照明設備和燈具的制作方法

本發明涉及透鏡，諸如用于包括固態照明元件的照明設備的透鏡。

本發明進一步涉及包括這種透鏡的照明設備。

本發明還進一步涉及包括這種照明設備的燈具。

背景技術：

隨著人口的持續增長，變得越來越難以滿足世界能量需求以及限制溫室氣體排放(諸如被認為造成了全球變暖現象的二氧化碳排放)。這些擔憂引發了朝向更高效率地用電的驅使以便試圖減少能量消耗。

一個這樣的相關領域是照明應用(在家用場景下或者在商用場景下)。存在使用能量效率更高的代替品替換因高耗電而聲名狼藉的常規白熾燈泡的明顯趨勢。事實上，在很多轄區內，生產和銷售白熾燈泡是非法的，因此迫使消費者購買節能備選物(例如當替換白熾燈泡時)。

一種特別有希望的備選方案是由包括固態照明(SSL)元件的照明設備提供的，固態照明元件可以以白熾燈泡的部分能量成本產生單位發光輸出。這種SSL元件的示例是發光二極管。

阻礙這種照明設備滲透消費市場的問題是，至少以有成本效益的方式控制這種設備的光輸出的形狀非比尋常。當需要高方向性的光輸出時(例如具有高準直度或者小光束角度(例如小于30°的光束角度)的燈泡)，這是特別的問題。

這種光束角度可以通過將準直透鏡包括到照明設備中進行控制。圖1示意性地描繪了用于準直SSL元件20的發光輸出的現有技術準直透鏡10的截面。準直透鏡10包括由全內反射棱鏡14包圍的中心折射部分12，其中SSL元件20相對于中心折射部分12處于中心并且與中心折射部分12相對。

已知這種準直透鏡10給出好的準直結果，但是這一透鏡的缺點是，尤其當需要SSL元件20的發光輸出的高準直度時，其可能變得相對笨重。這是因為所需要的透鏡材料的量與要實現的光束角度呈負相關。在需要多個SSL元件實現期望的發光輸出的照明設備中，這可能是特別成問題的，因為準直透鏡10的尺寸對可以被適配在照明設備的界限內的SSL元件/準直透鏡對的數目施加了物理限制。當照明設備是燈泡時，這是特別有意義的。

為了處理這一問題，提出了所謂的圈狀透鏡，諸如圈狀透鏡30，在圖2中示意性地描繪了圈狀透鏡30的截面，圈狀透鏡30本質上包含圍繞圈狀透鏡30的孔徑34的環狀形式的準直透鏡10。換句話說，準直透鏡10的中心在中心對稱軸32上。這種圈狀透鏡30可以與SSL元件20的圓形圖案組合使用，其中如之前解釋那樣，每個SSL元件20相對于準直透鏡部分10的中心折射部分12處于中心。

這具有如下優勢，即單個準直透鏡(即圈狀透鏡30)可以結合多個SSL元件20使用，因此相比于其中每個SSL元件20被提供有單獨的(圓形)準直透鏡10的解決方案，這提供了更緊湊的解決方案。然而，被圈狀透鏡30占據的大空間被孔徑34占據，即圈狀透鏡30趨向于具有相對大的孔徑34，這因此危害了這種透鏡的準直性能。

圖3示意性地描繪了另一熟知的準直透鏡40的截面，其是包括中心折射部分42和圍繞中心折射部分42的多個環狀棱鏡44的菲涅耳型透鏡，這些環形棱鏡趨向于在向外的方向上(在從中心折射部分42向著準直透鏡40的外邊緣的方向上)增加尺寸。如之前那樣，SSL元件20相對于折射透鏡部分42處于中心并且與折射透鏡部分42相對。這種透鏡的示例例如在US 8,220,975 A1中進行了公開。這種菲涅耳型透鏡40比準直透鏡10更緊湊，并且允許更大面積被用于準直而不增加透鏡的高度。然而，菲涅耳型透鏡的相對大的側向尺寸可能使得難以形成仍然實現足夠的準直度的側向緊湊圈狀透鏡。

技術實現要素：

本發明力求提供包括多個固態照明元件和實現高準直度的透鏡的照明設備。

本發明還進一步力求提供包括這種照明設備的燈具。

根據一個方面，提供如下照明設備，該照明設備包括：透鏡，包括環狀準直結構的透鏡具有中心對稱軸，所述結構包括光出射表面和中間區域，中間區域在接近所述軸的內區域和遠離所述軸的外區域之間，其中內區域和外區域中的一個由以第一高度從光出射表面延伸的單個棱鏡構成，并且內區域和外區域中的另一個包括以最大第二高度從光出射表面延伸的多個棱鏡，其中第一高度至少為最大第二高度，并且中間區域具有中間區域表面，中間區域表面與光出射表面分開小于第一高度的另一最大高度；以及多個固態照明元件，該多個固態照明元件以圓形圖案設置在載體表面上，使得固態照明元件與中間區域表面對準并且面對中間區域表面；并且其中環狀準直結構由具有折射率的材料制成，使得第一區域是折射區域，并且單個棱鏡和多個棱鏡均將固態照明元件發射的光反射向光出射表面。

本發明基于如下認識，即可以通過提供這種具有不對稱環狀準直結構的透鏡實現具有更高效的準直特性的照明設備，其中內反射區域和外反射區域具有不同數目的棱鏡，例如大的圈狀棱鏡和多個全內反射棱鏡。因此，由這種透鏡占據的體積可以更有效地用透鏡材料填充，該透鏡材料有助于通過透鏡實現的準直，這便于透鏡的改善的準直效率并且提供了更緊湊的照明設備，因為實際上SSL元件的環可以被放置在由單個棱鏡(具有第一高度)并且可選地由多個棱鏡(假如第二高度等于第一高度)限定的腔內或者靠近該腔放置。這保證了相比于現有技術照明設備而言，緊湊照明設備具有由改善的準直特性造成的出色的光學效率和改善的發光峰值功率。

優選地，固態照明元件與光出射表面間隔開不超過第一高度的距離，使得SSL元件的發光分布(如本身已被熟知的，通常呈現180^o的散布)被透鏡完全捕獲，因為實際上SSL元件與上述腔對準或者在上述腔內。這因此將發光效率最大化。

單個棱鏡可以具有設置為接收由固態照明元件發射的光的第一表面部分和設置為將由第一表面部分接收的光反射向光出射表面的第二彎曲表面部分。已經發現，這種彎曲反射表面特別適合于使用緊湊棱鏡或者小面實現期望的準直度。

在實施例中，第二彎曲表面部分被成形為使得由第一表面部分接收的光的至少50％被反射向光出射表面，以便實現特別好的光學性能。

多個棱鏡中的每個棱鏡可以包括設置為接收由固態照明元件發射的光的第一表面部分和設置為將由第一表面部分接收的光反射向光出射表面的第二表面部分。棱鏡例如可以是菲涅耳型的小面。優選地，所述多個棱鏡的高度在遠離固態元件的圓形圖案的方向上遞增，使得所述圓形圖案遠端的棱鏡具有所述最大第二高度。這可以促進照明設備的更均勻的發光輸出，因為實際上棱鏡均可以收集由SSL元件發射的特定范圍的光束角度，其中可以選擇每個棱鏡的高度使得每個棱鏡收集近似相同量的光。

在實施例中，內區域由單個棱鏡構成。例如，如果透鏡是要準直照明設備的相對小數目的SSL元件的發光輸出，則這是合適的實施例，因為透鏡的折射區域(這種SSL元件通常以圓形方式放置為與該折射區域相對)定位為更靠近透鏡的中心(比起透鏡的邊緣)。這允許透鏡的外區域中的更大數目的棱鏡，這因此改善了被向著透鏡的外邊緣引導并且在與SSL元件的發光表面的相對淺的角度下離開SSL元件的光的準直。這種透鏡可以被認為是諸如準直透鏡10之類的常規準直透鏡和菲涅耳型透鏡(例如菲涅耳型透鏡40)的混合。為此，單個棱鏡可以具有超過外反射區域中的每個棱鏡的高度的高度。單個棱鏡中的相對大量的材料便于通過透鏡的內反射區域的好的準直度。

在備選實施例中，外區域由單個棱鏡構成。例如，如果透鏡是要準直照明設備的相對大數目的SSL元件的發光輸出，則這是合適的實施例，因為透鏡的折射區域(這種SSL元件通常以圓形方式放置為與該折射區域相對)定位為更遠離透鏡的中心(比起透鏡的邊緣)，從而增加了SSL元件的圓形圖案的半徑，并且便于更大數目的SSL元件被放置在這一圓形圖案中。這允許透鏡的內區域中的更大數目的棱鏡，這因此改善了被向著透鏡的中心引導并且在與SSL元件的發光表面的相對淺的角度下離開SSL元件的光的準直。再次，這種透鏡可以被認為是諸如準直透鏡10之類的常規準直透鏡和菲涅耳型透鏡(例如菲涅耳型透鏡40)的混合。為此，單個棱鏡可以具有超過內反射區域中的每個棱鏡的高度的高度。單個棱鏡中的相對大量的材料便于通過透鏡的外反射區域的好的準直度。

單個棱鏡和多個棱鏡優選地是全內反射(TIR)棱鏡，以最大化發光效率和照明設備的準直。

材料可以是聚合物，諸如聚碳酸酯(PC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、以及聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，因為這種聚合物材料具有出色的光學性質并且允許以有成本效益的方式(例如通過成型)直接地制造照明設備的透鏡。

透鏡的光出射表面可以是光滑的，例如平坦或者彎曲表面。備選地，光出射表面可以包括光束成形元件，例如微透鏡、散射元件等，以進一步對照明設備的發光輸出進行成形。

在實施例中，照明設備是燈泡。合適的燈泡尺寸的非限制性示例包括但不限于MR11、MR16、GU4、GU5.3、GU6.35、GU10、AR111、Par20、Par30、Par38、BR30、BR40、R20、R50燈泡等。

根據本發明的另一方面，提供了包括根據本發明的實施例的照明設備的燈具。這種燈具可以例如是照明設備的固定物或者照明設備集成在其中的裝置。

附圖說明

參照附圖更詳細地并且通過非限制性示例的方式描述了本發明的實施例，其中：

圖1示意性地描繪了現有技術準直透鏡的截面；

圖2示意性地描繪了現有技術圈狀透鏡的截面；

圖3示意性地描繪了現有技術菲涅耳型透鏡的截面；

圖4示意性地描繪了根據本發明的實施例的包括準直透鏡的照明設備的一個方面的截面；

圖5示意性地描繪了根據本發明的實施例的包括準直透鏡的照明設備的截面；

圖6示意性地描繪了圖5的照明設備的一個方面的透視圖；

圖7示意性地描繪了根據本發明的備選實施例的包括準直透鏡的照明設備的一個方面的截面；

圖8示意性地描繪了根據本發明的備選實施例的包括準直透鏡的照明設備的截面；

圖9示意性地描繪了圖8的照明設備的一個方面的透視圖；

圖10描繪了圖6的照明設備和現有技術照明設備的發光強度分布；并且

圖11描繪了圖9的照明設備和現有技術照明設備的發光強度分布。

具體實施方式

應該理解的是，附圖僅是示意性的并且未按比例繪制。還應該理解的是，貫穿附圖使用相同的附圖標記指示相同或者相似的部分。

在本申請的上下文中，棱鏡是多面體或者突起，其包括如下的至少一個表面或者小面，該至少一個表面或者小面用于將入射光折射向至少一個其它表面或者小面，至少一個其它表面或者小面用于在期望的方向上反射由至少一個表面接收的折射光。如本身已知那樣，這種期望的反射可以通過控制小面的這些表面的形狀實現。在至少一些實施例中，至少一個其它表面或者小面實現全內反射。注意，這種棱鏡有時還被稱為小面，例如當指代菲涅耳型透鏡和準直器時。

圖4示意性地描繪了根據本發明的實施例的包括準直透鏡的照明設備的一個方面。圖4示意性地描繪了諸如圈狀透鏡之類的透鏡的準直結構100的截面，該準直結構100可以被成形為圍繞透鏡的中心區域的環狀物或者環，以形成具有非對稱準直部分100的對稱圈狀透鏡(如將借助于圖5更詳細地解釋的)。

在本申請的上下文中，圈狀透鏡可以是具有圓形形狀并且包括圍繞非零面積的中心部分的環狀準直結構100的任何透鏡。該中心部分可以是圈狀透鏡的孔徑，或者可以由諸如還形成環狀準直結構100的相同材料之類的材料形成。

準直結構100具有：包括第一數目的反射棱鏡112的內反射區域110；包括第二數目的反射棱鏡132的外反射區域130；以及內反射區域110和外反射區域130之間的折射區域120。諸如固態照明(SSL)元件20之類的光源通常與折射區域120的中心相對放置，使得準直結構100如圖4中的單個箭頭指示那樣準直源自SSL元件20的發光輸出。折射區域120的面對SSL元件20的表面可以具有任何合適的形狀。在實施例中，折射區域120具有面對SSL元件20的凸表面，但是應該理解的是，可以設想其它表面形狀，諸如例如折射多面表面。

在本申請的上下文中，在涉及內反射區域110的情況下，這一區域位于圈狀透鏡的中心部分和折射區域120之間，即接近對稱軸202，然而在涉及外反射區域130的情況下，這一區域位于折射區域120和這種圈狀透鏡的外圍之間，即遠離對稱軸202。

發明人已經意識到，圈狀透鏡的環狀準直結構100不是必須對稱成形，以便當在包括多個SSL元件20(例如LED)的照明設備1中使用時獲得好的準直結果。更特別地，已經意識到，通過具有在這種環狀準直結構100的折射區域120的兩側的不同數目的反射元件，可以更高效率地使用可用體積(其中圈狀透鏡包括環狀準直結構100)，從而改善透鏡的準直效率。特別地，通過將具有單個圈狀棱鏡的區域和具有多個菲涅耳型棱鏡的區域組合，可以實現包括具有特別好的準直效率的緊湊透鏡的照明設備1，從而提供如下照明設備1，該照明設備1可以產生優于包括相同數目SSL元件的現有的基于SSL元件的照明設備的準直光強度。換句話說，根據本發明的實施例的照明設備1可以使用比現有技術類似設備更少的SSL元件實現期望的準直光強度，從而改善能量效率并且便于照明設備1的更容易的熱管理。

此外，包括這種透鏡的照明設備1使得以圓形圖案設置SSL元件20數目成為可能，其中SSL元件20之間的間隔被優化。這種優化可以例如力求在由SSL元件20生成的熱量的有效消散(如果SSL元件20進一步間隔開，則這變得更容易)和避免這種照明設備的發光輸出中出現斑點(如果單獨SSL元件20的發光輸出未被有效地混合，則該斑點可能出現，這可以通過將單獨的SSL元件20緊鄰彼此放置來避免)之間取得平衡。

得到的經優化的SSL元件20的圓形圖案的直徑可以被用于限定環狀準直結構100的折射區域120的位置，因為折射區域120通常被放置為與SSL元件20相對，使得SSL元件20相對于折射區域120而言處于中心。這樣確定的折射區域120的位置可以被用于根據折射區域120和透鏡的中心部分之間的可用空間來優化內反射區域110的準直功能。這種優化可以包含限定內反射區域110中的反射棱鏡112的形狀。這樣確定的折射區域120的位置可以進一步被用于根據折射區域120和透鏡的外圍之間的可用空間來優化外反射區域130的準直功能。這種優化可以包含限定外反射區域110中的反射棱鏡132的適當數目。

在圖4中，內反射區域110包括從光出射表面105延伸的單個反射棱鏡112，而外反射區域130包括從光出射表面105延伸的多個反射棱鏡132。內反射區域110的單個反射棱鏡112可以具有大于外反射區域130的任何反射棱鏡132的高度的高度h1(如從光出射表面105到與這一光出射表面相對的單個反射棱鏡112的端點(extremity)測量的)，即高度h1大于反射棱鏡132的最大高度h2(如從光出射表面105到與這一光出射表面相對的任何反射棱鏡132的最遠端點測量的)。單個反射棱鏡112中的附加材料通過如上文解釋那樣的單個棱鏡而便于更大的準直度，使得內反射區域110和外反射區域130兩者都可以實現好的準直度，特別是當外反射區域130中的可用體積被多個反射棱鏡132占據時。

例如，內反射區域110可以包括反射棱鏡112，反射棱鏡112被成形為諸如準直器10之類的準直器的棱鏡，而外反射區域130可以包括限定菲涅耳型準直結構的多個棱鏡132。

單個棱鏡112通常包括充當針對由SSL元件20發射的光的光進入表面的第一表面部分112’和充當反射表面部分的第二表面部分112”，第二表面部分112”將通過光進入表面進入單個棱鏡的光反射向單個棱鏡112從其延伸的光出射表面105。優選地，第二表面部分112”是彎曲的(即凸面的)，以便優化準直結構100的準直特性。第二表面部分112”的曲率優選地被選擇為使得通過第一表面部分112’進入單個棱鏡112的光的至少50％被反射向光出射表面105。

在實施例中，外區域130中的多個棱鏡132的高度遞增，使得接近SSL元件20的棱鏡具有最小的高度并且SSL元件20遠端的棱鏡具有最大的高度，即最大高度h2。這可以有助于照明設備1的均勻發光輸出，因為實際上每個棱鏡132收集大致相同量的由SSL元件20在不同光束角度下發射的光。每個棱鏡132可以具有：充當針對由SSL元件20發射的光的光進入表面的面對SSL元件20的第一表面部分132’；和將通過光進入表面進入單個棱鏡的光反射向單個棱鏡112從其延伸的光出射表面105的充當反射表面部分的第二表面部分132”。

位于內區域110和外區域130之間的、SSL元件20與其相對地定位的中間區域120，通常包括面對SSL元件20的中間表面120’，該中間表面充當針對由SSL元件20發射的光中的一些光的光進入表面。中間區域120通常是折射區域以幫助由照明設備1發射的光的整體準直。在實施例中，中間表面120’具有彎曲的(優選地凸面的)形狀以實現期望的準直度。中間區域120具有小于單個棱鏡112的最大高度h1的最大高度h3，使得在中間區域120下形成凹處或者腔，SSL元件20可以放置或者定位在該凹處或者腔中，以如將在下文更詳細解釋那樣最大化照明設備1的發光效率。

圖5示意性地描繪了包括圈狀透鏡200和以圓形圖案設置的多個SSL元件20的照明設備1的一個方面的截面，圈狀透鏡200包括如圖4所示的環狀準直結構100。環狀準直結構100的中心位于對稱軸202和圈狀透鏡200的中心區域204，如上文解釋的，該中心區域204可以是透鏡200中的孔徑或者諸如透鏡材料之類的材料的部分。SSL元件20可以被安裝在例如印刷電路板等的載體25上。

在特別有利的實施例中，SSL元件20的光出射表面與透鏡100的光出射表面105分開不超過并且優選地小于單個棱鏡112的高度h1的距離D。這保證了由SSL元件20發射的幾乎所有光都被透鏡100收集，從而改善照明設備1的發光效率，特別是當多個棱鏡132的最大高度h2接近高度h1時。然而，應該理解的是，例如如果在照明設備1的熱性能和其光學效率之間需要權衡，例如以便防止圈狀透鏡200和/或SSL元件20的過熱，則距離D可以超過高度h1小的量(例如大約10％)。然而，應該理解的是，優選的是，在不危害照明設備1的熱性能的情況下，這一距離D被盡可能多地最小化。

在實施例中，最大高度h2可以等于最大高度h1，使得單個棱鏡112和多個棱鏡132中的最大棱鏡可以將圈狀透鏡200支撐在接收表面上，該接收表面可以是載體25或者照明設備1的另一表面。

在圖4和圖5中，光出射表面105僅通過非限制性示例的方式被示出為光滑(例如平面)表面。應該理解的是，光出射表面105可以進一步包括光學元件，例如諸如微透鏡、散射元件、或者其它漫射元件等之類的光束成形元件(如果需要的話)，例如以便模糊SSL元件20而不能直觀。

圖6示意性地描繪了照明設備1的透視圖，照明設備1包括圈狀透鏡200以及SSL元件20相對于圈狀透鏡200的內棱鏡112和外棱鏡132之間的折射區域120以圓形圖案的設置。

如果照明設備1包括相對小數目的SSL元件20(圖6中通過非限制性示例的方式示出了六個SSL元件20)，使得SSL元件20的圓形圖案具有小的直徑，即相對靠近中心軸202來定位，則圖5和圖6所示的設置是特別合適的。特別地，如可以在圖6中看到的那樣，圈狀透鏡200的環狀準直結構100的非對稱性質允許為了準直目的而高效率地使用圈狀透鏡200的大部分表面面積。可以馬上認識到的是，對稱準直器(即包括單個內棱鏡112和作為內棱鏡112的鏡像的單個外棱鏡)將占據圈狀透鏡的小得多的面積，使得準直效率將如將在下文更詳細說明的那樣減少。

此時注意，照明設備1通常將包括更多部件，諸如殼體、光出射窗、用于SSL元件20的驅動器電路等。然而，這些部件可以是與本申請的教導不相關的常規部件，因此這些部件已經為了清楚而從本申請中的附圖省略。

然而，一些照明設備1可能要求集成更大數目的SSL元件20，使得這些SSL元件20的圓形圖案具有如下直徑，該直徑使得比起圈狀透鏡的中心部分，SSL元件20被定位為更靠近圈狀透鏡的外圍。圖7示意性地描繪了包括可以在這種情況下使用的圈狀透鏡300的照明設備1的環狀準直部分100的截面。圈狀透鏡300的截面在圖8中示意性描繪。在這一實施例中，內反射區域110包括上文描述的多個反射棱鏡132，并且外反射區域130包括上文描述的單個反射棱鏡112。如之前的，單個反射棱鏡112具有高度h1，高度h1至少與每個反射棱鏡132的高度一樣大或者優選地大于每個反射棱鏡132的高度(即至少與最大高度h2一樣大或者大于最大高度h2)，以便于外反射區域130中的好的準直度。如之前的，折射區域120位于內反射區域110和外反射區域130之間，其中折射區域120可以具有面對SSL元件20的中間表面120’，中間表面120’可以具有任何合適形狀(諸如如上文解釋那樣的凸面形狀)。如之前的，中間區域120的最大高度h3小于單個棱鏡112的高度h1，使得通過緊鄰中間表面120’放置SSL元件20，SSL元件20可以位于圈狀透鏡300內以便如上文解釋的那樣將發光效率最大化。

圖8示意性地描繪了照明設備1的一個方面的截面，照明設備1包括以圓形圖案設置的多個SSL元件20和包括如圖7所示的環狀準直結構100的圈狀透鏡300。環狀準直結構100的中心位于對稱軸202和圈狀透鏡300的中心區域304，如上文解釋那樣的，該中心區域304可以是透鏡300中的孔徑或者諸如透鏡材料之類的材料的部分。圖9示意性地描繪了圈狀透鏡300以及SSL元件20相對于圈狀透鏡300的內棱鏡112和外棱鏡132之間的折射區域120以圓形圖案的設置的透視圖。通過非限制性示例的方式，照明設備1包括二十個SSL元件20。

如果照明設備1包括相對大數目的SSL元件20，使得SSL元件20的優化圓形圖案具有相對大的直徑，即相對靠近圈狀透鏡300的外圍定位，則圖8和圖9所示的設置是特別合適的。特別地，如可以在圖9中看到的那樣，圈狀透鏡300的環狀準直結構100的非對稱性質允許為了準直目的而高效率地使用圈狀透鏡300的大部分表面面積。可以馬上認識到的是，對稱準直器(即包括單個外棱鏡132和作為外棱鏡132的鏡像的單個內棱鏡)將占據圈狀透鏡300的小得多的面積，使得準直效率將如將在下文更詳細說明的那樣減少。

圖10示出了由包括常規圈狀透鏡的照明設備和由包括圖6所示的圈狀透鏡200的照明設備1產生的模擬發光強度分布。發光強度分布相對于這些透鏡的中心軸(例如圈狀透鏡200的中心軸202)示出。常規圈狀透鏡通過提供對稱環狀準直結構創建，其中圈狀透鏡200的菲涅耳型外準直區域如上文解釋那樣被替換為內棱鏡112的鏡像。將從圖10馬上明白的是，這產生了包括無用外圍區域(即對由與折射區域120相對的、圓形圖案中的SSL元件20生成的光的準直沒有幫助的區域)的常規圈狀透鏡。與之相比，在包括圈狀透鏡200的照明設備1中，不存在這種無用區域，因為菲涅耳型外準直區域延伸至圈狀透鏡200的外邊緣。

如可以從模擬發光強度分布看到的那樣，包括圈狀透鏡200的所發明的照明設備1產生具有顯著增加的峰值強度的輪廓更銳利的發光分布；由所發明的圈狀透鏡200產生的發光輸出的峰值強度為大約250lm，然而面對與圈狀透鏡200相同數目和類型的SSL元件20的常規圈狀透鏡產生大約180lm的峰值強度。這清楚地說明，相比于具有對稱準直區域的常規圈狀透鏡，圈狀透鏡200的非對稱環狀準直區域100顯著地增加了準直效率。

圖11示出了由包括常規圈狀透鏡的照明設備和由包括圖9所示的圈狀透鏡300的所發明的照明設備1產生的模擬發光強度分布。發光強度分布相對于這些透鏡的中心軸(例如圈狀透鏡300的中心軸202)示出。常規圈狀透鏡通過提供對稱環狀準直結構創建，其中圈狀透鏡300的菲涅耳型內準直區域如上文解釋那樣被替換為外棱鏡112的鏡像。將從圖11馬上明白的是，這產生了包括對透鏡的準直功能沒有幫助的大的中心孔徑的常規圈狀透鏡。與之相比，在圈狀透鏡300中，不存在這種大的孔徑，因為菲涅耳型外準直區域延伸至圈狀透鏡200的外邊緣。

如可以從模擬發光強度分布看到的那樣，包括圈狀透鏡300的所發明的照明設備1產生具有顯著增加的峰值強度的輪廓更銳利的發光分布；由所發明的圈狀透鏡300產生的發光輸出的峰值強度為大約155lm，然而面對與圈狀透鏡300相同的SSL元件20的常規圈狀透鏡產生大約135lm的峰值強度。這清楚地說明，相比于具有對稱準直區域(具有(相對大的)中心孔徑的)的常規圈狀透鏡，照明設備1的圈狀透鏡300的非對稱環狀準直區域100顯著地增加了準直效率。

為了完整性而要注意的是，由圈狀透鏡300產生的相比于圈狀透鏡200而言較低的峰值強度可以通過實際上在圈狀透鏡300中SSL元件20距離透鏡的中心更遠地定位進行解釋，本身已知這會減少圈狀透鏡的準直效率。

根據本發明的實施例的照明設備1中的圈狀透鏡(諸如圈狀透鏡200和300)可以由任何合適的材料制成。可以使用具有折射率的任何材料，使得透鏡的內區域110和外區域130呈現反射行為，并且中間區域120呈現折射行為。具有有利的光學性質的聚合物可能是特別合適的，因為其允許(例如通過成型)直接制造圈狀透鏡200和300。合適的聚合物的非限制性示例包括PC、PMMA、以及PET，但是其它示例對于技術人員而言將是顯而易見的。

在實施例中，照明設備1可以是燈泡。燈泡的形狀和尺寸不特別地進行限制，并且可以設想任何合適的形狀和尺寸。這種合適的尺寸的非限制性示例包括MR11、MR16、GU4、GU5.3、GU6.35、GU10、AR111、Par20、Par30、Par38、BR30、BR40、R20、R50燈泡等。這種照明設備得益于產生了具有增強準直的發光輸出，如已經借助于圖10和圖11中呈現的模擬進行說明的。

這種照明設備可以有利地集成到燈具中，以提供得益于能夠產生具有增強準直的發光輸出的燈具。可以設想任何合適的類型的燈具，諸如天花板吊燈、電樞、獨立式燈具、包括照明設備的電子設備(例如抽油煙機、冰箱、微波爐)等。

應該注意的是，上述實施例說明而非限制了本發明，并且本領域技術人員將能夠設計很多備選實施例而不脫離所附權利要求的范圍。在權利要求中，放置在括號之間的任何附圖標記不應該被解釋為限制權利要求。詞語“包括”不排除存在權利要求中列出的那些元件或者步驟之外的元件或者步驟。元件前的詞語“一(a)”或者“一個(an)”不排除存在多個這種元件。本發明可以借助于包括若干不同元件的硬件實施。在枚舉若干裝置的設備權利要求中，這些裝置中的若干裝置可以由硬件的同一項來體現。僅憑在互相不同的從屬權利要求中記載某些措施的事實不表示這些措施的組合不能被有利地使用。