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。
[0028]—般来讲，在另一方面中，本发明以一种用于制造模块化灯具的方法为特征，所述方法包括将多个发光元件(LEE)结合到一个或多个基板;将光学耦合器模制到所结合的LEE，其中每一光学耦合器与多个LEE的一个或多个对应LEE配准，使得模制到LEE的耦合器形成耦合器组件；以及将耦合器组件光学结合到包括光导和光学提取器的应用部件以产生模块化灯具。
[0029]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，应用部件的光导和提取器可被配置成使得所产生的模块化灯具在相对于光导的光轴对称的两个角度范围内提供光。在一些实施方式中，应用部件的光导和提取器可被配置成使得所产生的模块化灯具在相对于光导的光轴不对称的两个角度范围内提供光。在一些实施方式中，应用部件的光导和提取器可被配置成使得所产生的模块化灯具在单个角度范围内提供光。
[0030]在一些实施方式中，所述方法进一步包括:形成多个耦合器组件；以及在将多个耦合器组件结合到应用部件之前，沿应用部件沿第一方向安置多个耦合器组件，使得邻近的耦合器组件彼此间隔开。在一些实施方式中，应用部件的光导可包括输入端和输出端以及从输入端延伸到输出端的侧表面，所述侧表面可被塑形成在前向方向上将由多个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，光学提取器可具有第一重定向表面和一个或多个输出表面，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。在一些实施方式中，多个LEE中的至少一些LEE可为白光LED。在一些实施方式中，光学结合可在耦合器组件与应用部件之间形成可移除耦合。
[0031]在附图和以下描述中阐释本说明书中所描述的技术的一个或多个实施方式的细节。将从所述描述、所述图示及权利要求书明白所公开的技术的其它特征、方面及优点。
[0032]附图简述
[0033]图1A是具有光导和双向光学提取器的细长灯具模块的实例的透视图。
[0034]图1B是具有光导和光学提取器的细长灯具模块的另一实例的透视图。
[0035]图1C是具有光导和双向光学提取器的旋转对称灯具模块的实例的透视图。
[0036]图1D-1E是具有弯曲光导和双向光学提取器的细长灯具模块的实例的视图。
[0037]图1F示出用于形成用于灯具模块的LEE条的部件的实例。
[0038]图1G示出模块化光学提取器和光导的实例。
[0039]图1H示出模块化灯具模块的实例。
[0040]图11示出一体形成的灯具模块的实例。
[0041]图2是具有封入在光导中的LEE的灯具模块的实例。
[0042]图3是具有多组LEE的灯具模块的电气原理图。
[0043]图4示出具有色彩过角度校正的灯具模块的实例。
[0044]图5A示出模块化灯具模块的另一实例。
[0045]图5B示出组装到基板的多个光学耦合器的实例。
[0046]图5C不出親合光学親合器与光导的实例。
[0047]图f5D是描述灯具模块的组装过程的流程图。
[0048]图5E示出被配置成补偿灯具模块的部件的热膨胀和收缩的灯具的实例。
[0049]图6示出包括被至少部分覆盖的光导的灯具模块的实例。
[0050]图7A-7B示出可如何将反射性和/或透射性膜施加到光学提取器的表面的实例。
[0051]图8示出用于形成具有漫射表面的光学提取器的模制工具的实例。
[0052]图9A-9C示出可用于将漫射光输出表面并入到光学提取器中的工具的实例。
[0053 ]图1OA不出包括具有I维漫射结构的光输出表面的光学提取器的实例。
[0054]图1OB示出具有漫射重定向表面和反射器的光学提取器的实例。
[0055]图11A-13C示出具有光学插件的光学提取器的实例。
[0056]各个图示中的参考标号和标示指示本公开的特定特征的实施方式的示范性方面。
【具体实施方式】
[0057]本文中所公开的技术可实施为固态灯具。基于所公开的虚拟灯丝的照明系统可生成功能特性，诸如组装可支持更大效率、空间控制和制造经济性的此类照明系统的替代方式。例如，标称2π球面度(粗略朗伯功能化LED裸片或封装)可与在封装中与磷光体转换涂层或板结合以提供光学结构，所述光学结构将光通量传递到光学结构的远离LED源的点。接着，光通量可根据(例如)系统和最终用户应用的需要进行提取和塑形。
[0058]本文中描述的技术可在由照明系统照明的空间中提供更大的空间和光谱功能性。本文中描述了组装实现低制造成本和高设计对准稳健性的照明系统的替代技术。这些技术可在最小化照明系统的物理占有面积的低成本制造平台中提供高功能的照明能力和选项。
[0059]在描述上文提及的技术之前，首先描述光导灯具模块。
[0060](i)光导灯具模块
[0061]参考图1A，其中出于参考目的而示出笛卡尔坐标系，灯具模块100的实施方案包括基板110，基板110具有沿基板110分布的多个LEE 1120LEE 112安置在光导130的上边缘131处。作为缩略，正z方向在本文中称为“前向”方向且负z方向为“后向”方向。平行于x-z平面的贯穿灯具的区段称为灯具模块的“横截面”或“横截平面”。而且，灯具模块100沿y方向延伸，所以此方向称为灯具模块的“纵向”方向。最后，灯具模块的实施方案可具有平行于y-z平面的对称平面(弯曲的或具有其它形状)。取决于实施方案，灯具模块的一个或多个部件在沿y轴的平移下可为不变或变化的。这称为灯具模块的“对称平面”。
[0062]多个LEE 112安置在基板110上，尽管仅在图1A中示出多个LEE 112中的一个。例如，多个LEE 112可包括多个白色LED。光学提取器140安置在光导132的下边缘处。LEE 112与一个或多个光学耦合器120(仅在图1A中示出其中一个)耦合。
[0063]基板110、光导130以及光学提取器140沿y方向延伸长度L。一般来讲，L可根据需要变化。通常，L在从约I cm到约200cm的范围内(例如，20cm或更大、30cm或更大、40cm或更大、50cm或更大、60cm或更大、70cm或更大、80cm或更大、10cm或更大、125cm或更大、150cm或更大)。
[0064]基板110上的LEE112的数目一般将取决于(尤其)长度L，其中更多的LEE用于更长的灯具。在一些实施方案中，多个LEE 112可包括10个与I，000个之间的数目的LEE(例如，约50个LEE、约100个LEE、约200个LEE、约500个LEE)。一般来讲，LEE的密度(例如，每单位长度的LEE的数目)也将取决于LEE的标称功率以及从灯具模块期望的照度。例如，相对高密度的LEE可用于其中期望高照度或其中使用低功率LEE的应用中。在一些实施方案中，灯具模块沿其长度具有每厘米0.1个LEE或更多(例如，每厘米0.2个或更多、每厘米0.5个或更多、每厘米I个或更多、每厘米2个或更多)的LEE密度。LEE的密度还可基于由多个LEE发射的光的期望混合量。在一些实施方案中，LEE可沿灯具的长度L均匀间隔。在一些实施方式中，散热片105可附接到基板110以提取由多个LEE 112发射的热量。散热片105可安置在基板110的与其上安置LEE 112的基板110的侧相对的表面上。
[0065]光学耦合器120包括一或多片实心透明材料(例如，玻璃或透明有机塑料，诸如聚碳酸酯或丙烯酸)，其具有被定为成朝光导130反射来自LEE 112的光的表面121和122。一般来讲，表面121和122被塑形成收集且准直从LEE发射的光。在χ-z横截平面中，表面121和122可为平直的或弯曲的。弯曲表面的实例包括具有恒定曲率半径、抛物面形状或双曲面形状的表面。在一些实施方案中，表面121和122涂覆有高反射材料(例如，反射金属，诸如铝)以提供高反射光学界面。光学耦合器120的横截面轮廓沿灯具模块100的长度L可为均匀的。替代地，横截面轮廓可发生变化。例如，表面121和/或122可弯曲到x-z平面外。
[0066]光学耦合器120的引出孔和光导131的邻近上边缘光学耦合。例如，可使用与形成光学耦合器120或光导130或两者的材料的折射率基本上匹配的材料来附接实心光学耦合器和固体光导的表面。光学耦合器120可使用折射率匹配流体、油脂或粘合剂附连到光导130。在一些实施方案中，光学耦合器120被熔合到光导130或其由单片材料整体形成。
[0067]光导130由可与形成光学親合器120的材料相同或不同的一片透明材料(例如，玻璃或透明有机塑料，诸如聚碳酸酯或丙烯酸)形成。光导130在y方向上延伸长度L、在X方向上具有均匀厚度T且在z方向上具有均匀深度D。基于光导的所要光学属性大体选择尺寸D和T。在操作期间，从光学耦合器120耦合到光导中的光(由角度范围152描绘)通过TIR反射离开光导的平坦表面且在光导内混合。混合可帮助在光学提取器140处的光导132的远端部分处实现照度和/或色彩均匀度。可选择光导130的深度D以在光导的引出孔(S卩，在端部132)处实现足够的均匀度。在一些实施方案中，D在从约Icm到约20cm的范围内(例如，2cm或更大、4cm或更大、6cm或更大、8cm或更大、1cm或更大、12cm或更大)。
[0068]—般来讲，光学耦合器120被设计成限制进入光导130的光的角度范围(例如，限制在+/-40度内)，使得至少大量的光被耦合到在平坦表面处经历TIR的光导130中的空间模式中。光导130具有均匀厚度T，其为光导的两个平坦相对表面的分隔距离。一般来讲，T是充分大的使得光导在上表面131处具有充分大以与光学耦合器120的引出孔近似匹配(或超过所述引出孔)的孔。在一些实施方案中，T在从约0.05cm到约2cm的范围内(例如，约0.1cm或更大、约0.2cm或更大、约0.5cm或更大、约0.8cm或更大、约I cm或更大、约1.5cm或更大)。取决于实施方案，光导越窄越能够更好地混合光。窄光导还提供窄引出孔。因此，可认为从光导发射的光类似于从一维线性光源(也称为细长虚拟灯丝)发射的光。
[0069]如先前论述，长度L对应于灯具的长度且可根据需要变化。
[0070]虽然光学耦合器120和光导130由数片实心透明材料形成，但是中空结构也是可行的。例如，光学親合器120或光导130或两者可在具有反射内表面的情况下为中空的而非为实心的。因此，可降低材料成本且可避免光导中的吸收。多种镜面反射材料可适于此用途，所述材料包括诸如来自Alanod公司的3M Vikuiti?或Miro IV?片材的材料，其中90%以上的入射光将被有效引导到光学提取器。光学提取器140还由可与形成光导130的材料相同或不同的一片实心透明材料(例如，玻璃或透明有机塑料，诸如聚碳酸酯或丙烯酸)组成。光学提取器140包括表面142和144和弯曲表面146和148。表面142和144表示重定向表面143的第一和第二部分，而弯曲表面146和148表不灯具模块100的第一和第二输出表面。
[0071]灯具模块100的表面142和144可为平坦的且涂覆有可在其上安置保护性涂层的反射材料(例如，高反射金属，诸如铝或银)。此外，可采用带有可在操作期间控制的反射属性的材料(例如，电致变色、电湿润、液晶或其它镜层)。因此，表面142和144提供用于从光导130进入光学提取器140的输入端132’的光的高反射光学界面。作为另一实例，表面142和144可包括对在输入端132’处进入光学提取器140的光透明的部分。此处，这些部分可为表面142和144的未涂覆区(例如，部分镀银区)或间断部分(例如，狭槽、狭缝、孔)。因而，一些光可在输出角度范围152’内在前向方向上(沿z轴)透射穿过光学提取器140的表面142和144。在一些情形中，在输出角度范围152’内透射的光被折射。以此方式，重定向表面143充当分束器而非镜，并且在输出角度范围152’内透射入射光的期望部分，同时在角度范围138和138’内反射剩余的光。
[0072]在x-z横截平面中，对应于表面142和144的线具有相同长度且形成在顶点141处相交的V形形状。一般来讲，V形形状的夹角可根据需要变化。例如，在一些实施方案中，夹角可相对小(例如，从30°到60° )在某些实施方案中，夹角在从60°到120°的范围内(例如，约90°)。夹角还可相对大(例如，在从120°到150°的范围内或更大)。在图1A中示出的实例实施方式中，光学提取器140的输出表面146和148以对于所述表面两者相同的恒定曲率半径弯曲。因此，灯具模块100具有平行于y-z平面的对称平面相交顶点141。
[0073]光学提取器140的邻近于光导130的下边缘132的表面光学耦合到边缘132。例如，光学提取器140可使用折射率匹配流体、油脂或粘合剂附连到光导130。在一些实施方案中，光学提取器140被熔合到光导130或其由单片材料整体形成。
[0074]在操作期间，通过端部132射出光导130的光投射在重定向表面142和144的部分处的反射界面上且