模块化光导灯具的制作方法
【专利说明】模块化光导灯具
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.§ 119 (e) (I)主张以下申请的权益:2013年7月18日提交的第61/856,009号美国临时申请、2014年5月14日提交的第61/996,814号美国临时申请、2014年5月28日提交的第62/003,766号美国临时申请以及2014年6月9日提交的第62/009,811号美国临时申请，所述申请的全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本文中描述用于制造模块化光导灯具以实现灯具的低制造成本和高设计对准稳健性的技术。
【背景技术】
[0004]—般来讲，照明领域中的照明系统常规地利用光学系统内在空间上相当均匀的光源。这些光源通常非常明亮(光源亮度)。这些常规照明系统通常具备单个反射器系统以收集光通量或具备次级反射器或漫射器系统以朝目标区域引导光通量。在许多情形中，常规照明系统在系统中提供朗伯漫射器或反射表面，其允许直接观察朗伯光源。此类照明系统可在某些角度下引起炫光，尤其在使用明亮的发光二极管(LED)光源的情况下。
【发明内容】
[0005]本技术大体上涉及实现低制造成本和高设计对准稳健性以用于制造以固态发光元件为特征的模块化光导灯具。
[0006]公开各种灯具(也称为灯具模块)，其被配置成操纵由一个或多个发光元件(LEE)提供的光。一般来讲，灯具的实施方案以一个或多个光学耦合器(例如，抛物面反射器)为特征，所述光学耦合器将从LEE发射的光重定向到光学提取器，所述光学提取器接着将光引导到某个角度范围内。在某些实施方案中，灯具包括光导，所述光导将光从光学耦合器引导到光学提取器。灯具的部件可以各种方式配置使得灯具可输出各种强度分布。此类灯具可被配置成为特定照明应用提供光，所述特定照明应用包括办公室照明、工作照明、橱柜照明、车库照明、洗墙灯、堆叠照明、下照灯。
[0007]因此，本发明的各个方面总结如下。
[0008]—般来讲，在第一方面中，本发明以灯具模块为特征，所述灯具模块包括:一个或多个发光元件(LEE)，其安置在一个或多个基板上且适于在前向方向上发射光;光导，其包括输入端和输出端以及侧表面，所述侧表面从输入端延伸到输出端，所述侧表面被塑形成在前向方向上将由一个或多个LEE发射且在光导的输入端处接收的光引导到光导的输出端并在光导的输出端处提供被引导光；以及光学提取器，其与光导的输出端光学耦合且适于接收被引导光，所述光学提取器具有第一重定向表面和一个或多个输出表面，光学提取器的第一重定向表面适于在第一方向上反射在光学提取器处接收的光的至少一部分，所述第一方向具有与前向方向正交的分量，其中所述第一重定向表面中的至少一个或一个或多个输出表面中的至少一个漫射光。
[0009]以上实施方案和其它实施方案可各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独的或以组合形式)。在一些实施方式中，光导可包括实心透明材料且侧表面可被配置成经由TIR引导光。在一些实施方式中，光导可为中空的且侧表面可为被配置成经由镜面反射引导光的反射器。在一些实施方式中，灯具模块可进一步包括一个或多个耦合器，所述一个或多个耦合器被定位成接收由对应一个或多个LEE发射的光的一部分且适于至少部分地准直光的所接收到的部分，所述一个或多个耦合器可邻近于光导的输入端。
[0010]在一些实施方式中，光学提取器可包括第二重定向表面，光学提取器的第二重定向表面可适于在第二方向上反射在光学提取器处接收的光的至少一部分，所述第二方向具有正交于前向方向且反平行于第一方向的正交分量的分量。在一些实施方式中，第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一个或一个或多个输出表面中的至少一个可包括漫射膜。在一些实施方式中，漫射膜可具有反射性。在一些实施方式中，漫射膜可具有透射性。在一些实施方式中，第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一个或一个或多个输出表面中的至少一个可包括漫射结构。在一些实施方式中，漫射结构可包括刻面。在一些实施方式中，漫射结构可包括压痕。在一些实施方式中，漫射结构可包括起伏特征。在一些实施方式中，漫射结构在第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一个或一个或多个输出表面中的至少一个内可为二维的。
[0011]在一些实施方式中，漫射表面可具有第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一个或一个或多个输出表面中的至少一个的平移对称性。在一些实施方式中，第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一个或一个或多个输出表面中的至少一个可进一步包括反射涂层。在一些实施方式中，灯具模块可进一步包括安置在光学提取器的第一或第二重定向表面中的至少一个的至少一部分上的一个或多个反射器。在一些实施方式中，灯具模块可进一步包括顶盖，所述顶盖耦合到光学提取器使得通过第一或第二重定向表面中的至少一个输出的光在顶盖的输入表面处被接收。在一些实施方式中，顶盖可包括漫射光输出表面。
[0012]—般来讲，在另一方面中，本发明以一种制造光学提取器的方法为特征，所述方法包括:提供光学提取器，所述光学提取器具有对应于第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一个或一个或多个输出表面中的至少一个的平滑表面；以及在平滑表面中的至少一个上产生漫射结构。
[0013]以上实施方案和其它实施方案可各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独的或以组合形式)。在一些实施方式中，产生漫射结构可包括对漫射结构进行压花。在一些实施方式中，产生漫射结构可包括对漫射结构进行模制。在一些实施方式中，产生漫射结构可包括对漫射结构进行压印。
[0014]—般来讲，在另一方面中，本发明以一种制造光学提取器的方法为特征，所述方法包括在第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一个或一个或多个输出表面中的至少一个上安置漫射膜。
[0015]—般来讲，在另一方面中，本发明以灯具模块为特征，所述灯具模块包括:一个或多个发光元件(LEE)，其安置在一个或多个基板上且适于在前向方向上发射光;光导，其包括输入端和输出端以及侧表面，所述侧表面从输入端延伸到输出端，所述侧表面被塑形成在前向方向上将由一个或多个LEE发射且在光导的输入端处接收的光引导到光导的输出端且在光导的输出端处提供被引导光；以及光学提取器，其与光导的输出端光学耦合且适于接收被引导光，所述光学提取器具有第一重定向表面，光学提取器的第一重定向表面适于在第一方向上反射在光学提取器处接收的光的至少一部分，所述第一方向具有正交于前向方向的分量；以及与第一重定向表面耦合的光学插件，所述光学插件适于在光学插件的一个或多个光输入表面处接收来自光导的光的至少一部分。
[0016]以上实施方案和其它实施方案可各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独的或以组合形式)。在一些实施方式中，光学插件可包括一个或多个输出表面。在一些实施方式中，光学插件的一个或多个输出表面中的至少一个可具有漫射性。在一些实施方式中，光学插件的漫射输出表面中的至少一部分可具有反射性。在一些实施方式中，光学插件的漫射输出表面中的至少一部分可具有透射性。在一些实施方式中，光导可包括实心透明材料且侧表面被配置成经由TIR引导光。在一些实施方式中，光导可为中空的且侧表面为被配置成经由镜面反射引导光的反射器。
[0017]在一些实施方式中，灯具模块可进一步包括一个或多个耦合器，所述一个或多个耦合器被定位成接收由对应一个或多个LEE发射的光的一部分且适于至少部分地准直光的所接收到的部分，所述一个或多个耦合器可邻近于光导的输入端。在一些实施方式中，光学提取器可包括第二重定向表面，光学提取器的第二重定向表面可适于在第二方向上反射在光学提取器处接收的光的至少一部分，所述第二方向具有正交于前向方向且反平行于第一方向的正交分量的分量。
[0018]在一些实施方式中，灯具模块可进一步包括一个或多个反射器，其中所述一个或多个反射器可与光学插件的一个或多个光输入表面中的至少一个的至少一部分耦合。在一些实施方式中，灯具模块可进一步包括一个或多个反射器，其中所述一个或多个反射器可与光学提取器的第一或第二重定向表面中的至少一个的至少一部分耦合。在一些实施方式中，光学插件和光学提取器可形成邻近于光学提取器的第一或第二重定向表面中的至少一个的壳体。
[0019]一般来讲，在另一方面中，本发明以一种照明装置为特征，所述照明装置包括:光源，其被配置成发射具有各向异性光谱功率分布的光；以及光学耦合器，其具有输入孔和引出孔，所述输入孔与光源光学耦合，光学耦合器具有安置在输入孔与引出孔之间的漫射侧表面，所述侧表面被配置成将具有第一发散度的入射光反射成具有大于第一发散度的第二发散度的反射光。
[0020]以上实施方案和其它实施方案可各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独的或以组合形式)。在一些实施方式中，侧表面可被配置成使得被反射光直接到达引出孔。在一些实施方式中，光源可包括:栗浦发光元件(LEE)，其在第一角度范围内发射第一波长的光；以及磷光体，其将第一波长的发射光的至少一部分转换成第二波长的光，其中可在第二角度范围内发射被转换光，且其中第一角度范围的发散度可大于第二角度范围的发散度，并且光学耦合器可被配置成在第一角度范围内接收第一波长的光且在第二角度范围内接收第二波长的光，所述侧表面可包括具有漫射特性的第一部分，所述侧表面的第一部分可被配置成混合第一波长的接收光与第二波长的接收光且在单个第三角度范围内重定向混合光，其中被重定向的混合光可通过光学親合器的输出孔输出。[0021 ]在一些实施方式中，侧表面包括第二部分，所述第二部分通过镜面反射重定向投射在其上的光。在一些实施方式中，光学耦合器的具有漫射特性的第一部分可邻近于光源。在一些实施方式中，栗浦LEE可包括蓝色LED且第一波长可对应于蓝光。在一些实施方式中，第二波长可对应于黄光。在一些实施方式中，照明装置可进一步包括光导，其中光导可包括:输入端和输出端，所述光导的输入端可与光学親合器的输出孔親合；以及侧表面，其从输入端延伸到输出端，所述侧表面可被塑形成在前向方向上将从光学耦合器接收的光引导到光导的输出端且在光导的输出端处提供被引导光。
[0022]—般来讲，在另一方面中，本发明以灯具模块为特征，所述灯具模块包括:一个或多个发光元件(LEE)，其安置在一个或多个基板上且适于在前向方向上发射光;光导，其包括输入端和输出端以及侧表面，所述侧表面从输入端延伸到输出端，所述光导镶嵌一个或多个LEE，其中所述侧表面被塑形成在前向方向上将由一个或多个LEE发射的光引导到光导的输出端且在光导的输出端处提供被引导光；以及光学提取器，其与光导的输出端光学耦合且适于接收被引导光，所述光学提取器具有第一重定向表面，所述光学提取器的第一重定向表面适于在第一方向上反射在光学提取器处接收的光的至少一部分，所述第一方向具有正交于前向方向的分量。
[0023]以上实施方案和其它实施方案可各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独的或以组合形式)。在一些实施方式中，光导可包括实心透明材料且侧表面可被配置成经由TIR引导光。在一些实施方式中，光导可为中空的且侧表面为被配置成经由镜面反射引导光的反射器。在一些实施方式中，灯具模块可进一步包括一个或多个耦合器，所述一个或多个耦合器被定位成接收由对应一个或多个LEE发射的光的一部分且适于至少部分地准直光的所接收到的部分，所述一个或多个耦合器可邻近于光导的输入端而嵌入到光导中。
[0024]在一些实施方式中，光学提取器可包括第二重定向表面，光学提取器的第二重定向表面可适于在第二方向上反射在光学提取器处接收的光的至少一部分，所述第二方向具有正交于前向方向且反平行于第一方向的正交分量的分量。在一些实施方式中，第一和第二方向中的至少一个可具有反平行于前向方向的分量。在一些实施方式中，光学提取器可包括一个或多个输出表面，且光学提取器可朝光学提取器的一个或多个输出表面引导从光导接收的光的至少一部分。在一些实施方式中，光学提取器的第一或第二重定向表面中的至少一个对于从光导接收的光可为至少部分反射性的。在一些实施方式中，光学提取器的第一或第二重定向表面中的至少一个对于从光导接收的光可为至少部分透射性的。在一些实施方式中，光学提取器的第一或第二重定向表面中的至少一个可反射从光导接收的基本上所有光。
[0025]—般来讲，在另一方面中，本发明以灯具模块为特征，所述灯具模块包括:一个或多个发光元件(LEE)，其安置在一个或多个基板上且适于在前向方向上发射光;光导，其包括输入端和输出端以及侧表面，所述侧表面从输入端延伸到输出端，所述侧表面被塑形成在前向方向上将由一个或多个LEE发射且在光导的输入端处接收的光引导到光导的输出端且在光导的输出端处提供被引导光;保护性材料，其邻近于光导的侧表面中的至少一个的至少一部分而安置；以及光学提取器，其与光导的输出端光学耦合且适于接收被引导光，所述光学提取器具有第一重定向表面，所述光学提取器的第一重定向表面可适于在第一方向上反射在光学提取器处接收的光的至少一部分，所述第一方向具有正交于前向方向的分量。
[0026]以上实施方案和其它实施方案可各自任选地包括以下特征中的一个或多个(单独的或以组合形式)。在一些实施方式中，光导可经由TIR引导光，且保护性材料可与光导间隔开。在一些实施方式中，光导可为中空的且经由镜面反射引导光离开侧表面，并且保护性材料可至少部分地覆盖侧表面中的至少一个。在一些实施方式中，保护性材料可形成罩。在一些实施方式中，保护性材料可形成图案以产生期望的照明分布。在一些实施方式中，保护性材料可创造出半透明效果。在一些实施方式中，光导可包括实心透明材料且侧表面可被配置成经由TIR引导光。在一些实施方式中，光导可为中空的且侧表面可为被配置成经由镜面反射引导光的反射器。
[0027]在一些实施方式中，灯具模块可进一步包括一个或多个耦合器，所述