具有均勻照亮的外觀的基于led的直視照明器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了與基于LED的照明器（10）有關(guān)的方法和設(shè)備，該基于LED的照明器在光離開基于LED的照明器（10）之前重定向離開內(nèi)反射表面的來自其LED（40）的基本上所有光輸出至少一次。在一些實(shí)施例中，提供了一種基于LED的照明器（10），該照明器包括具有光輸出開口（20）、反射內(nèi)表面的殼體，跨光輸出開口（20）的漫射封蓋透鏡（30），以及被配置成重定向來自照明燈具（10）內(nèi)的多個(gè)LED（40）的光輸出的多個(gè)光學(xué)器件（50）。
【專利說明】具有均勻照亮的外觀的基于LED的直視照明器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上針對(duì)通過LED光源提供混合光的設(shè)備和方法。更具體地，本文公開的各種不同的創(chuàng)造性方法和設(shè)備涉及從混色的基于LED的直視照明器生成視亮度和顏色基本上均勻的光。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字照明技術(shù)，即基于諸如發(fā)光二極管(LED)之類的半導(dǎo)體光源的光照，提供了傳統(tǒng)熒光、HID和白熾燈的一種可行的替換方案。LED的功能優(yōu)點(diǎn)和益處包括高的能量轉(zhuǎn)換和光學(xué)效率、耐久性、較低的運(yùn)營(yíng)成本以及許多其他優(yōu)點(diǎn)和益處。LED技術(shù)的最近進(jìn)步提供了在許多應(yīng)用中允許實(shí)現(xiàn)各種各樣的照明效果的高效且魯棒的全光譜照明源。一些實(shí)施這些源的燈具的特征在于包括一個(gè)或多個(gè)能夠產(chǎn)生不同顏色(例如紅色、綠色和藍(lán)色)的LED的照明模塊以及用于獨(dú)立地控制LED的輸出以便生成各種各樣的顏色和變色照明效果的處理器，例如如通過引用合并于此的美國(guó)專利N0.6，016, 038和N0.6，211，626中詳細(xì)討論的。
[0003]由于LED的點(diǎn)源性質(zhì)的原因，采用多個(gè)LED的照明燈具(或者“照明器”)經(jīng)常具有可察覺的一個(gè)或多個(gè)局部化亮斑(例如亮度顯著增大的局部化區(qū)域)。例如，實(shí)現(xiàn)LED的基于LED的直視照明燈具經(jīng)常包含若干可見的與照明燈具的LED的位置相應(yīng)的局部化亮斑。再者，實(shí)現(xiàn)各種各樣顏色的多色LED的多通道照明燈具經(jīng)常由于LED的不同顏色而具有一個(gè)或多個(gè)局部化色斑(例如明顯不同顏色的局部化區(qū)域)。例如，實(shí)現(xiàn)LED的直視多通道照明燈具經(jīng)常包含若干可見的與各種不同顏色的LED的位置相應(yīng)的局部化色斑。這些亮斑和/或色斑在照明燈具可直視時(shí)可能提供不希望的審美外觀和/或可能在照明燈具照射的位置處提供不希望的照明特性。
[0004]因此，對(duì)于許多能夠產(chǎn)生特定色點(diǎn)和色溫的光的基于LED的照明器而言，希望的是在光輸出離開基于LED的照明燈具之前適當(dāng)?shù)鼗旌线@樣的LED的光輸出。LED的適當(dāng)混合可以降低照明燈具的光輸出中的任何不希望的色度非均勻性的存在并且提供更多希望的光輸出特性。在實(shí)現(xiàn)混合解決方案中，許多照明燈具采用多個(gè)大的混合腔室和/或僅僅從單個(gè)平坦光出射開口提供光照。這樣的配置可能導(dǎo)致不希望的大混合解決方案和/或有限效用的混合解決方案。
[0005]再者，為在遠(yuǎn)場(chǎng)混合來自LED光源的光、即利用具有均勻視亮度或顏色的光照射遠(yuǎn)處表面而開發(fā)的各種不同的技術(shù)沒有令人滿意地解決直視照明器的混色、均勻性或者照亮外觀。特別地，直視照明器的一個(gè)重要的特性是發(fā)射光的表面的均勻外觀。均勻外觀是其中不存在亮區(qū)或暗區(qū)或者光的顏色變化(例如帶綠色或者帶粉紅色的斑點(diǎn))的外觀。優(yōu)選地，觀察者應(yīng)當(dāng)不能簡(jiǎn)單地通過看著照明器就區(qū)分單獨(dú)的光源(或者其各行)或者辨別單獨(dú)的顏色(例如紅色、綠色或藍(lán)色)。
[0006]顏色均勻性是重要的，因?yàn)榻ㄖ熀驼彰髟O(shè)計(jì)師為了審美情趣不遺余力地隱藏照明器上的亮斑和顏色變化。例如，可以將燈具安裝在凹座內(nèi)(或者離壁更遠(yuǎn)的距離處)以便隱藏扇形邊效應(yīng)和直射眩光。當(dāng)照明器表現(xiàn)出必須使用其他技術(shù)隱藏的突出顏色或者視亮度非均勻性時(shí)，在壁上創(chuàng)建均勻顏色的產(chǎn)品的價(jià)值大大削弱。
[0007]照明器中使用的彩色LED光源的分立性質(zhì)使得對(duì)于直視式基于LED的照明器而言提供均勻視亮度和顏色更加困難。
[0008]因此，在本領(lǐng)域中存在提供這樣的基于LED的直視照明器的需要，該照明器產(chǎn)生來自多個(gè)LED的光輸出的令人滿意的混合，使得它的光發(fā)射表面在視亮度和顏色方面看起來基本上均勻，并且可選地可以克服現(xiàn)有混合解決方案的一個(gè)或多個(gè)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本公開內(nèi)容針對(duì)用于在直視式基于LED的照明器中產(chǎn)生視亮度和顏色基本上均勻的混合光的創(chuàng)造性方法和設(shè)備。 申請(qǐng)人:已經(jīng)認(rèn)識(shí)且領(lǐng)會(huì)到，直視照明器的光發(fā)射表面的均勻性可以通過在光離開基于LED的照明器之前重定向離開內(nèi)反射表面的來自其LED的基本上所有光輸出至少一次而改進(jìn)。
[0010]例如，在一些實(shí)施例中，提供了一種基于LED的照明器，該照明器包括具有光輸出開口、反射內(nèi)表面的殼體，跨光輸出開口的漫射封蓋透鏡以及多個(gè)光學(xué)器件，所述光學(xué)器件被配置成將來自照明燈具內(nèi)的多個(gè)LED的光輸出重定向到反射內(nèi)表面，否則所述光輸出將直接入射到漫射封蓋透鏡上。
[0011]總的說來，在一個(gè)方面中，提供了一種基于LED的照明器，該照明器包括殼體，該殼體具有光輸出開口、面向光輸出開口的LED支撐區(qū)域以及在LED支撐區(qū)域與光輸出開口之間延伸的多個(gè)漫反射壁。該照明燈具也包括:多個(gè)LED，其鄰近LED支撐區(qū)域；多個(gè)遮擋光學(xué)器件，每個(gè)遮擋光學(xué)器件在所述LED中的單個(gè)LED上方提供；以及漫射封蓋透鏡，其跨光輸出開口提供。每個(gè)LED選擇性地生成具有直接朝光輸出開口發(fā)射的分量的LED光輸出。每個(gè)遮擋光學(xué)器件至少將所述單個(gè)LED的LED光輸出的所述分量朝至少一個(gè)漫反射壁重定向。
[0012]在一些實(shí)施例中，漫反射壁呈矩形布置。
[0013]在一些實(shí)施例中，LED支撐區(qū)域是平坦的。在這些實(shí)施例的一些版本中，漫反射壁呈矩形布置。
[0014]在一些實(shí)施例中，漫射封蓋透鏡在漫反射壁頂上提供。再者，LED支撐區(qū)域可以包括通過其接納LED的多個(gè)開口和/或可以是漫反射的。
[0015]在一些實(shí)施例中，遮擋光學(xué)器件包括側(cè)面發(fā)射光學(xué)器件。
[0016]總的說來，在另一個(gè)方面中，提供了一種基于LED的照明器，該照明器包括殼體，該殼體具有LED支撐區(qū)域、從LED支撐區(qū)域向上延伸且圍繞LED支撐區(qū)域的漫反射內(nèi)表面以及光輸出開口。該基于LED的照明器也包括鄰近LED支撐區(qū)域的多個(gè)LED。這些LED包括第一顏色的LED和第二顏色的LED并且選擇性地生成具有直接朝光輸出開口發(fā)射的分量的LED光輸出。該基于LED的照明器也包括在LED上方提供且至少將LED的LED光輸出的所述分量朝漫反射內(nèi)表面重定向的多個(gè)遮擋光學(xué)器件。該基于LED的照明器也包括跨光輸出開口提供的漫射封蓋透鏡。
[0017]在一些實(shí)施例中，漫反射內(nèi)表面包括多個(gè)矩形布置的壁。在這些實(shí)施例的一些版本中，LED支撐區(qū)域是平坦的。在這些實(shí)施例的一些版本中，LED支撐區(qū)域在漫反射內(nèi)表面的底部提供。
[0018]在一些實(shí)施例中，遮擋光學(xué)器件包括至少一個(gè)單獨(dú)的在所述LED中的單個(gè)LED上方提供的光學(xué)器件。
[0019]在一些實(shí)施例中，漫射封蓋透鏡在漫反射內(nèi)表面頂上提供。
[0020]在一些實(shí)施例中，所述LED包括第三顏色的LED和第四顏色的LED。
[0021]在一些實(shí)施例中，所述LED在至少第一縱向延伸行和相鄰第二縱向延伸行中提供。在這些實(shí)施例的一些版本中，第一縱向延伸行中的LED在沿著行的長(zhǎng)度的方向上與第二縱向延伸行的LED位置偏移。
[0022]總的說來，在另一個(gè)方面中，提供了一種在基于LED的照明燈具中實(shí)現(xiàn)均勻照亮的外觀的方法，并且該方法包括步驟:將來自多個(gè)LED的基本上所有直視光輸出朝圍繞LED的漫反射內(nèi)表面重定向，其中直視光輸出是LED的直接朝漫射透鏡發(fā)射的光輸出；在漫反射內(nèi)表面處漫反射來自LED的基本上所有的光輸出；以及在內(nèi)表面處漫反射來自LED的基本上所有的光輸出之后，通過漫射透鏡透射光輸出。
[0023]在一些實(shí)施例中，所述LED為多通道LED。
[0024]在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括步驟:安裝照明燈具，使得漫射透鏡可直視。
[0025]在一些實(shí)施例中，將來自多個(gè)LED的基本上所有直視光輸出朝圍繞LED的漫反射內(nèi)表面重定向的步驟包括將來自所述LED中的單個(gè)LED的基本上所有直視光輸出朝漫反射內(nèi)表面的多個(gè)漫反射內(nèi)表面的全部重定向。
[0026]當(dāng)在本文中用于本公開的目的時(shí)，術(shù)語“LED”應(yīng)當(dāng)被理解為包括能夠響應(yīng)于電信號(hào)而生成輻射的任何電致發(fā)光二極管或者其他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)于電流而發(fā)射光的各種不同的基于半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、光發(fā)射聚合物、有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)、電致發(fā)光帶等等。特別地，術(shù)語LED指的是可以被配置成生成紅外光譜、紫外光譜以及可見光譜(通常包括從近似400納米到近似700納米的輻射波長(zhǎng))的各種不同部分中的一個(gè)或多個(gè)中的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的一些實(shí)例包括但不限于各種不同類型的紅外LED、紫外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 (下文中進(jìn)一步加以討論)。也應(yīng)當(dāng)理解的是，LED可以被配置成和/或控制成生成具有給定光譜的不同帶寬(例如半高全寬或FWHM)(例如窄帶寬、寬帶寬)以及給定一般顏色類別中的各種各樣的主波長(zhǎng)的輻射。
[0027]例如，被配置成生成基本上白色的光的LED (例如白色LED)的一種實(shí)現(xiàn)方式可以包括分別發(fā)射不同的電致發(fā)光光譜的若干管芯，這些光譜組合混合以形成基本上白色的光。在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，白色光LED可以與將具有第一光譜的電致發(fā)光轉(zhuǎn)換成不同的第二光譜的磷光體材料關(guān)聯(lián)。在這種實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)實(shí)例中，具有相對(duì)較短的波長(zhǎng)和窄帶寬光譜的電致發(fā)光“泵激”磷光體材料，這進(jìn)而輻射具有一定程度上更寬的光譜的更長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射。
[0028]也應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語LED沒有限制LED的物理和/或電封裝類型。例如，如上面所討論的，LED可以指具有多個(gè)管芯的單個(gè)光發(fā)射器件，這些管芯被配置成分別發(fā)射不同光譜的輻射(例如其可以或者可以不單獨(dú)可控)。再者，LED可以與被認(rèn)為是LED的組成部分的磷光體關(guān)聯(lián)(例如一些類型的白色LED)。一般而言，術(shù)語LED可以指封裝的LED、非封裝的LED、表面安裝LED、板載芯片LED、T封裝安裝LED、徑向封裝LED、功率封裝LED、包括某種類型的封套和/或光學(xué)元件(例如漫射透鏡)的LED等等。
[0029]術(shù)語“光源”應(yīng)當(dāng)被理解為指的是各種各樣的輻射源中的任何一種或多種，包括但不限于基于LED的源(包括一個(gè)或多個(gè)如上面所限定的LED)、白熾源(例如白熾燈、鹵素?zé)?、熒光源、磷光源、高強(qiáng)度放電源(例如鈉蒸汽、汞蒸氣和金屬鹵化物燈)、激光器、其他類型的電致發(fā)光源、火焰發(fā)光源(例如火焰)、蠟燭發(fā)光源(例如氣燈罩、碳弧輻射源)、光致發(fā)光源(例如氣體放電源)、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、運(yùn)動(dòng)發(fā)光源、熱發(fā)光源、摩擦發(fā)光源、聲致發(fā)光源、輻射發(fā)光源和發(fā)光聚合物。
[0030]給定光源可以被配置成生成可見光譜內(nèi)、可見光譜外的電磁輻射或者這二者的組合。因此，術(shù)語“光”和“輻射”在本文中互換地使用。另外，光源可以包括作為組成部件的一個(gè)或多個(gè)濾波器(例如濾色器)、透鏡或者其他光學(xué)部件。再者，應(yīng)當(dāng)理解的是，光源可以被配置用于各種各樣的應(yīng)用，包括但不限于指示、顯示和/或光照?！肮庹赵础笔且环N特別地被配置成生成具有足夠的強(qiáng)度以便有效地照射內(nèi)部或外部空間的輻射的光源。關(guān)于這點(diǎn)，“足夠的強(qiáng)度”指的是所述空間或環(huán)境中生成以便提供周圍環(huán)境光照(即可以間接地感知并且可以在整體地或者部分地被感知之前例如從各種各樣的居間表面中的一個(gè)或多個(gè)反射)的可見光譜內(nèi)的足夠的輻射功率(經(jīng)常采用單位“流明”以表示按照輻射功率或者“光通量”的來自光源的所有方向上的總光輸出)。
[0031]術(shù)語“光譜”應(yīng)當(dāng)被理解為指的是由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的輻射的任何一個(gè)或多個(gè)頻率(或者波長(zhǎng))。相應(yīng)地，術(shù)語“光譜”涉及不僅在可見范圍內(nèi)的頻率(或者波長(zhǎng))，而且涉及整個(gè)電磁譜的紅外、紫外和其他區(qū)域內(nèi)的頻率(或者波長(zhǎng))。再者，給定光譜可以具有相對(duì)較窄的帶寬(例如具有基本上很少的頻率或波長(zhǎng)分量的FWHM)或者相對(duì)較寬的帶寬(具有各種不同的相對(duì)強(qiáng)度的若干頻率或波長(zhǎng)分量)。也應(yīng)當(dāng)理解的是，給定光譜可以是兩個(gè)或更多其他光譜的混合的結(jié)果(例如分別從多個(gè)光源發(fā)射的混合輻射)。
[0032]出于本公開的目的，術(shù)語“顏色”與術(shù)語“光譜”可交換地使用。然而，術(shù)語“顏色”通常用來主要指一種可由觀察者感知的輻射屬性(盡管該用法并非意在限制該術(shù)語的范圍)。相應(yīng)地，措辭“不同的顏色”隱含地表示具有不同波長(zhǎng)分量和/或帶寬的多個(gè)光譜。也應(yīng)當(dāng)理解的是，可以關(guān)于白色光和非白色光二者使用術(shù)語“顏色”。
[0033]術(shù)語“色溫”在本文中通常與白色光有關(guān)地使用，但是該用法并非意在限制該術(shù)語的范圍。色溫基本上指的是白色光的特定顏色含量或濃淡(例如帶紅色的、帶藍(lán)色的)。給定輻射樣本的色溫常規(guī)上依照輻射與所討論的輻射樣本基本上相同的光譜的黑體輻射器的以開氏度(K)為單位的溫度進(jìn)行表征。黑體輻射器色溫通常落入從近似700開氏度(典型地被認(rèn)為最先對(duì)人眼可見)到超過10000開氏度的范圍內(nèi)；白色光通常在高于1500-2000開氏度的色溫下被感知到。
[0034]較低的色溫通常指示白色光具有更顯著的紅色分量或者“較暖的感覺”，而較高的色溫通常指示白色光具有更顯著的藍(lán)色分量或者“較冷的感覺”。舉例而言，火具有近似1800開氏度的色溫，常規(guī)的白熾燈泡具有近似2848開氏度的色溫，清晨的日光具有近似3000開氏度的色溫，并且陰天正午的天空具有近似10000開氏度的色溫。在具有近似3000開氏度的色溫的白色光下觀看的彩色圖像具有相對(duì)帶紅色的色調(diào)，而在具有近似10000開氏度的色溫的白色光下觀看的相同彩色圖像具有相對(duì)帶藍(lán)色的色調(diào)。
[0035]術(shù)語“照明燈具”和“照明器”在本文中互換地用來指特定形狀因子、組裝或封裝的一個(gè)或多個(gè)照明單元的實(shí)現(xiàn)方式或布置。術(shù)語“照明單元”在本文中用來指包括一個(gè)或多個(gè)相同或不同類型的光源的設(shè)備。給定照明單元可以具有各種各樣的光源安裝布置、夕卜殼/殼體布置和形狀和/或電氣和機(jī)械連接配置中的任何一種。另外，給定照明單元可選地可以和與光源的操作有關(guān)的各種不同的其他部件(例如控制電路系統(tǒng))關(guān)聯(lián)(例如包括、耦合到所述部件和/或與所述部件封裝在一起)?！盎贚ED的照明單元”指的是單獨(dú)地或者與其他非基于LED的光源結(jié)合地包括一個(gè)或多個(gè)如上面所討論的基于LED的光源的照明單元?！岸嗤ǖ馈闭彰鲉卧傅氖腔贚ED或者非基于LED的照明單元，其包括至少兩個(gè)被配置成分別生成不同光譜的輻射的光源，其中每個(gè)不同的源光譜可以稱為該多通道照明單元的“通道”。
[0036]術(shù)語“直視照明器”在本文中通常用來描述各種不同的照明燈具，其中從照明燈具發(fā)射的光在可由觀察者直視的位置處離開燈具。直視照明器可以包括一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射表面，所述表面被定位成使得光發(fā)射表面的至少一部分可由觀察者直視。應(yīng)當(dāng)理解的是，直視照明器中包括的光源可以被遮擋以免直視。
[0037]應(yīng)當(dāng)理解的是，前述概念以及下文中更詳細(xì)地討論的附加概念的所有組合(倘若這樣的概念并非相互不一致)都可以被設(shè)想為本文公開的發(fā)明主題的部分。特別地，出現(xiàn)在本公開末尾處的要求保護(hù)的主題的所有組合都可以被設(shè)想為本文公開的發(fā)明主題的部分。也應(yīng)當(dāng)理解的是，本文明確采用的也可能出現(xiàn)在通過引用合并的任何公開中的術(shù)語應(yīng)當(dāng)給予與本文公開的特定概念最一致的含義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]在附圖中，貫穿不同視圖，相似的附圖標(biāo)記一般表示相同的部分。再者，附圖不一定符合比例，相反地，重點(diǎn)一般放在圖解說明本發(fā)明的原理。
[0039]圖1圖示出混合來自多個(gè)LED的光輸出以便實(shí)現(xiàn)均勻照亮的外觀的基于LED的照明器的一個(gè)實(shí)施例的透視截面圖。
[0040]圖2圖示出圖1的基于LED的照明器的前視截面圖。
[0041]圖3圖示出圖1的基于LED的照明器的單個(gè)LED和單個(gè)光學(xué)器件的截面圖；也圖不出由該LED發(fā)射的一些光輸出的光線蹤跡。
[0042]圖4圖示出基于LED的照明器的漫射封蓋透鏡被移除的圖1的基于LED的照明器的頂視圖；也圖示出由基于LED的照明器的一些LED發(fā)射的一些光輸出的光線蹤跡。
[0043]圖5圖示出基于LED的照明器的漫射封蓋透鏡被移除的圖1的基于LED的照明器的側(cè)視圖；也圖示出由基于LED的照明器的一些LED發(fā)射的一些光輸出的光線蹤跡。
[0044]圖6圖示出基于LED的照明器的漫射封蓋透鏡被移除且基于LED的照明器的殼體被圖示為半透明的圖1的基于LED的照明器的透視圖；也圖示出由一些LED發(fā)射的一些光輸出的光線蹤跡。
[0045]圖7圖示出基于LED的照明器的漫射封蓋透鏡被移除的圖1的基于LED的照明器的前視截面圖；也圖示出由一些LED發(fā)射的一些光輸出的光線蹤跡。
[0046]圖8圖示出可以在圖1的基于LED的照明器中實(shí)現(xiàn)的LED布置的頂視圖。
【具體實(shí)施方式】[0047]實(shí)現(xiàn)LED的照明燈具經(jīng)常由于LED的點(diǎn)源性質(zhì)的原因而具有可察覺的一個(gè)或多個(gè)局部化亮斑，和/或由于LED的不同顏色的原因(當(dāng)提供不同顏色的LED時(shí))而具有一個(gè)或多個(gè)局部化色斑。這些亮斑和/或色斑在照明燈具可直視時(shí)可能提供不希望的審美外觀和/或可能在照明燈具照射的位置處提供不希望的照明特性。因此，在本領(lǐng)域中存在提供這樣的基于LED的照明器的需要，該照明器混合來自多個(gè)LED的光輸出以便實(shí)現(xiàn)亮度和/或顏色均勻的照亮的外觀。
[0048]鑒于以上所述，本發(fā)明的各個(gè)不同的實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)方式針對(duì)基于LED的照明器。
[0049]在以下詳細(xì)描述中，出于解釋而不是限制的目的，闡述了公開特定細(xì)節(jié)的代表性實(shí)施例以便提供對(duì)于要求保護(hù)的本發(fā)明的透徹理解。然而，受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是，偏離本文公開的特定細(xì)節(jié)的、依照本教導(dǎo)的其他實(shí)施例仍然處于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。而且，可以省略公知設(shè)備和方法的描述以便不使這些代表性實(shí)施例的描述模糊不清。這樣的方法和設(shè)備顯然處于要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，本文公開的方法和設(shè)備的方面結(jié)合具有特定的大體矩形的殼體的照明燈具進(jìn)行說明。然而，本文公開的方法和設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)方面可選地可以在其他殼體配置中實(shí)現(xiàn)，所述殼體配置諸如例如具有不同數(shù)量的內(nèi)表面的殼體、具有一個(gè)或多個(gè)非平坦表面的殼體、具有可替換的光輸出開口的殼體和/或具有不同的總體形狀的殼體。在不偏離要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可以設(shè)想本文描述的基于LED的照明器的一個(gè)或多個(gè)方面的利用可替換地配置的殼體的實(shí)現(xiàn)方式。
[0050]參照?qǐng)D1-7，圖示出混合來自多個(gè)LED的光輸出以便實(shí)現(xiàn)均勻照亮的外觀的基于LED的照明器10的實(shí)施例的各個(gè)不同的方面。首先參照?qǐng)D1-2，提供了基于LED的照明器10的實(shí)施例的兩個(gè)視圖。圖1圖示出基于LED的照明器10的透視截面圖，并且圖2圖示出基于LED的照明器10的前視截面圖?；贚ED的照明器10包括具有多個(gè)壁23、25、27和29 (在圖5中圖示出，但是未在圖1和圖2的截面圖中圖示出)的殼體，這些壁從LED支撐區(qū)域21向上延伸。在一些實(shí)施例中，壁23、25、27和29和LED支撐區(qū)域21可選地可以粘合形成。
[0051]LED支撐區(qū)域21支撐多個(gè)LED 40和相應(yīng)的各個(gè)光學(xué)器件50，每個(gè)光學(xué)器件在LED40中的單個(gè)LED上方提供。如通過圖1和圖2的LED 40和光學(xué)器件50的截面中圖示出的，LED 40和光學(xué)器件50通過多個(gè)開口延伸，這些開口通過LED支撐區(qū)域21提供。LED 40和/或光學(xué)器件50可選地可以耦合到LED支撐區(qū)域21的外側(cè)提供的單獨(dú)的表面。例如，在一些實(shí)施例中，LED 40可以耦合到LED支撐區(qū)域21的外側(cè)提供的一個(gè)或多個(gè)LED印刷電路板(PCB)，并且光學(xué)器件50也可以耦合到LED PCB。再者，例如，在一些實(shí)施例中，LED 40可以耦合到LED支撐區(qū)域21的外側(cè)提供的一個(gè)或多個(gè)LED PCB,并且光學(xué)器件50可以緊鄰?fù)ㄟ^LED支撐區(qū)域21提供的對(duì)應(yīng)開口耦合到LED支撐區(qū)域21。再者，例如，在一些實(shí)施例中，LED 50可以直接或間接地耦合到LED支撐區(qū)域21的外側(cè)提供的散熱器。在可替換的實(shí)施例中，LED 40和/或光學(xué)器件50中的一個(gè)或多個(gè)可以完全安裝在LED支撐區(qū)域21頂上并且不通過LED支撐區(qū)域21的開口延伸。例如，在一些實(shí)施例中，LED 40可以在于其內(nèi)側(cè)安裝在LED支撐區(qū)域21頂上的一個(gè)或多個(gè)LED PCB上提供，并且光學(xué)器件50可選地也可以安裝在LED PCB頂上。受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)且領(lǐng)會(huì)到，可以提供支撐LED且與LED接口以便使得來自LED的光輸出能夠進(jìn)入照明燈具10的殼體內(nèi)部的其他配置。
[0052]LED 40和光學(xué)器件50沿著LED支撐區(qū)域21布置在兩個(gè)縱向延伸行中。一行的LED 40在沿著行的長(zhǎng)度的方向上與另一行的LED位置偏移。換言之，鄰近行的LED 40不是直接并排提供，這可以在圖1、圖2、圖4、圖6和圖8中看出。LED 40中的每一個(gè)被定位成使得其中心LED軸A (圖2)與跨殼體的光輸出開口 20提供的漫射透鏡30相交。中心LED軸A是LED的離開安裝LED的表面且與其大體上垂直地延伸的軸。在一些實(shí)施例中，中心LED軸A可以基本上與LED發(fā)射的LED光輸出的中心相應(yīng)。LED 40中的每一個(gè)被定位成使得如果不存在光學(xué)器件50，那么LED 40發(fā)射的一些光輸出將直接入射到漫射透鏡30上，而不首先入射到壁23、25、27和29之一或者LED支撐區(qū)域21上。
[0053]在一些實(shí)施例中，LED 40全部發(fā)射白色光。在這些實(shí)施例的一些版本中，不同的LED 40被配置成分別生成不同色溫的白色光(例如一些LED 40發(fā)射近似2700K的光，一些LED 40發(fā)射近似3000K的光，和/或一些LED 40發(fā)射近似3500K的光)。在一些實(shí)施例中，不同的LED 40被配置成分別生成不同光譜的輻射。例如，在一些實(shí)施例中，LED 40可以包括發(fā)射紅色、藍(lán)色、綠色、琥珀色和/或白色中的兩個(gè)或更多個(gè)的多通道LED。例如，在一些實(shí)施例中，LED 40可以包括生成紅色、綠色、藍(lán)色、白色2700K和白色4000K光譜的五個(gè)通道。
[0054]圖8圖示出可以在基于LED的照明器10中實(shí)現(xiàn)的LED布置的頂視圖。該LED布置包括四個(gè)紅色LED 40R、四個(gè)藍(lán)色LED 40B、四個(gè)綠色LED 40G、四個(gè)白色近似2700K LED 40W1以及四個(gè)白色近似4000KLED40W2。LED的共同的陰影引用共同的顏色(例如全部紅色LED40R具有實(shí)心黑色陰影)。在圖示出的圖8的LED布置中，紅色LED 40R未在LED縱向延伸行的任一端提供。再者，在圖示出的LED布置中，相同顏色的兩個(gè)LED未最接近地鄰近彼此提供。換言之，對(duì)于圖8的每個(gè)LED而言，相同行中最靠近的LED和鄰接行中最靠近的LED是不同的顏色。例如，每個(gè)紅色LED 40R在相同行中最接近地鄰近白色近似2700K LED 40W1和白色近似4000K LED 40W2,并且在鄰接行中最接近地鄰近偏移的綠色LED 40G和偏移的藍(lán)色 LED 40B。
[0055]壁23、25、27和29圍繞LED 40。壁23和25與LED 40的兩個(gè)縱向延伸行基本上平行地延伸，并且壁27和29在壁23和25之間且與壁23和25基本上垂直地延伸。在圖示出的實(shí)施例中，壁27和29隨著其從LED支撐區(qū)域21移到光輸出開口 20而向外稍微變細(xì)(taper)，如通過觀看圖5中的壁29說明的。盡管這里圖示出形成圍繞LED 40的內(nèi)表面的某些壁，但是受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)和領(lǐng)會(huì)到，在可替換的實(shí)施例中，可以提供可替換的結(jié)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施例中，這些壁中的一個(gè)或多個(gè)可以包括向內(nèi)和/或向外變細(xì)的內(nèi)面向表面。再者，例如，在一些實(shí)施例中，這些壁中的一個(gè)或多個(gè)可以是非平坦的。例如，在一些實(shí)施例中，可以提供圍繞所有LED的單個(gè)弧形壁。再者，例如，在一些實(shí)施例中，這些壁中的一個(gè)或多個(gè)可以包括多個(gè)可區(qū)分表面。
[0056]至少壁23、25、27和29的內(nèi)表面是反射的。在這些實(shí)施例的一些版本中，內(nèi)表面是漫反射的。在一些實(shí)施例中，內(nèi)表面由紋理化高反射材料形成以便提供漫反射。在一些實(shí)施例中，內(nèi)表面可以包括微發(fā)泡聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(MCPET)片以便提供漫反射。在一些實(shí)施例中，可以利用提供從近似85%至近似95%的反射率的涂料和/或材料。在一些實(shí)施例中，LED支撐區(qū)域21也可以是反射的。例如，LED支撐區(qū)域21的內(nèi)表面可以是漫反射的。受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)和領(lǐng)會(huì)到，可以利用各種不同的涂料和/或材料以便在基于LED的照明器10的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)表面上實(shí)現(xiàn)漫反射。
[0057]漫射透鏡30在光輸出開口 20上方提供，并且通過其透射和漫射從LED 40發(fā)射的光。漫射透鏡30可以利用例如紋理化和/或體積擴(kuò)散以便實(shí)現(xiàn)通過其透射的光的漫射。在一些實(shí)施例中，漫射透鏡30也可以在從LED 40發(fā)射的光輸出穿過其時(shí)對(duì)該光輸出定形。例如，漫射透鏡30可以使一個(gè)或多個(gè)光分布軸上的光輸出縮短和/或延長(zhǎng)以便創(chuàng)建希望的光束模式。在一些特定的實(shí)施例中，漫射透鏡30可以是可從馬薩諸塞州謝菲爾德市的BayerMaterialScience獲得的MAKR0L0N流明XT光漫射片。在一些其他的特定實(shí)施例中，漫射透鏡30可以是利用可從不列顛哥倫比亞省蘭利市的飛利浦Ledalite獲得的MES00PTICS技術(shù)的透鏡。盡管這里圖示出殼體頂上的單個(gè)縱向延伸的封蓋透鏡30，但是受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)和領(lǐng)會(huì)到，在可替換的實(shí)施例中，可以利用封蓋透鏡30的其他配置和/或放置。例如，在一些實(shí)施例中，封蓋透鏡30可以包括多段，可以為非矩形，可以與光輸出開口不同地定形，和/或可以在位置上安裝在其他位置(例如更靠近LED 40)。
[0058]LED 40中的每一個(gè)生成的光輸出通過各自的光學(xué)器件50定向到結(jié)構(gòu)21、23、25、27和29的內(nèi)表面中的一個(gè)或多個(gè)，在那里，它在通過漫射透鏡30離開殼體之前被漫反射一次或多次。每個(gè)光學(xué)器件50被定位和配置成至少將來自對(duì)應(yīng)LED 40的基本上所有的光重定向，該光在沒有提供光學(xué)器件50的情況下將直接入射到漫射透鏡30上。因此，在照明燈具10中，基本上沒有來自LED 40的光輸出直接入射到漫射透鏡30上。相反地，在照明燈具10中，來自LED 40的基本上所有的光輸出在入射到漫射透鏡30上之前首先從結(jié)構(gòu)21、23、25、27和29的內(nèi)表面中的至少一個(gè)反射。
[0059]參照?qǐng)D3，以另外的細(xì)節(jié)與對(duì)應(yīng)LED 40發(fā)射的一些光輸出的光線蹤跡一起圖示出光學(xué)器件50之一。圖示出的光學(xué)器件50是側(cè)面發(fā)射TIR光學(xué)器件并且包括圍繞LED 40的基座的基座56。在一些實(shí)施例中，光學(xué)器件50可以是可從馬薩諸塞州雷丁市的FRAEN公司獲得的F360L-3-RE-0R側(cè)面發(fā)射器透鏡。在可替換的實(shí)施例中，可以利用至少將來自對(duì)應(yīng)LED 40的基本上所有的光重定向的其他光學(xué)器件，該光在沒有提供該光學(xué)器件的情況下將直接入射到漫射透鏡30上。例如，在可替換的實(shí)施例中，可以利用反向反射器光學(xué)器件，非360°側(cè)面發(fā)射光學(xué)器件(例如180°側(cè)面發(fā)射光學(xué)器件)，在超過一個(gè)LED上方提供的光學(xué)器件，和/或非TIR光學(xué)器件。
[0060]光學(xué)器件50在光學(xué)器件的頂部包括成角度以便滿足TIR的360°發(fā)射TIR區(qū)52，并且全內(nèi)反射入射到其上的來自LED 40的基本上所有光輸出，例如光線A和B。光線A被TIR區(qū)52反射，并且朝LED支撐區(qū)域21被定向離開光學(xué)器件50，在LED支撐區(qū)域處，它再次反射并且朝從LED支撐區(qū)域21向上延伸的壁23、25、27、29之一定向。光線B被TIR區(qū)52反射，并且朝LED支撐區(qū)域21或者從LED支撐區(qū)域21向上延伸的壁23、25、27、29之一被定向離開光學(xué)器件50。諸如光線C之類的其他光線通過光學(xué)器件50朝從LED支撐區(qū)域21向上延伸的壁之一定向，以及可選地被光學(xué)器件50朝所述壁之一折射。在一些實(shí)施例中，在不存在光學(xué)器件50的情況下將直接入射到漫射透鏡30上的基本上所有光輸出都直接入射到TIR區(qū)52上并且由此反射。
[0061]現(xiàn)在參照?qǐng)D4-7，給出了基于LED的照明器10的各種不同的視圖，每個(gè)視圖具有其中可見的由所述LED 40中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射的一些光輸出的光線蹤跡。圖4圖示出漫射封蓋透鏡30被移除的基于LED的照明器10的頂視圖。在圖4中，可以看出，由LED 40生成的一些光輸出通過光學(xué)器件50被定向至壁23、25和29的內(nèi)表面，在那里，它漫反射回到其他內(nèi)表面或者通過光輸出開口 20出去(如通過離開照明燈具10的一些光線所圖示的)。圖5圖示出漫射封蓋透鏡30被移除的基于LED的照明器10的側(cè)視圖。在圖5中，可以看出，由LED 40生成的一些光輸出通過光學(xué)器件50被定向至壁25和29的內(nèi)表面以及LED支撐區(qū)域21的內(nèi)表面，在那里，它漫反射回到其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)或者通過光輸出開口 20出去(如通過離開照明燈具10的一些光線所圖示的)。圖6圖示出漫射封蓋透鏡30被移除并且基于LED的照明器10的殼體被圖示為半透明的基于LED的照明器10的透視圖。在圖6中，也可以看到光從光學(xué)器件50的發(fā)射以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各個(gè)不同的漫反射。圖7圖示出漫射封蓋透鏡30被移除的圖1的基于LED的照明器的前視截面圖。在圖7中，圖示出來自兩個(gè)LED 40的光輸出通過兩個(gè)光學(xué)器件50的發(fā)射及其通過壁23、25和LED支撐區(qū)域21的內(nèi)表面的漫反射。
[0062]照明燈具10可以是一種直視照明燈具，并且漫射透鏡30可以形成照明燈具的外部可直視透鏡。在這些實(shí)施例的一些版本中，直視照明燈具可以是一種凹式線性直視照明燈具。
[0063]盡管本文描述和圖示了若干本發(fā)明實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易設(shè)想用于執(zhí)行所述功能和/或獲得所述結(jié)果和/或本文描述的優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)的各種各樣的其他裝置和/或結(jié)構(gòu)，并且每種這樣的變型和/或修改被認(rèn)為處于本文描述的本發(fā)明實(shí)施例的范圍之內(nèi)。更一般地說，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解，本文描述的所有參數(shù)、尺寸、材料和配置預(yù)期是示例性的并且實(shí)際的參數(shù)、尺寸、材料和/或配置將取決于針對(duì)其使用本發(fā)明教導(dǎo)的特定一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到或者能夠僅僅使用例行實(shí)驗(yàn)確定本文描述的特定本發(fā)明實(shí)施例的許多等效物。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，前述實(shí)施例僅僅通過實(shí)例而給出，并且在所附權(quán)利要求書及其等效物的范圍內(nèi)，可以與具體描述和要求保護(hù)的實(shí)施例不同地實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例。本公開的本發(fā)明實(shí)施例針對(duì)本文描述的每種單獨(dú)的特征、系統(tǒng)、物品、材料、工具包和/或方法。另外，如果這樣的特征、系統(tǒng)、物品、材料、工具包和/或方法不相互不一致，那么兩個(gè)或更多這樣的特征、系統(tǒng)、物品、材料、工具包和/或方法的任意組合都包含在本公開的發(fā)明范圍內(nèi)。
[0064]本文限定和使用的所有定義都應(yīng)當(dāng)被理解為支配字典定義、通過引用合并的文獻(xiàn)中的定義和/或定義的術(shù)語的普通含義。
[0065]除非有相反的明確說明，在本文的說明書和權(quán)利要求書中使用的不定冠詞“一”應(yīng)當(dāng)被理解為表示“至少一個(gè)”。
[0066]在本文的說明書和權(quán)利要求書中使用的短語“和/或”應(yīng)當(dāng)被理解為表示這樣結(jié)合的元素(即在一些情況下合取存在并且在其他情況下析取存在的元素)中的“任一個(gè)或二者”。利用“和/或”列出的多個(gè)元素應(yīng)當(dāng)以相同的方式進(jìn)行解釋，即這樣結(jié)合的元素中的“一個(gè)或多個(gè)”。除了由“和/或”子句特定地標(biāo)識(shí)的元素之外，可選地可以存在其他元素，不管其與特定地標(biāo)識(shí)的那些元素有關(guān)還是無關(guān)。
[0067]當(dāng)在本文的說明書和權(quán)利要求書中使用時(shí)，涉及具有一個(gè)或多個(gè)元素的列表的短語“至少一個(gè)”應(yīng)當(dāng)被理解為表示選自該元素列表的元素中的任何一個(gè)或多個(gè)的至少一個(gè)元素，但是不一定包括該元素列表內(nèi)特別地列出的每一個(gè)元素的至少一個(gè)并且不排除該元素列表中的元素的任何組合。這個(gè)定義也允許可選地可以存在與短語“至少一個(gè)”涉及的元素列表內(nèi)特別地標(biāo)識(shí)的元素不同的元素，不管其與特別地標(biāo)識(shí)的那些元素有關(guān)還是無關(guān)。
[0068]還應(yīng)當(dāng)理解的是,除非有相反的明確說明，在本文所述的包括超過一個(gè)步驟或動(dòng)作的任何方法中，該方法的步驟或動(dòng)作的順序不一定限于該方法的步驟或動(dòng)作被記載的順序。
[0069]再者，在權(quán)利要求中出現(xiàn)在括號(hào)中的附圖標(biāo)記(如果有的話)僅僅為了方便而提供，并且不應(yīng)當(dāng)以任何方式被視為限制了權(quán)利要求。
[0070]在權(quán)利要求書中以及在上面的說明書中，所有過渡短語(例如“包括”、“包含”、“帶有”、“具有”、“含有”、“涉有”、“擁有”、“構(gòu)成”等等)都應(yīng)當(dāng)被理解為開放式的，即表示包含但不限于。如美國(guó)專利局專利審查程序手冊(cè)2111.03節(jié)中所述，只有過渡短語“由……組成”和“基本上由 ……組成”分別應(yīng)當(dāng)是封閉式的或者半封閉式過渡短語。
【權(quán)利要求】
1.一種基于LED的照明器,包括: 殼體，其具有光輸出開口(20)、面向所述光輸出開口(20)的LED支撐區(qū)域(21)以及在所述LED支撐區(qū)域(21)與所述光輸出開口(20)之間延伸的多個(gè)漫反射壁(23，25，27，29); 多個(gè)LED (40)，其鄰近所述LED支撐區(qū)域(21)，所述LED (40)中的每一個(gè)選擇性地生成具有直接朝所述光輸出開口(20)發(fā)射的分量的LED光輸出； 多個(gè)遮擋光學(xué)器件(50)，所述遮擋光學(xué)器件(50)中的每一個(gè)在所述LED (40)中的單個(gè)LED上方提供，并且至少將LED (40)中的所述單個(gè)LED的所述LED光輸出的所述分量朝所述漫反射壁(23，25，27，29)中的至少一個(gè)重定向；以及 漫射封蓋透鏡(30)，其跨所述光輸出開口(20)提供。
2.權(quán)利要求1的基于LED的照明器，其中所述漫反射壁(23，25，27，29)呈矩形布置。
3.權(quán)利要求1的基于LED的照明器，其中所述LED支撐區(qū)域(21)是平坦的。
4.權(quán)利要求3的基于LED的照明器，其中所述漫反射壁(23，25，27，29)呈矩形布置。
5.權(quán)利要求4的基于LED的照明器，其中所述漫射封蓋透鏡(30)在所述漫反射壁(23，25，27，29)頂上提供。
6.權(quán)利要求1的基于LED的照明器，其中所述LED支撐區(qū)域(21)包括通過其接納所述LED (40)的多個(gè)開口。
7.權(quán)利要求1的基于LED的照明器，其中所述遮擋光學(xué)器件(50)包括側(cè)面發(fā)射光學(xué)器件。
8.權(quán)利要求1的基于LED的照明器，其中所述光輸出開口(20)為矩形。
9.權(quán)利要求1的基于LED的照明器，其中所述LED支撐區(qū)域(21)是漫反射的。
10.一種基于LED的照明器,包括: 殼體，其具有LED支撐區(qū)域(21)、從所述LED支撐區(qū)域(21)向上延伸且圍繞所述LED支撐區(qū)域的漫反射內(nèi)表面以及光輸出開口( 20); 多個(gè)LED (40)，其鄰近所述LED支撐區(qū)域(21)，所述LED (40)包括第一顏色的LED和第二顏色的LED，所述LED (40)選擇性地生成具有直接朝所述光輸出開口(20)發(fā)射的分量的LED光輸出； 多個(gè)遮擋光學(xué)器件(50)，其在所述LED (40)上方提供且至少將所述LED (40)的所述LED光輸出的所述分量朝所述漫反射內(nèi)表面重定向；以及 漫射封蓋透鏡(30 )，其跨所述光輸出開口( 20 )提供。
11.權(quán)利要求10的基于LED的照明器，其中所述漫反射內(nèi)表面包括多個(gè)矩形布置的壁。
12.權(quán)利要求11的基于LED的照明器，其中所述LED支撐區(qū)域(21)是平坦的。
13.權(quán)利要求12的基于LED的照明器，其中所述LED支撐區(qū)域(21)在所述漫反射內(nèi)表面的底部提供。
14.權(quán)利要求10的基于LED的照明器，其中所述遮擋光學(xué)器件(50)包括至少一個(gè)單獨(dú)的在所述LED (40)中的單個(gè)LED上方提供的光學(xué)器件。
15.權(quán)利要求10的基于LED的照明器，其中所述漫射封蓋透鏡(30)在所述漫反射內(nèi)表面頂上提供。
16.權(quán)利要求10的基于LED的照明器，其中所述LED(40)包括第三顏色的LED和第四顏色的LED。
17.一種在基于LED的照明燈具中實(shí)現(xiàn)均勻照亮的外觀的方法，包括: 將來自多個(gè)LED的基本上所有直視光輸出朝圍繞所述LED的漫反射內(nèi)表面重定向，其中所述直視光輸出是所述LED的直接朝漫射透鏡發(fā)射的光輸出； 在所述漫反射內(nèi)表面處漫反射來自所述LED的基本上所有的所述光輸出； 在所述內(nèi)表面處漫反射來自所述LED的基本上所有的所述光輸出之后，通過所述漫射透鏡透射所述光輸出。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述LED為多通道LED。
19.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括:安裝所述照明燈具，使得所述漫射透鏡可直視。
20.權(quán)利要求17的方法，其中所述將來自多個(gè)LED的基本上所有直視光輸出朝圍繞所述LED的漫反射內(nèi)表面重定向的步驟包括將來自所述LED中的單個(gè)LED的基本上所有直視光輸出朝所述漫反 射內(nèi)表面的多個(gè)漫反射內(nèi)表面的全部重定向。
【文檔編號(hào)】F21Y105/00GK104040242SQ201380005278
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月13日
【發(fā)明者】L.G.L.拉羅伊西 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司