CN114938656A - 具有白光和非白光光源的照明装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种照明装置(244),其包括沿着光轴(247)发光的多个光源(103);光收集器(241),其适于收集来自所述光源的光,其中所述多个光源(103)包括:第一组光源(404),其包括多个光源,所述多个光源可以被驱动以发射白光,第二组光源(405),其包括多个光源,所述多个光源可以被驱动,诸如只能被驱动,以发射非白光(诸如绿光),其中所述多个光源可以被驱动,使得从照明装置发射的光的总Duv值比从照明装置发射的源自第一组光源(404)的光的第一Duv值和从照明装置发射的源自第二组光源(405)的光的第二Duv值中的每一者更接近于零,并且第二组光源(405)的发光效率比第一组光源(404)的发光效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明装置,诸如包括产生光的多个光源和多个光收集装置的照明装置,该光收集装置适于收集所产生的光并将收集的光转换成沿着光轴传播的多个光束,并且更具体地涉及一种用于提供白光的照明装置,并且还涉及对应的灯具、方法和用途。
背景技术
照明装置可用于,例如,诸如摇头灯的灯具中,用于产生与例如音乐会、现场表演、电视节目、体育赛事相关的各种光效果和/或情绪照明或作为产生各种效果的建筑装置灯具的一部分。通常,娱乐灯具产生具有光束宽度和发散度的光束,并且例如可以是冲洗/泛光灯具,其产生具有均匀光分布的相对较宽的光束,或者它可以是适于将图像投射到目标表面上的轮廓灯具。
通常认为照明装置能够以高发光效率发射光是有利的,并且对于白光照明装置以高发光效率发射白光尤其有利,诸如即使在以可能高于分选条件的高电流和/或高(结)温度为特征的条件下驱动时也是如此(诸如在典型的高光通量条件下驱动它时)。通常认为照明装置具有低相关色温(CCT)变化(跨越发射光的光束以及从灯具到灯具)是有利的,并且对于以高发光效率发射白光的白光照明装置特别有利,诸如即使在高光通量条件的典型条件下。
因此,需要一种能够以高和/或增加的发光效率发射白光和/或具有低和/或降低的相关色温(CCT)变化的改进的白光照明装置。
发明内容
可以将本发明的一个目的视为提供一种照明装置、方法和/或用途,以改进发光效率和/或相关色温(CCT)变化中的至少一者或多者。本发明的另一个目的是提供现有技术的替代方案。
因此,本发明的第一方面旨在通过提供照明装置来获得上述目的和若干其他目的,该照明装置包括:
-沿着光轴发光的多个光源;
-光收集器,所述光收集器适于收集来自该光源的光并适于沿着所述光轴投射所述光的至少一部分,
其中所述多个光源包括,诸如由以下各项组成:
-第一组光源,所述第一组光源包括多个光源,所述多个光源可以被驱动以发射白光,诸如作为白光光源的所述第一组光源,诸如作为荧光体转换的白光发光二极管(LED)的所述第一组光源,
-第二组光源,所述第二组光源包括多个光源,所述多个光源可以被驱动,诸如只能被驱动,以发射非白光,诸如具有正Duv值的光,诸如绿光,诸如作为绿光光源的所述第二组光源,
其中可以驱动所述多个光源,使得
-从所述照明装置发射的光的总Duv值比从所述照明装置发射的源自所述第一组光源的光的第一Duv值和从所述照明装置发射的源自所述第二组光源的光的第二Duv值中的每一者更接近于零,诸如至少0.001或0.002或0.0003或0.005个Duv点更接近于零,并且
-所述第二组光源的发光效率比所述第一组光源的发光效率更高,诸如至少高10%,诸如至少高15%,诸如至少高20%,诸如至少高30%,诸如至少高40%,诸如至少高50%,诸如当在相同条件下驱动时,诸如当在相同电流和(结)温度下驱动时。
通常,Duv被测量为正值或负值。负Duv值意味着颜色向洋红色转移(即在黑体线(BBL)下方)。当以最大额定电流驱动时,某些白光LED可能会出现负Duv值。正Duv值意味着颜色向绿色转移(即在黑体线上方)。
本发明可以特别但不排他地有利于获得用于发射白光的照明装置,该照明装置与黑体线(BBL)的距离/偏差减小,即,与(仅)从第一组(白光)光源所发射的光相比,具有更低的绝对Duv值,诸如即使在以可能高于分选条件的高电流和(结)温度为特征的条件下驱动第一组(白光)光源时(诸如在典型的高光通量条件下驱动它时)。
本发明可以附加地和/或替代地有利于获得用于发射白光的照明装置,其中该照明装置具有高发光效率。可以看作是本发明人的见解,白光光源可以发射具有非零Duv值的光,并且这种与黑体线(BBL)的偏差可以用于提高发光效率,因为它使得能够结合第一组(白光)光源与第二组(非白光)光源,其中后者具有比前者更高的发光效率(例如,与白光LED相比,根据驱动条件,基于陶瓷转换器的绿光LED可具有大约高30-60%的发光效率),使得提高了总发光效率。一般来说,陶瓷转换器能够承受高工作温度,因为它们不是基于环氧树脂或硅树脂中的荧光体。此外,选择后者使得前者和后者的总Duv值比前者和后者中的任何一者更接近于零,即,总发射白光的发光效率的提高令人惊讶地经由非白光光源实现而不影响Duv值,实际上相反提高了Duv值(即,与任何一者相比,减少第一组和第二组光源组合的光到黑体线的距离)。
本发明可以附加地和/或替代地有利于减少相关色温(CCT)变化。以与前一节中提出的见解类似的方式,本发明的见解是,可以利用第二组(非白光)光源来减少相关色温(CCT)变化,其影响可以是由于第二组光源的相关色温(CCT)变化低于第一组光源的相关色温(CCT)变化。
可以注意到,如果有以下情况,这些见解可能特别相关:第一组光源包括具有转换器的白光LED源,诸如由其组成,该转换器诸如基于荧光体的转换器或陶瓷/晶体转换器,其在高光通量条件(可能高于分选条件)的驱动下用于波长转换,所述高光通量条件诸如高电流密度(例如3A/mm2)和高结温(例如,Tj=120℃),其中Duv值可能变成向洋红色转移的(即,向下转移到较低的Duv值)和/或其中第二组(非白光)光源是具有用于波长转换的转换器(诸如基于荧光体的转换器)的绿光LED源。
“照明装置”被理解为用于通过光闸提供光的装置,诸如具有闸门处的某个直径和某个(光束)角度的圆形光束。光闸本身可以具有不同的几何形状,例如诸如圆形、椭圆形、矩形或方形。照明装置可以理解为包括用于在闸门处提供具有所需参数的光束的光源和光学器件。
“光源”被理解为在本领域中是常见的,并且通常可以是将电能转换成光通量的电光源,诸如发光二极管(LED),诸如转换的LED,诸如荧光体转换的LED或板上芯片(COB)。
“光收集器”可以理解为能够重定向光的光学部件或系统,诸如接收(收集)具有方向的光并在另一个方向上重新发射光,诸如包括一个或多个(折射)透镜和/或(反射)反射镜。“光收集器”尤其可以是会聚的,诸如能够从光源接收具有某个(宽)角度的光并重新发射具有更小角度的光束、准直光束或者甚至聚焦接收到的光。光收集器可以包括多个小透镜,每个小透镜从LED之一收集光并将光转换成对应的光束,或者光收集器也可以体现为单个光学透镜。
第一组光源包括多个光源,诸如至少10个,诸如至少25个,诸如至少50个,诸如至少75个,诸如100个或更多个光源。
“可被驱动以发射白光”可以理解为对于一些或所有条件,第一组光源内的光源必须能够发射白光。
“白光”被理解为在本领域中是常见的和/或可以具体理解为具有在区间[-0.025;+0.025]中的Duv值的光,诸如区间[-0.020;+0.020],诸如区间[-0.015;+0.015],诸如区间[-0.011;+0.011],诸如区间[-0.011;+0.010],诸如区间[-0.010;+0.010],诸如区间[-0.006;+0.006],诸如区间[-0.003;+0.003],诸如区间[-0.001;+0.001],并且“白光”可以可选地理解为具有在区间[2600K;9500K]中的相关色温(CCT),诸如区间[5000K;9000K],诸如区间[2700K;6500K]。“白光”可以(可选地)附加地或替代地理解为具有
至少为60的显色指数CIE Ra值,并且在区间[2600K;9500K]中的相关色温(CCT)。
色度坐标系中色点的“Duv”描述了它与黑体曲线(或黑体线(BBL))的距离。“Duv”值可以按照美国国家标准协会(ANSI)的定义给出,诸如在C78.377中定义的,诸如在ANSIC78.377-2017(美国国家电灯标准—固态照明产品色度规范)中定义的。
对色度和色度(坐标)系统的引用通常可以理解为对CIE(国际照明委员会)1931色彩空间的引用。
第二组光源包括多个光源,诸如至少2个,诸如至少5个,诸如至少15个,诸如至少10个,例如20个或更多个光源。
第一组光源和第二组光源中的光源的总数(总和)可以是至少10个,诸如至少20个,诸如至少40个,诸如至少60个,诸如至少80个,诸如至少100个,诸如120个或更多。
“非白光”被理解为在本领域中是常见的和/或可以具体地理解为不符合“白光”条件的光。还可以理解,非白光是(人)可见光,诸如至少具有在区间[400;700]纳米(nm)内的波长的光。
“从照明装置发射的光的总Duv值”可以理解为离开照明装置(诸如通过照明装置的光闸)的光的平均Duv值。
“从照明装置发射的源自第一组光源的光的Duv值”可以理解为从照明装置发射的光的平均Duv值,诸如通过照明装置的光闸,不考虑源自第二组光源的光。
“从照明装置发射的光的源自第二组光源的Duv值”可以理解为从照明装置发射的光的平均Duv值,诸如通过照明装置的光闸,不考虑源自第一组光源的光。
“发光效率”被理解为在本领域中是常见的,特别是被理解为光通量与功耗的比率。应当理解,为了比较不同源的发光效率,假定相同条件,所述相同条件是例如一组驱动电流和结温(1A;25℃)或替代地一组驱动电流和结温(3A;120℃)。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第一组光源包括多个光源,这些光源可以被驱动以发射具有负Duv值的光,诸如等于或小于-0.006的Duv值,诸如等于或小于-0.015的Duv值。根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第二组光源包括多个光源,这些光源可以被驱动以发射具有正Duv值的光,诸如等于或大于0.006的Duv值,诸如等于或大于0.015的Duv值,诸如等于或大于0.025的Duv值。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第一组光源和第二组光源可以被驱动以具有相对于彼此相反符号的Duv值。一个优点可以是包括来自第一光源和第二光源两者的贡献的总发射光的总Duv值将比第一组光源或第二组光源的任何一个Duv值更接近于零。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第二组光源包括多个光源,这些光源可以被驱动以发射绿光,诸如作为绿光光源的第二组光源,诸如作为荧光体转换的绿光发光二极管(LED)的第二组光源。“绿光”可以理解为在本领域中是常见的,诸如具有在CIE1931色彩空间中的坐标落入由以下的线所界定的区域内的光:(a)黑体线、(b)诸如(x;y)=(1/3;1/3)的消色点和波长为490nm的单色点(在可见区域的边缘)之间的线,和(c)诸如(x;y)=(1/3;1/3)的消色点和波长为570nm且不包括白光(诸如不包括具有等于或小于0.015的正Duv值的光)的单色点(在可见区域的边缘)之间的线。根据更具体的定义,“绿光”可以理解为具有在CIE 1931色彩空间中的坐标落入由以下的线所界定的区域内的光:(a)黑体线、(b)诸如(x;y)=(1/3;1/3)的消色点和波长为510nm的单色点(在可见区域的边缘)之间的线,和(c)诸如(x;y)=(1/3;1/3)的消色点和波长为570nm且不包括白光(例如不包括具有等于或小于0.015的正Duv值的光)的单色点(在可见区域的边缘)之间的线。根据可与任何前述绿光的定义结合的更具体定义,色度坐标(y)至少为0.45。根据具体定义,绿光可以定义为色度坐标(在CIE1931色度图中)为x>0.2和y>0.50的光,诸如x>0.3并且y>0.6,诸如由CIE1931色度坐标系中的矩形定义的,其中该矩形的角坐标为(x;y)=(0.3093;0.6398)、(x;y)=(0.3160;0.6498)、(x;y)=(0.3260;0.6431)和(x;y)=(0.3193;0.6331)。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中从照明装置发射的光的总Duv值比从照明装置发射的源自第一组光源的光的第一Duv值和从照明装置发出的源自第二组光源的光的第二Duv值中的每一者更接近于零,诸如其中从第一组光源发射的光的强度与从第二组光源发射的光的强度的比率基本上是固定的。此类实施方案可以例如通过在制造期间提供从第一组光源发射的光和从第二组光源发射的光的适当相对强度来实现,诸如通过电子调节相对电源,并且可选地相应地固定设置。替代地,可以通过固定每个串的第一组光源和第二组光源的光源数量来实现此类实施方案。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中可以控制从第一组光源发射的光与从第二组光源发射的光的强度比,诸如在使用期间控制。这对于允许用户在制造之后改变(诸如优化)设置可能是有利的,这可能例如有利于实现Duv值为零(即使发射特性随时间漂移),诸如用于实现轻微的偏离黑体线(BBL),这在某些情况下可能是优选的。根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中从第一组光源和第二组光源中的每一者发射的光的强度可以彼此独立地控制,诸如在使用期间彼此独立地控制。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第二组光源内的一个或多个光源在相对于光轴的切线方向和/或径向方向上放置在第一组光源内的光源之间,诸如其中第一组光源和第二组光源中的每一者的平均(诸如几何平均和/或强度加权平均)位置基本上在光轴处(诸如在距离光轴3mm内,诸如2mm内,诸如1mm内,诸如0.5mm内,诸如0.1mm内),诸如在光轴处,和/或相对于光源布局的最外半径到光轴的平均距离在7%以内,诸如5%以内,诸如2%以内,诸如1%以内,诸如0.5%以内,和/或第二组光源内的一个或多个光源根据旋转对称放置在第一组光源内的光源之间,诸如6折对称,诸如4折对称或诸如3折对称,其中第一组光源和第二组光源的6折对称是优选的实施方案。一个可能的优点可以是不同的颜色(均匀地)分布在诸如LED阵列的光源区域上,以最小化颜色伪影。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中相对于光轴最远放置的一个或多个光源在第一组光源内。一个可能的优点可以是,例如非白光LED,诸如具有饱和颜色(诸如绿色)的LED,具有比例如白光LED更均匀的颜色分布,并且将它们放置在边缘处可能会减少、最小化甚至避免半空中光束边缘处的颜色伪影,诸如光束边缘处的彩色区域。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中具有其他光谱特性的光源,诸如除了来自第一组内或来自第二组内的光源的光谱特性之外的其他光谱特性,被包括在多个光源中。一个可能的优点是,例如,其他光谱特性(诸如其他颜色)可能有利于调整色点和/或颜色质量CRI。具有其他光谱特性的光源可以包括以下各项中的任何一者或多者:红色、转换的红色、琥珀色、转换的琥珀色、黄色、转换的黄色、绿色、青色、转换的酸橙绿、蓝色、宝蓝色和转换的洋红色(诸如其红色荧光体泄漏了蓝色泵的一部分的蓝模)。
根据一个实施方案,提出了一种照明装置,其中白光是具有在区间[-0.015;+0.015],诸如区间[-0.011;+0.011],诸如区间[-0.011;+0.010],诸如区间[-0.010;+0.010],诸如区间[-0.006;+0.006],诸如区间[-0.003;+0.003],诸如区间[-0.001;+0.001]中的Duv值,以及在区间[2600K;9500K],诸如区间[5000K;9000K],诸如区间[2700K;6500K]中的相关色温(CCT)的光。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中该照明装置可以被驱动以发射在区间[-0.015;+0.075]中的总Duv值的光,诸如区间[-0.015;+0.050],诸如区间[-0.015;+0.025],诸如区间[-0.015;+0.015],诸如区间[-0.011;+0.011],诸如区间[-0.011;+0.010],诸如区间[-0.010;+0.010],诸如区间[-0.006;+0.006],诸如区间[-0.003;+0.003],诸如区间[-0.001;+0.001]。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第一组光源内的光源数量是第二组光源内的光源数量的2倍或更多倍,诸如
比第二组光源内的光源数量高两倍以上,诸如比第二组光源内的光源数量高3倍或更多倍,诸如高4倍或更多倍,诸如高5倍或更多倍。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第一组光源和第二组光源保持在单独的串中。“串”被理解为在本领域中是常见的,诸如LED串,多个LED可以一起调光。将第一组光源和第二组光源保持在不同的串中的优点可以是它们的绝对强度可以相互独立地调节,诸如变暗。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中不同的串具有来自第一组光源内和来自第二组光源内的光源的不同比率。这样做的一个优点可以是可以调节从第一组光源和第二组光源发射的光的相对强度。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第二组光源中的每个光源包括用于波长转换的陶瓷转换器。一个可能的优点可以是第二组光源可以通过陶瓷转换器达到更高的发光效率,并且可选地还能够承受更高的电流密度和/或更高的亮度产出。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第一组光源和第二组光源两者中的每个光源包括用于波长转换的陶瓷转换器。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第一组光源的照度可以针对有效发光面被驱动为在350lm/mm2以上,诸如在400lm/mm2以上,诸如在450lm/mm2以上。根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第二组光源的照度可以被驱动为在250lm/mm2以上,诸如在300lm/mm2以上,诸如在400lm/mm2以上,诸如在500lm/mm2以上。例如,对于轮廓光或其他光学扩展量受限应用,光源照度对于特定尺寸的灯具可以达到多高和输出量可能很重要且相关。照度被理解为用于DC操作(不是闪光),并以每平方毫米(mm2)的流明(lm)为单位进行测量。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中第二组光源的发光效率比第一组光源的发光效率高至少15%,诸如高至少20%,诸如高至少25%,诸如高至少30%,诸如高至少40%,诸如高至少50%。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中光收集器包括多个小透镜,这些小透镜适于从光源收集光并且适于将收集到的光转换成多个光束,使得所述光束沿着所述光轴传播,其中所述小透镜中的每一个包括所述光进入小透镜的入口表面和所述光离开小透镜的出口表面。“小透镜”可以理解为阵列中的透镜(具有任何尺寸,并且可选地很小)。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,该照明装置还包括一个或多个滤色器,诸如用于减色混合的滤色器,诸如被布置成被光轴横穿的二向色滤色器或彩色凝胶等。滤色器可以分级和/或经由一个或多个色轮实现。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中多个小透镜中的每个小透镜是全内反射(TIR)透镜,或者其中多个小透镜包括两个相互叠置的平面非球面透镜阵列,诸如其中所述两个阵列形成准直光学系统。一个可能的优点是提高了照明装置的发光效率,例如,由于TIR透镜能够收集来自高达±90°的高发射角的光,诸如用于准直。作为替代方案,多个小透镜中的每个小透镜是标准透镜元件、非球面自由曲面元件、准直混频器棒、圆形或方形复合抛物面聚光器(CPC)、菲涅耳透镜或上述的组合。作为另一种替代方案,准直元件阵列可以包括放置在阵列中不同位置的不同类型的准直元件的组合,诸如由其组成。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,该照明装置包括一个或多个具有抗反射(AR)涂层的透镜。一个可能的优点是由于反射引起的损耗更少而具有更高的发光效率。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,其中该照明装置能够输送至少10klm(即,万流明或10千流明),诸如至少20klm,诸如至少30klm,诸如至少40klm。
根据一个实施方案,提供了一种照明装置,该照明装置还包括沿着光轴布置的光闸,并且其中光收集器布置在所述多个光源和所述光闸之间。“光闸”被理解为平面(与光轴正交),其中照明装置的光学器件(例如,光收集器)被配置为集中和/或聚焦来自光源的光束和/或光闸是物理孔径(即,诸如光闸是放置在光源光束被聚焦的平面中或靠近该平面的物理孔径,诸如其中“靠近”意味着放置在偏离光源和平面之间的距离不超过20%或15%或10%或5%的距平面的距离内),诸如光束整形装置。
根据第三方面,提出了一种灯具,诸如包括根据第一方面的照明装置的摇头灯。“灯具”被理解为包含(电)光源的电气装置,诸如具有提供照明的光源的照明系统,并且其中光源和可选的一个或多个光学不见至少部分地封闭在壳体中。(娱乐)灯具的技术人员意识到可以将多种光效果集成到灯具中。根据实施方案,提供了一种灯具,其具有以下各项中的一者或多者:用于棱镜效果的棱镜、用于虹膜效果的虹膜、用于取景效果的取景片、用于霜效果的霜过滤器、用于调光效果的装置、用于动画效果的动画轮、一个或多个图案盘。可以基于指示光参数的输入信号来控制(娱乐)灯具,该光参数可以指示目标颜色,该目标颜色指示出射光的定义颜色,多个光效果参数指示各种数量的光效果。(娱乐)灯具可以包括处理器,该处理器被配置为基于由输入信号接收的光参数来控制灯具的不同光效果。例如,(娱乐)灯具可以包括光效果并且基于如在WO2010/145658中特别是在第4页第11行至第6页第9行中描述的各种参数来控制。
根据一个实施方案,提供了一种灯具,其中该灯具是摇头灯。摇头灯可以理解为具有诸如致动器的旋转装置的灯具,用于使从灯具发射的光的方向围绕与从灯具发射的光的方向正交的一个或两个轴旋转。此类实施方案的示例可以由摇头灯给出,诸如在WO2010/145658A1中描述的(参见例如图1至图2和随附的描述)。
根据一个实施方案,提供了一种灯具,诸如摇头灯,其包括一个或多个致动器,诸如电动马达,诸如步进马达和/或伺服马达,所述一个或多个致动器用于改变从灯具发射的光的方向,诸如用于使从灯具发射的光的方向围绕与从灯具发射的光的方向正交的一个或两个轴旋转。一个可能的优点是可以以自动方式改变光的方向,这可能尤其与例如剧院照明、例如舞台表演有关。此类实施方案的示例可以由摇头灯给出,诸如在WO2010/145658A1中描述的(参见例如图1至图2和随附的描述)。
根据一个实施方案,提供了一种灯具,该灯具还包括光学投影系统,诸如相对于多个光源放置在光闸的相对侧上,所述光学投影系统适于收集可从照明装置发射的光的至少一部分,并且适于沿着所述光轴投射所述光的至少一部分。光学投影系统可以例如被配置为沿着主光轴投影穿过光闸的光。光学投影系统可以包括正数量的光学部件,并且光学投影系统可以被配置为收集由光束整形对象修改的光并且沿着主光轴投射所收集的光。投影系统可以被配置为调整离开光学投影系统的光束的光束宽度和/或发散度,并且可以被调整为对布置在目标表面处的光闸附近的光束整形对象进行成像。光学投影系统可以包括光学变焦组和/或光学聚焦组,诸如由光学变焦组和/或光学聚焦组组成或可与其互换使用,诸如其中光学变焦组包括至少一个光学部件并且被配置为调整光束的发散度和/或宽度,和/或其中光学聚焦组包括至少一个光学部件并且被配置为沿着主光轴将光束整形对象的图像聚焦在目标表面处。光学投影系统可以作为具有预定义聚焦和变焦特性的固定光学部件组来提供。光学变焦组和/或光学聚焦组的至少一个光学部件可以是光学领域中已知的任何光学部件,诸如透镜、棱镜、反射器等。进一步注意,一些光学部件可能够相对于主光轴移动。
根据第三方面,提供了一种用根据第一方面的照明装置或根据第二方面的灯具进行照明的方法,其包括从多个光源发射光。
根据一个实施方案,提供了一种方法,该方法还包括调整从第一组光源和从第二组光源发射的光的强度比,诸如用于调整从根据第一方面的照明装置发射的光的光谱分布。一个可能的优点是,该方法使例如用户能够改变诸如优化设置,例如以实现Duv值为零或实现与黑体线(BBL)的轻微偏差。
根据一个实施方案,提供了一种方法,该方法还包括驱动第一组光源以便发射非白光。这样做的一个可能的优点是,当驱动第一组光源发射非白光时,它们可能能够产生更高的亮度。
根据第四方面,提供了根据第一方面的照明装置或根据第二方面的灯具用于照明的用途。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述根据本发明的第一、第二、第三和第四方面。附图示出了实现本发明的一种方式,并且不应被解释为限制落入所附权利要求的范围内的其他可能的实施方案。
图1示出了CIE 1931色彩空间。
图2示出了包括照明装置244的灯具200。
图3图示了摇头灯具302的结构示意图。
图4示出了沿着光轴247方向观察的LED 103的布局。
具体实施方式
图1示出了CIE 1931色彩空间,其中黑体线(BBL),也称为黑体曲线/轨迹或普朗克轨迹,被示出为带有全圆标记的曲线。在示例性实施方案中,以低强度从第一组光源发射的颜色坐标光可以由在大约(x;y)=(0.525;0.425)处的星形给出(其中距黑体线的实际距离可能为了清楚起见被夸大)。在增加强度时,颜色坐标可能会变成向洋红色转移,如星形和三角形之间的向下(和向左)箭头所示,并最终到达三角形。通过添加来自第二组光源的光,其本身可能具有由在(x;y)=(0.32;0.64)附近的矩形指示的颜色坐标,它可能会从三角形中沿着三角形和矩形之间的虚线在朝着矩形的方向上转移总颜色坐标,如向上的箭头所示。该图还示出了由虚线界定的色彩空间中的区域,其根据实施方案定义了绿光,诸如具有在CIE 1931色彩空间中的落入由以下的线所界定的区域内的坐标的光:(a)黑体线、(b)诸如(x;y)=(1/3;1/3)的消色点(如由五角星所指示)和波长为490nm的单色点(在可见区域的边缘)之间的线,和(c)消色点和波长为570nm且不包括白光(诸如不包括具有等于或小于0.015的正Duv值的光)的单色点之间的线。
图2示出了包括照明装置244的灯具200,其中照明装置包括多个LED 103、光收集器241、光闸242和光学投影和变焦系统243。光收集器241适于收集来自LED 103的光并将收集的光转换成沿着光轴247(点划线)传播的多个光束245(虚线)。光收集器可以体现为能够收集由LED发射的光的至少一部分并将收集的光转换成光束的任何光学装置。在所示实施方案中,光收集器包括多个小透镜,每个小透镜收集来自LED之一的光并将所述光转换成对应的光束。然而,值得注意的是,光收集器也可以体现为单个光学透镜、菲涅耳透镜、多个TIR透镜(全反射透镜)、多个光杆或其组合。应当理解,沿着光轴传播的光束包含以一定角度传播的光线,例如与光轴成小于45度的角度。光收集器可以被配置为用来自光源103的光填充光闸242,使得光闸242的区域,即孔径,被均匀的强度照明或针对最大输出进行优化。光闸242沿着光轴247布置。光学投影系统243可以被配置为收集透射过光闸242的光束的至少一部分并且在沿着光轴的一定距离处对光闸进行成像。例如,光学投影系统243可以被配置为将光闸242成像到诸如屏幕的一些对象上,例如音乐会舞台上的屏幕。特定图像,例如在透明窗口上提供的一些不透明图案、在非透明材料中的开放图案或在娱乐照明领域中已知的诸如GOBO的成像对象,可以包含在光闸242内,使得被照亮的图像可以通过光学投影系统成像。因此,照明装置200可用于娱乐照明。在所示实施方案中,光由光收集器241沿着光轴247引导并且在通过前透镜243a离开照明装置之前穿过多个光效果。光效果可以例如是智能/娱乐照明领域中已知的任何光效果,例如CMY混色系统251、滤色器253、gobo 255、动画效果257、虹膜效果259、聚焦透镜组243c、变焦透镜组243b、棱镜效果261、取景效果(未示出)或本领域已知的任何其他光效果。所提及的光效仅用于说明用于娱乐照明的照明装置的原理,并且娱乐照明领域的技术人员将能够构建具有额外更少效果的其他变体。进一步注意到,光效果的顺序和位置可以改变。照明装置包括具有第一鼓风机115和第二鼓风机117的冷却模块201。该灯具包括设有多个开口250的灯罩248。
图3图示了摇头灯具302的结构示意图,该摇头灯具包括头部200,该头部可旋转地连接到轭363,其中该轭可旋转地连接到底座365。头部与图2中所示的灯具基本相同,并且基本相同的特征用与图2中相同的附图标记来标记,将不再另外描述。摇头灯具包括用于使轭相对于底座旋转的平移旋转装置,例如通过旋转连接到轭并且布置在底座中的轴承(未示出)中的平移轴367。平移马达369通过平移带371连接到轴367并且被配置为通过平移带使轴和轭相对于底座旋转。摇头灯具包括用于使头部相对于轭旋转的俯仰旋转装置,例如通过旋转连接到头部并且布置在轭中的轴承(未示出)中的俯仰轴373。俯仰马达375通过俯仰带377连接到俯仰轴373,并且被配置为通过俯仰带使轴和头部相对于轭旋转。本领域技术人员将认识到,可以使用诸如马达、轴、齿轮、电缆、链条、传动系统、轴承等的机械部件以许多不同的方式构造平移和俯仰旋转装置。替代地,注意到也可以将平移马达布置在底座中和/或将俯仰马达布置在头部中。轭363和头部的底部之间的空间是有限的,因为摇头灯具设计得尽可能小。如现有技术中已知的,摇头灯具从外部电源(未示出)接收电力381。电力由内部电源383接收,该内部电源通过内部电力线(未示出)适配和分配电力到摇头灯的子系统。内部电源系统可以通过许多不同的方式构建,例如通过将所有子系统连接到同一条电力线。然而,本领域技术人员将认识到,摇头灯中的一些子系统需要不同种类的电力,并且也可以使用地线。例如,在大多数应用中,光源需要与步进马达和驱动电路不同的电力。灯具还包括控制器385,其基于指示光效果参数、位置参数和与摇头灯具相关的其他参数的输入信号387来控制灯具中的部件(其他子系统)。控制器接收来自智能和娱乐照明领域中已知的光控制器(未示出)的输入信号,例如通过使用如DMX、ArtNET、RDM等的标准协议。通常光效果参数指示与灯系统中不同光效果有关的至少一个光效果参数。控制器385适于通过内部通信线路(未示出)向摇头灯的不同子系统发送命令和指令。内部通信系统可以基于各种类型的通信网络/系统。摇头灯还可以包括用户输入装置,从而使用户能够直接与摇头灯交互,而不是使用光控制器与摇头灯通信。用户输入装置389例如可以是底部、操纵杆、触摸板、键盘、鼠标等。用户输入装置还可以由显示器391支持,从而使用户能够使用用户输入装置通过显示器上显示的菜单系统与摇头灯交互。在一个实施方案中,显示装置和用户输入装置也可以集成为触摸屏。
图4示出了在沿着光轴247的方向,例如,在从光闸242朝向LED 103的方向上观察的LED 103的布局。第一组LED 404以开放结构示出,并且第二组LED 405以闭合(黑色)结构示出。第二组光源内的光源在相对于光轴(位于圆形图案的中心并垂直于纸张平面定向)的切线方向和径向方向上放置在第一组光源内的光源之间。第一组光源和第二组光源中的每一者的平均(诸如几何平均和强度加权平均)位置在光轴上。相对于光轴放置最远的光源在第一组光源内。
第一组光源可以例如包括,诸如由以下各项组成:来自OSRAM OptoSemiconductors GmbH(德国雷根斯堡)的KW CSLNM1.TG型LED和/或具有在对应产品表(表示为“Version 1.2”,并且日期为2018-05-07)中描述的特性的LED(可检索,例如,在https://www.osram-os.com/上)。
第二组光源可以例如包括,诸如由以下各项组成:来自OSRAM OptoSemiconductors GmbH(德国雷根斯堡)的KP CSLNM1.F1型LED和/或具有在对应产品表(表示为“Version 1.6”,并且日期为2018-04-25)中描述的特性的LED(可检索,例如,在https://www.osram-os.com/上)。
尽管本发明已结合特定实施方案进行了描述,但不应将其解释为以任何方式限制于所呈现的示例。本发明的范围由所附权利要求书规定。在权利要求的上下文中,术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外,提及“一个”或“一种”等引用不应解释为排除复数。权利要求中关于附图中指示的元件的参考标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外,不同权利要求中提及的各个特征可以有利地组合,并且在不同权利要求中提及这些特征不排除特征的组合是不可能的和有利的。
Claims (34)
1.一种照明装置(244),其包括:
-多个光源(103),所述多个光源沿着光轴(247)发光;
-光收集器(241),所述光收集器适于收集来自所述光源的光并适于沿着所述光轴(247)投射所述光的至少一部分,
其中所述多个光源(103)包括,诸如由以下各项组成:
-第一组光源(404),所述第一组光源包括多个光源,所述多个光源能够被驱动以发射白光,诸如作为白光光源的所述第一组光源,诸如作为荧光体转换的白光发光二极管(LED)的所述第一组光源,
-第二组光源(405),所述第二组光源包括多个光源,所述多个光源能够被驱动,诸如只能被驱动,以发射非白光,诸如具有正Duv值的光,诸如绿光,诸如作为绿光光源的所述第二组光源,
其中能够驱动所述多个光源,使得
-从所述照明装置发射的光的总Duv值比从所述照明装置发射的源自所述第一组光源(404)的光的第一Duv值和从所述照明装置发射的源自所述第二组光源(405)的光的第二Duv值中的每一者更接近于零,诸如至少0.001或0.002或0.0003或0.005个Duv点更接近于零,并且
-所述第二组光源(405)的发光效率比所述第一组光源(404)的发光效率更高,诸如至少高10%,诸如至少高15%,诸如至少高20%,诸如至少高30%,诸如至少高40%,诸如至少高50%,诸如当在相同条件下驱动时,诸如当在相同电流和(结)温度下驱动时。
2.根据权利要求1所述的照明装置(244),其中所述第一组光源(404)包括多个光源,所述多个光源能够被驱动以发射具有负Duv值的光,诸如等于或小于-0.006的Duv值。
3.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第二组光源(405)包括多个光源,所述多个光源能够被驱动以发射具有正Duv值的光,诸如等于或大于0.006的Duv值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第一组光源(404)和所述第二组光源(405)能够被驱动以具有相对于彼此相反符号的Duv值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第二组光源(405)包括多个光源,所述多个光源能够被驱动以发射绿光,诸如作为绿光光源的所述第二组光源,诸如作为荧光体转换的绿光发光二极管(LED)的所述第二组光源。
6.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中从所述第一组光源(404)发射的光与从所述第二组光源(405)发射的光的强度比是基本上固定的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中能够控制从所述第一组光源(404)发射的光与从所述第二组光源(405)发射的光的强度比,诸如在使用期间控制。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第二组光源(405)内的一个或多个光源在相对于所述光轴的切线方向和/或径向方向上放置在所述第一组光源(404)内的光源之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中相对于所述光轴最远放置的一个或多个光源在所述第一组光源(404)内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中具有其他光谱特性的光源,诸如除了来自所述第一组(404)内或来自所述第二组(405)内的光源的所述光谱特性之外的其他光谱特性,被包括在所述多个光源内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中从所述照明装置发射的白光是具有在区间[-0.015;+0.015],诸如区间[-0.011;+0.011],诸如区间[-0.011;+0.010],诸如区间[-0.010;+0.010],诸如区间[-0.006;+0.006],诸如区间[-0.003;+0.003],诸如区间[-0.001;+0.001]中的Duv值,以及在区间[2600K;9500K],诸如区间[5000K;9000K],诸如区间[2700K;6500K]中的相关色温(CCT)的光。
12.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述照明装置能够被驱动以发射在区间[-0.015;+0.015]中的总Duv值的光,诸如区间[-0.011;+0.011],诸如区间[-0.011;+0.010],诸如区间[-0.010;+0.010],诸如区间[-0.006;+0.006],[-0.006;0.006],诸如区间[-0.003;0.003],诸如区间[-0.001;0.001]。
13.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第一组光源(404)内的光源数量是所述第二组光源内的光源数量的2倍或更多倍,诸如比所述第二组光源内的光源数量高两倍以上,诸如高3倍或更多倍,诸如高4倍或更多倍,诸如高5倍或更多倍。
14.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第一组光源(404)和所述第二组光源保持在单独的串中。
15.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中不同的串具有来自所述第一组光源(404)内的光源和来自所述第二组光源内的光源的不同比例。
16.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第二组光源中的每个光源包括用于波长转换的陶瓷转换器。
17.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第一组光源(404)和所述第二组光源两者中的每个光源包括用于波长转换的陶瓷转换器。
18.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第一组光源(404)的照度能够针对有效发光面被驱动为在350lm/mm2以上,诸如在400lm/mm2以上,诸如在450lm/mm2以上。
19.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第二组光源的照度能够被驱动为在250lm/mm2以上,诸如在300lm/mm2以上,诸如在350lm/mm2以上,诸如在400lm/mm2以上,诸如在450lm/mm2以上,诸如在500lm/mm2以上。
20.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述第二组光源的发光效率比所述第一组光源(404)的发光效率高至少15%,诸如高至少20%,诸如高至少25%,诸如高至少30%,诸如高至少40%,诸如高至少50%。
21.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述光收集器(241)包括多个小透镜,所述小透镜适于收集来自所述光源的光并且适于将所收集的光转换成多个光束(245),使得所述光束沿着所述光轴(247)传播,其中所述小透镜中的每一者包括所述光进入所述小透镜的入口表面和所述光离开所述小透镜的出口表面。
22.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其还包括一个或多个滤色器(253),诸如用于减色混合的滤色器,诸如被布置成被所述光轴(247)横穿的二向色滤色器或彩色凝胶等。
23.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述多个小透镜中的每个小透镜是全内反射(TIR)透镜,或者其中所述多个小透镜包括两个相互叠置的平面非球面透镜阵列,诸如其中所述两个阵列形成准直光学系统。
24.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其包括一个或多个具有抗反射(AR)涂层的透镜。
25.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其中所述照明装置能够输送至少10klm,诸如至少20klm,诸如至少30klm,诸如至少40klm。
26.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244),其还包括沿着所述光轴布置的光闸(242),并且其中所述光收集器(241)布置在所述多个光源和所述光闸(242)之间。
27.一种灯具(200),诸如摇头灯,其包括根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(244)。
28.根据权利要求27所述的灯具(200),其中所述灯具是摇头灯(302)。
29.根据权利要求27或28所述的灯具(200),诸如摇头灯(302),其包括一个或多个致动器,诸如电动马达,诸如步进马达和/或伺服马达,所述一个或多个致动器用于改变从所述灯具(200)发射的光的方向,诸如用于使从所述灯具发射的光的方向围绕与从所述灯具(200)发射的光的所述方向正交的一个或两个轴旋转。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的灯具(200),其还包括光学投影系统(243),诸如相对于所述多个光源(103)放置在所述光闸(242)的相对侧上,所述光学投影系统适于收集能够从所述照明装置发射的所述光的至少一部分,并且适于沿着所述光轴(247)投射所述光的至少一部分。
31.使用根据权利要求1至26中任一项所述的照明装置(244)或根据权利要求27至30中任一项所述的灯具进行照明的方法,其包括发射来自所述多个光源(103)的光。
32.根据权利要求31所述的照明方法,其还包括调整从所述第一组光源(404)和从所述第二组光源(405)发射的光的强度比,诸如用于调整从根据权利要求1至30中任一项所述的照明装置(244)发射的光的光谱分布。
33.根据权利要求31或32所述的照明方法,其还包括驱动所述第一组光源(404)发射非白光。
34.根据权利要求1至26中任一项所述的照明装置(244)或根据权利要求27至30中任一项所述的灯具(200)的用于照明的用途。
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2020
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