燈具的制作方法
本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，特別是裝飾照明領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
燈具屬于傳統(tǒng)領(lǐng)域，各種燈具種類繁多。當(dāng)led出現(xiàn)后，以led為光源的燈具也是層出不窮。然而隨著人們生活水平的提高，對照明、尤其是裝飾照明有了越來越高的需求，而這種需求目前還沒有得到完全滿足。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出一種燈具，包括光源，包括激光二極管和熒光片，激光二極管發(fā)出的激光聚焦于熒光片并激發(fā)熒光片發(fā)出熒光；光準(zhǔn)直元件，用于接收光源發(fā)出的光并將其準(zhǔn)直出射，該光準(zhǔn)直元件的有效口徑相對光源發(fā)光點的張角為a，a不大于60度。
在本發(fā)明中，激光二極管發(fā)出的激光聚焦于熒光片，由于激光是由很小的發(fā)光芯片發(fā)出的相干光，可以形成非常小的發(fā)光光斑，這樣根據(jù)光學(xué)理論就可以形成高度準(zhǔn)直的光束。同時利用發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的實驗結(jié)論，控制光準(zhǔn)直元件對光源發(fā)光點的張角小于60度，這樣可以進(jìn)一步的提高準(zhǔn)直光束的準(zhǔn)直度。這樣就可以得到高度準(zhǔn)直的出射光束，在幾米甚至幾十米外都不會明顯擴(kuò)散變大。這樣的光束在裝飾照明中有很多用處。
附圖說明
圖1表示了本發(fā)明第一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2表示了本發(fā)明另一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3表示了本發(fā)明另一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4表示了本發(fā)明另一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5a表示了本發(fā)明另一實施例燈具中光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5b表示了本發(fā)明另一實施例燈具中光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6a表示了圖5a所示實施例中熒光在透明導(dǎo)熱襯底中擴(kuò)散的光路；
圖6b表示了圖5a所示實施例中熒光涂層的正視圖；
圖7a表示了本發(fā)明另一實施例燈具中光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7b表示了本發(fā)明另一實施例燈具中光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7c表示了本發(fā)明另一實施例燈具中熒光涂層和光闌片的正視圖；
圖8a表示了本發(fā)明另一實施例燈具中光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8b表示了本發(fā)明另一實施例燈具中熒光涂層的正視圖；
圖9a表示了本發(fā)明第一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9b表示了圖9a實施例的燈具中光源結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10a表示了圖9a實施例燈具中另一種光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10b表示了圖10a實施例中光束的在熒光片兩側(cè)的演變；
圖11表示了本發(fā)明另一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12表示了本發(fā)明另一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13表示了本發(fā)明另一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖14表示了本發(fā)明另一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖15表示了本發(fā)明另一實施例的燈具的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明提出一種燈具，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該燈具包括光源119和光準(zhǔn)直元件113，其中光源119包括激光二極管111和熒光片112，激光二極管111發(fā)出的激光121聚焦于熒光片112并激發(fā)熒光片發(fā)出熒光122和123。光準(zhǔn)直元件113用于接收光源119發(fā)出的光并將其準(zhǔn)直形成準(zhǔn)直光124出射，該光準(zhǔn)直元件的有效口徑相對光源發(fā)光點的張角為a，a不大于60度。也就是說，光準(zhǔn)直元件113只收集了光源119發(fā)出的與光軸夾角在30度以內(nèi)的光線122，而沒有接收與光軸夾角大于30度的光線123，這部分與光軸夾角大于30度的光能量浪費掉了。對于朗伯光源（即均勻發(fā)光光源）來說，與光軸夾角在30度以內(nèi)的光的能量只占總能量的25%，對于本發(fā)明的燈具來說，光準(zhǔn)直元件113的光收集效率是很低的。由于在本領(lǐng)域中，光效低意味著出射光能量低，也意味著照明效果差，因此這樣低的收集效率不是本領(lǐng)域的常規(guī)設(shè)計。然而本發(fā)明之所以這樣設(shè)計，是因為發(fā)明人通過實驗發(fā)現(xiàn)，光收集元件的有效口徑對光源發(fā)光點的張角越小，經(jīng)過光收集元件的光束就越準(zhǔn)直，而同時中心光強是并不變小的。也就是說減少了光準(zhǔn)直元件對光源發(fā)光點的張角所損失的光，都是經(jīng)過光準(zhǔn)直元件后角度較大的光，而中心的光強并沒有降低。這顯然與光學(xué)教科書上的結(jié)論并不相同，因為在光學(xué)教科書上所講只要光源放置在透鏡的焦點上無論多大角度的光線都可以得到準(zhǔn)直，因此減小收集角度也會減小中心光強。
對于以上實驗發(fā)現(xiàn)發(fā)明人并沒有很好的理論解釋，但在實踐中確實發(fā)現(xiàn)只收集利用光源中心角度的光能量并不降低中心光強，同時準(zhǔn)直光束的角度可以變小。
經(jīng)典光學(xué)理論告訴我們，在光準(zhǔn)直系統(tǒng)中準(zhǔn)直光的準(zhǔn)直程度與光源的發(fā)光光斑尺寸成反比，即發(fā)光光斑越大，準(zhǔn)直程度越低。在本發(fā)明中，激光二極管發(fā)出的激光聚焦于熒光片，由于激光是由很小的發(fā)光芯片發(fā)出的相干光，可以形成非常小的發(fā)光光斑，這樣根據(jù)光學(xué)理論就可以形成高度準(zhǔn)直的光束。同時利用發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)的實驗結(jié)論，控制光準(zhǔn)直元件對光源發(fā)光點的張角小于60度，這樣可以進(jìn)一步的提高準(zhǔn)直光束的準(zhǔn)直度。這樣就可以得到高度準(zhǔn)直的出射光束，在幾米甚至幾十米外都不會明顯擴(kuò)散變大。這樣的光束在裝飾照明中有很多用處。
優(yōu)選的，光準(zhǔn)直元件對光源發(fā)光點的張角小于30度，這樣可以進(jìn)一步的提高準(zhǔn)直光束的準(zhǔn)直度。
圖2所示的實施例中就舉例了一個在裝置照明中的應(yīng)用。在該實施例的燈具中，還包括位于光準(zhǔn)直元件光路后端的弧面反射鏡陣列214，包括多個平面反射鏡214a-214e，該多個平面反射鏡沿弧面排列成陣列。從光準(zhǔn)直元件出射的準(zhǔn)直光束224入射到該弧面反射鏡陣列214后，各個平面反射鏡214a、214b、214c、214d、214e分別接收了一小部分光并將其反射而形成多個子光束225，每一個子光束也都是平行光束。由于多個平面反射鏡沿一個弧面排列，因此每一個反射鏡的法線方向都略有變化，這樣由其反射出的多個子光束的方向也不同。又由于準(zhǔn)直光束224是高度準(zhǔn)直的，平面鏡不改變光的準(zhǔn)直度，因此每一個子光束也是高度準(zhǔn)直的。這樣多個高度準(zhǔn)直的子光束會在遠(yuǎn)處（例如幾米外）形成多個小光點，實現(xiàn)“滿天星”的裝飾照明效果。在本實施例中，“滿天星”裝飾效果的關(guān)鍵在于每一個光點要足夠小而且亮，這就要求準(zhǔn)直光束224的準(zhǔn)直度要足夠高，而且中心光強足夠大。而正是因為前述的原因，本發(fā)明圖1所示實施例所產(chǎn)生準(zhǔn)直光束同時具有準(zhǔn)直度高和中心光強大的特點。
前述的實施例存在一個問題，就是從光源到光準(zhǔn)直元件的光路徑很長，這是由于光準(zhǔn)直元件對光源發(fā)光點的張角小所決定的，這段光路徑的長度約等于光準(zhǔn)直元件的口徑除以張角（弧度），張角越小則這段光路徑越長。這就使得整個系統(tǒng)變得細(xì)長，在應(yīng)用中不太方便。在圖3所示的實施例中解決了這個問題。與圖1所示實施例不同的是，在本實施例中還包括兩片反射鏡316a和316b。從光源發(fā)出的光322先后經(jīng)過反射鏡316a和316b的反射而彎折兩次，再入射于光準(zhǔn)直元件313。這樣就可以有效的避免光路在一個方向上過長，而是經(jīng)過反射鏡的反射后使得總體光路在兩個方向上呈現(xiàn)比較均衡的長度。在本實施例中使用了兩片反射鏡，而實際上使用一片或者三片或更多反射鏡，也可以實現(xiàn)減少光路長度的目的。
本實施例與圖1所示實施例另一個不同點在于，還包括位于光源和光準(zhǔn)直元件313光路之間的光闌315a和315b，光闌包括透光孔315c，光源發(fā)出的光中只有322部分光能通過該光闌的透光孔315c，這部分光完全覆蓋光準(zhǔn)直元件的有效口徑。而光源發(fā)出的其余光323則被光闌擋住。這樣可以減少無效的光323變成雜散光而影響注射光的裝飾效果。
在以上實施例中，光準(zhǔn)直元件都是一片透鏡，光源發(fā)出的部分光入射于該透鏡并經(jīng)過其折射后準(zhǔn)直出射。透鏡可以是球面或非球面的，優(yōu)選的為非球面的透鏡，這樣可以實現(xiàn)更佳的準(zhǔn)直度。由于透明材料的折射率隨光波長變化，因此光源發(fā)出的光經(jīng)過透鏡折射后會出現(xiàn)色散現(xiàn)象。在另一個實施例中，光準(zhǔn)直元件還可以使用反射的方式將入射光反射形成準(zhǔn)直光，如圖4所示。
在圖4所示的實施例中，光準(zhǔn)直元件413是一片弧形反射板，光源發(fā)出的光422入射后被其反射形成準(zhǔn)直光424出射。具體而言，該反射板在圖4中的紙面平面上的截線是拋物線的一段，該拋物線以光源的發(fā)光點為焦點；該反射板在圖4中的垂直紙面、平行入射光光軸的平面上的截線是圓形的一段，且該圓形以光源的發(fā)光點為圓心。也可以理解為，以光源發(fā)光點為焦點的一段拋物線，以過光源發(fā)光點且垂直于光源發(fā)光光軸的軸線rx為對稱軸旋轉(zhuǎn)一段，得到本實施例的反射板。
與使用透鏡不同的是，弧形反射板不存在由于光的折射而形成的色差，因此出射光的顏色均勻性更好?？梢岳斫猓送哥R和弧形反射板，其他光準(zhǔn)直元件在本發(fā)明中也都是可以使用的。
在前述實施例中，激光聚焦于熒光片并激發(fā)熒光片產(chǎn)生熒光，而熒光會向各方向各向同性的發(fā)射，因此會有一半左右的光能量面向光源發(fā)射從而造成光損失。以下從圖5到圖10的實施例針對光源和熒光片結(jié)構(gòu)做了進(jìn)一步的優(yōu)化和解釋。
在圖5a所示的實施例中，熒光片包括透明導(dǎo)熱襯底512a和依附于該襯底表面的熒光涂層512b，激光二極管511發(fā)出的激光521穿過該透明導(dǎo)熱襯底512a后聚焦于熒光涂層512b。透明導(dǎo)熱襯底可以由藍(lán)寶石、金剛石或碳化硅這樣的透明的導(dǎo)熱材質(zhì)制作，可以幫助熒光涂層散熱。透明導(dǎo)熱襯底表面上鍍有透射激光并至少部分反射熒光的光學(xué)薄膜，這樣面向激光二極管發(fā)射的熒光至少部分的可以被該光學(xué)薄膜反射而面向光準(zhǔn)直元件發(fā)射，從而有效提升了光源的發(fā)光效率。優(yōu)選的，該光學(xué)薄膜鍍在透明導(dǎo)熱襯底512a面向熒光涂層的表面上，即光學(xué)薄膜位于透明導(dǎo)熱襯底和熒光涂層之間。這樣熒光涂層發(fā)出的光不用穿過透明導(dǎo)熱襯底就可以被光學(xué)薄膜直接反射，減少了光的橫向擴(kuò)散。
在圖5b所示的實施例中，更優(yōu)選的，還包括位于熒光片光路后端緊貼熒光片放置的濾光片517，用于透射發(fā)光半角小于等于a/2的熒光并至少部分反射發(fā)光半角大于a/2的熒光。如前所述的，由于光準(zhǔn)直元件只能接收光源發(fā)出的發(fā)光半角小于等于a/2的熒光，這部分有效光會直接透射濾光片517，而其余的無效光將被反射回?zé)晒馄?，這部分光經(jīng)過熒光片散射和反射后會再次出射，其中部分會由于散射作用改變方向并在發(fā)光半角小于等于a/2的范圍內(nèi)得以出射，其余光則再次被濾光片517反射返回?zé)晒馄M(jìn)行散射和反射。也就是說，原本的無效光經(jīng)過濾光片517的反射后會部分得到再利用成為有效光，從而提升光源的能夠入射到光準(zhǔn)直元件上光的能量，也就是提升了系統(tǒng)效率。
在圖5a和圖5b所示的實施例中，存在光在透明導(dǎo)熱襯底中擴(kuò)散的問題，如圖6a所示。激光621穿過透明導(dǎo)熱襯底612a后聚焦于熒光涂層612b并激發(fā)其發(fā)射熒光。在圖6a中熒光631和632以實線箭頭表示，而剩余的沒有被熒光涂層吸收的激光633用虛線箭頭表示。即使存在圖5a實施例中所述的光學(xué)薄膜，該光學(xué)薄膜也不能完全阻擋住熒光，因此除了直接出射的熒光631之外，仍然會有部分熒光632進(jìn)入到透明導(dǎo)熱襯底中。這部分熒光632中入射角較大的部分會在透明導(dǎo)熱襯底612a的另一個相對的表面上發(fā)生全反射并再次回到熒光涂層所在的表面，并至少部分出射。這樣，在熒光涂層表面就會形成如圖6b所示的光能量分布。圖6b是熒光片面向發(fā)光方向看過去的正視圖。其中激光聚焦入射熒光涂層的光斑位置對應(yīng)于中心光斑641，這里是能量最高也是最亮的部分，大部分光從這里直接出射，這個區(qū)域稱為激發(fā)區(qū)，即激光直接激發(fā)發(fā)光的區(qū)域。激發(fā)區(qū)以外的區(qū)域稱為非激發(fā)區(qū)，即沒有被激光直接激發(fā)發(fā)光的區(qū)域。在非激發(fā)區(qū)內(nèi)，圖6a中所示的進(jìn)入透明導(dǎo)熱襯底中擴(kuò)散的熒光632會在遠(yuǎn)離中心光斑641一段距離后在外圍形成擴(kuò)散光環(huán)643；在中心光斑641和擴(kuò)散光環(huán)643之間在存在暗環(huán)642，以及在擴(kuò)散光環(huán)643之外存在的暗區(qū)域644。可見在非激發(fā)區(qū)內(nèi)至少又包括兩個區(qū)，圍繞激發(fā)區(qū)641并與激發(fā)區(qū)相鄰的環(huán)形暗區(qū)域642，和與激發(fā)區(qū)不相鄰的外圍區(qū)域。這兩個區(qū)域的交界處——也就是擴(kuò)散光環(huán)643的內(nèi)圓處的位置容易計算得到。根據(jù)幾何光學(xué)可知，這里對應(yīng)于剛好能在透明導(dǎo)熱襯底下表面發(fā)生全反射的熒光的入射位置。發(fā)生全反射的熒光的最小入射角
可以理解，中心光斑（激發(fā)區(qū)）641是用于照明或裝飾照明的主要作用者，而擴(kuò)散光環(huán)643作為雜散光則會對這個照明或裝飾照明起到破壞效果的作用，因此應(yīng)該減少擴(kuò)散光環(huán)643的發(fā)光。為了達(dá)到這個目的可以使用至少兩種技術(shù)手段。在下面的實施例中予以說明。
在圖7a所示的實施例的燈具中，還包括位于熒光片光路后端緊貼熒光片放置的光闌片717，光闌片717包括透光區(qū)717a和遮光區(qū)，兩者緊密相鄰，透光區(qū)717a對準(zhǔn)激光聚焦于熒光片的聚焦點。在該實施例中，激光721透射透明導(dǎo)熱襯底712a后聚焦于熒光涂層712b，而光闌片717緊貼熒光涂層712b放置且其透光區(qū)717a對準(zhǔn)了激光721聚焦于熒光涂層712b的激發(fā)區(qū)，同時透光區(qū)的邊緣上至少存在一個點到激發(fā)區(qū)中心的距離小于特征距離。這樣激發(fā)區(qū)發(fā)出的有效光至少部分可以透過透光區(qū)717a并最終實現(xiàn)裝飾照明目的，同時擴(kuò)散光環(huán)至少部分在透光區(qū)以外，擴(kuò)散光環(huán)發(fā)出的光會至少部分的被遮光區(qū)遮住，達(dá)到減少雜散光的作用。優(yōu)選的，擴(kuò)散光環(huán)全部在光闌片的透光區(qū)以外，此時透光區(qū)的邊緣上所有的點到熒光片激發(fā)區(qū)中心的距離都小于特征距離，這樣擴(kuò)散光環(huán)發(fā)出的光將全部被遮光區(qū)遮擋從而不會影響裝飾照明效果。
圖7a所示的實施例中光闌片717使用了一片不透明的片材上打孔以實現(xiàn)透光區(qū)717a。這是光闌片的一種制造方法，這種方法的局限在于打孔的孔徑很難做的很小，而不透明片材本身的厚度也會對透光區(qū)內(nèi)傳播的光形成吸收、反射等影響。更加優(yōu)選的，如圖7b所示，光闌片717由透明材質(zhì)制成，其中遮光區(qū)717b由遮光鍍膜形成，該鍍膜吸收或反射入射光。用于制作光闌片的透明材質(zhì)可以有多種選擇，玻璃、石英、藍(lán)寶石等都可以。在其上需要實現(xiàn)遮光區(qū)的部分鍍遮光鍍膜，沒有鍍膜的部分就是透光區(qū)717a，這樣的好處有多個。首先可以使用半導(dǎo)體工藝實現(xiàn)，透光區(qū)的尺寸、形狀幾乎沒有限制，而且成本低廉。其次是遮光鍍膜的厚度可以忽略不計，因此也不會影響透光區(qū)內(nèi)透射的光的傳播。遮光鍍膜可以鍍金屬反射膜或吸收膜，也可以鍍非金屬膜，這是非常成熟的工藝。優(yōu)選的，光闌片鍍有遮光鍍膜的一面緊貼熒光涂層712b，這樣兩者之間沒有光線的傳播距離，光闌遮擋光的區(qū)域就更準(zhǔn)確。
優(yōu)選的，光闌片鍍有濾光膜，該濾光膜用于透射發(fā)光半角小于等于a/2的熒光并至少部分反射發(fā)光半角大于a/2的熒光，這樣就可以將發(fā)光半角大于a/2的無效熒光進(jìn)行再利用，使更多的光入射到光路后端的光準(zhǔn)直元件的有效口徑內(nèi)。當(dāng)然在本實施例中，光準(zhǔn)直元件也可以設(shè)計成收集光源發(fā)出的更大角度的光，這顯然并不影響本實施例中光闌片所起的作用和有益效果。
在前述的圖7a和圖7b所示的實施例中，并沒有對透光區(qū)的最小尺寸給出限制。一般來說為了達(dá)到最大化的將熒光片上的激發(fā)區(qū)發(fā)出的光出射的目的，光闌片的透光區(qū)顯然在對準(zhǔn)熒光片的激發(fā)區(qū)的同時，應(yīng)大于并完全覆蓋熒光片的激發(fā)區(qū)，以保證激發(fā)區(qū)發(fā)出的所有光都得以從透光區(qū)出射。然而在另外一些裝飾照明的場合，考慮到從光闌片透光區(qū)出射的光會在最終形成裝飾照明效果的區(qū)域上成像，因此透光區(qū)形狀可以為圓形、五角星形、十字星、心形、三角形、正方形、正六邊形或橢圓形，并且可能小于熒光片的激發(fā)區(qū)，以實現(xiàn)更加豐富的裝飾效果。例如圖7c所示的情況，光闌片717上的透光區(qū)是十字星形的區(qū)域717a，其余區(qū)域為遮光區(qū)717b，透光區(qū)717a對準(zhǔn)了熒光涂層的激發(fā)區(qū)741。這樣雖然激發(fā)區(qū)741發(fā)出的光有很大的部分被遮光區(qū)遮擋了而不能出射，但是在最終的裝飾照明區(qū)域會呈現(xiàn)一個明亮的十字星形，實現(xiàn)了特殊的裝飾效果。在這個實施例中，透光區(qū)717a也并沒有局限于熒光涂層的激發(fā)區(qū)內(nèi)部，其十字星的四個角的尖部也伸出了熒光涂層的激發(fā)區(qū)741以外，以實現(xiàn)在尖部變暗的效果。由這個例子可見，透光區(qū)與熒光片的激發(fā)區(qū)兩者必須對準(zhǔn)，但是兩者的大小和具體位置關(guān)系并不是固定的，要根據(jù)實際所要實現(xiàn)的裝飾效果來設(shè)計和決定。例如，光闌片的透光區(qū)也可以小于熒光涂層的激發(fā)區(qū)，這時就可以保證透光區(qū)出射的光都是最亮的，所形成的光斑邊緣會有一個明顯的明暗分界線。
上述圖7a到圖7c所示實施例中描述了減少擴(kuò)散光環(huán)發(fā)光的一類方法，下面以圖8a和圖8b所示的實施例說明另一類方法。圖8a是該實施例中光源的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8b是熒光涂層的面向發(fā)光方向看過去的正視圖。在該實施例中，參考圖8b，在熒光涂層812b的非激發(fā)區(qū)中至少部分涂有吸光涂料812c，該涂有吸光涂料的部分中至少包括一個區(qū)域，該區(qū)域中心到激發(fā)區(qū)中心的距離等于特征距離，那么這個區(qū)域必然至少部分覆蓋擴(kuò)散光環(huán)643，也就達(dá)到了減少擴(kuò)散光環(huán)發(fā)光的目的。優(yōu)選的，吸光涂料為油性涂料，其好處是對于親水的熒光涂層來說，油性涂料的涂覆范圍容易控制，不會在熒光涂層中大面積的擴(kuò)散。
顯然，為了完全去除擴(kuò)散光環(huán)的影響，熒光涂層上涂有吸光涂料的部分應(yīng)完全覆蓋擴(kuò)散光環(huán)，在實際操作中就是涂有吸光涂料的部分812c應(yīng)覆蓋熒光涂層上以激發(fā)區(qū)中心為圓心并以特征距離為半徑的圓形區(qū)域以外的部分，也就是覆蓋圖8b中843以及其外圍的區(qū)域。
而對于與激發(fā)區(qū)相鄰的環(huán)形暗區(qū)，這部分可以涂吸光涂料也可以不涂吸光涂料，因為本身這部分區(qū)域也幾乎不發(fā)光?？紤]到吸光涂料在涂覆過程中有在熒光涂層中擴(kuò)散的過程，因此該環(huán)形暗區(qū)剛好可以作為涂覆吸光涂料的緩沖區(qū)，圖8b就是這種情況下熒光涂層的正視圖。在本實施例中，環(huán)形暗區(qū)842外圍的擴(kuò)散光環(huán)843被吸光涂料完全覆蓋，吸光涂料812c必然會部分的擴(kuò)散進(jìn)入該環(huán)形暗區(qū)842（緩沖區(qū)），同時由于該環(huán)形暗區(qū)842的分隔，擴(kuò)散的吸光涂料又不會擴(kuò)散到中心的激發(fā)區(qū)841。因此該環(huán)形暗區(qū)842會分成兩部分，遠(yuǎn)離激發(fā)區(qū)的部分會涂有吸光涂料，而靠近激發(fā)區(qū)的部分不會涂有吸光涂料。
優(yōu)選的，在本實施例中還包括位于熒光片光路后端緊貼熒光片放置的濾光片（圖中未畫出），用于透射發(fā)光半角小于等于a/2的熒光并至少部分反射發(fā)光半角大于a/2的熒光。這樣就可以將發(fā)光半角大于a/2的無效熒光進(jìn)行再利用，使更多的光入射到光路后端的光準(zhǔn)直元件的有效口徑內(nèi)。當(dāng)然在本實施例中，光準(zhǔn)直元件也可以設(shè)計成收集光源發(fā)出的更大角度的光，這顯然并不影響本實施例中吸光涂料所起的作用和有益效果。
在以上實施例中，熒光片都是由透明導(dǎo)熱襯底和涂覆在其表面的熒光涂層構(gòu)成。如圖6a和相關(guān)說明所述的，這種情況下存在部分熒光在透明導(dǎo)熱襯底中傳導(dǎo)并擴(kuò)散的問題。實際上，還有另一種方式實現(xiàn)熒光片。下面的實施例對此予以說明，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖9a所示。
在本實施例的燈具中，熒光片可以以反射的形式受激發(fā)射熒光。激光二極管911發(fā)射激光921，該激光921聚焦入射于熒光片912并激發(fā)其發(fā)射熒光。具體而言，光源的結(jié)構(gòu)如圖9b所示，熒光片包括反射襯底912a和涂覆于反射襯底表面的熒光涂層912b，激光二極管911發(fā)出的激光921入射于熒光涂層912b，由于反射襯底的作用，熒光涂層只能背向反射襯底的方向發(fā)射熒光?？梢岳斫猓绻す?21垂直的入射于熒光涂層912b，則后者發(fā)射的熒光就正對著激光二極管出射，不能形成光輸出。在本實施例中，設(shè)置激光921的光軸與熒光涂層912b平面法線的夾角大于a/2，這時就會有半角大于a/2的光束922從側(cè)面泄露出來，光準(zhǔn)直裝置913就可以對其進(jìn)行收集和準(zhǔn)直。這種方法中不存在透明導(dǎo)光層，也就不可能存在熒光的橫向擴(kuò)散，光可以更加集中。
優(yōu)選的，激光光軸與熒光涂層平面法線的夾角為45度。如圖10a所示，激光1021的光軸與反射襯底1012a和其表面的熒光涂層1012b的夾角為45度，參考圖10b，那么圓形截面的激光束1021投射到熒光涂層平面時就變成了近似橢圓形的激發(fā)光斑，并激發(fā)出同樣形狀的熒光發(fā)光光斑1041，而光路后端的光準(zhǔn)直元件接收該熒光發(fā)光光斑1041發(fā)出的光時也是從45度的方向上接收的，因此在光準(zhǔn)直元件接收方向看去近似橢圓的熒光發(fā)光光斑又會重新投影成為圓形的熒光光束1022，從而最終形成圓形的光斑。圓形光斑具有比較好的裝置效果，且比較容易被人們所接受。
在前述實施例中，舉例說明了光源和光準(zhǔn)直裝置的幾種實現(xiàn)形式，在圖2所示的實施例中則說明了如何利用這樣的發(fā)光裝置（包括光源和光準(zhǔn)直裝置）配合一個弧面反射鏡陣列實現(xiàn)“滿天星”的裝飾照明效果。在該實施例中多個平面反射鏡沿一個不規(guī)則的曲面排列。在圖11所示的實施例中，區(qū)別在于，多個平面反射鏡1114a和1114b等分布在一個凸面1114x表面，每個平面反射鏡的法線方向與其所在的凸面在這個位置的法線方向相同，顯然每個平面反射鏡的法線方向，以使得其反射形成的多個子光束的方向不同。
圖12所示的實施例的燈具中，位于發(fā)光裝置（包括和光準(zhǔn)直元件）光路后端的凹面反射鏡陣列，包括多個平面反射鏡1214a和1214b等，該多個平面反射鏡沿一個凹面1214x排列成陣列，從發(fā)光裝置出射的光經(jīng)過凹面反射鏡陣列反射后形成多個匯聚的子光束1225。幾何光學(xué)告訴我們，任何凹面反射鏡都可以將準(zhǔn)直的光束反射成為匯聚的光束，而在本實施例中，每個平面反射鏡1214a和1214b的法線方向與其所在的凹面在這個位置的法線方向相同，因此多個平面反射鏡1214a和1214b等將凹面連續(xù)變化的法線方向變成離散變化的，多個平面反射鏡1214a和1214b等所反射形成的多個子光束則是匯聚的。在本實施例的燈具中，還包括殼體1218，凹面反射鏡陣列位于該殼體1218內(nèi)，殼體1218表面包括一個透光區(qū)1218a，多個子光束匯聚于透光區(qū)1218a并從透光區(qū)穿出到殼體外。由于子光束是匯聚的，這些子光束的匯聚位置的面積顯然會小于凹面反射鏡陣列的尺寸，因此透光區(qū)也可以比較小就能夠允許子光束全部透過，具體來說透光區(qū)至少在一個方向維度上的尺寸小于凹面反射鏡陣列在該方向維度上的尺寸。從產(chǎn)品角度，小的透光區(qū)可以給人感覺所有的子光束都是從一個點出射出來，而且從該透光區(qū)向內(nèi)不容易看穿殼體1218內(nèi)部的所有構(gòu)造，外觀效果好。
優(yōu)選的，殼體表面的透光區(qū)1218a的形狀外接于多個子光束穿過透光區(qū)時形成的總光斑的包絡(luò)，這樣透光區(qū)既可以保證所有子光束都能夠穿過透光區(qū)，又能夠保證透光區(qū)的面積最小化。優(yōu)選的，殼體表面的透光區(qū)呈圓形、五角星形、水滴形、橢圓形、正方形、長方形、梯形、心形、正六邊形或三角形，以實現(xiàn)更好的外觀效果。在本實施例中，凹面1214x為球面或橢球面，凹面1214x也可能在兩個相互垂直的維度上的曲率不同，以實現(xiàn)反射后不同的光點分布。
進(jìn)一步的，本實施例中的燈具還包括馬達(dá)（圖中未畫出），用于驅(qū)動弧面反射鏡陣列轉(zhuǎn)動。該轉(zhuǎn)動是沿著凹面1214x中心的法線方向ax圓周轉(zhuǎn)動的，隨著凹面的轉(zhuǎn)動和每一個平面反射鏡1214a和1214b等的轉(zhuǎn)動，經(jīng)過凹面反射鏡陣列反射形成的子光束也會跟著轉(zhuǎn)動，形成轉(zhuǎn)動的多個小光點，構(gòu)成更豐富的視覺效果。當(dāng)然，馬達(dá)也可以驅(qū)動弧面反射鏡陣列進(jìn)行其它周期性運動，以實現(xiàn)其它視覺效果。
顯然在此實施例中，發(fā)光裝置不一定要采用圖1所示的光源和光準(zhǔn)直元件的結(jié)構(gòu)，只要發(fā)光裝置能夠發(fā)射準(zhǔn)直光束，就可以實現(xiàn)本實施例的有益效果。
圖13所示的實施例是在圖12的實施例中的進(jìn)一步改進(jìn)。在本實施例的燈具中，位于發(fā)光裝置光路后端的凹面反射鏡陣列包括多個平面反射鏡，該多個平面反射鏡沿一個凹面排列成陣列，從發(fā)光裝置出射的光經(jīng)過該凹面反射鏡陣列反射后形成多個子光束1325u、1325v和1325w等，該多個子光束照射于目標(biāo)面1351形成多個子光斑。
很明顯，子光束1325u入射于目標(biāo)面1351的入射角（入射光線與目標(biāo)面在入射點法線的夾角），大于子光束1325w入射于目標(biāo)面1351的入射角。假設(shè)凹面反射鏡陣列中，單位面積的平面反射鏡個數(shù)（即平面反射鏡的密度）是均勻，那么由于投射角度的影響，子光束1325u在目標(biāo)面1351形成的光點到相鄰子光束在目標(biāo)面1351形成的光點的距離，就必然大于子光束1325w在目標(biāo)面1351形成的光點到相鄰子光束在目標(biāo)面1351形成的光點的距離。這樣在目標(biāo)面1351上形成的光點陣列就是不均勻的：子光束1325u入射的區(qū)域1352u的光點密度小于子光束1325w入射的區(qū)域1352w的光點密度。
然而，均勻的光點密度可以實現(xiàn)更好的視覺效果。為了實現(xiàn)更加均勻的光點密度，在本實施例中，考慮到凹面反射鏡陣列上的區(qū)域1314u反射形成子光束1325u，區(qū)域1314w反射形成子光束1325w，那么使區(qū)域1314u上單位面積平面反射鏡的數(shù)量（平面反射鏡的密度）大于區(qū)域1314w的單位面積平面反射鏡的數(shù)量，就可以至少部分的補償投射角度帶來的相鄰光點之間的距離差異。對于子光束1325v和子光束1325w，兩者入射于目標(biāo)面1351的入射角相近，因此可以設(shè)置其對應(yīng)的區(qū)域1314v和1314w上平面反射鏡的密度相近。
概括來說，凹面反射鏡陣列上包括密集區(qū)和稀疏區(qū)，密集區(qū)的單位面積平面反射鏡的數(shù)量大于稀疏區(qū)的單位面積平面反射鏡的數(shù)量，且密集區(qū)內(nèi)的平面反射鏡上出射的子光束入射于目標(biāo)面的平均入射角大于稀疏區(qū)內(nèi)的平面反射鏡上出射的子光束入射于目標(biāo)面的平均入射角。這樣密集區(qū)依靠更高的平面反射鏡密度，來補償其反射的子光束在目標(biāo)面上入射角較大帶來的光點距離拉大的影響，使得密集區(qū)和稀疏區(qū)在目標(biāo)面上形成的相鄰光點距離更接近。在本實施例中，凹面反射鏡陣列上區(qū)域1314u就是密集區(qū)，區(qū)域1314u就是稀疏區(qū)。在本實施例中，密集區(qū)位于凹面上靠近光出射方向的一端，稀疏區(qū)位于凹面上遠(yuǎn)離光出射方向的一端?？梢岳斫?，凹面反射鏡陣列上可以存在多對密集區(qū)和稀疏區(qū)。
在本實施例中，采凹面反射鏡陣列進(jìn)行舉例。而顯然密集區(qū)和稀疏區(qū)的設(shè)置同樣可以適用于凸面反射鏡陣列（參見圖11所示的實施例）以及其他類型的曲面反射鏡陣列，其作用方式和規(guī)律與曲面的具體形式?jīng)]有關(guān)系。
顯然在此實施例中，發(fā)光裝置不一定要采用圖1所示的光源和光準(zhǔn)直元件的結(jié)構(gòu)，只要發(fā)光裝置能夠發(fā)射準(zhǔn)直光束，就可以實現(xiàn)本實施例的有益效果。
除了上述實施例中所描述的曲面反射鏡陣列之外，在發(fā)光裝置（包括光源和光準(zhǔn)直元件）的光路后端還可以包括反射板和馬達(dá)，馬達(dá)驅(qū)動反射板轉(zhuǎn)動或周期性運動，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖14所示。反射板1414將發(fā)光裝置發(fā)出的準(zhǔn)直光反射出去，馬達(dá)驅(qū)動反射板轉(zhuǎn)動，就可以控制反射光斑的掃描，形成運動光斑的視覺效果。而馬達(dá)也可以驅(qū)動反射板做其它周期性運動，以形成其它的光斑運動方式。
如圖15所示的實施例的燈具中，在發(fā)射準(zhǔn)直光束的發(fā)光裝置的光路后端包括微鏡陣列1514，微鏡陣列1514包括多個微鏡1514a、1514b等，發(fā)光裝置發(fā)出的光束入射于微鏡陣列后反射形成多個子光束。微鏡陣列中的微鏡1514a和1514b可以被獨立控制的進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，這對應(yīng)于多個子光束的傳播方向可以被獨立的控制，在目標(biāo)面（圖中未畫出）上所形成的光點陣列中的每個點都可以獨立的被控制移動，形成獨特的視覺效果。進(jìn)一步的，本實施例中的燈具還包括馬達(dá)1519，用于驅(qū)動微鏡陣列轉(zhuǎn)動或周期性運動。這樣在目標(biāo)面上所形成的光點陣列就可以整體的轉(zhuǎn)動或周期性的運動，與每個光點的獨立控制運動可以同時進(jìn)行，形成獨特的視覺效果。顯然在此實施例中，發(fā)光裝置不一定要采用圖1所示的光源和光準(zhǔn)直元件的結(jié)構(gòu)，只要發(fā)光裝置能夠發(fā)射準(zhǔn)直光束，就可以實現(xiàn)本實施例的有益效果。
以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
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