模塊化光導(dǎo)燈具的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】模塊化光導(dǎo)燈具
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§ 119 (e) (I)主張以下申請(qǐng)的權(quán)益:2013年7月18日提交的第61/856,009號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)、2014年5月14日提交的第61/996,814號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)、2014年5月28日提交的第62/003,766號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)以及2014年6月9日提交的第62/009,811號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)，所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文中描述用于制造模塊化光導(dǎo)燈具以實(shí)現(xiàn)燈具的低制造成本和高設(shè)計(jì)對(duì)準(zhǔn)穩(wěn)健性的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]—般來(lái)講，照明領(lǐng)域中的照明系統(tǒng)常規(guī)地利用光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)在空間上相當(dāng)均勻的光源。這些光源通常非常明亮(光源亮度)。這些常規(guī)照明系統(tǒng)通常具備單個(gè)反射器系統(tǒng)以收集光通量或具備次級(jí)反射器或漫射器系統(tǒng)以朝目標(biāo)區(qū)域引導(dǎo)光通量。在許多情形中，常規(guī)照明系統(tǒng)在系統(tǒng)中提供朗伯漫射器或反射表面，其允許直接觀察朗伯光源。此類(lèi)照明系統(tǒng)可在某些角度下引起炫光，尤其在使用明亮的發(fā)光二極管(LED)光源的情況下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本技術(shù)大體上涉及實(shí)現(xiàn)低制造成本和高設(shè)計(jì)對(duì)準(zhǔn)穩(wěn)健性以用于制造以固態(tài)發(fā)光元件為特征的模塊化光導(dǎo)燈具。
[0006]公開(kāi)各種燈具(也稱(chēng)為燈具模塊)，其被配置成操縱由一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(LEE)提供的光。一般來(lái)講，燈具的實(shí)施方案以一個(gè)或多個(gè)光學(xué)耦合器(例如，拋物面反射器)為特征，所述光學(xué)耦合器將從LEE發(fā)射的光重定向到光學(xué)提取器，所述光學(xué)提取器接著將光引導(dǎo)到某個(gè)角度范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，燈具包括光導(dǎo)，所述光導(dǎo)將光從光學(xué)耦合器引導(dǎo)到光學(xué)提取器。燈具的部件可以各種方式配置使得燈具可輸出各種強(qiáng)度分布。此類(lèi)燈具可被配置成為特定照明應(yīng)用提供光，所述特定照明應(yīng)用包括辦公室照明、工作照明、櫥柜照明、車(chē)庫(kù)照明、洗墻燈、堆疊照明、下照燈。
[0007]因此，本發(fā)明的各個(gè)方面總結(jié)如下。
[0008]—般來(lái)講，在第一方面中，本發(fā)明以燈具模塊為特征，所述燈具模塊包括:一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(LEE)，其安置在一個(gè)或多個(gè)基板上且適于在前向方向上發(fā)射光;光導(dǎo)，其包括輸入端和輸出端以及側(cè)表面，所述側(cè)表面從輸入端延伸到輸出端，所述側(cè)表面被塑形成在前向方向上將由一個(gè)或多個(gè)LEE發(fā)射且在光導(dǎo)的輸入端處接收的光引導(dǎo)到光導(dǎo)的輸出端并在光導(dǎo)的輸出端處提供被引導(dǎo)光；以及光學(xué)提取器，其與光導(dǎo)的輸出端光學(xué)耦合且適于接收被引導(dǎo)光，所述光學(xué)提取器具有第一重定向表面和一個(gè)或多個(gè)輸出表面，光學(xué)提取器的第一重定向表面適于在第一方向上反射在光學(xué)提取器處接收的光的至少一部分，所述第一方向具有與前向方向正交的分量，其中所述第一重定向表面中的至少一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)輸出表面中的至少一個(gè)漫射光。
[0009]以上實(shí)施方案和其它實(shí)施方案可各自任選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)(單獨(dú)的或以組合形式)。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可包括實(shí)心透明材料且側(cè)表面可被配置成經(jīng)由TIR引導(dǎo)光。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可為中空的且側(cè)表面可為被配置成經(jīng)由鏡面反射引導(dǎo)光的反射器。在一些實(shí)施方式中，燈具模塊可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)耦合器，所述一個(gè)或多個(gè)耦合器被定位成接收由對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)LEE發(fā)射的光的一部分且適于至少部分地準(zhǔn)直光的所接收到的部分，所述一個(gè)或多個(gè)耦合器可鄰近于光導(dǎo)的輸入端。
[0010]在一些實(shí)施方式中，光學(xué)提取器可包括第二重定向表面，光學(xué)提取器的第二重定向表面可適于在第二方向上反射在光學(xué)提取器處接收的光的至少一部分，所述第二方向具有正交于前向方向且反平行于第一方向的正交分量的分量。在一些實(shí)施方式中，第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)輸出表面中的至少一個(gè)可包括漫射膜。在一些實(shí)施方式中，漫射膜可具有反射性。在一些實(shí)施方式中，漫射膜可具有透射性。在一些實(shí)施方式中，第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)輸出表面中的至少一個(gè)可包括漫射結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，漫射結(jié)構(gòu)可包括刻面。在一些實(shí)施方式中，漫射結(jié)構(gòu)可包括壓痕。在一些實(shí)施方式中，漫射結(jié)構(gòu)可包括起伏特征。在一些實(shí)施方式中，漫射結(jié)構(gòu)在第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)輸出表面中的至少一個(gè)內(nèi)可為二維的。
[0011]在一些實(shí)施方式中，漫射表面可具有第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)輸出表面中的至少一個(gè)的平移對(duì)稱(chēng)性。在一些實(shí)施方式中，第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)輸出表面中的至少一個(gè)可進(jìn)一步包括反射涂層。在一些實(shí)施方式中，燈具模塊可進(jìn)一步包括安置在光學(xué)提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個(gè)的至少一部分上的一個(gè)或多個(gè)反射器。在一些實(shí)施方式中，燈具模塊可進(jìn)一步包括頂蓋，所述頂蓋耦合到光學(xué)提取器使得通過(guò)第一或第二重定向表面中的至少一個(gè)輸出的光在頂蓋的輸入表面處被接收。在一些實(shí)施方式中，頂蓋可包括漫射光輸出表面。
[0012]—般來(lái)講，在另一方面中，本發(fā)明以一種制造光學(xué)提取器的方法為特征，所述方法包括:提供光學(xué)提取器，所述光學(xué)提取器具有對(duì)應(yīng)于第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)輸出表面中的至少一個(gè)的平滑表面；以及在平滑表面中的至少一個(gè)上產(chǎn)生漫射結(jié)構(gòu)。
[0013]以上實(shí)施方案和其它實(shí)施方案可各自任選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)(單獨(dú)的或以組合形式)。在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)生漫射結(jié)構(gòu)可包括對(duì)漫射結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓花。在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)生漫射結(jié)構(gòu)可包括對(duì)漫射結(jié)構(gòu)進(jìn)行模制。在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)生漫射結(jié)構(gòu)可包括對(duì)漫射結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓印。
[0014]—般來(lái)講，在另一方面中，本發(fā)明以一種制造光學(xué)提取器的方法為特征，所述方法包括在第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)輸出表面中的至少一個(gè)上安置漫射膜。
[0015]—般來(lái)講，在另一方面中，本發(fā)明以燈具模塊為特征，所述燈具模塊包括:一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(LEE)，其安置在一個(gè)或多個(gè)基板上且適于在前向方向上發(fā)射光;光導(dǎo)，其包括輸入端和輸出端以及側(cè)表面，所述側(cè)表面從輸入端延伸到輸出端，所述側(cè)表面被塑形成在前向方向上將由一個(gè)或多個(gè)LEE發(fā)射且在光導(dǎo)的輸入端處接收的光引導(dǎo)到光導(dǎo)的輸出端且在光導(dǎo)的輸出端處提供被引導(dǎo)光；以及光學(xué)提取器，其與光導(dǎo)的輸出端光學(xué)耦合且適于接收被引導(dǎo)光，所述光學(xué)提取器具有第一重定向表面，光學(xué)提取器的第一重定向表面適于在第一方向上反射在光學(xué)提取器處接收的光的至少一部分，所述第一方向具有正交于前向方向的分量；以及與第一重定向表面耦合的光學(xué)插件，所述光學(xué)插件適于在光學(xué)插件的一個(gè)或多個(gè)光輸入表面處接收來(lái)自光導(dǎo)的光的至少一部分。
[0016]以上實(shí)施方案和其它實(shí)施方案可各自任選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)(單獨(dú)的或以組合形式)。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)插件可包括一個(gè)或多個(gè)輸出表面。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)插件的一個(gè)或多個(gè)輸出表面中的至少一個(gè)可具有漫射性。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)插件的漫射輸出表面中的至少一部分可具有反射性。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)插件的漫射輸出表面中的至少一部分可具有透射性。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可包括實(shí)心透明材料且側(cè)表面被配置成經(jīng)由TIR引導(dǎo)光。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可為中空的且側(cè)表面為被配置成經(jīng)由鏡面反射引導(dǎo)光的反射器。
[0017]在一些實(shí)施方式中，燈具模塊可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)耦合器，所述一個(gè)或多個(gè)耦合器被定位成接收由對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)LEE發(fā)射的光的一部分且適于至少部分地準(zhǔn)直光的所接收到的部分，所述一個(gè)或多個(gè)耦合器可鄰近于光導(dǎo)的輸入端。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)提取器可包括第二重定向表面，光學(xué)提取器的第二重定向表面可適于在第二方向上反射在光學(xué)提取器處接收的光的至少一部分，所述第二方向具有正交于前向方向且反平行于第一方向的正交分量的分量。
[0018]在一些實(shí)施方式中，燈具模塊可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)反射器，其中所述一個(gè)或多個(gè)反射器可與光學(xué)插件的一個(gè)或多個(gè)光輸入表面中的至少一個(gè)的至少一部分耦合。在一些實(shí)施方式中，燈具模塊可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)反射器，其中所述一個(gè)或多個(gè)反射器可與光學(xué)提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個(gè)的至少一部分耦合。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)插件和光學(xué)提取器可形成鄰近于光學(xué)提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個(gè)的殼體。
[0019]一般來(lái)講，在另一方面中，本發(fā)明以一種照明裝置為特征，所述照明裝置包括:光源，其被配置成發(fā)射具有各向異性光譜功率分布的光；以及光學(xué)耦合器，其具有輸入孔和引出孔，所述輸入孔與光源光學(xué)耦合，光學(xué)耦合器具有安置在輸入孔與引出孔之間的漫射側(cè)表面，所述側(cè)表面被配置成將具有第一發(fā)散度的入射光反射成具有大于第一發(fā)散度的第二發(fā)散度的反射光。
[0020]以上實(shí)施方案和其它實(shí)施方案可各自任選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)(單獨(dú)的或以組合形式)。在一些實(shí)施方式中，側(cè)表面可被配置成使得被反射光直接到達(dá)引出孔。在一些實(shí)施方式中，光源可包括:栗浦發(fā)光元件(LEE)，其在第一角度范圍內(nèi)發(fā)射第一波長(zhǎng)的光；以及磷光體，其將第一波長(zhǎng)的發(fā)射光的至少一部分轉(zhuǎn)換成第二波長(zhǎng)的光，其中可在第二角度范圍內(nèi)發(fā)射被轉(zhuǎn)換光，且其中第一角度范圍的發(fā)散度可大于第二角度范圍的發(fā)散度，并且光學(xué)耦合器可被配置成在第一角度范圍內(nèi)接收第一波長(zhǎng)的光且在第二角度范圍內(nèi)接收第二波長(zhǎng)的光，所述側(cè)表面可包括具有漫射特性的第一部分，所述側(cè)表面的第一部分可被配置成混合第一波長(zhǎng)的接收光與第二波長(zhǎng)的接收光且在單個(gè)第三角度范圍內(nèi)重定向混合光，其中被重定向的混合光可通過(guò)光學(xué)親合器的輸出孔輸出。[0021 ]在一些實(shí)施方式中，側(cè)表面包括第二部分，所述第二部分通過(guò)鏡面反射重定向投射在其上的光。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)耦合器的具有漫射特性的第一部分可鄰近于光源。在一些實(shí)施方式中，栗浦LEE可包括藍(lán)色LED且第一波長(zhǎng)可對(duì)應(yīng)于藍(lán)光。在一些實(shí)施方式中，第二波長(zhǎng)可對(duì)應(yīng)于黃光。在一些實(shí)施方式中，照明裝置可進(jìn)一步包括光導(dǎo)，其中光導(dǎo)可包括:輸入端和輸出端，所述光導(dǎo)的輸入端可與光學(xué)親合器的輸出孔親合；以及側(cè)表面，其從輸入端延伸到輸出端，所述側(cè)表面可被塑形成在前向方向上將從光學(xué)耦合器接收的光引導(dǎo)到光導(dǎo)的輸出端且在光導(dǎo)的輸出端處提供被引導(dǎo)光。
[0022]—般來(lái)講，在另一方面中，本發(fā)明以燈具模塊為特征，所述燈具模塊包括:一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(LEE)，其安置在一個(gè)或多個(gè)基板上且適于在前向方向上發(fā)射光;光導(dǎo)，其包括輸入端和輸出端以及側(cè)表面，所述側(cè)表面從輸入端延伸到輸出端，所述光導(dǎo)鑲嵌一個(gè)或多個(gè)LEE，其中所述側(cè)表面被塑形成在前向方向上將由一個(gè)或多個(gè)LEE發(fā)射的光引導(dǎo)到光導(dǎo)的輸出端且在光導(dǎo)的輸出端處提供被引導(dǎo)光；以及光學(xué)提取器，其與光導(dǎo)的輸出端光學(xué)耦合且適于接收被引導(dǎo)光，所述光學(xué)提取器具有第一重定向表面，所述光學(xué)提取器的第一重定向表面適于在第一方向上反射在光學(xué)提取器處接收的光的至少一部分，所述第一方向具有正交于前向方向的分量。
[0023]以上實(shí)施方案和其它實(shí)施方案可各自任選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)(單獨(dú)的或以組合形式)。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可包括實(shí)心透明材料且側(cè)表面可被配置成經(jīng)由TIR引導(dǎo)光。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可為中空的且側(cè)表面為被配置成經(jīng)由鏡面反射引導(dǎo)光的反射器。在一些實(shí)施方式中，燈具模塊可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)耦合器，所述一個(gè)或多個(gè)耦合器被定位成接收由對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)LEE發(fā)射的光的一部分且適于至少部分地準(zhǔn)直光的所接收到的部分，所述一個(gè)或多個(gè)耦合器可鄰近于光導(dǎo)的輸入端而嵌入到光導(dǎo)中。
[0024]在一些實(shí)施方式中，光學(xué)提取器可包括第二重定向表面，光學(xué)提取器的第二重定向表面可適于在第二方向上反射在光學(xué)提取器處接收的光的至少一部分，所述第二方向具有正交于前向方向且反平行于第一方向的正交分量的分量。在一些實(shí)施方式中，第一和第二方向中的至少一個(gè)可具有反平行于前向方向的分量。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)提取器可包括一個(gè)或多個(gè)輸出表面，且光學(xué)提取器可朝光學(xué)提取器的一個(gè)或多個(gè)輸出表面引導(dǎo)從光導(dǎo)接收的光的至少一部分。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個(gè)對(duì)于從光導(dǎo)接收的光可為至少部分反射性的。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個(gè)對(duì)于從光導(dǎo)接收的光可為至少部分透射性的。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個(gè)可反射從光導(dǎo)接收的基本上所有光。
[0025]—般來(lái)講，在另一方面中，本發(fā)明以燈具模塊為特征，所述燈具模塊包括:一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(LEE)，其安置在一個(gè)或多個(gè)基板上且適于在前向方向上發(fā)射光;光導(dǎo)，其包括輸入端和輸出端以及側(cè)表面，所述側(cè)表面從輸入端延伸到輸出端，所述側(cè)表面被塑形成在前向方向上將由一個(gè)或多個(gè)LEE發(fā)射且在光導(dǎo)的輸入端處接收的光引導(dǎo)到光導(dǎo)的輸出端且在光導(dǎo)的輸出端處提供被引導(dǎo)光;保護(hù)性材料，其鄰近于光導(dǎo)的側(cè)表面中的至少一個(gè)的至少一部分而安置；以及光學(xué)提取器，其與光導(dǎo)的輸出端光學(xué)耦合且適于接收被引導(dǎo)光，所述光學(xué)提取器具有第一重定向表面，所述光學(xué)提取器的第一重定向表面可適于在第一方向上反射在光學(xué)提取器處接收的光的至少一部分，所述第一方向具有正交于前向方向的分量。
[0026]以上實(shí)施方案和其它實(shí)施方案可各自任選地包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)(單獨(dú)的或以組合形式)。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可經(jīng)由TIR引導(dǎo)光，且保護(hù)性材料可與光導(dǎo)間隔開(kāi)。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可為中空的且經(jīng)由鏡面反射引導(dǎo)光離開(kāi)側(cè)表面，并且保護(hù)性材料可至少部分地覆蓋側(cè)表面中的至少一個(gè)。在一些實(shí)施方式中，保護(hù)性材料可形成罩。在一些實(shí)施方式中，保護(hù)性材料可形成圖案以產(chǎn)生期望的照明分布。在一些實(shí)施方式中，保護(hù)性材料可創(chuàng)造出半透明效果。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可包括實(shí)心透明材料且側(cè)表面可被配置成經(jīng)由TIR引導(dǎo)光。在一些實(shí)施方式中，光導(dǎo)可為中空的且側(cè)表面可為被配置成經(jīng)由鏡面反射引導(dǎo)光的反射器。
[0027]在一些實(shí)施方式中，燈具模塊可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)耦合器，所述