CN115264458B - 用于增强光束控制的多部分遮护和光学系统的设备、方法及系统 - Google Patents

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Abstract

精确照明设计是照明设计的子类别，其可以通过协调协同努力来改善光束控制；体育照明就是这样一个示例。当所有光定向和重定向装置一起考虑时，光束控制得到改善，并因此当考虑阵列中的所有照明器材如何彼此相互作用时，最佳地避免不期望照明效果。为此，设想的是多部分遮护(即光重定向)和光学(即光定向)系统，其设计考虑了器材如何在安装空间中生活‑其光度和物理存在如何影响所述空间中或附近的其他固器材‑同时展示出对通用目的(例如，室内住宅)照明可用的改进光束控制。

Description

用于增强光束控制的多部分遮护和光学系统的设备、方法及 系统
本申请是2017年07月07日提交的申请号为201780037809.3并且发明名称为“用于增强光束控制的多部分遮护和光学系统的设备、方法及系统”的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请根据美国专利法35U.S.C.§119要求于2016年7月8日提交的美国临时申请第62/359,747号、2016年7月8日提交的美国临时申请第62/359,931号、以及2016年10月6日提交的美国临时申请第62/405,127号的优先权，所有这些申请均通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明总体涉及改进对从包含多个光源的升高和/或目标照明器材发出的复合光束的控制。更具体地，本发明涉及通过改进的光束控制来避免所述照明器材中的不期望照明效果，同时仍然提供期望的光束截止而没有可感知的中心光束移位。
背景技术
一般而言，照明设计为从一定距离充分照明目标区域。然而，存在一些照明应用，其特别关注“充分”的精确定义并从长距离(竖直和/或水平)照明复杂(例如，形状、空间定向)的目标区域。这些更精确的照明应用-体育照明应用就是一个例子-属于单独的照明设计类别，并且受益于改进的光束控制。
关注这种精确的照明应用，本领域存在许多问题。例如，如果目标由于尺寸庞大而复杂，则无论由于形状或尺寸而导致的复杂性(例如，如果需要上照灯)，主要关注的是使灯具(也称为照明器材)尽可能地光亮密集-使用失效或损失最少的材料、定制操作条件等，尽可能紧密布设光源-以确保最大输出，从而使所需器材的数量最小化。当然，光亮密集照明器材本身并不完全适合这种照明应用；如果不以精确的方式进行控制，则大光量并非有益。因此，另一个主要问题是如何使用多个光定向(例如，透镜)和光重定向(例如，反射器)装置，以确保所述大光量以优选方式成型和定向-例如，成型为不会溢出游戏区域，同时瞄准为与其他光量叠覆，从而构成所需强度的复合光束。当然，这也引起了担忧。来自该光亮密集照明器材的复合光束只能在中心光束开始可感知地移位之前使用传统智慧和装置进行成型、定向、截止并以其他方式控制到某一点；中心光束通常是最大坎德拉点，但也经常是复合光束的光度中心。需要明确的是-任何带有外部遮护件的情况都会导致从包括所述遮护件的照明器材的发射面所投射的中心光束稍微移位；这仅仅是光重定向的本质。因而可以认为，这是本文在可感知的移位的背景下所讨论的中心光束移位的主要原因。光束图案具有确定的形状和分布。最大坎德拉是已确定的形状中分布从其逐渐递减的某个点。只要保持分布和形状，最大坎德拉从形状中的点A移位到形状中的点B是相对不重要的。当最大坎德拉(或光度中心)移位太多时(例如，由于遮护件过度枢转)使得形状和/或分布可感知地受到影响，则出现问题；从这个意义上说，中心光束的这种移位是不良照明设计的罪魁祸首。中心光束的可感知移位是精确照明设计中的一个大问题，因为如本领域所公知的，计算机程序长期以来被用于优化虚拟照明设计，其形成实际照明系统的蓝图，并且通常依赖于中心光束作为进行放置和优化的虚拟照明器材的瞄准点。如果虚拟中心光束和实际中心光束在安装和瞄准实际产品时不匹配，则光束图案将不会按预期叠覆(例如导致黑点)并且分布将会紊乱(例如导致违反规格中的照明均匀性要求)；一般而言，不会保持光束控制。这些只是与精密照明设计领域中的光束控制有关的一些已知问题。
目前，通常采用零散的方法在精密照明设计中提供一定程度的光束控制：更高效的光源可以与相对低效的灯具壳体配对；可以由于感知眩光事后添加遮护件，但这样做会导致总体光照水平降低，因此可能更难以驱动光源进行补偿，从而降低先前的高效率，并且补偿周期继续。每个照明器材通常都是独立设计的，很少或根本没有注意照明器材如何在灯杆上的座具上“生活”-当试图使复合光束输出与其他照明器材的输出结合或重叠覆时，照明器材将如何与普通横梁或其他结构上的其他照明器材相互作用。所需要的是一种更加协同的光束控制方法，其考虑了所有上述问题。
因此，本领域存在改进的空间。
发明内容
精确照明设计领域中的应用-例如运动照明-受益于协调协同努力，使得当所有的光定向和重定向装置被一起考虑时，光束控制得到改善，并且使得在考虑阵列中的所有照明器材彼此如何交互时，最佳地避免不利的照明效果。
因此，本发明的主要目的、特征、优点或方面是改进现有技术和/或解决本领域中的问题、议题或缺陷。
为此，设想了一种用于多部分遮护(即，光重定向)和光学(即，光定向)系统的设备、方法和系统，其设计考虑了器材如何在安装空间中生活-其光度和物理存在如何影响所述空间中或附近的其他器材-同时展示了对通用(例如，室内住宅)照明可用的改进的光束控制。
本发明的其他目的、特征、优点或方面可包括以下一个或多个：
a.通过改进的光学设计提高光亮密度；
b.通过改进的遮护件设计使有用光(即，定向、重定向或以其他方式控制以便将光放置在所需位置)最大化；
c.通过所述改进的光学和遮护件设计的组合使不希望的照明效果(例如，光束移位、阴影、中心光束移位等)最小化；以及
d.通过所述改进的光学和遮护件设计的组合使场内和/或场外眩光最小化，从而实现改进的光束控制。
参考所附说明书和权利要求，本发明的这些和其他目的、特征、优点或方面将变得更加明显。
附图说明
在本说明书中，将不时地参考由附图标记标识的附图，这些附图总结如下。
图1A-F示出了需要精确照明设计的照明应用的各种视图；注意到，为简洁起见，这些图都没有示出完整的照明器材。图1A示出了具有一些相关照明器材的足球场；图1B示出了具有一个相关照明器材的赛道的一部分；图1C示出了具有一些相关照明器材的棒球场；图1D示出了位于灯杆上的照明器材阵列，其可用于图1A和C的照明；图1E示出了图1D的照明器材阵列的放大局部侧视图，其中灯杆和横梁的一部分被移除以露出内部布线(为清楚起见省略了阴影线)；图1F示出了图1D的照明器材阵列的放大顶视图，其中灯杆和横臂的一部分被移除以露出内部布线(为清楚起见省略了阴影线)。
图2A-C示出了安装到灯杆上的现有技术LED照明器材的各种视图。图2A示出了单个LED照明器材和由各个光束图案形成的复合光束的图解；图2B示出了两个LED照明器材和由各个光束图案形成的复合光束的图解，以及物理和光度干涉；图2C示出了两个LED照明器材和由各个光束图案形成的复合光束的图解，以及物理和光度干涉，并且还包括至少一些不期望照明效果形式的图解。
图3A和B示出了现有技术的精密照明设计LED灯具的透视图，该LED灯具可用于图1A-F的照明应用中以提供一定程度的光束控制。
图4A和B示出了根据本发明的至少一些方面修改的图3A和B的LED灯具；这里包括有肋外部遮护件。
图5A-E示出了用于图4A和B的外部遮护件的各种肋设计的各种视图；注意到，在每个肋设计中，最靠近H1的端部与外部遮护件的远端前端相关，而最靠近H2的端部与外部遮护件的近端端部相关(即，最靠近光源的端部)。
图6-12示出了根据本发明的各方面进一步修改的图4A和B的LED灯具的各种视图；这里包括多部分外部遮护系统。图6示出了透视图，图7示出了正视图，图8示出了后视图，图9示出了右侧视图，图10示出了左侧视图，图11示出了俯视图，图12示出了仰视图。
图13A和B示出了图6-12的LED灯具的侧视图，其具有不同的固定底部表面遮护件部102i；这里为明显弯曲形式102iA用于灯杆的基部附近的高光量(作为示例)以及更通用Bézier表面以使光线投回至灯杆的基部(作为示例)。
图14A和B分别示出了通过图13A和B的侧视图截取的截面，以便更好地示出不同固定遮护件部之间的差异。
图15A和B示出了图6-12的LED灯具的侧视图，其具有可枢转遮护件部的不同定向，从而实现不同的光束截止。
图16A-D示出了根据本发明的至少一些方面的图15A和B的应用于具有图13A-14B的不同固定遮护件部的图6-12的LED灯具的可枢转遮护件部的不同定向，从而呈现来自精确照明设计LED灯具的四个独特复合光束。
图17示出了根据本发明的各方面进一步修改的图6-12的LED灯具的局部分解透视图；这里包括多部分内部光学系统。注意到，次级透镜只进行一般渲染。
图18和19更详细地示出了图17的多部分内部光学系统。图18示出了图17的部分分解透视图的极大放大部分，并且图19示出了当组装和隔离时内部光学系统的一部分的极大放大截面图。注意到，在图18中，次级透镜仅进行一般渲染。
图20示出了用于图17-19的内部光学系统的各种透镜设计的各种视图。
图21A-G示出了用于图17-19的内部光学系统的透镜的可替代设计的各种视图。图21A示出了透视图，图21B示出了后视图，图21C示出了前视图，图21D示出了左侧视图，图21E示出右侧视图，图21F示出顶视图，图21G示出仰视图。
图22示出了根据本发明的各方面的设计精密照明设计LED灯具的一种可能方法。
图23A-I示出了用于图6-12的外部遮护系统的遮护件的可替代设计的各种视图。图23A示出了透视图，图23B示出了前视图，图23C示出了后视图，图23D示出了左视图。图23E示出了右视图，图23F示出了俯视图，图23G示出了仰视图，图23H示出了图23A的透视图的尺寸缩小分解视图，而图23I示出了可替代透视图。
具体实施方式
A.概述
为了进一步理解本发明，将详细描述根据本发明的特定示例性实施例。在本说明书中将经常提到附图。附图标记将用于指示附图中的某些部分。除非另有说明，否则在整个附图中将使用相同的附图标记来表示相同的部分。同样，类似部分遵循类似的编号顺序。例如，在根据本发明的方面进行第一次器件修改迭代之后，用于现有技术器件的灯具壳体81可以采用新的附图标记91，在根据本发明的方面进行第二次器件修改迭代之后，采用新的附图标记101，并以此类推。在每种情况下，所述灯具壳体可能已经修改或可能未经过修改；无论如何，由于在迭代之间核心功能(即，容纳LED)是相同或相似的，因此在迭代之间遵循类似的编号约定。
关于术语，如前所述，术语“灯具”和“器材”和“照明器材”在整个过程中可互换使用；所有这些术语都在照明设计领域中均理解为在口语中可互换使用。术语“光定向”和“光重定向”装置在本文中也被多次使用，并且通常被理解为照明器材的内部或外部(或两者)的装置，其适于以某种方式修改、成型、定向、重定向或以其他方式提供对从所述照明器材发出(即，发射)的光束的控制。光定向装置的一些非穷举的非限制性示例包括：使照明器材的一些部分移动或枢转的可调节电枢或装置、透镜、彩色凝胶和磷光体。光重定向装置的一些非穷举的非限制性示例包括：遮护件、反射轨或部件、光吸收轨或部件、以及漫射器。根据本发明的各方面可以单独使用或组合使用任何数量的光定向和/或光重定向装置；在示例性实施方案中阐述了一些特别协同的组合。
进一步关于术语，术语“水平”和“竖直”用于描述特定的运动、枢转、瞄准等方向。重要的是要注意到，采用包括与竖直相对的水平的那些情况应在所描述和示出的照明器材或装置的可操作取向的背景下来考虑。尽管如此，本发明不限于本文描述和示出的操作取向，也不限于仅在正交平面中移动、枢转、瞄准等。根据本发明，照明器材相对于目标的瞄准可以包括在所有三个维度上的宽范围瞄准角度-这是有益的，由于一些目标区域不仅需要对平面(例如，运动场)进行充分照亮而且还需要对平面上方的空间(例如，击球可能进入的运动场上方的天空区域)进行充分照亮。对平面上方空间进行照明-无论是否与平面的强度水平相同，无论是从向上倾斜的低安装位置还是从向下倾斜的高安装位置-通常被称为“上照”。
进一步关于术语，这里对“透镜”的引用通常旨在参考已经具有管芯和主透镜的LED的次级透镜；但是，当然，如果LED还没有主透镜，光源某些时候不是LED(例如激光二极管)、或者出于其他原因，这可能会有所不同。最后，关于术语，“不期望照明效果”可能意味着照明设计中的许多事物。本文讨论的一些具体示例包括场内眩光、场外眩光、溢出光、阴影、热点和中心光束移位。场内眩光指的是目标区域处的某人(例如，玩家)所感知的不期望照明效果，并且场外眩光指的是目标区域外的某人(例如，附近道路上的驾驶员)所感知的不期望照明效果。通常，场外眩光是指远离目标区域的人(例如，在不同房产的住宅中)而不是仅在目标区域外的人(例如，邻近运动场的停车场)，尽管这可能有所不同。溢出光指的是落在目标区域之外的任何光，无论它是否产生感知到的眩光。阴影和热点-目标区域的区域中的光强度分别太低或太高-通常是由于照明系统的组件的物理或光度干涉引起并且相对于照明规格或目标区域的其他区域进行定义，尽管这可能有所不同。中心光束移位通常是指由于整个器件的过度枢转(例如，经由可调节电枢4)或发射这护件相对于从照明器材发出的复合光束的太严重角度而导致的光度中心或最大坎德拉(或两者，如果共同定位或接近)的不期望移位；如本文所使用的，“中心光束移位”是指可感知的中心光束移位(即，移位足以可感知地影响光束形状或分布的情况)。
示例性实施例设想了一种多部分遮护和光学系统，其尤其解决阵列内的器件相互作用、避免不期望照明效果、以及场内和/或场外眩光控制。作为介绍，再次考虑运动照明应用的示例；通用运动照明系统及其部件在图1A-F中示出。运动照明应用需要在特定比赛水平中在特定操作条件下对特定运动的目标区域进行充分照亮。目标区域可以变化：不仅仅是足球场5，其可以包括场地上方几英尺以便照亮看台10前面的广告；而不仅仅是一个棒球场8，其可能包括场地上方数十英尺以便沿着球的整个轨迹充分照亮球；或者目标区域可能不需要对平面上方的空间进行任何照亮，但是平面本身可变地倾斜或蜿蜒(如在跑道11的平面中)。这些目标区域-每个照明应用可能有多余一个目标区域-各自都与场内眩光、场外眩光、溢出光和其他不期望照明效果相关联。考虑到对器材后退和安装高度(例如，由于看台10的位置)的限制，为了提供至少在某种程度上避免了不期望照明效果的一定程度光束控制，人们必须根据安装至灯杆或其他支撑结构(例如，通过共用横臂7)的灯具阵列1中的灯具2的数量并根据灯杆高度(与器材2靠近地面13安装的比赛场景的灯杆6相比，注意具有地面上方大部分以及地下的小基部部分16的灯杆6在地下的部分16的相对高度)仔细地协调每个灯具2的瞄准(例如，通过可调节电枢4)。在现有技术中，共用灯杆6上的所有灯具2通常以相同的方式布线-参见电源3利用电源布线9接至配电柜14，利用另一电源布线9接至每个灯杆的本地电源柜15，其中电源布线9上延至灯杆6、横臂7和可调节电枢4(所有这些都是基本上中空的)，使得可以在每个灯具2处实现电源连接。每个灯具2的瞄准通常仅涉及如何相对于目标区域使每个单个灯具瞄准，但这可能导致图2A-C中最佳所示的不期望照明效果和其他问题。
从图2A中可以看出，当器材2包括多个光源(例如，数个LED)时，每个光源产生共同形成复合光束图案300的光束输出310；注意到，为了说明的目的，仅示出了几个光束图案310，并且所有光束图案都被示出为或多或少的圆形光束图案(尽管这在实际实践中可能有所不同)。孤立的一个器材2可以产生场内眩光、场外眩光和溢出光(后面将讨论)，但是通常不会产生阴影或具有妨碍产生期望的复合光束的物理限制。现在考虑增加安装在共用横臂7上的第二器材；图2B。这里，复合光束图案320包括来自器材2W和2Y的各个光束输出310；再次，仅示出了几个光束图案310，并且所有光束图案都被示出为或多或少的圆形光束图案(尽管这在实际实践中可能有所不同)。如果不考虑照明器材在灯杆6上“生活”的位置(即，器材在所有可能的瞄准取向上占据的物理空间以及相对于所述灯杆上的所有其他部件)，可能发生许多事情。首先，可以看出，当器材2W和2Y水平枢转时(分别见虚线所示的器材2X和2Z)，它们可以相互物理干扰或与横臂(见P点)发生物理干扰-这限制了可能的瞄准取向以及产生复合光束320的能力。
当照明器材彼此干扰时-无论是如图2B所示的物理上还是光度上(例如，当各个光束310没有适当地叠覆时)-可能产生阴影和热点。值得注意的是，干扰不仅限于单个平面。当不考虑阵列中的器材如何与阵列中较高或较低的器材相互作用以及所述器材如何与诸如横臂和灯杆之类的其他特征相互作用时，在竖直平面中可能发生类似或其他不期望照明效果；这在图2C中示出。
关于图2C(和2B)，当目标区域的某人(例如，玩家)将光源感知为令人不安明亮或引起不适，或以其他方式影响完成任务(例如，接球)的能力时，可以产生场内眩光。虽然在讨论中的这个阶段测量场内眩光的确切指标并不相关，但相关的是注意到最常关注的领域。直接目视器材2的玩家(例如，如果电枢4的枢转将器材2直接放置在玩家的视线中)可能会感觉到由于内部器材光晕引起的眩光(通常称为“雾度”)-参见图2C的点R。当光被捕获在器材内而不是传出器材(即，从器材发出)并朝向目标区域时，发生内部器材光晕。如果来自器材的光照射灯杆或横臂而不是目标区域，也可以察觉到场内眩光-这在图2C的点T处示出。
点T处的光通常也可以从场外看到，从而也导致场外眩光。此外，在场外位置，观看者通常适应低得多的光线水平，因此比玩家看到的强度低的光可被察觉为对远离比赛场地的人造成眩光。因此，即使少量光照射到阵列中较低的照明器材的顶部，来自阵列中较高的器材的光也会产生从场外所感知的眩光；这在图2C的点Q处示出。
当照明设计师未考虑照明系统的所有部分如何存在于空间中时，可能会发生场内和场外眩光，但重要的是要注意到，当所有事物均正确设计和瞄准时，场内和场外眩光仍会发生-纯粹由于缺乏用于光束控制的工具-因此设计用于精确照明的现有技术LED照明器材仍然可以受益于本发明的各方面。一种这种现有技术LED照明器材80(图3A和B)，其形成构建特定实施例的平台，通常包括壳体81，该壳体81包括总体中空且导热的本体(参见散热片86)以及其上的开口，该开口密封有透光材料84(例如，抗反射涂层玻璃)。壳体81总体通过可调节电枢4固定到横臂7或其他装置(未示出)，例如美国专利No.8,770,796中所描述的，其全部内容通过引用或以其他方式并入本文。在壳体81的总体中空空间中存在至少与一个或多个光定向装置组合的数个LED，其以便将大部分光定向出透光材料84(从而主要防止上述雾度)。固定至壳体81或通常靠近壳体81的是遮护件83，该遮护件具有不在复合光束路径中(但当堆叠成阵列时易于产生上述场外眩光)的顶侧85以及通常是反射的(尽管可以是光吸收的)底侧82，该遮护件83通过枢转结构87枢转到从器材发出的复合光束的至少一部分中以实现光束截止；枢转结构87可以是诸如美国专利公开No.2013/0250556中所描述的那样，其全部内容通过引用或以其他方式并入本文。在整个附图中，点表面(例如图2A，2B，3B，4B，12，23C，23G，23H和23I)旨在表示高度镜面反射至漫射至光吸收的某种类型反射率范围或其组合而非任何结构特征部。
B.示例性方法和设备实施例1
现在将描述利用上述通用示例的各方面的用于改进的光束控制的更具体的示例性实施例。在设计成具有尖锐光束截止的光亮密集照明器材中，本实施例解决了精确照明设计领域中常见的问题-即，阵列内的器具相互作用、避免不期望照明效果、以及提供场内和/或场外眩光控制；这是通过目前讨论的多部分遮护和光学系统来实现。
外部遮护件上有肋
如前所述，当来自照明器材阵列中较高的照明器材的光照射到照明器材阵列中较低的照明器材的顶部时，可能发生场外眩光。因此，现有技术LED照明器材80被修改成在遮护件83的顶侧85上包括肋；结果是图4A和B的LED照明器材90。从图4A和B可以看出，除了有肋顶表面95之外，照明器材的所有其他部件是相同的(例如，部分90，91，92，93，94，95，96和97分别与部分80，81，82，83，84，85，86和87相关)。类似地，参考标记100，200和300中的部分以相似的方式相关。由于光照射到器材的顶部，所以所述光不太可能用来使用(即，照亮目标区域)，因此遮护件93上的肋不会被设计成重定向照射它的整个光的一小部分，而是，困陷这些光以使场外眩光最小化。遮护件93上的肋可能会黑化，以吸收照射遮护件93的所述小部分光线，但这样做(i)需要额外的处理步骤和成本，(ii)可能产生具有不愉快美感的照明器材(特别是如果照明器材的其余部分是不同的颜色)，并且(iii)随着时间推移的灰尘累积而可能在所感知颜色方面变得暗浊。因此，没有采取特殊的处理步骤，并且所有测试的肋都是挤压铝合金材料，以便模拟在生产环境中可能获得的材料。
图5A-E示出了肋2000A-2000E的不同设计，其测试用于在有肋顶表面95上的潜在用途；尺寸在表1中报告(除角度以外的所有尺寸均以英寸为单位)。
表1
设计 H1 H2 D1 D2 α
2000A 0.10 0.15 0.08 0.08 -
2000B 0.10 0.15 0.08 0.08 45°
2000C 0.10 0.17 0.16 0.16 -
2000D 0.10 0.24 0.17 0.17 45°
2000E 0.10 0.23 0.30 0.30 -
使用亮度作为相关度量，进行三组测试以确定所感知的场外眩光的相对水平；所有测试均使用扁平且类似于图3A的表面85的对照样品。所有测试均在相同的驱动电流和位置(例如，直接在上方几英寸并且直接瞄准样品)的相同光源下进行。所有亮度测量都是直接进行的(即，在中性/非目标位置直接面对照明器材的中心瞄准轴)。由于经验表明，虽然场外眩光可能来自许多地方和多个方向，但对于遭受眩光的场外观察者而言最有影响的是当照明器材摇动(即，通过电枢4沿水平面向左或向右倾斜-参见图7中的双头箭头及图9中的枢转3000)达60°或倾斜(即沿竖直平面向上或向下翻转-参见图9中的双头箭头和图7中的枢转轴线4000)达40°，测试了反映这些真实世界观测的条件。一个例外是忽视向上倾斜测试，由于这会使表面85/95翻转远离和翻转出场外观察者的视线。
下面的表2详细描述了使用1度亮度计(Mavo-Spot 2型，可从Gossen Photo andLight Measurement GmbH，Nürnberg，Germany获得)以英尺朗伯为单位的测试；下面的表3详细描述了使用1度亮度计(303864型，可从Minolta Camera Company Ltd.(现为KonicaMinolta Sensing Americas，Inc.，Ramsey，New Jersey，USA)获得)以英尺朗伯为单位的测试；下面的表4详细介绍了使用1/3度亮度计(型号501457，可从Minolta Camera CompanyLtd.(现为Konica Minolta Sensing Americas，Inc.，Ramsey，New Jersey，USA)获得)以candela/sq为单位的测试。
表2
从表2中可以看出，对于最差情况和总体平均值两者而言，与对照相比，肋设计2000D具有最低记录的英尺朗伯。
表3中进行的测试是使用不同亮度计重复最坏情境，以确认表2中记录的结果是合理的；从表3可以看出，测试结果类似于表2，并且肋设计2000D显示最佳结果(即，记录的光度亮度的最小量)。
表3
表4中进行的测试是使用不同亮度计重复最坏情境，以确认表2和表3中记录的结果是合理的；从表4可以看出，测试结果类似于表2和3的测试结果，设计2000D显示最佳结果(即，记录的光度亮度的最小量)。
表4
因此可以看出，在所测试的条件下，肋设计2000D展现出应用于外部遮护件的顶表面的肋的优选设计，以使由于从阵列中的不同照明器材的照射所述表面的光所引起的场外眩光最小化。由铝或铝合金挤出部件作为整体(i)确保LED源的散热路径的完整性(与在一些现有技术方法中使用塑料相比)，以及(ii)避免不必要的处理或组装步骤(如与将一片有肋材料固定至平坦遮护件相比)。据估计，对于诸如图4A和B中具有大约25”×7”的外部遮护件的LED灯具而言，对于肋图案2000D将仅需要0.2lbs的材料投资-与图3A和B的现有技术器材相比，用于减少约80％的所感知场外眩光。
多部分遮护件
虽然通过可调节电枢4和可枢转外部遮护件95提供一定程度的光束控制，但是可以做更多的操作以提供更尖锐截止、增加有用光、并减少不期望照明效果，例如中心光束移位。为此，进一步修改LED灯具90，使得可枢转遮护件被分成固定部分(即，靠近壳体固定)和可枢转部分(即，可独立地自外部遮护件和/或壳体的其余部分枢转)；参见图6-12的LED灯具100。更具体地说，图11示出了靠近壳体的固定有肋顶表面105i、靠近105i(并且离壳体最远)的可枢转有肋顶表面105ii，并且在G点处一小部分根本没有肋，以允许全范围枢转而不受肋的干扰；所述枢转或多或少允许(根据需要)可枢转反射底侧102ii(图12)进入从器材发出的复合光束的平面。
作为一个示例，当考虑到最小化中心光束移位时(前面已经描述)，通过允许遮护件103的最远前端的瞄准角度范围比传统单件式遮护件所允许的范围更宽，从而提供了尖锐截止。从概念上讲，遮护件可以在多少中立位置开始(见图3A和B)并向下翻转以避免溢出光(参见上述美国专利公开No.2013/0250556的图1A-C)但是超出临界角(这里定义为与位于LED/光学器件的堆叠阵列中的顶行次级光学器件的最顶点处的透光材料104的面成90°-见图19)，额外翻转使中心光束移位。然而，提供尖锐截止的临界角在此由外部遮护件的远端前端与LED/光学器件的堆叠阵列中最底行次级光学器件的最底点之间的角度所限定-参见图19。因此可以看出，粗略地约束外部遮护件的反射表面的第一半部(即，靠近壳体的半部-102i)以保持中心光束位置(例如，为计算机化照明设计提供参考)，同时提供用于外部遮护件的所述反射表面的可枢转第二半部以允许更尖锐截止是如何受益的。对于运动照明应用，当照明器材在大约70英尺的安装高度处从水平方向向下瞄准30°并且具有排列成9×25阵列的224个LED(一个中心LED缺失以平衡多个串联布线到驱动器的负载)时，遮护件103的可枢转部分设计成在总长度为8英寸的遮护件的情况下向上枢转12°并向下枢转6°，尽管这是作为示例而非限制。
然而，本发明考虑了更大可能的光束控制。
图13A和B示出了看起来是相同器材的侧视图；然而，图14A和B(分别示出了图13A和B，其中一部分被移除)显示了遮护件103的固定反射底侧102i部分的不同曲率；可枢转反射底侧102ii部分是相同的。遮护件103A包括固定的反射底侧102iA，其在透光材料104附近具有明显的曲率，并且被设计成将更多的光定向至灯杆的基部附近，其中灯具固定至该灯杆。遮护件103B包括固定反射底侧102iB，其更多地是广义Bézier表面，并且被设计成使光回到灯具所固定至的灯杆。102iA和102iB都产生漫反射，而102ii被选择或以其他方式处理为提供镜面反射，但这是作为示例而非限制。
通过将固定外部遮护件与可枢转外部遮护件组合，截止可以是选择性的(从而也提供一定程度的场外眩光控制)而不会影响中心光束。在图15A-16D中示出了可以在单个照明系统内(甚至在单个阵列内)组合以进一步改善光束控制的附加构造和选项；注意到，大多数参考编号已被删除，以便更清楚地说明构造之间的差异。图15A示出了完全向上枢转的LED灯具100，图15B示出了完全向下枢转的LED灯具100，图16A示出了具有图14B的固定反射底侧102iB向上完全枢转的LED灯具100，图16B示出了具有图14A的固定反射底侧102iA完全向下枢转的LED灯具100，图16C示出了具有图14A的固定反射底侧102iA完全向上枢转尚未LED灯具100，图16D示出了具有图14B的固定反射底侧102iB完全向下枢转的LED灯具100。
如本领域技术人员可以看到和理解的，外部遮护件部段或部分可以由金属板(例如铝或铝合金)制成并形成所示的形状。这种材料允许设计者利用工具或形式将平板金属形变成所需的曲率和形状。在这些示例中，遮护件部段是中空的以减轻重量但允许这样的外形形状因素，其可具有几乎无限的可变性。图14A-B，15A-B和16A-D仅示出了反射表面如何变化的横截面中的一些非限制性示例，并且一个或多个遮护件部段可相对于彼此和/或器材壳体调节或枢转。制作和形成这些遮护件部段和表面的其他方式也是可能的。
改进的光学设计
可以通过更有效地利用壳体内的空间来改善LED器材100的照亮密度来(i)更紧密布设LED，(ii)从所述LED提取更多光并将其传输出所述壳体，以及(iii)与外部多部分遮护系统配合，以使提取的所述光更有用，所有这些还有助于最小化场内和/或场外眩光并提供整体改进的光束控制。为此，LED灯具100进一步被修改为包括多部分光学系统，例如图17-19中所示的光学系统；参见LED灯具200。
在LED灯具200内，数个LED/次级透镜组合分组在一起以形成线性光学阵列；每个线性光学阵列由两部分透镜阵列保持器5002/5004所弹性约束，因为如所设想的，透镜5003由硅树脂(其可以在比现有技术的丙烯酸透镜高得多的温度下进行操作但必须由于热膨胀期间的弯曲而受到限制)形成为约为一英寸的总厚度(包括封装LED的部分)。附图标记5000通常指的是整个组合。透镜通常表现出比反射器更高的透射效率，但眩光控制更差；因此，壳体201内部的阵列/板5001中的每个LED在一对一基础上包括相关光学器件(例如，每个LED一个次级透镜5003)用于增强眩光控制。每个线性光学阵列在平面中截取，以增加壳体201内部可能的LED数量；由于测试已经示出没有光束控制损失(与例如在水平平面中截取相反)，所述截取与由外部遮护件所提供的控制处于同一平面(在这种情况下，竖直平面)。壳体201的前部(参见附图标记210)向外弯曲(或以其他方式延伸或扩大)，以便在壳体内部容纳一个或多个反射遮护件/轨5005/5006，以控制光束扩散(这也减少了雾度)，所有这些都设计成与上述多部分遮护系统一起工作，以提供改进光束控制的协同方法。这种协同作用也体现在组装过程中所有部件的共同定位的方式；除了更局部化的对准销5007/5009(其不仅确保对准而且分别选择性地切换出反射器5005和透镜阵列5003)之外，还参见图17中相对壳体201的紧固装置211和213(其确保LED阵列/板5001相对透光材料204和外部遮护件203的对准)，以及图18和19中的紧固装置214和215(其确保反射轨5006和LED透镜阵列保持器5002/5004相对壳体201对准)。
然而，本发明考虑了更大可能的光束控制。
测试表明，在与已经由外部遮护件203充分控制的平面相同的平面中截取透镜5003导致在该平面中没有光束控制损失，但允许在壳体201中包括更多的LED，从而使LED灯具200更为光亮密集。事实上，测试表明，在竖直平面中截取透镜阵列5003以从面直径通常为0.5”的透镜的顶部和底部移除大约0.047”导致2％的光透射损失，但允许每个阵列增加额外两个LED-而对光束控制没有不利影响。已经发现，如在运动照明应用中的情况下，当在高电流下进行操作时，给定灯具的额外LED可以很好地克服这种轻微的光损失。此外，这种增加光亮密度的方法同样适用于许多不同的光束类型；参见图20和下面的表5。
表5
如果需要，每个LED透镜阵列可以包括不同透镜构造5003以及LED和任何数量的反射装置(例如，5005/5006)以实现光束类型从而实现不同的目的-使光锥形回灯杆、与来自其它器材的光部分叠覆以提供场地上的均匀性、为空中运动等提供上照等。有利地，多部分光学系统的每个部件可以选择性地切入和切出(例如，对线性透镜阵列5003而言通过在孔5009中插入和移除销5009)，以便产生定制光束图案以避免溢出光、充分照亮复杂形状的目标区域并通常改善光束控制。
因此，如果给定面积尺寸(即，壳体201的内部空间)并且给定光学器件对LED一对一比例的限制，则LED光源可以根据以下内容进行优化。
设置多个LED以产生初始复合光束图案。从图17和18中可以看出，在本实施例中，这包括规则间隔的行和列的LED，然而对于其他应用，LED可以根据布线(例如，并联布线的多束串联联接LED)以规则间隔子集进行群集。一旦将LED放置在板上并迹线根据所需的布线铺设，则具有LED的板就针对可用空间(即，表面5001)最大化-即，按比例放大或缩小、相应地压缩或扩展。
步骤(可能包括在步骤6001(图22)中，稍后讨论)包括设计LED次级透镜，以在针对面积尺寸进行最大化时与板5001上的LED阵列一起使用。当与在高电流下进行操作的紧密布设LED一起使用时，反射器已经表现出较差寿命，因此在该实施例中仅考虑由高操作温度材料(例如，硅树脂)形成的次级透镜。当针对面积尺寸进行最大化时，由硅树脂材料形成的次级透镜与板5001上的LED以一对一的比例进行设置。图18示出了图17的局部放大视图，并示出了如何通过将孔5008与相关联的栓钉5009共同定位而将具有单独透镜5003的单个模制硅树脂座置在保持器基部5002中。保持器部分5004搭扣配合到保持器基部5002，从而将透镜5003定位固定在阵列内；图19中的截面图显示了其他组装细节。在最终设计时，阵列在板5001上方或下方螺固(参见附图标记215)到壳体201的表面5001。这确保塑料保持器5002/5004可以根据器材温度膨胀和收缩，而不会对电路板5001施加应力并且不会不利地影响迹线或LED的寿命。阵列5003中的次级透镜的精确设计取决于所需的光束图案和其他光学装置，例如内部反射侧遮护件5005和内部反射顶遮护件5006。内部反射顶遮护件5006螺固(参见附图标记214)到保持器基部5002并且可用于提供类似于反射外部遮护件部段的竖直光束控制(前面已讨论过)，但主要设置成在极端角度时提供反射，使光线不会在壳体内反弹，从而产生内部发光晕并充当场内眩光源(例如，直视照明器材的玩家)。对于内部反射侧遮护件5005同样如此，内部反射侧遮护件5005可拆卸地扣合或钩合(参见附图标记5007)在保持器部分5004上并用于外部遮护件103的侧板；其有助于提供水平光束控制，但也可以提供对来自光源的光的反射或阻止直接观看光源以防止场内眩光。从所述次级透镜可以产生各种光束类型；表6详述了图20中所示的非限制性示例的总体光束类型。
表6
最终步骤(可能包括在步骤6005(图22)中，稍后讨论)可以包括在阵列中重新设置LED和透镜以产生最终复合光束；最通常的是，由于在前面步骤之后可以在面积尺寸中获得额外空间，因此将LED/镜头添加到阵列中。从概念上讲，这种方法(可以补充或者是方法6000的一部分(图22，后面讨论))因此流转：
·识别给定面积尺寸并且识别并确定光源初始数量以装配在占空空间中；例如，如果所述LED放置在2×7阵列中(即，两个LED共用一个透镜)，则大约250平方英寸的面积尺寸可以容纳224个特定型号的LED。
·发现共用一个镜头的两个LED增加了对于共同观察方向感知眩光的角度。为了避免这种情况，设计师将镜头重新设计为1x7阵列(即光学与LED为一对一比例)以使眩光最小化，但这样做将可容纳的LED数量减少至184。
·减少的LED数量需要如此高的操作电流才能达到设计流明输出，使得光学器件会显示过早失效。因此，设计者截取每个阵列中透镜的顶部和底部(与右侧和左侧相对)，因为由于与照明系统相关联的其他部件(例如，外部遮护件)，这样做对竖直光束控制没有可察觉的损失。结果是数个1x9阵列，其使LED数量重新回到224个LED，而没有可察觉的光束控制损失以及传输效率的轻微损失-因为传输效率先前已定义-大约2％
该方法可以针对LED照明系统中的每个照明器件执行，或者仅针对专用于不同目的的每个照明器件执行；以将光线锥形回灯杆、与来自另一个器材的光线部分叠覆以提供场地均匀性、为空中运动提供上照等。
通过最大化给定面积尺寸(即，照明器材中的内部空间)的所述更高效率源的数量，得以使在宽/大面积照明设计中效率提高。针对给定面积尺寸最大化LED的数量允许照明设计者以尽可能低的电流操作所述LED以实现设计的照亮输出，这增加了LED和光学器件的寿命。
如前所述，反射器在与高电流时进行操作的紧密布设LED一起使用时表现出较差寿命。据信这是由于金属化不良造成的。金属化通常是在廉价的塑料部件上沉积适当均匀反射表面的一致且令人满意的方法。话虽这么说，在有时提供非常窄光束角度的光学器件与LED一对一的构造中，金属化变得不一致：部件窄而深，并且面层不具有均匀厚度、反射性能或未能涂覆整个基材。此外，众所周知，塑料与铝的热膨胀存在很大差异，因此在较高温度下保持部件的完整性存在挑战。如果LED在低电流下操作或者它们之间有很大的空间(可能具有主动气流)，则可能不是问题，但在运动照明和其他宽/大面积照明应用中，这会导致反射器的过早失效。切转至透镜是有利的，因为传输效率增加，但是眩光控制变得更加困难。大多数商业上可获得的次级透镜由丙烯酸形成，而无论它们是否产生“标准”光束类型或定制光束类型。虽然大多数丙烯酸的额定温度为95℃，但这是在上述照明应用中可接受的边缘，其中LED以高电流驱动。即使有足够的散热器处于适当位置使得整体上的热传递足够，但窄而深的光学器件的紧密布设已经证明局部失效；据信这是由于光辐射吸收造成的。切换到硅树脂为操作提供缓冲；硅树脂可安全操作至150℃左右。硅树脂也是有利的，因为其具有比传统丙烯酸次级镜片更好的流动性和更低的折射率，但在这种应用中使用硅树脂是未经广泛测试的，并且公差与丙烯酸透镜非常不同。这是塑料保持器5002/5004以其特定方式构造并直接螺固到壳体的另一个原因。
通过改善与LED相关的光学器件的寿命，在宽/大面积照明设计中提高效率。改善光学器件的寿命允许照明设计者在照明器材的整个寿命期间保持光束控制。
C.选项和替代例
本发明可以采用许多形式和实施例。上述示例仅是其中的一些。为了解一些选项和替代例，下面给出几个示例。
一般而言，应当理解，虽然已经描述和说明了各种光定向、光重定向和紧固装置，但是这些可以改变并且不脱离本发明的至少一些方面。例如，反射轨5005和/或5006可产生漫反射、镜面反射、扩散反射、或甚至被涂覆或加工成光吸收而非反射。紧固装置可能不是螺纹螺钉；它们可能是夹具或被认为不太可移动的东西，如胶水或焊接。
关于照明设计，如前所述的不期望照明效果可包括阴影和热点；即，与照明规格或目标区域的其他区域相比，目标区域的区域中的光强度分别太低或太高。替代发射面上相对平坦的薄硅树脂片，图21A-E示出了对LED透镜阵列5003的修改，其中最上方次级透镜的面向上翻转很大程度，而在阵列中的每个连续下部次级透镜翻转至较小程度(此处为3°)。以这种方式翻转次级透镜允许人们向上混合光以提供一定程度的上照而没有上述不期望照明效果以及没有使中心光束移位(因为中心光束的上述临界角保持不变)；如果需要，次级遮护件可以远离目标区域枢转最大程度、完全从照明设计缺失，或者甚至以相反的方式安装，以便例如从低安装位置(例如图1B中的位置)向上突出。相反，如果以相反的方式安装(即，向下翻转)，以这种方式翻转次级透镜允许人们将光混合回到灯杆而没有上述不期望照明效果并且不会使中心光束移位。
在实践中，根据本发明的方面设计的LED灯具可以从现有技术LED灯具的基础构建-如实施例1中的情况-但是也可以从头开始设计根据本发明的方面的LED灯具。这种方法可以遵循图22的方法6000，尽管它可以有所不同但不脱离本发明的至少一些方面。根据第一步骤6001，照明设计者或其他人将定义灯具“面积尺寸”；壳体内基本上可用于光源、光定向装置、光重定向装置等的物理空间，以及与灯具相关联的照明应用的光度要求，使得可以形成照明系统的粗略或初始构思。第二步骤6002包括定义灯具所在的位置；基本上，壳体外部可用于遮护件、瞄准角度、枢转机构、安装位置等的物理空间，以及可能由灯具与照明系统或目标区域的其他部件相互作用而产生的光度问题。显然，由于器件内部和器件外部的部件共同控制复合光束，因此在步骤6001和6002之间存在一定程度的重叠或相互作用，因此在下一步骤之前必须考虑两个空间。第三步骤6003包括使用从步骤6001和6002获得或定义的知识来设计光重定向和光定向装置-在灯具的壳体的内部和外部-从而在给定面积尺寸、光度和其他限制下提供竖直和水平光束控制。例如，如果步骤6001和6002确定共用横臂上的灯具之间的特定间隔，则步骤6003在选择遮护件长度时将考虑到这一点，从而不会导致诸如图2B中所示的干扰情况。第四步骤6004包括设计光定向装置、光重定向装置、枢转机构等，以提供场外和/或场内眩光控制。再次存在重叠和/或相互作用-这里，在步骤6003和6004之间-最终说明该方法的协同效应。最终步骤6005包括增加光亮密度(例如，通过截取透镜)，如果考虑到前面的步骤这是可能的。
关于光定向和光重定向装置，如已经陈述和说明的，根据本发明的各方面可以预期许多选项和替代例；在图23A-I中示出了一个特定的替代方案。从可替代多部分外部遮护件303可以看出，所述遮护件可包括多个固定和/或可枢转部分。在该特定示例中，两个可枢转部分(通过枢转结构307i和307ii)邻接固定部分的任一侧(参见附图标记305ii和302ii)，以允许围绕点U的额外枢转(参见图23H)。所述可枢转部分中的第一个通常包括部分105i(参见图11)和102i(参见图12)，其将在点S处固定到可替代外部遮护件303(参见图23A和图6)；所述可枢转部分中的第二个通常包括部分305iii和302iii。在G点(见图23G和图11)处存在类似的间隙，其中没有肋或反射表面，从而允许全范围枢转而没有干扰。如果需要，可替代外部遮护件303的光重定向装置中没有一个、全部或一些可以是光吸收的；或者，所述表面可以是反射性的，但产生扩散或漫反射(而不是镜面反射)。对于本发明考虑的所有构造，这同样适用。
一些其他可能的选项和替代例包括：更少或更多的光定向和/或光重定向装置(参见图23H的额外反射表面316用于额外水平光束控制)；一个或多个零件以提供结构刚性以在室外、高处使用中承受风(参见图23H的刚性侧板312)；不同处理方法(注意到图23H中部分305ii(挤压)与部分305iii(激光切割和铆接的金属板)相比的厚度)；不同的紧固方式(包括但不限于螺栓、螺钉、胶水、焊接、铆钉、夹具等)；除了测试之外的肋设计；除了本文测试/说明的以外的次级透镜设计；以及除灯杆之外的结构，包括但不限于桁架、框架、地面安装架、嵌入式安装架、室内安装架、塔架，以及通常任何上部结构。

Claims (22)

1.一种用于相对于目标区域或者空间照明的照明器材，包括：
a.壳体，包括：
i.内部空间；
ii.开口；
iii.位于所述开口上面的透光材料，以至少基本密封所述内部空间；
b.位于所述壳体的所述内部空间中的内部灯光控制，包括：
i.密集布设LED光源的阵列，每个LED光源具有光源输出光束图案；
ii.在每个LED光源处的光定向光学器件，以从所述光源输出光束图案产生初步光线输出光束图案；
iii.使得复合光线输出从多个密集布设的LED光源的初步光源输出光束图案定向出所述壳体的所述开口和透光材料；
c.位于所述壳体的内部空间外部在所述壳体上的外部光线控制，包括：
i.外部遮护件，其位于所述壳体的开口的周边处或附近并且被分为固定部分和可枢转部分，所述固定部分从所述壳体延伸并且在所述壳体附近固定，且所述可枢转部分从所述固定部分延伸并且相对于所述外部遮护件和/或壳体的其余部分可独立枢转，所述可枢转部分具有：
1.至少第一表面，其能够至少部分地延伸到来自所述壳体的所述复合光线输出中并且具有可选择的：
a.反射性，以重定向和控制来自所述复合光线输出的入射光；
b.相对于所述壳体的枢转性，以选择性地调节来自所述壳体的所述复合光线输出的截止；
2.位于来自所述壳体的所述复合光线输出外部的至少第二表面；以及
d.可调节电枢，以选择性地将所述壳体瞄准空间从而共同提供照明。
2.根据权利要求1所述的照明器材，其中，所述LED光源阵列包括多个LED光源的子集，并且用于每个LED光源的子集的光定向光学器件包括多部分光学器件系统，所述多部分光学器件系统包括：
a.由光学质量材料形成的片，每个片包括多个光定向光学器件并且具有发射面；以及
b.保持器，以将所述片可移除地夹固并紧密地定位在所述LED光源的子集上面。
3.根据权利要求2所述的照明器材，其中：
a.所述片包括硅树脂基材料；
b.所述保持器限制所述硅树脂基材料弯曲；以及
c.所述硅树脂基材料在截取平面中进行截取，所述截取平面与限定所述壳体的所述内部空间的长度或宽度的至少一个平面基本上共面。
4.根据权利要求2所述的照明器材，其中，所述光学器件的所述发射面包括至少一个部分，所述至少一个部分相对于LED安装基材的基本平面表面具有倾斜，以使所述复合光线输出的一部分沿一个或多个方向上移位。
5.根据权利要求1所述的照明器材，其进一步包括在所述LED光源中的至少一些处或附近的内部遮护件，以选择地重定向所述初步光线输出光束图案中的一部分，其中，所述内部遮护件包括：
a.沿着所述密集布设LED光源的子集的细长轨；以及
b.其中所述轨选择性地关于以下进行构造：
i.高度；
ii.长度；
iii.厚度；
iv.材料；以及
v.相对于密集布设LED光源的所述子集的用于对应所述初步光线输出光束图案的水平或竖直截止中的至少一个的位置。
6.根据权利要求1所述的照明器材，其中，所述外部遮护件的所述第一表面包括以下之一：
a.一个连续部分或两个或多个分开的部分，每个部分选择性地关于以下进行构造：
i.镜面反射性；
ii.材料；
iii.光吸收；
iv.形状；或
v.相对于所述外部遮护件或所述壳体的其它部分的角度调节性。
7.根据权利要求1所述的照明器材，其中，所述外部遮护件的所述第二表面包括肋。
8.根据权利要求7所述的照明器材，其中，所述肋选择性关于以下进行构造：
a.肋高度；
b.肋间距；
c.肋宽度；
d.肋角度；
e.材料或处理方法；
f.反射性；以及
g.连续或分开的部段。
9.根据权利要求1所述的照明器材与安装在支撑结构上的器材阵列中的多个额外所述器材的组合，所述支撑结构包括相对于待照亮的目标区域进行定位的以下之一：
a.灯杆；
b.塔架；以及
c.上层结构。
10.根据权利要求9所述的组合，其包括各自位于所述支撑结构上的多个额外所述器材阵列，所述支撑结构相对于待照亮的所述目标区域放置在不同位置处。
11.根据权利要求9所述的组合，其中，所述器材中的至少一些的所述外部遮护件的所述第二表面包括肋。
12.根据权利要求11所述的组合，其中，具有第二表面肋的至少一些器材在所述器材阵列中的位置低于没有第二表面肋的器材。
13.一种用照明器材照亮目标区域或空间的方法，包括：
a.提升相对于目标区域或空间位于不同位置处的支撑结构上的多个目标照明器材阵列，每个照明器材包括密封在具有透光材料的壳体中的多个密集布设LED光源以及位于所述壳体的开口周边处或附近的外部遮护件；
b.通过以下方面针对给定位置和高度控制每个照明器材处的光线和眩光以及每个照明器材相对于所述目标区域或空间的瞄准方向：
i.通过相对于所述LED光源定位光学器件而从每个LED光源在所述壳体内部产生初步光线输出光束图案；
ii.选择性地重定向初步光线输出光束图案以产生复合光线输出，所述复合光线输出定向出所述壳体的透光材料；
iii.通过利用从所述壳体延伸并且在所述壳体附近固定的所述外部遮护件的固定部分将所述复合光线输出的一部分重定向出所述壳体来选择性地控制所述复合光线中的在所述壳体外部的至少一部分；以及
iv.通过利用外部遮护件的可枢转部分截止所述复合光线输出来选择性地控制所述复合光线中的在所述壳体的外部的一部分，其中所述外部遮护件的可枢转部分从所述固定部分延伸并且至少部分地延伸到复合光线输出的一部分中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述目标区域或空间包括平面和所述平面上方的空间，并且其中，所述方法还包括将所述照明器材阵列的子集瞄准所述平面并将所述照明器材阵列的子集瞄准所述平面上方的所述空间。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述照明器材阵列的子集瞄准所述平面的步骤包括枢转各自固定至所述子集的照射器材的多个可调节电枢。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述支撑结构包括灯杆，并且多个可调节电枢安装在所述灯杆的顶部附近，并且瞄准所述平面的所述照明器材阵列的所述子集瞄准所述灯杆的底部。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述照明器材阵列的子集瞄准所述平面上方的所述空间的步骤包括枢转各自固定至瞄准所述平面上方的所述空间的所述照明器材阵列的所述子集的照射器材的多个可调节电枢。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，固定至瞄准所述平面上方的所述空间的所述照明器材阵列的所述子集的所述照射器材中的每个的所述多个可调节电枢安装在所述灯杆的所述底部附近并且瞄准所述平面上方的所述空间的所述照明器材阵列的所述子集瞄准所述灯杆的所述顶部。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述外部遮护件的至少一部分能够相对于所述壳体枢转。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，所述LED光源阵列包括多个LED光源的子集，并且用于每个LED光源的子集的光定向光学器件包括多部分光学器件系统，所述多部分光学器件系统包括：
a.由光学质量材料形成的片，每个片包括多个光定向光学器件并且具有发射面；以及
b.保持器，以将所述片可移除地夹固并紧密地定位在所述LED光源的子集上面。
21.根据权利要求13所述的方法，还包括利用在至少一些所述LED光源处或附近的内部遮护件控制壳体内部的光线，以选择性地重定向所述初步光线输出光束图案的一部分。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述内部遮护件包括：
a.沿着所述密集布设LED光源的子集的细长轨；以及
b.其中所述轨选择性地关于以下进行构造：
i.高度；
ii.长度；
iii.厚度；
iv.材料；以及
v.相对于密集布设LED光源的所述子集的用于对应初步光线输出光束图案的水平或竖直截止中的至少一个的位置。
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