CN103858244A - 包括多个发光元件的照明装置 - Google Patents

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Abstract

公开了多种照明装置,其被配置成操纵由一个或多个发光元件(LEE)提供的光。一般而言,照明装置的实施例具有一个或多个光学耦合器,其将来自LEE的照射重导向至反射器,反射器然后将光导向至一定角范围中。在某些实施例中,照明装置包括第二反射器,第二反射器反射来自第一反射器的光中的至少一些。在某些实施例中,照明装置包括光导,光导将光从收集器引导至第一反射器。照明装置的部件可以被配置成设置能提供多种强度分布的照明装置。这样的照明装置可以被配置成提供用于特定灯光应用的光,包括办公室灯光、作业灯光、橱柜灯光、车库灯光、洗墙灯、烟囱灯光和射灯。

Description

包括多个发光元件的照明装置
相关申请的交叉引用
本申请为在2011年8月8日提交的名称为“Solid-State Luminaire”的美国专利申请序列号No.13/205,548的部分连续案。该申请也要求保护以下临时申请的权益:在2012年2月3日提交的名称为“HollowOptical Flux Manifold and Luminaire Based Thereon”的临时申请No.61/594,849;在2012年2月3日提交的名称为“Solid-State Luminaire”的临时申请No.61/594,954;在2012年2月24日提交的名称为“Solid-State Luminaire”的临时申请No.61/603,205;以及,在2012年4月30日提交的名称为“Luminaire”的临时申请No.61/640,719。这些优先权申请中每一个的全部内容以引用的方式并入到本文中。
背景技术
光源用于多种应用中,诸如提供一般照明和提供电子显示器(例如LCD)的光。在历史上,白炽光源广泛地用于一般照明目的。白炽光源通过加热灯丝到高温直到其发白热光来产生光。利用填充了惰性气体或者被抽空的玻璃封壳来保护热灯丝避免在空气中氧化。白炽光源在许多应用中逐渐地被其它类型的电光替换,诸如荧光灯、紧凑型荧光灯(CFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、高强度放电灯和发光二极管(LED)。
发明内容
公开了多种灯具(luminaries)(也被称作照明装置),其被配置成操纵由一个或多个发光元件(LEE)提供的光。一般而言,灯具的实施例具有一个或多个光学耦合器(例如,抛物线形反射器),其将来自LEE的照射重导向至反射器,反射器然后将光导向至一定角范围。在某些实施例中,灯具包括
第二反射器,第二反射器反射来自第一反射器的光中的至少一些。在某些实施例中,灯具包括光导,光导将光从光学耦合器引导至第一反射器。灯具的部件可以以多种方式配置,使得能由灯具输出多种强度分布。这样的灯具可被配置成提供用于特定灯光应用的光,包括办公室灯光、作业灯光、橱柜灯光、车库灯光、洗墙灯、烟囱灯光和射灯。
除了其它优点之外,灯具的实施例可以提供廉价的照明方案,其在针对具体灯光应用定制的角范围具有高度均匀的照明和色度,也被称作颜色。
在一方面,一种照明装置包括:基板,其具有第一和第二相反表面,使得第一表面和第二表面中的每一个为细长的并且具有纵向维度和比纵向维度短的横向维度;多个发光元件(LEE),其布置于基板的第一表面上并且沿着纵向维度分布,使得LEE在操作期间相对于基板的第一表面的法线在第一角范围中发光;一个或多个实心一级光学器件,其以细长配置沿着第一表面的纵向维度布置并且与LEE耦合,一个或多个实心一级光学器件被成形为重导向从LEE在第一角范围中接收的光,并且提供在第二角范围中的重导向光,至少在与基板的第一表面的纵向维度相垂直的平面中,第二角范围的发散度小于第一角范围的发散度;实心光导,其包括输入端和输出端,实心光导的输入端和输出端在纵向维度中为细长的并且具有实质上相同的形状,其中实心光导的输入端耦合到一个或多个实心一级光学器件以接收由实心一级光学器件在第二角范围中提供的光,并且实心光导被成形为引导从实心一级光学器件在第二角范围中接收的光,并且在实心光导的输出端提供相对于基板的第一表面在实质上相同的第二角范围中的引导光;以及实心二级光学器件,其包括输入端,与输入端对置的重导向表面以及第一输出表面和第二输出表面,使得输入端和重导向表面、第一输出表面和第二输出表面中的每一个沿着纵向维度为细长的。实心二级光学器件的输入端耦合到实心光导的输出端以接收由实心光导在第二角范围中提供的光。重导向表面具有第一部分和第二部分,第一部分和第二部分反射在实心二级光学器件的输入端在第二角范围中接收的光,并且分别提供相对于基板的第一表面的法线朝向第一输出表面和第二输出表面在第三角范围和第四角范围中的反射光,其中至少与基板的第一表面的纵向维度相垂直,在第三角范围和第四角范围中的光的传播的至少主流方向(prevalent direction)彼此不同,并且与在第二角范围中的光的传播的主流方向不同。第一输出表面被成形为将由重导向表面的第一部分在第三角范围中提供的光折射为第一折射光,并且在实心二级光学器件的第一输出表面的外侧相对于基板的第一表面的法线在第五角范围中输出第一折射光;以及第二输出表面被成形为将由重导向表面的第二部分在第四角范围中提供的光折射为第二折射光,并且在实心二级光学器件的第二输出表面的外侧相对于基板的第一表面的法线在第六角范围中输出第二折射光。
前文和其它实施例可以各可选地、单独地或组合地包括以下特点中的一个或多个。照明装置可以进一步包括三级光学器件,其包括沿着纵向维度细长的第一反射器,第一反射器至少部分地面向实心二级光学器件的第一输出表面,其中第一反射器被成形为将由实心二级光学器件的第一输出表面在第五角范围中输出的光中的至少一些反射为相对于基板的第一表面的法线在第七角范围中的第一反射光,其中在第七角范围中的光的传播的至少主流方向至少在与纵向维度相垂直的平面中不同于在第五角范围中的光的传播的主流方向,使得由照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括第一反射光中的至少一些。第一反射器可以耦合到实心二级光学器件的第一输出表面的边缘,并且第一反射器的至少一部分为实心二级光学器件的第一输出表面的至少一部分的渐开线(involute)。三级光学器件可以进一步包括:第二反射器,其沿着纵向维度为细长的,第二反射器面向实心二级光学器件的第二输出表面,其中第二反射器被成形为将由实心二级光学器件的第二输出表面在第六角范围中输出的光中的至少一些反射为相对于基板的第一表面的法线在第八角范围中的第二反射光,其中在第八角范围中的光的传播的至少主流方向至少在与纵向维度相垂直的平面中不同于在第六角范围中的光的传播的主流方向,使得由照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括第二反射光中的至少一些。
在某些实施方式中,第一反射器和第二反射器至少部分地透射由实心二级光学器件的第一输出表面和第二输出表面分别在第五角范围和第六角范围中输出的光中的至少一些,其中由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括所透射的光。第一反射器和第二反射器具有穿孔,穿孔被定位成透射由实心二级光学器件的第一输出表面和第二输出表面分别在第五角范围和第六角范围中输出的光的至少一些,其中由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括所透射的光。
在某些实施方式中,第一参数组合可以包括(i)一个或多个一级光学器件的形状,(ii)重导向表面的第一部分的形状和其相对于实心二级光学器件的输入端的方位(orientation),(iii)第一输出表面的形状和其相对于重导向表面的第一部分的方位;以及(iv)光导的配置,第一参数组合确定第五角范围,其中第一参数组合被定制为使得第五角范围匹配预先限定的第五角范围;第二参数组合可以包括(v)一个或多个一级光学器件的形状,(vi)重导向表面的第二部分的形状和其相对于实心二级光学器件的输入端的方位,(vii)第二输出表面的形状和其相对于重导向表面的第一部分的方位;以及(viii)光导的配置,第二参数组合确定第六角范围,其中第二参数组合被定制为使得第六角范围匹配预先限定的第六角范围,并且重导向表面的第一部分和第二部分相对于实心二级光学器件的输入端的相对偏移确定在第五角范围与第六角范围之间的光的相对分布,其中相对偏移被选择为使得相对分布匹配预先限定的相对分布。
在某些实施方式中,第一参数组合进一步包括由一个或多个LEE在第一角范围内提供的光的强度分布,第二参数组合进一步包括由一个或多个LEE在第一角范围内提供的光的强度分布。根据权利要求7所述的照明装置,可以进一步包括:三级光学器件,包括:反射器,其沿着纵向维度为细长的,反射器至少部分地面向实心二级光学器件的第一输出表面,其中反射器将由实心二级光学器件的第一输出表面在预先限定的第五角范围中输出的光中的至少一些反射为相对于基板的第一表面的法线在第七角范围中的第一反射光,其中在第七角范围中的光的传播的至少主流方向至少在与纵向维度相垂直的平面中不同于在预先限定的第五角范围中的光的传播的主流方向,使得由照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括第一反射光,以及由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括由实心二级光学器件的第二输出表面在预先限定的第六角范围中输出的光中的至少一些,其中强度分布关于第一部分和第二部分不对称。
在某些实施方式中,一种系统可以包括N个这样的照明装置,其中N为大于或等于4的偶数,N个照明装置彼此连接以形成多边形,使得连接的照明装置的基板位于共同平面中,并且在连接的照明装置中的配对平行的照明装置中的任一个朝向彼此输出强度分布的第一部分,并且远离彼此输出强度分布的第二部分。N可以为大于或等于3的数,N个照明装置被布置成使得照明装置的基板实质上共面,并且照明装置中的每一个朝向照明装置中的一个或多个相对的照明装置输出强度分布的第一部分并且远离彼此输出强度分布的第二部分。在某些实施方式中,N可以为奇数。
在某些实施方式中,实心二级光学器件的输入端、重导向表面以及第一输出表面和第二输出表面中的至少一个具有与基板的第一表面的纵向维度相垂直的均匀截面形状。在某些实施方式中,对于与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面具有分开重导向表面的第一部分和第二部分的顶点。在某些实施方式中,对于与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面被成形为圆弧,并且重导向表面的第一部分第二部分表示圆弧的第一部分和第二部分。在某些实施方式中,对于与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面的第一部分和第二部分中任一个具有一个或多个顶点。在某些实施方式中,对于与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面的第一部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第一曲线,并且重导向表面的第二部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第二曲线。
在某些实施方式中,多个LEE和一个或多个实心一级光学器件一体地形成。在某些实施方式中,一个或多个实心一级光学器件、实心光导和实心二级光学器件由一个或多个透明材料一体地形成,并且一个或多个透明材料具有实质上匹配的折射率。
角范围包括:(i)角范围的发散度;以及(ii)在角范围中的光的传播的主流方向,其中传播的主流方向对应于强度分布的一部分具有最大值的方向;并且发散度对应于在其外侧强度分布降低到低于强度分布的最大值的预先限定的分数的立体角。
在另一方面,一种照明装置包括:一个或多个发光元件(LEE),其操作性地设置于一个或多个基板上并且被配置成在第一角度范围中发射光;一个或多个一级光学器件,其与一个或多个LEE光学地耦合并且被配置成导向在一个或多个一级光学器件的一个或多个输入端从一个或多个LEE在第一角范围中接收的光,并且在一个或多个一级光学器件的一个或多个输出端提供在第二角范围中的导向光,第二角范围的发散度小于第一角范围的发散度;光导,其在光导的输入端与一个或多个一级光学器件的一个或多个输出端光学地耦合,光导被成形为将从一个或多个一级光学器件在第二角范围中接收的光引导至光导的输出端并且在光导的输出端提供实质上相同的第二角范围中的引导的光;以及,实心二级光学器件,其在实心二级光学器件的输入端与光导的第二端光学地耦合以从光导接收光,实心二级光学器件具有与实心二级光学器件的输入端间隔开的重导向表面和输出表面,重导向表面被配置成反射在实心二级光学器件的输入端在第二角范围中接收的光并且朝向输出表面提供在第三角范围中的反射光,输出表面在输入端与重导向表面之间延伸,输出表面被成形为将由重导向表面在第三角范围中提供的光折射为折射光并且在实心二级光学器件的输出表面的外侧在第四角范围中输出折射光,实心二级光学器件具有细长配置以提供具有纵向延伸和较短的横向延伸的第四角范围。
前文和其它实施例可以各可选地、单独地或组合地包括以下特点中的一个或多个。在某些实施方式中,该照明装置可以进一步包括第二重导向表面和第二输出表面,第二重导向表面与实心一级光学器件的输入端间隔开并且被配置成反射在实心二级光学器件的输入端在第二角范围中接收的光并且朝向第二输出表面提供在第五角范围中的反射光,第二输出表面在输入端与第二重导向表面之间延伸,第二输出表面被成形为将由第二重导向表面在第五角范围中提供的光折射为在实心第二学器件的第二输出表面外侧在第六角范围中的折射光,实心二级光学器件的细长配置被配置成提供具有纵向维度的第六角范围。在某些实施方式中,该照明装置可以进一步包括细长的第一反射器光学器件,其面向输出表面并且沿着第四角范围的纵向延伸布置,其中第一反射器光学器件被成形为将实心二级光学器件的输出表面在第四角范围中输出的光的至少一些反射为第一反射光,并且提供在第七角范围中的第一反射光,其中第七角范围不同于第四角范围。
在某些实施方式中,细长的第一反射器光学器件与输出表面间隔开。在某些实施方式中,该照明装置可以进一步包括细长的第二反射器光学器件,其面向第二输出表面并且沿着第六角范围的纵向延伸布置,其中第二反射器光学器件被成形为将实心二级光学器件的第二输出表面在第六角范围中输出的光的至少一些反射为第二反射光,并且提供在第八角范围中的第二反射光,其中第八角范围不同于第六角范围。细长的第二反射器光学器件与第二输出表面间隔开。
在某些实施方式中,一个或多个基板包括一个一体地形成的细长基板。在某些实施方式中,一个或多个基板包括多个基板,多个基板具有细长配置。在某些实施方式中,LEE中的一个或多个和一级光学器件中的一个或多个一体地形成。在某些实施方式中,一个或多个实心一级光学器件包括一个一体地形成的细长的一级光学器件。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件包括多个一级光学器件,多个一级光学器件具有细长配置。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件被配置为一个或多个实心一级光学器件并且光导被配置为实心光导。在某些实施方式中,一个或多个实心一级光学器件、实心光导和实心二级光学器件由一个或多个透明材料一体地形成,并且一个或多个透明材料具有实质上匹配的折射率。
在某些实施方式中,该照明装置可以进一步包括设置于实心二级光学器件的重导向表面上的反射层。在某些实施方式中,实心二级光学器件的重导向表面被配置成经由全内反射来反射在实心二级光学器件的输入端在第二角范围中接收的光的至少一些。第四角范围的纵向延伸与由一个或多个LEE在第一角范围中发射的光的传播主流方向相垂直。在某些实施方式中,光导的输入端的形状匹配一个或多个一级光学器件的输出端的形状。在某些实施方式中,实心二级光学器件的输入端的形状匹配光导的输出端的形状。
在一方面,一种照明装置包括:基板,其具有第一和第二相反表面,使得第一表面和第二表面中每一个为细长的并且具有纵向维度和比纵向维度短的横向维度;多个发光元件(LEE),其布置于基板的第一表面上并且沿着纵向维度分布使得LEE在操作期间相对于基板的第一表面的法线在第一角范围中发光;一个或多个实心一级光学器件,其以细长配置沿着第一表面的纵向维度布置并且与LEE耦合,一个或多个实心一级光学器件被成形为重导向从LEE在第一角范围中接收的光,并且提供在第二角范围中的重导向光,至少在与基板的第一表面的纵向维度相垂直的平面中,第二角范围的发散度小于第一角范围的发散度;二级光学器件,其包括沿着纵向维度细长的重导向表面,二级光学器件的重导向表面与一级光学器件的一个或多个间隔开并且面向一级光学器件的一个或多个,其中重导向表面的第一部分和第二部分反射从一个或多个一级光学器件在第二角范围中接收的光,并且分别提供相对于基板的第一表面的法线在第三角范围和第四角范围中的反射光,其中至少与基板的第一表面的纵向维度相垂直,第三角范围和第四角范围的至少主流方向彼此不同并且与第二角范围的光的传播的主流方向不同;以及,三级光学器件,其包括沿着纵向细长的第一反射器,第一反射器光学器件与二级光学器件的重导向表面的第一部分间隔开并且面向二级光学器件的重导向表面的第一部分,其中第一反射器被成形为将由二级光学器件的重导向表面的第一部分相对于基板的第一表面的法线在第三角范围中提供的光中的至少一些反射为相对于基板的第一表面的法线在第五角范围中的第一反射光,其中第五角范围不同于第三角范围,使得由照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括第一反射光中的至少一些。
前文和其它实施例可以各可选地、单独地或组合地包括以下特点中的一个或多个。由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括由二级光学器件的重导向表面的第二部分在第四角范围内提供的光中的至少一些。在某些实施方式中,三级光学器件可以进一步包括沿着纵向维度细长的第二反射器,第二反射器光学器件与二级光学器件的重导向表面的第二部分间隔开并且面向二级光学器件的重导向表面的第二部分,其中第二反射器光学器件被成形为将由二级光学器件的重导向表面的第二部分在第四角范围中提供的光中的至少一些反射为第二反射光,并且相对于基板的第一表面的法线在第六角范围中提供第二反射光,其中第六角范围不同于第四角范围,使得由照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括第二反射光中的至少一些。在某些实施方式中,第一反射器和第二反射器中的至少一个与基板热耦合。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件被配置为一个或多个实心一级光学器件。在某些实施方式中,第一反射器和第二反射器至少部分地透射从重导向表面接收的光中的至少一些,其中由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括透射光。在某些实施方式中,第一反射器和第二反射器具有被配置成提供透射光的穿孔。在某些实施方式中,第一反射器和第二反射器被布置成与第四角范围和第六角范围具有部分重叠,使得由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括由第一重导向表面和第二重导向表面提供的、无反射地通过第一反射器和第二反射器的光中的至少一些。
第一参数组合可以包括(i)由一个或多个LEE提供的在第一角范围内的光的强度分布,(ii)一个或多个一级光学器件的形状,以及(iii)重导向表面的第一部分的形状和其方位,第一参数组合确定第五角范围,其中第一参数组合被定制为使得第五角范围匹配预先限定的第五角范围;第二参数组合包括:(iv)由一个或多个LEE提供的在第一角范围内的光的强度分布,(v)一个或多个一级光学器件的形状,以及(vi)重导向表面的第二部分的形状和其方位,第二参数组合确定第六角范围,其中第二参数组合被定制为使得第六角范围匹配预先限定的第六角范围,并且重导向表面的第一部分和第二部分相对于第二角范围的相对偏移确定在第五角范围与第六角范围之间的光相对分布,其中相对偏移被选择为使得相对分布匹配预先限定的相对分布。
在某些实施方式中,由照明装置在操作期间输出的强度部分的第一部分包括第一反射的光,并且由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括从第二重导向表面反射的光中的至少一些,其中强度分布关于第一部分和第二部分不对称。在某些实施方式中,第一反射器和第二反射器中的至少一个包括弯曲部分的和实质上平面部分。在某些实施方式中,一种系统可以包括N个这样的照明装置,其中N为大于或等于3的数,N个照明装置被布置成使得照明装置的基板实质上共面,以及照明装置中的每一个朝向照明装置中的一个或多个相对的照明装置输出强度分布的第一部分,并且远离彼此输出强度分布的第二部分。在某些实施方式中,N可以为奇数。例如,N等于4。
在某些实施方式中,照明装置的三级光学器件包括共同反射器。在某些实施方式中,重导向表面包括反射性材料,其中反射性材料包括Ag或Al中的一种或多种。在某些实施方式中,二级光学器件具有沿着基板的第一表面的纵向维度的均匀的截面形状。在某些实施方式中,重导向表面中的第一部分和第二部分中的至少一个具有与基板的第一表面的纵向维度相垂直的均匀的截面形状。
在某些实施方式中,对于与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面具有分开重导向表面的第一部分和第二部分的顶点。在某些实施方式中,重导向表面的顶点为具有非零曲率半径的圆角角顶。在某些实施方式中,重导向表面的第一部分和第二部分在与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面中具有第一弓形形状和第二弓形形状。在某些实施方式中,重导向表面的第一部分和第二部分在与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面中具有一个或多个第一线性形状和第二线性形状,使得顶点在截面平面中具有V形的形状。在某些实施方式中,对于与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面被成形为圆弧,并且重导向表面的第一部分第二部分表示圆弧的第一部分和第二部分。在某些实施方式中,重导向表面的第一部分和第二部分至少部分地由槽分隔开,并且对于与槽相交的、与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,对应于重导向表面的第一部分和第二部分的第一曲线和第二曲线以不连续性分开。
在某些实施方式中,重导向表面的第一部分和第二部分的至少部分局部地透射光。在某些实施方式中,重导向表面的第一部分和第二部分中的任一个包括一个或多个槽,并且对于与一个或多个槽相交的、与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,对应于重导向表面的第一部分和第二部分的第一曲线和第二曲线包括与一个或多个槽相关联的一个或多个不连续性。在某些实施方式中,对于与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面的第一部分和第二部分中的任一个具有一个或多个顶点。在某些实施方式中,对于与基板的第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面的第一部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第一曲线,并且重导向表面的第二部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第二曲线。
在某些实施方式中,基板一体地形成。在某些实施方式中,基板包括以细长配置分布的多个基板小片,基板小片中的每一个对应于多个LEE中的一个或多个。在某些实施方式中,一个或多个实心一级光学器件包括一个一体地形成的细长的一级光学器件。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件包括多个一级光学器件,多个一级光学器件以细长配置分布。在某些实施方式中,多个LEE和一个或多个实心一级光学器件一体地形成。
角范围包括:(i)角范围的发散度;以及(ii)在角范围中的光的传播的主流方向,其中传播的主流方向对应于强度分布的一部分具有最大值的方向;并且发散度对应于在其外侧强度分布降低到低于强度分布的最大值的预先限定的分数的立体角。在某些实施方式中,预先限定的分数为5%。
在一方面,一种照明装置包括:一个或多个发光元件(LEE),其操作性地设置于一个或多个基板上并且被配置成在第一角度范围中发射光;一个或多个一级光学器件,其与一个或多个LEE光学地耦合,并且被配置成导向从一个或多个LEE在第一角范围中接收的光并且提供在第二角范围中的导向光,第二角范围小于第一角范围;以及二级光学器件,其与一个或多个一级光学器件间隔开并且被布置成从一个或多个一级光学器件接收在第二角范围中的光,二级光学器件具有重导向表面,重导向表面被配置成反射从一个或多个二级光学器件在第二角范围中接收的光并且提供在第三角范围中的反射光,第三角范围不同于第二角范围,二级光学器件具有细长配置以提供具有纵向延伸和较短的横向延伸的第三角范围。
前文和其它实施例可以各可选地、单独地或组合地包括以下特点中的一个或多个。在某些实施方式中,照明装置可以进一步包括第二重导向表面,第二重导向表面被配置成反射从一个或多个一级光学器件在第二角范围中接收的光并且提供在第四角范围中的反射光,第四角范围不同于第二角范围和第三角范围,二级光学器件的细长配置被配置成提供具有纵向延伸的第四角范围。在某些实施方式中,照明装置可以进一步包括细长的第一反射器光学器件,其与重导向表面间隔开并且面向重导向表面并且沿着第三角范围的纵向延伸布置,其中第一反射器光学器件被成形为将从重导向表面在第三角范围中接收的光中的至少一些反射为第一反射光,并且提供在第五角范围中的第一反射光,其中至少与第三角范围的纵向延伸相垂直,第五角范围不同于第三角范围。在某些实施方式中,照明装置可以进一步包括细长的第二反射器光学器件,其与重导向表面间隔开并且面向重导向表面并且沿着第四角范围的纵向延伸布置,其中第二反射器光学器件被成形为将从第二重导向表面在第四角范围中接收的光中的至少一些反射为第二反射光,并且提供在第六角范围中的第二反射光,其中至少与第四角范围的纵向延伸相垂直,第六角范围不同于第四角范围。
在某些实施方式中,一个或多个基板包括一个一体地形成的细长的基板。在某些实施方式中,一个或多个基板包括多个基板,多个基板具有细长配置。在某些实施方式中,LEE中的一个或多个和一级光学器件中的一个或多个一体地形成。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件包括一个一体地形成的细长的一级光学器件。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件包括多个一级光学器件,多个一级光学器件具有细长配置。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件被配置为一个或多个实心一级光学器件。在某些实施方式中,第三角范围的纵向延伸与由一个或多个LEE在第一角范围中发射的光的传播的主流方向相垂直。
在一方面,一种照明装置包括:一个或多个发光元件(LEE),其操作性地设置于基板的第一表面上并且被配置成在第一角度范围中发射光;一个或多个一级光学器件,其与一个或多个LEE光学地耦合,并且被配置成导向从一个或多个LEE在第一角范围中接收的光并且提供相对于基板的第一表面在第二角范围中的导向的光,第二角范围小于第一角范围;二级光学器件,其与一个或多个一级光学器件间隔开并且被布置成从一个或多个一级光学器件接收在第二角范围中的光,二级光学器件具有重导向表面,重导向表面具有面向一个或多个一级光学器件的顶点并且被配置成反射从一个或多个一级光学器件在第二角范围中接收的光并且提供相对于基板的第一表面在第三角范围中的反射光,第三角范围不同于第二角范围,二级光学器件限定穿过顶点的光轴;以及反射器光学器件,其与重导向表面间隔开并且面向重导向表面,反射器光学器件被成形为将从重导向表面在第三角范围中接收的光中的至少一些反射为第一反射光,并且提供相对于基板的第一表面在第五角范围中的第一反射光,其中第五角范围至少在穿过光轴的截平面内不同于第三角范围。
前文和其它实施例可以各可选地、单独地或组合地包括以下特点中的一个或多个。在某些实施方式中,二级光学器件关于穿过顶点的光轴旋转对称性。在某些实施方式中,一级光学器件中的至少一个、二级光学器件和反射器光学器件的至少一部分的一个或多个截面包括直部分和弓形部分中至少一种中的多个。在某些实施方式中,一个或多个截面形成N边形。例如,N为奇数。在某些实施方式中,多边形为正多边形。在某些实施方式中,一个或多个截面指与二级光学器件的光轴相垂直的平面。在某些实施方式中,一个或多个截面指与二级光学器件的光轴相平行的平面。在某些实施方式中,LEE中的一个或多个,一级光学器件中的一个或多个和反射器光学器件关于二级光学器件的光轴旋转对称性。在某些实施方式中,旋转对称性为离散旋转对称性。在某些实施方式中,二级光学器件的旋转对称性为离散旋转对称性。在某些实施方式中,LEE中的一个或多个,一级光学器件中的一个或多个,二级光学器件和反射器光学器件关于二级光学器件的光轴不对称。
在某些实施方式中,参数组合包括:(i)一个或多个一级光学器件的形状,(ii)重导向表面的形状和其相对于一个或多个一级光学器件的方位,以及(iii)由一个或多个LEE提供的在第一角范围内的光的强度分布;参数组合确定第三角范围,其中参数组合被定制为使得第三角范围匹配预先限定的第三角范围。在某些实施方式中,相对于以下中的一个或多个:LEE中的一个或多个,一级光学器件中的一个或多个和二级光学器件,LEE中的一个或多个,一级光学器件中的一个或多个和二级光学器件的相对偏移确定第三角范围的不对称性,其中相对偏移被选择成使得第三角范围的不对称性匹配预先限定的不对称性。在某些实施方式中,一个或多个LEE提供不对称的第一角范围并且参数组合被定制为提供实质上不对称的预先限定的第三角范围。在某些实施方式中,一个或多个LEE提供实质上对称的第一角范围并且参数组合被定制为提供实质上不对称的预先限定的第三角范围。
在某些实施方式中,由照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括第一反射光中的至少一些。在某些实施方式中,反射器光学器件至少部分地透射从重导向表面接收的光中的至少一些,其中由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括透射光。在某些实施方式中,第一反射器和第二反射器具有被配置成提供透射光的穿孔。在某些实施方式中,反射器光学器件被布置成与第三角范围具有部分重叠,使得由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括由重导向表面提供的、无反射地通过反射器光学器件的光中的至少一些。在某些实施方式中,重导向表面包括反射性材料,其中反射性材料包括Ag或Al中的一种或多种。
在某些实施方式中,重导向表面的顶点为具有非零曲率半径的圆角角顶(rounded vertex)。在某些实施方式中,重导向表面在穿过二级光学器件的光轴的一个或多个截面平面中具有一个或多个线性的形状。在某些实施方式中,重导向表面被成形为圆弧。在某些实施方式中,重导向表面包括开口。在某些实施方式中,重导向表面的至少部分局部地透射光。在某些实施方式中,对于截面平面而言,重导向表面的被成形为多个能够分离的、分段可微的曲线。在某些实施方式中,基板一体地形成。在某些实施方式中,基板包括以细长配置分布的多个基板小片,基板小片中的每一个对应于LEE中的一个或多个。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件一体地形成。在某些实施方式中,一个或多个LEE和一个或多个一级光学器件一体地形成。
角范围包括:(i)角范围的发散度;以及(ii)在角范围中的光的传播的主流方向,其中传播的主流方向对应于强度分布的一部分具有最大值的方向;并且发散度对应于在其外侧强度分布降低到低于强度分布的最大值的预先限定的分数的立体角。例如预先限定的分数为5%。
在一方面,一种照明装置包括:一个或多个发光元件(LEE),其操作性地设置于基板[3476]上并且被配置成相对于基板的第一表面的法线发射第一角范围的光;一个或多个一级光学器件,其与一个或多个LEE光学地耦合并且被配置成导向在一个或多个一级光学器件的一个或多个输入端从一个或多个LEE在第一角范围中接收的光,并且在一个或多个一级光学器件的一个或多个输出端提供在第二角范围中的导向光,第二角范围的发散度小于第一角范围的发散度;光导,其在光导的输入端与一个或多个一级光学器件的一个或多个输出端光学地耦合,光导被成形为将从一个或多个一级光学器件在第二角范围中接收的光引导至光导的输出端并且在光导的输出端提供相对于基板的第一表面在实质上相同第二角范围中的引导光;以及,二级光学器件,其在二级光学器件的输入端与光导的第二端光学地耦合以从光导接收光,二级光学器件具有与二级光学器件的输入端间隔开的重导向表面和输出表面,重导向表面具有面向二级光学器件的输入端的顶点并且被配置成反射在二级光学器件的输入端在第二角范围中接收的光并且朝向输出表面提供相对于基板的第一表面的法线在第三角范围中的反射光,输出表面被成形为将由重导向表面在第三角范围中提供的光折射为折射光并且在二级光学器件的输出表面的外侧相对于基板的第一表面的法线在第四角范围中输出折射光;并且二级光学器件限定经过顶点的光轴;其中一个或多个一级光学器件、光导和二级光学器件由透明材料一体地形成。
前文和其它实施例可以各可选地、单独地或组合地包括以下特点中的一个或多个。在某些实施方式中,二级光学器件关于穿过顶点的光轴旋转对称性。在某些实施方式中,照明装置可以进一步包括反射器光学器件,其面向输出表面,反射器光学器件被成形为将由二级光学器件的第二输出表面在第四角范围中输出的光中的至少一些反射为第一反射光,并且提供相对于基板的第一表面的法线在第五角范围中的第一反射光,其中第五角范围不同于第四角范围。
在某些实施方式中,一级光学器件中的至少一个、光导、二级光学器件和反射器光学器件的至少一部分的一个或多个截面包括直部分和弓形部分中至少一种中的多个。在某些实施方式中,一个或多个截面形成N边形。例如,N为奇数。在某些实施方式中,多边形为正多边形。在某些实施方式中,一个或多个截面指与二级光学器件的所述光轴相垂直的平面。在某些实施方式中,一个或多个截面指与二级光学器件的光轴相平行的平面。在某些实施方式中,LEE中的一个或多个,一级光学器件中的一个或多个,光导和反射器光学器件关于二级光学器件的光轴旋转对称性。在某些实施方式中,旋转对称性为离散旋转对称性。在某些实施方式中,二级光学器件的旋转对称性为离散旋转对称性。在某些实施方式中,LEE中的一个或多个,一级光学器件中的一个或多个,二级光学器件和反射器光学器件关于二级光学器件的光轴不对称。在某些实施方式中,一级光学器件中的至少一个、光导、二级光学器件和反射器光学器件的至少一部分具有沿着相对应部分的延伸均匀的截面。
参数组合包括:(i)一个或多个一级光学器件的形状,(ii)重导向表面的的形状和其相对于二级光学器件的输入端的方位,(iii)输出表面的形状和其相对于重导向表面的方位;(iv)光导的配置,以及(v)由一个或多个LEE提供的、在第一角范围内的光的强度分布;参数组合确定第四角范围,其中参数组合被定制为使得第四角范围匹配预先限定的第四角范围。在某些实施方式中,相对于以下中的一个或多个:LEE中的一个或多个、一级光学器件中的一个或多个、光导和二级光学器件,LEE中的一个或多个、一级光学器件中的一个或多个、光导和二级光学器件的相对偏移确定所述第四角范围的不对称性,其中相对偏移被选择成使得第四角范围的不对称性匹配预先限定的不对称性。
在某些实施方式中,一个或多个LEE提供不对称的第一角范围并且参数组合被定制为提供实质上不对称的预先限定的第四角范围。在某些实施方式中,一个或多个LEE提供实质上对称的第一角范围并且参数组合被定制为提供实质上不对称的预先限定的第四角范围。在某些实施方式中,反射器光学器件与二级光学器件的输出表面间隔开。在某些实施方式中,反射器光学器件耦合到二级光学器件的输出表面的边缘,并且反射器光学器件的至少一部分为实心二级光学器件的输出表面的至少一部分相对于经过光轴的照明装置的至少一个截面的渐开线。在某些实施方式中,由照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括第一反射光中的至少一些。在某些实施方式中,反射器光学器件至少部分地透射由实心二级光学器件的输出表面在第四角范围中输出的光中的至少一些,其中由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括透射光。在某些实施方式中,反射器光学器件具有穿孔,穿孔被定位成透射由实心二级光学器件的输出表面在第四角范围中输出的光中的至少一些,其中由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括透射光。在某些实施方式中,反射器光学器件包括一个或多个透明部分,一个或多个透明部分被定位成透射由实心二级光学器件的输出表面在第四角范围中输出的光中的至少一些,其中由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括透射光。在某些实施方式中,反射器光学器件被布置成与第四角范围具有部分重叠,使得由照明装置在操作期间输出的强度分布的第二部分包括由实心光学器件的第二输出表面在预先限定的第四角范围输出的、未反射地经过反射器光学器件的光中的至少一些。
在某些实施方式中,反射器光学器件与基板热耦合。在某些实施方式中,重导向表面包括反射性材料,其中反射性材料包括Ag或Al中的一种或多种。在某些实施方式中,重导向表面的顶点为具有非零曲率半径的圆角角顶。在某些实施方式中,重导向表面在与二级光学器件的光轴相平行的截面平面中具有弓形的形状。在某些实施方式中,重导向表面在与光轴相平行的截面平面中具有线性形状,使得顶点在截面平面中具有V形的形状。在某些实施方式中,对于与二级光学器件的光轴相平行的截面平面,重导向表面被成形为圆弧。在某些实施方式中,重导向表面具有开口。在某些实施方式中,重导向表面的至少部分局部地透射光。在某些实施方式中,在某些实施方式中,对于经过二级光学器件的光轴的截面平面,重导向表面的第一部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第一曲线,
在某些实施方式中,基板一体地形成。在某些实施方式中,基板包括多个基板小片。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件一体地形成。在某些实施方式中,一个或多个LEE和一个或多个一级光学器件一体地形成。
角范围包括:(i)角范围的发散度;以及(ii)在角范围中的光的传播的主流方向,其中传播的主流方向对应于强度分布的一部分具有最大值的方向;并且发散度对应于在其外侧强度分布降低到低于强度分布的最大值的预先限定的分数的立体角。预先限定的分数为5%。
在一方面,一种照明装置包括:基板,其具有第一和第二相反表面,使得第一表面和第二表面中每一个为细长的并且具有纵向维度和比纵向维度短的横向维度;多个发光元件(LEE),其布置于基板的第一表面上并且沿着纵向维度分布使得LEE在操作期间相对于基板的第一表面的法线在第一角范围中发光;一个或多个实心一级光学器件,其以细长配置沿着第一表面的纵向维度布置并且与LEE耦合,一个或多个实心一级光学器件被成形为重导向在第一角范围中从LEE接收的光,并且提供在第二角范围中的重导向光,至少在与基板的第一表面的纵向维度相垂直的平面中,第二角范围的发散度小于第一角范围的发散度;二级光学器件,其包括沿着纵向维度细长的反射器光学器件,反射器光学器件与一个或多个一级光学器件间隔开并且面向一个或多个一级光学器件,其中反射器光学器件被成形为将由一个或多个一级光学器件在第二角范围中提供的光中的至少一些反射为相对于基板的第一表面的法线在第三角范围中的反射光,其中第三角范围不同于第二角范围,使得反射光中的至少一些表示由照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分。
前文和其它实施例可以各可选地、单独地或组合地包括以下特点中的一个或多个。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件包括一个一体地形成的一级光学器件。
在一方面,一种灯具包括:至少一个发光二极管(LED);光导,其包括都从第一端延伸到第二端的两个对置的平面表面,光导被定位成在第一端接收由光学元件准直的光并且在平面表面之间将光引导至第二端;以及,光学提取器,其在第二端光学地耦合到光导,光学提取器包括第一光学界面和第二光学界面,第一光学界面被定位成反射从光导出射的光,并且第二光学界面被配置成透射由第一光学界面反射的光。
前文和其它实施例可以各可选地、单独地或组合地包括以下特点中的一个或多个。在某些实施方式中,至少一个LED包括布置成一排的多个LED。在某些实施方式中,至少一个LED中的每一个具有实质上相同的发射光谱。在某些实施方式中,至少一个LED中的每一个在操作期间发射白光。在某些实施方式中,至少一个LED中的至少一些可以为颜色LED。在某些实施方式中,至少一个LED中的至少一些可为蓝色、紫色或紫外线LED。
在某些实施方式中,灯具可以包括波长转换材料,其在由至少一个LED发射的光路中远离至少一个LED定位,波长转换材料被布置成将来自至少一个LED的光中的至少一些转换为更长波长的光。在某些实施方式中,至少一个LED具有有从0.1W至2W范围的标称功率。
在某些实施方式中,灯具可以包括光学元件,其被定位成从至少一个LED接收光并且将光重导向至光导的第一端。在某些实施方式中,光学元件可以包括至少一个光学界面,光学界面被成形为使接收的光在至少一个维度上准直。举例而言,光学元件的至少一个光学界面被成形为在两个维度使光准直。作为另一示例,光学元件的至少一个光学界面具有抛物线形截面轮廓。作为另一示例,光学元件光学地耦合到光导的第一端。作为另一示例,光学元件与光导一体地形成。
在某些实施方式中,光导的对置的平面表面可以是平行的。在某些实施方式中,光导可以由电介质材料形成。在某些实施方式中,光导可以为具有一定长度、宽度和厚度的电介质材料的矩形件,其中宽度对应于在第一端与第二端之间的矩形的维度,厚度对应于在对置的平面表面之间的维度;并且长度对应于正交于宽度和厚度的维度,长度大于宽度和厚度。例如,宽度大于厚度。例如厚度可以为1cm或更小。作为另一示例,电介质材料为有机聚合物。作为另一示例,有机聚合物为丙烯酸。作为另一示例,电介质材料为无机玻璃。
在某些实施方式中,对于截面平面而言,第一光学界面可以具有包括角顶的形状。举例而言,光学提取器沿着正交于截面平面延伸的轴线具有均匀的截面形状。作为另一示例,第一光学界面和第二光学界面包括第一平面部分和第二平面部分,第一平面部分和第二平面部分在对应于截面平面中的角顶的边缘处会合。另外,平面光导表面被布置成关于在第一端与第二端之间延伸的假想平面对称并且第一光学界面的边缘位于假想平面中。而且,第一平面部分和第二平面部分被布置成关于假想平面对称。而且,第一平面部分和第二平面部分被布置成关于假想平面不对称。
在某些实施方式中,光学提取器的第一光学界面可以在截面平面中具有V形的形状。在某些实施方式中,第二界面在截面平面中具有弓形形状的部分。弓形部分可以具有恒定的曲率半径。
在某些实施方式中,光学提取器可以包括由电介质材料形成的一部分,其中该部分的第一表面对应于第一光学界面并且第二部分的第二表面对应于第二光学界面。在某些实施方式中,光学提取器包括邻近第一表面由第二材料形成的一部分,第一光学界面为在第二材料的部分与电介质材料的部分之间的界面。举例而言,第二材料为反射性材料。作为另一示例,第二材料为金属。例如,金属可以为铝。
在某些实施方式中,光学提取器包括具有圆柱形轴线的圆柱形元件和沿着圆柱形轴线延伸的楔形凹槽。例如,圆柱形元件由电介质材料形成并且光学提取器进一步包括设置于楔形凹槽的表面上以用于第一光学界面的第二材料。作为另一示例,楔形凹槽的表面为第一光学界面并且圆柱形元件的圆柱形表面为第二光学界面。
在某些实施方式中,光导可以光学地耦合到光学提取器。在某些实施方式中,光导可以与光学提取器一体地形成。在某些实施方式中,对于截面平面而言,第一光学界面具有第一弓形形状并且第二光学界面具有第二弓形形状。在某些实施方式中,光学提取器沿着正交于截面平面延伸的轴线具有均匀的截面形状。在某些实施方式中,光学提取器在截面平面中在与平面表面中的第一个相垂直的方向上延伸超过第一平面表面,但在与第二平面表面相垂直的方向上并不延伸超过第二平面表面。
在某些实施方式中,光学元件和光学提取器被成形为使得在第一平面中,灯具实质上将全部光导向至从-45度至45度的立体角的范围,其中0度对应于光导的平面表面的法线。在某些实施方式中,光学元件和光学提取器被成形为使得灯具关于第一平面中的约0度不对称地分布光。在某些实施方式中,光学元件和光学提取器被成形为在正交于第一平面的第二平面中,灯具将实质上全部光导向至从-45度至45度的立体角的范围内,其中0度对应于光导的平面表面的法线。在某些实施方式中,对于截面平面而言,第二光学界面具有恒定半径R的圆弧的形状,并且第一界面设置于与圆弧同心的半径为R/n的假想圆内,其中n为用来形成光学提取器的材料的折射率。
在某些实施方式中,灯具可以包括反射器,其被定位成远离光学提取器并且被定位成接收由第二光学界面所透射的光中的至少一些。反射器可以包括第一部分和第二部分,第一部分和第二部分在光导的对置侧上延伸。另外,第一部分和第二部分各包括被定位成接收由第二光学界面透射的光的弯曲表面。而且,在截面平面中,弯曲表面可具有凹入形状。而且,弯曲表面为镜面反射性表面。另外,第一部分和第二部分可以被穿孔,穿孔被定位成透射由第二光学界面透射的光的至少一些。
在某些实施方式中,光学元件、光学提取器和反射器被成形为使得在第一平面中,灯具将光导向至关于0度实质上对称的立体角范围内,其中0度对应于从光导的第一端延伸到第二端的方向。在某些实施方式中,光学元件、光学提取器和反射器被成形为使得在第一平面中,灯具将光导向至关于0度实质上不对称的角范围内,其中0度对应于从光导的第一端延伸到第二端的方向。在某些实施方式中,光学元件、光学提取器和反射器被成形为使得在第一平面中,灯具将光中的至少一些导向至从-45度至45度的角范围,其中0度对应于从光导的第一端延伸到第二端的方向。在某些实施方式中,光学元件、光学提取器和反射器被成形为使得在第一平面中,灯具将光的实质上全部导向至从-45度至45度的角范围。在某些实施方式中,光学元件、光学提取器和反射器被成形为使得在第一平面中,灯具并不将任何光导向至-90至-45度和45度至90度的任何角。在某些实施方式中,光学元件、光学提取器和反射器可以被成形为使得在第一平面中,灯具将光中的至少一些导向至-110至-90度和90度至110度的任何角。在某些实施方式中,光学元件、光学提取器和反射器可以被成形为使得第一平面中,灯具将光中的至少一些导向至-90至-45度和45度至90度的角范围,其中0度对应于从光导的第一端延伸到第二端的方向。
在某些实施方式中,光学元件、光学提取器和反射器可以被成形为使得在第一平面中,灯具将实质上全部光导向至-90至-45度和45度至90度的角范围。在某些实施方式中,光学元件、光学提取器和反射器被成形为使得在一平面中,灯具在-75度至-60度和60度至75度的角范围最亮。
在另一方面,一种方法包括:将根据权利要求1的灯具附连到天花板上;以及将电源电连接到灯具。在某些实施方式中,天花板为建筑物中房间的天花板。在某些实施方式中,天花板为车库的天花板。
在另一方面,一种灯具,包括:至少一个发光二极管(LED);光导,其包括都从第一端延伸到第二端的两个对置的平面表面,光导被定位成在第一端接收由发光二极管发射的光并且在表面之间将光引导至第二端;反射器;以及,光学提取器,其在光导的第一端与第二端之间沿着正交于第一方向的纵向轴线延伸,光学提取器远离反射器并且在第二端光学地耦合到光导,光学提取器被布置成将从光导出射的光导向至反射器,其中光学提取器和反射器被成形为使得在第一平面中,灯具将光中的至少一些导向至从-90度至90度的第一角范围内并且实质上不将任何光导向至从-90度至90度的第二角范围内,其中0度对应于第一方向。
在另一方面,一种照明系统包括:多个灯具,每个灯具包括沿着相对应的第一轴线布置的多个发光二极管(LED);光学提取器,其沿着平行于第一轴线的相对应的纵向轴线延伸;以及,光导,其被定位成在光导的第一端接收由发光二极管发射的光并且将光引导至光导的第二端,其中光学提取器在第二端光学地耦合到光导,光学提取器被成形为将由光导引导的光重导向至光导任一侧上的一定角范围,并且其中灯具连接到彼此以形成多边形,使得连接的模块的纵向轴线位于共同的平面中。
在某些实施方式中,多边形具有小于2英尺的最大尺寸。在某些实施方式中,多边形为四边形。在某些实施方式中,多边形包括四个或更多个模块。在某些实施方式中,光学提取器被成形为将光重导向至光导的对置侧上的不同角范围内。在某些实施方式中,光学提取器包括第一光学界面,第一光学界面被定位成从光导接收光并且反射在光导的任一侧上的光。例如,对于截面平面而言,第一光学界面具有包括角顶的形状。
在某些实施方式中,光学提取器可以进一步包括第二光学界面,第二光学界面定位于由第一光学界面反射的光路中并且被配置成将光透射到角范围内。对于截面平面而言,第二界面可以包括具有弓形部分的一部分。弓形部分可以具有恒定的曲率半径。
在另一方面,一种灯具,包括:多个发光二极管(LED),其沿着第一轴线延伸;至少一个收集器,其被布置成接收由LED所发射的光并且将光重导向至正交于第一轴线的方向范围中,使光至少部分地准直;第一反射性表面,其沿着平行于第一轴线的纵向轴线延伸,其中第一轴线和纵向轴线位于共同平面中并且反射性表面的至少一部分被定位成从至少一个收集器接收光并且将光反射到共同平面的仅一侧上一定角范围内。
在某些实施方式中,至少一个收集器包括多个收集器,每个收集器被布置成接收由多个LED中的相对应LED发射的光。在某些实施方式中,至少一个收集器包括被成形为使光在至少一个维度上准直的至少一个光学界面。光学元件的至少一个光学界面被成形为在两个维度使光准直。在某些实施方式中,对于截面而言,光学元件的至少一个光学界面可以具有抛物线形状。在某些实施方式中,至少一个收集器可以包括由实心电介质材料形成的元件,元件被布置成将来自LED的光朝向第一反射性表面透射。例如,至少一个收集器包括反射性表面,反射性表面被布置成将来自LED的光朝向第一反射性表面反射。作为另一示例,第一反射性表面为弯曲表面。弯曲表面可为凹入表面。在某些实施方式中,至少一个收集器和第一反射性表面被成形为使得灯具仅照射共同平面的一侧。
在另一方面,一种物品包括:橱柜;以及,安装到橱柜的表面上、如前面的实施方式所描述的灯具。
在另一方面,一种物品,包括:具有工作表面的一件家具;上文所描述的灯具;以及,安装固定件,其被布置成将灯具定位成照射工作表面。
在另一方面,一种灯具,包括:至少一个发光二极管(LED),其定位于第一平面;光导,其包括都从第一端延伸到第二端的两个对置的平面表面,其中第一端和第二端限定正交于第一平面的方向,并且光导被定位成在第一端接收由发光二极管发射的光并且在表面之间将光引导至第二端;第一表面,其被定位成将从光导出射的光反射到朝向第一平面的一定角范围内;以及,第二表面,其被布置成延伸穿过角范围并且将由第一表面反射的光的至少一些远离第一平面反射。
术语“光轴”在本文中用于指限定光的传播所沿着或靠近的路径的虚构线。光轴可以与光学系统或设备的部件的对称性的一个或多个轴线或平面相关。参考平面或非平面假想表面的多个光轴在本文中可以被称作光学平面。
术语“旋转对称性”在本文中根据具体情况用来指在离散或连续旋转下的不变性。
术语“准直”在本文中用来指光线的对准程度或者增加这种对准的行为,包括减小多个光线的传播方向的发散度,光线也被称作光束,或简单地光。
术语“发光元件(LEE)”,也被称作光发射器,用来限定当启动时在可见区域、红外区域与和/或紫外线区域当中从电磁光谱的一个或多个区域发射辐射的任何装置。可以例如通过跨LEE的部件施加电位差或者使电流通过LEE的部件来实现LEE的启动。发光元件可以具有单色、准单色、多色或宽带光谱发射特征。发光元件的示例包括半导体、有机、聚合物/聚合物发光二极管,其它单色、准单色或其它发光元件。而且,术语发光元件用来指发射辐射的具体装置,例如LED管芯,并且可以同样用来指发射辐射的装置(例如,LED管芯)与其内放置一个或多个具体装置的外壳或封装的组合。发光元件的示例进一步包括激光器和更具体而言半导体激光器,诸如竖直腔体表面发射激光器(VCSEL)和边缘发射激光器。另外的示例包括超发光二极管和其它超发光装置。
术语“光转换材料”(LCM),也被称作“波长转换材料”或磷光体,在本文中用来定义根据第一光谱分布吸收光子和根据第二光谱分布发射光子的材料。相应地使用术语光转换、波长转换和/或颜色转换。光转换材料可以被称作例如光致发光或颜色转换材料。光转换材料可以包括光致发光物质、荧光物质、磷光体、量子点、基于半导体的光转换器等。光转换材料可以包括稀土或其它材料,包括(例如)Ce、Yt、Te、Eu和其它稀土元素,Ce:YAG、TAG、氮化物、氮氧化物、硅酸盐、CdSe量子点材料、AlInGaP量子点材料。如本文所用的LCM通常被配置成从例如可见光或紫外泵浦光的泵浦光生成更长波长的光。不同的LCM可以具有第一和/或第二光谱分布。
如本文所用的术语“光学界面”指在具有不同光学性质的两种材料之间的界面。光学界面的示例包括光学元件的表面(即,在形成光学元件的材料与周围大气之间的界面),在相邻光学元件之间的界面和在光学元件与置于元件表面上的涂层之间的界面。
如本文所用的,提供在特定“角范围”的光指提供在特定主流方向上传播并且相对于传播方向具有一定发散度的光。在本上下文中,术语“传播的主流方向”指传播光的强度分布的一部分具有最大值所沿着的方向。例如,与特定角范围相关联的传播的主流方向可以为强度分布的瓣的方位。而且在本上下文中,术语“发散度”指在其外侧传播光的强度分布降低到低于强度分布的最大值的预先限定的分数的立体角。例如,与角范围相关联的发散度可以为强度分布的瓣的宽度。取决于灯光应用,预先限定的分数可以为10%、5%、1%或其它值。
如本文所用的,术语“大约”指相对于标称值+/-10%的变化。
除非另外定义,本文所用的所有科技术语具有与该技术属于的领域的技术人员通常理解的相同意义。
附图说明
图1为灯具的一个实施例的示意图。
图2A-2G示出了灯具的不同方面。
图3为灯具的一个实施例的强度分布曲线。
图4为示出韦尔斯特拉斯(Weierstrass)配置的方面的示意图。
图5为灯具的一个实施例的视图。
图6为灯具的另一个实施例的视图。
图7为灯具的又一个实施例的视图。
图8为暗灯槽灯具的一个实施例的视图。
图9为暗灯槽灯具的一个实施例的强度分布曲线。
图10A-10C示出了从目标表面的暗灯槽灯具阵列的强度分布的方面。
图11A和图11B为吊灯的实施例的视图。
图11C为吊灯的实施例的模拟强度分布曲线的极坐标图。
图12A为用于提供光强度分布的直接和间接分量的灯具的实施例。
图12B为用于提供光强度分布的直接和间接分量的灯具的另一个实施例。
图13A-13F示出了不对称灯具的不同方面。
图14A-14G示出了暗灯槽灯具的不同方面。
图15A-15D示出了灯具的不同布置。
图16A-16F示出了不对称灯具的不同布置。
图17A-17C为工作灯具的实施例的视图。
图18为灯具的一个实施例的强度分布曲线。
图19A-19C示出了与工作灯具相关联的强度分布的方面。
图20A-20C示出了与工作灯具相关联的强度分布的其它方面。
图21A和图21B为工作灯具的另一个实施例的视图。
图22为与工作灯具的另一个实施例相关联的强度分布曲线。
图23A-23C示出了与工作灯具的另一个实施例相关联的强度分布的方面。
图24A-24C示出了与工作灯具的另一个实施例相关联的强度分布的其它方面。
图25为工作灯具的中空实施例的视图。
图26为工作灯具的中空实施例的强度分布曲线。
图27A-27F示出了与工作灯具的中空实施例相关联的强度分布的方面。
图28为用于提供光强度分布的直接和间接分量的灯具的中空实施例的视图。
图29A-29C为用于提供光强度分布的直接分量和间接分量的灯具的另一中空实施例的视图。
图30为灯具的另一中空实施例的强度分布曲线。
图31A-31C示出了与灯具的另一中空实施例相关联的强度分布的方面。
图32A-32C示出了与灯具的另一中空实施例相关联的强度分布的方面。
图33A-33C示出了与灯具的另一中空实施例相关联的强度分布的方面。
图34A-34C为用于灯具的LEE条带的实施例的视图。
图34D为LEE条带的发光图案。
图35为LEE条带的另一个实施例的视图。
图36A-36H示出了灯具的光学耦合器的方面。
图37为LEE和光学耦合器的实施例的视图。
图38A-38B为具有旋转对称性的灯具的实施例的视图。
图39为具有旋转对称性的灯具的另一个实施例的视图。
图40为具有旋转对称性的灯具的又一个实施例的视图。
图41-42为灯具系统的实施例的视图。
图43为形成用于灯具的LEE条带的示例部件的视图。
图44为用于灯具的光导和光学提取器的实施例的视图。
图45A-45B为具有旋转对称性的灯具的中空实施例的视图。
图46A-46B和图47示出具有旋转对称性的灯具的中空实施例的部件。
图48为具有旋转对称性的灯具的中空实施例的灯具的强度分布曲线。
图49A-49C示出了与具有旋转对称性的灯具的中空实施例相关联的强度分布的方面。
在不同图中的相似元件用相同的附图标记来标注。
具体实施例
参考图1,其中为了参考示出了笛卡尔坐标系,用于照射目标表面的灯具100可以包括至少一个基板110,设置于基板110上的一个或多个LEE112,一个或多个光学耦合器120,可选的光导130和光学提取器140。LEE112在操作期间发射相对于基板110的法线(例如,z轴线的方向)在第一角范围115中的光。例如,由LEE112发射的光的第一角范围115的发散度可以为绕法线150-180sr。光学耦合器120从LEE112接收在第一角范围115中的光。每个光学耦合器120被配置成将在第一角范围115中接收到的光重导向为具有第二角范围125的光并且将其重导向至光导130的第一端131。例如,由光学耦合器120提供的光的第二角范围125的发散度可以为绕法线90sr(+/-45sr)。当光导130并非为灯具100的一部分时,光学耦合器120将第二角范围125的光重导向至光学提取器140。光导130可以远离LEE112将光引导至光导130的远端132。光导130在远端132提供以角范围135的引导光。在某些实施方式中,光导130可以被成形为引导从光学耦合器120在第二角范围125中接收的光并且在实心光导132的输出端提供在实质上相同第二角范围(135≈125)中的引导光。光学提取器140接收从光导130的端132出射的具有角范围135的光,或者当光导130并非灯具100的一部分时,光学提取器140接收由光学耦合器120提供的具有角范围125的光。光学提取器140包括反射性界面,反射性界面反射从灯具100(以箭头示出)在第一输出角范围142和第二输出角范围142’中出射的光。如在下文中详细地讨论,除了别的之外,从灯具100出射的光的输出角范围142、142’取决于光学提取器140的性质(例如,光界面的几何形状和形成提取器的材料的光学性质)等。这些性质可以被定制为提供具体灯光应用所需的提取分布曲线。
在某些实施例中,灯具100包括一个或多个二级反射器150、150’,其被定位成接收由光学提取器140在角范围142、142’中输出的光中的至少一些。二级反射器150、150’重导向从光学提取器140在角范围142、142’中接收的光并且将重导向光提供到所希望的角范围152、152’以照射目标表面。
一般而言,灯具100的部件被布置成在光发射到周围环境之前远离LEE地重导向从LEE112发射的光。也被称作物理(光)源的光生成位置与也被称作虚拟光源或虚拟灯丝的光提取位置的空间分隔可以便于灯具设计。例如,在某些实施例中,虚拟光源/灯丝可以被配置成相对于与灯具光轴相平行的平面实质上非各向同性的光发射。相比而言,典型白炽灯丝通常发射实质上各向同性的光分布量。在灯具100中实施的虚拟光源可以被认是看起来似乎发射大量光的空间的一个或多个部分。而且,将LEE以其预定光学、热、电和机械约束与光提取位置的分隔可以便于灯具的光学系统的更大程度的设计自由度并且允许延长的光路,这可以在光从灯具发射之前允许预定水平的光混合。因此,灯具100可以被配置成以良好的美观性提供预定照明,其可用于较宽范围的灯光应用。
一般而言,灯具100被配置成生成所希望的色度的光。在许多应用中,灯具100被配置成提供宽带光。宽带光可以使用标称白色或近白色LEE或其发射被混合以提供白光的颜色LEE生成。替代地或补充地,可以结合波长转换材料,使用被配置成发射泵浦光(例如,蓝光、紫光或紫外光)的LEE来生成白光。例如,在某些实施例中,LEE112包括具有覆盖磷光体层(例如YAG)的GaN基的泵浦LED,磷光体层生成黄色、红色和/或绿色分量以产生白光。
在某些实施例中,灯具可以被配置成提供颜色光(例如,黄光、红光、绿光、蓝光)。在灯具100中的不同的LEE可以被配置成在操作条件下在标称地发射不同光,例如黄光、红光、蓝光、白光或其它颜色的光。
一般而言,可以使用相对能量高效的LEE。例如,LEE112可以具有约50lm/W或更高(例如,约75lm/W或更高,约100lm/W,约125lm/W或更高,约150lm/W或更高)的输出效率。在某些实施例中,LEE112传导大于约350mA的电流(例如,400mA或更高,450mA或更高,500mA或更高)。LEE可以为表面安装的装置。
灯具中LEE的数量可以不同。在某些实施例中,灯具100可以包括相对较少的LEE(例如,10个或更少)。在某些情况下,灯具10可以包括大量的LEE(例如,100个或更多个)。但在许多应用中,灯具100包括4个与100个之间的LEE。
(多个)光学耦合器120被配置成从合适地设置于光学耦合器的进入孔隙处的LEE中的一个或多个接收光。在具有多个光学耦合器的实施例中,它们可以一体地形成。每个光学耦合器可以被配置成光学耦合器的出射孔隙处提供给预定量的光。为此目的,每个光学耦合器与相对应的LEE和光导光学地耦合。相邻光学耦合器可以光学隔离或者光学地耦合以在与光学耦合器的光轴相平行的一个或多个平面中或其它方向中控制光的串扰和/或准直或的其它功能。
光学耦合器被配置成允许将来自LEE中的一个或多个的预定量的光学耦合到光学耦合器,并且该预定量光被提供于光学耦合器的出射孔隙处。每个光学耦合器被配置成在光与光学耦合器在入射孔隙与出射孔隙之间相互作用时变换光。也被称作调节的这种变换可以被认是光的相位空间的变换,包括光的准直(例如,造成耦合光的发散度减小)或者其它变换和/或保存例如集光率、光通量和/或其它参数。在某些实施例中,光学耦合器被配置成提供具有预定性质的光以在灯具的其它部件中控制光损失,灯具的其它部件包括光导130、提取器140、二级反射器150、150’或其它灯具部件。例如,光学耦合器可以被配置成使得这样提供的实质上全部的光能通过光导130传播到光学提取器140,具有小于预定的发散度,相对于光导130的光学界面以合适角度注射到光导内或具有其它性质。
光学耦合器可以包括一个或多个光学元件,包括非成像电介质TIR集中器,诸如CPC(复合抛物线集中器)、CEC(复合椭圆形集中器)、CHC(复合双曲线集中器)、锥形或非锥形部分、光管、分段集中器、其它几何形状的集中器、一个或多个透镜或其它光学元件。在某些实施例中,光学耦合器和LEE一体地形成为单个部件。
灯具可以包括彼此相同或不同的多个光学耦合器。光学耦合器在不同方向可以具有相等或不同的轮廓或截面。在某些实施例中,光学耦合器取决于其在光学耦合器簇或组内的位置可以具有不同的配置。例如,靠近细长灯具的端的光学耦合器可以被配置成具有与靠近灯具的中心的光学耦合器中的那些不同的性质。类似的考虑可以应用于其中光学耦合器设置在靠近光轴的簇中的实施例。例如,靠近簇外围的光学耦合器可以被配置成具有与靠近光轴的那些不同的性质。光学耦合器可以具有旋转对称和/或不对称的截面,例如其可以具有抛物线、椭圆形、圆形、双曲线、三角形、正方形、矩形、六边形或其它正多边形或非正多边形或其它的截面。
光学耦合器120的一部分或全部可以取决于镜面反射涂层是否用于实心透明主体外侧,依靠TIR,由被配置成在内部并且完全地传播光、部分地传播光或完全不传播光的实心透明主体制成,或者可以被配置成提供通孔,通孔在一个或多个光学表面上被部分地或完全地反射性地涂布。类似的考虑可应用于例如光导130、光学提取器140或灯具的其它部件。取决于具体实施例,一个或多个光学耦合器120可以被配置为中空的、反射性涂布的非成像光学耦合器。光学耦合器120中的一个或多个可以包括电介质准直光学器件,其被配置成提供预定的准直角。准直角可以由例如光学耦合器120相应表面的长度和/或形状确定。光学耦合器120可以被配置成以旋转对称配置提供关于光轴的实质上相等的准直或者可以提供例如相对于光学耦合器120和/或灯具的其它部件的光学平面在不同方向上的不同的准直。
一般而言,光导130可以具有大体上规则或不规则的棱柱形、圆柱形、立方体或其它形状并且包括一个或多个光导元件。光导元件可布置成一排或簇,其可以允许或可以不允许在光导元件之间透射光。光导元件可以被布置成与用于每个耦合器的一个光导元件平行。这样的配置可以一体地形成。多个光导元件可以被布置成簇,该簇的光导元件将光学耦合到一个或多个提取器140内。多个光导元件可以设置成彼此抵接或者被放置成以预定距离间隔开。光导130和/或一个或多个光导元件可以在制造、安装、维修或其它事件期间经由合适配置的互连系统一体地形成,以模块块化配置、布置和/或耐久地设置。
光导130和/或一个或多个光导元件可以被配置成具有一个或多个实质上反射性的表面,其限定从光导130的第一端131延伸到第二端132的一个或多个罩(mantle)以在光导130能以低于预定光损失引导光所沿着的光轴或光学平面附近进行封闭和使能光学约束。罩的一个后多个表面可实质上平行、呈锥形或以其它方式布置。这些表面可以实质上为平坦的或弯曲的。一般而言,光导130可以相对于灯具的轴线或平面具有细长或非细长的截面。非细长的光导可以关于光轴旋转对称或以其它方式对称。
光导130被配置成通过全内反射(TIR)和/或镜面反射经由其光学表面从一个或多个光学耦合器120引导光。可以部分地由光学表面的形状实现在光导元件中的光混合。光导可以被配置成使来自不同LEE112的光相互混合。在某些实施例中,光导130被配置成混合光并且向光学提取器140提供具有预定的颜色和/或照度均匀性的光。
在某些实施例中,光导130具有中空配置,在其内侧上具有反射性光学表面,其沿着中空部的长度以预定光损失性质透射光。反射性光学表面的反射性可以源自反射涂层、膜、层或其它反射性助件或者可以由它们增强。其中可以设置和/或制造这样的反射性涂层的组成和方式将为本领域技术人员熟知的。
光学提取器140设置在光导132与光学耦合器120相反的端并且包括一个或多个反射性界面,反射性界面被配置成将光从光导130向外远离光导130的光轴重导向并且穿过光学提取器140的一个或多个光出射表面到周围环境。取决于具体实施例,发射光的传播方向可以相对于光导130的光轴为平行的,反平行的和/或斜的,即,向后和/或向前。例如,取决于灯具100的配置、方位和/或应用,从光学提取器140发射的光的不同部分可以例如向上朝向天花板或者向下朝向桌面传播。强度分布至少部分地由光学提取器140的配置和/或由灯具的其它部件,包括例如光学耦合器120或其它部件的配置确定。
光学提取器140可以被配置成发射具有预定强度分布的一个或多个光束(即,发射到具体立体角范围)。例如,可以经由不同的光出射表面,例如在细长光学提取器140的任一侧上提供不同的强度分布。光学提取器140和/或在操作条件下看起来发射光的其一部分或多部分可以被称作虚拟光源。取决于具体实施例,虚拟光源可以具有细长或非细长的配置。非细长的配置可以关于光轴旋转对称。强度分布或其一个或多个部分可以例如被配置成通过例如将直接向下的灯光限制到预定水平而限制眩光。
在某些实施例中,光学提取器140的强度部分可以至少部分地由反射性界面相对于光学提取器140的光出射表面的配置和设置来确定。光学提取器140可以包括一个或多个反射性界面,其具有一个或多个平坦或弯曲的形状,包括抛物线、双曲线、圆形、椭圆形或其它形状。在某些实施例中,光学提取器140包括一个或多个反射涂层以重导向光并且提供所希望的发射图案。反射性界面可以具有被成形为多个能够分离的、分段可微曲线的线性、凸起、凹入、双曲线、线性分段或其它截面,以便实现预定的发射图案。一般而言,光学提取器140可以关于光轴或其光学平面提供对称或不对称的束分布。在光学提取器140的细长实施例中,反射性界面和/或光出射表面的截面可以沿着其细长延伸改变。这样的变化可以为逐步的或连续的。例如,光学提取器140的反射性界面可以具有被成形为多个能够分离的、分段可微的第一曲线的第一截面和沿着反射性界面的细长延伸在不同位置的第二截面,使得第二截面被成形为不同的多个能够分离的、分段可微的第二曲线。
在某些实施例中,反射性光学界面可以具有对称或不对称的v形或其它截面。v形截面在细长实施例中也可以被称作v形凹槽或者在非细长实施例中被称作圆锥形腔体。如本文中所用的术语“V形凹槽”指穿过反射性光学界面的v形截面,但并不需要光学提取器包括实际的凹槽。例如,在某些实施例中,光学提取器包括在v形界面处会合的实心材料的两部分。这样的界面也可以被称作v形凹槽,尽管光学提取器并不包括凹槽。取决于特定实施例,v形凹槽可以沿着光学提取器的长度具有实质上相等截面或者其可以取决于沿着细长延伸的位置而变化。由这样的v形反射性界面形成的顶点可以大体上朝向光导。此外,形成v形凹槽的一侧可以具有线性截面,或者可以为非线性的(例如,弯曲的或带棱面的)。此外,反射性光学界面的顶点可以为具有非零曲率半径的圆角角顶。
一般而言,光学提取器140可以利用光导130一体地或模块化地形成。光学提取器可以由与光导的材料等同、相似或不同的一种或多种材料形成并且包括一种或多种不同材料。取决于具体实施例,光学提取器140可以被配置成经由TIR、镜面和/或漫反射,例如经由电介质或金属镜面、折射和/或以其它方式重导向光。光学提取器140可以包括一个或多个涂层,其包括合适电介质、金属、波长转换材料或其它材料的一个或多个膜。取决于具体实施例,以模块化形成的光学提取器和光导可以包括合适连接器或者可以与合适连接器互连,用于在制造、组装、维修或其它事件期间耐久地互连和可选的配准。不同的模块化光学提取器可以具有不同的配置以提供不同的灯光性质。为了改进光学和/或机械性能,可以通过采用具有预定折射率的一种或多种合适透明化合物在光学提取器140与光导130之间形成耦合。这样的化合物可以至少最初包括流体物质,诸如硅树脂或其它可固化或不可固化的物质。这样的物质可以提供粘合功能。
光学提取器140的光出射表面和/或反射性界面中的每一个可以包括一个或多个区段,每个区段具有预定形状,包括凸起、凹入、平面或其它形状。光出射表面和/或反射性界面的形状可以被确定为经由光学提取器提供预定水平的光提取并且限制由于背向反射和/或光学提取器内的吸收而造成的光损失。
一般而言,二级反射器150、150’可以被配置成经由镜面和/或漫反射或以其它方式(例如,衍射)来重导向光。二级反射器150可以具有细长或非细长配置。二级反射器150可以被认是灯具100的模块化部件,其可用于例如在安装灯具100期间便于选择多种强度分布和因此灯光条件的生成。
在某些实施例中,二级反射器150可以被设置和配置成实质上延伸光导130的完全长度L并且包围光路所沿着的光导130的宽度的至少一部分。取决于具体实施例,二级反射器150可以包括由例如铝或其它金属的金属板,或反射性塑料、油漆或其它涂层提供的一个或多个镜面或漫反射性表面。
二级反射器150可以包括部分或完全透明的部分,作为反射性的补充总体上为部分透明的,或者包括开口,开口具有合适形状以使得光能通过并且例如实现预定灯光效果。取决于具体实施例,二级反射器150和/或二级反射器150中的开口可以被配置成提供照明效果,支持散热或者实现照明和散热效果。开口可以被配置成便于空气流动并且由此支持灯具的对流冷却。
二级反射器150的形状,例如相对于目标表面的角度,其曲率和反射器的宽度可以适于生成预定发射图案,用于一般照明或特定照明应用。二级反射器150可以包括多个反射性表面。
二级反射器150可以有角度地和/或竖直地可调整以允许校准并且辅助实现所希望的强度分布。为此目的,灯具100可以包括一个或多个铰链或锁定机构和/或互连器。相对应的灯具可以提供预定功能性和/或模块性以可调整地适应不同大小房间的不同灯光要求,包括走廊、闭间或统间式办公室或其它场所。
二级反射器150可以包括区域光源,例如基于多个离散光源或者有机发光二极管材料的发光片。区域光源可以被布置成在一侧发光并且在相反侧反射光。反射侧可以被布置成如本文所描述那样操纵光并且发光侧可以被配置成提供辅助照明。取决于具体实施例,灯具100可以被配置成提供对与光学耦合器120耦合的区域光源和LEE112的独立控制。
细长灯具
参考图2A,其中为了参考示出了笛卡尔坐标系,灯具模块200的实施例包括基板210,基板210具有沿着基板210分布的多个LEE212。LEE212设置在光导230的上边缘231。简言之,正z方向在本文中被称作“向前”方向而负z方向为“向后”方向。平行于x-z平面穿过灯具的截面也被称作灯具模块的“截面”或“截面平面”。而且,灯具模块200沿着y方向延伸,因此,此方向被称作灯具模块的“纵向”方向。最后,灯具模块的实施例可以具有平行于y-z平面的对称平面。此也被称作灯具模块的“对称平面”。
多个LEE212设置于基板210上,但在图2A中仅示出了多个LEE212中的仅一个。例如,多个LEE212可以包括多个白光LED。光学提取器240设置在光导232的下边缘。LEE212与一个或多个光学耦合器220(在图2A中示出了其中的仅一个)耦合。
基板210、光导230和光学提取器240沿着y方向延伸一定长度L。一般而言,根据需要,L可以不同。通常,L在约1cm至约200cm的范围(例如,20cm或更多,30cm或更多,40cm或更多,50cm或更多,60cm或更多,70cm或更多,80cm或更多,100cm或更多,125cm或更多,150cm或更多)。
在基板210上的LEE212的数量将通常特别地取决于长度L,其中,两个LEE用于更长的灯具。在某些实施例中,多个LEE212可以包括在10个LEE与1000个LEE之间(例如,约50个LEE、约100个LEE、约100个LEE、约200个LEE、约500个LEE)。一般而言,灯具的密度(例如,每单位长度的LEE数量)也将取决于LEE的标称功率和灯具模块所需的照度。例如,LEE的相对较高的密度可以用于其中希望高照度或者使用低功率LEE的应用。在某些实施例中,灯具模块200具有沿着其长度每厘米0.1个LEE的LEE密度(例如,每厘米0.2个或更多,每厘米0.5个或更多,每厘米1个或更多,每厘米2个或更多)。在实施例中,LEE可以沿着灯具的长度L均匀地间隔开。在某些实施方式中,散热器205可以附连到基板210上以提取从多个LEE212发射导热。散热器205可以设置在与上面设置LEE212的基板210侧相反的基板210的表面上。
光学耦合器220包括一个或多个透明材料的实心件(例如,玻璃或透明有机塑料,诸如聚碳酸酯或丙烯酸),其具有被定位成从LEE212朝向光导230反射光的表面221和222。一般而言,表面221和222被成形为收集从LEE发射的光并且使之准直。在x-z截面平面中,表面221和222可以为直的或弯曲的。弯曲表面的示例包括具有恒定曲率半径、抛物线或双曲线形状的表面。在某些实施例中,表面221和222被涂布高反射性材料(例如,反射性金属、诸如铝)以提供高度反射性的光学界面。光学耦合器220的截面轮廓沿着灯具200的长度L可以为均匀的。替代地,截面轮廓可以不同。例如,表面221和/或222可以从x-z平面弯出。这样的光学耦合器的示例在下文中结合图34-36讨论。
邻近光导231的上边缘的光学耦合器220的表面光学地耦合到边缘231。换言之,使用实质上匹配形成光学耦合器220或光导230或二者的材料的折射率的材料附连界面的表面。例如,光学耦合器220可以使用折射率匹配的流体、油脂或粘合剂固结到光导230。在某些实施例中,光学耦合器220融合到光导230上或者它们用单件材料一体地形成。
光导230由可以与形成光学耦合器220的材料相同或不同的透明材料件(例如,玻璃或透明有机塑料,诸如聚碳酸酯或丙烯酸)形成。光导230在y方向上延伸长度L,在x方向上具有均匀的厚度T,并在z方向上具有均匀的深度D。尺寸D和T通常基于光导的所希望的光性质来选择。在操作期间,从光学耦合器220耦合到光导内的光(由光线252描绘)通过TIR从光导的平面表面反射并且在光导内混合。混合可以帮助实现在光提取240处在光导232的远端的照度和/或颜色均匀性。光导230的深度D可以选择为在光导的出射孔隙(即,在端232)处实现充分的均匀性。在某些实施例中,D在约1cm至约20cm的范围(例如,2cm或更多,4cm或更多,6cm或更多,8cm或更多,10cm或更多,12cm或更多)。
一般而言,光学耦合器220被设计成限制进入光导230的光的角范围(例如,+/-40度内)使得至少大量的光在以空间模式耦合到在平面表面处经历TIR的光导230中。光导230具有均匀的厚度T,其为分隔光导的两个平面对置表面的距离。一般而言,T足够大使得光导在上表面231处具有足够大以近似匹配(或超过)光学耦合器222的孔隙的孔隙。在某些实施例中,T在从约0.05cm至约2cm的范围(例如,约0.1cm或更大,约0.2cm或更大,约0.5cm或更大,约0.8cm或更大,约1cm或更大,约1.5cm或更大)。取决于特定实施例,光导越窄,光混合就越好。窄光导也提供窄出射孔隙。因此,从光导发射的光可被认为类似自一维线性光源发射的光,也被称作细长虚拟灯丝。
如先前所讨论,长度L对应于灯具的长度并且可以根据需要改变。
虽然光学耦合器220和光导230由透明材料的实心件形成,中空的结构也是可能的。例如,光学耦合器220或光导230或二者可以为具有反射性内表面的中空体,而不是实心的。因此,可以降低材料成本并且避免光导中的吸收。多种镜面反射材料可以适用于这个目的,包括诸如购自Alanod Corporation的3M VikuitiTM or Miro IVTM片的材料,其中超过90%的入射光将被高效地引导至光学提取器。光学提取器240也由可以与形成光导230的材料相同或不同的透明材料的实心件(例如,玻璃或透明有机塑料,诸如聚碳酸酯或丙烯酸)构成。在图2A所示的示例实施方式中,电介质材料件包括平坦表面242和244和弯曲表面246和248。平坦表面242和244表示重导向表面243的第一部分和第二部分,而弯曲表面246和218表示灯具模块200的第一输出表面和第二输出表面。
平坦表面242和244被涂覆相对高反射性材料(例如,高度反射性金属,诸如铝或银),保护涂层可以设置于其上。因此,表面242和244提供高度反射性的光学界面,用于从光导230进入光学提取器的输入端232’的光。在x-z截面平面中,对应于表面242和244的线具有相同的长度并且形成在角顶241处会合的V形。一般而言,V形的夹角可以根据需要改变。例如,在某些实施例中,夹角可以相对较小(例如,从30°至60°)。在特定实施例中,夹角在60°至120°的范围(例如,约90°)。夹角也可以相对较大(例如,在120°至150°的范围或更大)。在图2A所述的示例实施方式中,光学提取器246和248的输出表面是弯曲的,对于二者而言,具有相同的恒定的曲率半径。因此,灯具模块200具有与平行于y-z平面与角顶241相交的对称平面。
邻近光导230的下边缘232的光学提取器240的表面光学地耦合到边缘232。例如,光学提取器240可以使用折射率匹配流体、油脂或粘合剂而固结到光导230。在某些实施例中,光学提取器240融合到光导230或者它们由单片材料一体地形成。
在操作期间,通过端232从光导230出射的光在重导向表面242和244的部分碰撞反射性界面并且远离灯具的对称平面分别朝向输出表面246和248向外反射。重导向表面242的第一部分提供具有朝向输出表面246的角分布138的光,重导向表面244的第二部分提供具有朝向输出表面246的角分布138’的光。光通过输出表面246和248从光学提取器出射。一般而言,输出表面246和248具有光学功率,以将从光学提取器240出射的光分别重导向至角范围142和142’。例如,光学提取器240可以被配置成向上(即,朝向与LEE相交并且平行于x-y平面的平面),向下(即,远离该平面)或者既向上又向下发射光。一般而言,通过表面246和248从灯具出射的方向取决于从光导230出射的光的发散度和表面242和244的方位。
表面242和244可以被定向成使得较少或并无来自光导230的光由光学提取器240在向前方向上透射(即,相对于正z方向在特定角范围)。在灯具模块200附连到天花板上使得向前方向朝向地板的实施例中,这样的配置可以帮助避免眩光和非均一照度的出现。
一般而言,由灯具模块200提供的强度分布反映了灯具结构关于y-z平面对称。例如,参考图3,示例性强度分布59包括对称瓣59’和59”,分别具有大约135°和225°的峰值强度,对应于由灯具模块200提供的光。图3示出了其中0°对应于图2A所示的笛卡尔坐标系的向前z方向,180°对应于负z方向,以及90°和270°分别对应于正x方向和负x方向的曲线图。由特定方向的曲线图中的半径给出了由灯具模块200以勒克斯(lux)输出的强度分布。此外,图3描绘了对应于由灯具模块248通过输出表面248输出的光的角范围142’的角范围58。具有角范围58的光沿着主流方向56传播(由与灯具模块200提供的光相关联的强度分布59的瓣59’的最大强度给出)。而且,具有角范围58的光具有发散度57(由与灯具模块200提供的光相关联的强度分布59的瓣96’的宽度给出)。
在图3所示的示例中,灯具模块200在从90°至270°范围不提供照明。所有照明在112.5°与157.5度之间导向第一瓣59”内并且在202.5°与247.5°之间导向至第二瓣59’内。
一般而言,灯具模块200的强度分布曲线将取决于光学耦合器220、光导230和光学提取器240的配置。例如,光学耦合器220的形状、光学提取器240的重导向表面234的形状与光学提取器240的输出表面246、248的形状之间的相互影响可以用于控制强度分布曲线中瓣的角宽度和主流方向(方位)。
在某些实施方式中,可以基于由重导向表面242和244的部分形成的v形凹槽241的夹角来调整瓣56的方位。例如,与大于第一角的第二夹角所得到的强度分布59的瓣59’、59”相比,第一夹角得到具有以相对较小角定位的瓣59’、59”的强度分布59。以此方式,对于由重导向表面242、244的部分形成的两个夹角中更小的角而言,可以以更向前的方向从灯具模块200提取光。
而且,虽然表面242和244被描绘为平面表面,其它形状也是可能的。例如,这些表面可以为弯曲的或小棱面(faceted)。弯曲的重导向表面242和244可以用于缩窄或加宽该束。取决于在光学提取器的输入端232’接收的光的角范围的发散度,凹入反射性表面242、244可以缩窄由光学提取器240(并且在图3中示出)输出的瓣98’、98”,而凸起反射性表面242、244可以加宽由光学提取器240输出的瓣98’、98”。因此,合适配置的重导向表面242、244可以将会聚或发散引入到光内。这样的表面可以具有恒定的曲率半径,可以为抛物线、双曲线或具有某些其它曲率。
图2B和图2D示出了对于与灯具模块200的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面243可以具有分开重导向表面的第一部分和第二部分242、244的顶点241。应当指出的是重导向表面241的顶点可以为具有非零曲率半径的圆角角顶。在图2B和图2D所示的示例实施方式中,重导向表面的第一部分和第二部分242和244可以在与灯具模块200的纵向维度相垂直的截面平面中具有第一弓形形状和第二弓形形状。例如,重导向表面的第一部分和第二部分242、244可以为抛物线、双曲线或可以具有彼此不同的恒定的曲率。此外,重导向表面的第一部分和第二部分242、244的曲率可以都为负的(例如,相对于光从提取器132’的输入端到重导向表面243的传播方向为凸起的),可以都为正的(例如,相对于传播方向为凹入的)或者一个可以为正(凸起)并且另一个可以为负的(凹入)。
图2E示出了对于与灯具模块200的纵向维度相垂直的截面平面而言,重导向表面243可以被成形为圆弧。在此情况下,重导向表面的第一部分和第二部分242、244表示圆弧的第一部分和第二部分。在图2E所示的示例实施方式中,重导向表面243的曲率为负的(例如,相对于光从提取器132’的输入端到重导向表面243的传播方向为凸起的)。
图2C示出了对于与灯具模块200的纵向维度相垂直的截面平面,除了分开重导向表面242、244的顶点241,重导向表面的第一部分和第二部分242、244中的任一个可以具有一个或多个顶点。例如,重导向表面的第一部分242可以具有在其至少两个区域中分开重导向表面242的第一部分的顶点2411。由顶点2411分开的重导向表面242的第一部分的区域可以具有线性或弓形形状。重导向表面242的第一部分的两个区域可以在彼此不同的两个角度子范围反射从提取器的输入端232’接收的光。以此方式,由重导向表面242的第一部分提供的光在输出表面246输出,以便可以不同地操纵强度瓣,例如,照射不同目标。结合图12A,在本说明书的下文中描述这样的应用。作为另一示例,重导向表面244的第二部分可以在其至少两个区域中具有分开重导向表面244的第二部分的顶点2444。
图2F示出了在某些实施方式中,重导向表面的第一部分和第二部分242、244可以至少部分地由槽245分开。图2G示出了在某些实施方式中,重导向表面的第一部分和第二部分242、244中的任一个可以包括一个或多个槽2455’、2455”。槽245、2455’、2455”中的每一个可以但并非必需地沿着灯具模块200的整个纵向延伸。这样的槽可以表示重导向表面243的涂布反射层中的开口,并且被配置成允许从提取器132’的输入端接收的光的一部分通过重导向表面243的槽245透射。图2F示出了对于与槽245相交的灯具模块200的纵向维度相垂直的截面平面,对应于重导向表面242、244的第一部分和第二部分的第一曲线和第二曲线以不连续性分开。此外,图2G示出了对于与槽2455’、2455”相交的灯具模块200的纵向维度的截面平面,对应于重导向表面的第一部分和第二部分[242,244]的第一曲线和第二曲线包括与槽2455’、2455”相关联的一个或多个不连续性。
此外,对应于图2B-2G中所示的截面平面中每一个的曲线可以在沿着灯具模块200的纵向维度的其它截面平面中具有不同形状和不同的不连续性。一般而言,重导向表面243的不同截面可以具有分离或联结的分段可微的曲线的不同组合。
此外,光学提取器246和248的输出表面的形状也可以不同,并且因此表面246和248能使光束转向并且使光束成形。例如,可以选择这些表面的曲率半径使得表面将所希望的会聚量引入到光内。也可以使用非球形表面。关于在与灯具模块200的纵向维度相垂直的截面平面中,结合图2B-2G关于在提取器243的重导向表面的轮廓线在上文中提到的类似性质也适用于在这样的截面平面中的提取器246、248的输出表面的轮廓线。
一般而言,可以使用多种方法来形成元件的几何形状。例如,可以凭经验来确立几何形状。替代地或补充地,例如可以使用光学模拟软件,诸如LighttoolsTM、TraceproTM、FREDTM或ZemaxTM来形成几何形状。
一般而言,灯具模块200可以被设计成从图3所述的那些发射光到不同角范围内。在某些实施例中,灯具可以将光发射到瓣内,具有不同于图3所示的那些的发散度和角宽度。例如,一般而言,瓣可以具有多达90°的宽度(例如,80°或更小,70°或更小,60°或更小,50°或更小,40°或更小,30°或更小,20°或更小)。一般而言,瓣定向的方向也可以不同于图3所示的方向。“方向”指瓣最亮的方向。在图3中,例如,瓣以大约130和大约230定向。一般而言,瓣可以更多地朝向水平定向(例如,在90°至135°范围的角,诸如大约90°,大约100°,大约110°,大约120°,大约130°,和从225°至270°,诸如大约230°,大约240°,大约250°,大约260°,大约270°)。
一般而言,灯具可以包括适用于定制强度分布曲线的其它特点。例如,在某些实施例中,灯具可以包括散射光的光学漫射材料,从而使得灯具强度分布曲线均一化。例如,表面242和244可以被粗糙化,或者漫反射材料而不是镜面反射材料可以涂布于这些表面。因此,在表面242和244处的光学界面可以漫反射光,将光散射到将由在这些界面处利用镜面反射的类似结构提供的更宽的瓣内。在某些实施例中,这些表面可以包括便于光分布的结构。例如,表面242和244可以各具有在不同方位的多个平面棱面。因此,每个棱面将光反射到不同的方向。在某些实施例中,表面242和244可以在其上具有特定结构(例如,散射或衍射光的结构特点)。
在某些实施例中,光散射材料可以设置于光学提取器240的表面246和248上。替代地或补充地,表面246和248无需为具有恒定曲率半径的表面。例如,表面246和248可以包括具有不同曲率的部分和/或可以在其上具有特定结构(例如,散射或衍射光的结构特点)。
在某些实施例中,光学提取器240被结构化为使得由表面242或244反射的、在至少一个平面(例如,x-z截面平面)内传播的可忽略的光量在光出射表面246或248处经历TIR。这样的关系也被称作韦尔斯特拉斯配置,并且对于具有曲率半径R的表面的球形或圆柱形结构,对于从具有半径R/n的同心球形或圆柱形区域内发射的光线,可以发生这种关系,其中n为结构的折射率。参考图4,对于具有半径R的表面310的圆形结构300(即,穿过圆柱或球的截面)示出了这种效果。在结构300内,存在具有半径R/n的同心假想球形或圆柱形表面320。从假想表面320内发射、在截面平面内传播,入射于结构300的表面310上的光将具有小于临界角的入射角,因此将从结构300出射而不经历TIR。这在图4中以光线318和319示出。在结构300内在平面中传播但并未从假想表面320内发射的光线,诸如光线321可以以临界角或更大入射角碰撞表面310。因此,这样的光将经受TIR并且将不会从结构300出射。而且,穿过由具有小于R/(1+n2(-1/2)(其小于R/n)的曲率半径的区域包围的假想空间的p-偏振光的光线将在从结构300出射时并不在表面310处经受菲涅尔反射。这个条件可以被称作布儒斯特(Brewster)几何形状。可以相应地配置实施例。
再次参考图2A,在某些实施例中,表面242和244的全部或部分可以位于由表面246和248限定的假想韦尔斯特拉斯表面内。例如,接收通过端232从光导230出射的光的表面242和244的部分可以存留在此表面内使得在x-z平面内从表面244和246反射的光分别通过表面246和248出射,而不经历TIR。
如先前所讨论的那样,光从灯具模块200发射到在270°与90°(即,在向后方向)之间的两个对称瓣内。参考图5,在某些实施例中,灯具模块200从天花板510悬挂使得发射的光撞击天花板。例如,灯具模块200可以经由电缆501附连到天花板510,电缆501包括将灯具模块200中的LEE连接到安装它的房间的主电源的电连接件。在某些实施例中,电缆501可以包括多根线(例如,缠结),诸如足够强以支承灯具重量的线、电线和在特定实施例中的数据连接件。由于向后强度分布曲线,天花板用作散射器并且将光反射到周围空间,如由光线512和514所描绘,包括朝向地板或其它待照射的表面。这样的照明被称作“间接”照明,因为其并不直接从灯具传播到目标表面。作为间接悬吊固定件,例如,这样的实施例可以被配置成提供低眩光,具有到天花板的高效光学耦合以形成周围照明。
在某些实施方式中,灯具模块200可以为圆形或椭圆形环面或者例如灯具模块200的平面设计的任何其它3D扫描。
在某些实施例中,灯具模块200包括一个或多个二级反射器以进一步定制灯具的强度分布曲线。例如,参考图6,灯具模块200可以包括弯曲的二级反射器610,其在LEE附近附连到灯具模块200上并且向外延伸到从光学提取器240出射的光路内。二级反射器610被成形为将来自光学提取器的光重导向至目标表面,如光线612和614所示。一般而言,反射器610的表面可以为镜面反射性表面或漫反射性表面。而且,表面形状(在此情况下,凹入)向设计者提供额外的自由度来定制来自灯具模块200的光分布曲线。
在某些实施例中,二级反射器610可以是部分地透射性的。例如,反射器610可以包括孔隙,其允许来自光学提取器240的光中的某些穿过反射器并且从天花板510反射(例如,光线616)。替代地或补充地,反射器610可以由仅部分地反射光的反射性材料形成。例如,反射器610可以由透明材料和部分反射性涂层(例如,部分镀银镜)形成。以此方式,灯具模块200可以提供直接照明(即,从灯具直接传播到目标表面的光)和间接照明(即,经由天花板传播的光)。
上面布置LEE212的基板210可以设置到二级反射器610外部,使得二级反射器并不阻挡沿着上面设置LEE212的基板210的背表面的空气流动。二级反射器610可以被配置成提供与基板210的热接触以辅助耗散由LEE生成的热。灯具模块200可以被配置成也为模块化地可替换的二级反射器提供这样的热耦合。二级反射器610可以形成用于LEE的散热器的部分。
虽然二级反射器610被描绘为总体上具有恒定的曲率半径,二级反射器的形状可以根据需要变化。例如,二级反射器的表面可以包括在一个或两个维度中具有直的、成角度的、分段的、弯曲的、渐开线的或其它形状的一个或多个区段以提供预定宽或窄发射图案。在某些实施例中,二级反射器具有平面反射性表面。可以通过定制提供例如所希望的光学功能的算法来确定二级反射器的形状。
在灯具模块200中,灯具的发射光谱对应于LEE的发射光谱。但是,在某些实施例中,波长转换材料可以定位于灯具中,例如远离LEE,使得灯具的波长光谱取决于LEE的发射光谱和波长转换材料的组成。一般而言,波长转换材料可以放置于灯具模具200中的多种不同位置。例如,波长转换材料可以设置成靠近LEE212,邻近光学提取器240的表面242和244,在光学提取器240的出射表面246和248上,放置于离出射表面246和248特定距离处和/或其它位置。参考图7,在某些实施例中,波长转换材料层710设置于从光学提取器240出射的光路中,离表面246和248一定距离处(例如,数毫米至数厘米)。这种配置可以便于形成减小强度的源,其可以从二级反射器610反射,从而提供更柔和的灯光。波长转换材料层710可以附连到光导230上,经由合适支承结构(未图示)保持就位,设置于提取器(也未图示)内,或另外布置。设置于提取器内波长转换材料可以被配置成壳或其它物体并且设置在以R/n或甚至更小的R*(1+n2)(-1/2)包围的假想区域内,其中R为提取器的光出射表面(在图2中246和248)的曲率半径并且n为如从反射性表面(在图2中的242和244)观察时提取器与波长转换材料相反的部分的折射率。支承结构可以为透明的自支承结构。光转换材料在其转换波长时漫射光,提供光的混合并且可以帮助均匀地照射二级反射器610。
替代地或补充地,二级反射器610可以包含波长转换材料层。这也可以提供或有助于柔和的漫射照明。例如,二级反射器在二级反射器的一个或多个合适反射性表面上或下方包括磷光体层。替代地或补充地,二级反射器可以包括靠近波长转换材料的半透明材料,其可以被配置成允许光的一部分通过二级反射器透射到天花板或者二级反射器后方的周围环境。因此,二级反射器可以被配置成用于直接周围照明以及混合的直接和间接周围照明。
一般而言,灯具模块200可以被配置为多种形状因数。例如,参考图8,在某些实施例中,灯具模块200可以整合到灯具800内,灯具800被设计为安装于具有天花板面板的天花板中或者从天花板悬挂。例如,灯具模块可以具有对应于支承荧光灯具的常规模块大小的2’×2’或2’×4’英尺的占据面积(即,在x-y平面中)。灯具800包括载体810、光导830、光学提取器840和二级反射器860。灯具800进一步包括容纳于载体810内的光学耦合器和多个LEE(未图示)。载体810可以由挤压铝形成并且可附连到二级反射器860和光导830。二级反射器860在两端由壁870闭合并且被配置成反射所有入射光。换言之,模块800被设计成仅用于直接照明。在图8中,壁870之一以剖视示出以更好地示出光导830和光学提取器840的一部分。灯具模块840可以仅单独地使用或使用多个以形成例如合适大小的暗灯槽。在某些实施例中,灯具模块840包括漫射器板,其例如被定位成覆盖模块的开口880并且保护光系统避免灰尘或其它环境效果。
如本文所解释,灯具的部件的组成和几何形状可以影响到由灯具提供的强度分布。例如,参考图9,在某些实施例中,灯具模块可以被配置成将实质上全部光导向至灯具800的截面平面中315°与45°之间的角范围,其中0°对应于向前方向。向前方向对应于基板810的法线并且平行于光导830,并且对于安装到天花板上的灯具而言可以朝向地板。在图9中,在截面平面中的强度分布曲线由迹线910给出并且在对称平面中的强度分布曲线由迹线920给出。在截面平面中的强度分布曲线具有在约330°和30°的最大照度。在对称平面中的强度分布曲线进一步包括在约330°和30°具有最大值的瓣,并且进一步包括在约350°和10°的最大值。灯具模块可以被配置将较少或无照明导向至靠近天花板的平面的特定角范围内以避免眩光。例如,在本示例中,灯具几乎不将任何照明导向至相对于向前方向在55°至90°的范围。这也可以为有利的,因为从灯具在这样的方向传播的照明在特定应用中可以感知为眩光(例如,在办公室灯光中),这是不合需要的。
使用Lighttool生成在图9中和在下文所描述的其它实施例中的模拟强度分布曲线。
多个直接照明灯具模块可以安装于特定空间中以向目标表面提供所希望的照明。一般而言,在空间中的模块的数量、密度和方位可以根据需要改变以提供适合于目标表面的总强度分布曲线。在某些实施例中,类似方位的模块的阵列可以布置于天花板中。例如,参考图10A-10C,二十五个2’×2’模块布置在具有9'天花板高度的40'×50'空间(8'×10'间距)中的5×5阵列以照射离地板2.5'的目标表面。每个模块具有在图9中示出的强度分布。图10A示出了在目标表面上的模拟强度分布的等值线图。图10B示出了在X=0mm穿过目标表面的长维度的模拟强度分布曲线。照度跨此截面在约400勒克斯与约500勒克斯之间变化。图10C示出了在Y=0mm穿过目标表面的短维度的模拟强度分布曲线。在此截面中,照明在离目标表面的边缘约500mm内降低到低于450勒克斯,但跨大部分截面中保留在约450勒克斯与约550勒克斯的范围内。在图10A-10C示出的强度分布曲线可以适合于例如办公场所。
参考图11A和图11B,在某些实施例中,灯具被配置为悬挂的灯具1100,其包括载体1110、光导1130、光学提取器1140和二级反射器1160。载体1110容纳LEE和一个或多个光学耦合器(在图11A和图11B中未图示)。
二级反射器1140包括孔隙1170。悬挂的灯具1100被设计成提供直接照明和间接照明。间接照明由来自光学提取器1140,通过孔隙1170透射并且从天花板散射的光造成。图11C示出了在悬挂的灯具1100的实施例的截面平面中示例性模拟强度分布曲线。此处,0°对应于向前方向。直接照明对应于在315°和337.5°之间和在22.5°与45°之间的瓣。间接照明对应于在90°与112.5°之间和157.5°与180°之间的瓣。在此实施例中,悬挂的灯具1100将可忽略的光量发射到45°与90°之间、112.5°与157.5°之间和180°与315°之间的极角内。悬挂的灯具可以被制成4ft或8ft长并且安装为线性布置,例如在办公室环境中。这样的灯具可以发射每线性英尺约1250lm并且在间接束分量中提供高于1500cd的峰值强度和在直接束分量中提供800cd的峰值强度。
参考图12A,灯具1200可以被配置成在照明目标上提供直接照明和间接照明。由灯具1200输出的强度分布的间接部分可以包括角范围1242和1242’。如果灯具1200从天花板悬挂,强度分布的间接部分可被设计成实现在天花板上最大的照度均匀性,例如,以8'×10'的灯具的典型间距布置。为了以灯具1200到房间内很低的透光实现在天花板上良好的照度均匀性,强度分布的间接部分需要以斜角从灯具出射,通常相对于正z方向以90度与110度之间的峰值强度和例如小于20度的发散度。而且,可以需要最小化低于90度的光发射以最小化眩光并且符合RP1标准。由灯具1200输出的强度分布的直接部分可以包括角范围152和152’。强度分布的直接部分可以被设计为对于在空间的给定工具布局,最大化在所希望的工作表面上的照度均匀性。强度分布的直接部分可以呈现峰值强度低于45度的蝙蝠翼分布的形状。强度分布的直接部分也可以被设计为最小化高于55度的光发射和最小化眩光并且符合RP1标准。
灯具1200包括基板210,其沿着y轴线为细长的(垂直于图)。多个LEE(例如,LED)212沿着基板210的纵向维度分布。基板210的表面的法线沿着z轴线定向。LEE212在操作期间发射相对于z轴线在第一角范围中的光。
灯具1200包括一个或多个一级光学器件220、光导230、二级光学器件240以及第一和第二三级光学器件610、610’。在图12A所示的示例中,一级光学器件220、光导230和二级光学器件240由透明材料制成,诸如玻璃、塑料和类似物并且具有完整的截面。这样的光学部件被称作实心光学器件,例如实心一级光学器件、实心二级光学器件等。在其它实施方式,一级光学器件220或光导230的一个或多个可以由诸如Al、Ag、特定反射性电介质和类似物的反射性材料制成或者具有这样的反射性材料的涂层,并且具有中空截面。刚刚提到的光学部件可以被称作中空光学器件。这样的一级光学器件220(光学耦合器)的示例在下文中结合图34-36讨论。
再次参考图12A,一个或多个实心一级光学器件220被布置成沿着纵向维度的细长配置并且与LEE212耦合。此外,一个或多个实心一级光学器件220被成形为将从LEE212接收的光重导向到第一角范围,并且提供在第二角范围中的重导向光。第二角范围的发散度至少在与灯具1200的纵向维度相垂直的平面x-z中小于第一角范围的发散度。
实心光导230在纵向维度也是细长的。实心光导230耦合到一个或多个实心一级光学器件220以接收由实心一级光学器件220提供的在第二角范围中的光。此外,实心光导230被成形为引导从一级光学器件220在第二角范围中接收的光并且向实心二级光学器件240提供在实质上相同第二角范围中的引导光。
实心二级光学器件240也在纵向维度中是细长的。另外,实心二级光学器件240耦合到实心光导230以接收由实心光导230在第二角范围252中提供的光。此外,实心二级光学器件240将所接收的光提取为第一输出角范围142和第二输出角范围142’,如在上文中结合图2A详细地描述。在图12A所示的示例实施方式中,实心二级光学器件240在与灯具1200的纵向维度相垂直的截面平面x-y中具有对称轮廓,使得第一输出角范围142和第二输出角范围142’具有相同的发散度。此外,灯具1200的实心二级光学器件230的重导向表面在上文中结合图2C描述。灯具1200的重导向表面243的形状,例如其三个顶点2411、241、2444的相对位置,和由顶点限定的重导向表面的棱面的相对方位可以将第一输出角范围142和第二输出角范围142’中的每一个分成可用来形成与灯具1200相关联的强度分布的间接分量和直接分量的提取光的部分。
实心二级光学器件240的光学表面和/或界面可以包括一个或多个抛物线、双曲线、球形、非球形、棱面、分段、多边形或其它形状的部分,如结合图2A-2G所描述。
在图12A所示的示例实施方式中,由灯具1200提供的在第一输出角范围142中的第一部分1242和第二输出角范围142’中的第一部分1242’中的光可以形成与灯具1200相关联的强度分布的间接分量。如在本说明书中所描述的那样,强度分布的间接分量可以用于照射不同于照明目标的物体(例如,灯具1200所附连的天花板)并且因此,间接地照射照明目标。
此外,由灯具1200在第一输出角范围142的第二部分提供的光可以由第一三级光学器件610在第一目标角范围152中重导向,并且由灯具1200在第二输出角范围142’的第二部分1241’中提供的光可以由第二三级光学器件610’在第二目标角范围152’中重导向。以此方式,第一目标角范围152和第二目标角范围152’可以形成与灯具1200相关联的强度分布的直接分量以直接照射照明目标。第一三级光学器件和第二三级光学器件的形状可以被定制为实现所希望的照明图案。三级光学器件的轮廓可以为线性的、分段线性的、自由形式成形、抛物线、椭圆形、双曲线或任何其它形状以便提供所希望的功能。在优选实施例中,三级光学器件的光学功率仅存在于与灯具的线性方向相垂直的平面中,使得能够通过挤压这样的光学部件或标准金属板弯曲过程来制造。在不同实施例中,三级光学器件具有在线性阵列方向上并且与它相垂直的方向上具有光学功率。
虽然灯具的前述实施例具有在灯具纵向方向上延伸的对称平面,但不对称的形状因数也是可能的。例如,在某些实施例中,仅一个三级光学器件可以用于重导向从二级光学器件提取的光。图12B示出了这样的不对称灯具1250的示例,其可以被配置成在照明目标上提供直接和间接照明。在图12B所示的示例中,灯具1250沿着y轴线为细长的并且包括基板210、多个LEE210、一个或多个一级光学器件220(被配置为光收集器)、光导230、二级光学器件240(被配置为光学提取器)和包括至少一个反射器210的三级光学器件。因为一级光学器件220、光导230和二级光学器件240由具有充满截面的透明材料制成(在此示例中),这些光学部件被称作实心光学器件。
基板210具有第一和第二对置的表面,使得第一表面和第二表面中的每一个为细长的并且具有纵向维度(沿着y轴线,垂直于页面)和横向维度(沿着x轴线)。LEE212布置于基板210的第一表面上并且沿着纵向维度分布,使得LEE212在操作期间发射相对于基板210的第一表面的法线(沿着z轴线)在第一角范围中的光。一个或多个实心一级光学器件220可以布置为沿着第一表面的纵向维度的细长配置并且与LEE耦合。在某些实施方式,一个或多个一级光学器件220可以包括标记和参考特点,其可以用于将一级光学器件220准确地并且重复地定位到LEE212上。一个或多个实心一级光学器件220被成形为重导向从LEE212在第一角范围中接收的光并且提供在第二角范围中的重导向光。第二角范围的发散度至少在与灯具1250的纵向维度相垂直的平面x-z中小于第一角范围的发散度。这样的实心一级光学器件220(耦合器)的示例在下文中结合图34-36中详细地描述。
实心光导230包括输入端231和输出端232。实心光导的输入端和输出端231和232在纵向维度为细长的并且具有实质上相同的形状。实心光导的输入端231可以耦合到一个或多个实心一级光学器件220以接收由实心一级光学器件220在第二角范围中提供的光。此外,实心光导230被成形为引导从实心一级光学器件220在第二角范围中接收的光并且在实心光导232的输出端提供相对于基板210的第一表面在实质上相同第二角范围中的引导光。
实心二级光学器件240包括输入端232’、与输入端232’对置的重导向表面243以及第一输出表面246和第二输出表面248。实心二级光学器件240的输入端232’和重导向表面243、第一输出表面246和第二输出表面248中的每一个沿着纵向维度为细长的。实心二级光学器件231’的输入端耦合到实心光导232的输出端以接收由实心光导230在第二角范围中提供的光。重导向表面243具有第一部分242和第二部分244,第一部分242和第二部分244反射在实心二级光学器件的输入端232’在第二角范围中接收的光并且提供相对于基板210的第一表面的法线分别在第三角范围和第四角范围中朝向第一输出表面246和第二输出表面248的反射光。此处,至少与基板210的第一表面的纵向维度相垂直,在第三角范围和第四角范围中的光的传播的至少主流方向彼此不同并且不同于在第二角范围中的光的传播的主流方向。在图12B示出的示例实施方式中,重导向表面的第一部分和第二部分242、244在x-z截面平面中具有弓形形状(参看图2C)。因此,第三角范围和第四角范围的发散度不同于第二角范围的发散度。此外,如果重导向表面242的第一部分的曲率不同于重导向表面244的第二部分的曲率,那么第三角范围和第四角范围的发散度也彼此不同。一般而言,重导向表面的第一部分242和第二部分244可以包括一个或多个抛物线、双曲线、球形、非球形、棱面、分段、多边形或其它形状的部分,如在上文中结合图2A-2G所描述。
再次参考图12B,第一输出表面246被成形为将重导向表面242的第一部分在第三角范围中提供的光折射为第一折射光,并且在实心二级光学器件246的第一输出表面外侧输出相对于基板210的第一表面的法线在第五角范围142中的第一折射光。第一输出表面246的形状可以被定制为使得第五角范围142不同于第三角范围138或与第三角范围138实质上相同。此外,第二输出表面248被成形为将由重导向表面244的第二部分在第四角范围中提供的光折射为第二折射光,并且在实心二级光学器件248的第二输出表面外侧输出相对于基板210的第一表面的法线在第六角范围142’中的第二折射光。第二输出表面248的形状可以被定制成使得第六角范围142’不同于第四角范围或与第四角范围实质上相同。
反射器610沿着纵向维度为细长的并且被布置成至少部分地面向实心二级光学器件246的第一输出表面。反射器610被成形为将实心二级光学器件246的第一输出表面在第五角范围142中输出的光中的至少一些反射为相对于在基板210的第一表面法线在第七角范围152中的第一反射光。此处,第七角范围152的光的传播的至少主流方向至少在与纵向维度相垂直的平面x-z中不同于第五角范围142的光的传播的主流方向。
在某些实施方式中,反射器610与实心二级光学器件246的第一输出表面间隔开。例如,反射器610可以热耦合到基板210以提取由LEE在操作期间生成的热中的至少一些。在其它实施方式中,反射器610的边缘可以沿着实心二级光学器件240附连到光导230的边缘而耦合到实心二级光学器件246的第一输出表面的边缘。此外,反射器610的至少一部分可以为实心二级光学器件246的第一输出表面的至少一部分的渐开线(例如,具有匹配实心二级光学器件246的第一输出表面的至少一部分的形状)。
在图12B所示的示例实施方式中,由灯具1250在操作期间输出的强度分布的第一部分包括具有第七角范围152的第一反射光中的至少一些。此外,由灯具1250在操作输出的强度分布的第二部分包括由实心二级光学器件248的第二输出表面在第六角范围142’内输出的光中的至少一些。
漫射能力可以添加到第一输出表面246和第二输出表面248上,三级光学器件的反射器610上,或者以单独漫射器的形式添加以增加在目标表面处的照度均匀性。
虽然灯具1250为不对称灯具的示例,包括(i)在截面平面x-z中具有对称轮廓的光学提取器240;以及,(ii)三级光学器件的单个反射器,其它不对称形状因数也是可能的。例如,在某些实施例中,光学提取器可以具有不对称的截面轮廓,得到截面不对称的强度分布曲线。图13A示出了这样的不对称灯具1300的示例性实施例。此处,不对称灯具1300沿着y轴线为细长的并且包括光收集器220、光导230和不对称的光学提取器1310。图13B示出了不对称灯具1300的顶视图(在平面x-z)中。不对称灯具1300的光源包括沿着基板2110分布、沿着y轴线细长的多个LEE。
图13C示出了不对称灯具1300的光学提取器1310的方面。光学提取器1310被模拟并且包括定制的反射性表面1322、1324和定制的光出射表面1312和1314。出于清楚原因,对应于输出表面1312的不对称灯具1300的一侧被称作不对称灯具1300的侧“B”,并且对应于输出表面1314的对置一侧被称作不对称灯具1300的侧“A”。表面1322和1324被涂覆反射性材料以提供用于光从光导230出射的反射性光学界面。表面1322和1324在角顶1325处会合。图13D示出了灯具不对称1300的模拟强度分布曲线的极坐标图。通过不对称灯具1300的光出射表面1312和1314输出的光的强度分布包括瓣1315和1317。
一般而言,光学提取器1310可以具有相对于在灯具1300的纵向(由图13C中的虚线1301表示)延伸的光导230的对称平面变化的不对称程度。例如,角顶1325可以与对称平面相交或移位(侧向偏移)。表面1322和1324可以在截面中具有不同的尺寸和/或可以相对于对称平面在不同的方位。在某些实施例中,在表面1322和1324处形成光学界面的材料可不同。例如,在某些实施例中,这些表面之一可以被涂覆镜面反射光的材料,而另一表面被涂覆漫反射光的材料。替代地或补充地,表面1322、1324之一或二者可以被涂覆部分地透射光的材料,提供从光学提取器1310到工作表面的直接照明。
弯曲的光出射表面1312和1314也可以不同。例如,这些表面可以具有不同的曲率中心、不同的形状(例如,不同的曲率半径)、不同的弧长和/或不同的表面性质(例如,一个表面可以被涂覆漫射材料,而另一个可以为透明的)。
因此,由于光学提取器1310的不对称,不对称灯具1300在截面平面中具有不对称的强度分布曲线。例如,灯具1300可以被设计成向光导的一侧比另一侧导向更多的光。替代地或补充地,灯具1300可以被设计成将光导向至光导230的不同侧上的不同角范围。
图13E示出了包括不对称灯具1300的灯具1350和包括三级反射器610的三级光学器件。光学提取器1310在不对称灯具1300的侧A上输出第一输出角范围1317的光,并且在不对称灯具1300的侧B上输出第二输出角范围1315的额外光。第二输出角范围1315可以用于在工作表面上提供间接照明,例如通过照射在工作表面上方的天花板。三级光学器件的反射器610可以使光学提取器1310在第一角范围1317中输出的光成形并且在角范围1240重导向该成形的光以提供工作表面的直接照明。图13F示出了与灯具1350相关联的照明分布1390的极坐标图,包括对应于照明分布1390的间接分量的强度瓣1315和对应于照明分布1390的直接分量的强度图案1240。
反射器610的表面轮廓可以被定制为获得对应于与灯具1350的照明分布1390的直接分量相对应的所希望的图案1240。三级光学器件的反射器610可以由反射性涂覆的金属板制成。三级光学器件的反射器610可以在仅一个平面z-x中具有光学功率,其可以允许常规金属弯曲过程以使反射器610的表面成形。
在某些实施例中,多个灯具模块(例如,灯具模块200,不对称灯具1300或灯具1350)可以布置于提供所希望的强度分布曲线的灯具系统中。例如,参考图14A-14C,间接导向暗灯槽灯具1400包括布置为正方形形式的四个灯具模块1410、1411、1412和1413。灯具模块中的每一个具有图13E所示类型的不对称截面形状。由四个灯具模块1410、1411、1412和1413中每一个提供的强度分布对应于与灯具1350相关联的强度分布1390。灯具模块1410、1411、1412和1413被定向为使得光学提取器的较大瓣(即,对应于灯具1350的侧B的光学提取器1310的表面1312)背向正方形并且反射器610指向正方形内部。仅灯具模块1411的三级光学器件的反射器610在图14B中标出。
在图14A-14C示出的示例实施方式中,每对相邻灯具模块由连接器元件1420、1421、1422和1423之一连接。在此实施方式中,每个连接器元件具有匹配(其它实施例可以不同)灯具模块的截面轮廓,并且在x-y平面中弯曲90°,形成正方形的拐角。一般而言,连接器元件1420、1421、1422和1423可以由多种材料诸如塑料或金属形成。连接器元件可以为透明的或不透明的。连接器元件也可以以多种方式附连到灯具模块上。例如,连接器元件可以使用粘合剂结合到灯具模块,融合到灯具模块上,或者经由诸如夹具的另一装置附连。在某些实施方式中,间接导向暗灯槽灯具1400的外圆周可以为漫反射性的并且类似于由粉末涂层钢的内盖板1450制成。在某些实施方式中,光漫射器可以添加到灯具模块1410、1411、1412和1413中每一个的反射器610或者作为覆盖由通量歧管(模块1420、1421、1422和1423)包围的正方形的内部区域的独立部件。
由通量歧管(模块1420、1421、1422和1423)成形的正方形内接可以装配到标准T形杆天花板格栅内的间接导向暗灯槽灯具1400的外壳。例如,间接导向暗灯槽灯具1400可以在x-y平面中具有最大尺寸,允许它容纳于具有2’×2’占据面积(即,在x-y平面中)的面板1490中,对应于支承荧光灯的常规暗灯槽的大小。图14B例如示出了安装到具有由箭头1430和1432所示的尺寸的正方形面板1490内的灯具的示例。在某些实施例中,间接导向暗灯槽灯具1400被设计成安装于具有天花板面板1490的天花板中或天花板上。图14C示出了这样的暗灯槽系统,其可以为约5"深(在z轴线中),可以到达天花板1490内约1"。以此方式,间接导向暗灯槽灯具1400突伸到房间内约4"。在其它实施方式中,间接导向暗灯槽灯具1400可以直接安装到天花板上。与间接导向暗灯槽灯具1400相关联的强度分布的直接分量完全形成于正方形内侧。三级光学器件的反射器610可以由诸如Alanod Miro Ag4420的非漫射性材料制成,并且中心盖板1450可以由诸如粉末涂层钢或铝的漫反射性材料制成。反射器610和盖板1450可以形成约2"深的腔体,足以将控制灯具模块1411和其它三个模块的LEE的功率转换电子器件和驱动电子器件放置于腔体内。
间接导向暗灯槽灯具1400可以安装成灯具的纵向轴线相对于正方形面板1490的边缘以45°定向,但其它安装方位也是可能的。例如,灯具的纵向轴线可以平行于正方形面板1490的边缘安装。间接导向暗灯槽灯具1400的45度或其它斜角的布置可用于提供直线目标区的更均匀照明。同样,当需要多个间接导向暗灯槽灯具1400照射较大空间时,它们可以布置为直线阵列,其一侧相对于阵列轴线布置为45度。将正方形形状旋转到相对于天花板格栅的方位成45度,如图14B所示,有利于实现在天花板和工作表面上的最佳均匀性,因为在正方形灯具系统之间的最大间距在对角方向。
由于在间接导向暗灯槽灯具1400的相反侧上的实心通量歧管(模块1420、1421、1422和1423)反平行定位,可以获得对称的强度分布。间接导向暗灯槽灯具1400可以在工作表面上产生比2:1更好的最大与最小均匀性比并且在天花板上产生比10:1更好的最大与最小均匀性比。参考图14D,间接导向暗灯槽灯具1400可以在两个正交平面二者中提供对称的直接和间接照明。迹线1510示出了在间接导向暗灯槽灯具1400的实施例的x-z平面中的示例性模拟强度分布曲线,而迹线1520示出了在y-z平面中模拟的强度分布曲线。此处,0°对应于z方向。在两个平面中,灯具提供对应于在-45°与45°之间的瓣的类似通量的直接照明。而且,在两个平面中,灯具提供类似通量的间接照明。间接照明对应于在90°与112.5°之间和-90°与-112.5°之间的瓣。灯具1400发射可忽略的光量到45°与90°之间,-45°与-90°之间和112.5°与-112.5°之间的极角内。
多个直接-间接照明灯具1400可以安装到空间中以向目标表面提供的所希望的照明。一般而言,在该空间中的灯具的数量、密度和方位可以根据需要改变以提供适合于目标表面的总强度分布曲线。在某些实施例中,类似方位的间接导向暗灯槽灯具1400的阵列可以布置于天花板中。例如,参考图14E-G,二十五个2’×2’间接导向暗灯槽1400以5×5阵列布置在具有9'天花板高度的40'×50'空间(8'×10'间距)中以照射离地面2.5'的目标表面。图14E示出了在目标表面上强度分布曲线的等值线图。图14F在X=0mm处穿过目标表面的长维度的强度分布曲线。跨此截面,照度在约300勒克斯与约450勒克斯之间变化。图14G示出了在Y=0mm处穿过目标表面的短维度的强度分布曲线。在此截面中,照明在离目标表面边缘约1000mm内降低到低于375勒克斯,但在大部分截面,保留在约375勒克斯至约475勒克斯的范围。
虽然间接导向暗灯槽灯具1400包括被布置为正方形的四个灯具模块,其它布置也是可能的。例如,类型200、1300或1350的灯具可以被布置为不同的多边形状,例如三角形、矩形(参看图15A)、矩形或其它四边形的组合(参看图15B)、六边形(参看图15C)、八边形(参看图15D)等。作为另一示例,灯具模块可以被布置成圆形或椭圆形轮廓线,对应于具有非常大数量的边的多边形的轮廓线(N→∞)。一般而言,灯具模块的形状可以用来与期望的安装相配。例如,矩形灯具可以用来与矩形天花板面板相配。
非多边形布置也是可能的。一般而言,可以通过将多个灯具模块布置于任何分段形状而形成灯具。例如,不对称灯具模块1300或1350可以沿着路径(例如,线)布置,使得邻近的不对称灯具模块具有共同的对称性(A,B)-(A,B),如图16A所示,或者使得邻近的不对称灯具模块具有交替的对称性(A,B)-(B,A),如图16B所示。作为另一示例,不对称灯具模块可以沿着平行路径布置,使得面向彼此的不对称灯具模块具有共同对称性(A,B):(A,B),如图16C所示,或者使得面向彼此的不对称灯具模块具有交替的对称性(A,B):(B,A),如图16D所示。作为另一示例,不对称灯具模块可以布置于相交路径中(例如,以90°或其它角度相交的线)使得相交路径中的每一个的邻近的不对称灯具模块具有共同不对称性(A,B)-(A,B),如图16E所示,或者使得相交路径中每一个的邻近不对称灯具模块具有交替不对称(A,B)-(B,A),如图16F所示)。
参考图13-16的前文实施例讨论涉及将光以对称或不对称方式导向至光导两侧的灯具模块。其它配置也是可能的。例如,在某些实施例中,灯具模块可以被配置成将光导向至光导的仅一侧。例如,参考图17A-17C,灯具1700被设计成在正x方向上导向光,但并不在负x方向上导向光。灯具1700包括容纳安装到条带1712上的六个LEE1714的载体1710和邻近每个LEE安装的相对应光收集器1720。光收集器1720被成形为使来自LEE1712的光在两个正交平面中准直。灯具1700进一步包括光导1730和光学提取器1740。光学提取器1710包括反射性光学界面1742和光出射表面1744。在截面中,反射性光学界面1742和光出射表面1744为凸起形状(如在光的传播方向观看)。但是,界面1744具有恒定曲率半径,而界面1742的曲率半径变化。在操作期间,光收集器1720使自LEE1712的光准直并且将光导向至光导1730。光沿着光导1730传播到光学提取器1740,并且从光学界面1742通过光出射表面1744从灯具反射出来。图17B和图17C也示出了安装固定件1750和将灯具1700附连到固定件1750上的附连支架1752。
将光导向至光导的仅一侧上的灯具模块(例如,灯具模块1700)适合于诸如作业灯光、橱柜灯光、洗墙灯或其它灯光的应用,其中它们用于照射工作表面,诸如台、桌子、台面、墙壁或其它目标表面。它们可以被配置成均匀地照射工作表面的区域,同时也照射到工作表面的后挡板。图18示出了用于灯具模块1700的示例性实施例模拟强度分布。在此曲线图中,0°对应于正x方向。迹线1810对应于在x-z平面中的强度分布曲线并且迹线1820对应于在x-y平面中的强度分布曲线。在两个平面中,实质上全部光被导向至-45°与45°之间的角度,具有在大约-22.5°与22.5°的峰值通量。在x-z平面中,强度分布曲线是不对称的,灯具提供更大负角的较大通量(即,向外到约-45°),而通量以相对应的正角显著更多地降低。因此,这样的灯具模块可以高效地照射后挡板而不会导向相对应的光量离开工作表面的前方。
图19A-19C示出了在1200mm×600mm工作表面上来自包括两个灯具模块构成的设备的模拟强度分布。X轴线示出了工作表面的长维度并且Y轴线示出了短维度。图19A示出了跨工作表面的照度的等值线图。图19B示出了在X=0处的照度(勒克斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图19C示出了照度(勒克斯)与X位置(mm)之间关系的曲线图。照度在Y方向在约300勒克斯与600勒克斯之间变化并且在X方向上在工作表面的中心1000为约500勒克斯,越靠近边缘越减小。
图20A-20C示出了在2000mm×400mm后表面上从如图19A-19C所描绘的相同安装的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了后表面的长维度并且Y轴线示出了短维度。图20A示出了在工作表面上的照度的等值线图,图20B示出了在X=0mm在照度(勒克斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图20C示出了在照度(勒克斯)与X位置(mm)之间关系的曲线图。照度在Y方向上在150勒克斯与250勒克斯之间变化直到后表面顶部100mm,在后表面顶部100mm减小,并且对于在x方向上的后表面中心1000mm在约150勒克斯与约250勒克斯之间,越靠近边缘越减小。
在某些实施例中,可以从设计省略在先前描述的灯具的特定部件。例如,某些实施例无需包括光导来将光从光收集器引导至光学提取器。在收集器的准直充分的情况下,它们可以足以将光导向至光学提取器而无需约束光到光导。此外,这样的实施例无需包括用于光学提取器的透明光学元件,并且替代地可以由一个或多个反射性表面构成。例如,图21A和图21B示出了类似于灯具1700的灯具2100的实施例,其包括与收集器2120间隔开的弯曲镜面2130,而不是光导和实心光学提取器。灯具2100进一步包括支承六个LEE2112的条带2110和电连接器2111。每个收集器邻近相对应的LEE定位并且使从LEE发射的光准直,将光导向至镜面2130。收集器被设计成在两个正交平面中使光准直。镜面2130具有凹入表面,其被成形为将来自收集器的光重导向以照射工作表面。
图22示出了用于灯具2100的示例性实施例的模拟强度分布。在此曲线图中,0°对应于正x方向。迹线2210对应于x-z平面中的强度分布曲线并且迹线2220对应于在x-y平面中的强度分布曲线。在两个平面中,实质上全部照明导向至-45°与45°之间的角,其中峰值通量在x-y平面中约-22.5°与22.5°并且在x-z平面中为约35°。在x-z平面,强度分布曲线是不对称的,灯具在正角处提供更高的通量。
图23A-23C示出了在2,000mm×600mm工作表面上来自由两个灯具构成的设备的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了工作表面的长维度并且Y轴线示出了短维度。图23A示出了在工作表面上的照度的等值线图,图23B示出了在X=0处照度(勒克斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图23C示出了照度(勒克斯)与X位置(mm)之间关系的曲线图。照度在Y方向在约300勒克斯与600勒克斯之间并且在X方向在工作表面的中心1200mm为约600勒克斯,越靠近边缘越减小。
图24A-24C示出了在2,000mm×400mm后表面上从如图23A-23C所描绘的相同设备的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了后表面的长维度并且Y轴线示出了短维度。图24A示出了跨工作表面的照度的等值线图,图24B示出了在X=0mm处在照度(勒克斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图24C示出了照度(勒克斯)与X位置(mm)之间关系的曲线图。在Y方向直到后表面的顶部100mm,照度在约150勒克斯与300勒克斯之间变化,在后表面的顶部100mm处减小,并且在X方向上在后表面的中心1200mm在约50勒克斯与约150勒克斯之间,越靠近边缘越减小。
图25示出了作业灯具250的另一示例。灯具2500包括基板2110、LEE2112、光收集器2520和反射器2530。与在两个方向中提供准直的灯具2100中的光收集器相比,光收集器2210仅在x-z平面中提供准直。
图26示出了灯具2500的示例性实施例的模拟强度分布。在此曲线图中,0°对应于正x方向。迹线2210对应于在x-z平面中的强度分布曲线并且迹线2220对应于在x-y平面中的强度分布曲线。在两个平面中,实质上全部照明被导向至-45°与45°之间的角度内,尽管在x-y平面中,强度分布近似为朗伯(lambertrian),包括在0°具有峰值通量的单个瓣。在x-z平面中,分布具有两个不同的瓣,具有在大约-22.5°与约35°之间的峰值通量。在x-z平面中,强度分布曲线是不对称的,灯具在正角提供更高的通量。
图27A-27C示出了在2,000mm×600mm工作表面上来自由两个灯具构成的设备的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了工作表面的长维度并且Y轴线示出了短维度。图27A示出了跨工作表面的照度的等值线图,图27B示出了在X=0mm处的照度(勒克斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图27C示出了在照度(勒克斯)与X位置(mm)之间关系的曲线图。照度在Y方向在约400勒克斯与600勒克斯之间(除了靠近一个边缘,在那里照度减小)并且在X方向上在工作表面的中心1000mm在约300勒克斯与约500勒克斯之间,越靠近边缘越减小。
图27D-27F示出了在2,000mm×400后表面上来自如图27A-27C所描绘的相同设备的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了后表面的长维度并且Y轴线示出了短维度。图27D示出了在工作表面上的照度的等值线图,图27E示出了在X=0mm处在照度(勒克斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图27F示出了照度(勒克斯)与X位置(mm)之间的曲线图。在Y方向直到后表面的顶部100mm,照度在约200勒克斯与350勒克斯之间变化,在顶部100mm处照度减小,并且在X方向上在后表面的中心1000mm为大约250勒克斯,越靠近边缘越减小。
图28示出了具有沿着y轴线细长的中空部件的灯具2900的另一示例。灯具2900被配置成在截面x-z中提供不对称的照明并且包括基板2112、多个LEE2112、一个或多个一级光学器件2120、二级光学器件2830和三级光学器件2840。
基板2110具有第一和第二相反表面,使得第一表面和第二表面中的每一个为细长的并且具有纵向维度(沿着y轴线)和比纵向维度短的横向维度(沿着x轴线)。LEE2112布置于基板2110的第一表面上并且沿着纵向维度分布,使得LEE在操作期间发射相对于基板2110的第一表面的法线在第一角范围中的光。例如,第一角的发散度可以在150-180sr之间。
一个或多个一级光学器件2120被布置为沿着第一表面的纵向维度的细长配置并且与LEE2112耦合。一个或多个一级光学器件2120被成形为导向从LEE2112在第一角范围中接收的光,并且提供在第二角范围125中的重导向光。第二角范围125的发散度至少在与基板2110的第一表面的纵向维度相垂直的平面x-z中小于第一角范围的发散度。在某些实施方式中,一个或多个一级光学器件2120可以被配置为一个或多个实心一级光学器件。中空和实心一级光学器件2120(耦合器)的示例在下文中关于图34-36详细地描述。
二级光学器件2830包括沿着纵向维度细长的重导向表面2833。二级光学器件2833的重导向表面与一级光学器件2120中的一个或多个间隔开并且面向一级光学器件2120的一个或多个。重导向表面的第一部分和第二部分2832、2832’反射从一个或多个一级光学器件2120在第二角范围125中接收的光,并且分别提供相对于基板2110的第一表面在第三角范围142和第四角范围142’中的反射光。至少与基板2110的第一表面的纵向维度相垂直,第三角范围142和第四角范围142’的至少主流方向彼此不同并且不同于第二角范围125的光的传播主流方向。
三级光学器件包括沿着纵向维度细长的反射器2840。第一反射器光学器件2840与二级光学器件2832的重导向表面的第一部分间隔开并且面向二级光学器件2832的重导向表面的第一部分。此外,第一反射器2840被成形将二级光学器件2832的重导向表面的第一部分相对于基板2110的第一表面的法线在第三角范围142中提供的光中的至少一些反射为相对于基板2110的第一表面的法线在第五角范围152中的第一反射光。第五角范围152不同于第三角范围142。在某些实施方式中,反射器2840可以与基板2910热耦合以在操作期间提取由LEE2112产生的热。
由灯具2800在操作期间输出的强度分布的第一部分包括第一反射光152中的至少一些。由灯具2800在操作期间输出的强度分布的第二部分包括由二级光学器件的重导向表面的第二部分2832’在第四角范围142’内提供的光中的至少一些。
二级光学器件2830的光学表面和/或界面和/或三级光学器件的反射器2840可以包括一个或多个抛物线、双曲线、球形、非球形、棱面、分段、多边形或其它形状的部分,如上文关于图2A-2G所描述。
虽然具有中空部分的灯具的前述实施例被设计成在截面中提供不对称的照明,其它配置也是可能的。例如,参考图29A-29C,中空灯具2900被设计成在截面中提供对称强度分布曲线。灯具2900沿着y轴线为细长的并且包括外壳2902,外壳2902包括带多个LEE2912的基板2910和收集器2920。
LEE在操作期间发射相对于基板2910的法线(沿着z轴线)在第一角范围中的光。收集器2920包括一个或多个中空一级光学器件,其包括沿着条带2910延伸的弯曲表面。收集器2920被成形为重导向从LEE2912在第一角范围中接收的光并且提供在第二角范围中的重导向光,使得第二角范围的发散度至少在与灯具2900的纵向维度相垂直的平面x-z中小于第一角范围的发散度。
包括反射器2930的二级光学器件定位在从LEE2912发射的光路中并且由收集器2920在第二角范围中重导向。一级光学器件的反射器2930包括布置为V形的两个平面反射性表面2932、2932’。在截面中,灯具2900具有对称平面z-y2901,其在由反射性表面2932、2932’形成的V形的角顶2935处与反射器2930相交。重导向表面2932、2932’反射从收集器2920在第二角范围中接收的光,并且提供分别相对于z轴线在第三角范围和第四角范围中的反射光。至少与灯具2900的纵向维度相垂直,第三角范围和第四角范围中的至少主流方向彼此不同并且与第二角范围的光的传播的主流方向不同。
灯具2900也包括三级光学器件,三级光学器件包括分别被定位成接收从重导向表面2932、2932’反射的光并且将光重导向至目标表面的反射器2940、2940’。在截面中,反射器2940、2940’可以具有凸起形状。三级光学器件的第一反射器2940将从第一重导向表面2932在第三角范围中接收的光重导向为相对于z轴线在第五角范围3010中的第一反射光,使得第五角范围3010不同于第三角范围。以此方式,由照明装置在操作期间输出的强度分布的直接分量包括第一反射光中的至少一些。三级光学器件的第二反射器2940’将从第二重导向表面2932’在第四角范围中接收的光重导向为相对于z轴线在第六角范围3010’中的第二反射光,使得第六角范围3010’不同于第四角范围。以此方式,由照明装置在操作期间输出的强度分布的直接分量包括第二反射光3010’中的至少一些。
一般而言,由灯具2900提供的强度分布特别地取决于收集器2920的几何形状、二级光学器件的反射器2930的几何形状(例如,重导向表面2932、2932’的形状和相对方位)和三级反射器2940、2940’的几何形状,和在收集器2920与二级光学器件2930之间的距离D。这些参数可以被定制为提供适合于灯具预期目的的强度分布。例如,在截面中强度分布中的瓣的角宽度取决于由收集器2920提供的准直程度和反射器2932、2932’和2940、2940’向光引入发散或会聚的量。在强度分布中的瓣的方向也取决于反射性表面的相对方位。图30示出了灯具2900的示例性实施例的模拟强度分布。在此曲线图中,0°对应于正z方向。迹线3010、3010’对应于在x-z平面中的强度分布曲线,并且迹线3020对应于在x-y平面中的强度分布曲线。在x-y平面中,强度分布近似为朗伯,包括单个瓣,在0°具有峰值通量。在x-z平面中,分布具有两个不同的窄瓣3010、3010’,在大约-67.5°和约67.5°具有峰值通量,分别对应于第五角范围和第六角范围。在x-z平面中,相对较少的光被导向至-45°至45°的极角范围,并且几乎并无任何光被导向至大于-70°或+70°的角度。
在某些实施方式中,二级光学器件的反射器2930可以经由耦合于灯具的每一端的安装元件2950、2950’附连到灯具的其它部件。安装元件2950、2950’可以在离LEE2912和收集器2920预先限定的距离D处固定和定位二级光学器件的反射器2930和三级光学器件的反射器2940、2940’。灯具2900的光学部件可以由多种材料制成。例如,部件可以由诸如铝的金属或者由被涂布了反射性材料的塑料制成。
图31-31C示出了在18,000mm×18,000mm目标表面中从以x方向30'×y方向20'间距的2×3格栅布置的六个灯具2900构成的设备的模拟强度分布的曲线图。灯具从3000mm高的天花板悬挂300mm。这样的配置可以适用于车库灯光应用,其中在y方向以2个行驶车道和4个停车行发生行驶交通。X轴线示出了目标表面的一个维度并且Y轴线示出了另一个维度。图31A示出了在工作表面上的照度的等值线图,图31B示出了在X=0mm处照度(克勒斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图31C示出了照度(勒克斯)与X位置(mm)之间关系的曲线图。在Y方向,照度在约25勒克斯与75勒克斯之间变化,并且在X方向在约70勒克斯与约150勒克斯之间变化。
图32A-32C示出了在沿着图31A的Y方向的墙壁上从如图31A-31C所描绘的相同设备的模拟强度分布的曲线图。在图32A中,X轴线示出了截面的水平维度并且Y轴线示出了竖直维度。在强度分布中的暗区域由建筑物的结构元件造成。图32A示出了跨截面的照度的等值线图,图32B示出了在X=0mm处在照度(勒克斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图32C示出了照度(勒克斯)与X位置(mm)之间关系的曲线图。在竖直方向从目标表面直到该截面的约半途,照度在约50勒克斯与250勒克斯之间变化,在该截面的约半途,照度减小,并且在水平方向截面的中心17000mm,在约100勒克斯与约175勒克斯之间变化,越靠近边缘越减小。
图33A-33C示出了在沿着图31A的X方向在墙壁上从如图31A-31C所描绘的相同装置的模拟强度分布的曲线图。在图33A中,X轴线示出了截面的水平维度并且Y轴线示出了竖直维度。在墙壁上提供的特定光量可以辅助面部识别,其可以向停车场使用者提供更好的舒适性和安全性。图33A示出了跨截面的照度的等值线图,图33B示出了在X=0mm处照度(勒克斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图33C示出了在照度(勒克斯)与X位置(mm)之间关系的曲线图。在竖直方向从目标表面直到截面的约半途,照度在约50勒克斯与250勒克斯之间变化,在截面的约半途,照度减小,并且在水平方向上截面的中心17000mm处在约25勒克斯与约125勒克斯之间变化,越更靠近边缘越减小。
LEE条带结构
上文所描述的实施例中每一个包括LEE的条带。图34A示出了示例LEE条带3400的截面,LEE条带3400包括挤压的铝载体3434,具有延长的冷却表面,该延长的冷却表面形成用于LEE条带3400的支承结构。热粘合剂层3436涂覆到载体3434,并且基板3412(上面安装有LEE芯片3437)粘附到层3436。磷光体层3438可以设置为板、片形式,由浆或其它形式制成,其可以为平坦的或弯曲的,利用诸如硅树脂3431的粘合剂固结到LEE芯片3437的顶表面上。光学耦合器片3420的条带然后固结到LEE芯片3437上。假定光学耦合器3422为中空的,然后光学耦合器3422中的开口被填充高折射率硅树脂3439或其它封装剂。磷光体层3438可以由多种磷光体片形成并且可以沿着其长度具有变化的特征以沿着条带3432实现所希望的均匀的色度和显色指数(CRI)。因此靠近每个LEE芯片3437的磷光体层3438的局部特征可以匹配每个LEE芯片3437的特征。
如先前所讨论的,光转换材料可以合并到灯具内。在某些实施例中,以磷光体层形式的光转换材料合并到LEE条带内。例如,在图34B中,平坦(未图示)或弯曲的磷光体层3438以空间3431与LEE芯片3437分开。间隔开的设置可以减小在磷光体层3438上的热负荷。空间3431可以部分地(未图示)或完全地被填充封装剂,例如硅树脂可以设置于空间3431中LEE芯片3437附近,在硅树脂与磷光体层3438之间留有间隙(未图示)。该间隙可以被填充空气或其它低折射率介质以控制光从磷光体层的背向反射。可以通过沉积预成型的层或者通过使一个或多个预先设置的前体物质固化,然后它用来使磷光体层3438固化,来形成磷光体层3438。因此,磷光体可以均匀地或不均匀地沿着LEE条带3432的长度沉积。而且,磷光体层38和先前提到的封装剂可以一体地形成。磷光体可以包括Ce:YAG、TAG、基于氮化物的磷光体或本文所提到的其它物质以实现例如从2800K-5000K的预定CCT。
在某些实施例中,光学耦合器3422为电介质复合抛物线集中器。每个光学耦合器3422设置和配置成收集来自LEE条带3432中的LEE中一个或多个的实质上全部光并且在光经过它时缩窄光的传播方向的立体角。因此,从光学耦合器的出射孔隙出射的光发散为比光学耦合器的进入孔隙处接收的光更小的立体角。由光学耦合器3422产生的出射光束的开口角可以窄至例如+/-30°或更小。需要充分准直以减小在光导中光的非吸收损失。应当指出的是这些和其它考虑还可以进一步取决于光学耦合器的进入孔隙处提供的光的波长,如本文所指出的那样。取决于具体实施例,光学耦合器如果用于500μmLED管芯则可以为约2mm宽和3mm高,如果用于小LED封装则可以为大约6mm宽和8mm高,或者例如具有其它尺寸。
图34C示出了具有不对称配置的光学耦合器,其可以相对于相对应光轴将比空间的一部分更多的光导向至空间的另一部分内并且由此从具有不对称强度图案的光学耦合器提供光。取决于灯具的其它部件的配置,例如,光导的长度和截面,来自光学耦合器的不对称的强度图案可以部分地或完全地保存,并且可以辅助提供具有适合于预定照明应用的预定光度性质的灯具。不对称的光学耦合器可以提供用于特定应用的光度输出分布曲线。应当指出的是这样的不对称性可以经由包括例如光管和/或光学提取器的灯具的其它部件的合适不对称配置实现。
图34D示出了光学耦合器的出射处的示例不对称强度分布曲线3440。不对称的束分布可以部分地由光系统的下游(沿着光路)部件保存。取决于具体实施例,光导通常倾向于均衡在特定光路长度上不对称的束分布,但如果适当配置,可以至少部分地保存不对称的束分布。例如,如果光导具有充分较短长度,则可以实现这点。因此可以利用不对称的光学耦合器来生成不对称的强度图案,其可以用于不对称灯光应用的灯具中,例如洗墙灯、轨道灯光或其它应用。而且,倘若两个灯具的所有其它部件相同,则不对称的光学耦合器可以使从光学提取器发射比对称光学耦合器的光更宽的光。因此,不对称的光学耦合器可以提供用于为特定应用定制光度输出分布曲线。
用于LEE的底座可以偏离与光轴相垂直的角度使得来自LEE的法向发射轴线倾斜于高度方向或方位角方向中的任一个或组合的标称垂直方向。角度可以用于控制来自光学耦合器的远场发射,其转变为从光学提取器发射的光的强度分布曲线。
包括载体3434的完整的LEE条带(或LEE线源)的宽度可以达到一厘米或更多。在此示例中,光学耦合器3422的出射孔隙实质上匹配也被称作光导的进入孔隙的光导边缘的宽度。当光学耦合器和光导一体地形成,或者可以例如在制造或组装期间准确地确定其对准时,这样的配置可以是有效的。在某些实施例中,光学耦合器3422的出射孔隙比光导的进入孔隙更窄。当光学耦合器和光导以模块化形成并且其对准需要经由合适准确的互连系统(未图示)控制以减轻不对准的效果时,这样的配置可为有效的。
图35示出了铝散热器3434、上面具有多个LEE的基板3412和多个光学耦合器3422的分解图,多个光学耦合器3422可以一体地形成为光学耦合器片或行3420。
图36A、图36B和图36D示出了示例光学耦合器的透视图。图36C示出了包括图36A和图36B的光学耦合器3422的LEE条带3434的截面图。一般而言,光学耦合器可以具有其它配置,例如光学耦合器可以被配置为截头圆锥或角锥。示例截头角锥光学耦合器可以具有与光轴相垂直的正方形或其它截面。光学耦合器可以在接收端具有圆形、方形或其它截面并且在相反端转变为矩形、圆形或其它截面。取决于具体实施例,这样的或其它轮廓变型可以沿着光学耦合器的长度多于一次出现。如图36A所示,示例光学耦合器3422具有接纳开口3442,LEE芯片3437或LEE封装可以设置于接纳开口342中。接纳开口3442可以被设计成最大化从LEE芯片3437或LEE封装的提取效率。在LEE芯片3437与准直光学器件之间的空隙可以被填充诸如硅树脂的光学封装材料以使光提取效率最高。
图36B示出了用于LEE条带3432中的光学耦合器3422的示例串3421,也被称作光学耦合器3422的细长配置。该串可以被配置成在LEE条带3432的方向上并且在与它相垂直的方向上提供准直功率。光学耦合器3422中的每一个可以在这些方向上具有相等或不同的准直和/或其它光学性质。光学耦合器可以具有与其光轴相垂直的连续或离散旋转对称,或者其可以不具有相对于光轴的旋转对称。例如,可以由于具有与光轴相垂直的直线非方形截面的光学耦合器的至少一部分而在不同方向上不同的准直性质。光学耦合器3422可以具有互锁机构(未图示),互锁机构被配置成将相邻光学耦合器3422附连成串3421。这样的机构可以弹性地释放,允许互连为一行或多行平行串(未图示)或例如另外配置。光学耦合器3422和/或其串可以通过注射模制而形成为单独的光学耦合器或者连接的光学耦合器组(直到灯具的长度)。取决于实施例,在一串光学耦合器3422中的相邻光学耦合器可以彼此光学地耦合或解耦以维持在它们之间的抵接界面预定水平下方、抵接界面处或抵接界面预定水平上方的光透射。这样的配置可以取决于光学耦合器是否具有腔体或实心块体配置和它们是否依靠全内反射和/或镜面表面。应当指出的是如图36A所示的光学耦合器也可以独立地用于例如旋转对称的灯具,其示例在下文讨论。
如先前所讨论的那样,在LEE串中的光学耦合器可以光学隔离或光学地耦合以在与光学耦合器的光轴相平行的一个或多个平面内提供预定光准直。在某些实施例中,相邻光学耦合器经由抵接界面的合适配置、于相邻的光学耦合器之间设置合适材料,一体地形成等而被光学地耦合。可以经由在个别光学耦合器之间形成合适大小的间隙的设置,或者在相邻光学耦合器的抵接界面之间或抵接界面上设置合适反射性材料诸如膜、层、涂层或插入物质来实现光学解耦。光学耦合器可以一体地形成为相邻光学耦合器的线或其它组(未图示)。取决于实施例,灯具可以包括在不同光学耦合器组内的相同或不同数量的光学耦合器。
图36D示出了线性光学耦合器3444,其被配置成实质上仅在与LEE条带3432的长度相垂直的方向上准直。光学耦合器3444可以通过挤压到预定长度而形成。
图36E示出了包括多个一级光学器件3421的光学耦合器3620的示例性实施例。光学耦合器3620可以用于在实心材料中与系统伸长FWHM20度相垂直或更佳的方向中实现高准直角,同时可以有利地保持在相反方向上超过20度的设计更宽束角。在某些实施方式中,一级光学器件3620的配置可以被定制为在该系统的伸长方向上提供蝙蝠翼分布。为了增加在与该系统的伸长相垂直的方向中的准直(例如,为了减小第二角范围的发散度),圆柱形透镜3445可以被包括作为一级光学器件3421的一部分以在一级光学器件3421的进入表面处添加光学功率。
图36F示出了一级光学器件3630(对应于例如一级光学器件1520、2120、2920)的中空实施例,其被配置成收集由LEE3438发射的光并且提供准直和束成形以照射二级反射器。在此实施例中,一级光学器件3630仅具有与线性LED阵列3438相垂直的方向的光学功率并且仅在此方向上提供束成形。
图36G和图36H示出了一级光学器件3640和3650的其它中空实施例(其中的每一个可以对应于例如一级光学器件1520、2120、2920使用),其被配置成在线性LEE阵列的方向和与它相垂直的方向具有相同或不同的光学功率。在某些实施方式中,一级光学器件3650可以具有矩形截面,在与中空通量歧管伸长相垂直的方向和沿着中空通量歧管伸长的方向上具有类似的轮廓。在一个实施例中,当可以希望大约FWHM40度的中空通量歧管伸长中的准直时,可以需要比垂直于通量歧管伸长25度FWHM更好的准直。
中空一级光学器件可以个别地与每个LEE光通信(如在图36G和图36H中)或者可以与所有LED(如在图36G中)或一组LEE光通信。
与束方向相垂直的中空一级光学器件3630的轮廓可以为线性(如在图36F中)、旋转对称轮廓的线性阵列(如在图36G中)、矩形轮廓的线性阵列(如在图36H中)或其它合适轮廓的阵列。
中空的一级光学器件可以被反射性地涂布有涂层,涂层被施加到朝向源的一侧或者朝向背离源的一侧。在发射方向中的表面形状可以为线性的、分段线性、抛物线、双曲线、或适合于特定应用的任何自由形状。
实心或中空一级光学器件的垂直轮廓可以为矩形、三角形、旋转对称或其它形状的二维阵列,包括个别旋转对称、矩形、三角形或其它轮廓。一级光学器件可以个别地形成,形成为例如六个元件的组或者可以一体地形成用于整个中空通量歧管。
旋转对称灯具
灯具的前述实施例全都沿着纵向灯具方向延伸。但是,其它实施例也是可能的。例如,上文所描述的设计原理中的许多可以应用于关于z轴线旋转对称的灯具。图37-40各示出了显示这种对称的示例灯具。每个示例灯具包括光学耦合器3477、光导3478和光学提取器3480,其一体地形成到可以经由TIR反射光的实心主体内。通过注射模制实现了一体形成。每个示例灯具进一步包括LEE模块3476和二级反射器。光导3478也可以被称作光管。
图37示出了光学地耦合到光学耦合器3477以从包括于LEE模块3476中的一个或多个LEE接收光的LEE模块3476的透视图。LEE模块3476包括安装到基板(底座)上的一个或多个LEE(例如,LED芯片)。LEE被配置成发射相对于基板法线(例如,z轴线)在第一角范围中的光。
光学耦合器3477被配置成重导向从一个或多个LEE在第一角范围中接收的光并且光学耦合器3477的输出端提供在第二角范围中的重导向光,使得第二角范围的发散度小于第一角范围的发散度。例如,光学耦合器3477可以被配置成使光准直为比+/-40度更窄以满足如图38A所示的圆柱形光导3478、或如图3B所示的具有N个棱面的棱镜光导3478’的纵向延伸(沿着z轴线)的TIR要求。光学耦合器3477具有接纳容槽(其它示例可以具有两个或更多个),其允许定位LEE模块3476。接纳容槽可以被设计成提供从LEE到用于一个或多个LEE的光学耦合器3477内的预定光转移。光学耦合器3477与LEE之间的空间可以被填充硅树脂或其它合适物质以改进光学耦合。光学耦合器3477可以具有圆柱形圆周。在其它示例中,其可以具有多边形状、椭圆形状或其它形状。多边形具有N个边,其中对于三角形而言,N可以为3,对于正方形而言,N可以为4,对于五边形而言N可以为5,对于六边形而言,N可以为6;对于其它多边形而言,N也可以为7或更大。光学耦合器3477的出射孔隙被设计成提供从光学耦合器3477到光导3478、3478’内良好的光转移。光学耦合器3477的外侧可以被涂覆,其可以影响到光学耦合器内的光是否通过TIR或镜面反射而被反射。
在某些实施例中,LEE中的一个或多个可以被配置成发射蓝光、紫光或紫外光中的一个或多个,这样的光可以至少部分地利用一个或多个磷光体转换以生成例如白光。磷光体可以设置在灯具的不同位置,例如LEE模块3476中,靠近或远离LEE芯片。例如,底座大小可以为约1cm×1cm。光学耦合器3477具有与其光轴相垂直的实质上圆形截面,其接收端允许将LEE模块3476的至少一部分插入于光学耦合器3477内以便实现更好的从LEE模块3476的光提取。
光导3478或3478’在光导的输入端与光学耦合器3477的输出端光学地耦合,并且被成形为将从光学耦合器3477在第二角范围中接收的光引导至光导的输出端,并且在光导的输出端提供实质上相同第二角范围中的引导光。在图38A所示的示例中,与光导3478的光轴(例如,z轴线)相垂直的截面3810形成圆。在图38B所示的示例中,与光导3478’的光轴(例如,z轴线)相垂直的截面3820形成带有N个边的多边形,其中N>3。在某些实施方式中,截面3820的多边形为正多边形。在某些实施方式中,棱镜光导3478的棱面的数量N被选择为大于棱面的阈值数量,N>N0。阈值N0取决于(i)棱镜光导3478’的横向维度(在与z轴线相垂直的截面平面中)和光导3478’的折射率。阈值数量的棱面表示在棱镜光导3478’的相邻棱面之间的角度使得在与光轴z相垂直的截面中传播的光不能经历TIR的棱面N0数量。
在某些实施方式中,棱镜光导3478’的棱面数量N被选择为使得棱镜光导3478并不具有平行的棱面。在某些实施方式中,棱镜光导3478的棱面N的数量为奇数。在后者的实施例中,可以避免在棱镜光导中横向模式的发展。一般而言,棱镜光导3478’可以使得原本由于亮LEE而造成的热点模糊。
光学提取器3480在光学提取器3480的输入端与光导3478或3478’的输出端光学地耦合以便从光导3478或3478’接收光。光学提取器3480具有输出表面和与光学提取器3480的输入端间隔开的重导向表面。重导向表面具有面向光学提取器3480的输入端的顶点并且被成形为反射在光学提取器3480的输入端在第二角范围中接收的光并且提供在第三角范围中朝向输出表面的反射光。输出表面被成形为将由重导向表面在第三角范围中提供的光折射为在折射光,并且在光学提取器3480的输出表面的外侧输出在第四角范围中的折射光。光学提取器3480关于穿过顶点的光管3478或3478’的光轴(例如,z轴线)实质上旋转对称。
因此,光学提取器3480提供实质上旋转对称的强度分布。应当指出的是这可以不同于其它示例。光可以从光学提取器3480输出到远离光学提取器3480向外360度内,并且该光的一部分通过LEE模块3476向后朝向与光轴相垂直的假想平面。从光学提取器3480输出的光的强度分布大体上类似点状光源的光发射的一部分。
由光学提取器3480输出的光在示例灯具中被相应二级反射器进一步重导向和成形以提供预定强度分布。光学提取器3480和/或二级反射器的光学表面和/或界面可以包括一个或多个抛物线、双曲线、球形、非球形、棱面、分段、多边形或其它形状的部分,如在上文中结合图2A-2G所描述。
在此示例中,光学提取器3480以连续旋转对称的方式成形并且可以形成实质上对称辐射图案。在其它示例中,光学提取器3480可以具有有限数量的离散的规则重复图案或棱面,其可以例如用于形成与棱面玻璃或其它透明材料相关联的外观或者使原本来自亮光源的热点模糊。光学提取器3480的反射性界面可以被额外地涂布银或其它金属的合适厚层使得并没有光能通过那里逸出。这样的涂层可以将在光学提取器3480内侧光的反射的性质从TIR变为镜面反射。
图39为用于将由光学提取器3480输出的光重导向和成形为朝向待照射的表面的光导3478和反射器3482的透视图。反射器光学器件关于光轴(例如,z轴线)旋转对称并且被成形为将由光学提取器3480的输出表面在第四角范围中输出的光中的至少一些发射为反射光,并且提供在第五角范围中的反射光,使得第五角范围不同于第四角范围。反射器3482可以具有用于从它自光学提取器3480接收的光形成所希望的强度分布的任何形状,例如抛物线。在某些实施方式中,反射器3482可以具有不规则表面,具有折弯的凹进(peened indentation)、棱面、凹槽或其它光学活性结构,其可以对光束成形、颜色混合和/或均一化提供额外控制,例如,可以根据功能或装饰性目的的需要。
反射器3482可以包括反射性金属,诸如铝或银,或被涂覆反射性膜的材料,例如Alanod’s MiroTM或3M’s VikuitiTM。图34的灯具可以用作MR16、GU10、PAR20、PAR30、PAR38、AR111或类似灯具的替换灯具,或者可以被配置或组装在形成吊灯、射灯、轨道灯或台灯的照明设备中。反射器3482可以被配置成允许某些光经由设置于反射器3482中的孔(未图示)逸出例如以照射天花板。
在一个实施例中,反射器3482反射从光学提取器3480发射的实质上全部光。反射器3482的形状可以被设计成均匀地照射目标表面。反射器3482相对于光学提取器3480也是可调整的。例如,灯具可以被配置成允许在现场或在制造期间调整以修改灯具的束特征。反射器3482也可以表现出非旋转对称,具有现场可旋转以使照明区域中的束分布转向的能力。
图40示出了类似于图39的灯具的示例灯具的透视图。灯具包括光导(3478或3478’)和用于将光朝向目标表面反射的反射器3488。这种示例灯具利用带有棱面反射性表面3490的反射器3488。棱面反射性表面3490包括多个实质上平面区段。而且,反射器3488可以包括圆柱形侧套筒3489。
在某些实施例中,一个或多个光出射表面与球形韦尔斯特拉斯配置的一个或多个反射性界面光学地耦合。例如,光学提取器3480由具有折射率n的材料形成并且包括至少一个光出射表面,光出射表面被配置为半径为R的球的一部分,其设置成使得光学地耦合反射性界面的至少第一部分位于由与半径R的球同心的半径R/n假想球限定的空间的一部分内,其限定光出射表面并且使来自光导的光向它反射。在这样的情况下,来自光导(3478或3478’),由反射性界面的第一部分反射到由光出射表面相对于相对应反射性界面限定的立体角的光可以通过光出射表面出射而不经历全内反射。
在本说明书中在下文关于图45A-49C描述被配置成提供旋转对称强度分布曲线的灯具的额外示例。
立式灯具
灯具可以用于立式配置。换言之,灯具可以用于LEE定位于光学提取器下方而不是上方的应用中。例如,图41示出了被配置用作台灯或座灯的示例性灯具4100的截面。灯具4100包括在一个或多个底座4138上的光导4120、光学提取器4126、载体4134、一个或多个光学耦合器4137和一个或多个LEE模块4135。灯具1200进一步包括基座4130。来自LEE模块4132的示例光线4122被示出在光导4120中传播。底座4138和载体4134热耦合并且可以被配置为与基座4130组合的散热器。LEE4131可以串联和/或并联,如由驱动LEE4132的合适电路的操作连接所确定。
光学提取器4126由镜面反射涂层向下和向外反射光,如由箭头所示。灯具4100可选地包括二级反射器(未图示),其被设置和合适地配置为至少部分地包围光学提取器4126。在此示例中,这样的二级反射器可以被设置为从上方包围光学提取器4126使得从光学提取器4126向上发射的光能向下朝向目标表面重导向。基座4130可以包括开关、调光器、散热器或其它部件。基座4130可以被配置成与环境的预定热耦合并且可以用作例如散热器。
灯具4100可以具有相对于光导的光轴/多个光轴的平面细长或旋转对称的配置,其是与图41的图示平面相垂直的伸长或者关于图示平面的光轴的旋转对称。因此,例如,载体4134、光学耦合器4137和/或底座4138可以为细长的并且包括沿着其长度的多个LEE模块4135,或者实质上二次、圆形或其它点状并且包括一个或一簇LEE模块4135。因此,示例灯具4100可以包括布置为例如细长或成簇配置的多个(未图示)LEE模块4135。图42示出了包括LEE4132的示例配置的示例LEE模块4135的顶视图。一个或多个LEE模块4135操作性地设置于一个或多个底座138上。
制造
一般而言,本文所描述的灯具可以使用多种技术制造。可以与本文所描述的一个或多个过程组合地,通过采用电路板组装技术和放置机械过程而便于制造灯具,包括LEE管芯或封装的设置。LEE管芯或封装可以相对于光学耦合器以预定准确度设置,例如在制造、组装、现场安装或其它事件期间。在这样沉积(deposition)期间可以考虑在不同材料之间有差别的热膨胀系数,例如,如果在不同的温度制造或组装部件。
例如,图43示出了可以如何形成LEE条带。三层4312、4320和4328组合为具有合适互连的LEE的片,其可以被分离(也被称作单切)为LEE条带。包括印刷电路板(PCB)面板或其它合适支承层的基板4312可以被配置成提供预定电、机械和热性质和互连功能。基板包括用于每个LEE芯片的一对金属衬垫4314和用于使条带的LEE互连的合适导电互连系统,其与待由电源驱动的串联和并联电路组合。用于每个LEE条带的电源和LEE条带的组合可以安装于基板4312上或者可以作为由合适连接器连接到一个或多个条带的单独模块。取决于具体实施例,基板4312可以包括金属芯、环氧化物或其它PCB,其可以提供预定竖直和水平散热特征。示出了分割线4316,其中基板4312将被单切以形成条带。
光学耦合器可以设置于光学耦合器片4320中,其可以为模制片,诸如塑料,形成光学耦合器4322的阵列。片4320可以被涂覆反射性膜。示出了分割线4324。每个LEE定位于光学耦合器4322中以确保光被有效地注射到光导内。光学耦合器4322可以包括一个或多个光学元件,包括非成像电介质TIR集中器,诸如CPC(复合抛物线集中器)、CEC(复合椭圆形集中器)、CHC(复合双曲线集中器)、锥形或非锥形光管、分段集中器、其它几何形状集中器、一个或多个透镜或其它光学元件。取决于具体实施例,光学耦合器可以在灯具的方向和/或与灯具相垂直的方向具有不同的轮廓。例如,光学耦合器4322可以垂直于束方向旋转对称,或者具有椭圆三角形、正方形、六边形或多段截面。
光学耦合器4322可以一体地形成或者由实心透明材料配置成并且仅依赖TIR或者可以在一个或多个表面上部分地或完全地反射性涂覆。光学耦合器可以为中空的、或带反射性涂层和/或非成像的。中空反射器可以具有对于相同准直角而言在电介质准直光学器件上缩短长度的益处。
如果相对应的LEE用于灯具中,则磷光体片4328可以用于转换蓝或紫外泵浦光并且产生与如果存在的未转换的泵浦光组合的白光。磷光体片4328的特征可以根据LEE的峰值波长、所希望的相关色温(CCT)或光的光谱功率分布和其它因素而改变。示出了分割线4330。磷光体片4328被分割为靠近LEE芯片的顶表面设置的条带或板。磷光体片3428可以进一步包括三维结构(例如,半球形板)并且被定位成靠近光学耦合器4322内的LEE芯片以减小对磷光体的高温效果。
裸LEE芯片的电极或者上面安装裸LEE芯片的底座的电极操作性地设置于PCB衬垫4314上。可以通过超声结合、胶合、利用导电粘合剂胶合、钎焊、导线结合、球焊和/或其它操作互连来执行操作设置。LEE可以为倒装芯片、竖直芯片(使用顶部LEE电极的导线结合)、具有到阳极和阴极导线结合的水平非倒装或其它类型的芯片。
基板4312、光学耦合器片4320和磷光体片4328可以通过例如锯切、布线(routing)、穿孔、卡扣、蚀刻或其它方法来分离。可以经由预定破裂线(也被称作单切线)来便于分离。所得到的条带/板可以与合适载体组合以形成LEE条带,如图34A-34C所示。
在某些实施例中,光学耦合器可以被例如注射模制地制造为两个或更多个元件的组并且提供有一体的配准元件或插口,用来匹配地接纳外部配准元件,来确保光学耦合器相对于合适设置的LEE准确放置。配准元件可以被配置为用于插入到例如PCB板或LEE封装内侧的相应孔内的转位销(indexing pin)。诸如具有合适光性质的硅树脂的折射率匹配材料可以被设置为在LEE与光学耦合器之间提供预定光学耦合。LEE封装可在所提到的过程的不同阶段操作性地连接到光学耦合器。取决于具体实施例,LEE封装可以在与光学耦合器操作互连之前或之后被电和/或机械设置于PCB上。
光学耦合器可以被配置为提供一个或多个接纳孔隙,接纳孔隙可以被配置成提供锥形内壁、突起、肋状物或在匹配程序期间向LEE提供预定恢复力的其它元件,使得LEE与光学耦合器可以以预定准确度对准。
LEE可以由自动器械放置于由光学耦合器提供的凹部内并且由锥形壁或肋状物对中到具有周围凝胶层的居中位置,以用于折射率匹配,并且被可选地固化以固定其位置。然后可选的加工步骤可以使组件平坦化并且在制备中移除过量材料,用于测试和随后电和机械结合到基板。
在某些实施例中,LEE可以被模制于光学耦合器内以形成组件,然后可选地作为单元测试该组件并且根据特定性质分类,并且然后可以在电和热结合之前与基板上的配准电对准。可以采用在光学耦合器主体上的舌片或销,其与基板匹配细节对准,基板匹配细节也与x、y和z轴线中的LEE的电触点对准,用于电和热结合。
LEE可以与光学耦合器固结、模制或另外操作性地耦合。而且,可以由匹配结构在一个或多个方向上,由在光导的输入侧中的配准细节将LEE保持就位。这可以在使光学界面材料固化之前执行,这可以用于减小在所生成的界面处的菲涅尔损失。这样的步骤可以帮助约束在LEE管芯或封装底部处电触点的对准,以与基板对准,用于电结合和热结合。
在某些实施例中,LEE在其触点与基板之间具有粘性焊膏的情况下,经由粘合性热匹配凝胶安装到基板上,使得能调整较小距离,以便它们在光学耦合器内在其相应匹配凹部中居中。
灯具的部件可以以模块化制成并且被设计成以可交换的方式组装。例如,图44示出了可以单独于光导3872以模块化配置光学提取器3870的方式。光导3872包括输入端231(在此示例中,矩形光导3872的顶边缘)和输出端232(在此示例中,矩形光导3872的底边缘)。光学提取器3870包括输入端232’。光学提取器3870的输入端232’可以采用诸如硅树脂的具有匹配折射率的光学透明的耦合材料,固结到矩形光导3872的输出端(底边缘)232。光学提取器3870可以通过耦合材料、机械干涉、摩擦匹配或其它方式保持就位。这种配置可用于允许从提供更适合于特定灯光应用的不同强度分布的不同配置的光学提取器做出选择。光学提取器3870也可以具备多种分布光学器件,使得它们可以以完全模块化方式联结到共同光导3872以适应该空间的安装高度和灯光要求。
灯具的多个部件可以一体地形成。换言之,灯具的两个或更多个光学部件可以由单件光学材料形成。一体地形成的部件可以限制在光学界面处出现的菲尼尔损失,在光学界面处相邻光学材料的折射率不匹配。一体地形成可以便于灯具的相应部件配准和对准。
额外实施例
灯具的光学部件可被配置为维持预定量的短波长光、例如蓝光、紫光或紫外光的曝光。取决于具体实施例,这样的光可穿过灯具的大部分传播。相应部件的暴露可取决于磷光体的特定位置。相应部件可由合适耐受性材料形成。同样,在灯具操作期间呈现高温的部件被配置成提供耐热性和对抗不同部件之间的热梯度和/或不同热膨胀造成的机械应力的弹性。波长转换材料和LEE可呈现高操作温度。
波长转换材料可以在不同位置以不同的量、浓度和/或净转换能力设置。取决于具体实施例,灯具可被配置成发射均匀或不均匀色度或CCT(相关色温)的光和/或发射在预定立体角内均匀或不均匀的光。具有相应强度分布的灯具可被配置用于装饰性和/或一般照明。因此,波长转换材料也可被布置成提供例如预定外观和强度分布。取决于具体实施例,灯具可被配置成使得来自不同LEE的光可与不同波长转换材料光学地耦合。LEE可被操作性地配置以允许对不同LEE进行独立控制并且因此可允许控制由不同的波长转换材料转换多少光。取决于具体实施例,响应于不同LEE的照明,由不同波长转换材料生成的光可例如完全,部分地或实质上不混合。取决于混合程度,灯具可被配置成提供可控制的强度分布或者控制发射的光的色度和/或CCT。
一般而言,LEE布置于一个或多个基板上。每个基板可具有非细长、细长或其它形状。一个或多个基板可设置于载体上,例如条带、盘、小片或其它形状的载体上,被配置成提供与相应元件的机械、电、热和/或光学耦合,相应元件包括周围环境、光导、可选的二级反射器或灯具的其它部件。载体可被配置成提供预定机械强度、互连性、散热、电连接或其它功能。取决于具体实施例,载体可被配置成远离LEE直接地或间接地向周围环境散热。二级反射器可设计成与载体热接触并且提供更大的表面积,允许耗散从LEE中生成的废热。
一般而言,灯具被配置成从天花板、墙壁或其它物体、房间或其它空间的表面悬挂和/或凹入。在此情况下,光导可实质上竖直地,水平地或以其它方向设置,在光导内侧的光实质上向下、向旁侧或向其它相应方向传播。相对应灯具可关于光轴旋转对称或者为细长的。细长灯具可被配置成例如约两英尺、四英尺或六英尺长的预定长度。相对应的灯具可被配置为荧光管、凹入或悬挂暗灯槽的替代品,或者提供为其它配置。根据某些实施例,灯具被配置为旋转对称的灯具,诸如灯或灯泡,或其它非细长的灯具。根据某些实施例,灯具被配置为圆环管,其可以为认是细长的并且旋转对称的。
为了提供具有大约5000lm光输出的示例灯具以替换2×4英尺荧光照明件,可封装的约50lW LEE芯片、板上芯片或其它配置的高照度的LEE芯片需要操作性地沿着四英尺LEE条带实质上等距设置。在此情况下,在LEE芯片之间的平均距离,也被称作间距,为大约24mm。因此,被配置成替换典型荧光2英尺×2英尺暗灯槽的灯具需要生成约3000流明,利用相称类型或数量的LEE芯片。例如,约12-14mil的lED管芯可用于工作灯具或暗灯槽灯具,并且约40-60mil的LED管芯可用于车库或悬挂的灯具。作为另一示例,所需的LEE芯片的数量取决于系统的光通量要求、系统的光功效和所用LEE的性能。如果需要从灯具输出更多的光,LEE芯片可更紧致地设置于两个或更多个平行的LEE条带32行中或另外分组。取决于具体实施例,LEE的这样的分组可确定光学耦合器、光导、光学提取器和/或灯具的其它部件的改变的几何形状和尺寸。重要的是混合自LEE芯片的光以获得沿着灯固定件长度的良好的照度和颜色均匀性。
根据另一示例,大约1200mm长的灯具被配置成具有大约100中通量LEE(诸如Nichia NS2L-157装置)以提供大约500流明(lm)光通量。这些装置可以以约12mm的间距放置于单个PCB条带上。本文所描述的这样的灯具或其它灯具可被配置成用于从天花板悬挂。
根据另一示例,灯具被配置为2英尺或4英尺长荧光管的替代品。灯具可具有合适长度以放置于2英尺×2英尺或者2英尺×4英尺暗灯槽的外壳中。为了向4英尺长荧光灯提供约3000lm的通量,每个灯具可使用大约30个LEE,例如各100lm的1mm×1mm的LEE,以大约40mm间隔开。
根据一个实施例的灯具可被配置成替换2英尺×英尺暗灯槽。在这样的灯具中,LEE可设置成两行,每一行具有约600mm的长度。然后每一行可与细长系统耦合,如本文所描述的那样。为了能从每行提供例如1500lm输出,需要每行特定数量的LEE,其中每一行具有例如以预定距离间隔开的LEE。标称地,例如,每行各以20mm间隔开的、具有50lm的光输出的30个LEE可向每行的光系统内提供1500lm光输入。考虑到例如由于光学、电气、老化和其它效果造成的低效,可需要每行约30%至约100%更多的光来应对这种低效性并且实现并且维持每行约1500lm的光输出。因此,相对应的示例灯具可被配置成每行具有以10mm间隔开的60个LEE,各提供50lm。
应当指出的是在这样的灯具中使用的具体数量的LEE可取决于LEE的老化性质和LEE驱动系统能补偿这种性质的程度。LEE的老化性质可包括降低和/或提高LEE功效、光输出、功效和故障几率和/或随着LEE的操作时间可变化的其它性质。这样的灯具需要组合以兼容的LEE电驱动系统使用以能维持由灯具提供的总通量在所希望的公差内。
示例灯具可被配置成台灯、座灯或其它灯具。示例灯具也可被配置为荧光管的替代品,或者更具体地荧光管和一对相应T5、T8或其它荧光管接纳插座的模块化组合。在这样的示例灯具中,基座可形成一对管接纳插座的替代品,管接纳插座通常用于经由荧光管的插入触点可释放地连接荧光管并且转动荧光管直到其经由合适的机电机构锁定触点以在荧光管与固定件之间建立操作性连接。这样的固定件可被配置为暗灯槽、凹口或其它类型的灯具。与具有一对管接纳插座的荧光管的模块化组合不同,示例灯具可一体地形成。根据此示例的灯具可被配置成用于以模块化或整合方式与合适固定件操作性地耦合。
关于前文描述的实施例,图45A-49C示出了被设计成提供旋转对称强度分布曲线的中空灯具4500。灯具4500包括带冷却器4517的外壳4512、LEE簇4510和收集器4520。灯具4500可被称作射灯。收集器4520为中空元件,其包括围绕簇4510延伸的锥形表面。第一反射器4530定位于从LEE发射的光路中并且由收集器4520准直。第一反射器4530包括圆锥形反射性表面4532,圆锥形反射性表面4532具有v形截面。灯具4500具有旋转对称轴线,其与第一反射器4530的圆锥形反射性表面4532的顶点相交(insect)。灯具4500进一步包括旋转对称的二级反射器4540,旋转对称的二级反射器4540被定位成接收从第一反射器4530反射的光并且通过窗口4539将光重导向至目标表面。窗口4539可为透明的、半透明或其它配置。二级反射器4540具有凸起轮廓。第一反射器附连到窗口4539上。安装元件相对于二级反射器4540固定并且定位窗口4539和因此第一反射器4530在离LEE和收集器4520规定距离处。
图46A示出了二级反射器4540的透视图。图46B示出了二级反射器4540的二级反射器元件4541的透视图。二级反射器4540包括十二个二级反射器元件4541。二级反射器4540可通过拉伸、焊接、钎焊或其它过程用合适金属、塑料或其它材料形成为整体或者由多个元件形成。图47示出了用于灯具4500的二级反射器的许多替代形式4547之一的透视图。与具有离散旋转对称的二级反射器4540不同,图47的二级反射器关于其光轴连续旋转对称。
灯具4500的光学部件可由多种材料制成。例如,部件可由金属,诸如铝或者由涂布了反射性材料的塑料制成。
一般而言,由灯具4500提供的强度分布特别地取决于收集器4500的几何形状、第一反射器4530和二级反射器4540的几何形状,以及在灯具4500的部件之间的距离,并且这些参数可根据需要改变以提供给适合于灯具的预期目的的强度分布。例如,在截面中强度分布的瓣的角宽度取决于由收集器4530提供的准直程度和反射器4530和4540向光引入的发散或会聚量。图48所示的强度分布至少部分地取决于反射性表面的配置和相对方位。在此曲线图中,0°对应于正z方向。
图49A-49C示出了由灯具4500生成的模拟强度分布的曲线图。取决于具体配置,这样的灯具可用于各种应用,包括商业或住宅灯光。图49A示出了在工作表面上的照度的等值线图,图49B示出了在X=0处照度(勒克斯)与Y位置(mm)之间关系的曲线图,并且图49C示出了照度(勒克斯)与X位置之间关系的曲线图。
灯具系统可包括延伸的源,例如灯泡或管、反射器和外壳,诸如荧光暗灯槽或吊灯架。源可提供原始通量源,而反射器和外壳可提供用来支承、调节和重导向从源到工作表面的光通量的系统。这些固定件从线电压直接供电,诸如在台灯的情况下,或者功率变换镇流器,如在荧光天花板暗灯槽的情况下。
在本说明书中描述的装置可被配置成使用源自已知尺寸、几何形状、亮度和均一性特征的一级源和二级反射器/折射器/组合光学器件的光通量来输出规定的辐射图案。二级光学器件可将源通量“相位空间”重新分布到规定尺寸范围和角发散度(方向余弦)的新相位空间同时维持来自二级光学器件的实质上均匀强度。这些装置可提供工作表面的均匀照明,从装置的光源到工作表面的高效能量转换和当从工作表面观看时从固定件本身的均匀和/或无眩光的强度。此外,这些装置可提供无眩光的强度特征同时维持在通量重导向中的效率和方向性。
其它实施例在所附权利要求中。

Claims (281)

1.一种照明装置,包括:
基板,所述基板具有第一和第二相反表面,使得所述第一表面和所述第二表面中的每一个为细长的并且具有纵向维度和比所述纵向维度短的横向维度;
多个发光元件(LEE),所述LEE布置于所述基板的所述第一表面上并且沿着所述纵向维度分布,使得所述LEE在操作期间相对于所述基板的所述第一表面的法线在第一角范围中发光;
一个或多个实心一级光学器件,所述一个或多个实心一级光学器件以细长配置沿着所述第一表面的所述纵向维度布置并且与所述LEE耦合,所述一个或多个实心一级光学器件被成形为重导向从所述LEE在所述第一角范围中接收的光,并且提供在第二角范围中的重导向光,至少在与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的平面中,所述第二角范围的发散度小于所述第一角范围的发散度;
实心光导,所述实心光导包括输入端和输出端,所述实心光导的输入端和输出端在所述纵向维度中为细长的并且具有实质上相同的形状,其中
所述实心光导的输入端耦合到所述一个或多个实心一级光学器件以接收由所述实心一级光学器件在所述第二角范围中提供的光,并且
所述实心光导被成形为引导从所述实心一级光学器件在所述第二角范围中接收的光,并且在所述实心光导的输出端提供相对于所述基板的所述第一表面在实质上相同的第二角范围中的引导光;以及
实心二级光学器件,所述实心二级光学器件包括输入端、与输入端对置的重导向表面以及第一输出表面和第二输出表面,使得所述实心二级光学器件的输入端、所述重导向表面、所述第一输出表面和所述第二输出表面中的每一个沿着所述纵向维度为细长的,其中,
所述实心二级光学器件的输入端耦合到所述实心光导的输出端以接收由所述实心光导在
所述第二角范围中提供的光,
所述重导向表面具有第一部分和第二部分,所述第一部分和所述第二部分反射在所述实心二级光学器件的输入端在所述第二角范围中接收的光,并且分别提供相对于所述基板的所述第一表面的法线朝向所述第一输出表面和所述第二输出表面在第三角范围和第四角范围中的反射光,其中,至少与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直,在所述第三角范围和所述第四角范围中的光的传播的至少主流方向彼此不同并且与在所述第二角范围中的光的传播的主流方向不同,
所述第一输出表面被成形为将由所述重导向表面的第一部分在所述第三角范围中提供的光折射为第一折射光,并且在所述实心二级光学器件的所述第一输出表面的外侧相对于所述基板的所述第一表面的法线在第五角范围中输出所述第一折射光;以及
所述第二输出表面被成形为将由所述重导向表面的第二部分在所述第四角范围中提供的光折射为第二折射光,并且在所述实心二级光学器件的所述第二输出表面的外侧相对于所述基板的所述第一表面的法线在第六角范围中输出所述第二折射光。
2.根据权利要求1所述的照明装置,进一步包括:三级光学器件,所述三级光学器件包括:
第一反射器,所述第一反射器沿着所述纵向维度为细长的,所述第一反射器至少部分地面向所述实心二级光学器件的所述第一输出表面,其中,所述第一反射器被成形为将由所述实心二级光学器件的所述第一输出表面在所述第五角范围中输出的光中的至少一些反射为相对于所述基板的所述第一表面的法线在第七角范围中的第一反射光,其中,在所述第七角范围中的光的传播的至少主流方向至少在与所述纵向维度相垂直的平面中不同于在所述第五角范围中的光的传播的主流方向,使得由所述照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括所述第一反射光中的至少一些。
3.根据权利要求2所述的照明装置,其中,所述第一反射器耦合到所述实心二级光学器件的所述第一输出表面的边缘,并且所述第一反射器的至少一部分为所述实心二级光学器件的所述第一输出表面的至少一部分的渐开线。
4.根据权利要求2所述的照明装置,其中,所述三级光学器件进一步包括:
第二反射器,所述第二反射器沿着所述纵向维度为细长的,所述第二反射器面向所述实心二级光学器件的所述第二输出表面,其中,所述第二反射器被成形为将由所述实心二级光学器件的所述第二输出表面在所述第六角范围中输出的光中的至少一些反射为相对于所述基板的所述第一表面的法线在第八角范围中的第二反射光,其中,在所述第八角范围中的光的传播的至少主流方向至少在与所述纵向维度相垂直的平面中不同于在所述第六角范围中的光的传播的主流方向,使得由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第一部分包括所述第二反射光中的至少一些。
5.根据权利要求4所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器至少部分地透射由所述实心二级光学器件的所述第一输出表面和所述第二输出表面分别在所述第五角范围和所述第六角范围中输出的光中的至少一些,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括所透射的光。
6.根据权利要求5所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器具有穿孔,所述穿孔被定位成透射由所述实心二级光学器件的所述第一输出表面和所述第二输出表面分别在所述第五角范围和所述第六角范围中输出的光的至少一些,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括所透射的光。
7.根据权利要求1所述的照明装置,其中,
第一参数组合包括:(i)所述一个或多个一级光学器件的形状,(ii)所述重导向表面的所述第一部分的形状和其相对于所述实心二级光学器件的输入端的方位,(iii)所述第一输出表面的形状和其相对于所述重导向表面的所述第一部分的方位;以及(iv)所述光导的配置,所述第一参数组合确定所述第五角范围,其中,所述第一参数组合被定制为使得所述第五角范围匹配预先限定的第五角范围;
第二参数组合包括:(v)所述一个或多个一级光学器件的形状,(vi)所述重导向表面的所述第二部分的形状和其相对于所述实心二级光学器件的输入端的方位,(vii)所述第二输出表面的形状和其相对于所述重导向表面的所述第一部分的方位;以及(viii)所述光导的配置,所述第二参数组合确定所述第六角范围,其中,所述第二参数组合被定制为使得所述第六角范围匹配预先限定的第六角范围,以及
所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分相对于所述实心二级光学器件的输入端的相对偏移确定在所述第五角范围与所述第六角范围之间的光的相对分布,其中,所述相对偏移被选择为使得所述相对分布匹配预先限定的相对分布。
8.根据权利要求7所述的照明装置,其中,所述第一参数组合进一步包括由所述一个或多个LEE在所述第一角范围内提供的光的强度分布,所述第二参数组合进一步包括由所述一个或多个LEE在所述第一角范围内提供的光的强度分布。
9.根据权利要求7所述的照明装置,进一步包括:三级光学器件,所述三级光学器件包括:
反射器,所述反射器沿着所述纵向维度为细长的,所述反射器至少部分地面向所述实心二级光学器件的所述第一输出表面,其中,所述反射器将由所述实心二级光学器件的所述第一输出表面在所述预先限定的第五角范围中输出的光中的至少一些反射为相对于所述基板的所述第一表面的法线在第七角范围中的第一反射光,其中,在所述第七角范围中的光的传播的至少主流方向至少在与所述纵向维度相垂直的平面中不同于在所述预先限定的第五角范围中的光的传播的主流方向,
使得由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第一部分包括所述第一反射光,并且由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括由所述实心二级光学器件的所述第二输出表面在所述预先限定的第六角范围内输出的光中的至少一些,其中,所述强度分布关于第一部分和第二部分不对称。
10.一种系统,所述系统包括N个根据权利要求9所述的照明装置,其中N为大于或等于4的偶数,所述N个照明装置彼此连接以形成多边形,使得所连接的照明装置的所述基板位于共同平面中,并且在所连接的照明装置中的配对平行的照明装置中的任一个朝向彼此输出所述强度分布的第一部分,并且远离彼此输出所述强度分布的第二部分。
11.一种系统,所述系统包括N个根据权利要求9所述的照明装置,其中N为大于或等于3的数,所述N个照明装置被布置成使得所述照明装置的所述基板实质上共面,并且所述照明装置中的每一个朝向所述照明装置中的一个或多个相对的照明装置输出所述强度分布的第一部分并且远离彼此输出所述强度分布的第二部分。
12.根据权利要求11所述的系统,其中,N为奇数。
13.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述实心二级光学器件的输入端、所述重导向表面以及所述第一输出表面和所述第二输出表面中的至少一个具有与所述基板的所述第一表面的纵向维度相垂直的均匀截面形状。
14.根据权利要求1所述的照明装置,其中,对于与所述基板的所述第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,所述重导向表面具有分开所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分的顶点。
15.根据权利要求1所述的照明装置,其中,对于与所述基板的所述第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,所述重导向表面被成形为圆弧,并且所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分表示所述圆弧的第一部分和第二部分。
16.根据权利要求1所述的照明装置,其中,对于与所述基板的所述第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分中的任一个具有一个或多个顶点。
17.根据权利要求1所述的照明装置,其中,对于与所述基板的所述第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,所述重导向表面的第一部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第一曲线,并且所述重导向表面的第二部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第二曲线。
18.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述多个LEE和所述一个或多个实心一级光学器件一体地形成。
19.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述一个或多个实心一级光学器件、所述实心光导和所述实心二级光学器件由一个或多个透明材料一体地形成,并且所述一个或多个透明材料具有实质上匹配的折射率。
20.根据权利要求1所述的照明装置,其中,角范围包括:(i)所述角范围的发散度;以及(ii)在所述角范围中的光的传播的主流方向,其中,所述传播的主流方向对应于强度分布的一部分具有最大值的方向;并且所述发散度对应于以下立体角:在立体角外侧,所述强度分布降低到低于所述强度分布的最大值的预先限定的分数。
21.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述第五角范围不同于所述第三角范围,并且所述第六角范围不同于所述第四角范围。
22.根据权利要求2所述的照明装置,其中,所述第一反射器与所述实心二级光学器件的所述第一输出表面间隔开。
23.根据权利要求2所述的照明装置,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括由所述实心二级光学器件的所述第二输出表面在所述第六角范围内输出的光中的至少一些。
24.根据权利要求4所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器中的至少一个与所述实心二级光学器件的所述第二输出表面间隔开。
25.根据权利要求4所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器中的至少一个分别耦合到所述实心二级光学器件的所述第一输出表面和所述第二输出表面的边缘,并且所述第一反射器和所述第二反射器的至少一部分分别为所述实心二级光学器件的所述第一输出表面和所述第二输出表面的至少一部分的渐开线。
26.根据权利要求5所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器包括一个或多个透明部分,所述一个或多个透明部分被定位成透射由所述实心二级光学器件的所述第一输出表面和所述第二输出表面分别在所述第五角范围和所述第六角范围中输出的光的至少一些,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括所透射的光。
27.根据权利要求4所述的照明装置,其中,所述第一反射器和第二反射器被布置成与所述第五角范围和所述第六角范围具有部分重叠,使得由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括由所述实心二级光学器件的所述第一表面和所述第二表面在所述第五角范围和所述第六角范围内输出的、无反射地通过所述第一反射器和所述第二反射器的光的至少一些。
28.根据权利要求4所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器中的至少一个与所述基板热耦合。
29.根据权利要求7所述的照明装置,其中,所述光导的配置包括所述光导的输入端的宽度相对于所述光导的长度的纵横比。
30.根据权利要求7所述的照明装置,其中,所述第一参数组合和所述第二参数组合进一步包括所述一个或多个LEE的集光率。
31.根据权利要求9所述的照明装置,其中,所述反射器具有带有弯曲部分的第一端和带有实质上平坦部分的第二端,所述第一端被布置成靠近所述光导。
32.根据权利要求10所述的系统,其中,N等于4。
33.根据权利要求10所述的系统,其中,N等于6。
34.根据权利要求10所述的系统,其中,所述照明装置的所述三级光学器件包括共同反射器。
35.一种包括多个根据权利要求9所述的照明装置的系统,其中,所述照明装置沿着以下路径布置,使得所述照明装置的所述基板实质上共面,并且所述照明装置朝向所述路径的相同侧输出所述强度分布的第一部分。
36.一种系统,所述系统包括根据权利要求35所述布置的照明装置的第一布置和根据权利要求35所述连接的照明装置的第二布置,其中,所述第一布置的路径与所述第二布置的路径以预先限定的角度相交。
37.一种包括多个根据权利要求9所述的照明装置的系统,其中,所述照明装置沿着以下路径布置,使得所述照明装置的所述基板实质上共面,并且所述照明装置中的每隔一个朝向所述路径的第一侧输出所述强度分布的第一部分;以及所述照明装置的相邻一个朝向所述路径的第二侧输出所述强度分布的第二部分。
38.一种系统,所述系统包括根据权利要求37所述连接的照明装置的第一布置和根据权利要求37所述连接的照明装置的第二布置,其中,所述第一布置的路径与所述第二布置的路径以预先限定的角度相交。
39.一种系统,所述系统包括一对或多对根据权利要求9所述的照明装置,其中,所述成对的照明装置中的每一对的第一照明装置与第二照明装置彼此间隔开,使得所述两个照明装置的所述基板实质上共面,并且所述第一照明装置朝向所述第二照明装置输出所述强度分布的第一部分,并且所述第二照明装置朝向所述第一照明装置输出所述强度分布的第二部分。
40.一种系统,所述系统包括一对或多对根据权利要求9所述的照明装置,其中,所述成对的照明装置中的每一对的第一照明装置和第二照明装置彼此间隔开,使得所述两个照明装置的所述基板实质上共面,并且所述第一照明装置和所述第二照明装置朝向彼此输出所述强度分布的相应第一部分并且远离彼此输出所述强度分布的相应第二部分。
41.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述重导向表面包括反射性材料,其中,所述反射性材料包括Ag或Al中的一种或多种。
42.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述实心二级光学器件具有沿着所述基板的所述第一表面的所述纵向维度的均匀的截面形状。
43.根据权利要求14所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述顶点为具有非零曲率半径的圆角角顶。
44.根据权利要求14所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分在与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面中具有第一弓形形状和第二弓形形状。
45.根据权利要求14所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分在与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面中具有一个或多个第一线性形状和第二线性形状,使得所述顶点在截面平面中具有V形的形状。
46.根据权利要求1所述的照明装置,其中,
所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分至少部分地由槽分隔开,并且
对于与所述槽相交的、与所述基板的所述第一表面的纵向维度相垂直的截面平面而言,对应于所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分的第一曲线和第二曲线以不连续性分开。
47.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分的至少一部分局部地透射光。
48.根据权利要求1所述的照明装置,其中,
所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分中的任一个包括一个或多个槽,并且
对于与所述一个或多个槽相交的、与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面而言,对应于所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分的第一曲线和第二曲线包括与所述一个或多个槽相关联的一个或多个不连续性。
49.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述基板一体地形成。
50.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述基板包括以细长配置分布的多个基板小片,所述基板小片中的每一个对应于所述多个LEE中的一个或多个。
51.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述一个或多个实心一级光学器件包括一个一体地形成的细长的一级光学器件。
52.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件包括多个一级光学器件,所述多个一级光学器件以细长配置分布。
53.根据权利要求20所述的照明装置,其中,所述预先限定的分数为5%。
54.一种照明装置,包括:
一个或多个发光元件(LEE),所述一个或多个LEE操作性地设置于一个或多个基板上并且被配置成在第一角度范围中发射光;
一个或多个一级光学器件,所述一个或多个一级光学器件与所述一个或多个LEE光学地耦合并且被配置成导向在所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输入端从所述一个或多个LEE在所述第一角范围中接收的光,并且在所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输出端提供在第二角范围中的导向光,所述第二角范围的发散度小于所述第一角范围的发散度;
光导,所述光导在所述光导的输入端与所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输出端光学地耦合,所述光导被成形为将从所述一个或多个一级光学器件在所述第二角范围中接收的光引导至所述光导的输出端并且在所述光导的输出端提供在实质上相同的第二角范围中的引导的光;以及
实心二级光学器件,所述实心二级光学器件在所述实心二级光学器件的输入端与所述光导的第二端光学地耦合以从所述光导接收光,所述实心二级光学器件具有输出表面和与所述实心二级光学器件的输入端间隔开的重导向的表面,所述重导向表面被配置成反射在所述实心二级光学器件的输入端在所述第二角范围中接收的光并且朝向所述输出表面提供在第三角范围中的反射光,所述输出表面在所述输入端与所述重导向表面之间延伸,所述输出表面被成形为将由所述重导向表面在所述第三角范围中提供的光折射为折射光并且在所述实心二级光学器件的所述输出表面的外侧在第四角范围中输出所述折射光,所述实心二级光学器件具有细长配置以提供具有纵向延伸和较短的横向延伸的第四角范围。
55.根据权利要求54所述的照明装置,进一步包括:第二重导向表面和第二输出表面,所述第二重导向表面与所述实心二级光学器件的输入端间隔开并且被配置成反射在所述实心二级光学器件的输入端在所述第二角范围中接收的光并且朝向所述第二输出表面提供在第五角范围中的反射光,所述第二输出表面在所述输入端与所述第二重导向表面之间延伸,所述第二输出表面被成形为将由所述第二重导向表面在所述第五角范围中提供的光折射为在所述实心二级学器件的所述第二输出表面外侧在第六角范围中的折射光,所述实心二级光学器件的所述细长配置被配置成提供具有纵向维度的第六角范围。
56.根据权利要求55所述的照明装置,进一步包括:细长的第一反射器光学器件,所述第一反射器光学器件面向所述输出表面并且沿着所述第四角范围的所述纵向延伸布置,其中,所述第一反射器光学器件被成形为将由所述实心二级光学器件的所述输出表面在所述第四角范围中输出的光的至少一些反射为第一反射光,并且提供在第七角范围中的所述第一反射光,其中,所述第七角范围不同于所述第四角范围。
57.根据权利要求56所述的照明装置,其中,所述细长的第一反射器光学器件与所述输出表面间隔开。
58.根据权利要求55所述的照明装置,进一步包括:细长的第二反射器光学器件,所述第二反射器光学器件面向所述第二输出表面并且沿着所述第六角范围的所述纵向延伸布置,其中,所述第二反射器光学器件被成形为将由所述实心二级光学器件的所述第二输出表面在所述第六角范围中输出的光的至少一些反射为第二反射光,并且提供在第八角范围中的第二反射光,其中,所述第八角范围不同于所述第六角范围。
59.根据权利要求58所述的照明装置,其中,所述细长的第二反射器光学器件与所述第二输出表面间隔开。
60.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述一个或多个基板包括一个一体地形成的细长的基板。
61.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述一个或多个基板包括多个基板,所述多个基板具有细长配置。
62.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述LEE中的一个或多个和所述一级光学器件中的一个或多个一体地形成。
63.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述一个或多个实心一级光学器件包括一个一体地形成的细长的一级光学器件。
64.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件包括多个一级光学器件,所述多个一级光学器件具有细长配置。
65.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件被配置为一个或多个实心一级光学器件,并且所述光导被配置为实心光导。
66.根据权利要求65所述的照明装置,其中,所述一个或多个实心一级光学器件、所述实心光导和所述实心二级光学器件由一种或多种透明材料一体地形成,并且所述一种或多种透明材料具有实质上匹配的折射率。
67.根据权利要求54所述的照明装置,进一步包括:设置于所述实心二级光学器件的所述重导向表面上的反射层。
68.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述实心二级光学器件的所述重导向表面被配置成经由全内反射来反射在所述实心二级光学器件的输入端在所述第二角范围中接收的光的至少一些。
69.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述第四角范围的所述纵向延伸与由所述一个或多个LEE在所述第一角范围中发射的光的传播的主流方向相垂直。
70.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述光导的输入端的形状匹配所述一个或多个一级光学器件的输出端的形状。
71.根据权利要求54所述的照明装置,其中,所述实心二级光学器件的输入端的形状匹配所述光导的输出端的形状。
72.一种照明装置,包括:
基板,所述基板具有第一和第二相反表面,使得所述第一表面和所述第二表面中的每一个为细长的并且具有纵向维度和比所述纵向维度短的横向维度;
多个发光元件(LEE),所述LEE布置于所述基板的第一表面上并且沿着所述纵向维度分布,使得所述LEE在操作期间相对于所述基板的所述第一表面的法线在第一角范围中发光;
一个或多个实心一级光学器件,所述一个或多个实心一级光学器件以细长配置沿着所述第一表面的所述纵向维度布置并且与所述LEE耦合,所述一个或多个实心一级光学器件被成形为重导向从所述LEE在所述第一角范围中接收的光,并且提供在第二角范围中的重导向光,至少在与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的平面中,所述第二角范围的发散度小于所述第一角范围的发散度;
二级光学器件,所述二级光学器件包括沿着所述纵向维度细长的重导向表面,所述二级光学器件的所述重导向表面与所述一级光学器件的一个或多个间隔开并且面向所述一级光学器件的一个或多个,其中,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分反射从所述一个或多个一级光学器件在所述第二角范围中接收的光,并且分别提供相对于所述基板的所述第一表面的法线在第三角范围和第四角范围中的反射光,其中,至少与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直,所述第三角范围和所述第四角范围的至少主流方向彼此不同并且与所述第二角范围的光的传播的主流方向不同;以及
三级光学器件,所述三级光学器件包括沿着所述纵向细长的第一反射器,所述第一反射器光学器件与所述二级光学器件的所述重导向表面的所述第一部分间隔开并且面向所述二级光学器件的重导向表面的所述第一部分,其中,所述第一反射器被成形为将由所述二级光学器件的所述重导向表面的所述第一部分相对于所述基板的所述第一表面的法线在所述第三角范围中提供的光中的至少一些反射为相对于所述基板的所述第一表面的法线在第五角范围中的第一反射光,其中,所述第五角范围不同于所述第三角范围,使得由所述照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括所述第一反射光中的至少一些。
73.根据权利要求72所述的照明装置,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括由所述二级光学器件的所述重导向表面的所述第二部分在所述第四角范围内提供的光中的至少一些。
74.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述三级光学器件进一步包括:
第二反射器,所述第二反射器沿着所述纵向维度为细长的,所述第二反射器光学器件与所述二级光学器件的所述重导向表面的所述第二部分间隔开并且面向所述二级光学器件的所述重导向表面的所述第二部分,其中,所述第二反射器光学器件被成形为将由所述二级光学器件的所述重导向表面的所述第二部分在所述第四角范围中提供的光中的至少一些反射为第二反射光,并且提供相对于所述基板的所述第一表面的法线在第六角范围中的第二反射光,其中,所述第六角范围不同于所述第四角范围,使得由所述照明装置在操作期间输出的强度分布的第一部分包括所述第二反射光中的至少一些。
75.根据权利要求74所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器中的至少一个与所述基板热耦合。
76.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件被配置为一个或多个实心一级光学器件。
77.根据权利要求74所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器至少部分地透射从所述重导向表面接收的光中的至少一些,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括所透射的光。
78.根据权利要求77所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器具有被配置成提供所透射的光的穿孔。
79.根据权利要求74所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器被布置成与所述第四角范围和所述第六角范围具有部分重叠,使得由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括由所述第一重导向表面和所述第二重导向表面提供的、无反射地通过所述第一反射器和所述第二反射器的光中的至少一些。
80.根据权利要求74所述的照明装置,其中,
第一参数组合包括:(i)由所述一个或多个LEE在所述第一角范围内提供的光的强度分布,(ii)所述一个或多个一级光学器件的形状,以及(iii)所述重导向表面的所述第一部分的形状和其方位,所述第一参数组合确定所述第五角范围,其中,所述第一参数组合被定制为使得所述第五角范围匹配预先限定的第五角范围;
第二参数组合包括:(iv)由所述一个或多个LEE在所述第一角范围内提供的光的强度分布,(v)所述一个或多个一级光学器件的形状,以及(vi)所述重导向表面的所述第二部分的形状和其方位,所述第二参数组合确定所述第六角范围,其中,所述第二参数组合被定制为使得所述第六角范围匹配预先限定的第六角范围,并且
所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分相对于所述第二角范围的相对偏移确定在所述第五角范围与所述第六角范围之间的光相对分布,其中,所述相对偏移被选择为使得所述相对分布匹配预先限定的相对分布。
81.根据权利要求74所述的照明装置,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第一部分包括所述第一反射光,并且由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括从所述第二重导向表面反射的光中的至少一些,其中,所述强度分布关于第一部分和第二部分不对称。
82.根据权利要求74所述的照明装置,其中,所述第一反射器和第二反射器中的至少一个包括弯曲部分的和实质上平面的部分。
83.一种系统,所述系统包括N个根据权利要求81所述的照明装置,其中N为大于或等于3的数,所述N个照明装置被布置成使得所述照明装置的所述基板实质上共面,并且所述照明装置中的每一个朝向所述照明装置中的一个或多个相对的照明装置输出所述强度分布的第一部分并且远离彼此输出所述强度分布的第二部分。
84.根据权利要求83所述的系统,其中,N为奇数。
85.根据权利要求83所述的系统,其中,N等于4。
86.根据权利要求83所述的系统,其中,所述照明装置的所述三级光学器件包括共同的反射器。
87.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述重导向表面包括反射性材料,其中,所述反射性材料包括Ag或Al中的一种或多种。
88.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述二级光学器件具有沿着所述基板的所述第一表面的所述纵向维度的均匀的截面形状。
89.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述重导向表面中的所述第一部分和所述第二部分中的至少一个具有与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的均匀的截面形状。
90.根据权利要求72所述的照明装置,其中,对于与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面而言,所述重导向表面具有分开所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分的顶点。
91.根据权利要求90所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述顶点为具有非零曲率半径的圆角角顶。
92.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分在与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面中具有第一弓形形状和第二弓形形状。
93.根据权利要求90所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分在与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面中具有一个或多个第一线性形状和第二线性形状,使得所述顶点在截面平面中具有V形的形状。
94.根据权利要求72所述的照明装置,其中,对于与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面而言,所述重导向表面被成形为圆弧,并且所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分表示所述圆弧的第一部分和第二部分。
95.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分至少部分地由槽分开,并且对于与所述槽相交的、与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面而言,对应于所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分的第一曲线和第二曲线以不连续性分开。
96.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分的至少部分局部地透射光。
97.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分中的任一个包括一个或多个槽,以及
对于与所述一个或多个槽相交的、与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面而言,对应于所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分的第一曲线和第二曲线包括与所述一个或多个槽相关联的一个或多个不连续性。
98.根据权利要求72所述的照明装置,其中,对于与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面而言,所述重导向表面的所述第一部分和所述第二部分中的任一个具有一个或多个顶点。
99.根据权利要求72所述的照明装置,其中,对于与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的截面平面而言,所述重导向表面的所述第一部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第一曲线,并且所述重导向表面的所述第二部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第二曲线。
100.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述基板一体地形成。
101.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述基板包括以细长配置分布的多个基板小片,所述基板小片中的每一个对应于所述多个LEE中的一个或多个。
102.根据权利要求76所述的照明装置,其中,所述一个或多个实心一级光学器件包括一个一体地形成的细长的一级光学器件。
103.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件包括多个一级光学器件,所述多个一级光学器件以细长配置分布。
104.根据权利要求72所述的照明装置,其中,所述多个LEE和所述一个或多个实心一级光学器件一体地形成。
105.根据权利要求72所述的照明装置,其中,角范围包括:(i)所述角范围的发散度;以及(ii)在所述角范围中的光的传播的主流方向,其中,所述传播的主流方向对应于强度分布的一部分具有最大值的方向;并且所述发散度对应于以下立体角,在立体角外侧,所述强度分布降低到低于所述强度分布的最大值的预先限定的分数。
106.根据权利要求105所述的照明装置,其中,所述预先限定的分数为5%。
107.一种照明装置,包括:
一个或多个发光元件(LEE),所述一个或多个LEE操作性地设置于一个或多个基板上并且被配置成在第一角度范围中发射光;
一个或多个一级光学器件,所述一个或多个一级光学器件与所述一个或多个LEE光学地耦合,并且被配置成导向从所述一个或多个LEE在所述第一角范围中接收的光并且提供在第二角范围中的导向的光,所述第二角范围小于所述第一角范围;以及
二级光学器件,所述二级光学器件与所述一个或多个一级光学器件间隔开并且被布置成从所述一个或多个一级光学器件接收在所述第二角范围中的光,所述二级光学器件具有重导向表面,所述重导向表面被配置成反射从所述一个或多个二级光学器件在所述第二角范围中接收的光并且提供在第三角范围中的反射光,所述第三角范围不同于所述第二角范围,所述二级光学器件具有细长配置以提供具有纵向延伸和较短的横向延伸的第三角范围。
108.根据权利要求107所述的照明装置,进一步包括:第二重导向表面,所述第二重导向表面被配置成反射从所述一个或多个一级光学器件在所述第二角范围中接收的光并且提供在第四角范围中的反射光,所述第四角范围不同于所述第二角范围和所述第三角范围,所述二级光学器件的所述细长配置被配置成提供具有纵向延伸的所述第四角范围。
109.根据权利要求108所述的照明装置,进一步包括:细长的第一反射器光学器件,所述第一反射器光学器件与所述重导向表面间隔开并且面向所述重导向表面,并且沿着所述第三角范围的所述纵向延伸布置,其中,所述第一反射器光学器件被成形为将从所述重导向表面在所述第三角范围中接收的光中的至少一些反射为第一反射光,并且提供在第五角范围中的所述第一反射光,其中,至少与所述第三角范围的纵向延伸相垂直,所述第五角范围不同于所述第三角范围。
110.根据权利要求109所述的照明装置,进一步包括:细长的第二反射器光学器件,所述第二反射器光学器件与所述重导向表面间隔开并且面向所述重导向表面,并且沿着所述第四角范围的所述纵向延伸布置,其中,所述第二反射器光学器件被成形为将从所述第二重导向表面在所述第四角范围中接收的光中的至少一些反射为第二反射光,并且提供在第六角范围中的所述第二反射光,其中,至少与所述第四角范围的纵向延伸相垂直,所述第六角范围不同于所述第四角范围。
111.根据权利要求107所述的照明装置,其中,所述一个或多个基板包括一个一体地形成的细长基板。
112.根据权利要求107所述的照明装置,其中,所述一个或多个基板包括多个基板,所述多个基板具有细长配置。
113.根据权利要求107所述的照明装置,其中,所述LEE中的一个或多个和所述一级光学器件中的一个或多个一体地形成。
114.根据权利要求107所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件包括一个一体地形成的细长的一级光学器件。
115.根据权利要求107所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件包括多个一级光学器件,所述多个一级光学器件具有细长配置。
116.根据权利要求107所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件被配置为一个或多个实心一级光学器件。
117.根据权利要求107所述的照明装置,其中,所述第三角范围的所述纵向延伸与由所述一个或多个LEE在所述第一角范围中发射的光的传播的主流方向相垂直。
118.一种照明装置,包括:
一个或多个发光元件(LEE),所述一个或多个LEE操作性地设置于基板的第一表面上并且被配置成在第一角度范围中发射光;
一个或多个一级光学器件,所述一个或多个一级光学器件与所述一个或多个LEE光学地耦合,并且被配置成导向从所述一个或多个LEE在所述第一角范围中接收的光并且提供相对于所述基板的所述第一表面在第二角范围中的导向的光,所述第二角范围小于所述第一角范围;以及
二级光学器件,所述二级光学器件与所述一个或多个一级光学器件间隔开并且被布置成从所述一个或多个一级光学器件接收在所述第二角范围中的光,所述二级光学器件具有重导向表面,所述重导向表面具有面向所述一个或多个一级光学器件的顶点并且被配置成接收从所述一个或多个一级光学器件在所述第二角范围中接收的光并且提供相对于所述基板的所述第一表面在第三角范围中的反射光,所述第三角范围不同于所述第二角范围,所述二级光学器件限定穿过所述顶点的光轴;以及
反射器光学器件,所述反射器光学器件与所述重导向表面间隔开并且面向所述重导向表面,所述反射器光学器件被成形为将从所述重导向表面在所述第三角范围中接收的光中的至少一些反射为第一反射光,并且提供相对于所述基板的所述第一表面在第五角范围中的所述第一反射光,其中,所述第五角范围至少在穿过所述光轴的截平面内不同于所述第三角范围。
119.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述二级光学器件关于穿过所述顶点的所述光轴旋转对称。
120.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述一级光学器件中的至少一个、所述二级光学器件和所述反射器光学器件的至少一部分的一个或多个截面包括直部分和弓形部分中的至少一种的多个。
121.根据权利要求120所述的照明装置,其中,所述一个或多个截面形成N边形。
122.根据权利要求121所述的照明装置,其中,其中N为奇数。
123.根据权利要求121所述的照明装置,其中,所述多边形为正多边形。
124.根据权利要求120所述的照明装置,其中,所述一个或多个截面指与所述二级光学器件的所述光轴相垂直的平面。
125.根据权利要求120所述的照明装置,其中,所述一个或多个截面指与所述二级光学器件的所述光轴相平行的平面。
126.根据权利要求119所述的照明装置,其中,所述LEE中的一个或多个,所述一级光学器件中的一个或多个和所述反射器光学器件关于所述二级光学器件的所述光轴旋转对称。
127.根据权利要求126所述的照明装置,其中,所述旋转对称为离散旋转对称。
128.根据权利要求126所述的照明装置,其中,所述二级光学器件的所述旋转对称为离散旋转对称。
129.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述LEE中的一个或多个,所述一级光学器件中的一个或多个,所述二级光学器件和所述反射器光学器件关于所述二级光学器件的所述光轴不对称。
130.根据权利要求118所述的照明装置,其中,
参数组合包括:(i)所述一个或多个一级光学器件的形状,(ii)所述重导向表面的形状和其相对于所述一个或多个一级光学器件的方位,以及(iii)由所述一个或多个LEE在所述第一角范围内提供的光的强度分布;所述参数组合确定所述第三角范围,其中,所述参数组合被定制为使得所述第三角范围匹配预先限定的第三角范围。
131.根据权利要求130所述的照明装置,其中,
相对于以下中的一个或多个:所述LEE中的一个或多个、所述一级光学器件中的一个或多个和所述二级光学器件,所述LEE中的一个或多个、所述一级光学器件中的一个或多个和所述二级光学器件的相对偏移确定所述第三角范围的不对称性,其中,所述相对偏移被选择成使得所述第三角范围的所述不对称性匹配预先限定的不对称性。
132.根据权利要求131所述的照明装置,其中,所述一个或多个LEE提供不对称的第一角范围,并且所述参数组合被定制为提供实质上不对称的预先限定的第三角范围。
133.根据权利要求131所述的照明装置,其中,所述一个或多个LEE提供实质上对称的第一角范围,并且所述参数组合被定制为提供实质上不对称的预先限定的第三角范围。
134.根据权利要求118所述的照明装置,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第一部分包括所述第一反射光中的至少一些。
135.根据权利要求134所述的照明装置,其中,所述反射器光学器件至少部分地透射从所述重导向表面接收的光中的至少一些,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括所透射的光。
136.根据权利要求135所述的照明装置,其中,所述第一反射器和所述第二反射器具有被配置成提供所透射的光的穿孔。
137.根据权利要求134所述的照明装置,其中,所述反射器光学器件被布置成与所述第三角范围具有部分重叠,使得由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括由所述重导向表面提供的、无反射地通过所述反射器光学器件的光中的至少一些。
138.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述重导向表面包括反射性材料,其中,所述反射性材料包括Ag或Al中的一种或多种。
139.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述顶点为具有非零曲率半径的圆角角顶。
140.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述重导向表面在穿过所述二级光学器件的所述光轴的一个或多个截面平面中具有一个或多个线性的形状。
141.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述重导向表面被成形为圆弧。
142.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述重导向表面包括开口。
143.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述重导向表面的至少部分局部地透射光。
144.根据权利要求118所述的照明装置,其中,对于截面平面而言,所述重导向表面的被成形为多个能够分离的、分段可微的曲线。
145.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述基板一体地形成。
146.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述基板包括以细长配置分布的多个基板小片,所述基板小片中的每一个对应于所述多个LEE中的一个或多个。
147.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件一体地形成。
148.根据权利要求118所述的照明装置,其中,所述一个或多个LEE和所述一个或多个一级光学器件一体地形成。
149.根据权利要求118所述的照明装置,其中,角范围包括:(i)所述角范围的发散度;以及(ii)在所述角范围中的光的传播的主流方向,其中,所述传播的主流方向对应于强度分布的一部分具有最大值的方向;并且所述发散度对应于以下立体角:在立体角外侧,所述强度分布降低到低于所述强度分布的最大值的预先限定的分数。
150.根据权利要求149所述的照明装置,其中,所述预先限定的分数为5%。
151.一种照明装置,包括:
一个或多个发光元件(LEE),所述一个或多个LEE操作性地设置于基板上并且被配置成相对于所述基板的第一表面的法线发射在第一角范围中的光,
一个或多个一级光学器件,所述一个或多个一级光学器件与所述一个或多个LEE光学地耦合,并且被配置成导向在所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输入端从所述一个或多个LEE在所述第一角范围中接收的光,并且在所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输出端提供在第二角范围中的导向光,所述第二角范围的发散度小于所述第一角范围的发散度;
光导,所述光导在所述光导的输入端与所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输出端光学地耦合,所述光导被成形为将从所述一个或多个一级光学器件在所述第二角范围中接收的光引导至所述光导的输出端,并且在所述光导的输出端提供相对于所述基板的所述第一表面在实质上相同第二角范围中的引导光;以及
二级光学器件,所述二级光学器件在所述二级光学器件的输入端与所述光导的所述第二端光学地耦合以从所述光导接收光,所述二级光学器件具有与所述二级光学器件的输入端间隔开的重导向表面和输出表面,所述重导向表面具有面向所述二级光学器件的输入端的顶点,并且被配置成反射在所述二级光学器件的输入端在所述第二角范围中接收的光并且朝向所述输出表面提供相对于所述基板的所述第一表面的法线在第三角范围中的反射光,所述输出表面被成形为将由所述重导向表面在所述第三角范围中提供的光折射为折射光,并且在所述二级光学器件的所述输出表面的外侧相对于所述基板的所述第一表面的法线在第四角范围中输出所述折射光;所述二级光学器件限定经过所述顶点的光轴;并且
其中,所述一个或多个一级光学器件、所述光导和所述二级光学器件由透明材料一体地形成。
152.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述二级光学器件关于穿过所述顶点的所述光轴旋转对称。
153.根据权利要求151所述的照明装置,进一步包括:反射器光学器件,所述反射器光学器件面向所述输出表面,所述反射器光学器件被成形为将由所述二级光学器件的所述第二输出表面在所述第四角范围中输出的光中的至少一些反射为第一反射光,并且提供相对于所述基板的所述第一表面的法线在第五角范围中的所述第一反射光,其中,所述第五角范围不同于所述第四角范围。
154.根据权利要求153所述的照明装置,其中,所述一级光学器件中的至少一个、所述光导、所述二级光学器件和所述反射器光学器件的至少一部分的一个或多个截面包括直部分和弓形部分中至少一种中的多个。
155.根据权利要求154所述的照明装置,其中,所述一个或多个截面形成N边形。
156.根据权利要求155所述的照明装置,其中,N为奇数。
157.根据权利要求155所述的照明装置,其中,所述多边形为正多边形。
158.根据权利要求154所述的照明装置,其中,所述一个或多个截面指与所述二级光学器件的所述光轴相垂直的平面。
159.根据权利要求154所述的照明装置,其中,所述一个或多个截面指与所述二级光学器件的所述光轴相平行的平面。
160.根据权利要求153所述的照明装置,其中,所述LEE中的一个或多个、所述一级光学器件中的一个或多个、所述光导和所述反射器光学器件关于所述二级光学器件的所述光轴旋转对称。
161.根据权利要求160所述的照明装置,其中,所述旋转对称为离散旋转对称。
162.根据权利要求160所述的照明装置,其中,所述二级光学器件的所述旋转对称为离散旋转对称。
163.根据权利要求153所述的照明装置,其中,所述LEE中的一个或多个、所述一级光学器件中的一个或多个、所述二级光学器件和所述反射器光学器件关于所述二级光学器件的所述光轴不对称。
164.根据权利要求153所述的照明装置,其中,所述一级光学器件中的至少一个、所述光导、所述二级光学器件和所述反射器光学器件的至少一部分具有沿着相对应部分的延伸的均匀截面。
165.根据权利要求153所述的照明装置,其中,
参数组合包括:(i)所述一个或多个一级光学器件的形状,(ii)所述重导向表面的形状和其相对于所述二级光学器件的输入端的方位,(iii)所述输出表面的形状和其相对于所述重导向表面的所述的方位;以及(iv)所述光导的配置,以及(v)由所述一个或多个LEE在所述第一角范围内提供的光的强度分布;所述参数组合确定所述第四角范围,其中,所述参数组合被定制为使得所述第四角范围匹配预先限定的第四角范围。
166.根据权利要求165所述的照明装置,其中,
相对于以下中的一个或多个:所述LEE中的一个或多个、所述一级光学器件中的一个或多个、所述光导和所述二级光学器件,所述LEE中的一个或多个、所述一级光学器件中的一个或多个、所述光导和所述二级光学器件的相对偏移确定所述第四角范围的不对称性,其中,所述相对偏移被选择成使得所述第四角范围的所述不对称性匹配预先限定的不对称性。
167.根据权利要求166所述的照明装置,其中,所述一个或多个LEE提供不对称的第一角范围并且所述参数组合被定制为提供实质上不对称的预先限定的第四角范围。
168.根据权利要求166所述的照明装置,其中,所述一个或多个LEE提供实质上对称的第一角范围并且所述参数组合被定制为提供实质上不对称的预先限定的第四角范围。
169.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述反射器光学器件与所述二级光学器件的所述输出表面间隔开。
170.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述反射器光学器件耦合到所述二级光学器件的所述输出表面的边缘,并且所述反射器光学器件的至少一部分为所述实心二级光学器件的所述输出表面的至少一部分相对于经过所述光轴的所述照明装置的至少一个截面的渐开线。
171.根据权利要求151所述的照明装置,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第一部分包括所述第一反射光中的至少一些。
172.根据权利要求171所述的照明装置,其中,所述反射器光学器件至少部分地透射由所述实心二级光学器件的所述输出表面在所述第四角范围中输出的光中的至少一些,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括所透射的光。
173.根据权利要求172所述的照明装置,其中,所述反射器光学器件具有穿孔,所述穿孔被定位成透射由所述实心二级光学器件的所述输出表面在所述第四角范围中输出的光中的至少一些,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括所透射的光。
174.根据权利要求172所述的照明装置,其中,所述反射器光学器件包括一个或多个透明部分,所述一个或多个透明部分被定位成透射由所述实心二级光学器件的所述输出表面在所述第四角范围中输出的光中的至少一些,其中,由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括所透射的光。
175.根据权利要求171所述的照明装置,其中,所述反射器光学器件被布置成与所述第四角范围具有部分重叠,使得由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第二部分包括由所述实心光学器件的所述输出表面在所述第四角范围中输出的、未反射地经过所述反射器光学器件的光中的至少一些。
176.根据权利要求153所述的照明装置,其中,所述反射器光学器件与所述基板热耦合。
177.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述重导向表面包括反射性材料,其中,所述反射性材料包括Ag或Al中的一种或多种。
178.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述重导向表面的所述顶点为具有非零曲率半径的圆角角顶。
179.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述重导向表面在与所述二级光学器件的所述光轴相平行的截面平面中具有弓形形状。
180.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述重导向表面在与所述光轴相平行的截面平面中具有线性形状,使得所述顶点在所述截面平面中具有V形的形状。
181.根据权利要求151所述的照明装置,其中,对于与所述二级光学器件的所述光轴相平行的截面平面,所述重导向表面被成形为圆弧。
182.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述重导向表面具有开口。
183.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述重导向表面的至少部分局部地透射光。
184.根据权利要求151所述的照明装置,其中,对于穿过所述二级光学器件的所述光轴的截面平面,所述重导向表面的第一部分被成形为多个能够分离的、分段可微的第一曲线。
185.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述基板一体地形成。
186.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述基板包括多个基板小片。
187.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件一体地形成。
188.根据权利要求151所述的照明装置,其中,所述一个或多个LEE和所述一个或多个一级光学器件一体地形成。
189.根据权利要求151所述的照明装置,其中,角范围包括:(i)所述角范围的发散度;以及(ii)在所述角范围中的光的传播的主流方向,其中,所述传播的主流方向对应于强度分布的一部分具有最大值的方向;并且所述发散度对应于以下立体角,在立体角外侧,所述强度分布降低到低于所述强度分布的最大值的预先限定的分数。
190.根据权利要求189所述的照明装置,其中,所述预先限定的分数为5%。
191.一种照明装置,包括:
基板,所述基板具有第一和第二相反表面,使得所述第一表面和所述第二表面中的每一个为细长的并且具有纵向维度和比所述纵向维度短的横向维度;
多个发光元件(LEE),所述LEE布置于所述基板的第一表面上并且沿着所述纵向维度分布使得所述LEE在操作期间相对于所述基板的所述第一表面的法线在第一角范围中发光;
一个或多个一级光学器件,所述一个或多个一级光学器件以细长配置沿着所述第一表面的纵向维度布置并且与所述LEE耦合,所述一个或多个一级光学器件被成形为重导向从所述LEE在所述第一角范围中接收的光,并且提供在第二角范围中的重导向光,至少在与所述基板的所述第一表面的所述纵向维度相垂直的平面中,所述第二角范围的发散度小于所述第一角范围的发散度;
二级光学器件,所述二级光学器件包括沿着所述纵向维度细长的反射器光学器件,所述反射器光学器件与所述一个或多个一级光学器件间隔开并且面向所述一个或多个一级光学器件,其中,所述反射器光学器件被成形为将由所述一个或多个一级光学器件在所述第二角范围中提供的光中的至少一些反射为相对于所述基板的所述第一表面的法线在第三角范围中的反射光,其中,所述第三角范围不同于所述第二角范围,使得所述反射光中的至少一些表示由所述照明装置在操作期间输出的所述强度分布的第一部分。
192.根据权利要求191所述的照明装置,其中,所述一个或多个一级光学器件包括一个一体地形成的一级光学器件。
193.一种照明装置,包括:
至少一个发光元件(LEE),
至少一个光学元件,所述光学元件被定位成接收由所述至少一个LEE发射的光,所述光学元件包括至少一个光学界面,所述光学界面被成形为使所接收的光在至少一个维度上准直;
光导,所述光导包括都从第一端延伸到第二端的两个对置平面表面,所述光导被定位成在所述第一端接收由所述光学元件准直的光并且在所述平面表面之间将所述光引导至所述第二端;以及
光学提取器,所述光学提取器在所述第二端光学地耦合到所述光导,所述光学提取器包括第一光学界面和第二光学界面,所述第一光学界面被定位成反射从所述光导出射的光,并且所述第二光学界面被定位成透射由所述第一光学界面反射的光。
194.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述至少一个LEE包括布置成一排的多个发光二极管(LED)。
195.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述至少一个LEE中的每一个具有实质上相同的发射光谱。
196.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述至少一个LEE中的每一个在操作期间发射白光。
197.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述至少一个LEE中的至少一些为颜色LED。
198.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述至少一个LEE中的至少一些为蓝色、紫色或紫外线LED。
199.根据权利要求198所述的照明装置,进一步包括:波长转换材料,所述波长转换材料在由所述至少一个LEE发射的光路中远离所述至少一个LEE定位,所述波长转换材料被布置成将来自所述至少一个LEE的光中的至少一些转换为更长波长的光。
200.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述至少一个LED具有从0.1W至2W范围的标称功率。
201.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光学元件的至少一个光学界面被成形为在两个维度上使所述光准直。
202.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光学元件的至少一个光学界面具有抛物线形截面轮廓。
203.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光学元件光学地耦合到所述光导的所述第一端。
204.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光学元件与所述光导一体地形成。
205.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光导的对置平面表面为平行的。
206.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光导由电介质材料形成。
207.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光导为具有一定长度、宽度和厚度的电介质材料的矩形件,其中所述宽度对应于在所述第一端与所述第二端之间的所述矩形的维度,所述厚度对应于在所述对置平面表面之间的维度;并且所述长度对应于与所述宽度和所述厚度正交的维度,所述长度大于所述宽度和所述厚度。
208.根据权利要求207所述的照明装置,其中,所述宽度大于所述厚度。
209.根据权利要求208所述的照明装置,其中,所述厚度为1cm或更小。
210.根据权利要求207所述的照明装置,其中,所述电介质材料为有机聚合物。
211.根据权利要求210所述的照明装置,其中,所述有机聚合物为丙烯酸。
212.根据权利要求210所述的照明装置,其中,所述电介质材料为无机玻璃。
213.根据权利要求1所述的照明装置,其中,对于截面平面而言,所述第一光学界面具有包括角顶的形状。
214.根据权利要求213所述的照明装置,其中,所述光学提取器沿着与所述截面平面正交地延伸的轴线具有均匀的截面形状。
215.根据权利要求213所述的照明装置,其中,所述第一光学界面包括第一平面部分和第二平面部分,所述第一平面部分和所述第二平面部分在对应于所述截面平面中的角顶的边缘处会合。
216.根据权利要求215所述的照明装置,其中,平面光导表面被布置成关于在所述第一端与所述第二端之间延伸的假想平面对称并且所述第一光学界面的边缘位于所述假想平面中。
217.根据权利要求216所述的照明装置,其中,所述第一平面部分和所述第二平面部分被布置成关于假想平面对称。
218.根据权利要求216所述的照明装置,其中,所述第一平面部分和所述第二平面部分被布置成关于所述假想平面不对称。
219.根据权利要求213所述的照明装置,其中,所述光学提取器的所述第一光学界面在所述截面平面中具有V形形状。
220.根据权利要求213所述的照明装置,其中,所述第二界面在所述截面平面中具有弓形形状的部分。
221.根据权利要求220所述的照明装置,其中,所述弓形部分具有恒定的曲率半径。
222.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光学提取器包括由电介质材料形成的部分,其中,该部分的第一表面对应于所述第一光学界面并且该部分的第二表面对应于所述第二光学界面。
223.根据权利要求222所述的照明装置,其中,所述光学提取器包括邻近所述第一表面的、由第二材料形成的部分,所述第一光学界面为在所述第二材料的部分与所述电介质材料的部分之间的界面。
224.根据权利要求223所述的照明装置,其中,所述第二材料为反射性材料。
225.根据权利要求223所述的照明装置,其中,所述第二材料为金属。
226.根据权利要求225所述的照明装置,其中,所述金属为铝。
227.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光学提取器包括具有圆柱形轴线的圆柱形元件和沿着圆柱形轴线延伸的楔形凹槽。
228.根据权利要求227所述的照明装置,其中,所述圆柱形元件由电介质材料形成,并且所述光学提取器进一步包括设置于所述楔形凹槽的表面上用于所述第一光学界面的第二材料。
229.根据权利要求227所述的照明装置,其中,所述楔形凹槽的所述表面为所述第一光学界面,并且所述圆柱形元件的圆柱形表面为所述第二光学界面。
230.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光导光学地耦合到所述光学提取器。
231.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光导与所述光学提取器一体地形成。
232.根据权利要求193所述的照明装置,其中,对于截面平面而言,所述第一光学界面具有第一弓形形状并且所述第二光学界面具有第二弓形形状。
233.根据权利要求232所述的照明装置,其中,所述光学提取器沿着与所述截面平面正交地延伸的轴线具有均匀的截面形状。
234.根据权利要求232所述的照明装置,其中,所述光学提取器在所述截面平面中在与所述平面表面中的第一个相垂直的方向上延伸超过所述第一平面表面,但在与所述第二平面表面相垂直的方向上并不延伸超过所述第二平面表面。
235.根据权利要求193所述的照明装置,其中,所述光学元件和光学提取器被成形为,使得在第一平面中,所述照明装置实质上将全部光导向至从-45度至45度的立体角的范围中,其中0度对应于所述光导的平面表面的法线。
236.根据权利要求235所述的照明装置,其中,所述光学元件和所述光学提取器被成形为使得所述照明装置在所述第一平面中关于约0度不对称地分布所述光。
237.根据权利要求235所述的照明装置,其中,所述光学元件和所述光学提取器被成形为,使得在正交于所述第一平面的第二平面中,所述照明装置将实质上全部光导向至从-45度至45度的立体角的范围中,其中0度对应于所述光导的平面表面的法线。
238.根据权利要求193所述的照明装置,其中,对于截面平面而言,所述第二光学界面具有为恒定半径R的圆弧的形状,并且所述第一光学界面设置于与所述圆弧同心的半径为R/n的假想圆内,其中n为用来形成所述光学提取器的材料的折射率。
239.根据权利要求193所述的照明装置,进一步包括:反射器,所述反射器被定位成接收由所述第二光学界面透射的光中的至少一些。
240.根据权利要求239所述的照明装置,其中,所述反射器包括第一部分和第二部分,所述第一部分和所述第二部分在所述光导的对置侧上延伸。
241.根据权利要求240所述的照明装置,其中,所述第一部分和所述第二部分各包括被定位成接收由所述第二光学界面透射的光的弯曲表面。
242.根据权利要求241所述的照明装置,其中,在截面平面中,所述弯曲表面呈相对于从所述第二光学界面接收的光的传播的主流方向凹入的形状。
243.根据权利要求241所述的照明装置,其中,所述弯曲表面为镜面反射性表面。
244.根据权利要求240所述的照明装置,其中,所述第一部分和所述第二部分被穿孔,所述穿孔被定位成透射由所述第二光学界面透射的光的至少一些。
245.根据权利要求239所述的照明装置,其中,所述光学元件、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在第一平面中,所述照明装置将光导向至关于0度实质上对称的立体角范围中,其中0度对应于从所述光导的所述第一端延伸到所述第二端的方向。
246.根据权利要求239所述的照明装置,其中,所述光学元件、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在第一平面中,所述照明装置将光导向至关于0度实质上不对称的角范围中,其中0度对应于从所述光导的所述第一端延伸到所述第二端的方向。
247.根据权利要求239所述的照明装置,其中,所述光学元件、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在第一平面中,所述照明装置将光的至少一些导向至-45度至45度的角范围中,其中0度对应于从所述光导的所述第一端延伸到所述第二端的方向。
248.根据权利要求247所述的照明装置,其中,所述光学元件、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在所述第一平面中,所述照明装置将实质上全部光导向至从-45度至45度的角范围中。
249.根据权利要求247所述的照明装置,其中,所述光学元件、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在所述第一平面中,所述照明装置并不将任何光导向至-90度至-45度和45度至90度的任何角内。
250.根据权利要求249所述的照明装置,其中,所述光学元件、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在所述第一平面中,所述照明装置将光的至少一些导向至-110度至-90度和90度至110度的角范围中。
251.根据权利要求239所述的照明装置,其中,所述光学元件、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在第一平面中,所述照明装置将光的至少一些导向至-90度至-45度和45度至90度的角范围中,其中0度对应于从所述光导的所述第一端延伸到所述第二端的方向。
252.根据权利要求251所述的照明装置,其中,所述光学元件、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在所述第一平面中,所述照明装置将所述光实质上全部导向至-90度至-45度和45度至90度的角范围中。
253.根据权利要求251所述的照明装置,其中,所述光学元件、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在所述第一平面中,所述照明装置在-75度至-60度和60度至75度的角范围中最亮。
254.根据权利要求239所述的照明装置,其中,所述反射器被定位成远离所述光学提取器。
255.一种方法,所述方法包括将根据权利要求193所述的照明装置附连到天花板并且将电源电连接到所述照明装置。
256.根据权利要求255所述的方法,其中,所述天花板为建筑物中的房间的天花板。
257.根据权利要求255所述的方法,其中,所述天花板为车库的天花板。
258.一种照明装置,包括:
至少一个发光元件(LEE),
至少一个收集器,所述至少一个收集器被布置成接收由所述至少一个LEE所发射的光并且被成形为提供发散度小于从所述至少一个LEE所接收的光的发散度的光;
光导,所述光导包括第一端和第二端,所述光导被定位成在所述第一端接收由所述至少一个收集器提供的光并且将所述光引导至所述第二端;
反射器;以及
光学提取器,所述光学提取器在所述光导的所述第一端与所述第二端之间沿着正交于第一方向的纵向轴线延伸,所述光学提取器在所述第二端光学地耦合到所述光导,所述光学提取器被布置成将从所述光导出射的光导向至所述反射器,
其中,所述至少一个收集器、所述光学提取器和所述反射器被成形为使得在第一平面中,所述照明装置将光的至少一些导向至-90度至90度的第一角范围中,并且实质上不将任何光导向至从-90度至90度的第二角范围中,其中0度对应于所述第一方向。
259.一种照明系统,包括:
多个照明装置,每个照明装置包括:
多个发光元件(LEE),所述LEE沿着相对应的第一轴线布置;
一个或多个收集器,所述一个或多个收集器被布置成接收由所述LEE发射的光,并且被成形为提供比从所述LEE接收的光的发散度更小发散度的光;
光学提取器,所述光学提取器沿着平行于所述第一轴线的相对应的纵向轴线延伸;以及
光导,所述光导被定位成在所述光导的第一端接收由所述一个或多个收集器提供的光并且将光引导至所述光导的第二端,
其中,所述光学提取器在所述第二端光学地耦合到所述光导,所述光学提取器被成形为将由所述光导引导的光重导向至所述光导任一侧上的一定角范围中,
其中,所述照明装置连接到彼此以形成多边形,使得所连接的模块的所述纵向轴线位于共同平面中。
260.根据权利要求259所述的照明系统,其中,所述多边形具有小于2英尺的最大尺寸。
261.根据权利要求259所述的照明系统,其中,所述多边形为四边形。
262.根据权利要求259所述的照明系统,其中,所述多边形包括四个或更多个照明装置。
263.根据权利要求259所述的照明系统,其中,所述光学提取器被成形为将光重导向至所述光导的对置侧上的不同角范围中。
264.根据权利要求259所述的照明系统,其中,所述光学提取器包括第一光学界面,所述第一光学界面被定位成从所述光导接收光并且在所述光导的任一侧反射光。
265.根据权利要求264所述的照明系统,其中,对于截面平面而言,所述第一光学界面具有包括角顶的形状。
266.根据权利要求264所述的照明系统,其中,所述光学提取器进一步包括第二光学界面,所述第二光学界面定位于由所述第一光学界面反射的所述光路中并且被配置成将光透射到所述角范围中。
267.根据权利要求266所述的照明系统,其中,对于截面平面而言,所述第二界面具有带有弓形形状的部分。
268.根据权利要求267所述的照明系统,其中,所述弓形部分具有恒定的曲率半径。
269.一种照明装置,包括:
多个发光元件(LEE),所述LEE沿着第一轴线延伸;
至少一个收集器,所述至少一个收集器被布置成接收由所述LEE发射的光并且将光重导向至正交于所述第一轴线的方向的范围中,使所述光至少部分地准直;
第一反射性表面,所述第一反射性表面沿着平行于所述第一轴线的纵向轴线延伸,
其中,所述反射性表面的至少一部分被定位成从所述至少一个收集器接收光并且将所述光反射到所述第一轴线和纵向轴线的共同平面的仅一侧上的一定角范围中。
270.根据权利要求269所述的照明装置,其中,所述至少一个收集器包括多个收集器,每个收集器被布置成接收由所述多个LEE中的相对应的一个发射的光。
271.根据权利要求269所述的照明装置,其中,所述至少一个收集器包括被成形为使光在至少一个维度上准直的至少一个光学界面。
272.根据权利要求270所述的照明装置,其中,所述至少一个光学界面被成形为使光在两个维度上准直。
273.根据权利要求270所述的照明装置,其中,对于截面而言,所述至少一个收集器的所述至少一个光学界面具有抛物线形状。
274.根据权利要求269所述的照明装置,其中,所述至少一个收集器包括由实心电介质材料形成的元件,所述元件被布置成将来自所述LED的光朝向所述第一反射性表面透射。
275.根据权利要求269所述的照明装置,其中,所述至少一个收集器包括反射性表面,所述反射性表面被布置成将来自所述LED的光朝向所述第一反射性表面反射。
276.根据权利要求269所述的照明装置,其中,所述第一反射性表面为弯曲表面。
277.根据权利要求276所述的照明装置,其中,所述弯曲表面为相对于由所述至少一个收集器提供的光的传播方向的凹表面。
278.根据权利要求269所述的照明装置,其中,所述至少一个收集器和第一反射性表面被成形为使得所述照明装置仅照射所述共同平面的所述一侧。
279.一种物品,其包括:
橱柜;以及
安装到所述橱柜的表面上的根据权利要求269所述的照明装置。
280.一种物品,其包括:
具有工作表面的一件家具,
根据权利要求269所述的照明装置;以及
安装固定件,所述安装固定件被布置成定位所述照明装置以照射所述工作表面。
281.一种照明装置,包括:
至少一个发光二极管(LEE),所述至少一个LEE定位在第一平面处;
至少一个收集器,所述至少一个收集器被布置成接收由所述至少一个LEE所发射的光并且使所述接收的光至少部分地准直,
光导,所述光导包括第一端和第二端,其中,所述第一端和所述第二端限定与所述第一平面正交的方向,并且所述光导被定位成在所述第一端接收由所述至少一个收集器提供的光并且将所述光引导至所述第二端;
第一表面,所述第一表面被定位成将从所述光导出射的光反射到朝向所述第一平面的一定角范围中;以及
第二表面,所述第二表面被布置成延伸穿过所述角范围并且将由所述第一表面反射的光的至少一些远离所述第一平面反射。
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