser transportadas en una accion de transporte, seleccionadas del grupo que consiste en: (i) una o mas de las unidades (100) de fuente de luz una (ii) la primera hoja (210), y (iii) la segunda hoja (220).
13. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en una direccion paralela a la primera disposicion (111) de las unidades (100) de fuente de luz, la segunda hoja (220) y una combinacion de una o mas de las unidades (100) de fuente de luz y la primera hoja (210) pueden trasportarse de forma mutua en una accion de transporte para un cambio de alineacion.

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14. La unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una o mas de las unidades (100) de fuente de luz comprende al menos una primera fuente (110A) de luz de estado solido y una segunda fuente (110B) de luz de estado solido, y en donde un subconjunto de las primeras fuentes (110A) de luz de estado solido y un subconjunto de la segundas fuentes (110B) de estado solido son controlables de forma

10 individual.
15. Uso de la unidad (10) de iluminacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-14, para controlar la forma de un rayo de luz (11) de la luz (101) de unidad de fuente de luz de la disposicion (111) de una pluralidad de unidades (100) de fuente de luz.

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