專(zhuān)利名稱：用于照明裝置的反射器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于照明應(yīng)用的反射器系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于多元件光源的反射器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是將電能轉(zhuǎn)化為光的固態(tài)裝置，并且通常包括介于相反摻雜的半導(dǎo)體層之間的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體材料有源區(qū)。當(dāng)跨越摻雜層施加偏壓時(shí)，空穴和電子被注入有源區(qū)內(nèi)，它們?cè)谀抢飶?fù)合以發(fā)光。光從有源區(qū)和LED的表面發(fā)出。為了生成所需的輸出顏色，有時(shí)需要將更容易用普通半導(dǎo)體系統(tǒng)產(chǎn)生的光的顏色加以混合。其中特別令人關(guān)注的是生成白光以供在日常的照明應(yīng)用中使用。常規(guī)LED不能從其有源層生成白光；白光必須通過(guò)其他顏色的組合而產(chǎn)生。例如，已經(jīng)通過(guò)用黃色的熒光體、聚合物或染料圍繞藍(lán)色LED而將發(fā)藍(lán)光的LED用于生成白光，其中典型的熒光體是摻鈰的釔鋁石榴石(Ce:YAG)。周?chē)臒晒怏w材料“降頻轉(zhuǎn)換”一部分LED的藍(lán)光，將其顏色改變?yōu)辄S色。部分藍(lán)光穿過(guò)熒光體而不會(huì)改變，同時(shí)相當(dāng)一部分的光被降頻轉(zhuǎn)換為黃色。LED同時(shí)發(fā)出藍(lán)光和黃光，它們組合以提供白光。在另一種已知方法中，已經(jīng)通過(guò)用多色的熒光體或染料圍繞LED而將來(lái)自于發(fā)出紫光或紫外線的LED的光轉(zhuǎn)化為白光。實(shí)際上，已經(jīng)有多種其他的顏色組合被用于生成白光。因?yàn)楦鞣N不同光源元件的物理布置，所以多色光源經(jīng)常會(huì)投下具有分色的陰影并且提供具有較差色彩均勻性的輸出。例如，一個(gè)特征為藍(lán)色的光源和多個(gè)黃色光源可能在正面看時(shí)表現(xiàn)為具有藍(lán)色色調(diào)，而在從側(cè)面看時(shí)則表現(xiàn)為具有黃色色調(diào)。因此，與多色光源相關(guān)的一個(gè)難題是在整個(gè)視角范圍內(nèi)有良好的空間色彩混合。針對(duì)色彩混合問(wèn)題的一種已知方法是使用散射器以散射來(lái)自不同光源的光；但是，散射器通常會(huì)導(dǎo)致很寬的光束角。在需要狹窄的、方向更加可控的光束時(shí)，散射器可能并不可行。用于改進(jìn)色彩混合的另一種已知方法是在發(fā)出光之前使光在幾個(gè)表面上反射或者折射。這樣就具有使發(fā)出的光與其初始發(fā)射角解除關(guān)聯(lián)的效果。均勻性通常隨著折射次數(shù)的增加而改善，但是每一次折射都會(huì)伴有相關(guān)的損耗。很多應(yīng)用都使用中間散射機(jī)構(gòu) (例如形成的散射器和有紋理的透鏡)來(lái)混合各種顏色的光。這些裝置是有損耗的，并且因此改善色彩的均勻性要以裝置的光學(xué)效率為代價(jià)。很多現(xiàn)代的照明應(yīng)用都需要大功率LED用于增加亮度。大功率LED可能會(huì)汲取大電流，生成必須加以管理的大量的熱。很多系統(tǒng)采用的散熱片都必須要與發(fā)熱的光源保持良好的熱接觸。某些應(yīng)用依賴于冷卻技術(shù)，例如可能是復(fù)雜而又昂貴的熱管。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置的一個(gè)示范性實(shí)施例包括以下元件。多元件光源被安裝在副反射器的基部。副反射器適用于形成和引導(dǎo)輸出光束。主反射器被靠近光源設(shè)置以將來(lái)自光源的光重定向?yàn)槌蚋狈瓷淦?。主反射器被形成為反射?lái)自多元件光源的光以使光在入射到副反射器上之前即被空間混合。根據(jù)本發(fā)明的燈裝置的一個(gè)示范性實(shí)施例包括以下元件。保護(hù)性外殼圍繞多元件光源。外殼具有開(kāi)口端，光可以由開(kāi)口端發(fā)出。副反射器被設(shè)置在外殼內(nèi)并且被設(shè)置在光源周?chē)允构庠次挥诟狈瓷淦骰康闹行?。主反射器被設(shè)置用于將光源發(fā)出的光朝向副反射器反射以使光在入射到副反射器上之前即被空間混合。透鏡板被設(shè)置在外殼的開(kāi)口端上。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈裝置沿其直徑的截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈裝置的透視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源的頂部俯視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源的頂部俯視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源以及主反射器尖端部分的截面圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的主反射器的截面圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的主反射器的截面圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈裝置沿其直徑的截面圖。圖9a是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈裝置沿其直徑的截面圖。圖9b是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈裝置的暴露截面的透視圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈裝置沿其直徑的截面圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燈裝置沿其直徑的截面圖。圖12a是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的副反射器的透視圖。圖12b是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的副反射器的透視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于照明應(yīng)用，特別是多光源固態(tài)系統(tǒng)的反射器系統(tǒng)。該系統(tǒng)特別適合與多色發(fā)光二極管(LED)布置一起使用以提供具有良好空間色彩均勻性的緊湊聚焦的白光光束。光源可以被選擇用于生成變化的白光漸變(例如較暖的白光或較冷的白光)或者不同于白光的彩色光。應(yīng)用范圍涉及從商業(yè)和工業(yè)照明到軍事、執(zhí)法和其他專(zhuān)用用途等范圍。該系統(tǒng)使用兩個(gè)反射面以在發(fā)出光之前重新定向光。這有時(shí)被稱作“雙折射”結(jié)構(gòu)。一個(gè)或多個(gè)光源被設(shè)置在副反射器的基部。第一反射面由靠近一個(gè)或多個(gè)光源設(shè)置的主反射器提供。主反射器首先重定向來(lái)自光源的光并且在某些情況下散射該光，以使不同波長(zhǎng)的光在它們被重定向?yàn)槌蚋狈瓷淦鲿r(shí)得以混合。副反射器主要用于將光成形為所需的輸出光束。因此，主反射器被用于光的混色，而副反射器被用于成形輸出光束。反射器的布置允許將光源設(shè)置在副反射器的基部，在那里它可以與外殼或另一結(jié)構(gòu)熱耦合以為由光源產(chǎn)生的熱量提供出口。應(yīng)該理解的是當(dāng)一個(gè)元件被稱為“在另一個(gè)元件上”時(shí)，它可以是直接位于另一元件上，或者也可以是存在有中間元件。而且，相對(duì)術(shù)語(yǔ)例如“內(nèi)”、“外”、“上”、“上方”、“下”、“下方”和“以下”以及類(lèi)似術(shù)語(yǔ)可以在本文中被用于描述元件彼此之間的關(guān)系。應(yīng)該理解這些術(shù)語(yǔ)是為了涵蓋裝置中的除圖中所示取向以外的不同取向。盡管序數(shù)詞第一、第二等在本文中可以被用于描述不同的元件、部件、區(qū)域和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域和/或部分不應(yīng)由這些術(shù)語(yǔ)限定。這些術(shù)語(yǔ)僅僅是用于將元件、部件、區(qū)域或部分彼此區(qū)分開(kāi)。因此，除非另有明確說(shuō)明，否則以下介紹的第一元件、 部件、區(qū)域或部分也可以被稱為第二元件、部件、區(qū)域和/或部分而并不背離本發(fā)明的教導(dǎo)。如本文中所用，術(shù)語(yǔ)“光源”可以被用于表示單個(gè)發(fā)光體或多于一個(gè)的用作單一光源的發(fā)光體。例如，該術(shù)語(yǔ)可以被用于描述單個(gè)藍(lán)色LED，或者也可以被用于描述接近于作為單個(gè)光源發(fā)光的紅色LED和綠色LED。因此，除非另有說(shuō)明，否則術(shù)語(yǔ)“光源”不應(yīng)被解讀為要么就表示單元件結(jié)構(gòu)要么就表示多元件結(jié)構(gòu)的限制性含義。如本文中對(duì)于光所用的術(shù)語(yǔ)“顏色”是要描述具有特征性平均波長(zhǎng)的光；它并不是要將光限制為單一波長(zhǎng)。因此，特定顏色的光(例如綠色、紅色、藍(lán)色、黃色等)包括了圍繞特定平均波長(zhǎng)分組的一個(gè)波長(zhǎng)范圍。圖1和圖2根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例示出了包括反射器系統(tǒng)的燈裝置100。圖1是燈裝置100沿其直徑的截面圖。光源102被設(shè)置在燈100內(nèi)的碗形區(qū)域的基部。很多應(yīng)用例如白光應(yīng)用都必須用多色光源生成表現(xiàn)為某種確定顏色的混合光。因?yàn)橐粋€(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光與另一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光相比，在它們與燈的材料相互作用時(shí)將會(huì)遵循不同的路徑，所以必須要充分混合光以使色彩模式在輸出中并不明顯，從而看起來(lái)就像同色光源一樣。主反射器104被設(shè)置靠近光源102。從光源102發(fā)出的光與主反射器104相互作用，以使得在光被重定向?yàn)槌蚋狈瓷淦?06時(shí)進(jìn)行混色。副反射器106接收混合光并將其成形為具有用于指定應(yīng)用所期望的特征的光束。保護(hù)性外殼108圍繞光源102和反射器 104、106。光源102與外殼108在副反射器106的基部保持良好的熱接觸以提供通道用于將熱量散發(fā)到外界環(huán)境中。透鏡板110覆蓋外殼108的開(kāi)口端并且提供保護(hù)以免受外部因素的影響。從透鏡板110向內(nèi)伸出的是安裝支柱112，其將主反射器104靠近光源102固定就位。光源102可以包括產(chǎn)生相同色光或不同色光的一個(gè)或多個(gè)發(fā)光體。在一個(gè)實(shí)施例中，多色光源被用于生成白光。幾種顏色的光組合將會(huì)產(chǎn)生白光。例如，現(xiàn)有技術(shù)中已知將來(lái)自藍(lán)色LED的光與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的黃光組合以形成白色輸出?？梢酝ㄟ^(guò)在發(fā)光體周?chē)O(shè)置對(duì)藍(lán)光有光響應(yīng)的熒光體而用藍(lán)色發(fā)光體生成藍(lán)光和黃光。在激勵(lì)時(shí)，熒光體發(fā)出黃光，黃光隨后與藍(lán)光組合以得到白色。在該方案中，因?yàn)樗{(lán)光是在狹窄的頻譜范圍內(nèi)發(fā)出的，所以它被稱為飽和光。黃光是在大大加寬的頻譜范圍內(nèi)發(fā)出的，并且因此被稱為不飽和光。用多色光源生成白光的另一個(gè)示例是組合來(lái)自于綠色和紅色LED的光。RGB方案可以被用于生成不同顏色的光。有時(shí)加入琥珀色發(fā)光體以用于RGBA組合。上述組合都是示范性的；應(yīng)該理解在本發(fā)明的實(shí)施例中可以使用多種不同的顏色組合。這些可行的顏色組合中的幾種在授予Van de Ven等人的7213940號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中進(jìn)行了詳細(xì)介紹，該專(zhuān)利與本申請(qǐng)共同受讓于CREE LED LIGHTING SOLUTIONS, INC.并且通過(guò)引用將其全部并入本文。色彩組合可以用具有多塊芯片或具有彼此靠近設(shè)置的多個(gè)離散裝置的單一裝置實(shí)現(xiàn)。例如，光源102可以包括焊接至印刷電路板(PCB)的多色單片結(jié)構(gòu)(板載芯片)。 在某些實(shí)施例中，若干個(gè)LED被安裝至輔助底座以形成單個(gè)緊湊的光源。這種結(jié)構(gòu)的示例可以在申請(qǐng)?zhí)枮?2/154，691和12/156,995的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中找到，兩篇文獻(xiàn)共同受讓于 CREE、INC.并且通過(guò)引用將這兩片文獻(xiàn)全部并入本文。在圖1所示的實(shí)施例中，光源102由封裝114保護(hù)。封裝是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，并且因此僅在本文中簡(jiǎn)要介紹。封裝114的材料可以包含波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，例如熒光體。封裝114也可以包含光散射顆粒以輔助近場(chǎng)內(nèi)的色彩混合處理。盡管散布在封裝 114內(nèi)的光散射顆粒可能會(huì)導(dǎo)致光損失，但是只要光學(xué)效率可以接受，在某些應(yīng)用中還是需要使用它們與反射器104、106相配合。近場(chǎng)內(nèi)的色彩混合可以通過(guò)緊靠光源設(shè)置漫射/散射材料或結(jié)構(gòu)予以幫助。散射器在LED芯片內(nèi)、在LED芯片上或者離開(kāi)但卻緊靠LED芯片，其中散射器被設(shè)置為使得照明 /LED部件能夠具有不引人注意的形態(tài)同時(shí)仍然將來(lái)自LED芯片的光在近場(chǎng)內(nèi)混合。通過(guò)在近場(chǎng)內(nèi)散射，光可以在與任一反射器互相作用之前被預(yù)混合到一定程度。散射器可以包括以多種不同方式設(shè)置的多種不同材料。在某些實(shí)施例中，散射膜可以被設(shè)置在封裝114上。在其他的實(shí)施例中，散射器可以被包含在封裝114內(nèi)。在另一些實(shí)施例中，散射器可以離開(kāi)封裝，但是并不過(guò)分遠(yuǎn)離以便通過(guò)透鏡外部的光的反射而提供充分的混合。多種不同的結(jié)構(gòu)和材料均可被用作散射器，例如散射顆粒、幾何散射結(jié)構(gòu)或微結(jié)構(gòu)、包括微結(jié)構(gòu)的散射膜或者包括折射率光子膜的散射膜。散射器可以在LED芯片上采用多種不同的形狀；它例如可以是扁平形、半球形、錐形以及這些形狀的變形。封裝114也可以用作透鏡以在入射到主反射器104上之前成形光束。從光源發(fā)出的光首先入射到主反射器104上。主反射器104被靠近光源102設(shè)置以使幾乎所有發(fā)出的光都與其相互作用。在一個(gè)實(shí)施例中，安裝支柱112在光源102附近在適當(dāng)位置支撐主反射器104。螺釘、粘合劑或任意其他連接方式均可被用于將主反射器 104固定至安裝支柱112。因?yàn)榘惭b支柱112相對(duì)于光源102被隱藏在主反射器104背后， 所以安裝支柱112在光通過(guò)透鏡板110出射時(shí)只會(huì)擋住非常少量的光。主反射器104可以包括鏡面反射材料或散射材料。如果使用了鏡面材料，那么主反射器104可以是多面的以避免光源在輸出中成像。一種用于鏡面反射器的可用材料是已經(jīng)用金屬(例如鋁或銀)進(jìn)行過(guò)真空金屬化處理的聚合材料。另一種可用材料可以是使用已知工藝(例如沖壓或旋壓)成形的光學(xué)級(jí)鋁。主反射器104可以由自身反射性的材料成形，或者也可以先成形然后再覆以或者涂以反光材料膜。如果使用了鏡面材料，那么主反射器104優(yōu)選地應(yīng)在相關(guān)波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有不低于88%的反射率。主反射器104也可以包括高度反射性的散射性白色材料，例如微發(fā)泡的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(MCPET)。在這樣的實(shí)施例中，主反射器104用作反射器和散射器。主反射器104可以用多種不同的方式成形，以將來(lái)自光源102的光朝向副反射器 106反射。在圖1所示的實(shí)施例中，主反射器104具有向下至邊緣逐漸變細(xì)的大致為錐形的形狀。主反射器104的形狀應(yīng)該使得基本上所有從光源102發(fā)出的光在與副反射器106相互作用之前都先與主反射器104相互作用。主反射器104混合光并將其重定向?yàn)槌蚋狈瓷淦?06。副反射器106可以是鏡面或散射的。多種可用材料均可被用于構(gòu)建副反射器106。例如，可以使用已經(jīng)被覆以金屬的聚合材料。副反射器106也可以由金屬例如鋁或銀制成。副反射器106原則上用作光束成形裝置。因此，所需的光束形狀將會(huì)影響到副反射器106的形狀。副反射器106被設(shè)置為使其可以被輕易移除并用其他的副反射器替換以生成具有特定特征的輸出光束。在圖1所示的實(shí)施例中，副反射器106具有基本為拋物線狀的具有截頭端部的截面，其允許有上面可以安裝光源102的平面。由主反射器104重定向的光入射在副反射器106的表面上。因?yàn)楣庖呀?jīng)通過(guò)主反射器104被至少部分混色，所以設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)副反射器106方面增加了靈活性以形成具有所需特性的光束。因此，反射器結(jié)構(gòu)提供了修整過(guò)的輸出光束而無(wú)需犧牲空間色彩均勻性。燈裝置100的特征是碗形的副反射器106;但是，其他的結(jié)構(gòu)形狀也是可行的，以下參照?qǐng)D1 和圖12b介紹了其中的幾個(gè)示例。副反射器106可以利用已知的裝配技術(shù)例如螺釘、法蘭或粘合劑被保持在外殼 108內(nèi)。在圖1的實(shí)施例中，副反射器106由透鏡板110保持在合適的位置，透鏡板110則被固定至外殼108的開(kāi)口端。透鏡板110可以被移除，以在需要移除副反射器106以便例如清潔或更換時(shí)允許輕易地對(duì)副反射器106進(jìn)行操作。透鏡板110可以被設(shè)計(jì)用于進(jìn)一步修整輸出光束。例如，凸起形狀可以被用于收緊輸出光束角。透鏡板110可以具有多種不同的形狀以達(dá)到所需的光學(xué)效果。保護(hù)性外殼108圍繞反射器104、106和光源102以將這些內(nèi)部構(gòu)件與其他元件隔離。透鏡板110和外殼108可以構(gòu)成不透水的密封以避免濕氣進(jìn)入裝置100的內(nèi)部區(qū)域。 一部分外殼108可以包括是良好熱導(dǎo)體的材料，例如鋁或銅。外殼108的導(dǎo)熱部分可以通過(guò)提供用于使熱量從光源102通過(guò)外殼108進(jìn)入外界環(huán)境的路徑而用作散熱片。光源102 被設(shè)置在副反射器106的基部以使外殼108能夠形成與光源102的良好熱接觸。因此，光源102可以包括生成大量熱量的大功率LED。通過(guò)保護(hù)性套管116給光源102輸送電力。燈裝置100可以由與通過(guò)延伸穿過(guò)套管116的導(dǎo)線相連的遠(yuǎn)程電源供電，或者它也可以由裝在套管116內(nèi)的電池內(nèi)部地供電。套管116可以如圖1中所示帶有螺紋以用于安裝至外部結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，圓螺紋外殼可以被連接至螺紋端以使燈100能夠在標(biāo)準(zhǔn)的螺口座內(nèi)使用。其他的實(shí)施例可以包括常用的連接器(諸如GUM型連接器)例如用于向燈100內(nèi)輸送交流電。裝置也可以用其他方式安裝至外部結(jié)構(gòu)。套管116不僅用作結(jié)構(gòu)元件，而且也可以為其容納的高壓電路提供電絕緣，這有助于在安裝、調(diào)試和更換期間避免電擊。導(dǎo)管116可以包括絕緣或阻燃的熱塑性材料或陶瓷，不過(guò)也可以使用其他材料。圖2是燈裝置100的透視圖。主反射器102的下側(cè)是通過(guò)透明/半透明的透鏡板Iio可見(jiàn)的。安裝支柱112從透鏡板110向上延伸并將主反射器104保持為靠近光源 102(圖2中不可見(jiàn))。透鏡板110如圖所示可以用法蘭或凹槽保持在適當(dāng)位置。也可以使用其他的連接方式。示出了副反射器106的內(nèi)表面。在該實(shí)施例中，副反射器106包括多面的表面，不過(guò)在其他的實(shí)施例中該表面也可以是平滑的。多面的表面有助于進(jìn)一步破壞來(lái)自光源102的不同色彩的成像。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源102的頂部俯視圖。如上所述，可以使用多種不同的光源組合。在該特定實(shí)施例中，光源102包括具有四種顏色芯片(也就是一個(gè)紅色發(fā)光體、兩個(gè)綠色發(fā)光體和一個(gè)藍(lán)色發(fā)光體)的單個(gè)裝置。這種布置是典型的RGB配色方案。所有的發(fā)光體302、304、306都被設(shè)置在封裝308下方。在該實(shí)施例中，封裝308是半球形的。封裝308也可以具有不同的形狀以達(dá)到所需的光學(xué)效果。光散射顆粒或波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換顆?？梢陨⒉荚谡麄€(gè)封裝上。光源102和封裝308被設(shè)置在表面310上。表面310可以是基板、PCB或另一種類(lèi)型的表面。光源102的背部與外殼108(圖3中未示出)有良好的熱接觸。如果在脫離燈裝置100之前沒(méi)有混色，那么發(fā)光體302、304、306在表面310上的物理布置可能會(huì)在輸出中造成某種不均勻的色彩分布(也就是成像)。從主反射器102到副反射器106的雙折射混合了顏色并且避免LED布置在輸出中成像。輸出光的顏色由各個(gè)發(fā)光體302、304、306的發(fā)射能級(jí)控制?？刂齐娐房梢员挥糜谕ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)送至每一個(gè)發(fā)光體 302、304、306的電流來(lái)選擇發(fā)射顏色。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源102的頂部俯視圖。在圖示的實(shí)施例中，使用了兩個(gè)離散的發(fā)光體。綠色發(fā)光體402和紅色發(fā)光體404在表面408上被設(shè)于封裝406 下方。將綠光和紅光組合能夠生成白光。在其他的實(shí)施例中，可以組合藍(lán)色LED和紅色LED 以輸出白光。來(lái)自藍(lán)色LED的一部分光被降頻轉(zhuǎn)換為黃色(藍(lán)移的黃色)并與紅光組合以生成白光。輸出的均勻色彩在白光應(yīng)用中非常重要，其中彩色成像對(duì)人眼是很明顯的。離散的發(fā)光體402、404可以被分別生產(chǎn)并隨后安裝在表面408上。用通往發(fā)光體402、404下側(cè)的跡線來(lái)提供電連接。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光源102的截面圖。發(fā)光體502被設(shè)置在表面 504上。發(fā)光體502包括單個(gè)藍(lán)色LED。封裝506圍繞發(fā)光體502。在該實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換顆粒508散布在整個(gè)封裝506中。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料也可以被設(shè)置在發(fā)光體502上的共形層內(nèi)。在其他實(shí)施例中，熒光體可以相對(duì)于發(fā)光體502遠(yuǎn)離地設(shè)置。例如，遠(yuǎn)離的熒光體可以被集中在封裝的特定區(qū)域內(nèi)，或者它可以被包含在并不鄰近發(fā)光體502的共形層內(nèi)。發(fā)光體502發(fā)出藍(lán)光，其中的一部分隨后通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換顆粒508被黃移。這種轉(zhuǎn)換過(guò)程是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。未轉(zhuǎn)換的藍(lán)光和轉(zhuǎn)換出的黃光組合以生成白光輸出。在光離開(kāi)封裝508之后，它入射在主反射器104上(圖5中僅示出了反射器104的尖端)。遠(yuǎn)離的熒光體結(jié)構(gòu)能夠與如上所述的多種不同的顏色組合一起使用。例如，一個(gè)或多個(gè)藍(lán)色LED可以被用于藍(lán)色和藍(lán)移黃色的組合，或者一個(gè)或多個(gè)藍(lán)色LED可以與紅色LED組合以發(fā)出藍(lán)色、藍(lán)移黃色和紅色。這些顏色可以組合以發(fā)出白光。圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的主反射器600的截面圖。該具體反射器600具有多面的表面602。表面602上的各面破壞了多色光源102的成像。圖6中示出的各面相對(duì)較大以使它們能夠在附圖中輕易觀察到；但是，這些面可以是任意尺寸的微面以產(chǎn)生更加驚人的散射效果。圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的主反射器700的截面圖。與圖6中所示的主反射器600不同，主反射器700具有光滑的表面702。表面702的輪廓被設(shè)計(jì)為將從光源102發(fā)出的基本全部光都重定向?yàn)槌蚋狈瓷淦?圖7中未示出)。主反射器700具有通常為錐形的形狀和逐漸變細(xì)的邊緣區(qū)域。多種不同的表面輪廓都是可行的。圖8示出了燈裝置800沿直徑的截面圖。裝置800包括與圖1中的燈裝置100類(lèi)似的元件。該特定實(shí)施例的特征是副反射器802由兩個(gè)不同的拋物面部分界定。第一拋物面部分804被設(shè)置為更加靠近副反射器802的基部。第二拋物面部分806界定出副反射器802更加靠近外殼開(kāi)口的外部，通過(guò)該外殼開(kāi)口發(fā)光。這些拋物面部分804、806被成形用于實(shí)現(xiàn)具有特定特征的輸出光束并且可以由具有不同形狀的曲線界定。盡管圖示的副反射器 802具有兩個(gè)彎曲段，但是應(yīng)該理解其他的實(shí)施例也可以包括多于兩個(gè)彎曲段。圖9a和圖9b示出了燈裝置900的兩個(gè)視圖。圖9a示出了燈裝置900沿直徑的截面圖。圖9b示出了燈裝置900的透視圖，其中示出了截面的剖視部分。裝置900包括與圖1中的燈裝置100類(lèi)似的元件。該具體實(shí)施例包括圍繞光源102并且從副反射器106基部延伸至主反射器904的管狀元件902。光源102在該實(shí)施例中包括多個(gè)離散的被安裝至副反射器106基部的LED 906。這些LED 906中的每一個(gè)都具有其自己的封裝。如上所述， 這些LED可以是不同的顏色，利用雙折射結(jié)構(gòu)組合這些顏色以生成所需的輸出顏色。管狀元件902可以如圖9中所示是圓柱形的，或者它也可以是其他形狀例如橢圓形。管狀元件包括陡的(aggressive)散射器。散射材料可以分布在整個(gè)管的體積中，或者可以被涂覆在內(nèi)表面或外表面上。在從LED 908發(fā)出光時(shí)，管狀元件902引導(dǎo)光朝向主發(fā)射器904并同時(shí)混色。增加的光學(xué)引導(dǎo)有助于避免光從主反射器904的邊緣周?chē)┏?。管狀元?02也可以包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料例如熒光體。熒光體顆?？梢陨⒉荚诠軤钤?02的整個(gè)體積內(nèi)，或者可以被涂覆在內(nèi)表面或外表面上。用這種方式，管狀元件902可用于轉(zhuǎn)換一部分發(fā)出光的波長(zhǎng)。管狀元件可以由多種材料制成，包括例如硅、玻璃或透明聚合材料， 例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯。在該實(shí)施例中，主反射器圍繞基本為錐形的結(jié)構(gòu)周邊具有凹口 908。管狀元件902 與凹口 908相配合以使管狀元件902的內(nèi)表面接合凹口 908的外周表面。管狀元件902可以具有內(nèi)徑以使其貼合地配裝在凹口 908上，對(duì)準(zhǔn)并穩(wěn)定住相連的元件。凹口 908不僅可以用作對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，而且它也通過(guò)有效地遮擋接縫避免射出光而減少了在管狀元件908和主反射器904之間漏出的光量。圖10示出了燈裝置1000的實(shí)施例沿其直徑的截面圖。在該具體實(shí)施例中，主反射器1002具有由兩個(gè)線性部分界定的截面。第一部分1004具有相對(duì)于穿過(guò)裝置中心縱向延伸的軸線接近于法線的斜面。第二部分1006具有如圖所示更陡的斜面。管狀元件1008 具有的外徑恰好大到足以圍繞封裝114和主反射器1002的第一部分1004。盡管在圖10中并未示出，但是應(yīng)該理解特征類(lèi)似于燈裝置900中所示的凹口也可以被包含在任何一種不同的主反射器設(shè)計(jì)中。圖11示出了燈裝置1100的實(shí)施例的截面圖。燈裝置1100類(lèi)似于圖10中的燈裝置1000并且包括若干相同的元件。在該特定實(shí)施例中，管狀元件1102具有幾乎跨越主反射器I002整個(gè)寬度的大直徑。增大與光源102和管狀元件1102的距離改善了色彩混合并且提供了更加均勻的分布。盡管大直徑出于這些原因而表現(xiàn)良好，但是其他的直徑也可以被用于實(shí)現(xiàn)特定的輸出效果。圖1 和12b示出了副反射器1200的實(shí)施例的兩個(gè)透視圖。與圖1中所示副反射器106平滑的碗形不同，副反射器1200的特征是具有多塊鄰接面板1202的分段結(jié)構(gòu)。面板1202可以是平滑或多面的。它們可以由自身反射性的材料構(gòu)成或者是涂有或覆有反射性材料。盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選結(jié)構(gòu)詳細(xì)介紹了本發(fā)明，但是其他的方案也是可行的。例如，燈裝置的實(shí)施例可以包括本文中介紹的主反射器和副反射器的各種組合。因此，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍不應(yīng)受限于上述方案。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，包括安裝在副反射器基部的多元件光源，所述副反射器適用于成形和引導(dǎo)輸出光束；以及靠近所述光源設(shè)置的主反射器，將來(lái)自所述光源的光重定向?yàn)槌蛩龈狈瓷淦?，所述主反射器被成形為反射?lái)自所述多元件光源的光，以使光在入射到所述副反射器上之前即被空間地混合。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，進(jìn)一步包括部分圍繞所述光源以及所述主反射器和副反射器的保護(hù)性外殼。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，所述保護(hù)性外殼包括導(dǎo)熱材料，所述外殼與所述光源熱接觸。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，進(jìn)一步包括圍繞所述光源的管狀元件，所述管狀元件遠(yuǎn)離所述副反射器的基部向所述主反射器延伸。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置，所述主反射器包括凹口，所述管狀元件與所述凹口配合以使所述管狀元件的內(nèi)表面接合所述凹口。
6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置，所述管狀元件包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述光源包括具有多個(gè)發(fā)光二極管LED芯片的單個(gè)裝置，所述多個(gè)LED芯片被選擇為發(fā)出至少兩種不同顏色的光。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述光源包括被選擇為發(fā)出至少兩種不同顏色的光的多個(gè)離散裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述光源發(fā)出產(chǎn)生白光輸出的色彩的組合。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述光源以產(chǎn)生白光的組合發(fā)出紅光和綠光。
11.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中所述光源以產(chǎn)生白光的組合發(fā)出藍(lán)光和黃光。
12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述光源包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
13.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述主反射器包括鏡面反射器。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，所述主反射器進(jìn)一步包括多面的表面。
15.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光裝置，所述主反射器進(jìn)一步包括具有金屬涂層的聚合材料。
16.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述主反射器在所述主反射器的表面上包括高度反射性的鏡面膜。
17.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述主反射器包括漫反射器。
18.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述主反射器包括高度反射性的散射性白色材料。
19.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述主反射器包括微發(fā)泡的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯 PET材料。
20.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述主反射器具有大致為錐形的表面，所述主反射器被設(shè)置為使所述錐形表面的尖端朝向所述光源。
21.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述主反射器由分段線性的沿直徑截面界定。
22.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述副反射器具有大致為拋物面的形狀。
23.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述副反射器具有由靠近所述基部的第一拋物面部分和遠(yuǎn)離所述基部的第二拋物面部分界定的形狀。
24.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述副反射器包括涂有金屬的聚合材料。
25.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述副反射器包括金屬。
26.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述副反射器包括鏡面反射器。
27.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述副反射器在所述副反射器的內(nèi)表面上包括高度反射性的鏡面膜。
28.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，所述副反射器包括多塊鄰接的彎曲面板。
29.一種燈裝置，包括 多元件光源；圍繞所述光源的保護(hù)性外殼，所述外殼具有開(kāi)口端，光能夠通過(guò)開(kāi)口端發(fā)出； 副反射器，被設(shè)置在所述外殼內(nèi)并且被設(shè)置在所述光源周?chē)允顾龉庠次挥谒龈狈瓷淦骰康闹行奶?；主反射器，被設(shè)置用于將所述光源發(fā)出的光朝向所述副反射器反射，以使所述光在入射到所述副反射器上之前即被空間地混合；以及透鏡板，被設(shè)置在所述外殼的所述開(kāi)口端上。
30.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，進(jìn)一步包括從所述透鏡板向內(nèi)朝著所述光源延伸的安裝支柱，所述主反射器被設(shè)置在所述安裝支柱靠近所述光源的端部。
31.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，其中所述外殼包括導(dǎo)熱材料，所述外殼與所述光源熱接觸。
32.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述光源包括將多個(gè)發(fā)光二極管LED芯片設(shè)置在所述裝置上的單個(gè)裝置，所述多個(gè)LED芯片被選擇為發(fā)出至少兩種不同顏色的光。
33.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述光源包括被選擇為發(fā)出至少兩種不同顏色的光的多個(gè)離散裝置。
34.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，其中所述光源發(fā)出產(chǎn)生白光輸出的光色組合。
35.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，其中所述光源以產(chǎn)生白光的組合發(fā)出紅光和綠光。
36.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，其中所述光源以產(chǎn)生白光的組合發(fā)出藍(lán)光和黃光。
37.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述光源包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
38.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述主反射器包括鏡面反射器。
39.如權(quán)利要求38所述的燈裝置，所述主反射器進(jìn)一步包括多面的表面。
40.如權(quán)利要求38所述的燈裝置，所述主反射器進(jìn)一步包括具有金屬涂層的聚合材料。
41.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述主反射器包括漫反射器。
42.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述主反射器包括高度反射性的散射性白色材料。
43.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述主反射器包括微發(fā)泡的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯 PET材料。
44.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述主反射器具有大致為錐形的表面，所述主反射器被設(shè)置為使所述錐形表面的尖端朝向所述光源。
45.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述副反射器具有大致為拋物面的形狀。
46.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述副反射器包括涂有金屬的聚合材料。
47.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述副反射器包括金屬。
48.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述副反射器包括鏡面反射器。
49.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，進(jìn)一步包括保護(hù)性套管，被成形為容納給所述光源提供電力的導(dǎo)線。
50.如權(quán)利要求49所述的燈裝置，所述保護(hù)性套管適于安裝至某一表面。
51.如權(quán)利要求49所述的燈裝置，所述保護(hù)性套管包括絕緣和阻燃的材料。
52.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，其中無(wú)需移除所述光源就能夠?qū)⑺龈狈瓷淦鲝乃鐾鈿ひ瞥?br> 53.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，進(jìn)一步包括管狀元件，其圍繞所述光源并且遠(yuǎn)離所述副反射器的基部延伸向所述主反射器。
54.如權(quán)利要求53所述的燈裝置，所述主反射器包括凹口，所述管狀元件與所述凹口配合以使所述管狀元件的內(nèi)表面緊靠所述凹口。
55.如權(quán)利要求53所述的燈裝置，所述管狀元件包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
56.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述主反射器在所述主反射器的表面上包括高度反射性的膜。
57.如權(quán)利要求四所述的燈裝置，所述副反射器在所述副反射器的內(nèi)表面上包括高度反射性的膜。
全文摘要
一種用于照明裝置的反射器系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用兩個(gè)反射面以在發(fā)出光之前改變光的方向。一個(gè)或多個(gè)光源(102)被設(shè)置在副反射器(106)的基部。第一反射面由靠近一個(gè)或多個(gè)光源設(shè)置的主反射器(104)提供。主反射器(104)首先重定向并且在某些情況下散射來(lái)自光源的光以使不同波長(zhǎng)的光在它們被重定向?yàn)槌蚋狈瓷淦?106)時(shí)得以混合。副反射器主要用于將光成形為所需的輸出光束。主反射器和副反射器可以是鏡面反射器或漫反射器并且可以包括多面的表面。反射器的配置允許將光源設(shè)置在副反射器的基部，在此它可以與外殼或另一結(jié)構(gòu)熱耦合以為由光源產(chǎn)生的熱量提供出口。
文檔編號(hào)F21K99/00GK102449386SQ201080023107
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月6日
發(fā)明者P·K·皮卡德, R·科爾勒 申請(qǐng)人:克里公司