本發(fā)明涉及照明裝置，該照明裝置包括用于生成電磁輻射的源以及光束整形器，該光束整形器被安排和適配成在照明裝置的操作中在空間上擴(kuò)展從源發(fā)出的電磁輻射。

激光輻射以及來自發(fā)光二極管的電磁輻射一般具有期望性質(zhì)，可針對(duì)各種應(yīng)用來選擇和調(diào)整這些期望性質(zhì)。這些性質(zhì)具體地為高強(qiáng)度、單色光的發(fā)射、光束的精確聚焦以及大的相干長(zhǎng)度。

然而，精確聚焦中的潛在高強(qiáng)度恰恰提供了風(fēng)險(xiǎn)潛力。如果生物進(jìn)入電磁輻射，則對(duì)皮膚和眼睛的長(zhǎng)期持續(xù)的傷害是不可能排除的。因此，從激光技術(shù)已知用于確保眼睛安全性的眾多解決方案。

每當(dāng)不要求定向或集中輻射時(shí)，在反射或傳輸由源生成的電磁輻射之際，使用光束整形器，例如，彌漫散射輻射的光漫射器或彌散元件。

如果源是半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管，則那些漫射器可并不昂貴地粘貼至源的射出平面并且隨后確保由源發(fā)出的輻射的均勻漫射，這具有期望的發(fā)射特性。

然而，在該方面，仍存在光束整形器因機(jī)械或者還有化學(xué)影響而變得分離的危險(xiǎn)，并且這還可能發(fā)生在源的持續(xù)操作期間。那么，存在以下危險(xiǎn)：源保持開啟并且從照明裝置發(fā)出高強(qiáng)度等級(jí)的輻射，并且該輻射能夠傷害或損壞皮膚或人類或動(dòng)物的眼睛。

與之相比，本發(fā)明的目的是提供在本說明書的開篇部分中闡述的種類的照明裝置，該照明裝置確保即使在光束整形器被分離或損壞時(shí)也能保護(hù)眼睛。

以上提及的目標(biāo)中的至少一個(gè)目標(biāo)是由一種照明裝置來實(shí)現(xiàn)的，該照明裝置包括：用于生成電磁輻射的源，以及光束整形器，該光束整形器被安排和適配成在在照明裝置的操作中在空間上擴(kuò)展從源發(fā)出的電磁輻射，并且其中該照明裝置具有傳感器，該傳感器被適配成在照明裝置的操作中檢測(cè)光束整形器的狀態(tài)，其中傳感器和源可操作地連接在一起并且被適配成如果在照明裝置的操作期間光束整形器的狀態(tài)發(fā)生變化以使得在電磁輻射的光束路徑中沒有光束整形器的情況下電磁輻射能夠從照明裝置中發(fā)出，則源被關(guān)閉。

本發(fā)明的理念是使用傳感器來檢測(cè)照明裝置的結(jié)構(gòu)中的故障，該故障隱藏著以下風(fēng)險(xiǎn)：由源發(fā)射出的電磁輻射在未被擴(kuò)展或散射的條件下從照明裝置發(fā)出從而不再確保眼睛的安全性。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，照明裝置的帶來該危險(xiǎn)的此種狀態(tài)變化具體是光束整形器從照明裝置分離，從而該光束整形器相對(duì)于源移動(dòng)，以使得電磁輻射可從源發(fā)出并且在其已經(jīng)被光束整形器擴(kuò)展之前離開照明裝置。

然而，在一實(shí)施例中，照明裝置的此種危害眼睛的狀態(tài)也發(fā)生在光束整形器損壞時(shí)，例如，在光束整形器破裂或其部分破裂時(shí)。

本發(fā)明基本上適合于用于電磁輻射的所有類型的源。然而，特別是關(guān)于具有非常高的發(fā)射空間功率密度的源(例如，激光器或發(fā)光二極管)，本發(fā)明發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

盡管本發(fā)明適合于所有類型的源，尤其是半導(dǎo)體激光器，但是一實(shí)施例中的源是垂直腔面發(fā)射激光器(vcsel)形式的半導(dǎo)體激光器，其中光垂直于半導(dǎo)體芯片的平面地發(fā)射。一方面，此類垂直腔面發(fā)射激光器涉及比常規(guī)的邊緣發(fā)射發(fā)射器更低的制造成本。另一方面，與邊緣發(fā)射發(fā)射器相比，垂直腔面發(fā)射激光器的光束剖面更好。垂直腔面發(fā)射激光器在窄帶形式中是可用的，并且可能在其波長(zhǎng)方面進(jìn)行調(diào)諧。

根據(jù)本發(fā)明，空間上擴(kuò)展電磁輻射的光束整形器被用于表示能夠以減少每表面面積的功率的方式更改光束的任何光學(xué)元件。此類光束整形器的示例是散射元件、光束整形擴(kuò)散器、衍射元件和微透鏡陣列或其組合。

具體地，合適的光束整形器是包括衍射元件和微透鏡陣列的組合元件。此類元件也稱為工程擴(kuò)散器。特別是整片生產(chǎn)的此類元件是市售的，例如來自德國(guó)蘇爾的cda。在制造過程之前，幾乎可根據(jù)需要來選擇用此種元件生成的光束剖面。

根據(jù)本發(fā)明的散射元件是一種光學(xué)組件，該光學(xué)組件在電磁輻射的反射或傳輸之際將其擴(kuò)散地(即統(tǒng)計(jì)學(xué)上在多個(gè)空間方向上)散射。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，光束整形器是通過其傳送電磁輻射的元件。

在一實(shí)施例中，光束整形器具有玻璃或塑料。全息方法以及蝕刻、噴砂或研磨工藝適合于此種光束整形器的制造。

在電磁輻射的光束路徑中，光束整形器被安排在源的發(fā)射表面前面并且被固定在那里。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，光束整形器通過粘合于源來固定，即較佳地粘合于半導(dǎo)體激光器的芯片或發(fā)光二極管。

如下文所述，根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的第一組實(shí)施例需要電可操作地連接至源和傳感器的控制裝置，以使得從源發(fā)射電磁輻射所需的電流不流經(jīng)傳感器。確切來說，控制裝置檢測(cè)來自傳感器的控制信號(hào)并且隨后切換源的電流。

相反，根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的第二組實(shí)施例有這樣的性質(zhì)：從源發(fā)射電磁輻射所需的電流流經(jīng)傳感器。在此種實(shí)施例中，傳感器較佳地是開關(guān)，在其斷開時(shí)中斷流經(jīng)源的電流。在一實(shí)施例中，不需要使用控制裝置。

在本申請(qǐng)中，針對(duì)源的控制裝置被用于表示電路，包括微處理器電路，其能夠提供對(duì)流經(jīng)源的電流或應(yīng)用于源的電壓的開環(huán)或閉環(huán)控制。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，控制裝置被適配成：當(dāng)傳感器檢測(cè)到照明裝置的狀態(tài)發(fā)生改變以使得存在從照明裝置發(fā)出的電磁輻射尚未被光束整形器更改的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，控制裝置觸發(fā)警報(bào)。在一實(shí)施例中，隨后要求用戶的手動(dòng)干預(yù)，例如關(guān)閉照明裝置。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，控制裝置被適配成如果傳感器檢測(cè)到照明裝置的狀態(tài)發(fā)生改變以使得存在從照明裝置發(fā)出的電磁輻射尚未在散射元件處散射的危險(xiǎn)，則阻止從源發(fā)射電磁輻射。

出于該目的，本發(fā)明的一實(shí)施例中的控制裝置被適配成當(dāng)藉由傳感器檢測(cè)到故障狀態(tài)時(shí)，控制裝置電關(guān)閉源，從而源不再發(fā)射電磁輻射。在另一實(shí)施例中，控制裝置可被適配成控制源的供電單元，其中當(dāng)存在從照明裝置發(fā)出的電磁輻射沒有被光束整形器更改的危險(xiǎn)時(shí)，控制裝置阻止供電單元打開源。

在一替換實(shí)施例中，在傳感器檢測(cè)到故障狀態(tài)的情況下，控制裝置導(dǎo)致遮光器關(guān)閉，從而不再?gòu)恼彰餮b置發(fā)出電磁輻射。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，傳感器是電容式傳感器，該電容式傳感器被適配和安排成檢測(cè)散射元件的位置或散射元件的保護(hù)蓋的位置，如下文更詳細(xì)描述的。

當(dāng)光束整形器被安排在其預(yù)期位置時(shí)，電容式傳感器具有與散射元件已經(jīng)從其預(yù)期位置移動(dòng)的情況下不同的電容。

如果光束整形器或保護(hù)蓋離開，由此電容式傳感器的電容發(fā)生變化，則檢測(cè)到電容的變化。在現(xiàn)有技術(shù)中，已知此種電容式傳感器有許多不同形式的結(jié)構(gòu)。

在這方面，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，傳感器是電可操作地連接至控制裝置的電容器，其電容在電介質(zhì)或者還有導(dǎo)電材料移至該電容器附近時(shí)變化。在該情形中，光束整形器包括影響電容器的電容的電介質(zhì)材料可以是足夠的。

然而，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，光束整形器具有導(dǎo)電部分，該導(dǎo)電部分也在該導(dǎo)電部分被安排在電容器附近的情況下改變電容器的電容。在本發(fā)明的一替換實(shí)施例中，傳感器是電開關(guān)，其被適配和安排成：如果光束整形器或用于散射元件的保護(hù)蓋被安排在照明裝置的預(yù)期位置處，則該開關(guān)閉合。

在此種實(shí)施例中，特別合意的是，在照明裝置的操作中，在源中生成電磁輻射所需的電流流經(jīng)開關(guān)形式的傳感器。指示關(guān)鍵操作狀態(tài)的開關(guān)的斷開隨后自動(dòng)終止從源發(fā)射電磁輻射。在此種實(shí)施例中，分開的控制裝置不是必須的。

在一實(shí)施例中，開關(guān)具有電連接至控制裝置的兩個(gè)電觸點(diǎn)以及光束整形器處的導(dǎo)電部分，其中該光束整形器的導(dǎo)電部分與這些電觸點(diǎn)以如下方式接合：在照明裝置的操作中，當(dāng)散射元件被安排在照明裝置中為其提供的位置處時(shí)，電流可流經(jīng)這些電觸點(diǎn)和光束整形器的導(dǎo)電部分。

如果在此種實(shí)施例中，光束整形器松動(dòng)，則光束整形器的導(dǎo)電部分從觸點(diǎn)提升并且開關(guān)斷開。通過電流流經(jīng)觸點(diǎn)和光束整形器的導(dǎo)電部分的中斷來檢測(cè)開關(guān)的斷開。

在一實(shí)施例中，光束整形器的導(dǎo)電部分被焊接至觸點(diǎn)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，照明裝置具有保護(hù)蓋，該保護(hù)蓋具有開口，在照明裝置的操作中，由源生成的電磁輻射可通過該開口發(fā)出，其中保護(hù)蓋被適配和安排成至少部分地圍繞源和光束整形器以使得保護(hù)蓋限制光束整形器相對(duì)于源的運(yùn)動(dòng)，從而在照明裝置的操作中，即使在光束整形器分離之后，由源發(fā)射并且通過開口從保護(hù)蓋發(fā)出的電磁輻射也被光束整形器完全擴(kuò)展。

換言之，保護(hù)蓋用作光束整形器的捕捉裝置。例如，即使在光束整形器至源的結(jié)合連接失效時(shí)，光束整形器也導(dǎo)致該光束整形器不能以如下方式相對(duì)于源移動(dòng)：它不再或不再完全實(shí)現(xiàn)其針對(duì)在照明裝置的操作中由源發(fā)射的電磁輻射的擴(kuò)展動(dòng)作。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，保護(hù)蓋具有導(dǎo)電部分并且傳感器具有電連接至控制裝置的兩個(gè)觸點(diǎn)，其中各觸點(diǎn)和保護(hù)蓋的導(dǎo)電部分形成開關(guān)，在照明裝置的操作中，當(dāng)保護(hù)蓋被安排在為其提供的位置處從而導(dǎo)電部分閉合開關(guān)時(shí)，電流可流經(jīng)該開關(guān)。

在此種實(shí)施例中，保護(hù)蓋對(duì)從照明裝置發(fā)射未經(jīng)散射的電磁輻射提供雙重保護(hù)。

一方面，如果光束整形器變?yōu)榕c源分離，則保護(hù)蓋防止光束整形器以未經(jīng)擴(kuò)展的輻射可從照明裝置發(fā)出的方式相對(duì)于源移動(dòng)。

另一方面，對(duì)于保護(hù)蓋本身的機(jī)械損害(該機(jī)械損害使保護(hù)蓋移出其預(yù)期位置)具有如下結(jié)果：傳感器檢測(cè)該損害并且控制裝置觸發(fā)合適的警報(bào)或關(guān)閉源。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，保護(hù)蓋是由金屬制成的，具體為可焊接金屬，較佳地為黃銅。當(dāng)此種金屬保護(hù)蓋與傳感器的觸點(diǎn)接合并且較佳地焊接至傳感器的觸點(diǎn)時(shí)，以此方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開關(guān)是可能的，該開關(guān)在從載體材料(尤其是電路板)拆除保護(hù)蓋時(shí)斷開。

在一實(shí)施例中，保護(hù)蓋尤其具有以下優(yōu)勢(shì)：它使得在系統(tǒng)集成之際提供保護(hù)裝置成為可能。換言之，具有在其上提供的光束整形器的源仍然可以是市售的，并且僅僅是在已經(jīng)設(shè)置了實(shí)際電路板之后安裝保護(hù)蓋。

在一實(shí)施例中，保護(hù)蓋尤其被配置成：在照明裝置的操作中，可藉由保護(hù)蓋或者其導(dǎo)電部分來取得在源中生成電磁輻射所需的電流。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，照明裝置具有電路板，源和傳感器的觸點(diǎn)或者電極被置于該電路板上。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，傳感器具有電連接至控制裝置的兩個(gè)電觸點(diǎn)和在光束整形器本身處的導(dǎo)電部分，其中各觸點(diǎn)和光束整形器的導(dǎo)電部分形成開關(guān)，在照明裝置的操作中，當(dāng)光束整形器的導(dǎo)電部分被安排在為其提供的位置處時(shí)，電流可流經(jīng)該開關(guān)。

此種實(shí)施例具有如下優(yōu)勢(shì)：它可在沒有附加保護(hù)蓋的情況下進(jìn)行管理，并且能夠直接檢測(cè)散射元件的分離。

其中光束整形器本身的導(dǎo)電部分形成作為傳感器的開關(guān)的一部分的本發(fā)明實(shí)施例通常需要控制裝置，因?yàn)轵?qū)動(dòng)源的電磁發(fā)射所需要的較大電流不能通過光束整形器上的導(dǎo)電涂層來獲取。

在一實(shí)施例中，在光束整形器上提供具有平面導(dǎo)電涂層的導(dǎo)電部分是可能的，但是該導(dǎo)電涂層對(duì)于所發(fā)射的電磁輻射是透明的。例如，此種涂層包括氧化銦錫(ito)。

然而，本發(fā)明合意的實(shí)施例是這樣一種實(shí)施例：在光束整形器上提供包括導(dǎo)電涂層的路徑，該導(dǎo)電涂層對(duì)于電磁輻射是非透明的，并且該導(dǎo)電涂層被安排成不覆蓋光束整形器上的區(qū)域，從而可以通過那些區(qū)域從照明裝置發(fā)射出電磁輻射。

在一實(shí)施例中，導(dǎo)電路徑覆蓋光束整形器的大部分表面。在一實(shí)施例中，導(dǎo)電路徑理想地是曲折形配置。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，光束整形器表面上的導(dǎo)電路徑看起來象機(jī)動(dòng)車的后窗加熱組件的導(dǎo)體路徑配置。

如果假設(shè)光束整形器的破壞或其它損壞也具有使該光束整形器表面上的導(dǎo)電路徑被損壞的結(jié)果，則在損壞光束整形器之際，該光束整形器表面上的導(dǎo)電路徑的電阻發(fā)生變化。在一實(shí)施例中，由控制裝置檢測(cè)和處理電阻的變化。

在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，光束整形器上的導(dǎo)電部分應(yīng)用于塑料薄膜。在一實(shí)施例中，此種薄膜可被容易地粘至光束整形器以簡(jiǎn)化裝配。

本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)、特征和可能的使用將從其后對(duì)實(shí)施例和附圖的描述中變得顯而易見。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于照明裝置的保護(hù)蓋的透視圖，

圖2示出了圖1的處于已安裝狀態(tài)的保護(hù)蓋，以及

圖3示出了通過根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的替換實(shí)施例的示意性截面圖。

在附圖中，相同的元件由相同的標(biāo)記來表示。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于照明裝置的保護(hù)蓋1的透視圖，該照明裝置具有半導(dǎo)體激光器和散射元件。保護(hù)蓋1具有四個(gè)支撐腳2，處于已安裝狀態(tài)的保護(hù)蓋1用這些支撐腳支撐在電路板的為其提供的觸點(diǎn)或觸面上。另外，保護(hù)蓋1具有將支撐腳2連接在一起的框架元件3?？蚣茉哂虚_口4，在照明裝置的操作中，由半導(dǎo)體激光器生成的電磁輻射通過該開口從照明裝置發(fā)出。

圖2示出了電路板6上處于已安裝狀態(tài)的保護(hù)蓋1。保護(hù)蓋1的腳2被焊接至電路板6上為其提供的觸點(diǎn)5。在已安裝狀態(tài)中，保護(hù)蓋1圍繞實(shí)際的半導(dǎo)體激光器7(在所解說的實(shí)施例中為垂直腔面發(fā)射激光器)和安裝在垂直腔面發(fā)射激光器7的發(fā)射表面上的散射元件8。在該情形中，保護(hù)蓋1的尺寸被設(shè)置成在其內(nèi)部接納半導(dǎo)體激光器7以及散射元件8兩者。

在所解說的實(shí)施例中，散射元件8被粘至半導(dǎo)體激光器7的發(fā)射表面。在該情形中，保護(hù)蓋1的尺寸被設(shè)置成：如果散射元件8與半導(dǎo)體激光器7之間的粘接失效，則散射元件8不會(huì)從開口4掉下來。另外，保護(hù)蓋1的框架元件3限制散射元件8相對(duì)于半導(dǎo)體激光器7的橫向移動(dòng)，以使得即使在散射元件8的最大移位之際，也不會(huì)經(jīng)過散射元件8從保護(hù)蓋1發(fā)出輻射。

換言之，當(dāng)保護(hù)蓋1被固定時(shí)，它確保由半導(dǎo)體激光器7發(fā)射的電磁輻射在其從照明裝置發(fā)出之前始終通過散射元件來傳送。

根據(jù)本申請(qǐng)，照明裝置9包括在圖2的示圖中看到的所有元件。

在所解說的實(shí)施例中，散射元件8是經(jīng)蝕刻的玻璃板，其在通過散射元件8傳送電磁輻射之際導(dǎo)致輻射的彌漫散射，從而確保關(guān)于半導(dǎo)體激光器7的眼睛安全性。

在所解說的實(shí)施例中，保護(hù)蓋1由黃銅制成，從而是導(dǎo)電的。這使得使用保護(hù)蓋1作為電路的組成部分是可能的，在半導(dǎo)體激光器7的操作中，可藉由保護(hù)蓋1來獲取發(fā)射電磁輻射所需的電流。

除了保護(hù)蓋1以外，開關(guān)還由電路板6上的兩個(gè)觸點(diǎn)5形成。在所解說的實(shí)施例中，這兩個(gè)觸點(diǎn)5是兩個(gè)對(duì)角線相對(duì)的觸點(diǎn)5。那些觸點(diǎn)5以如下方式導(dǎo)電地連接至半導(dǎo)體激光器7：在照明裝置9的操作期間，電流流經(jīng)觸面5、保護(hù)蓋1并通過半導(dǎo)體激光器7。開關(guān)隨后被閉合。

然而，例如，如果由于機(jī)械效應(yīng)，保護(hù)蓋1從電路板6松動(dòng)，則開關(guān)隨后被斷開。該狀態(tài)直接導(dǎo)致沒有電流流經(jīng)半導(dǎo)體激光器7，從而不再發(fā)生電磁輻射的發(fā)射。開關(guān)用作半導(dǎo)體激光器7的互鎖。

圖3示出了替換實(shí)施例，其中根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器7’的互鎖不是通過圍繞半導(dǎo)體激光器7’和散射元件8的蓋來實(shí)現(xiàn)的。確切而言，該實(shí)施例涉及安排在半導(dǎo)體激光器7’自身中的電容式傳感器11。該電容式傳感器包括板形式的兩個(gè)電容器電極12、13，電容器電極12、13藉由導(dǎo)體路徑連接至控制裝置10。由電極12、13形成的電容器的電容依賴于在電極12、13的環(huán)境中安排的材料。

如前所述，散射元件8包括經(jīng)蝕刻玻璃，即電介質(zhì)材料。如果散射元件8變?yōu)閺陌雽?dǎo)體激光器7’分離，則由電極12、13形成的電容器的電容變化。電容的這種變化由控制裝置10檢測(cè)并且作為電容變化的結(jié)果，控制裝置10關(guān)閉半導(dǎo)體激光器7’。這也有效地阻止在沒有經(jīng)過散射元件8的情況下從照明裝置9'發(fā)出電磁輻射。

出于原始公開的目的，應(yīng)指出本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可從本說明書、附圖和權(quán)利要求書中看出的所有特征，即使它們僅聯(lián)系于某些其它特征以特定術(shù)語(yǔ)描述，它們也能單獨(dú)地，和以組合方式地與本文披露的其它一些特征或一組特征組合，只要沒有明確排除或者技術(shù)方面使這些組合變得不可能或無意義。在這里省略了特征的全部可想像的組合的詳盡的明確表示，這只是為了描述的簡(jiǎn)潔性和可靠性。

盡管已經(jīng)在附圖和先前描述中詳細(xì)描述和解說了本發(fā)明，但該解說和描述僅是作為示例，并且并不認(rèn)為是對(duì)由權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍的限制。本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。

從附圖、說明書及其所附權(quán)利要求中，所描述的實(shí)施例中的修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。在權(quán)利要求書中，詞語(yǔ)“具有“不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)。僅有的事實(shí)是，在不同權(quán)利要求中所要求保護(hù)的某些特征不排除其組合。權(quán)利要求中的引用并不認(rèn)為是對(duì)保護(hù)范圍的限制。

附圖標(biāo)記列表

1保護(hù)蓋

2支撐腳

3框架元件

4開口

5觸點(diǎn)

6電路板

7,7'半導(dǎo)體激光器

7'半導(dǎo)體激光器

9,9'照明裝置

11電容式傳感器

12,13電容器電極