CN107062103A - 包括多个发光元件的照明装置 - Google Patents

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布赖恩·D·奥格诺夫斯基
乔治·E·史密斯
英戈·施派尔
罗伯特·V·斯蒂尔
杰奎琳·滕
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Abstract

包括多个发光元件的照明装置，被配置成操纵由一个或多个发光元件提供的光。该照明装置的特征在于一个或多个光耦合器，所述一个或多个光耦合器将照明从所述LEE重引导至反射器，之后反射器将所述光引导到一个角度范围中。在一些实施方案中，照明装置包括从第一反射器反射光的至少一些的第二反射器。在某些实施方案中，照明装置包括将光从收集器导引至第一反射器的光导。照明装置的部件可以被配置成提供提供各种强度分布的照明装置。此类照明装置可以被配置成为特定的照明应用提供光，包括办公室照明、作业照明、橱柜照明、车库照明、泛光照明、色温可调照明以及向下照明。

Description

包括多个发光元件的照明装置
本申请是分案申请，原案申请是2015年9月24日进入中国的、申请号为PCT/US2013/024525、申请日为2013年2月1日的国际申请的中国国家阶段，国家申请号为201380075046.3。
技术领域
本发明涉及照明装置，特别是包括多个发光元件的照明装置。
背景技术
光源用于各种应用，如提供一般照明并向电子显示器(例如，LCD)提供光。从以往来看，白炽光源已广泛用于一般照明目的。白炽光源通过将灯丝加热至高温直到它发光来产生光。热灯丝受到填充满惰性气体或抽真空的玻璃外罩的保护而免于空气中发生氧化的影响。白炽光源在许多应用中逐渐被其他类型的电灯如荧光灯、紧凑型荧光灯(CFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、高强度放电灯以及发光二级管(LED)替代。
发明内容
公开了各种照明设备(luminaire)(又称为照明装置)，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，照明设备的实施方案的特征是一个或多个光耦合器(例如，抛物线状反射器)，所述一个或多个光耦合器将照明从LEE重引导至反射器，之后所述反射器将光引导到一个角度范围中。在一些实施方案中，所述照明设备包括从所述第一反射器反射光的至少一些的第二反射器。在某些实施方案中，所述照明设备包括将光从所述光耦合器导引至所述第一反射器的光导。所述照明设备的部件能够以各种方式配置，以使得所述照明设备可以输出各种强度分布。此类照明设备可以被配置成为特定的照明应用提供光，包括办公室照明、作业照明、橱柜照明、车库照明、泛光照明(wall wash)、色温可调照明(stack lighting)以及向下照明。
在其他优点当中，所述照明设备的实施方案可以在针对特定照明应用定制的角度范围内向低廉的照明解决方案提供高度均匀的照明和色度(又称为颜色)。
在一方面，照明装置包括衬底，所述衬底具有第一相对表面和第二相对表面，以使得所述第一表面和第二表面各自是伸长的，并且具有纵向尺寸以及短于所述纵向尺寸的横向尺寸；多个发光元件(LEE)，所述多个发光元件布置在所述衬底的所述第一表面上并且沿所述纵向尺寸分布，以使得所述LEE在运行期间在相对于所述衬底的所述第一表面的法线的第一角度范围内发射光；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沿所述第一表面的所述纵向尺寸布置在伸长配置中并且与所述LEE耦合，所述一个或多个实心一级光学器件被成形来重引导从LEE接收的处在所述第一角度范围内的光，并且将重引导的光提供在第二角度范围内，所述第二角度范围的发散度至少在垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的平面中小于所述第一角度范围的发散度；实心光导，所述实心光导包括输入端和输出端，所述实心光导的所述输入端和输出端在所述纵向尺寸上是伸长的并且具有基本上相同的形状，其中所述实心光导的所述输入端耦合至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提供在所述第二角度范围内的光，并且所述实心光导被成形来导引从所述实心一级光学器件接收的处在所述第二角度范围内的光，并且在所述实心光导的所述输出端处将所导引的光提供在相对于所述衬底的所述第一表面而言基本上相同的第二角度范围内；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、与所述输入端相对的重引导表面以及第一输出表面和第二输出表面，以使得所述实心二级光学器件的所述输入端、重引导表面以及第一输出表面和第二输出表面各自沿所述纵向尺寸是伸长的。所述实心二级光学器件的所述输入端耦合至所述实心光导的所述输出端，以接收由所述实心光导提供在所述第二角度范围内的光。所述重引导表面具有第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分反射在所述实心二级光学器件的所述输入端处接收的处在所述第二角度范围内的光，并且分别朝向所述第一输出表面和第二输出表面将所述反射光提供在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第三角度范围和第四角度范围内，其中所述第三角度范围和第四角度范围中的光的传播的至少主要方向不同于彼此并且在至少垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的方向上不同于所述第二角度范围内的光的传播的主要方向。所述第一输出表面被成形来折射由所述重引导表面的所述第一部分在所述第三角度范围内提供的光为第一折射光，并且在所述实心二级光学器件的所述第一输出表面之外相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第五角度范围内输出所述第一折射光，并且所述第二输出表面被成形来折射由所述重引导表面的所述第二部分在所述第四角度范围内提供的光为第二折射光，并且在所述实心二级光学器件的所述第二输出表面之外在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第六角度范围内输出所述第二折射光。
前述和其他实施方案可以各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)。所述照明装置还可以包括三级光学器件，所述三级光学器件包括沿所述纵向尺寸伸长的第一反射器，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来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度范围内输出的光的至少一些折射为在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第七角度范围内的第一折射光，其中所述第七角度范围的光的传播的至少主要方向至少在垂直于所述纵向尺寸的平面中不同于所述第五角度范围的光的传播的主要方向，以使得由所述照明装置在运行期间输出的强度分布的第一部分包括至少一些所述第一折射光。所述第一反射器可以耦合至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是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。所述三级光学器件还可以包括沿所述纵向尺寸伸长的第二反射器，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来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度范围内输出的光的至少一些反射为在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第八角度范围内的第二反射光，其中所述第八角度范围的光的传播的至少主要方向至少在垂直于所述纵向尺寸的平面中不同于所述第六角度范围的光的传播的主要方向，以使得由所述照明装置在运行期间输出的强度分布的第一部分包括至少一些所述第二反射光。
在一些实现方式中，所述第一反射器和第二反射器至少部分地分别透射由所述实心二级光学器件的所述第一输出表面和第二输出表面在所述第五角度范围和第六角度范围内输出的光的至少一些，其中由所述照明装置在运行期间输出的强度分布的第二部分包括所述透射光。所述第一反射器和第二反射器具有开口，所述开口被定位成分别透射由所述实心二级光学器件的所述第一输出表面和第二输出表面在所述第五角度范围和第六角度范围内输出的光的至少一些，其中由所述照明装置在运行期间输出的强度分布的所述第二部分包括所述透射光。
在一些实现方式中，第一参数组合可以包括(i)所述一个或多个一级光学器件的形状，(ii)所述重引导表面的所述第一部分的形状以及其相对于所述实心二级光学器件的所述输入端的取向，(iii)所述第一输出表面的形状以及其相对于所述重引导表面的所述第一部分的取向，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度范围，其中所述第一参数组合被定制成使得所述第五角度范围与预定义的第五角度范围匹配；第二参数组合可以包括(v)所述一个或多个一级光学器件的所述形状，(vi)所述重引导表面的所述第二部分的形状以及其相对于所述实心二级光学器件的所述输入端的取向，(vii)所述第二输出表面的形状以及其相对于所述重引导表面的所述第一部分的取向，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度范围，其中所述第二参数组合被定制成使得所述第六角度范围与预定义的第六角度范围匹配，并且所述重引导表面的所述第一部分和第二部分相对于所述实心二级光学器件的所述输入端的相对偏移确定了所述第五角度范围与所述第六角度范围之间的光的相对分布，其中所述相对偏移被选择来使得所述相对分布与预定义的相对分布匹配。
在一些实现方式中，所述第一参数组合还可以包括由所述一个或多个LEE提供在所述第一角度范围内的光的强度分布，第二参数组合还包括由所述一个或多个LEE在所述第一角度范围内提供的光的强度分布。权利要求7所述的照明装置还可以包括三级光学器件，其包括：沿所述纵向尺寸伸长的反射器，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定义的第五角度范围内输出的光的至少一些反射为在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第七角度范围内的第一反射光，其中所述第七角度范围的光的传播的至少主要方向至少在垂直于所述纵向尺寸的平面中不同于所述预定义的第五角度范围的光的传播的主要方向，以使得由所述照明装置在运行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运行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定义的第六角度范围内输出的光的至少一些，其中所述强度分布相对于所述第一部分和所述第二部分是不对称的。
在一些实现方式中，系统可以包括N个这样的照明装置，其中N是大于或等于4的偶数，所述N个照明装置彼此连接以形成多边形，以使得所连接的照明装置的衬底位于公共平面上，并且所连接的照明装置当中任何成对的平行的照明装置朝向彼此输出所述强度分布的所述第一部分，并且远离彼此输出所述强度分布的所述第二部分。N可以是大于或等于3的数值，所述N个照明装置被布置成使得所述照明装置的所述衬底基本上是共平面的，并且所述照明装置中的每一个可以朝向所述照明装置中的一个或多个相对照明装置输出所述强度分布的所述第一部分，并且远离彼此发射所述强度分布的所述第二部分。在一些实现方式中，N可以是奇数。
在一些实现方式中，所述实心二级光学器件的所述输入端、所述重引导表面以及所述第一输出表面和第二输出表面中的至少一个具有垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的均匀的截面形状。在一些实现方式中，对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的截面平面，所述重引导表面具有将所述重引导表面的所述第一部分与第二部分分开的反射点。在一些实现方式中，对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的截面平面，所述重引导表面被成形为圆的弧，并且所述重引导表面的所述第一部分和第二部分表示所述圆的所述弧的第一部分和第二部分。在一些实现方式中，对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的截面平面，所述重引导表面的所述第一部分和第二部分中的任一个具有一个或多个反射点。在一些实现方式中，对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的截面平面，所述重引导表面的所述第一部分被成形为多个潜在不相交的分段可微第一曲线，并且所述重引导表面的所述第二部分被成形为多个潜在不相交的分段可微第二曲线。
在一些实现方式中，所述多个LEE和所述一个或多个实心一级光学器件是一体成型的。在一些实现方式中，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是由一种或多种透明材料一体成型，并且所述一种或多种透明材料具有基本上匹配的折射率。
角度范围包括(i)所述角度范围的发散度，以及(ii)所述角度范围内的光的传播的主要方向，其中传播的主要方向与强度分布的一部分在其上具有最大值的方向对应，并且所述发散度与在其之外，所述强度分布下降到所述强度分布的所述最大值的预定义的分数以下的立体角度对应。
在另一方面，照明装置包括一个或多个发光元件(LEE)，所述一个或多个发光元件操作性地设置在一个或多个衬底上并且被配置成在第一角度范围内发射光；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光学耦合并且被配置成在所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输入端处引导从所述一个或多个LEE接收的在所述第一角度范围内的光，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处将引导的光提供在第二角度范围内，所述第二角度范围的发散度小于所述第一角度范围的发散度；光导，所述光导在所述光导的输入端处与所述一个或多个一级光学器件的所述一个或多个输出端光学耦合，所述光导被成形来将从所述一个或多个一级光学器件接收的在所述第二角度范围内的光导引至所述光导的输出端，并且在所述光导的所述输出端将导引的光提供在基本上相同的第二角度范围内；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处与所述光导的所述第二端光学耦合以从所述光导接收光，所述实心二级光学器件具有与所述实心二级光学器件的所述输入端间隔开的重引导表面以及输出表面，所述重引导表面被配置成反射在所述实心二级光学器件的所述输入端处接收的处在所述第二角度范围内的光，并且朝向所述输出表面将所述反射光提供在第三角度范围内，所述输出表面在所述输入端与所述重引导表面之间延伸，所述输出表面被成形来折射由所述重引导表面在所述第三角度范围内提供的光为折射光，并且在所述实心二级光学器件的所述输出表面之外输出第四角度范围内的所述折射光，所述实心二级光学器件具有伸长配置以使所述第四角度范围具备纵向延伸部以及较短的横向延伸部。
前述和其他实施方案可以各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)。在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括第二重引导表面和第二输出表面，所述第二重引导表面与所述实心二级光学器件的所述输入端间隔开，并且被配置成反射所述实心二级光学器件的所述输入端接收的处在所述第二角度范围内的光并且朝向所述第二输出表面将所述反射光提供在第五角度范围内，所述第二输出表面在所述输入端与所述第二重引导表面之间延伸，所述第二输出表面被形成来将由所述第二重引导表面在所述第五角度范围内提供的光折射为在所述实心二级光学器件的所述第二输出表面之外的第六角度范围内的折射光，所述实心二级光学器件的所述伸长配置被配置成使所述第六角度范围具备纵向尺寸。在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括伸长的第一二级反射器，所述伸长的第一二级反射器面向所述输出表面并且沿所述第四角度范围的纵向延伸部布置，其中所述第一二级反射器被成形来反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度范围内输出的光的至少一些为第一反射光，并且将所述第一反射光提供在第七角度范围内，其中所述第七角度范围不同于所述第四角度范围。
在一些实现方式中，所述伸长的第一二级反射器与所述输出表面是间隔开的。在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括伸长的第二二级反射器，所述伸长的第二二级反射器面向所述第二输出表面并且沿所述第六角度范围的纵向延伸部布置，其中所述第二二级反射器被成形来反射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度范围内输出光的至少一些为第二反射光，并且将所述第二反射光提供在第八角度范围内，其中所述第八角度范围不同于所述第六角度范围。所述伸长的第二二级反射器可以与所述第二输出表面间隔开。
在一些实现方式中，所述一个或多个衬底包括一个一体成型的伸长的衬底。在一些实现方式中，所述一个或多个衬底包括多个衬底，所述多个衬底具有伸长配置。在一些实现方式中，一个或多个LEE和一个或多个一级光学器件是一体成型的。在一些实现方式中，所述一个或多个一级光学器件包括一个一体成型的伸长的一级光学器件。在一些实现方式中，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伸长配置。在一些实现方式中，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。在一些实现方式中，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是由一种或多种透明材料一体成型，并且所述一种或多种透明材料具有基本上匹配的折射率。
在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括设置在所述实心二级光学器件的所述重引导表面上的反射层。在一些实现方式中，所述实心二级光学器件的所述重引导表面被配置成通过全内反射反射在所述实心二级光学器件的所述输入端处接收的处在所述第二角度范围内的光的至少一些。所述第四角度范围的纵向延伸部垂直于由所述一个或多个LEE在所述第一角度范围内发射的光的传播的主要方向。在一些实现方式中，所述光导的所述输入端的形状与所述一个或多个一级光学器件的所述输出端的形状匹配。在一些实现方式中，所述实心二级光学器件的所述输入端的形状与所述光导的所述输出端的形状匹配。
在一方面，照明装置包括衬底，所述衬底具有第一和第二相对表面，以使得所述第一表面和第二表面各自是伸长的并且具有纵向尺寸和短于所述纵向尺寸的横向尺寸；多个发光元件(LEE)，所述多个发光元件布置在所述衬底的所述第一表面上并且沿所述纵向尺寸分布，以使得所述LEE在运行期间在相对于所述衬底的所述第一表面的法线的第一角度范围内发射光；一个或多个一级光学器件，所述一个或多个一级光学器件布置在沿所述第一表面的所述纵向尺寸的伸长配置中并且与所述LEE耦合，所述一个或多个一级光学器件被成形来重引导从所述LEE接收的处在所述第一角度范围内的光，并且将所述重引导的光提供在第二角度范围内，所述第二角度范围的发散度至少在垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的平面中小于所述第一角度范围的发散度；二级光学器件，所述二级光学器件包括沿所述纵向尺寸伸长的重引导表面，所述二级光学器件的所述重引导表面间隔离开且面向所述一级光学器件中的所述一个或多个，其中所述重引导表面的第一部分和第二部分反射从所述一个或多个一级光学器件接收的处在所述第二角度范围内的光，并且分别将所述反射光提供在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第三角度范围和第四角度范围内，其中所述第三角度范围和第四角度范围的至少主要方向不同于彼此并且在至少垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的方向上不同于所述第二角度范围的光的传播的主要方向；以及三级光学器件，所述三级光学器件包括沿所述纵向尺寸伸长的第一反射器，所述第一二级反射器间隔离开且面向所述二级光学器件的所述重引导表面的所述第一部分，其中所述第一反射器被成形来将由所述二级光学器件的所述重引导表面的所述第一部分在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的所述第三角度范围内提供的光的至少一些反射为在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第五角度范围内的第一反射光，其中所述第五角度范围不同于所述第三角度范围，以使得由所述照明装置在运行期间输出的强度分布的第一部分包括至少一些所述第一反射光。
前述和其他实施方案可以各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)。由所述照明装置在运行期间输出的强度分布的第二部分包括由所述二级光学器件的所述重引导表面的所述第二部分在所述第四角度范围内提供的光的至少一些。在一些实现方式中，所述三级光学器件还可以包括沿所述纵向尺寸伸长的第二反射器，所述第二反射器间隔离开且面向所述二级光学器件的所述重引导表面的所述第二部分，其中所述第二二级反射器被成形来反射由所述二级光学器件的所述重引导表面的所述第二部分在所述第四角度范围内提供的光的至少一些为第二反射光，并且将所述第二反射光提供在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第六角度范围内，其中所述第六角度范围不同于所述第四角度范围，以使得由所述照明装置在运行期间输出的强度分布的所述第一部分包括至少一些所述第二反射光。在一些实现方式中，所述第一反射器和第二反射器中的至少一个是与所述衬底热耦合。在一些实现方式中，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。在一些实现方式中，所述第一反射器和第二反射器至少部分地透射从所述重引导表面接收的光的至少一些，其中由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的第二部分包括所述透射光。在一些实现方式中，所述第一反射器和第二反射器具有开口，所述开口被配置成提供所述透射光。在一些实现方式中，所述第一反射器和第二反射器被布置成具有所述第四角度范围和第六角度范围的部分重叠，以使得由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的第二部分包括由所述第一重引导表面和第二重引导表面提供的穿过所述第一反射器和第二反射器而未被反射的光的至少一些。
第一参数组合可以包括(i)由所述一个或多个LEE提供在所述第一角度范围内的光的强度分布，(ii)所述一个或多个一级光学器件的形状，以及(iii)所述重引导表面的所述第一部分的形状及其取向，所述第一参数组合确定所述第五角度范围，其中所述第一参数组合被定制成使得所述第五角度范围与预定义的第五角度范围匹配；第二参数组合包括(iv)由所述一个或多个LEE在所述第一角度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)所述重引导表面的所述第二部分的形状及其取向，所述第二参数组合确定所述第六角度范围，其中所述第二参数组合被定制成使得所述第六角度范围与预定义的第六角度范围匹配，并且所述重引导表面的所述第一部分和第二部分相对于所述第二角度范围的相对偏移确定了所述第五角度范围与所述第六角度范围之间的光的相对分布，其中所述相对偏移被选择来使得所述相对分布与预定义的相对分布匹配。
在一些实现方式中，由所述照明装置在运行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运行期间输出的所述强度分布的第二部分包括从所述第二重引导表面反射的至少一些光，其中所述强度分布相对于所述第一部分和所述第二部分是不对称的。在一些实现方式中，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和基本上平面部分。在一些实现方式中，系统可以包括N个这样的照明装置，其中N是大于或等于3的数值，所述N个照明装置被布置成使得所述照明装置的所述衬底基本上是共平面的，并且所述照明装置中的每一个都朝向所述照明装置的一个或多个相对照明装置输出所述强度分布的第一部分，并且远离彼此发射所述强度分布的第二部分。在一些实现方式中，N可以是奇数。例如，N等于4。
在一些实现方式中，所述照明装置的所述三级光学器件包括公用反射器。在一些实现方式中，所述重引导表面包括反射材料，其中所述反射材料包括Ag或Al的一种或多种。在一些实现方式中，所述二级光学器件沿所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸具有均匀的截面形状。在一些实现方式中，所述重引导表面的所述第一部分和第二部分中的至少一个具有垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的均匀的截面形状。
在一些实现方式中，对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的截面平面，所述重引导表面具有将所述重引导表面的所述第一部分与第二部分分开的反射点。在一些实现方式中，所述重引导表面的所述反射点是具有非零曲率半径的圆形顶点。在一些实现方式中，所述重引导表面的所述第一部分和第二部分在垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的截面平面中具有第一弓形形状和第二弓形形状。在一些实现方式中，所述重引导表面的所述第一部分和第二部分在垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸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，以使得所述反射点在截面平面中具有v形。在一些实现方式中，对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的截面平面，所述重引导表面被成形为圆的弧，并且所述重引导表面的所述第一部分和第二部分表示所述圆的所述弧的第一部分和第二部分。在一些实现方式中，所述重引导表面的所述第一部分和第二部分至少部分地通过狭缝分开，并且对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的相交于所述狭缝的截面平面，与所述重引导表面的所述第一部分和第二部分对应的第一曲线和第二曲线通过中断部分分开。
在一些实现方式中，所述重引导表面的所述第一部分和第二部分的至少部分部分地透射光。在一些实现方式中，所述重引导表面的所述第一部分和第二部分中的任一个包括一个或多个狭缝，并且对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的相交于所述一个或多个狭缝的截面平面，与所述重引导表面的所述第一部分和第二部分对应的第一曲线和第二曲线包括与所述一个或多个狭缝相关联的一个或多个中断部分。在一些实现方式中，对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的截面平面，所述重引导表面的所述第一部分和第二部分中的任一个具有一个或多个反射点。在一些实现方式中，对于垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的截面平面，所述重引导表面的所述第一部分被成形为多个潜在不相交的分段可微第一曲线，并且所述重引导表面的所述第二部分被成形为多个潜在不相交的分段可微第二曲线。
在一些实现方式中，所述衬底是一体成型的。在一些实现方式中，所述衬底包括分布在伸长配置中的多个衬底片，所述衬底片各自与所述多个LEE中的一个或多个对应。在一些实现方式中，所述一个或多个实心一级光学器件包括一个一体成型的伸长的一级光学器件。在一些实现方式中，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分布在伸长配置中。在一些实现方式中，所述多个LEE和所述一个或多个一级光学器件是一体成型的。
角度范围包括(i)所述角度范围的发散度，以及(ii)所述角度范围内的光的传播的主要方向，其中传播的主要方向与强度分布的一部分在其上具有最大值的方向对应，并且所述发散度与在其之外，所述强度分布下降到所述强度分布的所述最大值的预定义的分数以下的立体角度对应。在一些实现方式中，所述预定义的分数是5％。
在一方面，照明装置包括一个或多个发光元件(LEE)，所述一个或多个发光元件操作性地设置在一个或多个衬底上并且被配置成在第一角度范围内发射光；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光学耦合并且被配置成引导从所述一个或多个LEE接收的处在所述第一角度范围内的光并且将引导的光提供在第二角度范围内，所述第二角度范围小于所述第一角度范围；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处在所述第二角度范围内的光，所述二级光学器件具有重引导表面，所述重引导表面被配置成反射从所述一个或多个一级光学器件接收的处在所述第二角度范围内的光，并且将所述反射光提供在第三角度范围内，所述第三角度范围不同于所述第二角度范围，所述二级光学器件具有伸长配置以使所述第三角度范围具备纵向延伸部以及较短的横向延伸部。
前述和其他实施方案可以各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)。在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括第二重引导表面，所述第二重引导表面被配置成反射从所述一个或多个一级光学器件接收的处在所述第二角度范围内的光，并且将所述反射光提供在第四角度范围内，所述第四角度范围不同于所述第二角度范围和所述第三角度范围，所述二级光学器件的所述伸长配置被配置成使所述第四角度范围具备纵向延伸部。在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括伸长的第一二级反射器，所述伸长的第一二级反射器间隔离开且面向所述重引导表面并且沿所述第三角度范围的所述纵向延伸部布置，其中所述第一二级反射器被成形来反射从所述重引导表面在所述第三角度范围内接收的光的至少一些作为第一反射光，并且将所述第一反射光提供在第五角度范围内，其中所述第五角度范围在至少垂直于所述第三角度范围的纵向延伸部的方向上不同于所述第三角度范围。在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括伸长的第二二级反射器，所述伸长的第二二级反射器间隔离开且面向所述重引导表面并且沿所述第四角度范围的所述纵向延伸部布置，其中所述第二二级反射器被成形来反射从所述第二重引导表面在所述第四角度范围内接收的光的至少一些作为第二反射光，并且将所述第二反射光提供在第六角度范围内，其中所述第六角度范围在至少垂直于所述第四角度范围的纵向延伸部的方向上不同于所述第四角度范围。
在一些实现方式中，所述一个或多个衬底包括一个一体成型的伸长的衬底。在一些实现方式中，所述一个或多个衬底包括多个衬底，所述多个衬底具有伸长配置。在一些实现方式中，一个或多个LEE和一个或多个一级光学器件是一体成型的。在一些实现方式中，所述一个或多个一级光学器件包括一个一体成型的伸长的一级光学器件。在一些实现方式中，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伸长配置。在一些实现方式中，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。在一些实现方式中，所述第三角度范围的所述纵向延伸部垂直于由所述一个或多个LEE在所述第一角度范围内发射的光的传播的主要方向。
在一方面，照明装置包括一个或多个发光元件(LEE)，所述一个或多个发光元件操作性地设置在衬底的第一表面上并且被配置成在第一角度范围内发射光；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光学耦合，并且被配置成引导从所述一个或多个LEE接收的处在所述第一角度范围内的光并且将引导的光提供在相对于所述衬底的所述第一表面的第二角度范围内，所述第二角度范围小于所述第一角度范围；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处在所述第二角度范围内的光，所述二级光学器件具有重引导表面，所述重引导表面具有反射点，所述反射点面向所述一个或多个一级光学器件，并且被配置成反射从所述一个或多个一级光学器件接收的处在所述第二角度范围内的光并且将所述反射光提供在相对于所述衬底的所述第一表面的第三角度范围内，所述第三角度范围不同于所述第二角度范围，所述二级光学器件界定经过所述反射点的光学轴线；以及二级反射器，所述二级反射器间隔离开且面向所述重引导表面，所述二级反射器被成形来反射从所述重引导表面接收的在所述第三角度范围内的光的至少一些作为第一反射光，并且将所述第一反射光提供在相对于所述衬底的所述第一表面的第五角度范围内，其中所述第五角度范围至少在经过所述光学轴线的截面平面中不同于所述第三角度范围。
前述和其他实施方案可以各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)。在一些实现方式中，所述二级光学器件具有围绕经过所述反射点的所述光学轴线的旋转对称性。在一些实现方式中，所述一级光学器件、所述二级光学器件和所述二级反射器中的至少一个的至少一部分的一个或多个截面包括笔直部分和弓形部分中的至少一个中的多个。在一些实现方式中，所述一个或多个截面形成N边多边形。例如，N是奇数。在一些实现方式中，所述多边形是规则的多边形。在一些实现方式中，所述一个或多个截面指代垂直于所述二级光学器件的所述光学轴线的平面。在一些实现方式中，所述一个或多个截面指代平行于所述二级光学器件的所述光学轴线的平面。在一些实现方式中，一个或多个LEE、一个或多个一级光学器件和所述二级反射器具有围绕所述二级光学器件的所述光学轴线的旋转对称性。在一些实现方式中，所述旋转对称性是离散的旋转对称性。在一些实现方式中，所述二级光学器件的所述旋转对称性是离散的旋转对称性。在一些实现方式中，一个或多个LEE、一个或多个一级光学器件、所述二级光学器件和所述二级反射器相对于所述二级光学器件的所述光学轴线是不对称的。
在一些实现方式中，参数组合包括(i)所述一个或多个一级光学器件的形状，(ii)所述重引导表面的形状及其相对于所述一个或多个一级光学器件的取向，以及(iii)由所述一个或多个LEE提供在所述第一角度范围内的光的强度分布；所述参数组合确定所述第三角度范围，其中所述参数组合被定制成使得所述第三角度范围与预定义的第三角度范围匹配。在一些实现方式中，一个或多个LEE、一个或多个一级光学器件和所述二级光学器件相对于一个或多个LEE、一个或多个一级光学器件和所述二级光学器件中的一个或多个的相对偏移确定所述第三角度范围的不对称性，其中所述相对偏移被选择来使得所述第三角度范围的所述不对称性与预定义的不对称性匹配。在一些实现方式中，所述一个或多个LEE提供不对称的第一角度范围，并且所述参数组合被定制成提供基本上不对称的预定义的第三角度范围。在一些实现方式中，所述一个或多个LEE提供基本上对称的第一角度范围，并且所述参数组合被定制成提供基本上不对称的预定义的第三角度范围。
在一些实现方式中，由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的第一部分包括至少一些所述第一反射光。在一些实现方式中，所述二级反射器至少部分地透射从所述重引导表面接收的光的至少一些，其中由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的第二部分包括所述透射光。在一些实现方式中，所述第一反射器和第二反射器具有开口，所述开口被配置成提供所述透射光。在一些实现方式中，所述二级反射器被布置成具有与所述第三角度范围的部分重叠，以使得由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的第二部分包括由所述重引导表面提供的穿过所述二级反射器而未被反射的光的至少一些。在一些实现方式中，所述重引导表面包括反射材料，其中所述反射材料包括Ag或Al的一种或多种。
在一些实现方式中，所述重引导表面的所述反射点是具有非零曲率半径的圆形顶点。在一些实现方式中，所述重引导表面在一个或多个截面平面中具有经过所述二级光学器件的所述光学轴线的一个或多个线性形状。在一些实现方式中，所述重引导表面被成形为圆的弧。在一些实现方式中，所述重引导表面包括开口。在一些实现方式中，所述重引导表面中的至少部分部分地透射光。在一些实现方式中，对于截面平面，所述重引导表面被成形为多个潜在不相交的分段可微曲线。在一些实现方式中，所述衬底是一体成型的。在一些实现方式中，所述衬底包括分布在伸长配置中的多个衬底片，所述衬底片各自与所述LEE中的一个或多个对应。在一些实现方式中，所述一个或多个一级光学器件是一体成型的。在一些实现方式中，所述一个或多个LEE和所述一个或多个一级光学器件是一体成型的。
角度范围包括(i)所述角度范围的发散度，以及(ii)所述角度范围内的光的传播的主要方向，其中传播的主要方向与强度分布的一部分在其上具有最大值的方向对应，并且所述发散度与在其之外，所述强度分布下降到所述强度分布的所述最大值的预定义的分数以下的立体角度对应。例如，所述预定义的分数是5％。
在一方面，照明装置包括一个或多个发光元件(LEE)，所述一个或多个发光元件操作性地设置在衬底3476上并且被配置成在相对于所述衬底的第一表面的法线的第一角度范围内发射光；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光学耦合并且被配置成在所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输入端处引导从所述一个或多个LEE接收的处在所述第一角度范围内的光，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处将引导的光提供在第二角度范围内，所述第二角度范围的发散度小于所述第一角度范围的发散度；光导，所述光导在所述光导的输入端处与所述一个或多个一级光学器件的所述一个或多个输出端光学耦合，所述光导被成形来将从所述一个或多个一级光学器件接收的处在所述第二角度范围内的光导引至所述光导的输出端，并且在所述光导的所述输出端处将导引的光提供在相对于所述衬底的所述第一表面的基本上相同的第二角度范围内；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处与所述光导的第二端光学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所述输入端间隔开的重引导表面和输出表面，所述重引导表面具有面向所述二级光学器件的所述输入端的反射点并且被配置成反射在所述二级光学器件的所述输入端处接收的处在所述第二角度范围内的光，并且朝向所述输出表面将反射光提供在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第三角度范围内，所述输出表面被成形来折射由所述重引导表面在所述第三角度范围内提供的光为折射光并且在所述二级光学器件的所述输出表面之外在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第四角度范围内输出所述折射光，所述二级光学器件界定经过所述反射点的光学轴线；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成型。
前述和其他实施方案可以各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)。在一些实现方式中，所述二级光学器件具有围绕经过所述反射点的所述光学轴线的旋转对称性。在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括面向所述输出表面的二级反射器，所述二级反射器被成形来反射由所述二级光学器件的所述输出表面在所述第四角度范围内输出的光的至少一些为第一反射光，并且将所述第一反射光提供在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第五角度范围内，其中所述第五角度范围不用于所述第四角度范围。
在一些实现方式中，所述一级光学器件、所述光导、所述二级光学器件和所述二级反射器中的至少一个的至少一部分的一个或多个截面包括笔直部分和弓形部分中的至少一个中的多个。在一些实现方式中，所述一个或多个截面形成N边多边形。例如，N是奇数。在一些实现方式中，所述多边形是规则的多边形。在一些实现方式中，所述一个或多个截面指代垂直于所述二级光学器件的所述光学轴线的平面。在一些实现方式中，所述一个或多个截面指代平行于所述二级光学器件的所述光学轴线的平面。在一些实现方式中，一个或多个LEE、一个或多个一级光学器件、所述光导和所述二级反射器具有围绕所述二级光学器件的所述光学轴线的旋转对称性。在一些实现方式中，所述旋转对称性是离散的旋转对称性。在一些实现方式中，所述二级光学器件的所述旋转对称性是离散的旋转对称性。在一些实现方式中，一个或多个LEE、一个或多个一级光学器件、所述二级光学器件和所述二级反射器相对于所述二级光学器件的所述光学轴线是不对称的。在一些实现方式中，所述一级光学器件、所述光导、所述二级光学器件和所述二级反射器中的至少一个的至少一部分沿对应部分的延伸部具有均匀的截面。
参数组合包括(i)所述一个或多个一光学器件的形状，(ii)所述重引导表面的形状及其相对于所述二级光学器件的所述输入端的取向，(iii)所述输出表面的形状及其相对于所述重引导表面的取向，(iv)所述光导的配置，以及(v)由所述一个或多个LEE在所述第一角度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度范围，其中所述参数组合被定制成使得所述第四角度范围与预定义的第四角度范围匹配。在一些实现方式中，一个或多个LEE、一个或多个一级光学器件、所述光导和所述二级光学器件相对于一个或多个LEE、一个或多个一级光学器件、所述光导和所述二级光学器件中的一个或多个的相对偏移确定所述第四角度范围的不对称性，其中所述相对偏移被选择来使得所述第四角度范围的所述不对称性与预定义的不对称性匹配。
在一些实现方式中，所述一个或多个LEE提供不对称的第一角度范围，并且所述参数组合被定制成提供基本上不对称的预定义的第四角度范围。在一些实现方式中，所述一个或多个LEE提供基本上对称的第一角度范围，并且所述参数组合被定制成提供基本上不对称的预定义的第四角度范围。在一些实现方式中，所述二级反射器与所述二级光学器件的所述输出表面是间隔开的。在一些实现方式中，所述二级反射器耦合至所述二级光学器件的所述输出表面的边缘，并且所述二级反射器的至少一部分是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所述照明装置经过所述光学轴线的至少一个截面的渐开线。在一些实现方式中，由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的第一部分包括至少一些所述第一反射光。在一些实现方式中，所述二级反射器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度范围内输出的光的至少一些，其中由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的第二部分包括所述透射光。在一些实现方式中，所述二级反射器具有开口，所述开口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度范围内输出的光的至少一些，其中由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的第二部分包括所述透射光。在一些实现方式中，所述二级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输出表面在所述第四角度范围内输出的光的至少一些，其中由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的所述第二部分包括所述透射光。在一些实现方式中，所述二级反射器被布置成具有与所述第四角度范围的部分重叠，以使得由所述照明装置在运行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输出表面在所述第四角度范围内输出的穿过所述二级反射器而未被反射的光的至少一些。
在一些实现方式中，所述二级反射器与所述衬底热耦合。在一些实现方式中，所述重引导表面包括反射材料，其中所述反射材料包括Ag或Al的一种或多种。在一些实现方式中，所述重引导表面的反射点是具有非零曲率半径的圆形顶点。在一些实现方式中，所述重引导表面在平行于所述二级光学器件的所述光学轴线的截面平面中具有弓形形状。在一些实现方式中，所述重引导表面在平行于所述光学轴线的截面平面中具有线性形状，以使得所述反射点在所述截面平面中具有v形状。在一些实现方式中，对于平行于所述二级光学器件的所述光学轴线的截面平面，所述重引导表面被成形为圆的弧。在一些实现方式中，所述重引导表面具有开口。在一些实现方式中，所述重引导表面中的至少部分部分地透射光。在一些实现方式中，在一些实现方式中，对于经过所述二级光学器件的所述光学轴线的截面平面，所述重引导表面的所述第一部分被成形为多个潜在相交的分段可微第一曲线。
在一些实现方式中，所述衬底是一体成型的。在一些实现方式中，所述衬底包括多个衬底片。在一些实现方式中，一个或多个一级光学器件是一体成型的。在一些实现方式中，所述一个或多个LEE和所述一个或多个一级光学器件是一体成型的。
角度范围包括(i)所述角度范围的发散度，以及(ii)所述角度范围内的光的传播的主要方向，其中传播的主要方向与强度分布的一部分在其上具有最大值的方向对应，并且所述发散度与在其之外，所述强度分布下降到所述强度分布的所述最大值的预定义的分数以下的立体角度对应。预定义的分数可以是5％。
在一方面，照明装置包括衬底，所述衬底具有第一和第二相对的表面，以使得所述第一表面和第二表面各自是伸长的并且具有纵向尺寸和短于所述纵向尺寸的横向尺寸；多个发光元件(LEE)，所述多个发光元件布置在所述衬底的所述第一表面上并且沿所述纵向尺寸分布，以使得所述LEE在运行期间在相对于所述衬底的所述第一表面的法线的第一角度范围内发射光；一个或多个一级光学器件，所述一个或多个一级光学器件布置在沿所述第一表面的所述纵向尺寸的伸长配置中，并且与所述LEE耦合，所述一个或多个一级光学器件被成形来重引导从所述LEE接收的处在所述第一角度范围内的光，并且将重引导的光提供在第二角度范围内，所述第二角度范围的发散度至少在垂直于所述衬底的所述第一表面的所述纵向尺寸的平面中小于所述第一角度范围的发散度；以及二级光学器件，所述二级光学器件包括沿所述纵向尺寸伸长的二级反射器，所述二级反射器间隔离开且面向所述一个或多个一级光学器件，其中所述二级反射器被成形来将由所述一个或多个一级光学器件在所述第二角度范围内提供的光的至少一些反射为在相对于所述衬底的所述第一表面的所述法线的第三角度范围内的反射光，其中所述第三角度范围不同于所述第二角度范围，以使得所述反射光中的至少一些代表所述照明装置在运行期间输出的强度分布的第一部分。
前述和其他实施方案可以各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)。在一些实现方式中，所述一个或多个一级光学器件包括一个一体成型的一级光学器件。
在一方面，照明设备包括至少一个发光二级管(LED)；光导，所述光导包括均从第一端延伸至第二端的两个相对的平面表面，所述光导被定位成在所述第一端处接收由所述发光二级管发射的光并且在所述平面表面之间将所述光导引至所述第二端；以及光提取器，所述光提取器在所述第二端与所述光导光学耦合，所述光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离开所述光导的光，并且所述第二光学界面被配置成透射由所述第一光学界面反射的光。
前述和其他实施方案可以各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)。在一些实现方式中，所述至少一个LED包括以行布置的多个LED。在一些实现方式中，至少一个LED各自可以具有基本上相同的发射谱。在一些实现方式中，所述至少一个LED在运行期间各自可以发射白光。在一些实现方式中，所述至少一个LED的至少一些可以是彩色的LED。在一些实现方式中，所述至少一个LED的至少一些可以是蓝色、紫色或紫外LED。
在一些实现方式中，所述照明设备可以包括由所述至少一个LED发射的光的路径中远离所述至少一个LED定位的波长转换材料，所述波长转换材料被布置成将来自所述至少一个LED的至少一些光转换成具有较长波长的光。在一些实现方式中，至少一个LED可以具有范围从0.1W至2W的标称功率。
在一些实现方式中，所述照明设备可以包括光学元件，所述光学元件被定位成接收从所述至少一个LED发射的光并且将所述光重引导至所述光导的所述第一端。在一些实现方式中，所述光学元件可以包括被成形来在至少一个维度上准直所述光的至少一个光学界面。例如，所述光学元件的所述至少一个光学界面被成形来在两个维度上准直所述光。作为另一个实例，所述光学元件的所述至少一个光学界面具有抛物线形截面轮廓。作为另一个实例，所述光学元件光学耦合至所述光导的所述第一端。作为另一个实例，所述光学元件与所述光导一体成型。
在一些实现方式中，所述光导的所述相对的平面表面可以是平行的。在一些实现方式中，所述光导可以由介电材料形成。在一些实现方式中，所述光导可以是一件矩形的介电材料，其具有长度、宽度以及厚度，其中所述宽度与所述矩形中所述第一端与第二端之间的尺寸对应，所述厚度与所述相对的平面表面之间的尺寸对应，并且所述长度与正交于所述宽度和所述厚度的尺寸对应，所述长度大于所述宽度和所述厚度。例如，所述宽度大于所述厚度。所述厚度可以是例如1cm或更小。作为另一个实例，所述介电材料是有机聚合物。作为另一个实例，所述有机聚合物是丙烯酸酯。作为另一个实例，所述介电材料是无机聚合物。
在一些实现方式中，对于截面平面，所述第一光学界面可以具有包括顶点的形状。例如，所述光提取器沿正交于所述截面平面延伸的轴线具有均匀的截面形状。作为另一个实例，所述第一光学界面包括在截面平面中相交于与所述顶点对应的边缘的第一平面部分和第二平面部分。另外，平面光导表面可以围绕在所述第一端与第二端之间延伸的假想平面对称地布置，并且所述第一光学界面的所述边缘定位在所述假想平面中。另外，所述第一平面部分和第二平面部分可以相对于假想平面对称地布置。此外，所述第一平面部分和第二平面部分可以相对于所述假想平面不对称地布置。
在一些实现方式中，所述光提取器的所述第一光学界面在所述截面平面中可以具有v形状。在一些实现方式中，所述第二界面具有一个部分，所述部分在所述截面平面中具有弓形形状。所述弓形部分可以具有恒定的曲率半径。
在一些实现方式中，所述光提取器可以包括由介电材料形成的一部分，其中所述部分的第一表面与所述第一光学界面对应，并且所述部分的第二表面与所述第二光学界面对应。在一些实现方式中，所述光提取器可以包括由邻近所述第一表面的第二材料形成的一部分，所述第一光学界面是所述第二材料的所述部分与所述介电材料的所述部分之间的界面。例如，所述第二材料是反射材料。作为另一个实例，所述第二材料是金属。例如，所述金属可以是铝。
在一些实现方式中，所述光提取器可以包括具有圆柱形轴线的圆柱形元件和沿圆柱形轴线延伸的楔形凹槽。例如，所述圆柱形元件由介电材料形成，并且所述光提取器还包括设置在所述楔形凹槽的表面上的用于所述第一光学界面的第二材料。作为另一个实例，所述楔形凹槽的所述表面是所述第一光学界面，并且所述圆柱形元件的所述圆柱形表面是所述第二光学界面。
在一些实现方式中，所述光导可以光学耦合至所述光提取器。在一些实现方式中，所述光导可以与所述光提取器一体成型。在一些实现方式中，对于截面平面，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。在一些实现方式中，所述光提取器沿正交于所述截面平面延伸的轴线可以具有均匀的截面形状。在一些实现方式中，所述光提取器在所述截面平面中可以在垂直于所述第一平面表面的方向上延伸超出平面表面中的第一平面表面，但在垂直于所述第二平面表面的方向上并不延伸超出所述第二平面表面。
在一些实现方式中，所述光学元件和光提取器可以被成形来使得在第一平面中，所述照明设备将基本上所有的光引导到-45度至45度的立体角度的范围内，其中0度与所述光导的平面表面的法线对应。在一些实现方式中，所述光学元件和光提取器可以被成形来使得所述照明设备在所述第一平面中围绕0度不对地分布光。在一些实现方式中，所述光学元件和光提取器可以被成形来使得在正交于所述第一平面的第二平面中，所述照明设备将基本上所有的光引导到-45度至45度的立体角度的范围内，其中0与所述光导的所述平面表面的所述法线对应。在一些实现方式中，对于截面平面，所述第二光学界面可以具有为具有恒定半径R的弧的形状，并且所述第一光学界面被设置在具有半径R/n，与所述弧同心的假想圆内，其中n是形成所述光提取器的材料的折射率。
在一些实现方式中，所述照明设备可以包括反射器，所述反射器远离所述光提取器定位并且被定位成接收由所述第二光学界面透射的至少一些光。所述反射器可以包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分在所述光导的相对侧上延伸。另外，所述第一部分和第二部分各自可以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。另外，在截面平面中，所述弯曲表面的形状可以是凹形。此外，所述弯曲表面可以是镜面反射表面。另外，所述第一部分和第二部分可以被穿孔，所述开口被定位成透射由所述第二光学界面透射的至少一些光。
在一些实现方式中，所述光学元件、光提取器和反射器可以被成形来使得在第一平面中，所述照明设备将光引导到围绕0度基本上对称的立体角度的范围内，其中0度与从所述光导的所述第一端延伸至所述第二端的方向对应。在一些实现方式中，所述光学元件、光提取器和反射器可以被成形来使得在第一平面中，所述照明设备将光引导到围绕0度基本上不对称的角度范围内，其中0度与从所述光导的所述第一端延伸至所述第二端的方向对应。在一些实现方式中，所述光学元件、光提取器和反射器可以被成形来使得在第一平面中，所述照明设备将至少一些光引导到-45度至45度的角度范围内，其中0度与从所述光导的所述第一端延伸至所述第二端的方向对应。在一些实现方式中，所述光学元件、光提取器和反射器可以被成形来使得在所述第一平面中，所述照明设备将基本上所有的光引导到-45度至45度的角度范围内。在一些实现方式中，所述光学元件、光提取器和反射器可以被成形来使得在所述第一平面中，所述照明设备不将光引导到-90度至-45度和45度至90度的任何角度内。在一些实现方式中，所述光学元件、光提取器和反射器可以被成形来使得在所述第一平面中，所述照明设备将至少一些光引导到-110度至-90度和90度至110度的角度范围内。在一些实现方式中，所述光学元件、光提取器和反射器被成形来使得在第一平面中，所述照明设备将至少一些光引导到-90度至-45度和45度至90度的角度范围内，其中0度与从所述光导的所述第一端延伸至所述第二端的方向对应。
在一些实现方式中，所述光学元件、光提取器和反射器可以被成形来使得在所述第一平面中，所述照明设备将基本上所有的光引导到-90度至-45度和45度至90度的角度范围内。在一些实现方式中，所述光学元件、光提取器和反射器被成形来使得在所述第一平面中，所述照明设备在-75度至-60度和60度至75度的角度范围内是最亮的。
在另一方面，方法包括将权利要求1所述的照明设备附接至天花板并且将电源电连接至所述照明设备。在一些实现方式中，所述天花板是建筑物中房间的天花板。在一些实现方式中，所述天花板是车库的天花板。
在另一方面，照明设备包括至少一个发光二级管(LED)；光导，所述光导包括均从第一端延伸至第二端的两个相对的表面，所述光导被定位成在所述第一端接收由所述发光二级管发射的光并且在所述表面之间将所述光导引至所述第二端；反射器；以及光提取器，所述光提取器沿正交于所述光导的所述第一端与第二端之间的第一方向的纵向轴线延伸，所述光提取器远离所述反射器，并且在所述第二端处光学耦合至所述光导，所述光提取器被布置成朝向所述反射器重引导离开所述光导的光，其中所述光提取器和反射器被成形来使得在第一平面中，所述照明设备将至少一些光引导到-90度至90度的第一角度范围内，并且基本上不将光引导到-90度至90度的第二角度范围内，其中0度与所述第一方向对应。
在另一方面，照明系统包括多个照明设备，每个照明设备包括多个发光二级管(LED)，所述多个发光二级管沿对应的第一轴线布置；光提取器，所述光提取器沿平行于所述第一轴线的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处接收由所述发光二级管发射的光，并且将所述光导引至所述光导的第二端，其中所述光提取器在所述第二端处光学耦合至所述光导，所述光提取器被成形来将由所述光导导引的光重引导到所述光导的任一侧上的角度范围内，并且其中所述照明设备彼此连接以形成多边形，以使得连接模块的纵向轴线位于公共平面上。
在一些实现方式中，所述多边形具有小于2英尺的最大尺寸。在一些实现方式中，所述多边形是四边形。在一些实现方式中，所述多边形包括四个或更多个模块。在一些实现方式中，所述光提取器被成形来将光引导到所述光导的相对侧上的不同角度范围内。在一些实现方式中，所述光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所述光。例如，对于截面平面，所述第一光学界面具有包括顶点的形状。
在一些实现方式中，所述光提取器还可以包括第二光学界面，所述第二光学界面被定位在由所述第一光学界面反射的光的路径中并且被配置成将所述光透射在所述角度范围内。对于截面平面，所述第二界面可以具有一部分，所述部分具有弓形形状。所述弓形部分可以具有恒定的曲率半径。
在另一方面，照明设备包括多个发光二级管(LED)，所述多个发光二级管沿第一轴线延伸；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LED发射的光，并且将所述光重引导在正交于所述第一轴线的方向的范围内，从而至少部分地准直所述光；第一反射表面，所述第一反射表面沿平行于所述第一轴线的纵向轴线延伸，其中所述第一轴线和纵向轴线位于公共平面内，并且所述反射表面的至少一部分被定位成从所述至少一个收集器接收所述光并且仅在所述公共平面的一侧上将所述光反射在角度范围内。
在一些实现方式中，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LED中的对应一个发射的光。在一些实现方式中，所述至少一个收集器包括被成形来在至少一个维度上准直所述光的至少一个光学界面。所述光学元件的所述至少一个光学界面可以被成形来在两个维度上准直所述光。在一些实现方式中，对于截面，所述光学元件的所述至少一个光学界面可以具有抛物线形状。在一些实现方式中，所述至少一个收集器可以包括由固体介电材料形成的元件，所述元件被布置成从所述LED朝向所述第一反射表面透射光。例如，所述至少一个收集器包括被布置成从所述LED朝向所述第一反射表面反射光的反射表面。作为另一个实例，所述第一反射表面是弯曲表面。所述弯曲表面可以是凹形表面。在一些实现方式中，所述至少一个收集器和第一反射表面可以被成形来使得所述照明设备仅照亮所述公共平面的一侧。
在另一方面，物品包括橱柜；以及如针对前文实现方式所述安装至所述橱柜的表面的照明设备。
在另一方面，物品包括具有工作表面的一件家具；本文所述的照明设备；以及被布置成定位所述照明设备以照亮所述工作表面的安装灯具。
在另一方面，照明设备包括至少一个发光二级管(LED)，所述至少一个发光二级管定位在第一平面上；光导，所述光导包括均从第一端延伸至第二端的两个相对表面，其中所述第一端和第二端界定正交于所述第一平面的方向，并且所述光导被定位成在所述第一端处接收由所述发光二级管发射的光，并且在所述表面之间将所述光导引至所述第二端；第一表面，所述第一表面被定位成朝向所述第一平面将离开所述光导的光反射到角度范围内；以及第二表面，所述第二表面被布置成延伸穿过所述角度范围并且使由所述第一表面反射的至少一些光反射离开所述第一平面。
在另一方面，照明装置包括一个或多个发光元件(LEE)，所述一个或多个发光元件操作性地设置在一个或多个衬底上并且被配置成在第一角度范围内发射光；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光学耦合并且被配置成引导在所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输入端处从所述一个或多个LEE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处将引导的光提供在第二角度范围内，所述第二角度范围的发散度小于所述第一角度范围的发散度；光导，所述光导在所述光导的输入端处与所述一个或多个一级光学器件的所述一个或多个输出端光学耦合，所述光导被成形来将从所述一个或多个一级光学器件接收的光导引至所述光导的输出端，并且在所述光导的所述输出端处将导引的光提供在第三角度范围内；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处与所述光导的所述第二端光学耦合以从所述光导接收光，所述实心二级光学器件具有重引导表面和输出表面，其中所述重引导表面可以与所述实心二级光学器件的所述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所述输入端处接收的至少一部分光，并且朝向所述输出表面将所述反射光提供在第四角度范围内，其中所述实心二级光学器件还可以被配置成在所述实心二级光学器件的所述输出表面之外在第五角度范围内输出反射光，所述实心二级光学器件具有伸长配置。
前述和其他实施方案可以各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独或组合)。所述照明装置还可以包括第二重引导表面和第二输出表面，所述第二重引导表面可以与所述实心二级光学器件的所述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所述输入端处接收的光，并且朝向所述第二输出表面将所述反射光提供在第六角度范围内，其中所述第二输出表面可以在所述输入端与所述第二重引导表面之间延伸，其中所述第二输出表面可以被成形来将由所述第二重引导表面提供的光折射为在所述实心二级光学器件的所述第二输出表面之外在第七角度范围内的折射光。
在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括面向所述第二输出表面的伸长的第一二级反射器，其中所述第一二级反射器可以被成形来反射由所述实心二级光学器件的所述第二输出表面输出的光的至少一些为第二反射光，并且将所述第二反射光提供在第九角度范围内，其中所述第九角度范围不同于所述第七角度范围。所述照明装置还可以包括面向所述输出表面的伸长的第二二级反射器，其中所述第二二级反射器被成形来反射由所述实心二级光学器件的所述输出表面输出的光的至少一些为第一反射光，并且将所述第一反射光提供在第八角度范围内，其中所述第八角度范围不同于所述第五角度范围。所述伸长的第一二级反射器可以与所述第二输出表面间隔开。
在一些实现方式中，所述光导可以包括将所述光导的所述输入端与所述光导的所述输出端连接起来的光导表面，其中所述光导的一个或多个部分包括散射中心，所述散射中心被配置成通过所述光导表面的一个或多个部分散射来自所述光导内的一些光。所述散射中心可以设置在所述光导的所述一个或多个部分内或设置在所述光导的所述一个或多个部分的所述光导表面上，并且所述散射中心可以包括以下至少一个：(i)棱镜，(ii)高反射性半透明接触点，或(iii)所述光导表面中的中断部分。
在一些实现方式中，所述光导围绕所述光导的纵向延伸部可以是可变形的。在一些实现方式中，所述光导可以包括两个或更多个光导元件。在一些实现方式中，所述两个或更多个光导元件可以平行布置。每个光导元件可以包括输入端和输出端，其中所述两个或更多个光导元件的所述输入端可以与所述一个或多个一级光学器件的所述一个或多个输出端耦合，并且所述两个或更多个光导元件的所述输出端可以是间隔开的。
在一些实现方式中，所述光导可以包括所述输入端处的输入表面和所述输出端处的输出表面，其中所述输入表面的面积可以与所述输出表面的面积基本上相同。在一些实现方式中，所述光导可以包括所述输入端处的输入表面和所述输出端处的输出表面，其中所述输入表面的面积可以不同于所述输出表面的面积。在一些实现方式中，所述光导可以包括所述输入端处的输入表面和所述输出端处的输出表面，其中所述输入表面或所述输出表面中的至少一个可以包括沿所述光导的纵向尺寸的一个或多个中断部分。在一些实现方式中，所述一个或多个衬底可以包括两个或更多个衬底，并且所述一个或多个一级光学器件可以包括两个或更多个一级光学器件，其中每个衬底可以与来自所述两个或更多个一级光学器件的一级光学器件耦合，并且其中所述两个或更多个衬底中的至少两个可以在不同平面内对齐并且所述光导的光输入端可以被成形来对应于所述两个或更多个一级光学器件的所述输出端。
在一些实现方式中，所述实心二级光学器件还可以包括第二输出表面，其中所述第二输出表面可以被布置成输出由所述实心二级光学器件的所述输入端处接收的未被所述重引导表面反射的至少一部分光。所述第二输出表面还可以包括光转换层。在一些实现方式中，所述二级光学器件可以包括两个或更多个二级光学元件，其中所述两个或更多个二级光学元件可以是间隔开的，以使得所述导引的光的一部分从所述光导输出在第三角度范围内。
在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括面向所述输出表面的伸长的二级反射器，其中所述二级反射器可以被成形来反射由所述实心二级光学器件的所述输出表面输出的光的至少一些为第一反射光，并且将所述第一反射光提供在第八角度范围内，其中所述第八角度范围可不同于所述第五角度范围。所述二级反射器可以包括两个或更多个反射器元件，其中所述两个或更多个反射器元件可以具有可以透射光的间隔开的透明部分，其中所述两个或更多个反射器元件相对彼此的位置可以是可调节的以相对于透射穿过所述透明部分的光来改变所述第一反射光的量。
在一些实现方式中，所述透明部分可以是开口。在一些实现方式中，所述二级反射器的至少一个或多个部分可以包括电致变色材料，其中所述电致变色材料的反射特性可以通过施加电荷来调节以改变所述第一反射光的量。在一些实现方式中，所述二级反射器的位置可以是沿所述光导的长度是可调节的以改变所述第一反射光的第八角度范围。在一些实现方式中，所述二级反射器的位置可以是围绕基本上平行于所述光导的纵向延伸部的枢转轴线是可调节的以改变所述第一反射光的第八角度范围。在一些实现方式中，所述二级反射器可以被配置为可替换模块。在一些实现方式中，所述二级反射器可以包括沿所述二级反射器的纵向延伸部的透明部分，其中由所述实心二级光学器件的所述输出表面输出的一部分光可以穿过所述透明部分。在一些实现方式中，所述透明部分可以是开口。在一些实现方式中，所述二级反射器可以包括一种或多种光转换材料以转换由所述实心二级光学器件的所述输出表面输出的至少一部分光。转换由所述实心二级光学器件的所述输出表面输出的光可以包括转换由所述实心二级光学器件的所述输出表面输出的所述光的(i)色度，(ii)光谱范围，或(iii)强度的至少一种。在一些实现方式中，所述伸长的二级反射器可以与所述输出表面间隔开。
在一些实现方式中，所述输出表面可以被成形来折射由所述重引导表面提供的光为折射光。在一些实现方式中，所述一个或多个衬底可以包括一个一体成型的伸长的衬底。在一些实现方式中，所述一个或多个衬底可以包括多个衬底，其中所述多个衬底可以具有伸长配置。在一些实现方式中，一个或多个LEE和一个或多个一级光学器件可以是一体成型的。在一些实现方式中，所述一个或多个一级光学器件可以包括一个一体成型的伸长的一级光学器件。在一些实现方式中，所述一个或多个LEE可以是多个LEE，并且所述一个或多个一级光学器件可以是多个一级光学器件。在一些实现方式中，所述一个或多个一级光学器件可以包括多个一级光学器件，其中所述多个一级光学器件可以具有伸长配置。在一些实现方式中，所述一个或多个一级光学器件可以被配置为一个或多个实心一级光学器件，并且所述光导可以被配置为实心光导。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可以是由一种或多种透明材料一体成型，并且所述一种或多种透明材料可以具有基本上匹配的折射率。
在一些实现方式中，所述光导的壁可以是平行的平面并且所述第三角度范围可以与所述第二角度范围基本上相同。在一些实现方式中，所述一个或多个一级光学器件可以被配置为一个或多个中空一级光学器件，并且所述光导可以被配置为实心光导。在一些实现方式中，所述一个或多个一级光学器件可以被配置为一个或多个实心一级光学器件，并且所述光导可以被配置为中空光导。在一些实现方式中，所述照明装置还可以包括设置在所述实心二级光学器件的所述重引导表面上的反射层。在一些实现方式中，所述实心二级光学器件的所述重引导表面可以被配置成通过全内反射反射在所述实心二级光学器件的所述输入端处接收的光的至少一些。在一些实现方式中，所述第五角度范围的所述纵向延伸部可以垂直于由所述一个或多个LEE发射的光的传播的主要方向。在一些实现方式中，所述光导的所述输入端的形状可以与所述一个或多个一级光学器件的所述输出端的形状匹配。在一些实现方式中，所述实心二级光学器件的所述输入端的形状可以与所述光导的所述输出端的形状匹配。
术语“光学轴线”本文用于指代定义光传播所沿或附近的路径的想象线。光学轴线可能与光学系统或设备的部件的一个或多个轴线或对称平面相关。指代平面或非平面假想表面的多个光学轴线在本文可以被称为光学平面。
术语“旋转对称性”本文用于(视情况而定)指代在离散或连续旋转下的不变性。
术语“准直(collimation)”和“准直(collimate)”本文用于指代光线对准程度或提高这种对准的动作，包括减小多个光线(又称为光束或简单地光)的传播方向的发散度。
术语“发光元件”(LEE)(又称为光发射器)用于定义激活时在电磁光谱的来自可视区、红外区和/或紫外区的一个或多个区域中发射辐射的任何装置。LEE的激活可以例如通过将电势差施加在所述LEE的部件上或使电流通过所述LEE的部件来实现。发光元件可以具有单色的、准单色的、多色的或者宽带光谱的发射特征。发光元件的实例包括半导体、有机、聚合物/聚合发光二级管、其他单色、准单色或其他发光元件。另外，术语发光元件用于指代发射辐射的特定装置例如LED管芯，并且可以同等地用于指代发射辐射的特定装置(例如，LED管芯)与放置了一个或多个特定装置的壳体或封装件一起的组合。发光元件的实例还包括激光器，并且更具体地说半导体激光器如垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)和边缘发射激光器。另外的实例包括超发光二极管和其他超发光装置。
术语“光转换材料”(LCM)(又称为“波长转换材料”或磷光体)本文用于定义根据第一光谱分布吸收光子并且根据第二光谱分布发射光子的材料。术语光转换、波长转换和/或颜色转换被相应地使用。光转换材料可以被称为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、基于半导体的光学转换器等。光转换材料可以包括稀土或其他材料，包括例如Ce、Yt、Te、Eu和其他稀土元素、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。如本文所使用，LCM典型地被配置成例如从泵浦光如可见光或紫外泵浦光产生较长波长的光。不同的LCM可以具有不同的第一和/或第二光谱分布。
如本文所使用，术语“光学界面”指代具有不同光学特性的两种材料之间的界面。光学界面的实例包括光学元件的表面(即，形成光学元件的材料与大气环境之间的界面)、邻近光学元件之间的界面以及光学元件与设置在元件表面上的涂层之间的界面。
如本文所使用，提供在“角度范围”内的光指代提供在主要方向上传播且相对于传播方向具有发散度的光。在这个上下文中，术语“传播的主要方向”指代传播的光的强度分布的一部分具有最大值所沿的方向。例如，与角度范围相关联的传播的主要方向可以是强度分布的瓣的取向。同样在这个上下文中，术语“发散度”指代在其之外，传播的光的强度分布下降到强度分布的最大值的预定义的分数以下的立体角度。例如，与角度范围相关联的发散度可以是强度分布的瓣的宽度。预定义的分数可以是10％、5％、1％或其他值，这取决于照明应用。
如本文所使用，术语“约”指代标称值的+/-10％变化。
除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语均具有与本技术所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。
附图说明
图1是照明设备的实施方案的示意图。
图2A-图2H、图2J-图2L和图2N-图2O示出了照明设备的不同方面。
图3是照明设备的实施方案的强度剖面。
图4是示出Weierstrass配置的多个方面的示意图。
图5是照明设备的实施方案的视图。
图6是照明设备的另一个实施方案的视图。
图7是照明设备的又一个实施方案的视图。
图8是暗灯槽照明设备的实施方案的视图。
图9是暗灯槽照明设备的实施方案的强度剖面。
图10A-图10C示出了目标表面处暗灯槽照明设备阵列的强度分布的多个方面。
图11A和图11B是悬吊式照明设备的实施方案的视图。
图11C是悬吊式照明设备的实施方案的模拟强度剖面的极坐标图。
图11D-图11E示出了可机械调节的二级反射器的实例的视图。
图11F示出了含电致变色材料的二级反射器的实例。
图12A是用于提供光强度分布的直接分量和间接分量的照明设备的实施方案的视图。
图12B是用于提供光强度分布的直接分量和间接分量的照明设备的另一个实施方案的视图。
图13A-图13H和图13J-图13N示出了对称和不对称照明设备的不同方面。
图14A-图14G示出了暗灯槽照明设备的不同方面。
图15A-图15D示出了照明设备的不同布置。
图16A-图16F示出了不对称照明设备的不同布置。
图17A-图17F是作业照明设备的实施方案的视图。
图18是作业照明设备的实施方案的强度剖面。
图19A-图19C示出了与作业照明设备相关联的强度分布的多个方面。
图20A-图20C示出了与作业照明设备相关联的强度分布的其他方面。
图21A和图21B是作业照明设备的另一个实施方案的视图。
图22是与作业照明设备的其他实施方案相关联的强度剖面。
图23A-图23C示出了与作业照明设备的其他实施方案相关联的强度分布的多个方面。
图24A-图24C示出了与作业照明设备的其他实施方案相关联的强度分布的其他方面。
图25是作业照明设备的中空实施方案的视图。
图26是作业照明设备的中空实施方案的强度剖面。
图27A-图27F示出了与作业照明设备的中空实施方案相关联的强度分布的多个方面。
图28A-图28B是用于提供光强度分布的直接分量和间接分量的照明设备的中空实施方案的视图。
图28C-图28D示出了二级光学器件的多个方面。
图29A-图29C是用于提供光强度分布的直接分量和间接分量的照明设备的另一个中空实施方案的视图。
图30是照明设备的其他中空实施方案的强度剖面。
图31A-图31C示出了与照明设备的其他中空实施方案相关联的强度分布的多个方面。
图32A-图32C示出了与照明设备的其他中空实施方案相关联的强度分布的多个方面。
图33A-图33C示出了与照明设备的其他中空实施方案相关联的强度分布的多个方面。
图34A-图34C是照明设备的LEE带的实施方案的视图。
图34D-图34E是LEE和光导耦合至磷光体层而不存在空气间隙的照明设备的实施方案的视图。
图34F是LEE带的发光模式。
图35是LEE带的另一个实施方案的视图。
图36A-图36H示出了照明设备的光耦合器的多个方面。
图36J-图36T示出了照明设备的光导的多个方面。
图36U示出了具有多个光学元件的光提取器。
图37是LEE和光耦合器的实施方案的视图。
图38A-图38B是具有旋转对称性的照明设备的实施方案的视图。
图39是具有旋转对称性的照明设备的另一个实施方案的视图。
图40是具有旋转对称性的照明设备的又一个实施方案的视图。
图41-图42是照明设备系统的实施方案的视图。
图43是用于形成照明设备的LEE带的示例部件的视图。
图44A是照明设备的光导和光提取器的实施方案的视图。
图44B示出了模块化照明设备的实例。
图44C示出了一体成型照明设备的实例。
图45A-图45B是具有旋转对称性的照明设备的中空实施方案的视图。
图46A-图46B和图47示出了具有旋转对称性的照明设备的中空实施方案的部件。
图48是具有旋转对称性的照明设备的中空实施方案的照明设备的强度剖面。
图49A-图49C示出了与具有旋转对称性的照明设备的中空实施方案相关联的强度分布的多个方面。
不同图中的相似元件以相同参考数字标示。
具体实施方式
参考图1，其中为了参考示出了笛卡尔坐标系统，用于照亮目标表面的照明设备100可以包括至少一个衬底110、设置在衬底110上的一个或多个LEE 112、一个或多个光耦合器120、任选的光导130以及光提取器140。LEE 112在运行期间在相对于衬底110的法线(例如，z轴线的方向)的第一角度范围115内发射光。例如，由LEE 112发射的光的第一角度范围115的发散度可以是围绕LEE 112的光学轴线的150度至180度，或者如果LEE 112和衬底110是如此对齐的，那么表面法线由衬底110界定。光耦合器120从LEE 112接收光。每个光耦合器120被配置成将所接收的光重引导成具有第二角度范围125的光，并且将所述光重引导到光导130的第一端131上。例如，由光耦合器120提供的光的第二角度范围125的发散度可以是围绕法线的90度(+/-45度)。在光导130不是照明设备100的部分时，光耦合器120将具有第二角度范围125的光重引导朝向光提取器140。光导130可以将所述光导引至光导130远离LEE 112的远端132。光导130在远端132处将导引的光提供在角度范围135内。在一些实现方式中，光导130可以被成形来导引从光耦合器120接收的光，并且在光导的输出端132在基本上相同的角度范围(例如，135≈125)内提供导引的光。光提取器140接收离开光导130的末端132的光，或者在光导130不是照明设备100的部分时，光提取器140接收由光耦合器120提供的光。在一些实施方案中，光耦合器120的表面可以是连续的或具有小面。
光提取器140包括发射光的反射界面，所述光以输出角度范围142、142’离开照明设备100(由箭头指示)。如下文详细论述，光离开照明设备100所处的输出角度范围142、142’尤其取决于光提取器140的特性(例如，光学界面的几何形状以及形成提取器的材料的光学特性)。照明设备100的这些和其他特性可以被定制来提供特定照明应用所需的提取剖面。
在一些实施方案中，照明设备100可以包括一个或多个任选的三级光学器件(或又称为二级反射器)150、150’，所述三级光学器件150、150’被定位成接收由光提取器140输出的至少一些光。三级光学器件150、150’可以将从光提取器140接收的光重引导到角度范围152、152’内以提供所需照明模式。
一般而言，照明设备100的部件被布置成将从LEE 112发射的光重引导离开LEE，之后将所述光发射到周围环境中。光发生位置(又称为物理(光)源)与光提取位置(又称为虚拟光源或虚拟灯丝)的空间分离可以有利于照明设备的设计。例如，在一些实施方案中，虚拟光源/灯丝可以被配置成提供相对于平行于照明设备的光学轴线的平面而言基本上各向异性的光发射。相比之下，典型的白炽灯丝通常发射基本上各向同性分布量的光。照明设备100中体现的虚拟光源可以被视作是看起来似乎发出大量光的一个或多个空间部分。此外，将具有其预先确定的光学、热学、电学以及机械限制的LEE与光提取位置分离可以促进照明设备的光学系统的更大程度的设计自由度，并且允许延长的光学路径，这可以允许在将光从所述照明设备发射之前进行预先确定的水平的光混合。因此，照明设备100可以被配置成提供对各种各样照明应用可能有用的预先确定的具有良好的美观效果的照明。
一般而言，照明设备100被配置成产生具有所需色度的光。在许多应用中，照明设备100被配置成提供宽带光。宽带光可以使用名义上白色或灰白色LEE或发射被混合来提供白光的彩色LEE来产生。可替代地或另外，白光可以使用被配置成结合波长转换材料发射泵浦光(例如，蓝光、紫光或紫外光)的LEE来产生。例如，在某些实施方案中，LEE 112包括具有覆盖磷光体层(例如，YAG)的基于GaN的泵浦LED，所述覆盖磷光体层产生黄色、红色和/或绿色分量以产生白光。
在一些实施方案中，照明设备100可以被配置成提供彩色光(例如，黄光、红光、绿光、蓝光)。照明设备100中的不同LEE可以被配置成在运行条件下发射名义上不同的光，例如，黄光、红光、绿光、蓝光、白光或其他颜色光。
一般而言，可以使用相对高效节能的LEE。例如，LEE 112可以具有约50lm/W或更大(例如，约75lm/W或更多、约100lm/W、约125lm/W或更多、约150lm/W或更多)的输出效率。在某些实施方案中，LEE 112传导大于约350mA(例如，400mA或更多、450mA或更多、500mA或更多)的电流。LEE可以是表面安装装置。
照明设备中LEE的数目可以变化。在一些实施方案中，照明设备100可以包括相对较少的LEE(例如，10或更少)。在一些情况下，照明设备100可以包括大量LEE(例如，100或更多)。然而，在许多应用中，照明设备100包括4到100个LEE之间。
在一些实施方案中，LEE可以是固定的或通过电子装置是空间可调谐的。例如，LEE可以被布置成使得由LEE发射的光的方向可以通过选择性控制由每个LEE提供的光的量(例如，空间调谐)来控制。此外，LEE可以包括用于实现可调谐空间和色度变化的多个光谱源和/或光转换材料的布置。源LEE的一些或全部可以被配置成在多个第一角度范围内提供光以甚至在照明设备的远场光输出内形成空间可调谐特性。由于角度范围可以通过系统保存，可以形成多个第一角度范围，以使得远场分布(例如，光输出的角度范围)可以通过选择性激活对应的LEE来电子调制。通过调制远场分布，可以将色度分布在比例如所述远场中另一个色度更广泛的角度范围中。因此，可以在远场中独立于光照度来调制色度。
每个光耦合器120被配置成从适当地设置在光耦合器的入口孔隙处的一个或多个LEE接收光。在特征为多个光耦合器的实施方案中，它们可以一体成型。每个光耦合器可以被配置成在光耦合器的出口孔隙处提供预先确定的量的光。为此目的，每个光耦合器与对应的LEE和光导光学耦合。邻近的光耦合器可以光学分离或光学耦合以控制光的串扰和/或准直，或在平行于所述光耦合器的光学轴线的一个或多个平面上或在其他方向上的其他功能。
光耦合器被配置成允许将来自一个或多个LEE的预先确定的量的光耦合到光耦合器中，并且将预先确定的量的所述光提供在光耦合器的出口孔隙处。每个光耦合器被配置成在光与入口孔隙与出口孔隙之间的光耦合器相互作用时使所述光发生转变。此类转变(又称为调节)可以被视作是例如包括光的准直的光的相位空间的转变(例如，导致耦合光的发散度的降低)或其他转变，和/或光学扩展量、光通量和/或其他参数的保存。在一些实施方案中，光耦合器被配置成提供具有预先确定的特性的光，以控制照明设备的其他部件中的光损失，所述其他部件包括光导130、提取器140、三级光学器件150、150’或所述照明设备的其他部件中的一个或多个。例如，光耦合器可以被配置成使得由此提供的基本上所有的光可以通过光导130传播至光提取器140、具有低于预先确定的发散度的发散度、以相对于光导130的光学界面的合适的角度射入到光导中或具有其他特性。
光耦合器可以包括一个或多个光学元件，包括例如非成像介电TIR集中器如CPC(复合抛物面集中器)、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、导光管、分段式集中器、其他几何形状集中器、一个或多个透镜或其他光学元件。在一些实施方案中，光耦合器和LEE被一体成型为单一部件。
照明设备可以包括具有相同或不同配置的多个光耦合器。光耦合器在不同方向上可以具有等同或不同的轮廓或截面。在一些实施方案中，光耦合器可以具有变化的配置，这取决于它们在光耦合器的集群或小组中的位置。例如，伸长照明设备的末端附近的光耦合器可以被配置成具有与所述照明设备的中心附近的光耦合器的特性不同的特性。类似的考虑可以应用于光耦合器设置在光学轴线附近的集群中的实施方案中。例如，集群周边附近的光耦合器可以被配置成具有与所述光学轴线附近的那些的特性不同的特性。光耦合器可以具有旋转地对称和/或不对称的截面，例如，所述光耦合器可以具有抛物线状、椭圆形、圆形、双曲线形、三角形、方形、矩形、六边形或其他规则或不规则的多边形或其他截面。
光耦合器120的一部分或全部可以由固态透明体制成，所述固态透明体被配置成内部地且独立地传播光，这部分地或根本不取决于镜面反射涂层是否被采用于固态透明体的外部，取决于TIR，或可以被配置成提供部分或完全反射地涂布在一个或多个光学表面上的通孔。类似考虑可以适用于例如光导130、光提取器140或所述照明设备的其他部件。取决于实施方案，一个或多个光耦合器120可以被配置为中空反射涂布的非成像光耦合器。一个或多个光耦合器120可以包括被配置成提供预先确定的准直角度的介电准直光学器件。所述准直角度可以由例如光耦合器120的相应表面的长度和/或形状确定。例如，光耦合器120可以被配置成在旋转地对称配置中提供围绕光学轴线的基本上等同的准直，或可以在相对于照明设备的光耦合器120和/或其他部件的光学平面的不同方向上提供不同的准直。
一般而言，光导130可以具有大体规则或不规则的棱柱形、圆柱形、立方形或其他形状，并且包括一个或多个光导元件。光导元件可以布置成一条线或一个集群，这种布置可以允许或可不允许光在光导元件之间透射。光导元件可以被布置成每个耦合器与一个光导元件平行。此类配置可以是一体成型。多个光导元件可以布置成一个集群，所述集群的光导元件将光耦合到一个或多个提取器140中。多个光导元件可以彼此邻接地设置或放置成间隔开预先确定的距离。光导130和/或一个或多个光导元件在制造、安装、服务或其他事件期间可以通过适当配置的互连系统来一体成型、模块化配置、布置和/或持久地设置。
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大体反射表面，所述一个或多个大体反射表面界定从光导130的第一端131延伸至第二端132的一个或多个灯罩，以用于在光导130在以下预先确定的光损失下可以导引光所沿的光学轴线或光学平面附近进行封闭并且启用光学限制。所述灯罩的一个或多个表面可以是基本上平行的、锥形的或以其他方式布置。此类表面可以是基本上平坦的或弯曲的。通常，光导130可以具有相对于照明设备的轴线或平面的伸长或非伸长的截面。非伸长光导可以围绕光学轴线旋转地或以其他方式对称。
光导130被配置成从一个或多个光耦合器120经由其光学表面通过全内反射(TIR)和/或镜面反射来导引光。光导元件中光的混合可以部分地通过光学表面的形状来实现。光导可以被配置成混合来自不同LEE 112的光。在一些实施方案中，光导130被配置成混合光并且向光提取器140提供具有颜色和/或光照度的预先确定的均匀性的光。
在一些实施方案中，光导130具有其内部上具有反射光学表面的中空配置，所述反射光学表面沿具有预先确定的光损失特性的孔洞的长度透射光。反射光学表面的反射性可以源于反射涂层、薄膜、层或其他反射助剂，或者通过它们来增强。本领域技术人员将容易地了解此类反射涂层的组成以及所述反射涂层可以设置和/或制造的方式。
光提取器140设置在光导132的与光耦合器120相对的一端处，并且包括一个或多个反射界面，所述一个或多个反射界面被配置成将来自光导130的光向外重引导离开光导130的光学轴线，朝向且穿过光提取器140的一个或多个光出射表面而进入到环境中。取决于实施方案，发射光的传播的方向相对于光导130的光学轴线可以是平行的、反相平行的和/或倾斜的，向后的和/或向前的。例如，从光提取器140发射的光的不同部分可以向上朝向天花板或向下朝向桌面传播，这例如取决于照明设备100的配置、取向和/或应用。强度分布至少部分地由光提取器140的配置和/或照明设备的其他部件(例如包括光耦合器120或其他部件)的配置确定。
光提取器140可以被配置成发射具有预先确定的强度分布(即，发射到特定的立体角度范围内)的一个或多个光束。例如，不同的强度分布可以通过不同的光出射表面提供，例如在伸长光提取器140的任一侧上。光提取器140和/或其在运行条件下看起来似乎发出光的一个或多个部分可以被称为虚拟光源。取决于实施方案，虚拟光源可以具有伸长或非伸长的配置。一个或多个光束相对于照明设备100可以是对称的或不对称的。非伸长配置可以具有围绕光学轴线的旋转对称性。强度分布或其一个或多个部分可以被配置成通过例如将直接向下照明限制为预先确定的水平来限制炫光。
在一些实施方案中，光提取器140的强度分布至少部分地可以由反射界面相对于光提取器140的光出射表面的配置和设置确定。光提取器140可以包括一个或多个反射界面，所述一个或多个反射界面具有一个或多个平坦的或弯曲的形状，包括抛物线状、双曲线形、圆形、椭圆形或其他形状。在某些实施方案中，光提取器140包括用于重引导光并提供所需发射模式的一个或多个反射涂层。反射界面可以具有线性、凸形、凹形、双曲线形、线性分段或成形为多个潜在不相交的分段可微曲线的其他截面，以便实现预先确定的发射模式。一般而言，光提取器140相对于其光学轴线或光学平面可以提供对称的或不对称的光束分布。在光提取器140的伸长实施方案中，反射界面和/或光出射表面的截面可以沿其伸长延伸部变化。此类变化可以是逐步的或连续的。例如，光提取器140的反射界面可以具有成形为多个潜在不相交的分段可微第一曲线的第一截面，以及沿反射界面的伸长延伸部的不同位置处的第二截面，以使得所述第二截面成形为多个不同的潜在不相交的分段可微第二曲线。
在某些实施方案中，反射光学界面可以具有对称的或不对称的v形或其他截面。v形截面还可以被称为伸长实施方案中的v沟槽或非伸长实施方案中的圆锥形空腔。如本文所使用，术语“v沟槽”指代贯穿反射光学界面的v形截面，但并不要求所述光提取器包括实际沟槽。例如，在一些实施方案中，光提取器包括在v形界面处相遇的两个固体材料部分。这种界面又被称为v沟槽，但所述光提取器并不包括沟槽。取决于实施方案，v沟槽沿所述光提取器的长度可以具有基本上等同的截面，或所述v沟槽可以根据沿伸长延伸部的位置而变化。这类v形反射界面形成的反射点通常可以朝向光导引导。此外，形成v沟槽的侧部可以具有线性截面，或可以是非线性的(例如，曲线的或小面的)。另外，所述反射光学界面的反射点可以是具有非零曲率半径的圆形顶点。
通常，光提取器140可以与光导130一体成型或模块化成型。光耦合器可以由与光导的材料等同、类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的材料。取决于实施方案，光提取器140可以被配置成通过TIR、镜面反射和/或漫反射例如通过介电或金属镜面、折射和/或其他方式来重引导光。光提取器140可以包括一个或多个涂层，其包括合适的介电、金属、波长转换材料或其他材料的一个或多个薄膜。取决于实施方案，模块化成型的光提取器和光导在制造、组装、服务或其他事件期间可以包括用于持久的互连和任选的配准度的合适的连接器或与之互连。不同的模块化光提取器可以具有不同的配置以提供不同的照明特性。为了改进光学和/或机械性能，光提取器140与光导130之间的耦合可以通过采用具有预先确定的折射率的一种或多种适当透明的复合物来建立。此类复合物可以包括至少最初的流体物质如硅酮，或者其他可固化或不可固化物质。此类物质可以提供粘附功能。
光提取器140的光出射表面和/或反射界面各自可以包括一个或多个区段，各自具有预先确定的形状，包括凸形、凹形、平面状或其他形状。光出射表面和/或反射界面的形状可以被确定来通过光提取器提供预先确定的光提取水平，并且限制因所述光提取器内光的背反射和/或吸收所致的光损失。
在一些实施方案中，可以提供以下规定：保护光导130和/或光提取器140的一个或多个表面免于产生可能由外部影响例如灰尘、污垢、指纹、划痕等所致的表面缺陷的影响。例如，用于通过TIR重引导光或与镜面反射涂层对接的表面可以涂布有排斥脂质/疏油、抗划痕或抗静电涂层或防尘层。另外，可以将套管添加到光导130和/或光提取器140的一个或多个表面上。保护套管可以具有布置成面向光导130的白色漫反射表面。白色漫反射表面可以提高使光重返光导的机会。在一些实施方案中，光导130和/或光提取器140的一个或多个表面可以粗糙化或设置有合适的表面纹理以减轻来自外部影响或表面缺陷的影响。
在一些实施方案中，任选的三级光学器件150、150’可以被配置成通过镜面反射和/或漫反射或以其他方式(例如，衍射)来重引导光。三级光学器件150可以具有伸长或非伸长的配置。任选的三级光学器件150可以被视作是照明设备100的模块化部件，所述模块化部件可以用于例如在照明设备100的安装期间促进选择各种强度分布并且因此产生照明条件。
在一些实施方案中，任选的三级光学器件150可以被设置和配置成基本上沿光导130的全长L且环绕光导130的宽度的至少部分(其是沿光学路径)延伸。取决于实施方案，任选的三级光学器件150可以包括例如由金属如铝或其他金属的薄片、或反射性塑料、涂料或其他涂层提供的一个或多个镜面或漫反射表面。
任选的三级光学器件150可以包括部分或完全透明的部分，就整体而言除了具有反射性之外还是部分透明的；或者包括例如适当地成形来允许光穿过且实现预先确定的照明效果的开口。取决于实施方案，任选的三级光学器件150和/或任选的三级光学器件150中的开口可以被配置成提供照明效果、支持散热或实现照明效果和散热效果两者。开口可以被配置成促进空气流动并且因此支持照明设备的对流冷却。
任选的三级光学器件150的形状如相对于目标表面的角度、其曲率以及反射器的宽度可以被适配成产生用于一般照明或特定照明应用的预先确定的发射模式。任选的三级光学器件150可以包括多个反射表面。
任选的三级光学器件150可以是角度和/或竖直可调节的以允许校准并且帮助实现所需强度分布。为此目的，照明设备100可以包括一个或多个铰接或锁定机构和/或互连器。对应的照明设备可以提供预先确定的功能性和/或模块性以可调节地适应包括例如走廊、封闭和敞开式平面办公室或其他空间的不同尺寸房间的不同的照明需求。
任选的三级光学器件150可以包括面光源，例如基于多个离散光源或有机发光二级管材料的光发射片。面光源可以被布置成在一侧上发射光并且在相对侧上反射光。反射侧可以被布置成按照本文所述操纵光，并且发光侧可以被配置成提供辅助照明。取决于实施方案，照明设备100可以被配置成提供对面光源和与光耦合器120耦合的LEE112的独立控制。
伸长照明设备
参考图2A，其中为了参考示出了笛卡尔坐标系统，照明设备模块200的实施方案包括具有沿衬底210分布的多个LEE 212的衬底210。LEE 212设置在光导230的上边缘231处。为了简明起见，正z方形在本文被称为“向前”方向，并且负z方向是“向后”方向。平行于x-z平面穿过所述照明设备的部段被称为照明设备模块的“截面”或“截面平面”。另外，照明设备模块200沿y方向延伸，因此这个方向被称为照明设备模块的“纵向”方向。最后，照明设备模块的实施方案可以具有与y-z平面平行的对称平面。取决于实施方案，照明设备模块的一个或多个部件在沿y轴线平移下可以是不变的或变化的。这被称为照明设备模块的“对称平面”。
多个LEE 212设置在衬底210上，但图2A中仅示出了多个LEE 212中的一个。例如，多个LEE 212可以包括多个白色LED。光提取器240设置在光导232的下边缘处。LEE 212与一个或多个光耦合器220(图2A中仅示出了其中一个)耦合。
衬底210、光导230和光提取器240沿y方向延伸长度L。通常，L可以根据需要变化。典型来说，L是在约1cm至约200cm(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)的范围内。
衬底210上LEE 212的数目通常将特别取决于长度L，其中更多个LEE用于更长的照明设备。在一些实施方案中，多个LEE 212可以包括10到1,000个LEE(例如，约50个LEE、约100个LEE、约200个LEE、约500个LEE)之间。通常，照明设备的密度(例如，每单位长度LEE的数目)还将取决于LEE的标称功率以及照明设备模块所需的光照度。例如，相对较高密度的LEE可以用于需要高光照度或使用低功率LEE的应用中。在一些实施方案中，照明设备模块200沿其长度具有0.1LEE/厘米或更多(例如，0.2/厘米或更多、0.5/厘米或更多、1/厘米或更多、2/厘米或更多)的LEE密度。在实施方案中，LEE可以沿照明设备的长度L均匀地间隔开。在一些实现方式中，散热器205可以附接至衬底210以提取由多个LEE 212散发的热量。散热器205可以设置在与上面设置了LEE 212的衬底210的侧部相对的衬底210的表面上。
光耦合器220包括透明材料(例如，玻璃或透明有机塑料如聚碳酸酯或丙烯酸酯)的一个或多个固体块，所述一个或多个固体块具有的表面221和222被定位成使来自LEE212的光朝向光导230反射。一般而言，表面221和222被成形来收集和准直从LEE发射的光。在x-z截面平面中，表面221和222可以是笔直的或弯曲的。弯曲表面的实例包括具有恒定曲率半径、抛物线或双曲线形状的表面。在一些实施方案中，表面221和222涂布有高反射材料(例如，反射金属如铝)以提供高反射光学界面。光耦合器220的截面轮廓沿照明设备模块200的长度L可以是均匀的。可替代地，所述截面轮廓可以变化。例如，表面221和/或222可以弯曲离开x-z平面。下文结合图34-图36论述了此类光耦合器的实例。
光耦合器220的表面和光导的邻近上边缘231是光耦合的。换言之，界面的表面是使用与形成光耦合器220或光导230或两者的材料的折射率基本上匹配的材料来附接。例如，光耦合器220可以使用折射率匹配流体、油脂或粘附剂来附连至光导230。在一些实施方案中，光耦合器220熔合至光导230或者它们由单块材料一体成型。
光导230可以由可以与形成光耦合器220的材料相同或不同的一块透明材料(例如，玻璃或透明有机塑料如聚碳酸酯或丙烯酸酯)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以及z方向上的均匀的深度D。尺寸D和T通常是基于光导的所需的光学特性来选择。在运行期间，从光耦合器220耦合到光导中的光(由射线252描绘)通过TIR反射离开所述光导的平面表面并且在光导内混合。所述混合可以帮助在光提取器240处，在光导的远端部分232处实现光照度和/或颜色的均匀性。光导230的深度D可以被选择来在光导的出口孔隙(即，末端232处)处实现充分的均匀性。在一些实施方案中，D是在约1cm至约20cm(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)的范围内。
一般而言，光耦合器220被设计成限制进入光导230的光的角度范围(例如，在+/-40度内)，以使得至少大部分光耦合到光导230中在平面表面处经历TIR的空间模式中。光导230具有均匀的厚度T，其是所述光导的两个平面相对表面分开的距离。通常，T是足够大的，因此光导在上表面231处具有的孔隙足够大，以近似匹配(或超过)光耦合器220的孔隙。在一些实施方案中，T是在约0.05cm至约2cm(例如，约0.1cm或更多、约0.2cm或更多、约0.5cm或更多、约0.8cm或更多、约1cm或更多、约1.5cm或更多)的范围内。取决于实施方案，光导越窄，光就可以混合得越好。窄的光导还提供窄的出口孔隙。由于从所述光导发射的这种光可以被视作与从一维线性光源发射的光类似，因此又被称为伸长虚拟灯丝。
如前所述，长度L与照明设备的长度对应并且可以根据需要变化。
虽然光耦合器220和光导230是由透明材料的固体块形成，但中空结构也是可能的。例如，光耦合器220或光导230或两者可以是中空的，具有反射内表面，而非实心的。对于这种材料，可以降低成本并且避免光导中的吸收。许多镜面反射材料可能适用于这种目的，包括材料如来自Alanod Corporation的3M VikuitiTM或Miro IVTM片材，其中大于90％的入射光将被有效地导引至所述光提取器。光提取器240也是由可以与形成光导230的材料相同或不同的透明材料(例如，玻璃或透明有机塑料如聚碳酸酯或丙烯酸酯)的固体块构成。在图2A中所示的示例实现方式中，所述介电材料块包括平坦表面242和244以及弯曲表面246和248。平坦表面242和244表示重引导表面243的第一部分和第二部分，而弯曲表面246和248表示照明设备模块200的第一输出表面和第二输出表面。
平坦表面242和244涂布有上面可以设置保护涂层的高反射材料(例如，高反射金属如铝或银)。因此，表面242和244为从光导230进入光提取器240的输入端232’的光提供高反射光学界面。在x-z截面平面中，与表面242和244对应的线具有相同长度并且形成在顶点241相遇的v形状。一般而言，v形状的夹角可以根据需要变化。例如，在一些实施方案中，所述夹角可以是相对较小的(例如，从30°至60°)。在某些实施方案中，所述夹角是在60°至120°(例如，约90°)的范围内。所述夹角也可以是相对较大的(例如，在120°至150°或更多的范围内)。在图2A中所示的示例实现方式中，光提取器240的输出表面246和248弯曲成具有对于两者而言相同的恒定的曲率半径。因此，照明设备模块200具有相交于顶点241、平行于y-z平面的对称平面。
邻近光导230的下边缘232的光提取器240的表面光学耦合至边缘232。例如，光提取器240可以使用折射率匹配流体、油脂或粘附剂来附连至光导230。在一些实施方案中，光提取器240熔合至光导230或者它们由单块材料一体成型。
在运行期间，离开光导230穿过末端232的光在重引导表面的部分242和244处撞击反射界面，并且分别向外朝向输出表面246和248反射离开照明设备的对称平面。重引导表面的第一部分242提供朝向输出表面246具有角度分布138的光，并且重引导表面的第二部分244提供朝向输出表面246具有角度分布138’的光。光通过输出表面246和248离开光提取器。一般而言，输出表面246和248分别具有用于以角度范围142和142’重引导离开光提取器240的光的光学功率。例如，光提取器240可以被配置成向上(即，朝向与LEE相交且平行于x-y平面的平面)、向下(即，离开所述平面)或既向上和又向下发射光。一般而言，光通过表面246和248离开照明设备的方向取决于离开光导230的光的发散度以及表面242和244的取向。
表面242和244可以被定向成使得在向前方向的某一角度(即，相对于正z方向的某些角度范围)内的方向上光提取器240几乎不或不输出来自光导230的光。在照明设备模块200被附接至天花板以使得向前方向是朝向地板的实施方案中，此类配置可以帮助避免炫光以及不均匀光照度的出现。
一般而言，由照明设备模块200提供的强度分布反映了照明设备围绕y-z平面的结构的对称性。例如，参考图3，示例性强度分布59包括对称瓣59’和59”，所述对称瓣59’和59”分别具有与由照明设备模块200提供的光对应的约135°和225°处的峰值强度。图3示出了一个曲线图，其中0°与图2A中所示的笛卡尔坐标系统的向前z方向对应，180°与负z-方向对应，并且90°和270°分别与正和负x方向对应。由照明设备模块200输出的以勒克斯计的强度分布由曲线图中特定方向上的半径给出。此外，图3描绘了与由照明设备模块200通过输出表面248输出的光的角度范围142’对应的角度范围58。具有角度范围58的光沿主要方向56传播(由与照明设备模块200提供的光相关联的强度分布59的瓣59’的最大强度给出)。另外，具有角度范围58的光具有发散度57(由与照明设备模块200提供的光相关联的强度分布59的瓣59’的宽度给出)。
在图3中所示的实例中，照明设备模块200不提供从90°至270°范围内的照明。所有照明被引导到112.5°与157.5°之间的第一瓣59”以及202.5°与247.5°之间的第二瓣59’。
一般而言，照明设备模块200的强度剖面将取决于光耦合器220、光导230以及光提取器240的配置。例如，光耦合器220的形状、光提取器240的重引导表面243的形状与光提取器240的输出表面246、248的形状之间的相互作用可以用于控制强度剖面59中的瓣的角度宽度和主要方向(取向)。
在一些实现方式中，瓣59’、59”的取向可以基于由重引导表面的部分242和244形成的v形沟槽241的夹角来调节。例如，第一夹角导致强度分布59具有的瓣59’、59”定位在与比第一角度更大的第二夹角所得的强度分布59的瓣59’、59”相比较相对更小的角度上。以此方式，对于由重引导表面的部分242、244形成的两个夹角中的更小的一个，可以在更为向前的方向上从照明设备模块200提取光。
另外，虽然表面242和244被描绘为平面表面，但其他形状也是可能的。例如，这些表面可以是弯曲的或小面的。弯曲的重引导表面242和244可以用于使光束变窄或变宽。取决于光提取器240的输入端232’处接收的光的角度范围的发散度，凹形反射表面242、244可以使光提取器240输出(且由图3中所示)的瓣98’、98”变窄，而凸形反射表面242、244可以使光提取器240输出的瓣98’、98”变宽。因此，适当配置的重引导表面242、244可以将会聚度或发散度引入到光中。此类表面可以具有恒定的曲率半径，可以是抛物线状的、双曲线形的或具有某种其他曲率。
图2B和图2D示出了对于垂直于照明设备模块200的纵向尺寸(或又称为纵向延伸部)的截面平面，重引导表面243可以具有将重引导表面的第一部分242和第二部分244分开的反射点241。应注意，重引导表面的反射点241可以是具有非零曲率半径的圆形顶点。在图2B和图2D中所示的示例实现方式中，重引导表面的第一部分242和第二部分244在垂直于照明设备模块200的纵向尺寸的截面平面中可以具有第一弓形形状和第二弓形形状。例如，重引导表面的第一部分242和第二部分244可以是抛物线状的、双曲线形的，或可以具有彼此不同的恒定的曲率。此外，重引导表面的第一部分242和第二部分244的曲率可以都是负的(例如，相对于光从提取器240的输入端232’至重引导表面243的传播的方向是凸形的)，可以都是正的(例如，相对于传播方向是凹形的)，或一个可以是正的(凸形)而另一个可以是负的(凹形)。
图2E示出了对于垂直于照明设备模块200的纵向尺寸的截面平面，重引导表面243可以成形为圆形、椭圆形、抛物线形或其他曲线的一个弧。在这种情况下，重引导表面的第一部分242和第二部分244表示圆的弧的第一部分和第二部分。在图2E中所示的示例实现方式中，重引导表面243的曲率是负的(例如，相对于光从提取器240的输入端232’至重引导表面243的传播的方向是凸形的)。
图2C示出了对于垂直于照明设备模块200的纵向尺寸的截面平面，重引导表面的第一部分242和第二部分244中的任一个可以具有除了将重引导表面242、244分开的反射点241之外的一个或多个反射点。例如，重引导表面的第一部分242可以具有在重引导表面的至少两个区域中将所述重引导表面的第一部分242分开的反射点2411。由反射点2411分开的重引导表面的第一部分242的区域可以具有线性或弓形形状。重引导表面的第一部分242的两个区域能够以两个不同的角度子范围(彼此不同)反射从提取器240的输入端232’接收的光。以此方式，由重引导表面的第一部分242提供的光可以在输出表面246处输出为可以不同地操纵的强度瓣例如以照亮不同的目标。本说明书在下文结合图12A描述了这种应用。作为另一个实例，重引导表面的第二部分244可以具有在重引导表面的至少两个区域中将所述重引导表面的第二部分244分开的反射点2444。
图2F示出了在一些实现方式中，重引导表面的第一部分242和第二部分244可以至少部分地由狭槽245(通常是适当形成的孔隙)分开。图2G示出了在一些实现方式中，重引导表面的第一部分242和第二部分244中的任一个可以包括一个或多个狭槽2455’、2455”。但是，狭槽245、2455’、2455”中的每一个可以不必沿照明设备模块200的整个纵向尺寸延伸。这种狭槽可以表示提供重引导表面243的反射层的涂层中的开口，并且被配置成允许从提取器240的输入端232’接收的光的一部分透射穿过重引导表面243的狭槽245。图2F示出了对于垂直于照明设备模块200的纵向尺寸的相交于狭槽245的截面平面，与重引导表面的第一部分242和第二部分244对应的第一曲线和第二曲线被中断部分分开。另外，图2G示出了对于垂直于照明设备模块200的纵向尺寸的相交于狭槽2455’、2455”的截面平面，与重引导表面的第一部分和第二部分[242，244]对应的第一曲线和第二曲线包括与狭槽2455’、2455”相关联的一个或多个中断部分。
此外，与图2B-图2G中所示的截面平面中的每一个对应的曲线在沿照明设备模块200的纵向尺寸的其他截面平面中可以具有不同的形状和不同的中断部分。一般而言，重引导表面243的不同截面可以具有不相交或相交的分段可微曲线的不同组合。
此外，光提取器240的输出表面246和248的形状也可以变化，并且因此表面246和248可以使光束转向和成形。例如，这些表面的曲率半径可以被选择来使得所述表面将所需的会聚量引入到光中。还可以使用非球形表面。本文结合图2B-图2G注意到与垂直于照明设备模块200的纵向尺寸的截面平面中的提取器的重引导表面243的轮廓有关的特性相似的特性可以适用于提取器240的输出表面246、248在此类截面平面中的轮廓。
一般而言，元件的几何形状可以使用各种方法来确定。例如，可以根据经验确定几何形状。可替代地或另外，可以使用光学模拟软件例如像LighttoolsTM、TraceproTM、FREDTM或ZemaxTM来确定几何形状。
图2H示出了包括光耦合器220和光导230的照明设备模块的实例。在这个实例中，照明设备模块沿y轴线是伸长的。沿y轴线的伸长能够以笔直或弯曲的方式完成。在一些实施方案中，照明设备模块可以被配置成匹配光导的长度与高度之间的所需的纵横比(例如，约1、约2、约3、约4、约5、约10或多于10)。纵横比可以被定义为如图2H中所示的长度L比高度h。在一些实施方案中，纵横比可以基于是否需要沿光学路径保存不同的第一角度范围之间的所需差异来确定。
在一些实施方案中，光耦合器220和光导230可以是中空或实心部件，或其组合，以产生所需的照明模式。图2J示出了具有中空光耦合器220和实心光导230的照明设备模块的实例。在这个实例中，照明设备模块沿垂直于页面的y轴线是伸长的。所述照明设备模块可以包括如本领域已知的位于光耦合器220与光导230之间的任选的抗反射层260(例如，抗反射涂层)。抗反射层可以与光导230耦合，例如，抗反射涂层可以施加至光导230中与光耦合器220对接的表面。
图2K示出了具有实心光耦合器220、中空光导230以及任选的抗反射层265的照明设备模块的实例。在这个实例中，照明设备模块沿垂直于页面的y轴线是伸长的。任选的抗反射层265可以与光耦合器耦合，例如，抗反射涂层可以施加至光耦合器220中与光导230对接的表面。
应注意，在包括光导的一些实施方案中，类似于或如参考图2J-图2K所述的光学连接的配置也可以存在于光导与光提取器之间的光学连接处，例如在具有实心光导和中空光提取器或中空光导和实心光提取器的实施方案中。
在一些实施方案中，照明设备模块可以包括多个衬底和/或多个光耦合器。图2L示出了包括多个衬底110、110’和多个光耦合器120、120’的照明设备的侧视图。LEE 112、112’在运行期间在相对于衬底110、110’的法线的第一角度范围(与图1中的第一角度范围115对应)内发射光。光耦合器120、120’从LEE 112、112’接收第一角度范围内的光。每个光耦合器120、120’可以被配置成将第一角度范围内接收的光重引导成具有第二角度范围(与图1中的第二角度范围125对应)的光。具有第二角度范围的光如针对图1所述可以被引导到光导130中。光耦合器相对彼此的放置可以允许离开沿纵向尺寸的光耦合器的光特性(例如，角度范围)的变化。在一些实施方案中，多个衬底可以是处于电连通。在一些实施方案中，设置在不同衬底上的LEE被独立地控制。
光耦合器120、120’可以在相同平面或以任何所需配置堆叠或布置的多个平面中对齐。图2N示出了包括在相对于光导130的不同平面中对齐的多个光耦合器120-1、120-2、120-3以及120-4的照明设备模块的实例。在这个实例中，光耦合器120-1在平面1中对齐，光耦合器120-2在平面2中对齐，光耦合器120-3在平面3中对齐，并且光耦合器120-4在平面4中对齐。光耦合器可以耦合至任选的光导130，所述光导130可以被成形来与光耦合器的输出端对应。
图2O示出了包括布置在不同平面中的多个光耦合器的照明设备模块的实例的侧视图(例如，在y-z平面中)。光耦合器的几何形状和配置(例如，垂直、共平面或成角度位移)可以被布置成提供所需的照明模式。光耦合器可以耦合至光导(例如，光导130)。在这个实例中，光耦合器120-5和120-6在垂直于彼此的平面中对齐并且形成矩形几何形状。光耦合器120-5和120-6可以耦合至光导130，并且在运行期间，将光引导到光导230中，所述光可以通过例如光提取器140-5和140-6来输出。
一般而言，照明设备模块200可以被设计成将光发射成与图3中所示的那些不同的角度范围。在一些实施方案中，照明设备可以将光发射成具有与图3中所示的那些不同的发散度或角度宽度的瓣。例如，一般而言，所述瓣可以具有至多90°(例如，80°或更少、70°或更少、60°或更少、50°或更少、40°或更少、30°或更少、20°或更少)的宽度。通常，所述瓣定向的方向也可以不同于图3中所示的方向。“方向”指代瓣最光照的方向。在图3中，例如，所述瓣定向在约130度和约230度上。一般而言，瓣可以进一步朝向水平线引导(例如，处于90°至135°范围内的角度，如处于约90°、约100°、约110°、约120°、约130°；并且处于225°至270°范围内的角度，如处于约230°、约240°、约250°、约260°、约270°)。
一般而言，照明设备可以包括可用于定制强度剖面的其他特征。例如，在一些实施方案中，照明设备可以包括散射光的光学漫射材料，从而均化照明设备的强度剖面。例如，表面242和244可以粗糙化，或替代镜面反射材料的漫反射材料可以涂布在这些表面上。因此，表面242和244处的光学界面可以漫反射光，将光散射成在这些界面处利用镜面反射的类似结构将提供的更宽大的瓣。在一些实施方案中，这些表面可以包括有助于光分布的结构。例如，表面242和244各自可以具有不同取向上的多个平面小面。因此，每个小面将光反射到不同方向。在一些实施方案中，表面242和244上面可以具有结构(例如，散射或衍射光的结构特征)。
在某些实施方案中，光散射材料可以设置在光提取器240的表面246和248上。可替代地或另外，表面246和248不必是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多个部分和/或上面可以具有结构(例如，散射或衍射光的结构特征)。
在一些实施方案中，光提取器240被结构化成使得由表面242或244反射的至少一个平面(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。对于某些球形或圆柱形结构，所谓的Weierstrass条件可以避免TIR。参考图4，针对圆形结构300(即，穿过圆柱体或球体的截面)示出了Weierstrass条件，所述圆形结构300具有半径R的表面310以及具有半径R/n的同心假想圆320，其中n是所述结构的折射率。穿过截面平面内的假想圆320的，入射到结构300的表面310上且具有小于临界角的入射角的任何光将离开结构300而不需经历TIR。图4中通过光线318和319示出了这种情况。在平面中的结构300内传播但并未从假想表面320发出的光线如射线321能够以临界角或更大的入射角撞击表面310。因此，这种光可以经受TIR，并且不离开结构300。另外，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偏振光的射线在离开结构300时在表面310处不会经受Fresnel反射。这种条件可以被称为布儒斯特几何形状。可以相应地配置实施方案。
再次参考图2A，在一些实施方案中，表面242和244的全部或部分可以定位在由表面246和248界定的假想Weierstrass表面内。例如，接收通过末端232离开光导230的光的表面242和244的部分可以驻留在这个表面内，以使得在x-z平面内从表面244和246反射的光分别通过表面246和248离开而不需经历TIR。
如前所述，光从照明设备模块200发射成270°与90°度之间(即，在向后方向上)的两个对称瓣。参考图5，在一些实施方案中，照明设备模块200从天花板510悬挂下来，以使得发射的光打到天花板上。例如，照明设备模块200可以通过电缆501附接至天花板510，所述电缆501包括将照明设备模块200中的LEE连接至安装了所述照明设备模块200的房间的电力干线的电连接。在一些实施方案中，电缆501可以包括多根导线(例如，缠结)，如足够牢固以支撑照明设备的重量的导线、电线以及在某些实施方案中的数据连接。由于向后强度剖面，天花板用于将光散射和反射到环境空间中，如由射线512和514所描绘，包括朝向地板或有待照亮的其他表面。这种照明被称为“间接”照明，因为它并未直接从照明设备传播至目标表面。作为间接吊挂灯具，例如，此类实施方案可以被配置成提供耦合到所述天花板的低炫光且高效率灯以产生环境照明。
在一些实现方式中，照明设备模块可以是圆形或椭圆形的圆环或例如照明设备模块200的平面设计的任何其他3D扫描。
在一些实施方案中，照明设备模块200包括用于进一步定制照明设备的强度剖面的一个或多个二级反射器。例如，参考图6，照明设备模块200可以包括弯曲二级反射器610，所述弯曲二级反射器610在LEE附近附接至照明设备模块200并且向外延伸到光离开光提取器240的路径中。二级反射器610被成形来使来自光提取器的光朝向目标表面重引导，如由射线612和614所示。一般而言，反射器610的表面可以是镜面反射表面或漫反射表面。另外，表面的形状(在这种情况下是凹形)为设计者提供了额外的自由度以从照明设备模块200定制光分布剖面。
在某些实施方案中，二级反射器610可以是部分透射的。例如，反射器610可以包括允许来自光提取器240的一些光穿过所述反射器且从天花板510反射(例如，射线616)的孔隙。可替代地或另外，反射器610可以由仅部分反射光的反射材料形成。例如，反射器610可以由透明材料和部分反射涂层(例如，半镀银反射镜)形成。以此方式，照明设备模块200可以提供直接照明(即，直接从照明设备传播至目标表面的光)和间接照明(即，通过天花板传播的光)两者。
上面布置了LEE 212的衬底210可以设置在二级反射器610的外部，以使得所述二级反射器并不阻碍沿上面设置了LEE 212的衬底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衬底210的热接触以帮助耗散由LEE产生的热量。照明设备模块200可以被配置成提供也用于模块化可替换的二级反射器的这种热耦合。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被描绘为具有恒定的曲率半径，但一般而言，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具有笔直、成角度、分段、弯曲、渐开线或一维或二维的其他形状的一个或多个区段以提供预先确定的宽大或狭窄的发射模式。在一些实施方案中，二级反射器具有平面反射表面。例如，二级反射器的形状可以通过定制算法来确定以提供所需的光学功能。
在照明设备模块200中，照明设备的发射光谱与LEE的发射光谱对应。然而，在一些实施方案中，波长转换材料可以例如远离LEE定位在照明设备中，以使得所述照明设备的波长谱取决于LEE的发射光谱和波长转换材料的组成两者。一般而言，波长转换材料可以放置在照明设备模块200中的各种不同位置处。例如，波长转换材料可以设置在LEE 212附近，邻近光提取器240的表面242和244设置，设置在光提取器240的出射表面246和248上，放置在距离出射表面246和248的一定距离处和/或其他位置处。参考图7，在一些实施方案中，波长转换材料的层710设置在光离开光提取器240、距离表面246和248一定距离(例如，几毫米至几厘米)的路径中。这种配置可以促进产生可以从二级反射器610反射的减弱的强度源，从而提供更柔和的照明。波长转换材料层710可以例如附接至光导230，通过合适的支撑结构(未示出)保持在适当的位置，设置在提取器(也未示出)内或以其他方式布置。设置在所述提取器内的波长转换材料可以被配置为壳体或其他物体，并且设置在由R/n或甚至更小的R*(1+n2)(-1/2)包围的假想区域内，其中R是提取器的光出射表面(图2中的246和248)的曲率半径，并且n是如从反射表面(图2中的242和244)观察的所述提取器中与波长转换材料相对的部分的折射率。支撑结构可以是透明的自支撑结构。光转换材料在它转换波长时漫射光，提供光的混合，并且可以帮助均匀地照亮二级反射器610。
可替代地或另外，二级反射器610可以含有波长转换材料层。这也可以提供或促成柔和的漫射照明。例如，所述二级反射器包括二级反射器的一个或多个适当反射表面之上或之下的磷光体层。可替代地或另外，二级反射器可以包括紧靠波长转换材料的半透明材料，所述半透明材料可以被配置成允许一部分光透射穿过二级反射器而到达天花板或进入到二级反射器下方的环境中。因此，二级反射器可以被配置用于直接以及直接和间接混合式环境照明。
一般而言，照明设备模块200能够以各种形状因数配置。例如，参考图8，在一些实施方案中，照明设备模块200可以整合为被设计成安装在带有天花板面板的天花板中或从其悬挂下来的照明设备800。例如，照明设备800可以具有2’x 2’或2’x 4’覆盖区(即，在x-y平面中)，这与支撑荧光照明设备的常规模块的大小对应。照明设备800包括承载件810、光导830、光提取器840以及二级反射器860。照明设备800还包括容纳在承载件810内的光耦合器和多个LEE(未示出)。承载件810可以由挤压铝形成并且可以附接至二级反射器860和光导830。二级反射器860在两端由壁870封闭并且被配置成反射所有入射光。换言之，仅出于直接照明目的设计了照明设备800。在图8中，壁870中的一个以剖视方式示出以更好地示出光导830和光提取器840的一部分。照明设备800可以单独或多个一起使用以形成例如适当尺寸的暗灯槽。在一些实施方案中，照明设备800包括漫射器板，所述漫射器板被定位成例如覆盖所述照明设备的开口880并且保护光学系统免于灰尘或其他环境效应的影响。
如本文所解释，照明设备的部件的组成和几何形状可以影响照明设备提供的强度分布。例如，参考图9，在一些实施方案中，照明设备模块可以被配置成基本上将所有光引导到照明设备800的截面平面中的315°与45°之间的角度范围内，其中0°与向前方向对应。向前方向与衬底810的法线对应且平行于光导830，并且对于安装在天花板上的照明设备而言可以是朝向地板。在图9中，截面平面中的强度剖面由轨迹910给出，并且对称平面中的强度剖面由轨迹920给出。截面平面中的强度剖面在约330°和30°处具有最大光照度。对称平面中的强度剖面还包括在约330°和30°处具有最大值的瓣，并且还包括在约350°和10°处的最大值。照明设备模块可以被配置成在天花板的平面附近几乎不或不将照明引导为某些角度范围，以避免炫光。例如，在本实例中，所述照明设备几乎不将照明引导在相对于向前方向的55°至90°的范围内。这可能是有利的，因为在此类方向上从照明设备传播的照明在某些应用中(例如，在办公室照明中)可以被认为是炫光，这是不希望的。
使用Lighttools产生图9和下文描述的其他模拟中的模拟强度剖面。
多个直接照明照明设备模块可以安装在一个空间中以向目标表面提供所需照明。一般而言，所述空间中的模块的数目、密度以及取向可以根据需要变化以提供适用于目标表面的总密度剖面。在一些实施方案中，类似定向的模块阵列可以布置在天花板中。例如，参考图10A-图10C，25个2’x 2’模块以5x 5阵列布置在具有9'天花板高度的40'x50'空间(8'x 10'间隔)中以照亮距离地板2.5'的目标表面。每个模块具有图9中所示的强度分布。图10A示出了目标表面上模拟强度分布的轮廓图。图10B示出了X＝0mm下目标表面的长尺寸上的模拟强度剖面。整个所述部段上的光照度在约400勒克斯与约500勒克斯之间变化。图10C示出了Y＝0mm下目标表面的短尺寸上的模拟强度剖面。这个部段中的光照度在从目标表面的边缘的约500mm内下降到450勒克斯以下，但在大部分部段上保持在约450勒克斯至约550勒克斯的范围内。图10A-图10C中所示的强度剖面可能适用于例如办公室空间。
参考图11A和图11B，在某些实施方案中，照明设备被配置为悬挂式照明设备1100，其包括承载件1110、光导1130、光提取器1140以及二级反射器1160。承载件1110容纳LEE和一个或多个光耦合器(图11A和图11B中未示出)。
二级反射器1160包括孔隙1170。悬挂式照明设备1100被设计成提供直接照明和间接照明两者。间接照明来自于光提取器1140的光，所述光透射穿过孔隙1170并且从天花板散射开来。图11C示出了悬挂式照明设备1100的实施方案的截面平面中的示例性模拟强度剖面。此处，0°与向前方向对应。直接照明与315°与337.5°之间以及22.5°与45°之间的瓣对应。间接照明与90°与112.5°之间以及157.5°与180°之间的瓣对应。在这个实施方案中，悬挂式照明设备1100将可忽略量的光发射成45°与90°之间、112.5°与157.5°之间以及180°与315°之间的极角。悬挂式照明设备可以制作成4英尺或8英尺的长度，并且以线性布置方式安装在例如办公室环境中。此类照明设备可以发射约1250lm/纵尺，并且提供间接光束分量中1500cd以上以及直接光束分量中800cd的峰值强度。
在一些实施方案中，可以调节反射光与穿过二级反射器的光之比。图11D-图11E示出了可机械调节的二级反射器1180的实例的视图。二级反射器1180包括具有透明部分1184-1和1184-2的两个反射器元件1182-1和1182-2。反射器元件1182-1和1182-2布置在邻接的(图11D示出了分解图)基本上平行的取向上。如图11D中所示，反射器元件1182-1和1182-2可以机械地调节来改变光透射和反射的量。例如，透明部分1184-1和1184-2的相对位置可以通过改变反射器元件相对彼此的横向位置来调节，并且因此可以改变光透射和反射穿过透明部分的量。透明部分1184-1和1184-2可以基本上对齐，从而允许最大量的光透射，并且逐渐移位以减少光透射穿过透明部分1184-1和1184-2的量。在一些实施方案中，反射器元件中的透明部分可以被移位成使得所有光都被反射。
在一些实施方案中，反射器元件可以彼此连接(例如，通过导引件)并且通过相对于一个反射器元件滑动另一个反射器元件(例如通过使用接片)来机械地移位，并且因此逐渐地覆盖或暴露光可以穿过的透明部分。在一些实施方案中，反射器元件的机械移位可以通过电子装置(例如，电动机和控制单元)来实现和/或控制。在一些实施方案中，透明部分可以是开口(例如，穿孔的孔洞)。所述开口可以具有各种形状，包括狭缝、圆、或其他形状，所述形状能够以规则或不规则的方式布置。
具有透明部分的反射器元件的机械移位可允许例如通过用户调节二级反射器以控制向上照射光与向下照射光的量。调节的方向可以是在纵向方向上或其他方向上，例如沿结合图13A-图13N所述的渐开线。
图11F示出了包括电致变色材料1192的二级反射器1190的实例。在施加电荷时，电致变色材料(例如，电子可调谐漫射玻璃)可以可逆地改变与颜色无关或有关的透明度。二级反射器1190可以包括电致变色材料的部段，或整个二级反射器1190可以由电致变色材料制成以调节反射光和吸收光以及穿过二级反射器的光的比例。二级反射器的反射、漫射、透射、吸收或其他光学特性的所需水平可以在制造期间配置和/或由用户调节，或者由控制器通过例如经由控制单元1194将电荷施加至电致变色材料来自动地调节。
参考图12A，照明设备1200可以被配置成在照明目标上提供直接照明和间接照明两者。由照明设备1200输出的强度分布的间接部分可以包括角度范围1242和1242’。如果照明设备1200从天花板悬挂下来，强度分布的间接部分可以被设计成例如在照明设备的8'x10'的典型的间隔布置中在天花板上实现最大光照度均匀性。为了在照明设备1200极少穿透到房间中的情况下在天花板上实现良好的光照度均匀性，强度分布的间接部分需要以倾斜角度离开照明设备，例如典型地以相对于正z方向的90与110度之间的峰值强度以及小于20度的发散度。另外，可能希望最小化90度以下的光发射以最小化炫光并且满足RP1标准。由照明设备1200输出的强度分布的直接部分可以包括角度范围152和152’。强度分布的直接部分可以被设计成针对给定的照明设备空间布局最大化所需工作表面上的光照度均匀性。强度分布的直接部分可以采用峰值强度低于45度的蝙蝠翼分布形状。强度分布的直接部分还可以被设计成最小化55度以上的光发射且最小化炫光，并且满足RP1标准。
照明设备1200包括沿y轴线伸长(垂直于图12A的截面平面)的衬底210。多个LEE(例如，LED)212沿衬底210的纵向尺寸分布。衬底210的表面的法线沿z轴线定向。LEE 212在运行期间在相对于z轴线的第一角度范围内发射光。
照明设备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(或又可以被称为光提取器)以及第一三级光学器件610和第二三级光学器件610’(又可以被称为第一二级反射器和第二二级反射器)。在图12A中所示的实例中，一级光学器件220、光导230以及二级光学器件240由透明材料如玻璃、塑料等制成，并且具有整个截面。此类光学部件被称为实心光学器件，例如，实心一级光学器件、实心二级光学器件等。在其他实现方式中，一级光学器件220或光导230中的一个或多个可以由反射材料(例如，Al、Ag、介电薄膜反射器、或任何其他反射材料或其任何组合)、某些反射介电材料等制成或具有它们的涂层，并且具有中空截面。后者光学部件可以被称为中空光学器件。下文结合图34-图36论述了此类一级光学器件220(光耦合器)的实例。再次参考图12A，一个或多个实心一级光学器件220沿纵向尺寸布置在伸长配置中，并且与LEE 212耦合。此外，一个或多个实心一级光学器件220被成形来重引导从LEE 212接收的处在第一角度范围内的光，并且将重引导的光提供在第二角度范围内。第二角度范围的发散度至少在垂直于照明设备1200的纵向尺寸的x-z平面中小于第一角度范围的发散度。
实心光导230也在纵向尺寸上伸长。实心光导230耦合至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提供在第二角度范围内的光。另外，实心光导230被成形来导引从实心一级光学器件220接收的处在第二角度范围内的光，并且以基本上相同的第二角度范围将所导引的光提供至实心二级光学器件240。
实心二级光学器件240也在纵向尺寸上伸长。另外，实心二级光学器件240耦合至实心光导230以接收由实心光导230提供在第二角度范围内的光。此外，实心二级光学器件240将所接收的光提取到第一输出角度范围142和第二输出角度范围142’，如本文结合图2A详细描述。在图12A中所示的示例实现方式中，实心二级光学器件240在垂直于照明设备1200的纵向尺寸的x-y截面平面中具有对称轮廓，以使得第一输出角度范围142和第二输出角度范围142’具有相同的发散度。此外，本文结合图2C描述了照明设备1200的实心二级光学器件240的重引导表面。照明设备1200的重引导表面243的形状，例如所述重引导表面243的三个反射点2411、241、2444的相对位置以及由所述反射点界定的重引导表面的小面的相对取向，可以将第一输出角度范围142和第二输出角度范围142’中的每个分成多个提取光部分，所述多个提取光部分可以用于形成与照明设备1200相关联的强度分布的间接分量和直接分量。
实心二级光学器件240的光学表面和/或界面可以包括例如一个或多个抛物线形、双曲线形、球形、非球形、小面、分段、多边形或以其他方式成形的部分，如本文结合图2A-图2G所述。
在图12A中所示的示例实现方式中，由照明设备1200在第一输出角度范围142的第一部分1242和第二输出角度范围142’的第一部分1242’中提供的光可以形成与照明设备1200相关联的强度分布的间接分量。如本文所述，强度分布的间接分量可以用于照亮与照明目标不同的物体(例如，附接了照明设备1200的天花板)，并且因此间接地照亮所述照明目标。
另外，由照明设备1200在第一输出角度范围142的第二部分1241中提供的光可以通过第一三级光学器件610重引导在第一目标角度范围152内，并且由照明设备1200在第二输出角度范围142’的第二部分1241’中提供的光可以通过第二三级光学器件610’重引导在第二目标角度范围152’内。以此方式，第一目标角度范围152和第二目标角度范围152’可以形成与照明设备1200相关联的强度分布的直接分量以直接照亮所述照明目标。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来实现所需照明模式。三级光学器件的轮廓可以是线性、分段线性、自由形式成形、抛物线形、椭圆形、双曲线形或任何其他形状以便提供所需功能。根据一些实施方案，三级光学器件的光学功率仅存在于垂直于照明设备的线性方向的平面中，从而使得能够通过挤压这种光学部件或标准的金属板弯曲工艺来制造。在不同的实施方案中，三级光学器件在线性阵列的方向上和垂直于所述线性阵列的方向上都具有光学功率。
虽然照明设备的前述实施方案具有在照明设备的纵向尺寸中延伸的对称平面，但不对称的形状因数也是可能的。例如，在一些实施方案中，仅一个三级光学器件可以用于重引导从由二级光学器件提取的光。图12B示出了这种不对称照明设备1250的实例，所述不对称照明设备1250可以被配置成在照明目标上提供直接照明和间接照明两者。在图12B中所示的实例中，照明设备1250沿y轴线是伸长的并且包括衬底210、多个LEE 212、一个或多个一级光学器件220(配置为光耦合器)、光导230、二级光学器件240(配置为光提取器)以及包括至少一个反射器610的三级光学器件。由于一级光学器件220、光导230以及二级光学器件240由具有完整截面的透明材料制成(在这个实例中)，这些光学部件被称为实心光学器件。
衬底210具有第一和第二相对表面，以使得所述第一表面和第二表面各自是伸长的，并且具有纵向尺寸(沿y轴线，垂直于页面)和短于所述纵向尺寸的横向尺寸(沿x轴线)。LEE 212被布置在衬底210的第一表面上，并且沿纵向尺寸分布，以使得LEE 212在运行期间在相对于衬底210的第一表面的法线(沿z轴线)的第一角度范围内发射光。一个或多个实心一级光学器件220可以沿所述第一表面的纵向尺寸布置在伸长配置中并且与所述LEE耦合。在一些实现方式中，一个或多个一级光学器件220可以包括可以用于准确地且重复地将一级光学器件220定位到LEE 212上的索引和参考特征结构。一个或多个实心一级光学器件220被成形来重引导从LEE 212接收的处在第一角度范围内的光，并且将重引导的光提供在第二角度范围内。第二角度范围的发散度至少在垂直于照明设备1250的纵向尺寸的x-z平面中小于第一角度范围的发散度。下文结合图34-图36详细描述了这种实心一级光学器件220(耦合器)的实例。
实心光导230包括输入端231和输出端232。实心光导的输入端231和输出端232在纵向尺寸上是伸长的并且具有基本上相同的形状。实心光导的输入端231可以耦合至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在第二角度范围内提供的光。另外，实心光导230被成形来导引从实心一级光学器件220接收的处在第二角度范围内的光，并且在实心光导的输出端232处将导引的光提供在相对于衬底210的第一表面的基本上相同的第二角度范围内。
实心二级光学器件240包括输入端232’、与输入端232’相对的重引导表面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’和重引导表面243、第一输出表面246以及第二输出表面248各自沿纵向尺寸是伸长的。实心二级光学器件的输入端231’耦合至实心光导的输出端232，以接收由实心光导230提供在所述第二角度范围内的光。重引导表面243具有第一部分242和第二部分244，所述第一部分242和第二部分244反射在实心二级光学器件的输入端232’处接收的处在第二角度范围内的光，并且分别朝向第一输出表面246和第二输出表面248在相对于衬底210的第一表面的法线的第三角度范围和第四角度范围内提供所述反射光。此处，第三角度范围和第四角度范围内的光的传播的至少主要方向不同于彼此并且在至少垂直于衬底210的第一表面的纵向尺寸的方向上不同于第二角度范围内的光的传播的主要方向。在图12B中所示的示例实现方式中，重引导表面的第一部分242和第二部分244在x-z截面平面中具有弓形形状(参见图2C)。因此，第三角度范围和第四角度范围的发散度不同于第二角度范围的发散度。另外，如果重引导表面的第一部分242的曲率不同于重引导表面的第二部分244的曲率，那么第三角度范围和第四角度范围的发散度还将不同于彼此。一般而言，重引导表面的第一部分242和第二部分244可以包括例如一个或多个抛物线形、双曲线形、球形、非球形、小面、分段、多边形或以其他方式成形的部分，如本文结合图2A-图2G所述。
再次参考图12B，第一输出表面246被成形来折射由重引导表面的第一部分242在第三角度范围内提供的光为第一折射光，并且在实心二级光学器件的第一输出表面246之外在相对于衬底210的第一表面的法线的第五角度范围142内输出所述第一折射光。第一输出表面246的形状可以被定制成使得第五角度范围142与第三角度范围不同或基本上相同。另外，第二输出表面248被成形来折射由重引导表面的第二部分244在第四角度范围内提供的光为第二折射光，并且在实心二级光学器件的第二输出表面248之外在相对于衬底210的第一表面的法线的第六角度范围142’内输出所述第二折射光。第二输出表面248的形状可以被定制成使得第六角度范围142’与第四角度范围不同或基本上相同。
反射器610沿纵向尺寸是伸长的，并且被布置成至少部分地面向实心二级光学器件的第一输出表面246。反射器610被成形来将由实心二级光学器件的第一输出表面246在第五角度范围142内输出的至少一些光反射为在相对于衬底210的第一表面的法线的第七角度范围152内的第一反射光。此处，第七角度范围152的光的传播的至少主要方向至少在垂直于纵向尺寸的x-z平面中不同于第五角度范围142的光的传播的主要方向。
在一些实现方式中，反射器610与实心二级光学器件的第一输出表面246是间隔开的。例如，反射器610可以热耦合至衬底210以提取由LEE在运行期间产生的至少一些热量。在其他实现方式中，反射器610的边缘可以耦合至实心二级光学器件的第一输出表面246的边缘，在所述第一输出表面246的边缘处，实心二级光学器件240附接至光导230。此外，反射器610的至少一部分可以是实心二级光学器件的第一输出表面246的至少一部分的渐开线(例如，具有与所述至少一部分的形状匹配的形状)。
在图12B中所示的示例实现方式中，由照明设备1250在运行期间输出的强度分布的第一部分包括具有第七角度范围152的第一反射光中的至少一些。另外，由照明设备1250在运行期间输出的所述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248在所述第六角度范围142’内输出的至少一些光。
漫射能力可以添加到第一输出表面246和第二输出表面248、三级光学器件的反射器610上，或以分开的漫射器的形式添加以便提高目标表面处的光照度均匀性。
虽然照明设备1250是包括(i)在x-z截面平面中具有对称轮廓的光提取器240以及(ii)三级光学器件的单一反射器的不对称照明设备的实例，但其他不对称的形状因数也是可能的。例如，在一些实施方案中，光提取器在截面中可以具有不对称的轮廓，从而在截面中产生不对称的强度剖面。图13A示出了这种不对称照明设备1300的示例性实施方案。此处，不对称照明设备1300沿y轴线是伸长的，并且包括光耦合器220、光导230以及不对称的光提取器1310。图13B示出了不对称照明设备1300的顶视图(在x-y平面)。不对称照明设备1300的光源包括沿衬底2110(沿y轴线伸长)分布的多个LEE 210。
图13C示出了不对称照明设备1300的光提取器1310的多个方面。光提取器1310被模拟并且包括定制的反射表面1322、1324以及定制的光出射表面1312和1314。为了清晰起见，不对称照明设备1300中与输出表面1312对应的侧部被称为不对称照明设备1300的“B”侧，并且与输出表面1314对应的相对侧被称为不对称照明设备1300的“A”侧。表面1322和1324涂布有反射材料以为离开光导230的光提供反射光学界面。表面1322和1324会合于顶点1325。图13D示出了不对称照明设备1300的模拟强度剖面的极坐标图。通过不对称照明设备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，光提取器1310相对于光导230的对称平面可以具有不同程度的不对称性，所述对称平面在照明设备1300的纵向尺寸中延伸(在图13C中由虚线1301指示)。例如，顶点1325可以相交于所述对称平面或从其移位(横线偏移)。表面1322和1324在截面中可以具有不同的尺寸和/或相对于对称平面可以处在不同的取向上。在一些实施方案中，形成表面1322和1324处的光学界面的材料可以是不同的。例如，在一些实施方案中，这些表面中的一个可以涂布有镜面反射光的材料，而另一个表面涂布有漫反射光的材料。可替代地或另外，表面1322、1324中的一个或两个可以涂布有部分透射光的材料，从而从光提取器1310向工作表面提供直接照明。
弯曲的光出射表面1312和1314也可以是不同的。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/或不同的表面特性(例如，一个表面可以涂布有漫射材料，而另一个是透明的)。
因此，作为光提取器1310的不对称性的结果，不对称照明设备1300在截面平面中具有不对称的强度剖面。例如，照明设备1300可以被设计成在光导的一侧引导比另一侧更多的光。可替代地或另外，照明设备1300可以被设计成在光导230的不同侧上将光引导到不同的角度范围。
图13E示出了包括不对称照明设备1300和三级光学器件(或又称为二级反射器)如三级光学器件610的照明设备1350的示例性实施方案。光提取器1310在不对称照明设备1300的A侧上在第一输出角度范围1317内输出光，并且在不对称照明设备1300的B侧上在第二输出角度范围1315内输出另外的光。第二输出角度范围1315可以用于例如通过照亮工作表面上方的天花板在所述工作表面上提供间接照明。三级光学器件的反射器610可以使光提取器1310在第一角度范围1317内输出的光成形，并且将所述成形的光重引导在角度范围1240内以提供工作表面的直接照明。图13F示出了与照明设备1350相关联的照明分布1390的极坐标图，包括与照明分布1390的间接分量对应的强度瓣1315以及与所述照明分布1390的直接分量对应的强度模式1240。
在一些实施方案中，三级光学器件可以放置在光导230的边缘附近或与所述边缘对齐。例如，三级光学器件的边缘可以基本上与光导230的边缘平行。图13G示出了沿光导的长度进行三级光学器件610的不同放置的示例照明设备1360的透视图。取决于其放置，三级光学器件的三级光学器件610可以重引导光提取器1310的角度范围1317内输出的光。例如，三级光学器件在位置A的放置将角度范围1317内输出的光重引导至角度范围1240，位置B将角度范围1317内输出的光重引导至角度范围1240’，位置C将角度范围1317内输出的光重引导至角度范围1240”，并且位置D将角度范围1317内输出的光重引导至角度范围1240”’。三级光学器件610的放置可以是固定的或可调节的(例如，由用户或通过电子控制机构调节)。
图13G示出了具有三个光耦合器220-1、220-2、220-3的示例照明设备1360’的透视图，其中平面状三级光学器件610-1在光耦合器220-1的宽度(平行于y)上沿光导230的长度的一部分延伸。示例照明设备1360’可以任选地被配置成允许三级光学器件610-1的不同放置。
在一些实施方案中，三级光学器件610可以被机械地适配成改变由照明设备输出的光的传播的主要方向。图13J示出了具有可调节的三级光学器件610的照明设备1370的实例。在这个实例中，三级光学器件可以围绕枢转轴线1332(平行于y轴线)旋转，所述枢转轴线1332例如平行于光导230的边缘或平行于角度范围如图13E中的角度范围1317的纵向延伸部。所述枢转轴线由一个合适的枢转机构(未示出)提供。三级光学器件610的调节可以例如通过与所述枢转机构操作性地耦合的控制单元1342来机械地控制。控制单元1342可以从用户(例如，通过计算机系统或网络控制系统)或传感器1346(例如，光强度传感器或日光传感器)来接收输入1344，并且至少部分地基于所接收的输入1344来调节三级光学器件610的位置。
在一些实施方案中，可以手动地调节所述三级光学器件的位置。在一些实施方案中，所述三级光学器件可以是可拆卸的和/或可替换的部件。可拆卸的和/或可替换的三级光学器件能够以不同的形状或反射特性提供以产生所需的照明模式。在一些实施方案中，所述三级光学器件可以具有可以将三级光学器件锁在合适的位置的预定义的位置。
三级光学器件610可以被配置成让一些光从中穿过或透射和/或反射由照明设备输出的一部分光。图13K-图13L示出了包括三级光学器件的照明设备1380的实例的视图，所述三级光学器件包括三级光学器件610中的间隙619。在这个实例中，光可以穿过三级光学器件610中的间隙619。因此，来自提取器1310的处在输出角度范围1317内的光由三级光学器件610重引导至角度范围1240或穿入由三级光学器件610的间隙619界定的输出角度范围1317’。在一些实施方案中，所述三级光学器件包括透射部分，例如透明或半透明的窗口或其他部分和/或允许至少一部分光透过三级光学器件的材料。在一些实施方案中，此类窗口可以包括光转换材料。
图13M示出了包括具有某些透射特性的光透射部件1394、1396和1398的三级光学器件1390的实例。光透射部件1394基本上是透明的，并且光透射部件1396和1398在光透过它们时使所述光漫射，以使得除了存在由平坦的透射部件1394提供的作用之外，所述光的角度范围也不同于来自提取器的光的角度范围。在这个实例中，光透射部件1396基本上平行于y轴线漫射光，并且光透射部件1398基本上在x-z平面内漫射光。因此，输入角度范围1317-1和输出角度范围1392-1基本上是相同的；输入角度范围1317-2在y方向上比输出角度范围1392-2更宽；并且输入角度范围1317-3在x-z平面内比输出角度范围1392-3更宽。应注意，图13M的上下文中的术语“输入角度范围”用于仅指代来自提取器(未示出)撞击在相应的光透射部件1394、1396和1398上的光的那些部分。
图13N示出了三级光学器件用于产生不同的照明模式的不同的任选的形状。在一些实施方案中，照明设备可以配备有可替换的光学器件如610-A、610-B或610-C。
反射器610的表面轮廓可以被定制成获得与照明设备1350相关联的照明分布1390的直接分量对应的所需模式1240。三级光学器件的反射器610可以由例如反射材料、反射涂布的衬底如金属片、塑料或其他材料制成。三级光学器件的反射器610可以仅在x-z平面内或另外地在其他平面内具有光学功率。取决于实施方案，反射器610可以由常规的金属弯曲工艺来形成。
在一些实施方案中，多个照明设备模块(例如，照明设备模块200、不对称照明设备1300、或照明设备1350)可以被布置成提供所需强度剖面的照明设备系统。例如，参考图14A-图14C，间接直接式暗灯槽照明设备1400包括布置成方形结构的四个照明设备模块1410、1411、1412以及1413。照明设备模块各自具有图13E中所示类型的不对称的截面轮廓。由四个照明设备模块1410、1411、1412以及1413中的每一个提供的强度分布对应于与照明设备1350相关联的强度分布1390。照明设备模块1410、1411、1412以及1413被定向成使得光提取器的较大瓣(即，光提取器1310中与照明设备1350的B侧对应的表面1312)远离方形，并且反射器610指向方形内部。图14B中仅标记了照明设备模块1411的三级光学器件的反射器610。
在图14A-图14C中所示的示例实现方式中，每对邻近照明设备模块通过连接器元件1420、1421、1422以及1423中的一个连接。在这种实现方式中，每个连接器元件具有与照明设备模块匹配(其他实施方案可以是不同的)的截面轮廓，并且在x-y平面中弯曲90°，从而形成方形的角部。一般而言，连接器元件1420、1421、1422以及1423可以由各种材料如塑料或金属形成。所述连接器元件可以是透明的或不透明的。连接器元件还能够以各种方式附接至照明设备模块。例如，连接器元件可以使用粘附剂粘合至照明设备模块，熔合至照明设备模块，或通过另一个装置如夹具来附接。取决于实施方案，一个或多个连接器元件1420、1421、1422以及1423可以与一个或多个照明设备模块1410、1411、1412以及1413一体成型。此类一体结构可以能够用于组装某些形状的照明设备的一种或多种形状配置，并且以模块化形式形成并且还可以被称为照明设备模块。具有或不具有连接器元件的照明设备模块可以具有适当配置的与其伸长延伸部相对的末端，以使得它们可以在邻近末端彼此邻接时组装成规则的或不规则的、开放的或闭合的多边形结构。规则的或不规则的、开放的或闭合的多边形结构可以从照明设备模块来描画轮廓，而不管所述照明设备模块的末端是否被适当地成形来允许邻接，在它们的末端被适当地成形的情况下，它们实际上被布置成彼此邻接。
在一些实现方式中，间接直接式暗灯槽照明设备1400的外圆周可以是漫反射的并且与内部覆盖片1450类似由涂布粉末的钢制成。在一些实现方式中，光漫射器可以添加至照明设备模块1410、1411、1412以及1413中的每一个的反射器610，或作为可以覆盖由通量歧管(模块1420、1421、1422以及1423)包围的方形的内部区域的独立部件。
取决于实施方案，连接器元件1420、1421、1422以及1423可以是有源的或无源的。有源连接器元件可以被配置成例如像照明设备模块200、不对称照明设备1300或照明设备1350一样操作，并且包括一个或多个LEE。无源连接器元件基本上仅提供光学功能。取决于实施方案，连接器元件1420、1421、1422以及1423可以被形成来光学连接照明设备模块1410、1411、1412以及1413以允许光在所述连接器元件之间穿过。在一些实施方案中，连接器元件1420、1421、1422以及1423可以包括连接器元件的内表面上的反射层(例如，镜面层或反射涂层)，以使得连接器元件仅在照明设备系统的向外方向上发射光。
由通量歧管(模块1420、1421、1422以及1423)成形的方形内接于可以装配到标准的T形天花板格栅的间接直接式暗灯槽照明设备1400的壳体。例如，间接直接式暗灯槽照明设备1400在x-y平面中可以具有最大尺寸，所述最大尺寸允许所述间接直接式暗灯槽照明设备1400容纳在具有2’x 2’覆盖区(即，在x-y平面中)的面板1490中，所述面板与支撑荧光灯的常规暗灯槽的大小对应。图14B例如示出了安装在具有由箭头1430和1432所示尺寸的方形面板1490中的照明设备的实例。在一些实施方案中，间接直接式暗灯槽照明设备1400被设计成用天花板面板1490安装在天花板之中或之上。图14C示出了这种暗灯槽系统，所述暗灯槽系统可以是约5"深(在z轴线上)，可以进入天花板1490约1"。以此方式，间接直接式暗灯槽照明设备1400伸入房间约4"。在其他实现方式中，间接直接式暗灯槽照明设备1400可以直接安装在天花板上。与间接直接式暗灯槽照明设备1400相关联的强度分布的直接分量完全形成在方形的内部。三级光学器件的反射器610可以由非漫射反射材料如AlanodMiro Ag 4420制成，并且中心覆盖片1450可以由漫射反射材料如涂布粉末的钢或铝制成。反射器610和覆盖片1450可以产生深度为约2"的空腔，所述深度足以将驱动电子器件和功率转换电子器件放置到所述空腔中，所述驱动电子器件和功率转换电子器件控制照明设备模块1411和其他三个模块的LEE。
间接直接式暗灯槽照明设备1400可以按照照明设备的纵向轴线相对于方形面板1490的边缘呈45°定向来安装，然而，其他安装取向也是可能的。例如，照明设备的纵向轴线可以平行于方形面板1490的边缘安装。间接直接式暗灯槽照明设备1400呈45度或其他倾斜角度的布置可以用于提供直线性目标区域的更为均匀的照明。类似地，在要求多个间接直接式暗灯槽照明设备1400照亮一个大空间时，它们可以直线性阵列布置，其中它们的侧部以相对于所述阵列的轴线成45度布置。将方形形状旋转成与天花板格栅的取向成45度(如图14B中所示)有利于在天花板和工作表面上实现最佳均匀性，因为方形照明设备系统之间的最大间隔是在对角方向上。
由于间接直接式暗灯槽照明设备1400的相对侧上的实心通量歧管(模块1420、1421、1422以及1423)是逆平行定位的，可以获得对称的强度分布。间接直接式暗灯槽照明设备1400可以产生工作表面上优于2:1以及天花板上优于10:1的最大至最小的均匀性比率。参考图14D，间接直接式暗灯槽照明设备1400可以在两个正交平面上都提供对称的直接照明和间接照明。轨迹1510示出了间接直接式暗灯槽照明设备1400的实施方案的x-z平面中的示例性模拟强度剖面，而轨迹1520示出了y-z平面中的模拟强度剖面。此处，0°与z方向对应。在两个平面中，所述照明设备提供同-45°与45°之间的瓣对应的相似通量的直接照明。另外，在两个平面中，所述照明设备提供相似通量的间接照明。间接照明与90°与112.5°之间以及-90°与-112.5°之间的瓣对应。照明设备1400将可忽略量的光发射到45°与90°之间、-45°与-90°之间、以及112.5°与-112.5°之间的极角中。
多个直接-间接照明照明设备1400可以安装在一个空间中以向目标表面提供所需照明。一般而言，所述空间中的照明设备的数目、密度以及取向可以根据需要变化以提供适用于目标表面的总密度剖面。在一些实施方案中，类似定向的间接直接式暗灯槽照明设备1400的阵列可以布置在天花板中。例如，参考图14E-图14G，25个2’x 2’间接直接式暗灯槽照明设备1400以5x 5阵列布置在具有9'天花板高度的40'x 50'空间(8'x 10'间隔)中以照亮距离地板2.5'的目标表面。图14E示出了目标表面上强度分布的轮廓图。图14F示出了X＝0mm下目标表面的长尺寸上的强度剖面。整个所述部段上的光照度在约300勒克斯与约450勒克斯之间变化。图14G示出了Y＝0mm下目标表面的短尺寸上的强度剖面。这个部段中的光照度在从目标表面的边缘的约1,000mm内下降到375勒克斯以下，但在大部分部段上保持在约375勒克斯至约475勒克斯的范围内。
虽然间接直接式暗灯槽照明设备1400包括布置为方形的四个照明设备模块，但其他布置也是可能的。例如，类型200、1300或1350的照明设备可以被布置成不同的多边形形状，例如，三角形、矩形(参见图15A)、矩形或其他四边形结构的组合(参见图15B)、六边形(参见图15C)、八边形(参见图15D)等。作为另一个实例，照明设备模块可以被布置在圆形或椭圆形轮廓上，这与具有非常大数目侧部(N→∞)的多边形的轮廓对应。通常，照明设备模块的形状可以被选择来配合所需安装。例如，矩形照明设备可以用于配合矩形天花板面板。在一些实施方案中，照明设备模块可以是对称的(例如，类似照明设备模块200)或不对称的(例如，类似照明设备模块1300)。在一些实施方案中，所述照明设备模块能够以弯曲形状或任何其他所需形状配置。
非多边形的布置也是可能的。通常，照明设备可以通过以任何分段形状布置多个照明设备模块来形成。例如，不对称的照明设备模块1300或1350可以沿一个路径(例如，一条线)布置，以使得近邻不对称的照明设备模块如图16A中所示具有共同的不对称性(A,B)-(A,B)，或以使得近邻不对称的照明设备模块如图16B中所示具有交替的不对称性(A,B)-(B,A)。作为另一个实例，不对称的照明设备模块可以沿平行路径布置，以使得面向彼此的不对称的照明设备模块如图16C中所示具有共同的对称性(A,B):(A,B)，或以使得面向彼此的不对称的照明设备模块如图16D中所示具有交替的对称性(A,B):(B,A)。作为另一个实例，不对称的照明设备模块可以在交叉路径(例如，以90°或其他角度相交的线路)中布置，以使得交叉路径中每一个的近邻不对称的照明设备模块如图16E中所示具有共同的不对称性(A,B)-(A,B)，或以使得交叉路径中的每一个的近邻不对称的照明设备模块如图16F)中所示具有交替的不对称性(A,B)-(B,A)。在一些实施方案中，如图16A、图16C和图16E中所示的照明设备模块可以是对称的照明设备模块(例如，类似对称的照明设备模块200)。
前文结合图13-图16论述的实施方案涉及以对称或不对称的方式将光引导至光导的两侧的照明设备模块。其他配置也是可能的。例如，在一些实施方案中，照明设备模块可以被配置成将光引导至光导的仅一侧。例如，参考图17A-图17C，照明设备1700被设计成在正x方向而非负x方向上引导光。照明设备1700包括容纳安装在条带1712上的六个LEE 1714的承载件1710，以及邻近每个LEE安装的对应的光耦合器1720。光耦合器1720被成形来在两个正交平面中准直来自LEE 1714的光。照明设备1700还包括光导1730和光提取器1740。光提取器1740包括反射光学界面1742和光出射表面1744。在截面中，反射光学界面1742和光出射表面1744的形状都是凸形的(如在光的传播的方向观察)。然而，光出射表面1744具有恒定的曲率半径，而光学界面1742的曲率半径会发生变化。在运行期间，光耦合器1720准直来自LEE 1714的光，并且将所述光引导至光导1730。所述光沿光导1730向下传播至光提取器1740，并且从光学界面1742反射穿过光出射表面1744而离开照明设备。图17B和图17C还示出了安装灯具1750以及将照明设备1700附接至安装灯具1750的附接支架1752。
图17D示出了照明设备1700的实例的图形表示，所述照明设备1700包括至少一个衬底110、设置在衬底110上的一个或多个LEE 112、一个或多个光耦合器120、任选的光导1730以及光提取器1740。在这个实例中，照明设备1700沿垂直于页面的y轴线是伸长的。LEE112在运行期间在相对于衬底110的法线的第一角度范围115内发射光。光耦合器120从LEE112接收处在第一角度范围115内的光。每个光耦合器120被配置成将第一角度范围115内接收的光重引导成具有第二角度范围125的光。具有第二角度范围125的光可以被引导到任选的光导1730中。如果任选的光导1730不是照明设备1700的部分，那么光耦合器120将具有第二角度范围125的光重引导到光提取器1740中。
光导1730可以将所述光导引至光导1730远离LEE 112的远端。光导1730在远端将导引的光提供在角度范围1735内。在一些实施方案中，光导1730可以被成形来导引从光耦合器120接收处在第二角度范围125内的光，并且在光导的输出端在基本上相同的第二角度范围(例如，1735≈125)内提供导引的光。
光提取器1740接收离开光导1730的具有角度范围1735的光，或者在光导1730不是照明设备1700的部分时，光提取器1740接收由光耦合器120提供的具有角度范围125的光。光提取器1740可以包括反射所接收的光的至少一部分的反射界面，所述接收的光之后以输出角度范围1746离开照明设备1700(由箭头指示)。光离开照明设备1700所处的输出角度范围1746尤其取决于光提取器1740的特性(例如，光学界面的几何形状以及形成提取器的材料的光学特性)。这些特性可以被定制成提供特定照明应用所需的提取剖面。
在一些实施方案中，照明设备1700可以包括一个或多个任选的三级光学器件如1750或1750’，所述一个或多个任选的三级光学器件被定位成接收由光提取器1740在角度范围1746内输出的至少一些光。任选的二级反射器1750、1750’可以将从光提取器1740接收的光重引导到角度范围1752和/或1752’内以提供所需照明模式。例如，所述三级光学器件可以被配置成将光重引导到单一方向(如通过三级光学器件1750所示)，或若干方向(如通过三级光学器件1750’所示)。
图17E示出了被配置成将光重引导到单一方向的光提取器1760的实例。在这个实例中，光提取器1760沿垂直于页面的y轴线是伸长的。光提取器1760可以包括反射光学界面1742和光出射表面1744。进入光提取器1760的光可以通过反射光学界面1742来重引导。光出射表面可以是平面的，并且由反射光学界面重引导的光可以通过光出射表面1744在角度范围1746内发射。
图17F示出了光提取器1770的实例，所述光提取器1770被配置成发射一部分，并且重引导由光提取器1770接收的光的另一部分。在这个实例中，光提取器1770沿垂直于页面的y轴线是伸长的。光提取器1770可以包括光出射表面1744和1748，以及与光出射表面中的一个对应的反射光学界面1742。在这个实例中，反射光学界面1742与光出射表面1744对应。由光提取器1770接收的一部分光可以例如在向前方向上通过光出射表面1748以角度范围1737离开光提取器1770。由光提取器1770接收的另一部分光可以由反射光学界面1742重引导并且例如在主要向后方向上通过光出射表面1744以角度范围1746离开光提取器1770。在一些实施方案中，光出射表面1748和/或1744可以包括光转换层和/或抗反射层(例如，AR涂层)。
将光引导至光导的仅一侧的照明设备模块(例如，照明设备模块1700)适用于应用如作业照明、橱柜照明、泛光照明或其他照明，其中其用于照亮工作表面如餐桌、书桌、工作台面、墙壁或其他目标表面。所述照明设备模块可以被配置成均匀地照亮工作表面区域，同时还照亮工作表面的后挡板。图18示出了照明设备模块1700的示例性实施方案的模拟强度分布。在这个曲线图中，0°与正x方向对应。轨迹1810与x-z平面中的强度剖面对应，并且轨迹1820与x-y平面中的强度剖面对应。在两个平面中，基本上所有的光都被引导到-45°与45°之间的角度内，其中峰值通量是处于约-22.5°和22.5°。在x-z平面中，强度剖面是不对称的，照明设备在较大的负角度(即，超出约-45°)处提供大部分通量，而通量在对应的正角度处更为显著地下降。因此，这种照明设备模块可以有效地照亮后挡板，而不会将对应量的光引导离开工作表面的前侧。
图19A-图19C示出了1200mm x 600mm工作表面上由两个照明设备模块构成的装置的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了工作表面的长尺寸，并且Y轴线示出了短尺寸。图19A示出了整个工作表面上的光照度的轮廓图，图19B示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图19C示出了光照度(以勒克斯计)对X位置(以mm计)的曲线图。光照度在Y方向上在约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1,000mm上在约400勒克斯与约500勒克斯之间变化，在边缘附近下降。
图20A-图20C示出了2,000mm x 400mm背表面上如图19A-图19C中所描绘的相同装置的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了背表面的长尺寸，并且Y轴线示出了短尺寸。图20A示出了整个背表面上的光照度的轮廓图，图20B示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图20C示出了光照度(以勒克斯计)对X位置(以mm计)的曲线图。光照度在Y方向上在约150勒克斯与250勒克斯之间变化，直到背表面的最上面100mm处下降，并且在X方向上在背表面的中心1,000mm上在约150勒克斯与约250勒克斯之间变化，在边缘附近下降。
在一些实施方案中，前述照明设备的某些部件可以从设计中省略。例如，某些实施方案不需要包括用于将来自光耦合器的光导引至光提取器的光导。在收集器的准直是充分的情况下，所述收集器可能足以将光引导至光提取器，而不需将光限制在光导内。此外，对于光提取器，此类实施方案不需要包括透明的光学元件，并且替代地可以是由一个或多个反射表面构成。例如，图21A和图21B示出了与照明设备1700类似的照明设备2100的实施方案，所述照明设备2100包括与一级光学器件2120间隔开的弯曲镜面2130而非光导和实心光提取器。照明设备2100还包括支撑六个LEE 2112和电连接器2111的条带2110。每个收集器邻近对应的LEE定位，并且准直从LEE发射的光，从而朝向镜面2130引导光。收集器被设计成在两个正交平面中准直光。镜面2130具有凹形表面，所述凹形表面被成形来重引导来自收集器的光以照亮工作表面。
图22示出了照明设备2100的示例性实施方案的模拟强度分布。在这个曲线图中，0°与正x方向对应。轨迹2210与x-z平面中的强度剖面对应，并且轨迹2220与x-y平面中的强度剖面对应。在两个平面中，基本上所有的照明都被引导到-45°与45°之间的角度内，其中峰值通量在x-y平面中是处于约-22.5°和22.5°，并且在x-z平面中是处于约35°。在x-z平面中，强度剖面是不对称的，照明设备在正角度处提供更高的通量。
图23A-图23C示出了2,000mm x 600mm工作表面上由两个照明设备构成的装置的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了工作表面的长尺寸，并且Y轴线示出了短尺寸。图23A示出了整个工作表面上的光照度的轮廓图，图23B示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图23C示出了光照度(以勒克斯计)对X位置(以mm计)的曲线图。光照度在Y方向上在约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1,200mm上在约300勒克斯与约600勒克斯之间变化，在边缘附近下降。
图24A-图24C示出了2,000mm x 400mm背表面上如图23A-图23C中所描绘的相同装置的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了背表面的长尺寸，并且Y轴线示出了短尺寸。图24A示出了整个工作表面上的光照度的轮廓图，图24B示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图24C示出了光照度(以勒克斯计)对X位置(以mm计)的曲线图。光照度在Y方向上在约150勒克斯与300勒克斯之间变化，直到背表面的最上面100mm处下降，并且在X方向上在背表面的中心1,200mm上在约50勒克斯与约150勒克斯之间变化，在边缘附近下降。
图25示出了作业灯照明设备2500的另一个实例。照明设备2500包括衬底2110、LEE2112、光耦合器2520以及反射器2530。与照明设备2100中在两个方向上提供准直的光耦合器相比，光耦合器2520仅在x-z平面中提供准直。
图26示出了照明设备2500的示例性实施方案的模拟强度分布。在这个曲线图中，0°与正x方向对应。轨迹2610与x-z平面中的强度剖面对应，并且轨迹2620与x-y平面中的强度剖面对应。在两个平面中，基本上所有照明都被引导到-45°与45°之间的角度内，但在x-y平面中，强度分布近似朗伯分布(lambertian)，由在0°具有峰值通量的单一瓣构成。在x-z平面中，分布具有两个相异的瓣，其中峰值通量是处于约-22.5°和约35°。在x-z平面中，强度剖面是不对称的，照明设备在正角度处提供更高的通量。
图27A-图27C示出了2,000mm x 600mm工作表面上由两个照明设备构成的装置的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了工作表面的长尺寸，并且Y轴线示出了短尺寸。图27A示出了整个工作表面上的光照度的轮廓图，图27B示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图27C示出了光照度(以勒克斯计)对X位置(以mm计)的曲线图。光照度在Y方向上在约400勒克斯与600勒克斯之间变化(在一个边缘附近出现下降除外)，并且在X方向上在工作表面的中心1,000mm上在约300勒克斯与约500勒克斯之间变化，在边缘附近下降。
图27D-图27F示出了2,000mm x 400mm背表面上如图27A-图27C中所描绘的相同装置的模拟强度分布的曲线图。X轴线示出了背表面的长尺寸，并且Y轴线示出了短尺寸。图27D示出了整个工作表面上的光照度的轮廓图，图27E示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图27F示出了光照度(以勒克斯计)对X位置(以mm计)的曲线图。光照度在Y方向上在约200勒克斯与350勒克斯之间变化，直到背表面的最上面100mm处下降，并且在X方向上在背表面的中心1,000mm上在约100勒克斯与约250勒克斯之间变化，在边缘附近下降。
图28A示出了特征为沿y轴线伸长的中空部件的照明设备2800的另一个实例。照明设备2800被配置成在x-z截面中提供不对称的照明，并且包括衬底2110、多个LEE 2112、一个或多个一级光学器件2120、二级光学器件2830以及三级光学器件2840。
衬底2110具有第一和第二相对表面，以使得所述第一表面和第二表面各自是伸长的，并且具有纵向尺寸(沿y轴线)和短于所述纵向尺寸的横向尺寸(沿x轴线)。LEE 2112被布置在衬底2110的第一表面上，并且沿纵向尺寸分布，以使得LEE在运行期间在相对于衬底2110的第一表面的法线的第一角度范围内发射光。例如，第一角度的发散度可以是在150度至180度之间。
一个或多个一级光学器件2120沿所述第一表面的纵向尺寸布置在伸长配置中并且与LEE 2112耦合。一个或多个一级光学器件2120被成形来重引导从LEE 2112接收的处在第一角度范围内的光，并且将重引导的光提供在第二角度范围125内。第二角度范围125的发散度至少在垂直于衬底2110的第一表面的纵向尺寸的x-z平面中小于第一角度范围的发散度。在一些实现方式中，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。下文结合图34-图36详细描述了中空和实心一级光学器件2120(耦合器)的实例。
二级光学器件2830包括沿纵向尺寸伸长的重引导表面2833。二级光学器件2830的重引导表面2833间隔离开且面向一级光学器件2120中的一个或多个。重引导表面的第一部分2832和第二部分2832’反射从一个或多个一级光学器件2120接收的处在第二角度范围125内的光，并且分别将所述反射光提供在相对于衬底2110的第一表面的法线的第三角度范围142和第四角度范围142’内。第三角度范围142和第四角度范围142’的至少主要方向不同于彼此并且在至少垂直于衬底2110的第一表面的纵向尺寸的方向上不同于第二角度范围125的光的传播的主要方向。
在一些实施方案中，二级光学器件(例如，二级光学器件2830)沿纵向尺寸可以具有中断部分。例如，二级光学器件可以被穿孔或包括间隙(图28A中未示出)以允许一些接收的光穿过二级光学器件。
三级光学器件包括沿纵向尺寸伸长的反射器2840。反射器2840间隔离开且面向二级光学器件2830的重引导表面的第一部分。此外，反射器2840被成形来将由二级光学器件的重引导表面2833的第一部分在相对于衬底2110的第一表面的法线的第三角度范围142内提供的至少一些光反射为在相对于衬底2110的第一表面的法线的第五角度范围152内的第一反射光。第五角度范围152不同于第三角度范围142。在一些实现方式中，反射器2840可以与衬底2910热耦合以在运行期间提取由LEE 2112产生的热量。在一些实施方案中，三级光学器件可以包括中断部分(例如，间隙或开口)以允许一些光穿过三级光学器件。在一些实施方案中，反射器2840和重引导表面2833可以具有不同类型的反射性(例如，镜面反射、漫反射等)，以使得重引导光的另外的可变角度范围可以从沿照明设备的纵向尺寸的反射器2840和重引导表面2833产生。
由照明设备2800在运行期间输出的强度分布的第一部分包括来自第五角度范围152的至少一些第一反射光。由照明设备2800在运行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引导表面的第二部分2832’在第四角度范围142’内提供的至少一些光。
二级光学器件2830和/或三级光学器件的反射器2840的光学表面和/或界面可以包括例如一个或多个抛物线形、双曲线形、球形、非球形、小面、分段、多边形或以其他方式成形的部分，如本文结合图2A-图2G所述。
在一些实施方案中，二级光学器件可以具有一个或多个合适形状的一个或多个开口，例如图2F中所示。图28B示出了包括具有狭缝245的二级光学器件的照明设备2800’的实例。从一个或多个一级光学器件2120接收的处在第二角度范围125内的一部分光可以分别由重引导表面2832和2832’反射在角度范围142和142’内(例如在主要侧向或向后方向上)，并且从一级光学器件2120接收的另一部分光可以穿过重引导表面的狭缝245而进入到角度范围2852内(例如，在向前方向上)。
图28C-图28D示出了二级光学器件2830的实例。图28C示出了具有重引导表面2832和2832’的二级光学器件2830的实例，其中光学功率存在于垂直于LEE的线性方向的平面中，例如，从而使得二级光学器件能够通过挤出或标准金属片弯曲工艺来制造。图28D示出了包括多个重引导元件2835的二级光学器件2830’的实例。多个重引导元件2835可以被布置和配置成使得二级光学器件2830’在线性阵列的方向和垂直于其的方向上都提供光学功率。
虽然特征为中空部分的照明设备的前述实施方案被设计成在截面中提供不对称的照明，但其他配置也是可能的。例如，参考图29A-图29C，中空照明设备2900被设计成在截面中提供对称的强度剖面。照明设备2900沿y轴线是伸长的，并且包括壳体2902，所述壳体2902包括具有多个LEE 2912的衬底2910和收集器2920。
所述LEE在运行期间在相对于衬底2910的法线(沿z轴线)的第一角度范围内发射光。收集器2920包括一个或多个中空一级光学器件，其包括沿条带2910延伸的弯曲表面。收集器2920被成形来重引导从LEE 2912接收的处在第一角度范围内的光，并且将重引导的光提供在第二角度范围内，以使得第二角度范围的发散度至少在垂直于照明设备2900的纵向尺寸的x-z平面中小于第一角度范围的发散度。
包括反射器2930的二级光学器件被定位在从LEE 2912发射且由收集器2920重引导在第二角度范围内的光的路径中。一级光学器件的反射器2930包括布置成v形的两个平面反射表面2932、2932’。在截面中，照明设备2900具有z-y对称平面2901，所述z-y对称平面2901与反射器2930相交于由反射表面2932、2932’形成的v形的顶点2935。重引导表面2932、2932’反射从收集器2920接收的处在第二角度范围内的光，并且分别将反射光提供在相对于z轴线的第三角度范围和第四角度范围内。第三角度范围和第四角度范围的至少主要方向不同于彼此并且在至少垂直于照明设备2900的纵向尺寸的方向上不同于第二角度范围的光的传播的主要方向。
照明设备2900还包括三级光学器件，所述三级光学器件包括反射器2940、2940’，其被定位成分别接收从重引导表面2932、2932’反射的光，并且将所述光重引导至目标表面。在截面中，反射器2940、2940’的形状可以是凸形的。三级光学器件的第一反射器2940将从第一重引导表面2932在第三角度范围内接收的光重引导作为在相对于z轴线的第五角度范围3010内的第一反射光，以使得第五角度范围3010不同于第三角度范围。以此方式，由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的直接分量包括至少一些第一反射光3010。三级光学器件的第二反射器2940’将从第二重引导表面2932’在第四角度范围内接收的光重引导作为在相对于z轴线的第六角度范围3010’内的第二反射光，以使得第六角度范围3010’不同于第四角度范围。以此方式，由所述照明装置在运行期间输出的所述强度分布的直接分量包括至少一些第二反射光3010’。
一般而言，由照明设备2900提供的强度分布尤其取决于收集器2920的几何形状、二级光学器件的反射器2930(例如，重引导表面2932、2932’的形状和相对取向)和三级光学器件2940、2940’的几何形状以及收集器2920与二级光学器件2930之间的距离D。这些参数可以被定制成提供适用于照明设备的预期目标的强度分布。例如，截面中的强度分布的瓣的角宽度取决于由收集器2920提供的准直的程度以及反射器2932、2932’和2940、2940’引入光中的发散度或会聚度的量。强度分布中的瓣的方向还取决于反射表面的相对取向。图30示出了照明设备2900的示例性实施方案的模拟强度分布。在这个曲线图中，0°与正z方向对应。轨迹3010、3010’与x-z平面中的强度剖面对应，并且轨迹3020与x-y平面中的强度剖面对应。在x-y平面中，强度分布近似是朗伯分布，由在0°具有峰值通量的单一瓣构成。在x-z平面中，分布具有两个相异的窄瓣3010、3010’，其中峰值通量是处于约-67.5°和约67.5°，这分别与第五角度范围和第六角度范围对应。在x-z平面中，相对较少的光被引导到-45°至45°的极角范围内，并且几乎没有光被引导到大于-70°或+70°的角度内。
在一些实现方式中，二级光学器件的反射器2930可以通过连接在照明设备的每一端处的安装元件2950、2950’附接至所述照明设备的其他部件。安装元件2950、2950’可以将二级光学器件的反射器2930和三级光学器件的反射器2940、2940’固定和定位在距离LEE2912和收集器2920的预定义的距离D处。照明设备2900的光学部件可以产生自各种材料。例如，所述部件可以产生自金属如铝，或涂布有反射材料的塑料。
图31A-图31C示出了装置的模拟强度分布的曲线图，所述装置由在18,000mm x18,000mm目标表面上根据x方向上30'以及y方向上20'的间隔以2x 3网格布置的六个照明设备2900构成。所述照明设备从3,000mm高的天花板上悬挂下来300mm。这种配置可以用于车库照明应用的应用，其中行驶交通量以2个行驶车道和4个停车行道出现在y方向上)。X轴线示出了目标表面的一个尺寸，并且Y轴线示出了另一个尺寸。图31A示出了整个工作表面上的光照度的轮廓图，图31B示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图31C示出了光照度(以勒克斯计)对X位置(以mm计)的曲线图。光照度在Y方向上在约25勒克斯与约75勒克斯之间变化，并且在X方向上在约70勒克斯与约150勒克斯之间变化。
图32A-图32C示出了在沿图31A的Y方向的壁上如图31A-图31C中所描绘的相同装置的模拟强度分布的曲线图。在图32A中，X轴线示出了部段的水平尺寸，并且Y轴线示出了垂直尺寸。强度分布中的暗区域是由建筑物的结构元件引起的。图32A示出了整个部段上的光照度的轮廓图，图32B示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图32C示出了光照度(以勒克斯计)对X位置(以mm计)的曲线图。光照度在目标表面的垂直方向上在约50勒克斯与250勒克斯之间变化，直到所述部段的大约中部下降，并且在水平方向上在所述部段的中心17,000mm上在约100勒克斯与约175勒克斯之间变化，在边缘附近下降。
图33A-图33C示出了在沿图31A的X方向的壁上如图31A-图31C中所描绘的相同装置的模拟强度分布的曲线图。在图33A中，X轴线示出了部段的水平尺寸，并且Y轴线示出了垂直尺寸。提供在壁上的一定量的光可以帮助面部识别，这可以向停车库用户提供更好的舒适性和安全性。图33A示出了整个部段上的光照度的轮廓图，图33B示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图33C示出了光照度(以勒克斯计)对X位置(以mm计)的曲线图。光照度在目标表面的垂直方向上在约50勒克斯与250勒克斯之间变化，直到所述部段的大约中部下降，并且在水平方向上在所述部段的中心17,000mm上在约25勒克斯与约125勒克斯之间变化，在边缘附近下降。
LEE带的结构
本身所述的实施方案可以包括LEE带。图34A、图34B和图34C以截面方式示出了LEE带3400的实例，所述LEE带3400包括具有延伸冷却表面的挤出铝承载件3434，所述挤出铝承载件3434形成了LEE带3400的支撑结构。热粘附层3436被施加至承载件3434，并且衬底3412(上面安装了LEE芯片3437)粘附至层3436。磷光体层3438可以设置成板、薄片形式，以浆料或其他方式设置，所述磷光体层3438可以是平坦的或弯曲的，通过粘附剂如硅酮附连在LEE芯片3437的顶表面上。光耦合器片条3420之后附连在LEE芯片3437上。空间如3439和/或3431可以例如填充满具有合适的折射率的一种或多种材料，例如高或低折射率硅酮或其他密封剂。磷光体层3438可以由各种磷光体片形成，并且沿其长度可以具有变化的特征以沿带3432实现所需的均匀色度以及显色指数(CRI)。因此，每个LEE芯片3437附近的磷光体层3438的局部特征可以与每个LEE芯片3437的特征匹配。
如前所述，可以将光转换材料并入到照明设备中。在一些实施方案中，呈磷光体层形式的光转换材料被并入到LEE带中。例如，在图34B中，平坦的(未示出)或弯曲的磷光体层3438通过空间3431与LEE芯片3437分开。间隔开的设置可以减少磷光体层3438上的热负载。空间3431可以部分(未示出)或完全填充满密封剂，例如，硅酮可以被设置在LEE芯片3437附近的空间3431中，从而在硅酮与磷光体层3438之间留下一个间隙(未示出)。所述间隙可以填充满空气或其他低折射率介质以控制来自磷光体层的光的背反射。磷光体层3438可以通过沉积预成形层或通过固化之后从其固化磷光体层3438的一种或多种预设置的前体物质来形成。因此，磷光体可以沿LEE带3432的长度均匀地或非均匀地沉积。另外，磷光体层3438和先前提及的密封剂可以一体成型。所述磷光体可以例如包括Ce:YAG、TAG、基于氮化物的磷光体或如本文提及的其他物质，以实现预先确定的2800K-5000K的CCT。
在一些实施方案中，空间3431可以具有小于磷光体层3438的折射率的折射率，并且磷光体层3438可以具有小于或等于空间3439中的材料的折射率的折射率。在一些实施方案中，填充空间3431的介质可以是例如空气，和惰性气体或其他气体，或真空。
在一些实施方案中，光耦合器3422是介电复合抛物面集中器。每个光耦合器3422被设置和配置成收集来自LEE带3432中的一个或多个LEE的基本上所有的光，并且在所述光穿过其中时使光的传播方向的立体角度变窄。因此，离开光耦合器的出口孔隙的光发散到比所述光耦合器的入口孔隙处接收光更小的立体角度中。由光耦合器3422产生的出射光束的开口角度可以例如窄至+/-30度或更小。在光导中需要充分的准直来减少非吸收性光损失。应注意到，这些和其他考虑还可以取决于如本文提及的光耦合器的入口孔隙处提供的光的波长。取决于实施方案，光耦合器可以是例如使用500μm LED管芯情况下的约2mm宽和3mm高，使用小LED封装件情况下的约6mm宽和8mm高，或具有其他尺寸。
在一些实施方案中，光耦合器3422被配置成使例如来自磷光体层3438的宽朗伯光发射变窄。
图34B示出了具有不对称配置的光耦合器，所述光耦合器可以相对于对应的光学轴线在空间的一个部分中重引导比另一个部分更多的光，并且因此从所述光耦合器提供具有不对称的强度模式的光。取决于照明设备的其他部件的配置例如光导的长度和截面，来自光耦合器的不对称的强度模式可以被部分或完全保存，并且可以帮助提供具有可能适合于预先确定的照明应用的预先确定的光度特性的照明设备。不对称的光耦合器可以提供用于针对某些应用定制光度输出剖面。应注意到，这种不对称性可以通过照明设备的包括例如导光管和/或光提取器的其他部件的合适的不对称的配置来实现。
图34D-图34E是照明设备3450的实例的视图，其中LEE和光耦合器耦合至磷光体层而不存在空气间隙。照明设备3450可以包括一个或多个LEE 3437(例如，蓝色泵浦LED)、磷光体层3438、一个或多个光耦合器3454以及任选的光导3456。在一些实施方案中，LEE 3437和/或光耦合器3454可以耦合至磷光体层3438(例如，粘合)而不存在空气间隙。在一些实施方案中，磷光体层3438、光耦合器3454和/或光导3456的折射率是匹配的。LEE 3437可以耦合至磷光体层3438的光输入表面，并且光耦合器3454可以耦合至磷光体层3438的光输出表面，所述光输出表面与光输入表面相对。磷光体层3438可以在光耦合器3454的光输入表面(例如，悬挂长度)上延伸。磷光体层3438的宽度可以略大于LEE 3437的宽度(对于1mm2LEE是2mm)。在一些实施方案中，反射器层3452可以放置在磷光体层3438的光输入表面上以及LEE 3437之间。光耦合器3454可以将由磷光体层3438在磷光体层3438的光输出表面处输出的光接收到光耦合器3454的光输入表面上并且准直所接收的光。光导3456可以耦合(例如，粘合)至光耦合器3454而不存在空气间隙。
在这个实例中，LEE 3437与磷光体层3438之间的光学界面可以被配置成使得来自LEE 3437的大量光可以在未全内反射(TIR)的情况下透射到磷光体层3438中。可以反射回到LEE 3437中的光量可以取决于多少光经历TIR(如果有的话)，以及菲涅尔反射多少光，这两者都可以取决于LEE 3437与磷光体层3438之间的光学界面处折射率的不连续性。另外，来自磷光体层3438的一些光也可以抵达LEE 3437。抵达LEE 3437的光量可以取决于各个方面。例如，从磷光体层3438背向散射到与LEE 3437的界面的光量可以取决于磷光体层3438的多个方面以及背向散射光撞击到磷光体层3438的光输入表面上的位置。如果离开磷光体层3438撞击到LEE 3437上的背向散射光的光量取决于LEE 3437与磷光体层3438之间的界面处的折射率的不连续性，那么撞击到反射器层3452上的背向散射光将经受反射器层3452的吸收损失。充足的反射器层3452吸收基本上比典型的LEE更少的光，对于合理的反射器材料典型地仅为几个百分点。因此，与磷光体层3438被限制成覆盖LEE 3437的横向延伸部的系统相比较，超出LEE 3437的横向延伸部的磷光体层3438的横向延伸部，结合超出LEE3437的横向延伸部的磷光体层3438内的光的漫反射，进一步结合反射器层3452，提供来自磷光体层3438内撞击到反射器层3452上的光的提高的再循环速率。因此，在所述配置下，减少的一部分光被散射回LEE 3437。由于LEE通常吸收返回到LEE中的大部分光，这种配置可以因将较少部分光散射回LEE而显著降低吸收的返回光(例如，与白色LED相比)的量。
如果磷光体层3438具有各向同性和均质的光学特性，那么进入磷光体层3438的光可以在其通过磷光体层3438的输出表面输出之前在横向以及垂直方向上行进大约相同的距离。取决于LEE 3437的横向延伸部和磷光体层3438的有效厚度，散射回LEE中的光与LEE-空气界面相比较可以减少约20％。
另外，可以减少横向光的变化。例如可以实现横向光的变化的减少，因为磷光体层的表面大于LEE表面，并且横向方向中不存在准直。磷光体层3438的输出表面处光的特性的其他横向变化可以取决于LEE 3437之间的横向间隔以及磷光体层3438的有效厚度。
图34F示出了光耦合器的出口处的示例的不对称的强度剖面3440。不对称的光束分布可以被光学系统的下游(沿光学路径)部件部分保存。取决于实施方案，光导通常倾向于在某些光学路径长度上平衡不对称的光束分布，但如果适当配置的话，可以至少部分地保存不对称的光束分布。这可以在光导具有例如足够短的长度的情况下完成。不对称的光耦合器因此可以被用于产生不对称的强度模式，这可以被采用于不对称的照明应用例如泛光照明、轨道照明或其他应用中的照明设备中。另外，如果两个照明设备的所有其他部件相同，不对称的光耦合器可以引起来自光提取器的比来自对称的光耦合器更宽的光发射。因此，不对称的光耦合器可以提供用于针对某些应用定制光度输出剖面。
LEE的基座与光学轴线可以成非垂直角度，以使得来自LEE的发射的法线轴倾斜偏离标高或方位角方向中的任一个或两者组合的标称垂直方向。所述角度可以用于控制光耦合器的远场发射，所述远场发射转化成从光提取器发射的光的强度剖面。
包括承载件3434的完整的LEE带(或LEE线状源)的宽度可以至多是一厘米或更多。在这个实例中，光耦合器3422的出口孔隙基本上与光导的边缘的宽度(又称为光导的入口孔隙)匹配。在光耦合器和光导一体成型或例如可以在制造或组装期间精确地确定它们的对准的情况下，这种配置可能是有效的。在一些实施方案中，光耦合器3422的出口孔隙窄于光导的入口孔隙。在光耦合器和光导被模块化形成并且它们的对准需求可以通过适当地精确的互连系统(未示出)来控制以减轻失准的影响的情况下，这种配置可能是有效的。
图35示出了铝制散热器3434、上面具有多个LEE的衬底3412以及多个光耦合器3422的分解图，所述多个光耦合器3422可以一体成型为光耦合器片或排3420。
图36A、图36B和图36D示出了示例光耦合器的透视图。图36C示出了包括图36A和图36B的光耦合器3422的LEE带3412的截面图。一般而言，光耦合器可以具有其他配置，例如，光耦合器可以被配置为截头圆锥或棱锥。示例截头棱锥形光耦合器可以具有方形或垂直于光学轴线的其他截面。光耦合器在接收端可以具有圆形、正方形或其他截面，并且在相对端过渡到矩形、圆形或其他截面。取决于实施方案，轮廓的这种或其他变化在沿光耦合器的长度上可以出现不止一次。如图36A中所示，示例光耦合器3422具有其中可以设置LEE芯片3437或LEE封装件的接收开口3442。接收开口3442可以被设计成最大化LEE芯片3437或LEE封装件的提取效率。LEE芯片3437与准直光学器件之间的空隙可以填充满光学密封材料如硅酮以最大化光提取效率。
图36B示出了LEE带3432中使用的光耦合器3422的示例串3421，又称为光耦合器3422的伸长配置。所述串可以被配置成在LEE带3432的方向以及其垂直方向上提供准直能力。光耦合器3422在此类方向上各自可以具有相等或不同的准直和/或其他光学特性。光耦合器可以具有垂直于其光学轴线的连续的或离散的旋转对称性，或所述光耦合器相对于光学轴线可以不具有旋转对称性。例如，不同方向上的不同准直特性可能是光耦合器的至少部分具有垂直于光学轴线的直线性非正方形截面的结果。光耦合器3422可以具有互锁机构(未示出)，所述互锁机构被配置成将邻近的光耦合器3422附接到串3421上。此类机构可以例如是弹性可释放的，允许互连到一排或多排平行串(未示出)上或以其他方式配置。光耦合器3422和/或其串可以通过注塑模制形成为单独的光耦合器或连接的光耦合器组(至多照明设备的长度)。取决于实施方案，光耦合器3422串的邻近的光耦合器可以彼此光学耦合或彼此去耦合以将它们之间邻接界面处的光透射维持在预先确定的水平以下、预先确定的水平处或预先确定的水平以上。这种配置可以取决于光耦合器具有空腔还是实心块状配置，以及所述光耦合器是否依赖于全内反射和/或镜面。应注意，如图36A中所示的光耦合器还可以单独地用于旋转对称的照明设备例如下文论述的实例中。
如前所述，LEE串中的光耦合器可以光学隔离或耦合以在平行于光耦合器的光学轴线的一个或多个平面中提供预先确定的光的准直。在一些实施方案中，邻近的光耦合器通过邻接界面的合适的配置、邻近的光耦合器之间的合适的材料的设置、一体成型或以其他方式光学耦合来光学耦合。光学去耦合可以通过设置在单一光耦合器之间形成适当尺寸的间隙、或在邻近的光耦合器的邻接界面之间或之上设置合适的反射材料如薄膜、层、涂层或插入物质来实现。光耦合器可以一体成型为邻近光耦合器线组或其他组(未示出)。取决于实施方案，照明设备可以包括不同组光耦合器内的相等或不同数目的光耦合器。
图36D示出了被配置成基本上仅在垂直于LEE带3432的长度的方向上准直的线性光耦合器3444。光耦合器3444可以通过挤出形成为预先确定的长度。
图36E示出了包括多个一级光学器件3421的光耦合器3620的示例性实施方案。光耦合器3620可以用于在固体材料中在垂直于系统的伸长的方向上实现20度FWHM或更佳的高准直角度，同时所述光耦合器3620对于在相对方向上保持20度以上更宽的光束角度的设计可能是有利的。在一些实现方式中，一级光学器件3620的配置可以被定制成在系统的伸长的方向上提供蝙蝠翼分布。为了增加垂直于系统的伸长的方向上的准直(例如，以降低第二角度范围的发散度)，圆柱形透镜3445可以被包括作为一级光学器件3421的部分以在一级光学器件3421的入口表面处增加光学功率。在一些实施方案中，一级光学器件可以是变化的。例如，一级光学器件可以是可调谐透镜(例如，通过可变电润湿或其他手段变得可行)，所述可调谐透镜可以改变第二角度范围以产生如本文所述的光输出的所需的角度范围。可调谐透镜可以与高输出LEE一起使用和/或用于阵列中的一部分LEE。
图36F示出了一级光学器件3630的中空实施方案(与例如，一级光学器件1520、2120、2920对应)，所述一级光学器件3630被配置成收集由LEE 3438发射的光，并且提供准直和光束整形以照亮二级反射器。在这个实施方案中，一级光学器件3630仅具有垂直于线性LED阵列3438的方向的光学功率，并且仅在这个方向上提供光束整形。
图36G和图36H示出了一级光学器件3640和3650(各自可以对应于例如一级光学器件1520 2120、2920使用)的其他中空实施方案，所述一级光学器件3640和3650被配置成在线性LEE阵列方向和其垂直方向上具有相同或不同的光学功率。在一些实现方式中，一级光学器件3650可以具有矩形截面，所述矩形截面在垂直于和沿中空通量歧管的伸长的方向上具有不同的轮廓。在一个实施方案中，在垂直于通量歧管的伸长的方向上的优于25度的FWHM的准直可能是需要的，而在中空通量歧管的伸长上大约为40度FWHM的准直可能是需要的。
中空一级光学器件可以与每个LEE单独光学通信(如在图36G和图36H中)，或可以与所有LED(如在图36F中)或LEE组光学通信。
垂直于光束方向的中空一级光学器件3630的轮廓可以是线性的(如在图36F中)、具有旋转对称轮廓的线性阵列(如在图36G中)、具有矩形轮廓的线性阵列(如在图36H中)或具有其他合适轮廓的阵列。
所述中空一级光学器件可以反射地涂布有涂层，所述涂层施加至面向源的侧部或背离源的侧部。发射方向上的表面形状可以是线性、分段线性、抛物线形、双曲线或适合于应用的任何自由形式形状。
实心或中空一级光学器件的垂直轮廓可以是具有矩形、三角形、旋转对称或包括单一旋转对称、矩形、三角形或其他轮廓的其他形状的二维阵列。一级光学器件可以单独例如以六个元件组形成，或可以针对整个中空通量歧管一体成型。
图36J示出了照明设备3660的实例的图形表示，所述照明设备3660包括至少一个衬底110、设置在衬底110上的一个或多个LEE 112、一个或多个光耦合器120、任选的光导3662以及任选的光提取器3666(例如像光提取器140或1740)。LEE 112在运行期间在相对于衬底110的法线的角度范围115内发射光。光耦合器120从LEE 112接收处在角度范围115内的光。每个光耦合器120被配置成将角度范围115内接收的光重引导成具有角度范围125的光。具有角度范围125的光可以被引导到任选的光导3662中。如果任选的光导3662不是照明设备3660的部分，那么光耦合器120将具有角度范围125的光重引导到光提取器3666中。
光导3662可以将所述光导引至光导3662远离LEE 112的远端。在一些实施方案中，光导3662可以被配置成例如允许沿其长度的光损失，所述光可以散射穿过表面中的一个的至少一部分。例如，光导3662可以被配置成将来自光导3662内的光散射在如图36J中所示的角度范围如3665-1、3665-2、3665-3和/或3665-4内，以提供所需照明模式。为了引起光的散射，光导3662可以包括散射中心，所述散射中心被配置成使来自光导3662内的一些光散射穿过光导表面的部分，如光导表面中的棱镜、高反射性半透明接触点或中断部分(例如，孔洞)以及本领域中已知的光导3662的一个或多个部分内和/或光导3662的一个或多个部分的表面上的其他结构。所述散射中心可以设置在光导内或光导表面上。
光导3662在远端可以将导引的光的至少一部分提供在角度范围3664内。在一些实施方案中，光导3662可以被成形来导引从光耦合器120接收的在角度范围125内的光。
光提取器3666接收离开光导3662的具有角度范围3664的光，或者在光导3662不是照明设备3660的部分时，光提取器3666接收由光耦合器120提供的具有角度范围125的光。光提取器3666可以包括反射光的一个或多个反射界面，所述光以一个或多个输出角度范围如角度范围3668离开照明设备3660(由箭头指示)。光离开照明设备3660所处的输出角度范围尤其取决于光提取器3666的特性(例如，光学界面的几何形状以及形成提取器的材料的光学特性)。这些特性可以被定制成提供特定照明应用所需的提取剖面。
在一些实施方案中，照明设备3660可以包括一个或多个任选的三级光学器件如150，所述一个或多个任选的三级光学器件被定位成接收由光提取器3666输出的至少一些光。任选的二级反射器可以将从光提取器3666接收的光重引导到角度范围如152内以提供所需照明模式。例如，所述三级光学器件可以被配置成将光重引导到单一方向(如通过三级光学器件150所示)，或若干方向。
图36K示出了柔性光导3670的实例。柔性(又称为可变形)光导3760可以被预成形和/或可变形成将光引导到所需方向。例如，光导3670可以围绕光导3670的纵向延伸部(例如，围绕y轴线)是可变形的，以在光导3670的光输出处实现将角度范围125内接收的光的方向改变为角度范围3672。角度范围可以包括其内含有光的角度范围以及方向两者。因此，通过光导的变形，可以同时改变角度范围中其内含有光的角度和/或方向。角度范围可以经受旋转角度可能是均匀的或可能不均匀的空间发散，并且可以包括特定的峰值强度方向。在一些实施方案中，柔性光导3670可以是柔性的实心光导(例如，可变形材料)或包括角度旋转器。
光导还可以包括两个或更多个光导元件。图36L-图36P示出了包括两个光导元件3882和3884的光导3680的实例，所述光导元件3882和3884沿y轴线是伸长的，并且邻近彼此布置。一个或多个光耦合器120可以将光引导到光导3680中。在一些实施方案中，光导元件3882和3884可以通过一个层(例如，反射涂层)彼此分开。光导元件能够以平行配置如3882和3884布置。在一些实施方案中，光导元件的输出端可以是间隔开的如3882’和3884’，或3884和3882”，以将从一个或多个一级光学器件接收的光导引在不同方向上。光导元件可以在光导元件的远端处通过出射表面在角度范围如角度范围3886和3886’内发射光。
所述光导可以具有各种形状以产生从一个或多个光耦合器接收的处在第二角度范围内的光的所需的重引导，例如重引导至不同于第二角度范围的第三角度范围。图36Q-图36T示出了光导如3610-1、3610-2、3610-3和3610-4的各种形状的实例。在这些实例中，光导沿y轴线是伸长的，如图36U中所指示。光导3610-1被成形为矩形立方体，其中表面A1(光输入表面)的面积与光导相对侧处的表面A2(光输出表面)的面积基本上相同。光导3610-2和3610-4被成形为梯形，其中表面A1(光输入表面)的面积不同于光导相对侧处的表面A2(光输出表面)的面积。例如，对于光导3610-2，表面A1的面积大于表面A2的面积，并且对于光导3610-4，表面A1的面积小于表面A2的面积。光导3610-3包括沿光导的纵向尺寸例如沿z轴线的表面中的多个中断部分。在这个实例中，不连续表面A1-1、A1-2、A1-3以及A1-4的面积总和小于光导相对侧处的表面A2的面积。在一些实施方案中，表面A1-1、A1-2、A1-3以及A1-4可以是光输入表面，并且表面A2可以是光输出表面，在一些实施方案中，表面A2可以是光输入表面，并且表面A1-1、A1-2、A1-3以及A1-4可以是光导的光输出表面。光导的形状可以允许沿光导的纵向尺寸的光特性(例如，角度范围)的变化。
光提取器(例如，图1中图形表示的光提取器140)可以包括例如沿照明设备的纵向延伸部(例如，沿y轴线，处在垂直于光导130的侧表面的平面中)的多个光提取器元件。这些光提取器元件中的一些在沿照明设备中与向后(“向上灯光”或“侧部灯光”)分量相同的纵向轴线(例如，z轴线)产生强有力的向前(“向下灯光”)分量。
图36U示出了具有包括光提取器元件3692和3694的光提取器的照明设备模块3690的实例。照明设备模块3690还可以包括一个或多个光耦合器120以及任选的光导130。在这个实例中，光学元件3690和3694由一个间隙分开。由光耦合器120输出的光可以通过任选的光导130或在不存在光导的情况下直接引导到光提取器元件3692和3694中。光提取器元件3692和3694可以包括例如图2A-图2G中所述的光重引导表面和光输出表面。光提取器元件3692可以重引导由任选的光导130或直接由光耦合器120接收的光，并且将重引导的光输出在角度范围3696和3696’内。光提取器元件3694可以重引导接收的光并且分别将所述接收的光输出在角度范围3697和3697’内。如果照明设备包括光导130，那么光导130可以在光提取器元件3692与3694之间的间隙区域处将光输出在角度范围3698内。在一些实施方案中，任选的光导130可以包括光提取器元件3692与3694之间的表面处的反射或吸收表面以防止或减少光输出。
旋转对称的照明设备
如本文所述的照明设备的实施方案的多个方面可以适用于沿纵向照明设备方向延伸的(无论是笔直的还是弯曲的)照明设备，并且还可以适用于其他配置。例如，上文所述许多设计原理可以适用于围绕z轴线旋转对称的照明设备。图37-图40各自示出了显示这种对称性的示例照明设备。每个示例照明设备包括光耦合器3477、光导3478以及光提取器3480，它们一体成型为可以通过TIR反射光的实心体。一体成型通过注塑模制来实现。每个示例照明设备还包括LEE模块3476和二级反射器。光导3478还可以被称为导光管。
图37示出了光耦合至用以从LEE模块3476中包括的一个或多个LEE接收光的光耦合器3477的LEE模块3476的透视图。LEE模块3476包括安装在衬底(基座)上的一个或多个LEE(例如，LED芯片)。所述LEE被配置成在相对于衬底的法线(例如，z轴线)的第一角度范围内发射光。
光耦合器3477被配置成重引导从一个或多个LEE接收的处在第一角度范围内的光，并且在光耦合器3477的输出端处将重引导的光提供在第二角度范围内，以使得第二角度范围的发散度小于第一角度范围的发散度。例如，光耦合器3477可以被配置成准直光以使角度窄于+/-40度，以便满足沿圆柱形光导3478(如图38A中所示)或具有N个小面的棱镜形光导3478’(如图38B中所示)的纵向延伸部(沿z轴线)的TIR需求。光耦合器3477具有允许定位LEE模块3476的接收袋(其他实例可以具有两个或更多个)。所述接收袋可以被设计成针对一个或多个LEE将预先确定的光从LEE传输到光耦合器3477中。光耦合器3477与LEE之间的空间可以填充满硅酮或其他合适的物质以改进光学耦合。光耦合器3477可以具有圆柱形圆周。在其他实例中，所述光耦合器3477可以具有多边形形状、椭圆形形状或其他形状。多边形具有N个侧部，其中N对于三角形形状可以是3，对于方形形状是4，对于五边形形状是5，对于六边形形状是6，N还可以是7或对于其他多边形形状是更大。光耦合器3477的出口孔隙被设计成提供从光耦合器3477到光导3478、3478’的良好的光传输。可以涂布光耦合器3477的外侧，这可以影响光耦合器内的光是通过TIR还是镜面反射来反射。
在一些实施方案中，一个或多个LEE可以被配置成发射蓝光、紫光或紫外光中的一种或多种，所述蓝光、紫光或紫外光可以例如至少部分地利用一个或多个磷光体来转化以产生白光。磷光体可以设置在照明设备的不同位置上，例如LEE模块3476中、靠近或远离LEE芯片。例如，基座的大小可以是约1cm乘以1cm。光耦合器3477具有垂直于其光学轴线的基本上圆形的截面的接收端，所述接收端允许将LEE模块3476的至少一部分插入到光耦合器3477中以便实现来自LEE模块3476的良好的光提取。
光导3478或3478’在光导的输入端处与光耦合器3477的输出端光学耦合，并且被成形来将从光耦合器3477接收的处在第二角度范围内的光导引至光导的输出端，并且在光导的输出端处将导引的光提供在基本上相同的第二角度范围内。在图38A中所示的实例中，垂直于光导3478的光学轴线(例如，z轴线)的截面3810形成一个圆。在图38B中所示的实例中，垂直于光导3478’的光学轴线(例如，z轴线)的截面3820形成具有N个侧部的一个多边形，其中N>3。在一些实现方式中，截面3820的多边形是规则的多边形。在一些实现方式中，棱镜形光导3478的小面的数目N被选择来大于小面的阈值数目，N>N0。阈值N0取决于(i)棱镜形光导3478’的横向尺寸(在垂直于z轴线的截面平面中)，以及光导3478’的折射率。小面的阈值数目表示小面N0的数目，所述数目指向棱镜形光导3478’的邻近小面之间的角度以使得垂直于光学轴线z的截面中的传播的光无法经受TIR。
在一些实现方式中，棱镜形光导3478’的小面数目N被选择来使得棱镜形光导3478不具有平行小面。在一些实现方式中，棱镜形光导3478的小面数目N是奇数。在后者的实现方式中，可以避免棱镜形光导3478’的横向模式的发展。一般而言，棱镜形光导3478’可以另外使从明亮LEE出现热点模糊。
光提取器3480在光提取器3480的输入端处与光导3478或3478’的输出端光学耦合，以从光导3478或3478’接收光。光提取器3480具有与光提取器3480的输入端间隔开的重引导表面和输出表面。重引导表面具有面向光提取器3480的输入端的反射点并且被成形来反射在光提取器3480的输入端处接收的处在第二角度范围内的光，并且朝向所述输出表面将所述反射光提供在第三角度范围内。输出表面被成形来折射由所述重引导表面在第三角度范围内提供的光为折射光，并且在光提取器3480的输出表面之外输出第四角度范围内的所述折射光。光提取器3480围绕导光管3478或3478’的经过反射点的光学轴线(例如，z轴线)基本上是旋转对称的。
因此，光提取器3480提供基本上旋转对称的强度分布。应注意，这在其他实例中可能是不同的。光可以从光提取器3480输出为360度向外远离光提取器3480，并且一部分所述光朝向垂直于所述光学轴线的假想平面返回穿过LEE模块3476。从光提取器3480输出的光的强度分布通常与点样光源的光发射的一部分相似。
由光提取器3480输出的光在示例照明设备中由相应的二级反射器进一步重引导和整形以提供预先确定的强度分布。光提取器3480和/或二级反射器的光学表面和/或界面可以包括例如一个或多个抛物线形、双曲线形、球形、非球形、小面、分段、多边形或以其他方式成形的部分，如本文结合图2A-图2G所述。
在这个实例中，光提取器3480以连续的旋转对称的方式成形，并且可以产生基本上对称的辐射模式。在其他实例中，光提取器3480可以具有有限数目的离散的规则的重复图案或小面，其可以例如用于产生与小面玻璃或其他透明材料相关联的外观或另外使从亮光源出现热点模糊。光提取器3480的反射界面可以另外涂布有适当厚的银或其他金属的层，以使得光无法从中逃出。这种涂层可以将光提取器3480内部的光的反射的性质从TIR改变为镜面反射。
图39是光导3478和反射器3482的透视图，所述反射器3482用于将光提取器3480输出的光朝向待照亮的表面重引导和整形。所述二级反射器具有围绕光学轴线(例如，z轴线)的旋转对称性，并且被成形来反射由光提取器3480的输出表面在第四角度范围内输出的至少一些光为反射光，并且将所述反射光提供在第五角度范围内，以使得所述第五角度范围不同于第四角度范围。反射器3482可以具有用于产生从光提取器3480接收的光的所需的强度分布的任何形状，例如抛物线形。在一些实现方式中，反射器3482可以具有不规则的表面、具有喷丸凹坑、小面、凹槽或可以例如根据功能或装饰目的可能需要对光束成形、颜色混合和/或均质化提供另外的控制的其他光学活性结构。
反射器3482可以包括反射金属如铝或银，或涂布有反射薄膜的材料例如Alanod’sMiroTM或3M’s VikuitiTM。图34的照明设备发现可应用作为MR16、GU10、PAR20、PAR30、PAR38、AR111或类似照明设备的替代照明设备，或者可以被配置和组装成产生吊灯、筒灯、轨道灯或书桌照明设备的灯具。反射器3482可以被配置成允许一些光通过反射器3482中提供的孔洞(未示出)逃出来例如以照亮天花板。
在一个实施方案中，反射器3482基本上反射从光提取器3480发射的所有光。反射器3482的形状可以被设计成均匀地照亮目标表面。反射器3482还可以相对于光提取器3480是可调节的。另外，照明设备可以被配置成允许在现场或在制造期间进行此类调节以修改所述照明设备的光束剖面。反射器3482还可以展现出非旋转对称性以及可现场旋转以操纵照明区域中的光束分布的能力。
图40示出了与图39中的照明设备相似的示例照明设备的透视图。照明设备包括光导(3478或3478’)和用于朝向目标表面反射光的反射器3488。这个示例照明设备利用具有小面型反射表面3490的反射器3488。小面型反射表面3490包括多个大致平面区段。另外，反射器3488可以包括圆柱形侧套管3489。
在一些实施方案中，一个或多个光出射表面以球形Weierstrass配置与一个或多个反射界面光学耦合。例如，光提取器3480由具有折射率n的材料形成，并且包括被配置为具有半径R的球形的一部分的至少一个光出射表面，所述至少一个光出射表面被设置成使得光学耦合的反射界面的至少第一部分位于由具有半径R/n的假想球形界定的空间的一部分内，所述假想球形与具有半径R的界定光出射表面且将来自光导的光反射至其的球形同心。在这种情况下，来自光导(3478或3478’)的由反射界面的第一部分反射到由光出射表面相对于对应的反射界面界定的立体角度内的光可以通过光出射表面离开而不需经历全内反射。
在本说明书中下文结合图45A-图49C描述被配置成提供旋转对称的强度剖面的照明设备的另外的实例。
直立型照明设备
照明设备可以用在LEE定位在光提取器下方的直立配置中。例如，图41示出了被配置用于用作台灯或座灯的示例性照明设备4100的截面。照明设备4100包括光导4120、光提取器4126、承载件4134、一个或多个光耦合器4137以及一个或多个基座4138上的一个或多个LEE模块4135。照明设备4100还包括底座4130。LEE模块4135的示例光线4122被示出在光导4120中传播。基座4138和承载件4134被热耦合并且可以结合底座4130配置为散热器。LEE模块4135的LEE4132(参见图42)可以由与合适的电路的操作连接确定串联和/或平行互连以用于驱动LEE 4132。
光提取器4126由镜面发射涂层如箭头所指示向下和向外反射光。照明设备4100可以任选地包括二级反射器(未示出)，所述二级反射器被设置和适当地配置成至少部分地环绕光提取器4126。在这个实例中，这种二级反射器可以被设置成从上方环绕光提取器4126，以使得从光提取器4126向上发射的光可以向下朝向目标表面重引导。底座4130可以包括开关、调光器、散热器或其他部件。底座4130可以被配置成向环境提供预先确定的热耦合，并且可以被用作例如散热器。
照明设备4100相对于垂直于光导的一个或多个光学轴线的平面可以具有伸长或旋转对称的配置，所述伸长或旋转对称的配置是垂直于图41的图示的平面的伸长或在图示的平面中围绕光学轴线的旋转对称性。因此，例如，承载件4134、光耦合器4137和/或基座4138可以是伸长的并且沿其长度包括多个LEE模块4135，或者可以基本上是正方形、圆形或另外点样的并且包括一个或一群LEE模块4135。因此，示例照明设备4100可以包括例如以伸长或成群配置布置的多个(未示出)LEE模块4135。图42示出了包括LEE 4132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操作性地设置在一个或多个基座4138上。
制造
一般而言，本文所述的照明设备可以使用各种技术来制造。可以通过采用电路板组装技术和机械设备放置工艺结合如本文所述的一种或多种工艺来促进包括LEE管芯或封装件的设置的照明设备的制造。LEE管芯或封装件可以例如在制造、组装、现场安装或其他事件期间相对于光耦合器以预先确定的准确度进行设置。在这种设置期间，例如如果部件是在不同温度下制造或组装，可以考虑不同材料之间的热膨胀的不同系数。
例如，图43示出了可以如何形成LEE带。三个层4312、4320和4328被组合成具有适当地互连的LEE的薄片，所述薄片之后可以分(又称为单片分割)成LEE带。包括印刷电路板(PCB)面板或其他合适的支撑层的衬底4312可以被配置成提供预先确定的电气、机械和热特性以及互连功能性。所述衬底包括用于每个LEE芯片的成对的金属垫4314和合适的导电互连系统，所述合适的导电互连系统用于以待由电源驱动的串联和并联电路的组合使带中的LEE互连。每个LEE带或LEE带的组合的电源可以安装在衬底4312上或可以是通过合适的连接器连接至一个或多个带的单独的模块。取决于实施方案，衬底4312可以包括可以提供预先确定的垂直和水平散热特征的金属芯、环氧树脂或其他PCB。在衬底4312将被单分形成带的地方示出了分段线4316。
光耦合器可以设置在光耦合器片4320(其可以是模制片如塑料)中，从而形成光耦合器4322阵列。片4320可以涂布有反射薄膜。示出了分段线4324。每个LEE定位在光耦合器4322中以确保光被有效射入到光导中。光耦合器4322可以包括一个或多个光学元件，包括例如非成像介电TIR集中器如CPC(复合抛物面集中器)、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、导光管、分段式集中器、其他几何形状集中器、一个或多个透镜或其他光学元件。取决于实施方案，光耦合器4322可以是名义上同等的或具有不同的配置。例如，光耦合器在照明设备的方向和/或垂直于所述照明设备的方向上可以具有不同的轮廓。例如，光耦合器4322可以是旋转对称的，或具有垂直于光束方向的椭圆形、三角形、方形、六边形或多分段截面。
光耦合器4322可以一体成型或由固体透明材料配置而成，并且仅依赖于TIR或可以部分或完全反射地涂布在一个或多个表面上。光耦合器还可以是中空的，或反射涂布的和/或非成像的。针对相同的准直角度，中空反射器可以具有优于介电准直光学器件的缩短长度的益处。
如果对应的LEE被采用于照明设备，那么磷光体片4328可以用于转换蓝色或紫外泵浦光并且结合未转换的泵浦光(如果有的话)产生白光。磷光体片4328的特征可以根据LEE的峰值波长、所需的相关色温(CCT)或光的光谱功率分布以及其他因素来变化。示出了分段线4330。磷光体片4328被分段为在LEE芯片的顶表面附近设置的带或板。磷光体片4328还可以包括三维结构(例如，半球形板)，且靠近LEE芯片定位在光耦合器4322中以减少对磷光体的高温效应。
裸LEE芯片的电极或上面安装了裸LEE芯片的基座的电极操作性地设置在PCB垫4314上。操作性设置可以通过超声波粘结、胶粘、用导电粘附剂胶粘、焊接、引线接合、焊球撞击和/或其他操作性互连来进行。LEE可以是倒装芯片、垂直芯片(对顶部LEE电极使用引线接合)、引线接合至阳极和阴极的水平非倒装芯片或其他类型的芯片。
衬底4312、光耦合器片4320和磷光体片4328可以通过例如锯、掘(routing)、穿孔、折(snapping)、蚀刻或其他方式来分开。这种分离可以通过例如预先确定的断开线(又称为单片分割线)来促进。所得带/板可以与合适的承载件组合以例如形成如图34A-图34C中所示的LEE带。
在一些实施方案中，光耦合器可以被制造(例如注塑模制)成两个或更多个元件的组，并且设置有用于配合地接收外部配准元件的一体配准元件或插孔以确保光耦合器相对于适当地设置的LEE的准确的放置。配准元件可以被配置为用于插入到例如PCB板或LEE封装件之内的相应的孔洞中的分度销。具有合适的光学特性的折射率匹配材料如硅酮可以被设置成在LEE与光耦合器之间提供预先确定的光耦合。LEE封装件可以在所提过程的不同阶段操作性地连接至光耦合器。取决于实施方案，LEE封装件可以在与光耦合器进行操作性互连之前或之后电气和/或机械地设置在PCB上。
光耦合器可以被配置成提供一个或多个接收孔隙，所述一个或多个接收孔隙可以被配置成提供锥形内壁、突出、肋条、或其他元件，它们在配合过程期间向LEE提供预先确定的恢复力，以使得LEE和光耦合器能够以预先确定的准确度对准。
LEE可以通过自动化设备放置在由光耦合器提供的凹槽内并且通过利用折射率匹配且任选地固化的周围的凝胶层使壁或肋条朝向中心位置逐渐变细而居中以设定它们的位置。任选的处理步骤之后可以使组件平面化并且去除多余的材料以准备测试，并且随后电气且机械地粘结至衬底。
在某些实施方案中，LEE可以模制在光耦合器内以形成组件，所述组件之后可以任选地作为一个单元进行测试，并且根据某些特性来进行分选，并且然后可以在进行电气和热粘结之前对准至衬底上的配准点。在光耦合器本体上可以采用对准至衬底匹配细件的接片或销，所述接片或销还使LEE中x、y和z轴线上用于电气和热粘结的电接触点对准。
LEE可以附连、模制或以其他方式操作性地与光耦合器耦合。另外，LEE可以通过一个或多个方向上的配合结构通过光导的输入侧中的配准细件而保持在适当的位置上。这可以在光学界面材料固化之前进行，所述固化可以用于减少产生界面处的菲涅尔损失。此类步骤可以帮助限制LEE管芯或封装件的底部处的电接触点的对准以对准至衬底，从而用于进行电气和热粘结。
在一些实施方案中，LEE通过粘附性热匹配凝胶安装在衬底上，其中所述LEE的触点与衬底之间存在粘性焊膏，以使得它们可以在光耦合器内位于其相应的配合凹槽中心时进行微小的距离调节。
照明设备的部件可以模块化制造并且被设计成以可互换的方式组装。例如，图44A示出了可以如何模块化地将光提取器3870与光导3872分开配置。光导3872包括输入端231(在这个实例中为矩形光导3872的顶边缘)和输出端323(在这个实例中为矩形光导3872的底边缘)。光提取器3870包括输入端232’。光提取器3870的输入端232’可以采用具有匹配的折射率的适当的光学透明耦合材料如硅酮而附连至矩形光导3872的输出端(底边缘)232。光提取器3870可以通过例如耦合材料、机械干扰、摩擦配合或其他方式保持在适当的位置。可以采用这种配置以允许从精选的不同配置的光提取器中选择，所述光提取器提供更适于特定照明应用的不同的强度分布。光提取器3870还可以设置有各种分布光学器件，以使得所述分布光学器件能够以完全模块化的方式连接至公共光导3872，以适应安装高度和空间照明要求。
图44B示出了模块化照明设备模块4420的实例。在这个实例中，照明设备模块4420包括上面设置了LEE的衬底4422-1、4422-2和4422-3，光耦合器4424-1、4424-2和4424-3，光导4426-1和4426-2以及光提取器4428-1和4428-2。光耦合器4424-1、4424-2和4424-3可以分别与衬底4422-1、4422-2和4422-3耦合。光导4426-1和4426-2可以与所述光耦合器耦合。例如，光导4426-1可以与光耦合器4424-1耦合，并且光导4426-2可以与光耦合器4424-2和4424-3耦合。光提取器4428-1和4428-2可以与光导耦合。例如，光提取器4428-1和4428-2可以与光导4426-2耦合。模块化照明设备模块4420的配置可以被修改来提供所需照明模式。例如，衬底、光耦合器、光导和/或光提取器的不同组合可以提供不同的照明模式和物理尺寸以使照明设备适应特定照明和空间要求。
照明设备的多个部件可以是一体成型的。换言之，照明设备的两个或更多个光学部件可以由单件光学材料形成。一体成型的部件可以限制邻近的光学材料的折射率与之不匹配的光学界面处发生的菲涅尔损失。一体成型可以促进照明设备的相应部件的配准和对准。
图44C示出了一体成型的照明设备模块4430的实例。光导可以与光耦合器和/或光提取器一体成型。在这个实例中，照明设备模块4430包括至少一个衬底110、设置在衬底110上的一个或多个LEE 112以及包括光耦合器、光导和光提取器的一体成型部分4435。取决于其形状的复杂性，一体成型的照明设备模块4430可以通过例如单次或多次模制、挤出或其他过程来制造。
额外实施方案
照明设备的光学部件可以被配置成持续暴露于预先确定的量的短波长光例如蓝光、紫光或紫外光。取决于实施方案，这种光可以传播穿过大部分照明设备。相应部件的暴露可以取决于特定的磷光体位置。相应部件可以由适当抗性的材料形成。类似地，在照明设备的运行期间承受高温的部件被配置成提供预先确定的抗热性以及对抗由热梯度引起的机械应力的回弹性和/或不同部件之间的不同热膨胀。波长转换材料和LEE可以承受高运行温度。
在不同位置可以不同量、浓度和/或净转换能力设置波长转换材料。取决于实施方案，所述照明设备可以被配置成发射具有均匀的或不均匀的色度或CCT(相关色温)的光和/或发射在预先确定的立体角度内是均匀的或不均匀的光。具有相应强度分布的照明设备可以被配置用于装饰和/或一般照明。因此，波长转换材料还可以被布置成提供例如预先确定的外观和强度分布。取决于实施方案，所述照明设备可以被配置成使得来自不同LEE的光可以与不同的波长转换材料光学耦合。LEE可以操作性地被配置成允许独立控制不同LEE，并且因此允许控制可以通过不同的波长转换材料转化多少光。取决于实施方案，响应于不同LEE的照明而通过不同的波长转换材料产生的光可以例如完全、部分或基本上是非混合的。取决于混合程度，所述照明设备可以被配置成提供可控制的强度分布或控制发射光的色度和/或CCT。
一般而言，LEE被布置在一个或多个衬底上。每个衬底可以具有非伸长的、伸长的或其他形状。一个或多个衬底可以设置在承载件例如带、盘、片或以其他方式成形的承载件上，所述承载件被配置成向相应元件提供机械、电气、热和/或光学耦合，所述相应元件包括环境、光导、任选的二级反射器或照明设备的其他部件。所述承载件可以被配置成提供预先确定的机械强度、互连性、散热、电连接或其他功能。取决于实施方案，所述承载件可以被配置成将来自LEE的热量直接或间接耗散开来进入到环境中。所述二级反射器可以被设计成与所述承载件热接触，并且提供大的表面积，从而允许LEE中产生的废热的热耗散。
通常，照明设备被配置用于从物体、房间或其他空间的天花板、壁或其他表面悬挂下来和/或镶嵌在其中。在这种情况下，所述光导可以基本上垂直地、水平地或其他方向设置，其中光导内的光基本上向下、向侧面或其他相应方向上传播。相应的照明设备围绕光学轴线或伸长部可以是旋转对称的。伸长照明设备可以被配置成例如约2、4或6英尺长的预先确定的长度。对应的照明设备可以被配置为荧光管、凹进式或悬挂式暗灯槽的替换物，或例如以其他配置提供。根据一些实施方案，所述照明设备被配置为旋转对称的照明设备如灯或灯泡，或其他非伸长照明设备。根据一些实施方案，所述照明设备被配置为环形管道，其可以被认为既是伸长的又是旋转对称的。
为了使示例照明设备具备约5000lm光输出以替换2x 4英尺荧光灯具，可能被封装、板上芯片或以其他方式配置的高光照度LEE芯片的约50个1W的LEE芯片需要沿4英尺的LEE带基本上等距离地操作性地设置。在这种情况下，LEE芯片之间的平均距离(又称为间距)达到约24mm。因此，被配置成替换典型的2英尺乘以2英尺的荧光暗灯槽的照明设备需要利用相当类型或数目的LEE芯片来产生约3000流明。例如，约12-14密耳的LED管芯可以用于作业或暗灯槽照明设备，并且约40-60密耳的LED管芯可以用于车库和悬挂式照明设备。作为另一个实例，所需的LEE芯片的数目取决于系统的光通量要求、系统的光学效率以及采用的LEE的性能。如果需要来自照明设备的更多的光输出，那么所述LEE芯片可以两个或更多个LEE带的平行排或以其他方式组合来更密集地设置。
取决于实施方案，LEE的这种组合可以确定光耦合器、光导、光提取器和/或照明设备的其他部件的改变的几何形状和尺寸。重要的是，将来自LEE芯片的光混合以获得沿灯具的长度的良好照明和颜色均匀性。
根据另一个实例，约1200mm长度的照明设备被配置具有约100中等通量LEE(如Nichia NS2L-157装置)以提供约5000流明(lm)的光通量。这些装置能够以约12mm的间距放置在单个PCB带上。此类或本文描述的其他照明设备可以被配置用于从天花板悬挂下来。
根据另一个实例，照明设备被配置为2英尺或4英尺长荧光管的替换物。所述照明设备可以具有合适的长度以用于放置在2英尺乘以2英尺或2英尺乘以4英尺暗灯槽的壳体中。为了提供4英尺长的荧光灯的约3000lm的通量，约30个LEE(例如每个1mm乘以1mm LEE是100lm)可以按每个照明设备间隔开约40mm来使用。
根据实施方案的照明设备可以被配置成替换2英尺乘以2英尺的暗灯槽。在这种照明设备中，LEE可以每排具有约600mm的长度的两排来设置。每排之后可以与如本文所述的伸长系统耦合。为了能够从每排提供例如1500lm输出，每排要求一定数目的LEE，其中每排具有例如以预先确定的距离间隔开的LEE。名义上说，例如，每排间隔20mm，各自具有50lm的光输出的30个LEE可以将1500lm光输出提供到每排的光学系统中。考虑到因光学、电气、老化和其他效应所致的低效率，例如，可能需要每排约30％至约100％或更多的光输入来弥补这种低效率并且实现和维持每排约1500lm的光输出。因此，对应的示例照明设备可以被配置具有60个LEE，每个提供50lm，每排间隔10mm。
应注意到，这种照明设备中使用的LEE的特定数目可以取决于LEE的老化特性以及LEE驱动系统可以补偿这类特性的程度。LEE的老化特性可以包括降低和/或提高LEE效率、光输出、效能以及故障的可能性和/或可以随着LEE的运行时间变化的其他特性。这类照明设备需要结合可兼容LEE的电驱动系统来使用以便能够维持由照明设备提供的处在期望容差内的总通量。
示例照明设备可以被配置为例如台灯、座灯或其他照明设备。示例照明设备还可以被配置为荧光管的替换物，或更具体地说是荧光管和成对的相应的T5、T8或其他荧光管接收插座的模块化组合。在这种示例照明设备中，底座可以将一对管接收插座的替换物形成为通常用于通过插入荧光管的触点并且转动所述荧光管直到所述荧光管通过合适的电机械机制将所述触点锁住以在荧光管与灯具之间建立操作性连接来可释放地连接荧光管。此类灯具可以被配置为暗灯槽、凹圆暗灯槽或其他类型的照明设备。与荧光管与一对管接收插座的模块化组合相比，示例照明设备可以是一体成型的。根据这个实例的照明设备可以被配置用于以模块化或一体化方式与合适的灯具操作性耦合。
对于前述实施方案，图45A-图49C示出了被设计成提供旋转对称的强度剖面的中空照明设备4500。照明设备4500包括具有冷却器4517的壳体4512、LEE簇4510以及收集器4520。照明设备4500可以被称为筒灯。收集器4520是包括环绕簇4510延伸的锥形表面的中空元件。第一反射器4530定位在从LEE发射的且由收集器4520准直的光的路径中。第一反射器4530包括具有v形截面的圆锥形反射表面4532。照明设备4500具有旋转对称轴线，其相交于第一反射器4530的圆锥形反射表面4532的反射点。照明设备4500还包括旋转对称的二级反射器4540，所述二级反射器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将所述光重引导至目标表面。窗口4539可以是透明的、半透明的或以其他方式配置。二级反射器4540具有凸形轮廓。第一反射器附接至窗口4539。安装元件将窗口4539以及因此第一反射器4530相对于二级反射器4540固定和定位成距离LEE和收集器4520指定距离。
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可以形成为整体或由多个元件通过合适的金属、塑料或其他材料的拉伸、熔焊、焊接或其他工艺来形成。图47示出了照明设备4500的二级反射器的许多可替代形式4547中的一种的透视图。与具有离散的旋转对称性的二级反射器4540相比，图47的二级反射器具有围绕其光学轴线的连续的旋转对称性。
照明设备4500的光学部件可以产生自各种材料。例如，所述部件可以产生自金属如铝，或涂布有反射材料的塑料。
一般而言，由照明设备4500提供的强度分布尤其取决于收集器4500的几何形状、第一反射器4530和二级反射器4540的几何形状以及照明设备4500的部件之间的距离，并且这些参数可以根据需要变化来提供适合于照明设备的预期目的的强度分布。例如，截面中的强度分布的瓣的角宽度取决于由收集器4520提供的准直的程度以及反射器4530和4540引入光中的发散度或会聚度的量。图48中所示的强度分布至少部分地取决于反射表面的配置和相对取向。在这个曲线图中，0°与正z方向对应。
图49A-图49C示出了由照明设备4500产生的模拟强度分布的曲线图。取决于特定配置，这种照明设备可能对包括商业照明或住宅照明的各种应用是有用的。图49A示出了整个工作表面上的光照度的轮廓图，图49B示出了在X＝0mm下光照度(以勒克斯计)对Y位置(以mm计)的曲线图，并且图49C示出了光照度(以勒克斯计)对X位置的曲线图。
照明设备系统可以包括扩展源，例如，灯泡或管、反射器以及壳体—如荧光暗灯槽或吊架。所述源可以提供原始通量源，而反射器和壳体可以提供用于支撑、调节并且将光通量从源重引导至工作表面的系统。这些灯具直接由线电压供电—如在台灯的情况下—或在荧光天花板暗灯槽的情况下是功率转换镇流器。
本说明书中描述的装置可以被配置成使用源自具有已知尺寸、几何形状、亮度以及均匀性特征的原始源的光通量，并且使用二级反射器/折射器/组合光学器件来输出指定的辐射模式。二级光学器件可以将源通量的“相空间”重分布为具有规定的尺寸范围和角度发散度(例如，方向余弦)的新的相空间，同时从二级光学器件维持基本上均匀的强度。这些装置可以提供工作表面的均匀的照明、从装置的光源到工作表面的高效的能量转换以及当从工作表面查看时灯具自身的均匀的和/或无眩光的强度。此外，这些装置可以提供无眩光的强度特征，同时维持通量重引导的效率和定向性。
其他实施方案是在以下权利要求中。

Claims (10)

1.一种照明装置，包括：
一个或多个发光元件(LEE)，所述一个或多个发光元件操作性地设置在一个或多个衬底上并且被配置成在第一角度范围内发射光；
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发光元件光学耦合并且被配置成在所述一个或多个一级光学器件的一个或多个输入端处引导从所述一个或多个发光元件接收的光，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处将引导的光提供在第二角度范围内，所述第二角度范围的发散度小于所述第一角度范围的发散度；
光导，所述光导在向前方向上在所述光导的输入端处与所述一个或多个一级光学器件的所述一个或多个输出端光学耦合，所述光导被成形以把从所述一个或多个一级光学器件接收的光导引至所述光导的输出端并且在所述光导的所述输出端处将导引的光提供在向前角度范围内；
实心二级光学器件，所述实心二级光学器件在该实心二级光学器件的输入端处与所述光导的所述输出端光学耦合以从所述光导接收光，所述实心二级光学器件具有第一重引导表面和第二重引导表面以及第一输出表面和第二输出表面，所述第一重引导表面和所述第二重引导表面与所述二级光学器件的所述输入端间隔开，
所述第一重引导表面被配置成用于反射在所述实心二级光学器件的所述输入端处接收的至少一部分光，并且朝向所述第一输出表面把反射的光提供在第一向后角度范围内，所述实心二级光学器件被配置成在该实心二级光学器件之外在第一向后输出角度范围内输出由所述第一重引导表面反射的光，
所述第二重引导表面被配置成用于反射在所述实心二级光学器件的所述输入端处接收的至少一部分光，并且朝向所述第二输出表面把反射的光提供在第二向后角度范围内，所述实心二级光学器件被配置成在该实心二级光学器件之外在第二向后输出角度范围内输出由所述第二重引导表面反射的光，
所述实心二级光学器件在垂直于所述向前方向的纵向方向上具有伸长配置；以及
面向所述第一输出表面的伸长的二级反射器，其中所述伸长的二级反射器被成形以使得在向前输出角度范围内反射所述第一输出光的至少一些作为第三输出光，其中所述伸长的二级反射器是可调节的。
2.如权利要求1所述的照明装置，其中所述伸长的二级反射器与所述第二输出表面是间隔开的。
3.如权利要求1所述的照明装置，其中所述二级反射器包括两个或更多个反射器元件，所述两个或更多个反射器元件具有可以透射光的间隔开的透明部分，其中所述两个或更多个反射器元件相对彼此的位置是可调节的以相对于透射穿过所述透明部分的光来改变所述第三输出光的量。
4.如权利要求3所述的照明装置，其中所述透明部分是开口。
5.如权利要求1所述的照明装置，其中所述伸长的二级反射器的至少一个或多个部分包括电致变色材料，其中所述电致变色材料的反射特性可通过施加电荷来调节以改变所述第三输出光的量。
6.如权利要求1所述的照明装置，其中所述伸长的二级反射器的位置沿所述光导的长度是可调节的以改变所述第三输出光的所述第一向前角度范围。
7.如权利要求1所述的照明装置，其中所述伸长的二级反射器的位置围绕基本上正交于所述向前方向并且平行于所述光导的纵向延伸部的枢转轴线是可调节的以改变所述第三输出光的所述第一向前角度范围。
8.如权利要求1所述的照明装置，其中所述伸长的二级反射器是角度和/或竖直可调节的以允许校准并且帮助实现所需强度分布。
9.如权利要求1所述的照明装置，其中所述伸长的二级反射器的位置能够手动地调节。
10.如前述权利要求中的任一项所述的照明装置，其中所述照明装置被配置成附接至天花板，并且其中向前方向朝向地板。
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