CN103620299B - 机械混色设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及照明设备，所述照明设备包括：多个光源，其产生光；以及多个集光装置，其适于收集所产生的光并且将所收集的光转换为多个光束，所述多个光束沿光轴传播。所述光源布置在第一组光源和第二组光源中，并且所述第一组光源和所述第二组光源发射具有不同光谱分布的光。所述光源和所述集光装置可相对于彼此移动并且可被定位在多个混合位置中，其中在所述多个混合位置中，所述集光装置适于收集由所述第一组光源发射的所述光的至少一部分和由所述第二组光源发射的所述光的至少一部分，并且将所收集的光转换为多个混合光束。

Description

机械混色设备
技术领域
本发明涉及一种照明设备，所述照明设备包括：多个光源，其产生光；以及多个集光装置，其适于收集所产生的光并且将所收集的光转换为沿光轴传播的多个光束。
背景技术
为了产生与音乐会、现场表演、电视节目、体育比赛有关的各种光效和气氛灯光照明，或使其作为建筑安装的一部分，产生各种效果的灯具在娱乐业得到越来越多使用。通常，娱乐灯具产生具有光束宽度和发散度的光束，并且可以是例如产生具有均匀光分布的相对宽的光束的柔光/泛光灯具，或者可为适于将图像投影到目标表面上的轮廓灯具。
发光二极管(LED)由于其相对高的效率、低的能量消耗、长的寿命和/或电子调光能力而在灯光照明应用中得到越来越多使用。LED在灯光照明应用中用于全面照明，如照明广阔区域的柔光/泛光灯，或者用于产生宽的光束，例如，用于娱乐业和/或建筑安装。例如，申请人马丁专业公司(Martin Professional a/s)所提供的如MAC101TM、MAC301TM、MAC401TM、Stagebar2TM、EasypixTM、ExtubeTM、TripixTM、Exterior400TM系列的产品。另外，LED也被集成到产生图像并且朝向目标表面投影图像的投影系统中。例如，申请人马丁专业公司所提供的产品MAC350EntrourTM。
不同种类的LED目前可商购获得。例如，LED可提供为彩色LED，其发射具有相对窄的光谱带宽的光且因此发射单色的光。通常，LED型灯光照明产品包括多个不同颜色的这些LED，并且由所提供的LED产生的光被组合成出射光束。每种颜色的强度可相对于彼此加以调整，借此出射光束的颜色可以改变，如相加混色领域中已知的。这些灯光照明产品因此可以产生在LED的颜色所界定的色域内的任何颜色。通常，这种灯光照明产品包括红色LED、绿色LED和蓝色LED，并且被称为RGB灯光照明产品。RGB灯光照明产品可以通过开启仅一种颜色的LED同时关闭其余颜色来产生红色、绿色和蓝色。另外，RGB产品可以通过同时开启全部颜色(并且以大致相同强度开启)来产生白光。但是，由于白色是通过组合具有窄光谱带宽的光所产生的这一事实，白光的显色指数(CRI)很低。结果是，由此白光照明的物体并不是按其自然颜色得以再现(如在受到阳光照射时所呈现的情况)。
LED还提供为适于发射具有宽广光谱带宽的光的白色LED，并且这些LED可进一步具备不同色温。这些LED具有高的CRI，因为它们在大的光谱带宽范围内发射光并且因此在LED型灯光照明产品中用来产生亮白光，从而可用来照射物体并且大致上按物体的自然颜色来再现物体。但是，基于白色LED的LED型灯光照明产品在不使用滤色片的情况下不能产生彩色光，如相减滤色领域中已知的。
为了能够使用相加混色来产生不同颜色并且能够提高白光的CRI和效力，还提供组合了多个单色LED与多个白色LED的RGBW LED型灯光照明产品。这可以通过用多个白色LED替换多个彩色LED来实现。白色LED提供具有宽广光谱带宽的光，并且因此通过白色LED提高了由这种设备产生的白光的CRI，并且还增加了白光的强度。但是不利的一面是，情境颜色(situated color)的强度被减小，因为这些颜色较少。
LED还提供于具有大量发射不同颜色光的LED管芯(die)并且另外还具有一个发射白光的LED管芯的封装中。所述LED管芯可以单独控制，借此每个管芯所发射的光的相对强度可相对于彼此改变，借此出射光的颜色可以改变，如相加混色领域中已知的。通常，这些LED封装包括红色管芯、绿色管芯、蓝色管芯和白色管芯，并且被称为RGBW4合1LED。RGBW4合1LED常常用于如上所述的RGBW LED型灯光照明产品中。
一般来说，需要一种具有高流明以及高CRI的多色LED灯光照明产品。但是，这难以用上述LED类型来实现，这是因为：由于光学扩展量(Etendue)限制，不可能将来自无限量的光源的光组合为光束。已知的LED型灯光照明产品因此常常是针对特定目的来设计的，并且为了能够提供多种灯光照明解决方案，常常有必要使用大范围的LED型灯光照明产品。在有关通过光闸来耦合光的投影系统的情况下尤其如此，图像创建对象(GOBO)被定位在所述光闸处。光学投影系统控制来自光闸的光，并且适于将光闸(并且因此也将图像创建对象)成像于目标表面上。光束在通过光闸时很窄，并且这类投影系统因此受到光学扩展量的限制。在所述闸(经由这个闸来发射光)处的光学扩展量E=A*Ω具有有限的开口面积A，并且成像光学器件仅收集来自有限立体角Ω的光。针对光源，可以相同方式计算光学扩展量，其中A是辐射面积，而Ω是其辐射进入的立体角。另外，也需要很紧凑的照明设备，这在更多光源被集成到同一照明设备中时是难以实现的。
在投影系统中，光大体上被收集到产生图像的光闸中，并且成像光学系统将所述闸投影到目标表面上。WO0198706、US6227669和US6402347公开了包括布置成一个平面阵列的多个LED的灯光照明系统，其中会聚透镜定位在LED前面，以便使光聚焦例如来照射预定区域/闸或用于把来自二极管的光耦合到光纤中。
US5309277、US6227669、WO0198706、JP2006269182A2、EP1710493A2、US6443594公开许多灯光照明系统，其中例如通过使LED相对于光轴倾斜(JP2006269182A2、WO0198706、US5309277)，或通过单独地使用定位在每个LED前面的折射装置(US6443594、US7226185B、EP1710493)，将来自多个LED的光引向共同焦点或聚集区域。
WO06023180公开一种投影系统，其包括具有多个LED的LED阵列，其中来自LED的光引向目标区域。可以将所述LED安装到弯曲底座的表面。
如下系统也是已知的，其中多个光源布置在连续移动的发射照明单元上，并且其中来自多个光源的光被连续耦合到光学系统中。连续移动的发射照明单元相对于光学系统连续移动，借此不同光源被交替地放置在光学系统中，以使得光被耦合到光学系统中。控制装置适于在光源被放置在光学系统中时开启光源，并且在光源离开光学系统时关闭光源。这种系统的一个优点是光源可以超载(电流超载)这一事实，因为光源只需要开启很短一段时间(当光源定位在光路中时)。另外，当光源未被开启并且定位在光学系统外时，光源可以冷却下来。例如，US2003/0218723、WO03/063477、JP2004004359和US2004/0125344公开了这类系统。这种系统在大小上相当复杂，并且难以制造，因为连续移动的发射照明单元必须相对于光学系统连续而快速地移动，这可能是一个挑战，因为必须将功率信号和控制信号馈送到光源。另外，这个系统的大小变得相对大，这是因为大量光源占据很大空间，但仅有很少的光源被用于照明目的。
US2007/0109501公开一种照射目标照明区的照明装置。所述照明装置包括：多个发光体，其具有辐射出漫射光的发光表面；发光体衬底，所述发光体布置在所述发光体衬底中，以便在圆周上设置成阵列；至少一个光学构件，其被配置来将漫射光引导到目标照明区。可移动区段被配置来驱动光学构件以便可绕圆周的中心旋转，所述圆周的中心充当旋转中心，并且灯光照明控制区段被配置来控制多个发光体的发光定时。可移动区段和灯光照明控制区段一起操作，以使得被引导到目标照明区的漫射光的每单位时间光量在预定范围内。将发光体实施为红色、绿色和蓝色LED，并且光学构件相对于LED连续旋转并交替地收集来自LED的光。因此，光学构件仅收集来自有限量的光源的光，其可随后用于光学系统中。另外，光源可以交替地切换/开启与关闭，并且因此在操作期间可以超载(电流超载)。U2007/0109501所公开的照明装置提供旋转色轮已知形式视频投影仪的替代解决方案。另外，将光学构件实施为L形光棒，其中通过使用全内反射向前反射所收集的光。然而，即使理论上在全内反射中没有损耗发生，但反射表面引起很大的光损耗，因为并不是全部光都将在全内反射所需的临界角内撞击/入射光学构件的反射表面。另外，U2007/0109501所公开的照明装置相当大，因为照明物是在离光轴一定距离处按圆周布置。另一个事实是，这个照明装置所产生的光的CRI很差，这是由于仅使用红色、绿色和蓝色LED这一事实。US2009/059557涉及类似的系统。
现有技术的灯具试图通过添加尽可能多的光源来增大流明输出。然而结果是，就功率消耗对光输出而言，效率很低，因为在这种光学系统中，从根本上讲仅可能有效利用光学扩展量与成像光学器件相同或较之更小的光源。因此，如果源光学扩展量与成像系统的光学扩展量紧密匹配，那么使用多个源来增大光输出(强度/流明)并没有好处，因为光源的光学扩展量将会大于成像系统的光学扩展量并且成像系统因此不能收集光。
此外，大量光被损耗，因为现有技术的灯具通常仅通过闸来耦合光束的光的中央部分以便提供对闸的均匀照明，这又降低了效率。灯具中的空间常常是有限的并且难以将许多光源装配到现有技术的灯具中，例如，因为与光源相关联的光学元件常常占据大量空间。又一方面是，彩色伪影常常出现在来自具有不同颜色光源的灯具的输出中这一事实。其原因是用于舞台照明的高性能LED具有大的矩形管芯面积这一事实，所述面积为1至12mm2并且甚至更高。这意味着不可能将主要光学器件模型化成点源，因为主要光学器件与LED管芯之间的大小比可能变得相当地小。此外，矩形形状还可能在输出中被成像为矩形斑块。与放电灯相比，这些斑块不适于平滑地填补舞台照明仪器的圆形光点轮廓。
发明内容
本发明的目标是解决与现有技术有关的上述限制。这是通过如独立权利要求中所描述的照明设备和方法来实现的。从属权利要求描述本发明的可能实施方式。在发明详述中描述本发明的优点和益处。
附图说明
图1a至图1b示出根据本发明的照明设备的一个简单实施方式；
图2a至图2e示出根据本发明的照明设备的另一个实施方式；
图3a至图3e示出根据本发明的照明设备的另一个实施方式；
图4a至图4d示出根据本发明的照明设备的另一个实施方式；
图5示出根据本发明的照明设备的结构图；
图6a至图6d示出根据本发明的另一个实施方式照明设备；
图7b至图7k示出根据本发明的另一个实施方式照明设备；
图8a至图8c示出根据本发明的照明设备的另一个实施方式；
图9示出根据本发明的照明设备的另一个实施方式；
图10a至图10e示出根据本发明的照明设备的另一个实施方式；
图11示出根据本发明的照明设备的另一个结构图；
图12a和图12b示出根据本发明的另一个照明设备的结构图。
具体实施方式
考虑包括多个产生光束的LED的照明设备来描述本发明，但是本领域技术人员认识到，可以使用任何种类的光源，如放电灯、OLED、等离子源、卤素源、荧光灯源等。另外，应理解所示出的实施方式仅充当说明本发明原理的说明性实施例，并且技术人员将能够提供在权利要求范围内的一些实施方式。在所示出的实施方式中，所说明的光束和光学装置仅仅用来说明本发明的原理，而不是说明准确和精确的光束和光学装置。
图1a和图1b示出根据本发明的照明设备101的实施方式的简化截面图，并且分别示出在第一位置和第二位置中的集光装置和光源。
照明设备101包括产生光的多个光源，所述光源布置在第一组光源103(示出为白色四边形)中和第二组光源105(示出为阴影四边形)中。所述光源是安装在PCB104(印刷电路板)上，并且两组光源可以例如由灯光照明领域中已知的控制器(未示出)来单独控制。控制器因此适于将两组光源视为可以单独控制的至少两组单独光源。技术人员认识到，每一组光源可分成同样可以单独控制的多个子组，并且同样有可能单独控制每一单个光源。多个集光装置107布置在光源103和105上方。集光装置107和光源103/105在第一位置(图1a中所示)与第二位置(图1b中所示)之间可相对于彼此移动，并且可以固定在第一位置中和第二位置中。在第一位置中，集光装置107适于收集来自第一组光源103的光并且将所收集的来自第一组光源的光转换为多个第一光束109。类似地，在第二位置中，集光装置107适于收集来自第二组光源105的光并且将所收集的来自第二组光源的光转换为多个第二光束111。
这使得有可能提供一种具有高流明输出和高CRI的多色照明设备。这得以实现是因为照明设备可以在两个操作模式中使用，其中在第一操作模式中使用第一组光源，并且其中在第二操作模式中使用第二组光源。两个操作模式之间的变换可以通过以下操作来进行：使收集装置107和光源103/105在第一位置与第二位置之间相对于彼此移动，以及此后将光源和集光装置固定在第一位置或第二位置中。照明设备使得有可能将大量光源集成到一个共同的照明设备中而不超出光学扩展量限制，这是因为光源的仅一个子部分被同时使用。通常，集光装置107的物理尺寸大于光源的物理尺寸。这使得有可能将大量光源提供成阵列并且使集光装置适于仅收集光源中的一些光源的光。通过使光源和集光装置相对于彼此移动并且进而选择要被使用的那些光源，可使集光装置适于收集来自光源的另一部分的光。允许集光装置和光源相对于彼此固定在第一位置中和/或第二位置中使得有可能根据需要在两个操作模式中运行照明设备。另外，集光装置和光源相对于彼此的固定确保集光装置和光源在照明设备处于不同操作模式时保持适当对齐。
在一个可能的实施方式中，第一组光源可以包括多个不同颜色的单色LED，这使得有可能提供具有很亮的情境颜色的多色照明设备。第二组光源则可以包括多个白色LED，这使得有可能提供具有高流明和高CRI的照明设备。在这个实施方式中，照明设备可在具有很亮情境颜色的多色照明设备(例如RGB设备)与具有高CRI的白色照明设备之间切换。所述切换可快速地进行，这是因为集光装置和光源仅需要相对于彼此移动很短的距离。
在另一个可能的实施方式中，第一组光源可以实施为多个RGBW LED，其充当多色设备，其中另外的白色LED提高了CRI。第二组光源则可以包括多个白色LED，这使得有可能使照明设备作为很亮的白色照明设备来操作。事实上，技术人员认识到，有可能提供按需要由第一组光源和第二组光源组成的光源。另外，还可能提供其它几组光源，并且使集光装置和光源可移动到其它位置，在所述其它位置中，集光装置和光源可相对于彼此固定，以使得集光装置在固定在其它位置中时收集来自其它几组光源的光。
还可能提供具有同一种光源的第一组光源和第二组光源，以使得由第一组光源和第二组光源产生的照明是相同的。结果是，照明包括两组相同的光源，并且照明设备可适于在第一组光源经历故障的情况下、例如由于第一组的光源已经用坏这一事实而经历故障的情况下从第一组光源切换到第二组光源。这可例如对布置在几乎无法接近的位置的建筑灯光照明设备来说是有用的，因为光源的维修间隔期可以增加。事实上，在包括两组相同光源的光源中，替换用坏的光源的维修间隔期可以翻倍。技术人员将理解，如果添加另一组光源，那么维修间隔期可以增加。
在所示出的实施方式中，光束109和111沿光轴113传播；这意味着界定光束传播方向的矢量(典型的3D矢量)的最大基本矢量与光轴113平行。光束109和111分别沿着光轴合并成第一共同光束115和第二共同光束117。第一共同光束109和第二共同光束111具有由光源和光学装置的特性决定的光束发散度。
集光装置107可以实施为能够收集来自光源的光并且将光转换为光束的任何光学元件，并且可例如为光学透镜、混光器、TIR透镜等。在所示出的实施方式中，集光装置107是实施为支架(holder)108所携载的TIR透镜。技术人员认识到，TIR透镜可根据以下两者来设计：光源的光输出，以及第一光束109、第二光束111、第一共同光束115和/或第二共同光束117的所述光学性质。
图1a和图1b中所示的照明设备使得因此有可能提供具有高流明以及高CRI的多色LED灯光照明产品。
图2a至图2e示出根据本发明的照明设备201的另一个实施方式。图2a和图2c是分别沿线A-A和B-B的照明设备截面图，并且分别示出在第一位置和第二位置中的光源203/205和集光装置207。图2b和图2d是分别在第一位置中和在第二位置中的集光装置207的正视图(从会聚装置210所见，如箭头A’和B’所示)。图2e是PCB204的正视图(从集光装置207所见)，光源203/205布置在所述PCB204上。
在这个实施方式中，照明设备201包括产生光的多个光源，所述光源布置在第一组光源203(示出为白色四边形)中和第二组光源205(示出为阴影四边形)中。所述光源是安装在PCB204(印刷电路板)上，并且两组光源可例如由灯光照明领域中已知的控制器(未示出)来单独控制。控制器因此适于将两组光源视为可以单独控制的至少两组单独光源。
如图2e中所示出，所述第一组光源203和所述第二组光源205是围绕光轴213分布，并且两组光源围绕光轴相对于彼此角位移。在所示出的实施方式中，两组光源之间围绕光轴的角位移α是45度。
在这个实施方式中，多个集光装置207布置在光源203/205前面，并且集光装置207和光源203/205在第一位置与第二位置之间可相对于彼此移动并且可以固定在第一位置中和第二位置中。在所示出的实施方式中，在第一位置与第二位置之间的移动是通过以下操作来进行：使集光装置207围绕光轴213旋转，同时使光源相对于光轴213固定。集光装置的旋转对应于第一组光源与第二组光源之间的角位移α(在这个实施方式中是45度)。
图2b示出：在第一位置中的集光装置207定位在第一组光源203上方(通过第一组光源203在集光装置207下方可见，而第二组光源205被遮住这一事实来示出)。图2a示出：在第一位置中，集光装置207适于收集来自第一组光源203的光并且将所收集的来自第一组光源的光转换为多个第一光束209。在这个实施方式中，集光装置207是实施为四个光学透镜207a至207d的阵列，所述光学透镜适于收集来自第一组光源的光并且使光准直为多个第一光束209。在所示出的实施方式中，四个光学透镜207a至207d是实施为由例如玻璃或聚合物构造为一体的饼形透镜。所述光学透镜因此布置成彼此相邻并且覆盖集光装置的整个表面，这使得有可能优化光学系统的光学扩展量。应理解，四个透镜可以实施为能够收集来自光源的光的至少一部分并且将所收集的光转换为光束的任何光学元件。另外，四个透镜的截面形状可以具有其它形状，例如圆形、多边形。应理解，集光装置207还可以包括任何其它数目的透镜。光会聚装置210沿光轴定位在集光装置207后面，并且适于使第一光束集中在沿光轴213定位在更远处的孔口219处。在所示出的实施方式中，光会聚装置210是实施为微型菲涅耳(Fresnel)透镜，但应理解，光会聚装置可以实施为能够使光束集中在孔口处的任何光学元件。或者，光会聚装置可由能够改变光束的发散度例如以便产生具有特定发散度的共同光束的任何光学偏转装置所替换。
以类似方式并且如图2d中所示，在第二位置中的集光装置207定位在第二组光源205前面(通过第二组光源205在集光装置207下方可见，而第二组光源203被遮住这一事实来示出)。图2c示出：在第二位置中，集光装置207适于收集来自第二组光源205的光并且将所收集的来自第二组光源的光准直为多个第二光束211，并且光会聚装置210适于使第二光束211集中在孔口219处。
图2a至图2e中所示出的照明设备201可在第一位置与第二位置之间快速切换，这是因为简单地通过使集光装置和光源围绕光轴相对于彼此旋转来使光源和集光装置相对于彼此移动。这是可能的，因为光源围绕光轴分布，并且因为第一组光源和第二组光源围绕光轴213相对于彼此角位移。在所示出的实施方式中，通过仅旋转集光装置207来使集光装置和光源相对于彼此位移，但技术人员认识到，所述位移也可以通过仅旋转光源209，以及通过同时(例如在相反方向上)旋转收集装置和光源来进行。技术人员进一步认识到，可由致动器进行集光装置和/或光源的旋转，所述致动器可例如由控制装置来控制。
另外，每一组的光源可围绕光轴不均匀分布，并且光束将因此也围绕光轴不均匀分布，因此，照明设备可在旋转对称光学系统和系统中用作光引擎。
照明还可以包括沿光轴布置的投影系统(例如，如关于图3a至图3e所描述)。如果投影系统可沿光轴移动，那么投影系统可适于改变光束的发散度并且用来提供变焦效果。
或者，投影系统可适于将孔口成像在沿光轴的一定距离处。这使得有可能将成像对象大致定位在所述孔口处，并且进而在沿光轴的一定距离处的目标表面上产生投影图像。
注意，集光装置和多个光源也可以沿光轴213相对于彼此移动，并且因此有可能产生变焦效果。但是，也可以通过投影系统实现变焦和聚焦效果。
图3a至图3e示出根据本发明的照明设备301的另一个实施方式。图3a和图3b是分别在图3d和图3e中沿着线C-C的简化截面图，并且示出分别在第一位置和第二位置中的光源303/305和集光装置307。图3c是散热器302的正视图(从集光装置307所见)，光源303/305布置在散热器302上。图3d和图3e是分别在第一位置和第二位置中的集光装置307的正视图(在箭头C’所指示的观察方向上，从孔口319所见)。
在这个实施方式中，并且类似于上文所描述的照明设备，光源布置在第一组光源303(示出为白色四边形)中和第二组光源305(示出为阴影四边形)中。多个集光装置307布置在光源303/305上方，并且集光装置307和光源303/305在第一位置与第二位置之间可相对于彼此移动并且固定在第一位置和第二位置中。
在这个实施方式中，光源布置在散热器302上，所述散热器包括第一冷却板306和第二冷却板308，所述两个冷却板分开一定距离并且界定流道，所述流道允许冷却流体在第一冷却板306与第二冷却板308之间流动。所述散热器进一步包括至少一个光通道，所述光通道允许光从第二冷却板308向第一冷却板306传播并且穿过第一冷却板306。这使得有可能构造紧凑的光引擎，其中大量光源可受到有效冷却。这得以实现是因为光源安装在不同的冷却板上，并且同时适于在相同的方向上发射光。在所示出的实施方式中，第一冷却板306和第二冷却板308可由伸入流道中的多个冷却片310互连。冷却片适于允许冷却流体至少部分地在第一冷却板与第二冷却板之间流动，并且例如实施为销形片(pin fin)、折叠片、扁平片等。冷却片可以实施为分开的物体，所述物体热连接到第一冷却板和/或第二冷却板。但是，也可能将冷却板和冷却片提供为整合的物体；例如，通过模塑两个相同的板，这两个板包括多个伸出的冷却片。可通过按夹层构造安装两个冷却板以使得两个板的冷却片互连起来来构造散热器。结果得到很紧凑的光引擎，其中许多光源可安装在同一散热器处，并且适于在大致上相同的方向上发射光。这是通过将多个光源布置在第一冷却板上并且通过将多个光源布置在第二冷却板上来实现的。来自安装在第一冷却板上的光源的光适于在远离第一冷却板的方向上发射光，并且安装在第二冷却板上的光源适于在朝向且穿过第一冷却板的方向上发射光，因为光通道允许来自第二冷却板处的光源的光穿过散热器并且穿过第一冷却板。这可以通过将具有孔口/孔洞的第一冷却板提供在第二冷却板处的光源上方来实现，并且第二冷却板处的光源所产生的光可因此通过这些孔口逸出。在包括冷却片的实施方式中，冷却片也包括多个孔口。结果是，可在大致相同的方向上发射所产生的光，并且全部光源可受到有效冷却，因为来自全部光源的热量可通过第一冷却板和第二冷却板散发并且通过在流道中流动的冷却流体来移除所述热量。所述热量可进一步散发到延伸到流道中的冷却片中，从而改善了冷却，因为散热器与冷却流体之间的接触表面增大。注意，冷却系统领域的技术人员可以许多方式来设计冷却片，以便移除尽可能多的热量。冷却流体可例如是流过流道的空气或液体。所述流动可以通过对流、重力和/或通过机械装置来起始，所述机械装置例如为迫使冷却流体通过流道的鼓风装置和泵。还可能提供从第二冷却板向后伸出的冷却片(未示出)，并且这类冷却片可用来散发来自第二组光源的热量，如本领域已知的。散热器可如以下专利申请中所述来实施：申请人马丁专业公司于2011年6月10日在丹麦申请的标题为“ILLUMINATION DEVICE WITH MULTI-LAYRED HEAT SINK”的专利申请，申请号为DK PA201170291；或申请人马丁专业公司于2012年6月8日在丹麦申请的标题为“ILLUMINATION DEVICE WITH MULTI-LAYRED HEAT SINK”的PCT申请，其申请号为PCT/DK2012/050196。两个申请都以引用的方式并入。
在所示出的实施方式中，第一组光源303布置在安装到第一冷却板306上的PCB304上。来自第一组光源303的热量可因此通过第一冷却板306和冷却片310向后散发，并且通过在第一冷却板和第二冷却板所界定的流道中流动的冷却流体来移除所述热量。第二组光源305布置在安装到第二冷却板308上的多个PCB312上。来自第二组光源305的热量可因此通过第二冷却板306和冷却片310向前散发，并且通过在第一冷却板和第二冷却板所界定的流道中流动的冷却流体来移除所述热量。可以看出，冷却片310与第二冷却板308在多个PCB312之间的区域中形成热接触；但是技术人员认识到，或者可将PCB312实施为具有多个孔洞的单块(one piece)，冷却片310可穿过所述孔洞通向第二冷却板。
照明设备301进一步包括第一中间集光装置321，其定位在第一组光源303上方并且适于收集来自第一组光源的光且产生多个第一中间光束309i(图3a中)。第一中间集光装置321固定地安装在第一组光源上方并且实施为多个TIR透镜。在第一位置中，第一光源303所产生的光将因此被转换为多个第一中间光束309i，然后由集光装置307收集并转换为第一光束309。第一组光源是实施为单色LED或白色LED。
照明设备还包括第二中间集光装置323，其布置在散热器的光通道中并且在第二组光源305上方。在所示出的实施方式中，第二中间集光装置323是实施为光学混光器棒，其适于收集且混合来自第二组光源的光。第二组光源是实施为多管芯LED，并且光学混光器用来将来自多管芯LED的光混合为均质的光束。在第二位置中，第二光源303所产生的光将因此被转换为多个第二中间光束311i，然后由集光装置307收集并转换为第二光束311。
所说明的照明设备301是实施为投影照明设备，并且集光装置307因此适于将第一光束309和第二光束311聚焦在沿光轴313定位的孔口319处。另外，投影系统322沿光轴313布置并且适于将孔口319成像在沿光轴的一定距离处。这使得有可能将成像对象(未示出)大致定位在所述孔口处，并且进而在沿光轴的一定距离处的目标表面上产生投影图像。投影系统322可沿光轴313移动，这使得有可能将图像聚焦在不同距离处，如变焦和聚焦系统领域中已知的。
但是应理解，照明设备或者可以实施为柔光/泛光灯，其中集光装置307适于从第一光束309或第二光束311产生共同光束。另外，投影系统322可由变焦系统所替换，所述变焦系统适于改变共同光束的发散度。
图3c是散热器302的正视图，第一组光源303和第二组光源305布置在所述散热器中。从第一中间集光装置321的出口表面(示出为白色圆圈)发射来自第一组光源的光，并且从第二中间集光装置323的出口表面(示出为黑色圆圈)发射来自第二组光源的光。光源布置成阵列并且两组光源分布在彼此之间。所述两组进一步围绕光轴313相对于彼此角位移。第一组光源与第二组光源之间的角位移α是45度，但是技术人员将认识到，第一组光源和第二组光源可按任何角度相对于彼此角位移。
图3d示出：在第一位置中，集光装置307定位在第一中间集光装置321上方(通过第一中间集光装置的出口表面在集光装置307下方可见，而第二中间集光装置323的出口表面不可见这一事实来示出)。类似地，在图3e中所示的第二位置中，集光装置307定位在第二中间集光装置323上方(通过第二中间集光装置323的出口表面在集光装置307下方可见，而第一中间集光装置的出口表面不可见这一事实来示出)。从图3d中的第一位置到图3e中的第二位置，集光装置307围绕光轴313按一定角度逆时针方向旋转，所述角度对应于两组光源之间的角位移α。因此，收集装置307a从图3d中所指示的位置移动到图3e中所指示的位置。可设计第一中间集光装置和第二中间集光装置，以使得第一中间光束309i和第二中间光束311i具有大致相同的光束直径，并且在其撞击集光装置307时发散。结果是，针对第一位置和第二位置，离开集光装置307的光将大致上相同，并且进一步沿光轴的光学性质可因此相同，这产生很紧凑的照明设备。
图4a至图4d示出根据本发明的照明设备401的另一个实施方式。图4a是光源的正视图并且示出光源布置在第一组光源403(白色四边形)、第二组光源405(黑色四边形)和第三组光源425(阴影四边形)中。三组光源围绕光轴413相对于彼此角位移。第二组光源相对于第一组光源403的角位移α是在顺时针方向上20度，而第三组光源相对于第一组光源的角位移β是在顺时针方向上40度(或者是在逆时针方向上20度)。第三组光源相对于第二组光源的角位移γ是在顺时针方向上20度。
在这个实施方式中，光源和集光装置407可在第一位置、第二位置与第三位置之间移动，并且图4b、图4c和图4d示出分别在第一位置、第二位置和第三位置中的照明设备的正视图。在图4b中所示出的第一位置中，集光装置改变来自第一组光源的光，这是通过第一组光源403在集光装置下方可见这一事实来示出。类似地，在图4c和图4d中分别所示出的第二位置和第三位置中，集光装置407改变来自第二组光源405和第三组光源425的光。例如，从图4a到图4b，集光装置407在顺时针方向上旋转20度。这可以通过集光装置407a被移动这一事实看出。另外，从图4b到图4c，集光装置在顺时针方向上再旋转20度。这也是通过集光装置被进一步移动这一事实来示出。在图4c中使集光装置在顺时针方向上再旋转20度将使集光装置407移动到第四位置，所述第四位置对应于第一位置。
图2至图4中所示出的照明设备被示出为没有光源布置在中心和光轴处。但是应理解，可能将其它中央光源(未示出)布置在中心和光轴处。集光装置可配备有其它中央集光装置，所述其它中央集光装置适于收集来自中央光源的光并且将光转换为中央光束。但是，由于中央位置，集光装置将因此在第一位置和第二位置中都收集来自中央光源的光。中央光源可因此在第一操作模式和第二操作模式中都被使用，并且例如用来向共同光束添加另外的光。中央光源可作为独立的单独可控光源被控制并且也可以形成第一组光源和/或第二组光源的一部分。
图5示出根据本发明的照明设备501的结构图。如上文所描述，照明设备501包括：多个光源，其布置在第一组光源503(白色)中和第二组光源505(阴影)中；以及集光装置507。照明设备进一步包括控制单元531，其包括处理器533和存储器535。在结构图中，集光装置定位在第一组光源上方的第一位置中。
处理器充当控制装置并且适于分别通过通信装置537(实线)和539(点线)来控制第一组光源503和第二组光源505。这意味着处理装置可控制各组光源中的一组而不控制另一组光源。所述控制可例如适于控制光源的颜色和/或强度，并且可以基于灯光照明领域中已知的任何类型的通信信号，例如PWM信号、AM信号、FM信号、二进制信号等。第一组光源503和第二组光源505可因此受单独控制并且相互独立地控制，并且可因此被视为单独且独立的两组光源。应理解，每一组的单独光源可由同一控制信号来控制，被供应单独的控制信号，和/或分组在子组中，其中每一子组接收同一控制信号。通信装置537和359被示出为三重连接，其分配给单独光源，但是技术人员将能够构造通信装置的许多实施方式，例如，这组光源可串联或并联耦接。或者，两组光源可以连接到同一数据总线，并且由控制器通过数据总线使用寻址技术来控制。另外，控制装置适于通过通信装置541(点划线)向致动器543发送指令来控制集光器，所述致动器适于使集光装置在第一位置与第二位置之间移动。另外，控制装置适于命令致动器将集光装置固定在第一位置和第二位置中。致动器可实行为步进电动机。
在一个实施方式中，控制装置适于基于指示多个控制参数的输入信号545来控制第一组光源、第二组光源和集光装置507，如娱乐灯光照明领域中已知的。输入信号545可以是能够传达参数的任何信号，并且可例如基于以下协议中的一种：USITT DMX512；USITTDMX5121990；USITT DMX512-A；DMX-512-A，其包括ANSI E1.11和ANSI E1.20标准所涵盖的RDM或无线DMX。ACN表示用于控制网络的体系结构；ANSI E1.17-2006)或ARTnet。
控制装置可适于使照明设备在第一操作模式与第二操作模式之间切换。在第一操作模式中，集光装置507和光源布置在并且固定在第一位置中，并且控制装置适于控制第一组光源，同时关闭第二组光源。相比之下，在第二操作模式中，集光装置和光源布置在并且固定在第二位置中，并且控制装置适于控制第二组光源，同时关闭第一组光源。输入信号可指示操作模式，并且控制装置可适于基于输入信号来切换操作模式。
图6a至图6d示出根据本发明的照明设备601的实施方式的简化截面图。图6a至图6d示出分别在第一位置、第一混合位置、第二混合位置和第二位置中的集光装置和光源。
照明设备601包括产生光的多个光源，所述光源布置在第一组光源603(示出为白色四边形)中和第二组光源605(示出为阴影四边形)中。在这个实施方式中，光源安装成紧靠在一起，例如，安装为PCB上的LED、表面安装型LED、板载芯片(chip on board)LED、OLED或其它照明表面。多个集光装置607布置在光源603和605前面。在这个实施方式中，每一集光装置实施为光学混光器，其适于收集光并且将光混合为均质和均匀的光束。
如同在上文所描述的实施方式中，集光装置607和光源603/605在第一位置(图6a中所示)与第二位置(图6d中所示)之间可相对于彼此移动。其中，在第一位置中，集光装置607适于收集来自第一组光源603的光并且将所收集的光混合为多个均质和均匀的第一光束609。类似地，在第二位置中，集光装置607适于收集来自第二组光源605的光并且将所收集的光混合为多个均质和均匀的第二光束611。
在这个实施方式中，光源和集光装置可进一步相对于彼此定位在多个混合位置中(图6b和图6c中所示)。这种情况下，在混合位置中，集光装置收集来自第一组光源和第二组光源的光的至少一部分并且将所收集的光混合为多个均质和均匀的混合光束。因此，混合光束包括来自第一组光源和第二组光源的光。
图6b示出第一混合位置，其中每一集光装置607定位在第一组光源603的至少一部分上方/前面，并且同时也定位在第二组光源605的至少一部分上方/前面。每一集光装置因此收集来自两组光源的光并且将所收集的光混合为多个第一混合光束651。在第一混合位置中，集光装置607定位在第一组光源的比第二组光源的部分更大的部分上方/前面。因此，集光装置将收集来自第一组光源的比来自第二组光源更多的光，并且混合光束651因此包括相比第二组光源605来说来自第一组光源的较大部分的光。这是通过光束651被示出为具有相对长的虚线这一事实来示出。
相比之下，图6c示出第二混合位置，其中集光装置607定位在第二组光源的比第一组光源的部分更大的部分上方。在第二混合位置中，来自第一组光源和第二组光源的光因此被混合为多个第二混合光束653，其包括相比第一组光源来说来自第二组光源的较大部分的光。这是通过光束653被示出为具有相对短的虚线这一事实来示出。
此实施方式使得可能提供多个均质和均匀的混合光束，其中均质和混合的光束是通过组合来自两组光源的光来构造而成。混合比定义了有多少来自不同组光源的光被用于均质和混合的光束中，并且可通过使光源和集光装置相对于彼此移动来改变混合比。来自两组光源的光可因此通过使集光装置和光源相对于彼此移动来混合，如相加混光领域中已知的。均匀和均质的光束可定义为不同光谱分量的截面光分布大致上相同并且不同光谱成分的光束发散度大致上相同的光束。
例如，可能通过提供具有不同光谱分布的第一组光源和第二组光源来提供相加混色照明设备，所述不同光谱分布例如会导致不同的颜色或色温。在第一位置中(图6a)，所示出的照明设备601将产生具有第一组光源的颜色的多个光束，这是因为在这个位置中，集光装置607将大致上仅收集来自第一组光源的光。在第一混合位置中(图6b)，照明设备601将产生具有第一混合颜色的多个第一混合光束651，所述第一混合光束是由来自第一组光源和第二组光源的光的组合所产生的。第一混合颜色更像是第一组光源的颜色，这是因为第一混合光束包括较大部分的来自第一组光源的光。类似地，在第二混合位置中(图6c)，照明设备将产生具有第二混合颜色的多个第二混合光束653，其中第二混合颜色更像是第二组光源的颜色而不像第一组光源的颜色，因为第二混合光束包括较大部分的来自第二组光源的光。在第二位置中(图6d)，所示出的照明设备601产生具有第二组光源的颜色的多个光束，这是因为在这个位置中，集光装置607将大致上仅收集来自第一组光源的光。
所示出的照明设备使得可能提供具有很亮的单色(如红色、绿色和蓝色)以及很亮的白色的变色装置。这得以实现是因为针对单色的光学扩展量极限可被优化，因为集光装置在这些位置中仅收集来自一种光源的光。
应理解，可使用超过两组光源，并且集光装置在这些实施方式中适于定位在不同混合位置中，其中集光装置收集来自不同组光源的不同比率的光。例如在图7a至图7k中所示并且在下文描述。
图7a至图7k示出根据本发明的照明设备的实施方式。如同上文所描述的照明设备，此照明设备包括产生光的多个光源，以及多个集光装置707a至707g，其在多个位置之间可相对于彼此移动，其中集光装置和光源相对于彼此可固定。
图7a和图7b示出光源的俯视图。光源布置在第一组光源、第二组光源和第三组光源中，其中第一组包括红色(RED)光源R(示出为阴影四边形)，第二组包括绿色(GREEN)光源G(示出为交叉阴影四边形)，并且第三组包括蓝色(BLUE)光源B(示出为方形阴影四边形)。光源布置成阵列，其中每一组的每一光源布置成与两个其它组的至少一个光源相邻。因此：
·每一红色光源具有相邻的至少一个蓝色光源和一个绿色光源；
·每一绿色光源具有相邻的至少一个蓝色光源和一个红色光源；
·每一蓝色光源具有相邻的至少一个红色光源和一个绿色光源。
另外，光源布置成多个集群702a至702g，在图7b中将所述集群示出为具有圆角的透明四边形，以便使得更容易识别每一集群。集群是按矩形图案来布置；这意味着集群的中心分开大致上相同的相互距离。每一集群包括来自每一组光源的多个光源，并且所述光源在每一集群内进一步按相同的图案来布置。在这个实施方式中，集群中的一些彼此重叠并且共享光源中的一些光源，例如，可以看出，集群702a与集群702c和702d共享光源。但是，在其它实施方式中，可能不是这样，并且集群也可以分开一定距离。
图7c、图7e、图7g和图7i示出集光器707的俯视图并且展示相对于光源在不同位置中的集光器707a至707g。集光器的出口表面被示出为圆圈并且可能透过集光器707a至707g看见，并且看见在集光器的入口表面(示出为方形)下方的光源R、G、B。图7d、图7f和图7k示出分别沿图7c、图7e、图7g的线D-D的截面图；图7j和图7k是分别沿图7i的线E-E和F-F的截面图。
集光器707a至707g是按矩形图案布置在光源(R、G和W)上方/前面，并且所述矩形图案调整与集群的矩形图案大致上相同。每一集光器707a至707g适于收集来自对应集群的光源的光，并且将所转换的光混合为混合光束755a至755e(来自集光器707f和707g的混合光束未示出)。在这个实施方式中，集光器707a至707g将分别收集来自集群702a至702g的光。集光装置707a至707g和光源(R、G和W)可相对于彼此在一定范围内移动，从而允许每一集光器707a至707g收集来自对应集群702a至702g的全部部分的光。换句话说，集光装置和光源可相对于彼此位移，从而允许集光器707a至707g收集来自对应集群702a至702g的不同部分的光。每一集光器将收集大致上相同的光，这是因为集光装置与集群是按相同的图案来布置，并且因为光源在集群内是按相同的图案来布置。
集光器707a至707g进一步实施为支架706所携载的光学混光器。支架706适于携载集光器，并且围绕集光器的区域被实施为不透明材料并且可因此将来自发光光源的光阻挡在集光器外部。光学混光器适于将所收集的光混合为均质和均匀的混合光束755a至755e(来自集光器707f和707g的混合光束未示出)。混光器可例如如以下申请中所描述来实施：申请人于2010年12月23日在丹麦申请的专利申请，其申请号为DK PA201070580；或申请人于2011年11月25日在丹麦申请的PCT专利申请，其申请号为PCT/DK2011/050450。两个申请以引用的方式并入本文。在所示出的实施方式中，混合光束进一步被准直并且与光轴713大致上平行地传播。因此，有可能使混合光束集中在沿光轴713的孔口719处，这与光源相对于集光器的位置无关。这是通过将光学聚集装置710布置在集光装置707a至707g与孔口713之间来实现。光学聚集装置710可以实施为能够使准直的混合光束755a至755e聚焦在孔口处的任何光学元件，所述聚焦是例如通过将孔口719布置在光学元件的焦点来进行。在这个实施方式中，光源相对于光轴713、光学聚集装置710和孔口719固定，而集光器相对于光源可移动，例如通过将支架708连接到致动器(未示出)来移动。集光器可因此相对于光源被移动并且定位在不同位置；但是应理解，也可能使光源相对于集光装置移动同时固定集光器，或使集光器和光源同时移动。
图7c和图7d示出在一个位置中的光源和集光装置，在这个位置中，集光器收集来自蓝色光源B的光并且支架708将阻挡由红色光源和绿色光源发射的光。混合光束751a和751b将因此是蓝色，使得孔口719受到蓝光照射。如娱乐灯光照明领域中已知的gobo可因此被定位在孔口处并且由投影系统(未示出)成像在目标表面处。技术人员将理解，在这个位置中，可关闭红色光源R和绿色光源G而不会影响出射光束例如以便节省能量。
图7e和图7f示出在一个位置中的光源和集光装置，在这个位置中，集光器收集来自绿色光源的光并且支架706将阻挡由红色光源和蓝色光源发射的光。混合光束751a和751b将因此是绿色。集光装置已从图7c和图7d所示的位置移动一定距离并且在箭头761所指示的方向上移动，这个距离对应于蓝色光源和绿色光源的大小。
图7g和图7h示出在一个位置中的光源和集光装置，在这个位置中，集光器收集来自绿色光源的光的一半和来自红色光源的光的一半，因为输入表面大致定位在红色光源和绿色光源的一半上。支架706将阻挡由蓝色光源发射的光和由红色光源和绿色光源的另一半发射的光。在这个位置中，混合光束751a和751b将因此是红光和绿光的组合，其将是黄色。集光装置已从图7e和图7f所示的位置移动一定距离并且在箭头763所指示的方向上移动，这个距离对应于绿色光源和红色光源的一半大小。
图7i、图7j和图7k示出在一个位置中的光源和集光装置，在这个位置中，集光器收集来自绿色光源、红色光源和蓝色光源的光。在这个位置中，集光装置将收集来自蓝色光源的一半表面积以及红色光源和绿色光源的四分之一表面积的光。在这个位置中，混合光束751a和751b将因此是红光、绿光和蓝光的组合，其中蓝光大致是红光和绿光的两倍那么多并且产生明亮的蓝光。集光装置已从图7g和图7h所示的位置移动一定距离并且在箭头765所指示的方向上移动，这个距离对应于光源的一半大小。
图7c至图7k中所示出的四个位置仅仅是光源和集光装置可相对于彼此来定位且固定的大量位置的几个实施例。技术人员认识到，光源和集光器可定位在许多不同的位置中，其中集光器收集不同比率的由不同类型光源发射的光，使得可以产生混合光束的许多不同颜色。在图7a至图7k中所示出的实施方式中，不同类型光源被示出为具有相同大小并且每表面积发射相同数量的光。但是应理解，不同种类光源可以具有不同的大小并且发射不同数量的光，并且当集光装置和光源相对于彼此定位在特定位置中时，光源和集光装置在这类情境中的位移可适于产生混合光束的预定颜色。
在所示出的实施方式中，光学混光器是由固体透明材料形成，其中光通过入口表面进入所述光学混光器并且通过所述主体反射到出口表面，在所述出口表面处所述光退出光学混光器。混光器可如以下申请中所描述来实施：申请人于2010年12月23日在丹麦申请的专利申请，其申请号为DK PA201070580；或申请人于2011年11月25日在丹麦申请的PCT专利申请，其申请号为PCT/DK2011/050450。两个申请以引用的方式并入本文。应理解，混光器可例如如US2007/0024971、US6,200,002、US6,547,416、WO10113100A、WO10113101中所描述来形成为任何已知的混光器。
进一步可能的是，组合如图7a至图7k中所描述的机械混色与传统的相加混色，在传统的相加混色中，不同组光源的强度是通过电子方式相对于彼此改变(如基于AM、DC、PWM的系统系统)。在一些情境中，使用机械颜色组合系统提供混色可能更具能量效率，而在其它情境中，使用电子变色系统可能更有效。
还可能提供四组光源，其中第一组光源、第二组光源、第三组光源和第四组光源分别包括红色LED、绿色LED、蓝色LED和白色LED。以这种方式，可通过使集光装置和光源适于在不同位置中相对于彼此位移来产生RGB-W照明设备，其中集光装置收集来自四组光源不同比率的光。应理解，可组合任何数目的不同颜色的光源。
图8a至图8c示出根据本发明的照明设备的另一个实施方式并且示出与图7d、图7e和图7h的截面图类似的截面图。在图8a至图8c中，与图7a至图7k中的结构大致上相同的结构标有与图7d、图7e和图7h中相同的参考数字，并且下文描述其它/不同的结构。集光装置707是如上文关于图7a至图7k所描述来实施，但相对于光轴713、光学会聚准直708和孔口719固定。在这个实施方式中，光源是基于光转换材料，其中多个泵浦光源867适于照射转换材料，其中转换材料适于将受到泵浦光源照射的泵浦光转换为具有不同波长的光。泵浦材料可以例如由磷光体转换材料领域中已知的不同磷光体化合物制成。泵浦光源可以是发射UV光的光源，所述UV光是由转换材料转换为可见光。但是，泵浦光可以是能够由转换材料来转换的任何类型的光。
在这个实施方式中，包括多个转换区域的转换板869布置在泵浦光源867与集光装置707之间，所述转换区域包括不同的转换材料。转换板包括适于将泵浦光转换为红光的红色区域R(阴影四边形中)、适于将泵浦光转换为绿光的绿色区域G(交叉阴影四边形中)，以及适于将泵浦光转换为蓝光的蓝色区域B(方形四边形中)。红色区域、绿色区域和蓝色区域是按与图7a中所示出的光源相同的图案来布置，并且也布置成如图7b中所示出的集群。
在所示出的实施方式中，来自泵浦光源867的泵浦光由泵浦集光器871收集，所述泵浦集光器适于将泵浦光集中在转换器869板的一个区域处，这个区域的面积与集光装置707的入口表面几乎相同。结果是，大部分泵浦光将在位于集光器前面的区域处由转换材料转换，并且大部分转换后的光将因此由集光装置707收集。
泵浦光将因此由转换材料转换，然后，所转换的光由集光装置707收集并且被转换为多个混合光束。在这个实施方式中，集光装置是实施为混光器，并且在所转换的光装置处的数目因此是的混合光束，如关于图7a至图7k所述。
转换板869可相对于泵浦光源869并且相对于集光装置707移动，借此具有不同的光转换材料的不同区域可以因此定位在入口表面集光器下方。因此，当转换器板相对于集光器707移动时，集光器将收集具有不同颜色的转换后的光。
在图8a中，转换器板869定位成使得蓝色转换器区域B定位在集光装置707a、707b下方，并且在这个位置中，所得的混合光束751a至751b将是蓝色。在图8b中，转换器板已如箭头873所示出而移动，借此将绿色转换器区域放置在集光器下方，并且所得的混合光束是绿色。在图8c中，转换器板已如箭头875所示出而移动，并且定位成使得绿色转换器区域和红色转换器区域都定位在集光器下方。在这个位置中，集光器707a、707b将因此将转换后的绿光和红光混合为黄色混合光束751a、751b。应理解，仅示出转换器板的三个位置，并且转换器板可定位在许多不同的位置，在这些位置中，不同比率的转换后的红光、绿光和蓝光可被混合来产生不同颜色。
图8a至图8c中所示出的实施方式的一个优点是如下事实：未被集光器收集的光的数量是有限的，这是因为泵浦光源可适于在集光器入口下方的那些转换材料区域处提供泵浦光。这可以例如通过泵浦集光器871来实现。但是，如图9中所示出，应理解，可以省略泵浦集光器871，并且泵浦光源967可适于直接在转换板处发射泵浦光。另外，可以在转换材料处从许多不同方向发射泵浦光。在图9中，集光器已适于将混合光束951a和951b聚焦在孔口719处，借此可以省略集光器710。
还可能在转换材料的入口侧提供二向色滤光片，其中转换的入口侧定义泵浦光进入会聚材料的那一侧。在所示出的实施方式中，入口侧是转换板面对泵浦光源的那一侧。二向色滤光片适于反射转换后的光并且传输泵浦光。泵浦光可以因此穿过二向色滤光片并且由转换材料转换。转换后的光将被向前反射到集光器中，并且在光学系统中向后传播的转换后的光将被向前反射，借此将增大光的强度。或者，二向色滤光片可以布置在泵浦集光器的出口表面处或泵浦光源的顶部。
图10a至图10e示出根据本发明的照明设备1001的另一个实施方式。图10a和图10c是分别沿线D-D和E-E的照明设备的截面图，并且分别示出在第一位置和第二位置中的光源1003/1005和集光装置1007。图10b和图10d是分别在第一位置中和在第二位置中的正视图(从集光装置1007前面所见)。图10e是PCB1004的正视图(从集光装置1007所见)，光源1003/1005布置在PCB1004上。
照明设备1001包括产生光的多个光源，并且所述光源布置在第一组光源1003(示出为白色四边形)中和第二组光源1005(示出为阴影四边形)中。所述光源是安装在PCB1004(印刷电路板)上，并且两组光源可例如由灯光照明领域中已知的控制器(未示出)来单独控制。控制器因此适于将两组光源视为可以单独控制的至少两组单独光源。多个集光装置1007布置在光源1003和1005上方。集光装置1007和光源1003/1005在第一位置(图10a中所示)与第二位置(图10b中所示)之间可相对于彼此移动，并且可以固定在第一位置中和第二位置中。在第一位置中，集光装置1007适于收集来自第一组光源1003的光并且将来自第一组光源的所收集的光转换为多个第一光束1009。类似地，在第二位置中，集光装置1007适于收集来自第二组光源1005的光并且将来自第二组光源的所收集的光转换为多个第二光束1011。
照明设备1001充当如上文所描述的多模式照明设备。在所示出的实施方式中，集光装置是实施为安装在透镜支架中的多个TIR透镜，其中透镜支架与致动器1081相互作用。致动器1081适于使集光装置相对于光源并且围绕光轴旋转。这可以例如通过将集光装置布置在轴承(未示出)中来实现，其中致动器可使集光装置旋转。应理解，机械系统技术人员将能够提供能够使集光装置围绕光轴并且相对于光源旋转的不同系统。
另外，所述多个光源包括布置在光轴1013处的中心光源1077，并且集光装置包括1007包括中心集光装置1079。中心集光装置适于在第一位置和第二位置中收集来自中心光源1077的光的至少一部分。这使得可能提供可以在两个位置中使用的光源，并且这个光源提供了设计光源集合的另外可能性。这可以通过使集光装置和光源围绕光轴相对于彼此旋转来实现，并且在从第一位置变换到第二位置(或从第二位置到第一位置)时，中心集光装置将因此不会从中心光源移开。
例如，在一个实施方式中，当集光装置定位在第一位置中时，第一组光源1003可以是用于提供RGBW灯的RGBW光源。第二组光源可以是白色光源，其提供具有高CRI的亮白光。在这个情境中，中心光源1079也可以是RGBW光源，其在第一位置中如同第一组光源那样受控制并且这对整体照明做出贡献。在第二位置中，中心光源可以单独控制并且使得可能调整白光的色温，这是因为在所述设置中可以使用蓝色光源、绿色光源和红色光源。
在另一个设置中，将第一组光源提供为红色光源、绿色光源和蓝色光源，例如提供为具有红色管芯、绿色管芯和蓝色管芯的3合1LED。或者，第一组光源可以实施为单独的LED，例如两个红色LED、两个绿色LED和蓝色LED，或任何其它组合。在这个设置中，第二组光源是白色光源。在这个设置中，中心光源1079可以是白色光源，其在第一位置中时可用来提高照明设备的CRI。
应理解，技术人员将能够根据所需光输出来提供大范围的不同设置。
图11示出照明设备根据1101的结构图，所述照明设备具有与图10中所示出的照明设备类似的设置。另外，所述基本照明设备1101与图5中所示出的照明设备501大致上相同，并且大致上相同的元件标有与图5中相同的参考数字并且下文将不对其进行描述。
如同图10中所示出的照明设备，并且除了第一组光源503(白色)和第二组光源505(阴影)，照明设备1101还包括中心光源1177，其适于收集来自中央光源的光。集光装置507还包括中央集光器1179。
处理器533进一步适于通过通信装置1183(虚线)来控制中心光源。这意味着处理装置可以控制各组光源中的一组而不控制另一组光源。所述控制可例如适于控制光源的颜色和/或强度，并且可以基于灯光照明领域中已知的任何类型的通信信号，例如PWM信号、AM信号、FM信号、二进制信号等。中央光源可因此受单独控制并且独立于第一组光源503和第二组光源505来控制。另外，致动器1181已适于使集光装置507在第一位置与第二位置之间围绕光轴旋转并且将集光装置507固定在第一位置和第二位置中。
控制装置可使照明设备1179在第一操作模式与第二操作模式之间切换。在第一操作模式中，集光装置507和光源布置在第一位置中，并且控制装置适于控制第一组光源，同时关闭第二组光源。相比之下，在第二操作模式中，集光装置和光源布置在第二位置中，并且控制装置适于控制第二组光源，同时关闭第一组光源。另外，控制装置适于在第一操作模式和第二操作模式中启动并且控制中心集光装置，借此，中心光源可在两种操作模式中提供照明。
在一个实施方式中，并且在第一操作模式中，控制装置适于基于第一组光源的操作来控制中心光源。这使得可能使中心光源与第一组光源同步，这在中心光源与第一组光源相同的实施方式中使得可能从第一组光源和中心光源提供相同的光输出(例如颜色)。
在另一个实施方式中，并且在第二操作模式中，控制装置适于至少部分独立于第二组光源来控制中心光源。在中心光源是RGB或RGBW LED并且第二组光源是白色光源的情况下，这使得可能通过使用中心光源来调整光的色温。至少部分独立意味着独立于第二组光源来控制中心光源的至少一个参数。这意味着可基于第二组光源的控制来控制中心光源的一些参数。例如，可独立于第二组光源来控制中心光源的颜色参数，同时基于第二组光源的调光参数来控制中心光源的调光参数。这使得可能调整白光的色温并且确保中心光源与第二组光源是以相同方式被调光。还可能实行预定义的调光方案，其中基于第二组光源的调光水平来调整中心光源的颜色。例如，这使得可能模拟传统光源(如钨丝灯或卤素灯)的调光曲线，其中色温在调光期间改变。中心光源因此在调光期间可适于基于调光水平来调整色温。
图12a和图12b示出根据本发明的照明设备的另一个实施方式。图12a示出在第二位置中的照明设备的截面图，并且图12b示出从集光装置1207来看的光源的俯视图。如同图10中的照明设备，照明设备1201包括第一组光源1203(白色四边形)、第二组光源1205(阴影四边形)和中心光源1279(黑色四边形)。多个集光器1207适于收集来自光源的光并且将所收集的光转换为多个光束(未示出)。可以通过与集光装置相互作用的致动器1281使多个集光器在第一位置与第二位置之间围绕光轴1213旋转。这种情况下，在第一位置中，集光器收集来自第一组光源的光，并且其中在第二位置中，集光器收集来自第二组光源的光。与图10中类似，集光器包括中心集光器，其在第一位置和第二位置中收集来自中心光源1277的光。
在这个实施方式中，第一组光源和第二组光源布置成偏离光轴并且相对于光轴成角度。偏离光轴的集光装置也相对于光轴成角度并且光束通过偏置光源来产生，并且集光器将光束引向光闸。光源和集光器可如现有技术中已知的来设计，例如，如JP2006269182A2、WO0198706、US5309277或WO2011076213中所描述。娱乐灯光照明业领域中已知的gobo系统1283已沿光轴1213布置在光闸中，并且投影系统1222已适于将gobo成像在沿光轴的一定距离处。
在这个实施方式中，光源已布置在多个PCB1204a至1204g上和/或集成到多个PCB1204a至1204g中，所述PCB布置在冷却模块1285上。冷却模块包括多个安装表面1287a至1287g。中心安装表面1287g垂直于光轴并且PCT1204g包括中心LED。偏离光轴的安装表面1287a至1287g相对于光轴成角度并且分别包括PCB1204a至1204g。PCB1204a至1204g中的每一个包括属于第一组光源(白色四边形)的光源和属于第二组光源(阴影四边形)的光源。冷却模块可如WO2011076219中所描述来实施。
集光装置布置在透镜支架1208中，所述透镜支架使偏置集光器相对于光轴成角度，使得所产生的光束具有相对于光轴的正确角度。但是应理解，集光器可以实施为单块，例如用聚合物或玻璃模塑而成。
在这个实施方式中，集光装置是实施为如上文所描述的多个TIR透镜，集光装置可以实施为能够收集光并且产生光束的任何集光器。
可以看出，光源定位在TIR透镜的空腔内部。因此，致动器1281适于将集光器从光源移开，然后在第一位置与第二位置之间移动时使光源和集光装置相对于彼此位移。这确保光源从空腔中移出，借此可使集光器在第一位置与第二位置之间移动。一旦已将集光器和光源布置在下一个位置中，致动器就使集光器移向光源，借此将光源布置在TIR透镜的空腔内部。

Claims (13)

1.一种照明设备，其包括：
·多个光源，其产生光；以及
·多个集光装置，其适于收集所产生的光并且将所收集的光转换为多个光束，所述光束沿光轴传播；
所述光源布置在第一组光源和第二组光源中，所述第一组光源和所述第二组光源是两组单独光源，能被单独地控制，其中所述第一组光源和所述第二组光源发射具有不同光谱分布的光，其特征在于所述多个光源和所述集光装置可相对于彼此位移并且可被定位并固定在多个混合位置中，其中在所述多个混合位置中，所述集光装置适于收集由所述第一组光源发射的所述光的至少一部分和由所述第二组光源发射的所述光的至少一部分，并且将所收集的光转换为多个混合光束，
其中所述光源布置在多个集群中，所述集群以规则图案布置并且包括来自至少所述第一组光源和所述第二组光源的光源，其中所述多个集光装置以大致上与所述集群的所述规则图案相同的规则图案来布置，且
其中所述集光装置适于通过所述光源和所述集光装置彼此的相对运动从所述光源的另一部分收集光。
2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于所述集光装置：
·在至少一个第一混合位置中收集来自所述第一组光源的比来自所述第二组光源更多的光，并且
·在至少一个第二混合位置中收集来自所述第二组光源的比来自所述第一组光源更多的光。
3.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于所述集群的所述光源以相同图案布置在每一集群内。
4.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于所述多个光源和所述集光装置在第一非混合位置与第二非混合位置之间可相对于彼此移动，其中所述集光装置：
·在所述第一非混合位置中大致上仅收集来自所述第一组光源的 光；并且
·在所述第二非混合位置中大致上仅收集来自所述第二组光源的光。
5.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于所述光源包括多个泵浦光源，所述多个泵浦光源适于用泵浦光照亮多个光转换材料；并且其特征在于所述光转换材料布置在转换板上的以下区域中：
·具有第一转换材料的至少一个第一组转换区域，其中所述第一组转换区域构成所述第一组光源，并且所述第一转换材料适于将所述泵浦光转换为第一转换光；以及
·具有第二转换材料的至少一个第二组转换区域，其中所述第二组转换区域构成所述第二组光源，并且所述第二转换材料适于将所述泵浦光转换为第二转换光。
6.根据权利要求5所述的照明设备，其特征在于包括至少一个二向色滤光片，其布置在所述转换材料与所述泵浦光源之间，所述二向色滤光片适于传输所述泵浦光并且反射所转换光的至少一部分。
7.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于所述集光装置适于校准所述混合光束并且大致上与所述光轴平行地引导所校准的混合光束。
8.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于进一步包括光会聚装置，其适于使所述混合光束聚焦在沿所述光轴定位的孔口处。
9.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于所述多个集光装置被实施为多个光学混光器，所述多个光学混光器适于将所收集的光混合为均质和均匀的光束。
10.根据权利要求9所述的照明设备，其特征在于所述光学混光器是由固体透明材料形成，其中光通过入口表面进入所述光学混光器并且通过所述固体透明材料反射至出口表面，在所述出口表面处所述光退出所述光学混光 器。
11.一种使用照明设备来产生照明的方法，所述照明设备包括：
·多个光源，其产生光，以及
·多个集光装置，其适于收集所产生的光并且将所收集的光转换为多个光束，所述光束沿光轴传播；
所述方法包括以下步骤：
·将所述光源布置在第一组光源和第二组光源中，所述第一组光源和所述第二组光源是两组单独光源，能被单独地控制；
·使用所述第一组光源产生光；
·使用所述第二组光源产生光；
·将所述光源和所述集光装置相对于彼此定位在第一混合位置中；
并且在所述第一混合位置中：
·将所述集光装置和所述第二组光源相对于彼此固定；
·使用所述集光装置同时收集由所述第一组光源产生的所述光的至少一部分和由所述第二组光源产生的所述光的至少一部分；
·使用所述集光装置将所收集的来自所述第一组光源和所述第二组光源的光转换为多个第一混合光束；
·通过使所述多个光源和所述集光装置相对于彼此位移来将所述光源和所述集光装置相对于彼此定位在第二混合位置中；
并且在所述第二混合位置中相对于彼此
·将所述集光装置和所述光源相对于彼此固定；
·使用所述集光装置同时收集由所述第一组光源产生的所述光的至少一部分和由所述第二组光源产生的所述光的至少一部分；
·使用所述集光装置将所收集的来自所述第一组光源和所述第二组光源的光转换为多个第二混合光束，
·其中所述光源布置在多个集群中，所述集群以规则图案布置并且包括来自至少所述第一组光源和所述第二组光源的光源，其中所述多个集光装置以大致上与所述集群的所述规则图案相同的规则图案来布置，且其中所述集光装置适于通过所述光源和所述集光装置彼此的相对运动从所述光源的另一部分收集光。
12.根据权利要求11所述的产生照明的方法，其特征在于包括将所述光源和所述集光装置定位在以下位置中的至少一个位置中的步骤：
·第一非混合位置，其中所述集光装置大致上仅收集来自所述第一组光源的光；以及
·第二非混合位置，其中所述集光装置大致上仅收集来自所述第二组光源的光。
13.根据权利要求11或12所述的产生照明的方法，其特征在于所述使用所述集光装置将所收集的来自所述第一组光源和所述第二组光源的光转换为多个混合光束的步骤包括以下步骤：
·将所收集的来自所述第一组光源和所述第二组光源的光混合为多个均质和均匀的光束。
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