具有用于混合來自多個led的光輸出的光學(xué)部件的基于led的照明單元的制作方法
【專利摘要】與基于LED的照明單元(10，110)有關(guān)的方法和裝置，該基于LED的照明單元(10，110)具有用于混合來自多個LED(34，134)的光輸出的光學(xué)部件。在一些實(shí)施例中，光學(xué)部件可以在其內(nèi)部包括至少一個反射表面，并且LED(34，134)可以豎直布置于反射表面周圍。LED(34，134)中的至少一些LED可以生成大體上朝著反射表面引導(dǎo)的光輸出。反射表面可以被配置為將直接入射在其上的至少一些光輸出引導(dǎo)通過光學(xué)部件的光輸出開口(25，125)。
【專利說明】具有用于混合來自多個LED的光輸出的光學(xué)部件的基于LED的照明單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要地涉及一種基于LED的照明單元。更具體而言，這里公開的各種發(fā)明方法和裝置涉及一種具有用于混合來自多個LED的光輸出的光學(xué)部件的基于LED的照明單
J Li ο
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字照明技術(shù)、即基于半導(dǎo)體光源如發(fā)光二極管(LED)的照射賦予一種對傳統(tǒng)熒光、HID和白熾燈的可行備選。LED的功能優(yōu)點(diǎn)和益處包括高能量轉(zhuǎn)換和光學(xué)效率、耐用性、更低操作成本以及許多其它功能優(yōu)點(diǎn)和益處。LED技術(shù)的近來發(fā)展已經(jīng)提供在許多應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)多種照明效果的高效和穩(wěn)健全譜照明源。例如如在通過引用而結(jié)合于此的第6，016，038和6，211，626號美國專利中具體討論的那樣，體現(xiàn)這些源的燈具中的一些燈具以照明模塊為特征，該照明模塊包括能夠產(chǎn)生不同顏色、比如紅色、綠色和藍(lán)色的一個或者多個LED以及用于獨(dú)立控制LED的輸出以便生成多種顏色和變色照明效果的處理器。
[0003]已經(jīng)提出在各種照明燈具、比如被設(shè)計(jì)用于劇院和其它娛樂應(yīng)用的照明燈具中利用LED光源取代一個或者多個白熾光源。在這樣的照明燈具中的LED光源一般嘗試復(fù)制白熾源的光輸出。
[0004]然而，利用LED光源的這樣的照明燈具受一個或者多個缺點(diǎn)困擾。例如LED照明燈具可以利用多個顏色的LED并且可能不能獲得顏色的高效混合。顏色的低效混合可能在遠(yuǎn)場圖像中引起顏色的色差或者分離，這可能在利用遮光板或其他效果時進(jìn)一步加劇。小型LED和板上芯片陣列已經(jīng)減少這樣的影響，但是仍然需要進(jìn)一步混合來自LED的光輸出。
[0005]因此在本領(lǐng)域中需要提供一種基于LED的照明單元，該照明單元提供對來自其多個LED的光輸出的令人滿意的混合、由此提供對其光輸出中的色差的最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開內(nèi)容涉及用于基于LED的照明單元的發(fā)明方法和裝置，該照明單元具有用于混合來自多個LED的光輸出的光學(xué)部件。例如在一些實(shí)施例中，光學(xué)部件可以在其內(nèi)部包括至少一個反射表面，并且LED可以豎直布置于反射表面周圍。LED中的至少一些LED可以生成大體上朝著反射表面引導(dǎo)的光輸出。反射表面可以被配置用于將在其上直接入射的光輸出中的至少一些光輸出弓I導(dǎo)通過光學(xué)部件的光輸出開口。
[0007]一般而言，在一個方面中，一種基于LED的照明單元包括縱向延伸照明單元軸、圍繞照明單元軸的光輸出開口和位于光輸出開口以上并且圍繞照明單元軸的反射器。也包括多個LED并且多個LED位于光輸出開口以下并且圍繞照明單元軸。LED中的每個LED發(fā)射具有光輸出中心軸的光輸出，光輸出中心軸大體上朝著并且垂直于照明單元軸被引導(dǎo)。至少一個反射表面插入于LED中的至少一些LED與照明單元軸之間。反射表面被定位成使得多個光輸出中心軸直接入射在其上并且被配置為使得在其上直接入射的多個光輸出中心軸被引導(dǎo)通過光輸出開口。
[0008]在一些實(shí)施例中，反射表面是具有最為鄰近光輸出開口的頂點(diǎn)的反射圓錐形光學(xué)構(gòu)件。頂點(diǎn)可以可選地集中于照明單元軸上。反射表面也可以包括朝著可選地集中于照明單元軸上的頂點(diǎn)會聚的多個平面表面。LED可以布置于以照明單元軸為中心的多個平面表面上。
[0009]在一些實(shí)施例中，反射表面包括圍繞照明單元軸徑向布置的多個金字塔形結(jié)構(gòu)并且每個具有最為鄰近照明單元軸的頂點(diǎn)。
[0010]一般而言，在另一方面中，提供一種基于LED的照明單元，該基于LED的照明單元包括縱向延伸的照明單元軸、圍繞照明單元軸的光輸出開口和位于光輸出開口以上并且以照明單元軸為中心的光改變結(jié)構(gòu)。也提供多個LED PCB，并且多個LED PCB定位于光輸出開口以下并且圍繞照明單元軸。LED PCB中的每個LED PCB基本上平行于照明單元軸并且在其上具有發(fā)射光輸出的朝向內(nèi)部的LED，光輸出具有光輸出中心軸。反射圓錐形光學(xué)構(gòu)件在LED PCB內(nèi)部被提供并且以照明單元軸為中心。圓錐形光學(xué)構(gòu)件具有基部和頂點(diǎn)。頂點(diǎn)比基部更靠近光輸出開口。
[0011]在一些實(shí)施例中，在基部與頂點(diǎn)之間的圓錐形光學(xué)構(gòu)件的外表面大體上為凹形?；贚ED的照明單元還可以包括插入于LED PCB之間的多個支撐結(jié)構(gòu)。在那些實(shí)施例的一些版本中，支撐結(jié)構(gòu)中的每個支撐結(jié)構(gòu)的至少朝向內(nèi)部的部分為反射性的。
[0012]在一些實(shí)施例中，LED PCB中的每個LED PCB的至少朝向內(nèi)部為反射性的。此外，在基部與頂點(diǎn)之間的沿著照明單元軸的距離可以大于在頂點(diǎn)與光輸出開口之間的沿著照明單元軸的距離。可以可選地圍繞照明單元軸不對稱地布置奇數(shù)數(shù)目的LED PCB。
[0013]在一些實(shí)施例中，光改變結(jié)構(gòu)是反射器。
[0014]一般而言，在另一方面中，提供一種基于LED的照明單元，該基于LED的照明單元包括縱向延伸照明單元軸、圍繞照明單元軸的光輸出開口和位于光輸出開口以下并且圍繞照明單元軸的多個LED PCB。LED PCB中的每個LED PCB基本上平行于照明單元軸并且在其上具有發(fā)射光輸出的朝向內(nèi)部的LED，該光輸出具有光輸出中心軸。多個反射金字塔形結(jié)構(gòu)在LED PCB內(nèi)部被提供并且圍繞照明單元軸徑向地布置。金字塔形結(jié)構(gòu)中的每個金字塔形結(jié)構(gòu)具有最鄰近照明單元軸的頂點(diǎn)和最遠(yuǎn)離照明單元軸的基部?；繌腖ED PCB中的單個LED PCB接收光輸出的大部分。
[0015]在一些實(shí)施例中，提供奇數(shù)數(shù)目的金字塔形結(jié)構(gòu)。
[0016]在一些實(shí)施例中，金字塔形結(jié)構(gòu)的每個為非對稱和/或每個包括伸長矩形基部。
[0017]基于LED的照明單元還可以包括定位于光輸出開口以上并且圍繞照明單元軸的喇叭型反射器。
[0018]如這里出于本公開內(nèi)容的目的而使用的那樣，術(shù)語“ LED ”應(yīng)當(dāng)理解為包括能夠響應(yīng)于電信號生成輻射的任何電致發(fā)光二極管或者其它類型的基于載流子注入/結(jié)的系統(tǒng)。因此，術(shù)語LED包括但不限于響應(yīng)于電流發(fā)射光的各種基于半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、發(fā)光聚合物、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、電致發(fā)光帶等。具體而言，術(shù)語LED指代可以被配置用于在紅外線光譜、紫外線光譜和可見光譜的各種部分(一般包括從近似400納米至近似700納米的輻射波長)中的一個或者多個光譜中生成輻射的所有類型的發(fā)光二極管(包括半導(dǎo)體和有機(jī)發(fā)光二極管)。LED的一些示例包括但不限于各種類型的紅外線LED、紫外線LED、紅色LED、藍(lán)色LED、綠色LED、黃色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED (以下進(jìn)一步討論)。也應(yīng)當(dāng)理解，LED可以被配置和/或控制用于生成針對給定的光譜(例如窄帶寬、寬帶寬)具有各種帶寬(例如半高全寬或者FWHM)并且在給定的一般色分類內(nèi)具有多種主導(dǎo)波長的輻射。
[0019]例如，被配置用于生成實(shí)質(zhì)上白光的LED(例如白色LED)的一個實(shí)現(xiàn)方式可以包括分別發(fā)射不同電致發(fā)光光譜的多個管芯，這些電致發(fā)光光譜在組合中混合以形成實(shí)質(zhì)上白光。在另一實(shí)現(xiàn)方式中，白光LED可以與將具有第一光譜的電致發(fā)光轉(zhuǎn)換成不同第二光譜的磷光體材料關(guān)聯(lián)。在這一實(shí)現(xiàn)方式的一個示例中，具有相對短波長和窄帶寬光譜的電致發(fā)光“泵浦”磷光體材料，該磷光體材料又輻射具有有些更寬光譜的更長波長輻射。
[0020]也應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語LED未限制LED的物理和/或電氣封裝類型。例如如以上討論的那樣，LED可以指代具有多個管芯的單個發(fā)光設(shè)備，這些管芯被配置用于分別發(fā)射不同輻射光譜(例如可以或者可以不個別可控)。LED也可以與視為LED (例如一些類型的白色LED)的整體部分的磷光體關(guān)聯(lián)。一般而言，術(shù)語LED可以指代封裝的LED、非封裝LED、表面裝配LED、板上芯片LED、T封裝裝配LED、徑向封裝LED、功率封裝LED、包括某一類型的裝箱和/或光學(xué)元件(例如擴(kuò)散透鏡)的LED等。
[0021]應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“光源”指代多種輻射源中的任何一個或者多個輻射源，這些輻射源包括但不限于基于LED的源(包括一個或者多個如以上定義的LED)、白熾源(例如燈絲燈、鹵素?zé)?、熒光源、磷光源、高強(qiáng)度放電源(例如鈉蒸汽、汞蒸氣和金屬鹵素?zé)?、激光器、其它類型的電致發(fā)光源、火致發(fā)光源(例如火焰)、燭致發(fā)光源(例如汽燈罩、碳電弧輻射源)、光致發(fā)光源(例如氣態(tài)放電源)、使用電子飽和的陰極發(fā)光源、電流發(fā)光源、晶體發(fā)光源、動致發(fā)光源、熱致發(fā)光源、摩擦發(fā)光源、聲納發(fā)光源、放射發(fā)光源和發(fā)光聚合物。
[0022]給定的光源可以被配置用于生成在可見光譜內(nèi)、在可見光譜以外或者其組合的電磁輻射。因此，這里可互換地使用術(shù)語“光”和“輻射”。此外，光源可以包括一個或者多個濾波器(例如濾色器)、透鏡或者其它光學(xué)部件作為整體部件。也應(yīng)當(dāng)理解，光源被配置用于包括但不限于指示、顯示和/或照射的多種應(yīng)用?！罢丈湓础笔蔷唧w被配置用于生成輻射的光源，該輻射具有用于有效照射內(nèi)部或者外部空間的充分強(qiáng)度。在本文中，“充分強(qiáng)度”指代在空間或者環(huán)境中生成的用于提供環(huán)境照射(即可以間接感知的并且可以例如在被完全或者部分感知之前從多種居間表面中的一個或者多個居間表面反射的光)的在可見光譜中的充分輻射功率(單位“流明”經(jīng)常用來在輻射功率或者“發(fā)光通量”方面代表在所有方向上來自光源的總光輸出)。
[0023]應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“光譜”指代一個或者多個光源產(chǎn)生的輻射的任何一個或者多個頻率(或者波長)。因而，術(shù)語“光譜”指代不僅在可見光范圍中的頻率(或者波長)而且指代在整個電磁光譜的紅外線、紫外線和其它區(qū)域中的頻率(或者波長)。給定的光譜也可以具有相對窄帶寬(例如具有實(shí)質(zhì)上少數(shù)頻率或者波長分量的FWHM)或者相對寬帶寬(具有各種相對強(qiáng)度的若干頻率或者波長分量)。也應(yīng)當(dāng)理解，給定的光譜可以是兩個或者更多其它光譜的混合(例如混合從多個光源分別發(fā)射的輻射)的結(jié)果。
[0024]出于本公開內(nèi)容的目的，術(shù)語“顏色”與術(shù)語“光譜”可互換地使用。然而，術(shù)語“顏色” 一般用來主要指代觀察者可感知的輻射性質(zhì)(但是這一使用未旨在于限制這一術(shù)語的范圍)。因而，術(shù)語“不同顏色”隱含地指代具有不同波長分量和/或帶寬的多個光譜。也應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“顏色”可以與白色和非白色光結(jié)合使用。[0025]術(shù)語“色溫”一般這里與白光結(jié)合使用，但是這一使用未旨在于限制這一術(shù)語的范圍。色溫實(shí)質(zhì)上指代白光的特定顏色內(nèi)容或者陰影(例如泛紅、泛藍(lán))。給定的輻射樣本的色溫常規(guī)上根據(jù)黑體輻射器的以開氏度數(shù)(K)為單位的溫度進(jìn)行表征，該黑體輻射器與在討論的輻射樣本輻射實(shí)質(zhì)上相同的光譜。黑體輻射器色溫一般落入從近似700度K(通常視為對人眼最先可見)至10，000度K以上的范圍內(nèi)；一般在1500-2000度K以上的色溫感知白光。
[0026]術(shù)語“照明燈具”這里用來指代一個或者多個照明單元以特定外型規(guī)格、組件或者封裝中的實(shí)現(xiàn)方式或者布置。術(shù)語“照明單元”這里用來指代包括相同或者不同類型的一個或者多個光源的裝置。給定的照明單元可以具有多種用于光源的裝配布置、罩/殼布置以及形狀和/或電氣和機(jī)械連接配置中的任一項(xiàng)。此外，給定的照明單元可選地可以與各種與光源的操作有關(guān)的其它部件(例如控制電路)關(guān)聯(lián)(例如，包括耦合到這些部件和/或與這些部件一起封裝)?！盎贚ED的照明單元”指代如下的照明單元，即該照明單元僅單獨(dú)包括如以上討論的一個或者多個基于LED的光源,或者包括該一個或者多個基于LED的光源與其它非基于LED的光源的組合。“多通道”照明單元指代包括至少兩個光源的基于LED或者非基于LED的照明單元，這些光源被配置成分別生成不同輻射光譜，其中每個不同源光譜可以稱為多通道照明單元的“通道”。
[0027]術(shù)語“控制器”這里一般用來描述與一個或者多個光源的操作有關(guān)的各種裝置?？梢杂枚喾N方式(比如用專用硬件)實(shí)施控制器以執(zhí)行這里討論的各種功能。“處理器”是控制器的一個示例，該控制器運(yùn)用可以使用軟件(例如微代碼)來編程以執(zhí)行這里討論的各種功能的一個或者多個微處理器?？刂破骺梢赃\(yùn)用或者不用處理器來實(shí)施并且也可以被實(shí)施為用于執(zhí)行一些功能的專用硬件與用于執(zhí)行其它功能的處理器(例如一個或者多個編程的微處理器和關(guān)聯(lián)電路裝置)的組合。可以在本公開內(nèi)容的各種實(shí)施例中運(yùn)用的控制器部件的示例包括但不限于常規(guī)微處理器、專用集成電路(ASIC)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)想以下更具體討論的前述概念和附加概念的所有組合(假設(shè)這樣的概念未互不一致)作為這里公開的發(fā)明主題內(nèi)容的部分。具體而言，設(shè)想在本公開內(nèi)容的篇尾出現(xiàn)的要求保護(hù)的主題內(nèi)容的所有組合作為這里公開的發(fā)明主題內(nèi)容的部分。也應(yīng)當(dāng)理解，應(yīng)當(dāng)向也可以在通過引用而結(jié)合的任何公開內(nèi)容中出現(xiàn)的這里明確運(yùn)用的術(shù)語賦予與這里公開的具體概念最一致的含義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]在附圖中，相似標(biāo)號貫穿不同視圖一般指代相同部分。附圖也未必按比例、代之以
一般著重于強(qiáng)調(diào)圖示本發(fā)明的原理。
[0030]圖1圖示基于LED的照明單元的第一實(shí)施例的透視圖。
[0031]圖2圖示圖1的基于LED的照明單元的部分的分解透視圖，這些部分包括其光學(xué)部件；為了易于查看其它部件而在圖2中未圖示七個LED PCB中的兩個LED PCB。
[0032]圖3圖示圖1的基于LED的照明單元的沿著圖1的截線3_3取得的截面圖。
[0033]圖4圖示基于LED的照明單元的第二實(shí)施例。
[0034]圖5圖示基于LED的照明單元的沿著圖4的截線5_5取得的截面圖；也描繪示例光線從基于LED的照明單元的LED PCB之一的多個LED延伸。
[0035]圖6圖示基于LED的照明單元的沿著圖4的截線6_6取得的截面圖；也描繪示例光線從LED PCB之一的多個LED延伸。
【具體實(shí)施方式】
[0036]已經(jīng)提出在各種類型的照明燈具、比如被配置用于劇院和其它類型的娛樂照明應(yīng)用的照明燈具中利用LED光源取代一個或者多個白熾光源。然而，這樣的照明燈具可能受一個或者多個缺點(diǎn)困擾。例如LED照明燈具可以運(yùn)用多個顏色的LED并且可能不能獲得顏色的高效混合。因此， 申請人:已經(jīng)認(rèn)識到需要提供一種利用光學(xué)部件以令人滿意地混合來自多個LED的光輸出的基于LED的照明單元。光學(xué)部件可以可選地位于反射器和/或其它附加光改變結(jié)構(gòu)以下。在一些實(shí)施例中，光學(xué)部件可以在其內(nèi)部包括至少一個反射表面，并且可以關(guān)于反射表面布置LED。反射表面可以在一些實(shí)施例中包括圓錐形光學(xué)構(gòu)件或者可以包括多個反射金字塔形結(jié)構(gòu)。更一般而言， 申請人:已經(jīng)認(rèn)識和理解到提供對來自照明單元的多個LED的光輸出的令人滿意的混合、由此提供對照明單元產(chǎn)生的光輸出中的色差的令人滿意的最小化，將是有益的。鑒于前文，本發(fā)明的各種實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)方式涉及一種基于LED的照明單元。
[0037]參照圖1至3，在一個實(shí)施例中，基于LED的照明單元10包括放置于LED光學(xué)部件20之上的單個喇叭型反射器60。反射器60基本上以縱向延伸中心照明單元軸A為中心。反射器60包括朝著反射器頂部66向上和向外擴(kuò)張的反射器基部64。反射器頂部66大體上定義基于LED的照明單元10的光輸出開口。反射器60包括七個分離內(nèi)部擴(kuò)張面。反射器支撐法蘭62從反射器基部64徑向延伸并且耦合到光學(xué)部件20的上支撐件24。例如緊固件可以經(jīng)過支撐法蘭62中的開口延伸并且在上支撐件24的對應(yīng)開口中被接收。在備選實(shí)施例中，支撐法蘭62和上支撐件24可以相互粘合地耦合、相互焊接、共同形成和/或可以省略二者之一。例如在一些實(shí)施例中，反射器基部64可以直接附著到上支撐件24。反射器支撐法蘭62包括經(jīng)過該反射器支撐法蘭的多個緊固件開口，這些緊固件開口可以接收經(jīng)過這些緊固件開口的緊固件，以用于將反射器60附著到光學(xué)部件20。環(huán)繞反射器的頂部66提供上法蘭68。上法蘭68可以在基于LED的照明單元10實(shí)施于照明燈具中并且可以可選地包括墊圈時與外殼對接。
[0038]描繪的反射器60是不對稱喇叭型反射器。在其它實(shí)施例中，可以利用其它反射器。例如在一些備選實(shí)施例中，可以利用對稱喇叭型反射器。在其它實(shí)施例中，可以可選地不利用反射器或者利用非喇叭型反射器。在描繪的基于LED的照明單元中，在上法蘭68與反射器基部64之間不存在擴(kuò)散器或者其它光改變透鏡。在備選實(shí)施例中，可以可選地沿著反射器60添加擴(kuò)散器和/或可以在基于LED的照明單元10實(shí)施于其內(nèi)的照明燈具的光輸出開口之上或者之前在反射器60之外包括擴(kuò)散器。例如可以可選地跨越反射器頂部66添加擴(kuò)散器。在一些實(shí)施例中，反射器60和在其內(nèi)安裝基于LED的照明單兀10的任何外殼可以不具有實(shí)質(zhì)上干擾基于LED的照明單元10的光輸出的光改變透鏡。在那些實(shí)施例中的一些實(shí)施例中，反射器60和/或照明燈具的其它方面可以可選地具有保護(hù)性非光改變透鏡。
[0039]上支撐件24大體上定義與在反射器基部64的對應(yīng)光輸入開口光學(xué)連通的光學(xué)部件光輸出開口 25。前述光輸出開口中的每個光輸出開口在所示實(shí)施例中基本上以照明單元的軸A為中心。在一些實(shí)施例中，可以可選地在光學(xué)部件20中添加擴(kuò)散器或者其它光改變透鏡。例如在一些實(shí)施例中，可以可選地跨越光學(xué)部件光輸出開口 25添加全息擴(kuò)散器。
[0040]上支撐件24可以經(jīng)由在上支撐件24與下支撐件22之間延伸的豎直延伸支撐柱26固定到下支撐件。上支撐件24和/或下支撐件22可以例如利用螺絲或者其它緊固件、粘合劑、過盈配合(interference fit)和/或焊接中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)來固定到支撐柱26。在一些實(shí)施例中，可以形成上支撐件24、柱26和/或下支撐件22為粘結(jié)件。例如在一些實(shí)施例中，可以形成支撐柱26和下支撐件22為粘結(jié)件。豎直延伸支撐柱26在所示實(shí)施例中與照明單元的軸A基本上平行布置并且以照明單元的軸A為中心。
[0041]具有圓錐形光學(xué)構(gòu)件基部44和光學(xué)構(gòu)件頂點(diǎn)46的圓錐形光學(xué)構(gòu)件40從下支撐件22向上延伸。圓錐形光學(xué)構(gòu)件40在所示實(shí)施例中基本上以照明單元的軸A為中心，頂點(diǎn)46與它對準(zhǔn)，并且圓錐形光學(xué)構(gòu)件40繞著它基本上對稱。圓錐形光學(xué)構(gòu)件40具有如從外部所見為凹形的外表面。外表面為反射的。在一些實(shí)施例中，外表面可以在其上包括真空沉積的銀金屬化涂層。在一些實(shí)施例中，外表面可以具有在照明單元軸A的每側(cè)上大體上為拋物線形的橫截面。如這里描述的那樣，外表面的全部或者部分可以被配置為將LED陣列34發(fā)射的并且在其上入射的光輸出的大部分向上朝著并且經(jīng)過光學(xué)構(gòu)件光輸出開口25和在反射器基部64的光開口重定向。
[0042]描繪的光學(xué)構(gòu)件頂點(diǎn)46向上延伸到如下位置，該位置是沿著照明單元軸A從光學(xué)構(gòu)件基部44到光學(xué)構(gòu)件開口 25的距離的大約三分之二。在備選實(shí)施例中，光學(xué)構(gòu)件頂點(diǎn)46可以可選地延伸更遠(yuǎn)或者可以不延伸那么遠(yuǎn)。此外，在備選實(shí)施例中，光學(xué)構(gòu)件頂點(diǎn)46可以可選地與照明單元軸A不對準(zhǔn)和/或圓錐形光學(xué)構(gòu)件40可以不關(guān)于照明單元軸A對稱。已經(jīng)從本公開內(nèi)容受益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識和理解可以根據(jù)其教導(dǎo)來配置光學(xué)構(gòu)件以實(shí)現(xiàn)期望的色混合水平、期望的光學(xué)輸出和/或與特定的反射器、或者除了在光學(xué)部件20上面的反射器之外所提供的或者作為取代該反射器而提供的其它光學(xué)部件相接合。例如在一些實(shí)施例中，非對稱光學(xué)構(gòu)件可以用來實(shí)現(xiàn)來自照明單元的非對稱光輸出。
[0043]七個LED PCB32圍繞圓錐形光學(xué)構(gòu)件40，每個LED PCB包括在其上的LED陣列34和從其向后延伸的散熱器36。LED陣列34圍繞光學(xué)構(gòu)件40和照明單兀軸A并且大體上朝著光學(xué)構(gòu)件40和照明單元軸A被引導(dǎo)。LED陣列34各自大體上平行于照明單元軸A，并且LED陣列34的每個LED的中心軸(從每個LED發(fā)散出的軸大體上垂直于對應(yīng)的LED PCB32)大體上垂直于照明單兀軸A。LED陣列34各自在一對支撐柱26之間豎直延伸。在一些實(shí)施例中，LEDPCB32可以附著到支撐柱26。例如在一些實(shí)施例中，可以在支撐柱26的槽中可滑動地接收LED PCB32。也例如在一些實(shí)施例中，LED PCB32可以附加地或者備選地粘合地耦合到支撐柱26和/或利用一個或者多個緊固件來固定。LED陣列34大體上被豎直布置并且以圓錐形光學(xué)構(gòu)件40為中心。
[0044]在一些實(shí)施例中，LED PCB32、支撐柱26和/或支撐件22/24的至少朝向內(nèi)部的表面可以是反射的。例如在一些實(shí)施例中，LEDPCB32、支撐柱26和/或支撐件22/24可以由反射材料形成。也例如在一些實(shí)施例中，LED PCB32和/或支撐柱26的表面可以附加地或者備選地在其上包括真空沉積的銀金屬化涂層。在一些實(shí)施例中，LED陣列34共同地包括在LED PCB32之中等分的385個LED。在那些實(shí)施例的一些版本中，LED陣列34為多色并且在500W產(chǎn)生近似20K流明。在一些實(shí)施例中，多色LED陣列可以包括三個或者更多分離通道。雖然示出七個分離LED陣列34與具有七個不同擴(kuò)張面的喇叭型反射器60相接合，但是在備選實(shí)施例中，可以提供更多或者更少LED陣列34，這些LED陣列的數(shù)目可以對應(yīng)于或者可以不對應(yīng)于可在任何反射器上存在的面的數(shù)目。在一些具體實(shí)施例中，可能期望以不對稱方式提供奇數(shù)數(shù)目的LED陣列34。
[0045]在圖1-3的所示實(shí)施例中，從LED陣列34發(fā)射的LED光輸出中的一些LED光輸出在圓錐形光學(xué)構(gòu)件40上直接入射。由此向上并且經(jīng)過光學(xué)部件光輸出開口 25反射在圓錐形光學(xué)構(gòu)件40上直接入射的這樣的光中的一些光。可以在引導(dǎo)經(jīng)過光學(xué)部件光輸出開口25之前在光學(xué)部件20內(nèi)部更遠(yuǎn)反射(可選地被圓錐形光學(xué)構(gòu)件40反射附加一次或者多次)在圓錐形光學(xué)構(gòu)件40上直接入射的其它光。從LED陣列34發(fā)射的其它LED光輸出可以間接入射在圓錐形光學(xué)構(gòu)件40上、然后被直接或者間接引導(dǎo)經(jīng)過光輸出開口 25。從LED陣列34發(fā)射的其它LED光輸出還可以在引導(dǎo)出光輸出開口 25之前僅從在光學(xué)部件20內(nèi)部的其它表面反射。從LED陣列34發(fā)射的其它最小數(shù)量的LED光輸出還可以直接引導(dǎo)出光輸出開口 25。光學(xué)部件20實(shí)現(xiàn)的共同光輸出混合在LED光輸出進(jìn)入反射器60之前提供對這樣的輸出的令人滿意的混合。
[0046]在備選實(shí)施例中，除了散熱器36之外或者取代散熱器36可以可選地包括其它散熱結(jié)構(gòu)。例如在一些實(shí)施例中，熱管、熱微通道材料(例如石墨和/或IsoSkin)和/或水抽運(yùn)系統(tǒng)可以用來從個別PCB32向單個鰭堆疊移送熱?？梢钥蛇x地提供一個或者多個扇以跨鰭堆疊吹氣。也例如在一些實(shí)施例中，熱管、熱微通道材料和/或水抽運(yùn)系統(tǒng)可以用來從每個個別PCB32向僅與單個PCB32關(guān)聯(lián)的多個鰭堆疊之一移送熱。可以可選地提供一個或者多個風(fēng)扇，每個風(fēng)扇跨一個或者多個鰭堆疊吹氣。
[0047]在一些實(shí)施例中，可以可選地在娛樂照明燈具、如比如舞臺照明燈具中實(shí)施基于LED的照明單元10。然而已經(jīng)從本公開內(nèi)容受益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識和理解在備選實(shí)施例中可以在其它基于LED的照明燈具、比如聚焦照明燈具和/或建筑照明燈具中實(shí)施根據(jù)其教導(dǎo)的基于LED的照明單元。
[0048]參照圖4-6，圖示基于LED的照明單元100的第二實(shí)施例。照明單元110包括光學(xué)部件120和多個LED PCB132ο照明單元110包括圍繞基于LED的照明單元100的照明單元軸Al布置的多個反射金字塔形結(jié)構(gòu)140。金字塔形結(jié)構(gòu)140中的每個金字塔形結(jié)構(gòu)具有基本上相同配置。然而在其它實(shí)施例中，金字塔形結(jié)構(gòu)中的一個或者多個金字塔形結(jié)構(gòu)的尺寸和/或形狀可以變化。另外，在一些實(shí)施例中，可以提供更多或者更少金字塔形結(jié)構(gòu)。金字塔形結(jié)構(gòu)140圍繞照明單元軸Al徑向布置，其中每個金字塔形結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)124最為接近照明單元軸Al。LED PCB132以照明單元軸Al為中心并且基本上平行于照明單元軸Al。
[0049]金字塔形結(jié)構(gòu)140各自包括平面三角形底部反射表面142、平面三角形第一側(cè)反射表面144和平面三角形第二側(cè)反射表面146。反射表面142、144、146在伸長矩形基部148上面。每個矩形基部148包圍LED PCB132之一的單個LED陣列134并且從LED陣列134接收光輸出。雖然描繪LED PCB132為朝著矩形基部148的最外部分，但是在備選實(shí)施例中，可以在其中更加完全地接收LED PCB132ο此外，在一些備選實(shí)施例中，可以省略矩形基部148。底部反射表面142都朝著中心頂點(diǎn)會聚，該中心頂點(diǎn)與照明單元軸Al基本上對準(zhǔn)并且與個別金字塔形結(jié)構(gòu)140中的每個金字塔形結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)124基本上對應(yīng)。金字塔形結(jié)構(gòu)140中的每個金字塔形結(jié)構(gòu)的側(cè)表面144和146的上邊實(shí)際上朝著中心頂點(diǎn)向下會聚。然而中心頂點(diǎn)構(gòu)成相對于底表面142頂點(diǎn)。
[0050]在一些實(shí)施例中，金字塔形結(jié)構(gòu)140的至少朝向內(nèi)部的表面可以是反射的。例如在一些實(shí)施例中，全部金字塔形結(jié)構(gòu)140可以由反射材料形成。此外，例如在一些實(shí)施例中，金字塔形結(jié)構(gòu)140的所有表面可以附加地或者備選地在其上包括真空沉積的銀金屬化涂層。
[0051]光學(xué)部件光輸出開口由在每個金子塔形結(jié)構(gòu)140的開放側(cè)中的多個個別開口 125共同形成。反射器、透鏡或者其它光學(xué)部件可以可選地提供在由于多個個別開口 125和/或個別開口 125中的一個或者多個開口形成的光輸出開口上面并且與其光學(xué)連通。例如在一些實(shí)施例中，喇叭型反射器可以提供在光輸出開口上面被并且基本上以縱向照明軸Al為中心。喇叭型反射器可以包括與由多個個別開口 125形成的光輸出開口光學(xué)連通的單個開口。
[0052]參照圖5和6，圖示光學(xué)部件的分別沿著圖4的截線5-5和6_6截取的界面圖。也描繪示例光線從LED PCB132的LED陣列134之一的多個LED134A-D延伸。理解許多其它光線將從LED陣列134的LED中的每個LED發(fā)散。
[0053]在圖5中，光線134C1被從LED134C引導(dǎo)到矩形基部148的頂部內(nèi)表面、然后向底表面142反射，該底表面又將光線134C1反射經(jīng)過光輸出開口 125。光線134B1被從LED1348引導(dǎo)到底表面142、然后反射通過光輸出開口 125。光線134A1被從LED134A引導(dǎo)到矩形基部148的底部內(nèi)表面、然后反射通過光輸出開口 125。
[0054]在圖6中，光線134D1被從LED134D引導(dǎo)到矩形基部148D的側(cè)內(nèi)表面148D、然后朝著頂點(diǎn)124引導(dǎo)通過光輸出開口 125。光線134E1被從LED134E直接引導(dǎo)通過光輸出開口 125。根據(jù)光線134D1和134E1的確切出射角度，它們中的一個或者兩個光線可以可選地射出圖5和6中所示金字塔形結(jié)構(gòu)140的光輸出開口 125、然后進(jìn)入一個或者多個其它金字塔形結(jié)構(gòu)140的光輸出開口 125，其中它們可能在射出其一個或者多個光輸出開口 125之前被更遠(yuǎn)反射附加一次或者多次。將從LED中的每個LED發(fā)射更多光線，這些光線的大多數(shù)將被一個或者多個金字塔形結(jié)構(gòu)140反射一次或者多次。光學(xué)部件120所實(shí)現(xiàn)的共同光輸出混合提供了在最終LED光輸出最終射出光學(xué)部件120之前對這樣的輸出的令人滿意的混合。
[0055]盡管這里已經(jīng)描述和圖示多個發(fā)明實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易設(shè)想用于執(zhí)行這里描述的功能和/或獲得這里描述的結(jié)果和/或這里描述的優(yōu)點(diǎn)中的一個或者多個優(yōu)點(diǎn)的多種其它手段和/或結(jié)構(gòu)并且每個這樣的變化和/或修改視為在這里描述的發(fā)明實(shí)施例的范圍內(nèi)。更一般而言，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解這里描述的所有參數(shù)、尺度、材料和配置是為了舉例并且實(shí)際參數(shù)、尺度、材料和/或配置將依賴于本發(fā)明教導(dǎo)被運(yùn)用于的一個或者多個具體應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識或者能夠僅使用例行實(shí)驗(yàn)來確立這里描述的具體發(fā)明實(shí)施例的許多等效實(shí)施例。因此將理解僅通過示例呈現(xiàn)前述實(shí)施例并且在所附權(quán)利要求及其等效含義的范圍內(nèi)可以用除了具體描述并且要求保護(hù)的方式之外的方式實(shí)現(xiàn)發(fā)明實(shí)施例。本公開內(nèi)容的發(fā)明實(shí)施例涉及這里描述的每個個別特征、系統(tǒng)、產(chǎn)品、材料、工具包和/或方法。此外，如果兩個或者更多這樣的特征、系統(tǒng)、產(chǎn)品、材料、工具包和/或方法未互不一致，則在本公開內(nèi)容的發(fā)明范圍內(nèi)包括這樣的特征、系統(tǒng)、產(chǎn)品、材料、工具包和/或方法的任何組合。
[0056]如這里定義和使用的所有定義應(yīng)當(dāng)理解為支配詞典定義、在通過引用而結(jié)合的文獻(xiàn)中的定義和/或定義的術(shù)語的普通含義。
[0057]如這里在說明書中和在權(quán)利要求中使用的不定冠詞“一個/ 一種”除非清楚地相反指明，則應(yīng)當(dāng)理解為意味著“至少一個/ 一種”。
[0058]應(yīng)當(dāng)理解如這里在說明書中和在權(quán)利要求中使用的短語“和/或”意味著這樣連結(jié)的要素中的“任一個或者兩個要素”、即在一些情況下聯(lián)合存在而在其它情況下分開存在的要素。應(yīng)當(dāng)以相同方式解釋用“和/或”列舉的多個要素、即這樣連結(jié)的要素中的“一個或者多個要素”。除了“和/或”子句具體標(biāo)識的要素之外的其它要素?zé)o論是否與具體標(biāo)識的那些要素有關(guān)還是無關(guān)都可以可選地存在。因此，作為非限制示例，對“A和/或B”的引用在與開放式言語、比如“包括”結(jié)合使用時可以在一個實(shí)施例中僅指代A(可選地包括除了 B之外的要素)；在另一實(shí)施例中僅指代B (可選地包括除了 A之外的要素)；在又另一實(shí)施例中指代A和B二者(可選地包括其它要素)；等等。
[0059]如這里在說明書中和在權(quán)利要求中使用的短語“至少一個”在引用一個或者多個要素的列表時應(yīng)當(dāng)理解為意味著從要素列表中的要素中的任何一個或者多個要素中選擇的至少一個要素、但是未必包括在要素列表內(nèi)具體列舉的每一個要素中的至少一個要素并且未排除要素列表中的要素的任何組合。這一定義也允許可以可選地存在除了在短語“至少一個”引用的要素列表內(nèi)具體標(biāo)識的要素之外的、無論是與具體標(biāo)識的那些要素有關(guān)還是無關(guān)的要素。
[0060]也應(yīng)當(dāng)理解，除非清楚地相反指示,在這里要求保護(hù)的包括多于一個步驟或者動作的任何方法中，方法的步驟或者動作的順序未必限于記載方法的步驟或者動作的順序。另外，在權(quán)利要求中在括號之間出現(xiàn)的標(biāo)號，如果有則是僅為了方便而提供并且未旨在于以任何方式限制權(quán)利要求。
[0061]在權(quán)利要求中以及在以上說明書中，諸如“包括”、“攜帶”、“具有”、“包含”、“涉及
至IJ”、“保持”、“由......組成”等所有過渡短語將理解為開放式、即意味著包括但不限于。
僅過渡短語“由......構(gòu)成”或者“實(shí)質(zhì)上由......構(gòu)成”應(yīng)當(dāng)分別是閉合或者半閉合過
渡短語。
【權(quán)利要求】
1.一種基于LED的照明單元，包括: 縱向延伸照明單元軸(A，A1)； 圍繞所述照明單元軸(A，A1)的光輸出開口(25，125)； 位于所述光輸出開口(25，125)以上并且圍繞所述照明單元軸(A，A1)的反射器(60)； 位于所述光輸出開口(25，125)以下并且圍繞所述照明單元軸(A，A1)的多個LED(34，134)，所述LED (34，134)中的每個LED發(fā)射具有光輸出中心軸的光輸出，所述光輸出中心軸大體上引向所述照明單元軸(A，A1)并且垂直于所述照明單元軸(A，A1)； 在所述LED(34，134)中的至少一些LED與所述照明單元軸(A，Al)之間插入的至少一個反射表面； 其中所述反射表面被定位成使得多個所述光輸出中心軸直接入射到其上；并且 其中所述反射表面被配置為使得在其上直接入射的多個所述光輸出中心軸被引導(dǎo)通過所述光輸出開口(25，125)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED的照明單元，其中所述反射表面是反射圓錐形光學(xué)構(gòu)件(40)，其具有最為鄰近所述光輸出開口(25，125)的頂點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LED的照明單元，其中所述頂點(diǎn)集中在所述照明單元軸(A，Al)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED的照明單元，其中所述反射表面包括朝著頂點(diǎn)會聚的多個平面表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于LED的照明單元，其中所述頂點(diǎn)集中在所述照明單元軸(A，Al)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED的照明單元，其中所述LED(34，134)布置在以所述照明單元軸(A，A1)為中心的多個平面裝配表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED的照明單元，其中所述反射表面包括圍繞所述照明單元軸(A，Al)徑向布置的多個金字塔形結(jié)構(gòu)(140)并且每個金字塔形結(jié)構(gòu)(140)具有最為鄰近所述照明單元軸(A，A1)的頂點(diǎn)。
8.一種基于LED的照明單元，包括: 縱向延伸照明單元軸(A，A1)； 圍繞所述照明單元軸(A，A1)的光輸出開口(25，125)； 位于所述光輸出開口(25，125)以上并且以所述照明單元軸(A，A1)為中心的光改變結(jié)構(gòu)； 位于所述光輸出開口(25，125)以下并且圍繞所述照明單元軸(A，A1)的多個LED PCB,所述LED PCB中的每個LED PCB基本上平行于所述照明單元軸(A，A1)并且在所述LED PCB上具有朝向內(nèi)部的LED (34，134)，所述朝向內(nèi)部的LED發(fā)射具有光輸出中心軸的光輸出；以及 在所述LED PCB內(nèi)部提供以所述照明單元軸(A，Al)為中心的反射圓錐形光學(xué)構(gòu)件(40)，所述圓錐形光學(xué)構(gòu)件(40)具有基部和頂點(diǎn)，所述頂點(diǎn)比所述基部更接近所述光輸出開口(25，125)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于LED的照明單元，其中所述圓錐形光學(xué)構(gòu)件(40)的在所述基部與所述頂點(diǎn)之間的外表面大體上為凹形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于LED的照明單元，還包括插入于所述LEDPCB之間的多個支撐結(jié)構(gòu)(26)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于LED的照明單元，其中所述支撐結(jié)構(gòu)(26)中的每個支撐結(jié)構(gòu)的至少朝向內(nèi)部的部分為反射性的。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于LED的照明單元，其中所述LEDPCB的每個LED PCB的至少朝向內(nèi)部的部分為反射性的。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于LED的照明單元，其中沿著所述照明單元軸(A，A1)的在所述基部與所述頂點(diǎn)之間的距離大于沿著所述照明單元軸(A，Al)的在所述頂點(diǎn)與所述光輸出開口(25，125)之間的距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于LED的照明單元，其中圍繞所述照明單元軸(A，A1)非對稱地布置奇數(shù)數(shù)目的所述LED PCB。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于LED的照明單元，其中所述光改變結(jié)構(gòu)是反射器(60)。
16.一種基于LED的照明單元，包括: 縱向延伸照明單元軸(A，A1)； 圍繞所述照明單元軸(A，A1)的光輸出開口(25，125)； 位于所述光輸出開口(25，125)以下并且圍繞所述照明單元軸(A，A1)的多個LED PCB,所述LED PCB中的每個LED PCB基本上平行于所述照明單元軸(A，A1)并且在所述LED PCB上具有朝向內(nèi)部的LED (34，134)，所述朝向內(nèi)部的LED發(fā)射具有光輸出中心軸的光輸出；以及 在所述LED PCB以內(nèi)提供并且圍繞所述照明單元軸(A，Al)徑向布置多個反射金字塔形結(jié)構(gòu)(140)，所述金字塔形結(jié)構(gòu)(140)中的每個金字塔形結(jié)構(gòu)具有最鄰近所述照明單元軸(A，A1)的頂點(diǎn)和最遠(yuǎn)離所述照明單元軸(A，A1)的基部，所述基部從所述LEDPCB中的單個LED PCB接收所述光輸出的大部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于LED的照明單元，其中提供奇數(shù)數(shù)目的所述金字塔形結(jié)構(gòu)(140)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于LED的照明單元，其中所述金字塔形結(jié)構(gòu)(140)的每個為非對稱。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于LED的照明單元，其中所述金字塔形結(jié)構(gòu)(140)的每個包括伸長矩形基部(148)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于LED的照明單元，還包括位于所述光輸出開口(25，125)以上并且圍繞所述照明單元軸(A，A1)的喇叭型反射器(60)。
【文檔編號】G02B6/00GK103620455SQ201280031097
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月24日
【發(fā)明者】B·羅伯格, E·A·羅思, D·菲伯格, J·H·奧賓 申請人:皇家飛利浦有限公司