CN102216676A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种照明装置，包括至少一个发光体、至少一个反射体和至少一个传感器。所述传感器定位在一区域中，当所述发光体发光时所述区域接收来自所述发光体的直射光。在某些实施例中，所述发光体包括一个或多个发光二极管。在某些实施例中，所述传感器定位于所述发光体和电源之间。在某些实施例中，所述反射体包括至少一个开口，且所述发光体发射的光经过所述开口射到传感器上。在某些实施例中，所述传感器仅感应某些波长的可见光。某些实施例是后反射灯，且某些是前反射灯。

Description

照明装置
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2008年10月24日提交的申请号为61/108,133的美国临时专利申请的优先权，其全文通过引用而结合于此。
本申请要求享有于2009年5月21日提交的申请号为12/469,819的美国专利申请的优先权，其全文通过引用而结合于此。
技术领域
本发明涉及照明装置，特别涉及包括发光体、反射体和传感器的照明装置。
背景技术
在美国，每年有很大比例的(有人估计大约有25％)电量被用于照明。因此，需要提供高能效的照明。众所周知地，白炽灯泡是非常低能效的光源——其消耗的电的大约90％作为热量散发而不是转换成光能。荧光灯泡比白炽灯泡更为有效(乘以系数10)，但是与固态发光体相比(如发光二极管)，其光效依然较低。
另外，与固态发光体的正常使用寿命相比，白炽灯泡的使用寿命相对较短，也就是，一般为750-1000小时。与其相比，发光二极管的使用寿命一般在50,000-70,000小时之间。与白炽灯泡相比，荧光灯泡具有较长的使用寿命(例如，10,000-20,000小时)，但是其颜色再现(color reproduction)效果较差。
传统灯具面临的另一问题是需要定期更换照明装置(例如灯泡等)。当接近灯具非常困难(举例来说，位于拱形天花板、桥状物、高大建筑、交通隧道)和/或更换费用相当高时，这个问题变得尤为突出。传统灯具的使用寿命一般约为20年，对应的发光器件至少要使用约44,000小时(基于20年中每天使用6小时)。一般发光器件的使用寿命非常短，这样使得对其需要进行周期性更换。
因此，由于这样或是那样的原因，一直在努力发展可使用固态发光体代替白炽灯、荧光灯和其他发光器件并得到广泛应用的方法。另外，对于已经在使用的发光二极管(或其他固态发光体)，一直在努力改进其能率、显色指数(CRIRa)、对比度、光效(1m/W)和/或服务周期。
在一些实施例中，发光体包含一个或多个固态发光体，在很多情况下，提供了多种不同颜色的固态发光体，当这些不同颜色的固态发光体发出的光混合时，将被感知为期望颜色的输出光(例如，白色或接近白色)。当提供给定电流时，固态发光体发射的光的强度(例如，在多种情况下，发光二极管进一步包括一种或多种发光材料)将发生改变(例如随着环境温度和/或固态发光体的使用年限变化)。由于这些潜在差异，照明装置有时具有一个或多个传感器，这些传感器可用于检测(1)发射光的颜色，和/或(2)从一个或多个所述固态发光体发射的光的强度，和/或(3)一个或多个特定颜色色调的光的强度，在此提供给不同固态发光体的电流可按照需要进行调节以维持输出光的颜色处于期望的颜色范围内。
此外，已有多种包含一个或多个发光体和一个或多个传感器的其他装置。
发明内容
然而在很多情况下，由于多种原因从传感器获取的读数并不准确。
例如，在某些情况下，除了来自发光体的光外，传感器还将接收到环境光，并且传感器接收到的环境光的强度相对于来自发光体的光的强度而言，已经足以显著影响传感器读数的准确性。
在其他情况下，传感器仅对某些颜色色调敏感，因此传感器仅感应这些颜色色调的光强(例如，最可能随着时间和/或温度升高而降低强度的那些固态发光体的颜色)。在这些情况中，如果一对象(例如一张白纸)靠近照明装置定位，所有颜色色调的强度，包括那些传感器很敏感的色调的强度，都会增加，从而对传感器读数的准确性产生不利影响。
在许多现有装置中，传感器朝向发光体输出光的相同方向安装。根据本发明，提供包括一个或多个传感器的后反射和前反射灯，这些传感器直接观察来自发光体的光，例如面对发光体。其结果是，直射光的幅度非常之大以至于淹没掉了任何反射的或环境光成分。在本发明的某些实施例中，如下所述，传感器隐藏在反射体中(或隐藏在多个反射体中的一个反射体中)以限制感应到的光量的变化。另外，在某些实施例中，该传感器直接放置在反射体中的发光体之下，且发光体之下直接输出的光中的显著部分将被反射回发光体(如果根据本发明的传感器不放置在那里的话)，从而降低或最小化由于传感器的放置产生的光量损耗。
其他用于感应固态发光体的光输出改变的技术包括提供单独的或是基准发光体，以及测量这些发光体光输出的传感器。所述基准发光体放置成与环境光隔离以使得他们通常不会对照明装置的光输出产生贡献。另一用于感应固态发光装置的光输出的技术包括分别测量环境光和照明装置的光输出，接着基于测量的环境光补偿测量的固态发光体的光输出。
根据本发明的第一方面，提供了一种照明装置，包括：
至少一个发光体；
至少一个反射体，所述反射体定位成接收来自所述发光体的光并反射所述光以射出所述照明装置；
至少一个传感器，所述传感器定位在一区域中，当所述发光体发光时所述区域接收来自所述发光体的直射光。
在根据本发明的第一方面的某些实施例中，所述传感器定位在所述反射体上或所述反射体内。
在根据本发明的第一方面的某些实施例中，所述传感器定位于一锥形区域中，所述锥形区域由当发光体发光时相对于发光体发射的直射光的轴线成小于或等于10度(在某些实施例中，小于或等于5度)的角度的直线所界定。
在根据本发明的第一方面的某些实施例中，所述照明装置进一步包括至少一个电源，且所述传感器定位于所述发光体和所述电源之间。
在根据本发明的第一方面的某些实施例中，所述反射体包括至少一个开口，所述传感器相对于所述发光体定位在所述开口的相对位置，这样当所述发光体发光时，发光体发射的一部分光经过所述开口射到所述传感器。
根据本发明的第二方面，提供了一种照明装置，包括：
至少一个发光体；
至少一个反射体，所述反射体定位成接收来自所述发光体的光并反射所述光以射出所述照明装置；
至少一个传感器，所述传感器定位在一区域中，当所述发光体发光时所述区域接收来自所述发光体的直射光或接收来自所述发光体的反射光；
其中：
(1)所述传感器定位成直接紧邻所述发光体，和/或
(2)所述传感器接收的来自所述发光体的反射光的至少75％，在没有所述传感器的情况下将不会射出所述照明装置。
在根据本发明的某些实施例中，所述至少一个发光体包括至少一个固态发光体。在某些这样的实施例中，所述至少一个固态发光体包括发光二极管，而在另一些这样的实施例中，所述至少一个固态发光体包括多个发光二极管。
在根据本发明的某些实施例中，所述传感器感应全部波长的可见光，而在另一些实施例中，所述传感器仅感应某些波长的可见光。
在根据本发明的某些实施例中，当所述发光体发光时，所述发光体发射的光的至少90％仅由所述反射体反射一次。
在根据本发明的某些实施例中，当发光体发光时，所述发光体发射的光的至少10％由所述反射体反射至少两次。
在根据本发明的某些实施例中，所述发光体包括多个反射体，且当所述发光体发光时，所述发光体发射的光的至少10％由所述多个反射体中的至少两个反射。
在根据本发明的某些实施例中，所述发光体包括多个反射体，且当所述发光体发光时，所述发光体发射的光的至少70％由所述多个反射体中的至少两个反射。在某些这样的实施例中，所述发光体发射的光的至少50％在一方向上射出所述照明装置，所述方向相对于发光体发射的直射光的轴线定义出不大于90度的角度。
在根据本发明的某些实施例中，所述反射体包括至少一个开口，所述传感器定位成所述发光体发射的一部分光直接从发光体经过该开口射到所述传感器，且基本上没有环境光经过该开口射到所述传感器，也就是，某些直射光从发光体经过该开口射到所述传感器，且基本上没有来自照明装置外的直射光(即环境光)经过该开口射到所述传感器。在某些这样的例子中，所述开口的尺寸相对于发光体来说足够小，和/或所述传感器与所述开口相隔足够远，这样某些来自发光体的直射光经该开口射到所述传感器，且基本上没有来自照明装置外的直射光(即环境光)经过该开口射到所述传感器，也就是，某些环境光可能进入照明装置，反射出所述反射体(或反射出一个或多个所述反射体)，接着反射出所述发光体，接着经过该开口射到所述传感器，但是没有环境光作为照明装置外的直射光照射到所述传感器上。
参照附图以及本发明的以下详细说明可以更全面地理解本发明。
附图说明
图1是根据本发明的照明装置的第一实施例的截面图；
图2是图1中示出的照明装置的俯视图；
图3示出了根据本发明的光传感器的电路图。
具体实施方式
下面将参照附图更全面地描述本发明，附图中显示了本发明的实施例。然而，本发明不应当解释为受这里所阐述的实施例的限制。相反，提供这些实施例目的是使本公开透彻和完整，并且对于本领域的技术人员而言这些实施例将会更完整地表达出本发明的范围。通篇相同的标号表示相同的单元。如这里所述的用语“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。
这里所用的用语仅是为了描述特定实施例，而不用于限制本发明。如所用到的单数形式“一个”，除非文中明确指出其还用于包括复数形式。还将明白用语“包括”和/或“包含”在用于本说明时描述存在所述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或元件，但不排除还存在或附加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、单元、元件和/或其组合。
当一个单元如层、区域或衬底在这里表述为“位于另一单元之上”或“延伸到另一单元之上”时，它也可直接位于另一单元之上或直接延伸到另一单元之上，或者也可出现居间单元(intervening element)。相反，当一个单元在这里表述为“直接位于另一单元之上”或“直接延伸到另一单元之上”时，则表示没有居间单元。此外，当一个单元在这里表述为“连接”或“耦合”到另一单元时，它也可直接连接或耦合到另一单元，或者也可出现居间单元。相反，当一个单元在这里表述为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则表示没有居间单元。
虽然用语“第一”、“第二”等这里可用来描述各种单元、元件、区域、层、部分和/或参数，但是这些单元、元件、区域、层、部分和/或参数不应当由这些用语来限制。这些用语仅用于将一个单元、元件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。因此，在不背离本发明的示教情况下，以下讨论的第一单元、元件、区域、层或部分可称为第二单元、元件、区域、层或部分。
此外，相对用语(relative term)如“下部”或“底部”以及“上部”或“顶部”这里可用来描述如图所示一个单元与另一单元的关系。除了图中所示的装置的那些朝向之外，这些相对用语还用于包含其他不同的朝向。例如，如果图中所示的装置翻转过来，则描述为在其他单元“下”侧上的单元方向变为在其他单元的“上”侧。因此根据附图的特定朝向示范性用语“下”可包含“上”和“下”两个朝向。同样，如果附图之一的装置翻转过来，则描述为在“在其他单元之下”或“在其他单元下面”的单元的方向变为“在其他单元之上”。因此示范性用语“在...下”可包含上面和下面两个朝向。
这里所用的表达“照明装置”除了它要能发光之外不具有任何限制性。即照明装置可以是照射一定面积或容积(如建筑物、游泳池或温泉区、仓库、方向灯(indicator)、路面、车辆、路面标记、广告牌、大船、玩具、镜面、容器、电子设备、小艇、航行器、运动场、计算机、远端音频装置、远端视频装置、蜂窝电话、树、窗户、LCD显示屏、洞穴、隧道、院子、街灯柱等)的装置，或照射包围空间的一个装置或一系列装置、或用于边缘照明或背面照明的装置(如背光广告、标志、LCD显示)、灯泡替代品(例如取代AC白炽灯、低电压灯、荧光灯等)、用于室外照明的灯具、用于安全照明的灯具、用于住宅外照明的灯具(壁式，柱/杆式)、天花板灯具/壁式烛台、柜下照明设备、灯(地板和/或餐桌和/或书桌)、风景照明设备、跟踪照明设备(track lighting)、作业照明设备、专用照明设备、吊扇照明设备、档案/艺术显示照明设备、高振动/撞击照明设备-工作灯等，镜面/梳妆台照明设备(mirrois/vanity lighting)或任何其他发光装置。
本发明还涉及受到照射的包围空间(illuminated enclosure)(其容积可受到均匀或不均匀的照射)，包括一封闭空间和至少一个根据本发明的照明装置，其中照明装置(均匀或不均匀地)照射所述封闭空间的至少一部分。
本发明还涉及受到照射的区域，包括从由以下项构成的组中选择的至少一个区域：建筑物、游泳池或温泉区、仓库、方向灯(indicator)、路面、车辆、路面标记、广告牌、大船、玩具、镜面、容器、电子设备、小艇、航行器、运动场、计算机、远端音频装置、远端视频装置、蜂窝电话、树、窗户、LCD显示屏、洞穴、隧道、院子、街灯柱等，在它们之中或之上安装了至少一个如这里所述的照明装置。
除非另有定义，这里所用的所有用语(包括科学和技术术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员普遍理解的含义相同。还应进一步明白，如常规使用的词典里定义的那些用语将解释为其含义与它们在相关领域以及本发明的上下文环境中的含义相一致，除非本文明确定义外不会从理想或过度形式化(formal sense)的层面上理解。本领域的技术人员还应理解，参照“邻近”另一特征分布的结构或特征可具有与该邻近的特征重叠或在其之下的部份。
如上所知，根据本发明，提供了一种照明装置，包括至少一个发光体、至少一个反射体和至少一个传感器。
根据本发明的照明装置中的发光体(或数个发光体)可以是任何期望的发光体。这些发光体中的大多数是本领域中众所周知并且能够获得的。这些发光体的类型示例包括白炽灯、荧光灯、具有或不具有发光材料的LED(有机的或无机的，包括聚合物发光二极管(PLED)、激光二极管、薄膜电致发光器件、发光聚合物(LEP)、卤灯、高强度放电灯、电激发光灯等等。根据本发明的照明装置的某些实施例包括两个或多个发光体。在这样的照明装置中，各个发光体可以彼此相同、不同或是以组合的形式(也就是，多个一种类型的发光体、或两个或多个类型的一个或多个发光体)。
根据本发明的照明装置可包括任何期望数量的发光体。例如，根据本发明的照明装置可包括单个发光二极管、50个或更多的发光二极管、1000个或更多的发光二极管，或可包括50个或更多的发光二极管和两个白炽灯，100个发光二极管和一个荧光灯，等等。
本领域技术人员熟悉多种在照明装置中使用的反射体，任何这样的反射体都可以在根据本发明的装置中使用。
根据本发明的照明装置中的反射体(或数个反射体)可以是任何期望的形状，在很多实施例中，所述反射体(或数个反射体)构造成允许朝着反射体定向的高百分比的光射出所述照明装置。照明装置中使用的反射体的各种形状以及照明装置中多个反射体的组合的各种形状是众所周知，并且任何这样的反射体或反射体组合可用于根据本发明的照明装置。该反射体或多个反射体可相对所述一个或多个光源构造并定向，使得来自所述光源的某些或全部的光在射出照明装置前将被反射一次、在射出照明装置前将被反射两次(即被第一反射体反射一次、被第二反射体反射一次，或被同一反射体反射两次)、或在射出照明装置前将被反射任何其他数量的次数。这包括下列情形，来自光源的某些光在射出照明装置前将被反射第一数量的次数(例如，仅一次)，而其他来自光源的某些光在射出照明装置前将被反射第二数量(例如，两次)的次数(以及，来自光源的任何数量的不同部分的光被反射不同数量的次数。
所述反射体(或数个反射体)可由任何期望的材料或多种材料制成(如铝、银或钛、或是覆盖有铝、银或钛或绝缘材料堆叠的任何期望的材料，形成布拉格(Bragg)反射体)。在根据本发明的照明装置包括不止一个反射体的例子中，各个反射体可由相同的材料制造，或任何反射体可由不同的材料制造。本领域技术人员知悉多种用于制造反射体的材料。众所周知地，在根据本发明的照明装置中使用的反射体可由单种材料制成(可以将其抛光或采用本领域中已知的其他方式进行处理)，或可包括多种材料(例如，其可包括一种材料制造的支撑件，该支撑件覆盖有反射材料)。
反射体的合适的设置的典型示例包括后反射体，其中将来自至少一个发光体的光的轴线反射至少90度，例如接近或等于180度，和前反射体，其中将第一次来自至少一个发光体的光的轴线反射至少90度(例如接近或等于180度)，接着第二次再将其反射至少90度(例如接近或等于180度)，从而，在某些例子中，光的轴线再次在与其第一反射之前大致相同的方向上传播。
合适的反射体(以及其设置)的典型示例在多个专利中进行了描述，如美国专利6,945,672、7,001,047、7,131,760、7,214,952和7,246,921(其全文通过引用而结合于此)，其中每个均描述了后反射体。
如现有技术中所知，所述反射体可包括尖端(cusp)和/或磨光面(facet)。在某些实施例中，如现有技术中所知，所述反射体具有M形轮廓。在某些实施例中，反射体收集发射自LED的光且将该光反射使得其不会照射到发光体上和/或装配发光体的结构(例如，连同下述讨论的实施例一起描述的)上。例如，在某些实施例中，该反射体具有特定形状，且该尖端或磨光面构造成使照射到桥状物后面的反射体的光被导向桥状物的任意一侧。参见如美国专利US7,131,760。此外，在某些实施例中，该反射体具有特定形状，且该尖端或磨光面构造成使照射到并不直接位于桥状物后面的反射体的光被导向光束图案的中心以及填充光束的可能不足的其他区域。每个尖端或磨光面可单独定向以使得从反射体反射的光形成期望的光束图案且可避免照射到桥状物或发光体上。
本领域技术人员熟悉多种传感器，且任何这样的传感器都可在本发明的装置和方法中使用。在这些众所周知的传感器中，有只可感应部分可见光的传感器。例如，传感器可以是可观察整个光通量但仅(可)感应多个LED中的一个或多个的独特且便宜的传感器(GaP:N LED)。例如，在一个特定的例子中，该传感器可仅能感应结合产生BSY光(下述有定义)的LED发射的光，且该传感器可提供反馈给一个或多个红光LED以随着LED的老化(和光输出降低)保持颜色一致。通过使用可选择性监控输出(通过颜色)的传感器，可选择性的控制一种颜色的输出以维持输出的合适比例，从而维持装置的色温。该类型的传感器仅由具有特定波长范围的光激发，如不包括红光的波长范围(参见如于2007年6月14日提交的、申请号为60/943910、题为“具有固态发光体的照明装置的功率转换装置和方法”(发明人：Peter Jay Myers，代理备审案号931_076PRO)的美国专利申请，以及2008年5月8号提交的美国专利申请No.12/117,280，其全部内容通过引用结合于此)。在本发明中(以及在以上本段中提及的申请中)，“BSY”光定义成具有色度坐标x，y的光，该色度坐标x，y定义了1931CIE色度图上由第一线段、第二线段、第三线段、第四线段和第五线段围成的区域内的点，所述第一线段将第一点连接至第二点，所述第二线段将第二点连接至第三点，所述第三线段将第三点连接至第四点，所述第四线段将第四点连接至第五点，所述第五线段将第五点连接到第一点，所述第一点的x，y坐标为0.32，0.40，所述第二点的x，y坐标为0.36，0.48，所述第三点的x，y坐标为0.43，0.45，所述第四点的x，y坐标为0.42，0.42，所述第五点的x，y坐标为0.36，0.38。
如上所述，在根据本发明的某些实施例中，该传感器(至少一个传感器)被定位在一区域中，当所述发光体发光时所述区域接收来自所述发光体(或至少一个发光体)的直射光。换句话说，在这些实施例中，光直接从发光体传播到传感器而不会被反射或吸收和重发射。
如上所述，在某些实施例中，该传感器(或至少一个传感器)被定位于反射体上或位于反射体内(或至少一个反射体上或至少一个反射体内)，例如位于延伸到反射体内的孔中。
如上所述，在某些实施例中，该传感器(或至少一个传感器)被定位于一锥形区域中，所述锥形区域由当发光体发光时相对于发光体(或至少一个发光体)发射的直射光的轴线成小于或等于10度(在某些实施例中，小于或等于5度)的角度的直线所界定。换句话说，在某些实施例中，从发光体延伸到传感器的直线将相对于发光体发射的光的轴线定义一角度，该角度不大于10度(且在某些实施例中，不大于5度)。
如上所述，在根据本发明的第二方面的某些实施例中，所述传感器被定位在一区域中，当所述发光体发光时所述区域接收来自所述发光体的直射光和/或反射光，其中：(1)所述传感器被定位成直接紧邻所述发光体，和/或(2)由所述传感器接收的来自所述发光体的反射光的至少75％在没有所述传感器的情况下将不会射出所述照明装置。在这样的实施例中，“直接紧邻所述发光体”意指，例如在同一电路板上或由一距离间隔，该距离不大于所述反射体的开口的最大尺寸的1/10(且在某些例子中，不大于1/20，或2％，或1％)。
如上所述，在某些实施例中，照明装置进一步包括至少一个电源，且所述传感器(或至少一个传感器)被定位于所述发光体和所述电源之间。换句话说，在这些实施例中，连接发光体和电源的直线将经过该传感器。
如上所述，在某些实施例中，该反射体(或至少一个反射体)包括至少一个开口，所述传感器(或至少一个传感器)相对于所述发光体(或至少一个发光体)被定位在所述开口的相对位置，这样当所述发光体发光时，发光体发射的一部分光经过所述开口射到所述传感器。在这样的实施例中，该开口可延伸贯通所述反射体或仅部分通过所述反射体。
如上所述，在某些实施例中，当发光体(或至少一个发光体)发光时，所述发光体发射的光的至少90％仅由所述反射体(或多个反射体中的至少一个反射体)反射一次。这样的实施例的典型实例包括如上所述具有后反射体的灯(也就是，“后反射灯”)。
如上所述，在某些实施例中，当发光体(或至少一个发光体)发光时，所述发光体发射的光的至少10％由所述反射体(或多个反射体中的一个反射体)反射至少两次。这样的实施例的典型实例包括具有反射体的后反射灯，所述反射体具有多个区域，其中某些来自所述发光体的光被反射一次，而来自所述发光体的其他部分的光被反射多次，且某些或全部反射光沿与从发光体射出的方向相差大于90度(例如，接近或等于180度)的方向射出照明装置。
如上所述，在某些实施例中，所述照明装置包括多个反射体，且当所述发光体(或至少一个发光体)发光时，所述发光体发射的光的至少10％由所述多个反射体中的至少两个反射。这样的实施例的典型实例包括具有多个反射体的后反射灯，其中来自发光体的一部分光由一个反射体反射，而来自所述发光体的另一部分光由不止一个反射体反射，且某些或全部反射光沿与从发光体射出的方向相差大于90度(例如，接近或等于180度)的方向射出照明装置。
如上所述，在某些实施例中，所述照明装置包括多个反射体，且当所述发光体发光时，所述发光体发射的光的至少70％由所述多个反射体中的至少两个反射。这样的实施例的典型实例包括前反射灯，其中由第一反射体(或多个反射体)将来自至少一个发光体的光的轴线反射至少90度(例如接近或等于180度)，接着由第二反射体(或多个反射体)第二次将其反射至少90度(例如接近或等于180度)，从而，在某些例子中，光的轴线再次沿与其第一次反射之前大致相同的方向上传播。
如上所述，根据本发明的某些实施例包括一个或多个固态发光体。任何期望的固态发光体或多个固态发光体可根据本发明进行使用。本领域技术人员已知并且能够获得各种这样的发光体。这些固态发光体包括无机和有机发光体。这种类型发光体的示例包括多种发光二极管(有机的或无机的，包括聚合物发光二极管(PLED))、激光二极管、薄膜电致发光器件、发光聚合物(LEP)，都是在本领域中众所周知的(因此不需要在此对这些器件和制造这些器件的材料做详细介绍)。
这里所用的表达“发光二极管”是指基本的半导体二极管结构(即芯片)。已获得普遍承认并且在商业上出售(例如在电子器件商店中出售)的“LED”通常表现为由多个部件组成的“封装”器件。这些封装器件一般包括有基于半导体的发光二极管，例如但不限于美国专利4,918,487、5,631,190和5,912,477中所公开的各种发光二极管，以及引线连接和封装该发光二极管的封装体。
发光二极管可将电流转换成光的半导体器件。多种发光二极管被用于不断增加的不同领域以达到更大范围的目的。
众所周知地，发光二极管通过激发电子穿过半导体活性(发光)层的导带和价带之间的带隙来发光。电子跃迁产生的光的波长取决于带隙。因此，发光二极管发出的光的颜色(波长)取决于发光二极管的活性层的半导体材料。
很多发光体包括一种或多种发光材料，这些发光材料可以用于提供期望的光谱和/或期望的感知颜色(例如白色)的输出光。众所周知的是，提供更广光谱范围的可见光的优点在于可增加CRI(例如Ra)。例如在CIE色度图的帮助下预测来自包括输出两种或多种不同颜色的光的发光体的照明装置的输出光的感知颜色的能力也是众所周知的。
对本领域技术人员来说，已知存在多种可用发光材料(又称为荧光体(lumiphor)或发光荧光媒介(luminophoric media)，例如在美国专利6,600,175中公开的内容，在此全文引用以作参考)。例如，磷光体(phosphor)就是一种发光材料，当其受到激发光源的激发时，可发出对应光线(例如，可见光)。在多数情况中，响应发光的波长不同于激发光的波长。发光材料的其他例子包括闪烁物质、日辉光带(day glow tape)和在紫外线的激发下发出可见光的油墨。
发光材料可分类成下迁移材料，即将光子迁移到较低能级(更长的波长)的材料，或上迁移材料，即将光子迁移到较高能级(更短的波长)的材料。
在LED器件内包含发光材料可以通过多种方法来完成。可通过向纯净的塑胶封装材料(例如，基于环氧树脂或硅树脂的材料)中加入前述的发光材料来使得LED器件内包含发光材料，例如通过涂覆或混合工艺。
例如，传统的发光二极管灯包括发光二极管芯片、用以罩着该发光二极管芯片的子弹形透明壳体、提供电流给该发光二极管芯片的引线、以及用于将发光二极管芯片发出的光线反射到同一方向的杯形反射器，其中采用第一树脂部分封装该发光二极管芯片，然后用第二树脂部分进一步封装该第一树脂部分。可这样获得第一树脂部分：采用树脂材料填满杯形反射器，并在将发光二极管芯片安装到所述杯形反射器的底部上后使其凝固，然后通过金属线将该发光二极管芯片的阴极和阳极电连接到引线。将磷光体分散在所述第一树脂部分内，这样在受到发光二极管芯片发出的光线A激发后，磷光体可发出荧光(光线B，光线B的波长比光线A更长)。光线A的一部分穿透包含磷光体的第一树脂部分，最后可获得光线A和B的混合光线C，用于照明。
合适的固体发光体，包括合适的发光二极管、发光材料、封装等的典型示例在以下文献中有所描述：
于2005年12月22日提交的、申请号为60/753138、题为“照明装置”(发明人：Gerald H.Negley；代理备审案号931_003PRO)的美国专利申请，以及于2006年12月21日提交的、申请号为11/614180的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年4月24日提交的、申请号为60/794379、题为“通过空间上分离荧光粉薄膜来移动LED中的光谱内容(spectral content)”(发明人：Gerald H.Negley和Antony Paul van de Ven；代理备审案号931_006PRO)的美国专利申请，以及于2007年1月19日提交的、申请号为11/624811的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年5月26日提交的、申请号60/808702、题为“照明装置”(发明人：Gerald H.Negley和Antony Paul van de Ven；代理备审案号931_009PRO)的美国专利申请，以及于2007年5月22日提交的、申请号为11/751982的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年5月26日提交的、申请号60/808925、题为“固态发光装置及其制造方法”(发明人：Gerald H.Negley和Neal Hunter；代理备审案号931_010PRO)的美国专利申请，以及于2007年5月24日提交的、申请号为11/753103的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年5月23日提交的、申请号60/802697、题为“照明装置及其制造方法”(发明人：Gerald H.Negley；代理备审案号931_011PRO)的美国专利申请，以及于2007年5月22日提交的、申请号为11/751990的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年4月20日提交的、申请号为60/793524、题为“照明装置和照明方法”(发明人：Antony Paul van de Ven和Gerald H.Negley代理备审案号931_012PRO)的美国专利申请，以及2007年4月18号提交的美国专利申请No.11/736,761，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年11月7日提交的、申请号60/857305、题为“照明装置及照明方法”(发明人：Antony Paul van de Ven和Gerald H.Negley；代理备审案号931_027PRO)的美国专利申请，以及2007年11月7号提交的美国专利申请No.11/936,163，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年8月23日提交的、申请号60/839453、题为“照明装置及照明方法”(发明人：Antony Paul van de Ven和Gerald H.Negley；代理备审案号931_034PRO)的美国专利申请，以及2007年8月22号提交的美国专利申请No.11/843,243，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年10月12日提交的、申请号60/851230、题为“照明装置及其制造方法”(发明人：Gerald H.Negley；代理备审案号931_041PRO)的美国专利申请，以及2007年10月11号提交的美国专利申请No.11/870,679，其全部内容通过引用结合于此；
于2007年5月8日提交的、申请号60/916608、题为“照明装置和照明方法”(发明人Antony Paul van de Ven和Gerald H.Negley；代理备审案号931_072PRO)的美国专利申请，以及2008年5月8号提交的美国专利申请No.12/117,148，其全部内容通过引用结合于此；
于2008年1月22日提交的、申请号为12/017,676、题为“具有一个或多个荧光体的照明装置，以及其制造方法”(发明人：Gerald H.Negley和Antony Paul van de Ven；代理备审案号931_079NP)的美国专利申请；于2007年10月26日提交的、申请号为60/982,900的美国专利申请(发明人：Gerald H.Negley和Antony Paul van de Ven；代理备审案号931_079PRO)，其全部内容通过引用结合于此。
可采用任何期望的方式为本发明的照明装置供电。本领域技术人员熟悉各种供电装置，并且任何这样的装置都可用来与本发明相连。本发明的照明装置可以电连接(或选择性电连接)到任何理想的电源，本领域技术人员熟悉各种这样的电源。
另外，任何理想的电路都可用来为根据本发明的照明装置提供能量。可用于实现本发明的电路的代表性示例在以下文献中有所描述：
于2006年6月1日提交的、申请号为60/809959、题为“带制冷的照明装置”(发明人：Thomas G.Coleman、Gerald H.Negley和Antony Paul van de Ven；代理备审案号931_007PRO)的美国专利申请和于2007年1月24日提交的、申请号为11/626483的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年5月31日提交的、申请号为60/809595、题为“照明装置和照明方法”(发明人：Gerald H.Negley；代理备审案号931_018PRO)的美国专利申请和于2007年5月30日提交的、申请号为11/755162的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
于2006年9月13日提交的、申请号为60/844325、题为”具有低压侧MOSFET电流控制的升压/行逆程高压电源技术”(发明人：Peter Jay Myers；代理备审案号931_020PRO)的美国专利申请和于2007年9月13日提交的、申请号为11/854744，题为“用于向负载供电的电路”的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
于2007年1月14日提交的、申请号为60/943910、题为“用于包括固态发光体的照明装置的能量转换的装置和方法”(发明人：Peter Jay Myers；代理备审案号931_076PRO)的美国专利申请，和于2008年5月8日提交的、申请号为12/117280的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此；
于2008年1月23日提交的、申请号为61/022886、题为“频率变换的阻滞信号生成器”(发明人：Peter Jay Myers，Michael Harris和Terry Given；代理备审案号931_085PRO)的美国专利申请，和于2008年3月27日提交的、申请号为61/039926的美国专利申请，其全部内容通过引用结合于此。
在根据本发明的某些实施例中，所述照明装置是自镇流装置。例如在某些实施例中，该照明装置可直接连接到AC电流(例如通过插入壁上插座，通过旋入爱迪生插座，通过硬线连接到电路等)。自镇流装置的典型示例在以下文献中有所描述：于2006年11月30日提交的、申请号为60/861824、名为“自镇流固态照明装置”(发明人：Gerald H.Negley、Antony Paul van de Ven、Wai Kwan Chan、Paul Kenneth Pickard和Peter Jay Myers；代理备审案号931_052PRO)，2007年5月8日提交的美国专利申请60/916664(代理备审案号931_052PRO2)和2007年11月29日提交的美国专利申请11/947392(代理备审案号931_052NP)中所述，其全部内容通过引用结合于此。
本发明的照明装置可以任何方式排列和安装，且可安装在任何需要的外壳或灯具上。熟练技工熟悉各种各样的排列、装配方案、壳体和灯具，并且结合本发明可应用任何这样的排列、装配方案、壳体和灯具。
此外，在照明装置中可选地还包括一个或多个散射元件(如散射层)。在发光物质中可包括散射元件，和/或可提供分开的散射元件。各种各样的分开的散射元件以及组合照明和散射元件是本领域技术人员众所周知的，并且任何这样的元件均可应用于本发明的照明装置中。
根据本发明的装置还可包括次级光学器件以进一步改变发射光的发射性质。这种次级光学器件是本领域那些技术人员熟悉的，因此这里不必详细描述，如果需要的话可采用任何类型的次级光学器件。
这里参照截面图(和/或平面图)来描述根据本发明的实施例，这些截面图是本发明的理想实施例的示意图。同样，可以预料到由例如制造技术和/或公差导致的示意图的形状上的变化。因此，本发明的实施例不应当视为受这里所示的区域的特定形状的限制，而是应当视为包括由例如制造引起的形状方面的偏差。例如，显示为或描述为矩形的模塑区域(molded region)一般还具有圆形的或曲线的特征。因此，图中所示的区域实质上是示意性的，它们的形状不用于说明装置的某区域的准确形状，并且也不用于限制本发明的范围。
图1和2示出了根据本发明的照明装置的第一实施例。参照图1，照明装置10包括发光体11、反射体12、传感器13和电源14。传感器13位于一区域内，当所述发光体发光时，所述区域接收来自所述发光体的直射光。
在该实施例中，发光体11包括多个固态发光体，包括(1)多个LED和发光材料，每个LED爆包括发蓝光的发光二极管，所述发光材料吸收一部分蓝光且发射淡黄绿光，和(2)发红光的多个LED。
传感器13定位于反射体12内的开口16中以接收来自发光体11中的LED发出的光。该实施例进一步例示了上述特征：传感器13定位于反射体12中，特别位于一锥形区域中，所述锥形区域由当发光体11发光时相对于发光体11发射的直射光的轴线15成约5度的角度的直线所界定。传感器13还定位于发光体11和电源14之间。
反射体12具有开口16，且传感器13相对于发光体44定位于开口16的相对位置，这样当发光体11发光时，发光体11发射的一部分光经过开口16射到传感器13。
反射体12的上边缘通常是圆环状的，且反射体12通常是抛物线状的。在替换实施例中，反射体的上边缘可采用其他形状，如正方形、长方形或其他配置，反射体12的整体形状可以是任何期望的配置。
在特定实施例中，如这一实施例中，传感器仅能感应某些波长的可见光，包括发蓝光的发光二极管和发光材料发射的光的波长，但是不能感应发红光的发光二极管发射的光。
参照图2，该照明装置10进一步包括桥状物17和电路板18。桥状物17横跨反射体12的上边缘定义的开口。桥状物17和反射体12可以一体成形，或桥状物17可为连接到反射体12上的单独部件。在该实施例中，桥状物17大致将反射体12的上边缘定义的开口一分为二。在某些实施例中，桥状物17的宽度被最小化以最小化照射到桥状物17上的光量和/或需要围绕桥状物17的光量。桥状物17示出为横跨反射体12的上边缘定义的开口，但是其也可以是所述开口上方的悬臂。或者，桥状物17可整个去除，光源采用导电迹线或其他接线通过反射体12上方的透明盖或透镜保持在适当的位置。
发光体安装在电路板18上，且电路板18连接到桥状物17的大致面向反射体12的表面上。也可使用装配发光体到所述桥状物的其他安排。例如，所述发光体可直接装配到桥状物上或装配到连接到所述桥状物上的中央装配板上。
可选地，照明装置10可进一步包括覆盖到所述发光体12上的圆形透镜(也就是，覆盖图2中示出的视图)。本领域技术人员熟悉各种适合在根据本发明的照明装置中使用的透镜，且任何这样的透镜覆盖都可以使用。这些透镜可以使透明的或者有色的，如果需要的话也可包括光学特征(optical feature)。
图3示出了根据本发明的光传感器的电路图。图3中示出的电路还包括温度传感器。图3中示出的电路还可包括三个电流控制器，第一电流控制器控制提供给第一串BSY LED的电流，第二电流控制器控制提供给第二串BSYLED的电流，第三电流控制器控制提供给第三串红LED(也就是，发射红光的LED)的电流。图3示出了三串LED，但是可根据需要使用任何数量的LED串。来自温度传感器和光感应器的输出影响提供给红光LED的电流。关于图3中示出的电流的其他细节在2007年1月14日提交的美国专利申请60/943,910和美国专利申请12/117,280(2008年5月8日提交)中有所描述，其全部内容通过引用结合于此。
在操作中，来自发光体的光直接射向反射体12和传感器13。来自发光体的光还被反射体12反射以射出照明装置10。来自发光体的某些光由传感器13接收且转换成电信号，由电源可使用该电信号来控制发光体的光输出。
通过将传感器13放置在对准发光体的直线上，传感器13可从光源接收比从照明装置的外部直接射入所述照明装置的光(即环境或反射光)更大部分的光。传感器接收到的环境或反射光与直射光的比例可非常地低，使得环境光和反射光并不会显著影响传感器13生成的信号。在某些实施例中，环境或反射光的量占传感器13接收的光的百分比非常小，使得环境或反射光变化所引起的传感器13的输出变化低于电源的检测阈值。在其他实施例中，环境或反射光的量占传感器13接收的光的百分比非常小，源于环境或反射光的变化的传感器13的输出变化，基于传感器的输出变化的电源输出的变化不会被观察该照明装置的人和/或所述照明装置的光输出感知。
另外，通过将传感器12隐藏在反射器12的孔中，可遮蔽该传感器不受从照明装置外直接进入该照明装置的影响(也就是，该传感器不能从照明装置外直接可见)。在该例子中，除了发光体直射的光之外能到达传感器的唯一的光是反射光。由于每一次反射都将导致光损耗，装置外的光到达传感器的光量将进一步降低。放置传感器的孔的侧壁也可是非反射的，以进一步降低到达传感器的反射光。此外，隐藏传感器不会对直接从发光体接收到的光产生不利影响，因为传感器13位于在对准发光体的直线上。
在某些实施例中，传感器13基本设置在发光体之下。将传感器13设置在发光体之下，可使得传感器13接收到由反射体12反射回发光体的光。这样，将传感器13放置在发光体之下，将减少或最小化由于传感器13的使用而导致的光损耗，因为即使没有提供传感器13，传感器13所接收的光将不会射出该装置。
在根据本发明的第二方面的实施例中，所述一个或多个传感器中的至少一个可与发光体设于同一电路板上，和/或它/他们可设于某一位置(例如，位于桥状物上、位于传热结构上、位于壳体上或位于反射体上)，在该位置传感器所接收的来自发光体的发射光的至少75％在没有出现传感器的情况下将不会射出所述照明装置(即，无论如何有至少75％的光将被阻挡)。
此外，虽然参照各个部件的特定组合来阐述本发明的特定实施例，但在不背离本发明的精神和范围的情况下可提供各种其他组合。因此，本发明不应解释为受这里所述以及附图所示的特定示范性实施例的限制，而是还可包含各种所述实施例的部件的组合。
本发明的普通技术人员可在不背离本发明的精神和范围的情况下根据本发明的公开对其进行许多种变化和修改。因此，必须明白所述的实施例仅用于举例，不应当将其视为限制由所附权利要求定义的本发明。因此，所附的权利要求应理解为不仅包括并行陈述的部件的组合，还包括以基本相同的方式完成基本相同功能以获得基本相同结果的所有等效部件。这些权利要求在此理解为包括以上具体阐述和说明的内容、概念上等效的内容以及结合了本发明的实质思想的内容。
如这里所述的装置的任何两个或两个以上的结构部分可集成成一体。这里所述的装置的任何结构部分可设在两个或两个以上部分中(如果需要的话它们是结合在一起的)。同样的任何两个或多个功能也可同时执行，和/或任何功能可在一系列步骤中执行。

Claims (20)

1.一种照明装置，其特征在于，包括：
至少一个发光体；
至少一个反射体；
至少一个传感器，所述传感器定位在一区域中，当所述发光体发光时所述区域接收来自所述发光体的直射光。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述传感器定位在所述反射体上或所述反射体内。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置进一步包括至少一个电源，且所述传感器定位于所述发光体和所述电源之间。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，所述反射体包括至少一个开口，所述传感器相对于所述发光体定位在所述开口的相对位置，这样当所述发光体发光时，发光体发射的一部分光经过所述开口射到所述传感器。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，所述反射体包括至少一个开口，所述传感器定位成使所述发光体发射的一部分光直接从所述发光体经过该开口射到所述传感器，且基本没有环境光经过该开口射到所述传感器。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，所述传感器定位于一锥形区域中，所述锥形区域由当发光体发光时相对于发光体发射的直射光的轴线成小于或等于10度的角度的直线所界定。
7.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，所述传感器定位于一锥形区域中，所述锥形区域由当发光体发光时相对于发光体发射的直射光的轴线成小于或等于5度的角度的直线所界定。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，当所述发光体发光时，所述发光体发射的光的至少90％仅由所述反射体反射一次。
9.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，当所述发光体发光时，所述发光体发射的光的至少10％由所述反射体反射至少两次。
10.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，所述发光体包括至少两个反射体，且当所述发光体发光时，所述发光体发射的光的至少10％由所述反射体中的至少两个反射。
11.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，所述发光体包括至少两个反射体，且当所述发光体发光时，所述发光体发射的光的至少70％由所述反射体中的至少两个反射。
12.根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，所述发光体发射的光的至少50％在一方向上射出所述照明装置，所述方向相对于发光体发射的直射光的轴线定义出不大于90度的角度。
13.一种照明装置，其特征在于，包括：
至少一个发光体；
至少一个反射体，所述反射体定位成接收来自所述发光体的光并反射所述光以射出所述照明装置；
至少一个传感器，所述传感器定位在一区域中，当所述发光体发光时所述区域接收来自所述发光体的反射光。
14.一种照明装置，其特征在于，包括：
至少一个发光体；
至少一个反射体，所述反射体定位成接收来自所述发光体的光并反射所述光以射出所述照明装置；
至少一个传感器，所述传感器定位在一区域中，当所述发光体发光时所述区域接收来自所述发光体的反射光，其中，所述传感器接收的来自所述发光体的反射光的至少75％，在没有所述传感器的情况下将不会射出所述照明装置。
15.根据权利要求13或14所述的照明装置，其特征在于，所述传感器定位成直接紧邻所述发光体。
16.根据权利要求1-15中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，所述至少一个发光体包括至少一个固态发光体。
17.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，所述至少一个固态发光体包括发光二极管。
18.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，所述至少一个固态发光体包括多个发光二极管。
19.根据权利要求1-18中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，所述传感器感应全部波长的可见光。
20.根据权利要求1-18中任一权利要求所述的照明装置，其特征在于，所述传感器仅感应某些波长的可见光。
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