具有电子可调光束分布的固态光源的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有电子可调光束分布的固态光源。在一些实施例中，所公开的光源包括安装在壳体的一个或多个表面上的多个固态灯。所述灯可例如单独地和/或彼此结合地被电子控制，以提供来自光源的高程度可调的发射光（如对于光分布的像素化控制）。在一些情形中，给定的固态灯可包括可调电光部件以为固态灯提供其自身的电子可调光束。一个或多个热沉可任选地被安装在壳体上以协助固态灯的散热。根据一些实施例，光源可被构造成是安装式的或是独立式的照明设备。在一些实施例中，灯提供照明所穿过的孔小于光源的固态灯的分布区域。
【专利说明】具有电子可调光束分布的固态光源
[0001]相关申请的交叉引用
本申请涉及在2013年9月20日提交的美国专利申请N0.14/032, 856 (代理人案号N0.2013P01779US)，其通过引用全文并入本文中。
【技术领域】
[0002]本公开涉及固态照明(SSL)灯具，并且更具体地涉及基于发光二极管(LED)的光源。
【背景技术】
[0003]传统的例如那些用于剧场照明的可调节照明灯具使用了机械可调的镜头、轨道头、万向架和其他机械部件以调节其光输出的角度和方向。这些部件的机械调节通常由致动器、马达或照明技术人员的人工调节提供。
【专利附图】
【附图说明】
[0004]图1A是根据本公开的实施例构造的光源的自上而下的视图。
[0005]图1B是图1A的光源沿着线X-X所取的截面视图。
[0006]图2A是根据本公开的实施例构造的固态灯和热沉组件的侧视图。
[0007]图2B是图2A的固态灯和热沉组件沿着线Y-Y所取的截面视图。
[0008]图2C和2D是根据本公开的实施例构造的固态灯和热沉组件的透视图。
[0009]图3A-3B是根据本公开的实施例的安装在安装表面上的光源的透视图。
[0010]图4A是根据本公开的实施例构造的照明系统的方框图。
[0011]图4B是根据本公开的另一个实施例构造的照明系统的方框图。
[0012]图5是根据本公开的另一个实施例构造的光源的侧视图。
[0013]本实施例的这些和其他特征将通过阅读下文的详细描述连同本文中描述的图而被更好地理解。附图并不意图按比例绘制。在图中，在不同图中示出的每个相同或几乎相同的部件可由相同数字表示。出于清楚的目的，不是每个部件在每幅图中都被标号。
【具体实施方式】
[0014]公开了一种具有电子可调光束分布的光源。在一些实施例中，所公开的光源包括安装在壳体的一个或多个表面上的多个固态灯。该灯可单独地和/或彼此结合地被电子控制，例如以提供来自光源的高程度可调的光发射。在一些例子中，给定的固态灯可包括可调的电光部件，以便为固态灯提供其自身的电子可调光束。在一些例子中，由多个固态灯发射的光可表现出固态灯到由其产生的光束斑的一对一映射，从而允许对于光源的光分布的像素化控制(本文讨论)。在一些例子中，一个或多个热沉可任选地安装在壳体上以帮助固态灯的散热。根据一些实施例，光源可被构造成安装在例如吊顶拼板或墙壁等等的表面上，或者光源可以是独立式的照明设备，例如台灯或烛台灯。在一些实施例中，灯提供照明所穿过的孔小于光源的固态灯的分布区域。根据本公开，许多构造和变化将是明显的。
[0015]总体概述
如前所述，现有的照明设计依赖于机械运动以调节光分布。然而，这些设计一般包括相对大的部件，例如那些用于剧场照明的设计。而且，考虑到提供期望可调节度所需的机械设备的复杂性，并且考虑到照明技术人员通常需要机械地操作此类系统，此类系统的成本通常是高的。此外，存在关于这些类型的系统的部件的人工调节、维修和替换需要的安全考虑，特别是在不使用例如梯子、脚手架或高空作业平台时通常够不到的区域内。
[0016]因此，根据本公开的实施例，公开了一种具有电子可调光束分布的光源。在一些实施例中，所公开的光源包括被布置在壳体的一个或多个内表面上的多个固态灯。在其他一些实施例中，多个固态灯可布置在壳体的一个或多个外表面上。在一些情形中，光源的每个灯可包括一个或多个发光二接管(LED)并包括可调电光部件，所述可调电光部件被构造成为该灯提供其自身的电子可调光束。而且，在一些情形中，所公开的光源可被构造成引导其发射经过另外的光学部件(例如放置在孔中例如以改变光束分布的菲涅耳透镜或其他固定的光学件)，如下文讨论。一个或多个任选的热沉可例如被安装在壳体上并与固态灯联接以协助LED的热管理。在一些情形中，任选的支撑板也可与壳体联接，并可进一步有助于热管理。在一些实施例中，灯的光束所经过的孔被设置为小于穿过壳体上所分布的灯的区域(例如小于灯分布区域)。根据本公开将意识到，这样的设计允许关于在相对紧凑的照明灯具中的照明方向和分布的更大灵活性。
[0017]根据一些实施例，所公开的光源可以以通信方式与控制器联接，该控制器可用于单独地和/或彼此结合地(例如作为阵列或部分的阵列)电子控制LED的输出，由此整体地电子控制光源的输出。在一些这样的情形中，如本文描述的所构造的光源控制器可提供例如每个灯或可用灯的一些子集的光束方向、光束角度、光束分布和/或光束直径的电子调节，由此允许定制在给定入射表面上的光的光斑尺寸、位置和/或分布。在一些情形中，所公开的光源控制器可提供例如光的亮度(明暗调节)和/或颜色的电子调节，由此允许根据需要的明暗调节和/或颜色混合/调整。在更一般的意义上，根据实施例，相比于现有的照明系统，如本文描述所构造的光源的光输出的特性可被电子调节而不需要机械运动。而且如下文讨论，所公开的光源的发射的控制可使用任何各种有线和/或无线控制接口来提供，列举一些例子，例如开关阵列、触敏表面或装置和/或计算机视觉系统(例如，手势敏感的、活动敏感的和/或运动敏感的)。
[0018]根据一些实施例，如根据本公开将明显的是，所公开的光源可被构造为嵌入灯、吊灯、突式灯等，其可被安装在例如天花板、墙壁、地面、台阶或其他适合的表面上。在其他一些实施例中，所公开的光源可被构造为独立式的照明设备，例如台灯或烛台灯。在其他一些实施例中，如本文描述所构造的光源可被安装在例如吊顶拼板上(例如2英尺X 2英尺、2英尺X 4英尺、4英尺X 4英尺，或者更大)，以便安装在吊顶栅格中。根据本公开，许多其他合适的构造将是明显的。
[0019]根据本公开将意识到的是，根据一些实施例，如本文描述所构造的光源可提供灵活和可容易适应的照明，能够适应任何各种照明应用和环境。例如，一些实施例可提供能够适应小型或大型区域任务(例如具有可调分布的高强度和定向光束)的射灯。一些实施例可提供任何各种分布的重点照明或区域照明(例如窄的、宽的、非对称的/倾斜的、高斯式的、蝙蝠式的或其他特定形状的光束分布)。可通过打开/关闭光源的固态发射器装置的各种组合和/或使其强度变暗来调节光束输出，例如以在给定表面上产生均匀的照度，为给定空间填充光亮，或者产生任何期望的区域照明分布。在一些情形中，光源可以被用以根据需要产生光斑区域形状，例如圆形或椭圆形、正方形或长方形(例如，其可被用以填充角落区域)、星形、箭头形或其他奇特的或定制的形状。一些实施例可提供紧急照明或其他探向照明。也就是说，所公开的光源可被构造成沿着出口路径提供移动的聚光照明，使得旁边的人可被引导到安全位置。这可以通过例如按顺序激活位于与壳体相交的平面上的固态灯并同时允许光源的剩余固态灯发射较低水平以提供其他期望的紧急照明而实现。根据本公开，许多其他合适的用途和应用将是明显的。
[0020]如根据本公开将进一步意识到的，如本文描述所构造的光源可以在一般意义上被认为是耐用、智能、多功能的照明平台，其能够产生高程度可调的光输出而不需要光源部件的机械运动。一些实施例可提供例如对比于使用较大移动式机械部件的传统照明设计更高水平的光束可调节性。一些实施例可实现成本的减少，例如作为使用较长寿命的固态器件和简化的安装、操作和其他人力成本的结果。此外，根据一些实施例，如本文描述所构造的光源的可伸缩性和定向可被改变，以适应特定的照明环境或应用(例如，面朝下的，诸如吊顶照明灯具、吊灯灯具、桌灯等；面朝上的，诸如指向天花板的间接照明)。
[0021]系统结构和操作
图1A和IB示出了根据本公开的实施例而构造的光源100。正如可看到的，光源100包括壳体110、被布置在壳体110的充质空间(plenum) 115内的多个固态灯130、以及与所述灯130联接并被布置在壳体110的外侧上的一个或多个任选的热沉140。这些的讨论在下文提供。而且，如下文所讨论，根据一些实施例，光源100可被构造成以暂时或永久的方式安装在安装表面10上或以其它方式固定到安装表面10，并且在一些这样的情形中，可以任选地包括支撑板20。
[0022]如前所述，光源100包括壳体110，壳体110在其内具有中空空间，该中空空间限定了充质空间115。根据一些实施例，壳体110可至少部分地用于:(I)在充质空间115内保护或者以其它方式容纳光源100的多个固态灯130 (例如在一些情形中，其中，固态灯130被布置在壳体110的一个或多个内表面上);和/或(2)帮助将热量从光源100的多个固态灯130传导至周围环境。为此，壳体110可由任何各种材料制成，例如:铝(Al);铜(Cu);黄铜；钢；涂有导热材料的复合材料和/或聚合物(例如陶瓷、塑料等)；和/或这些材料的组合。可以用来制造壳体110的其他合适的材料将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0023]壳体110的几何形状可以根据给定的目标应用或最后用途的需要被定制。在一些实施例中，壳体I1可以被构造成具有非平直/弯曲的几何形状。在一些示例情形中，壳体110可表现出半球的几何形状(如类似在图1B中所示)。在一些其他示例性情形中，壳体110可表现出部分半球的几何形状。在一些其他示例性情形中，壳体110可表现出扁半球的几何形状。在一些情形中，如果壳体110的深度在其他方面被限制(如，在充质空间115的深度无法扩展或者不切实际的情形中)，则这种类型的几何形状可帮助为壳体110提供额外的空间用于收纳固态灯130。用于壳体110的其他示例性合适的弯曲几何形状包括:凹面形；凸面形；椭圆形；抛物线形；双曲线形；复杂抛物线形；等等。在其他一些实施例中，壳体110可被构造成具有正多面体类型的几何形状(例如具有平直的面/边)，例如三角形几何形状、矩形几何形状或梯形几何形状，等等。在其他另一些实施例中，壳体110可被构造为圆柱形、棱锥形、截棱锥形或其他中空的几何腔。根据本公开，许多合适的构造将是明显的。
[0024]壳体110的尺寸可以根据给定的目标应用或最后用途的需要被定制。例如，在一些实施例中，壳体110可以具有在约2-10英寸范围内的宽度/直径(例如，约2-4英寸，约4-6英寸，约6-8英寸，约8-10英寸，或任何其他在约2-10英寸内的子范围)。在一些示例性的情形中，壳体110可具有约8英寸±2英寸的直径。在其他一些实施例中，壳体110可具有大于10英寸的宽度/直径(例如在约10-20英寸、约20-30英寸、约30-40英寸、约40-50英寸或者更大的范围内)。在更加一般的意义上，壳体110的尺寸可以是变化的，例如与壳体110将要在其上安装的特定安装表面10或者壳体110将要占据的其他空间相匹配(如安装在吊顶拼板上；从天花板或其他空中结构悬挂；从墙壁、地面或台阶延伸；被构造为独立式或者便携式照明设备)。用于壳体110的其他合适尺寸将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0025]如前所述，光源100可包括沿着壳体110的一个或多个内表面被布置在充质空间115内的多个固态灯130，并且(任选地)包括被布置在壳体110的一个或多个外表面上的一个或多个相关联的热沉140。图2A-2D示出了根据本公开的实施例所构造的固态灯130和热沉140组件的多个视图。正如可以看到的，并且如下文讨论，给定的固态灯130可包括一个或多个固态发射器131，所述固态发射器131被定位在印刷电路板(PCB) 133 (或其他合适的中间物/基底)上，并且与光学组件132光学联接。在一些例子中，光学件132和(一个或多个)固态发射器131可被放置在固态灯130的头部137内，或者由该头部137保护。而且，给定的固态灯130可包括基座部分139，这在下文讨论。在光源100中使用的固态灯130的数量/密度可以根据给定的目标应用或最后用途的需要被定制。在一些情形中，也可以使用相应数量/密度的热沉140。根据本公开，许多合适的构造将是明显的。
[0026]给定的固态发射器131可以是任何各种半导体光源设备。一些合适的固态发射器131包括例如:发光二极管(LED)(如高亮度的、双色的、三色的等);有机发光二极管(0LED);聚合物发光二极管(PLED);和/或这些的组合。而且，给定的固态发射器131可以根据给定的目标应用或最后用途的需要被构造成从任何光谱带(例如可见光谱带，红外光谱带，紫外光谱带等)发射(一个或多个)波长。一些实施例可包括一个或多个发射白光的固态发射器131，而其他一些实施例可包括一个或多个多色的固态发射器131 (例如双色LED、三色LED等)。此外，给定的固态发射器131可根据需要被封装或不被封装，并且在一些情形中可以被定位在印刷电路板(PCB) 133或其他合适的中间物/基底上，这根据本公开将是明显的。其他合适的固态发射器131构造将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0027]给定固态灯130的PCB 133和一个或多个固态发射器131可由基座部分139保持，或者由基座部分139收纳。给定固态灯130的基座部分139可以被构造成通过各种方式与壳体110联系。例如，在一些情形中，固态灯130的基座部分139可被构造成由形成在壳体110中的槽或孔接收并保持。为此，基座部分139可被螺纹连接使得其可以被相应地拧入形成在壳体110的壁中的螺纹槽/孔中。根据本公开将明显的是，在其他一些情形中，基座部分139可被构造成通过环氧树脂、胶带或其他合适的粘合剂附着到壳体110。而且，给定固态灯130的基座部分139可被构造成与热沉140联系，这在下文讨论。
[0028]基座部分139与壳体110的联接可帮助在PCB 133和定位在其上的一个或多个固态发射器131与壳体110之间提供热通道。这可帮助将(一个或多个)固态发射器131产生的热能传导开，将热量耗散到周围环境。为此，给定的基座部分139可由任何各种导热材料制成。例如，在一些情形中，给定的基座部分139可由金属制成,例如:招(Al);铜((311);银(Ag);金(Au);黄铜；钢；和/或任何这些材料的合金。在其他一些情形中，给定的基座部分139可由具有足够导热性的复合材料(例如陶瓷)或聚合物(例如塑料)制成。可以用来制造给定的基座部分139的其他合适的材料将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0029]如可进一步从图中所看到的，给定固态灯130还包括与固态灯130的一个或多个固态发射器131联接的光学件132。光学件132可被构造成发送例如由相关联的(一个或多个)固态发射器131发射的光的感兴趣(如可见的、红外的、紫外的，等等)的(一个或多个)波长。在一些情形中，给定固态灯130的光学件132可包括光学结构，该光学结构包括任何各种透明/半透明材料，例如:聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者聚碳酸酯；陶瓷，例如蓝宝石(Al2O3)或者钇铝石榴石(YAG);玻璃；和/或这些材料的任意组合。在一些情形中，给定固态灯130的光学件132可包括能够被用于改变主固态灯130的输出的电子可控部件。例如，给定的光学组件132可包括一个或多个电光可调镜头，该镜头可以被电子调节以改变由给定固态灯130输出的光束的角度、方向和/或尺寸(以及其他属性)。在一些情形中，给定固态灯130的光学件132可包括光学部件，例如:反射器；扩散器；偏光器；亮度增强器；和/或荧光材料(例如，其将由其接收的光转换为不同波长的光)。如之前所解释的，给定固态灯130的光学组件132可以被从基座部分139延伸的头部137包围，或放置在该头部137内。给定固态灯130的光学件132的其他合适类型和构造可取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0030]而且，如可从图中所见，光源100可包括被布置在壳体110的外表面上的一个或多个热沉140。如前所述，给定固态灯130的基座部分139可被构造成与热沉140联系。例如在一些情形中，固态灯130的基座部分139可被构造成延伸经过形成在壳体110的壁中的孔，并且被形成在热沉140中的槽或孔接收并保持。为此，基座部分139可被螺纹连接使得其可以被拧入形成在热沉140的主体中的相应螺纹槽/孔中。在其他一些情形中，热沉140可被预形成到壳体110中，或者作为壳体110的一部分(例如，热沉140和壳体110可相互成为一体)。在其他另外一些情形中，光源100可被设置为不具有任何热沉140。根据本公开，许多合适的构造将是明显的。
[0031]基座部分139与热沉140的联接可帮助在PCB 133和定位于PCB 133上的一个或多个固态发射器131与所述热沉140之间提供热通道。这可帮助传导走由(一个或多个)固态发射器131产生的热能，将热量耗散到周围环境。为此，给定的热沉140可由任何各种导热材料制成。例如，在一些情形中，给定的热沉140可由金属制成,例如:招(Al);铜((311)；银(Ag);金(八11);黄铜；钢；和/或任何这些材料的合金。在其他一些情形中，给定的热沉140可由具有足够导热性的复合材料(例如陶瓷)或聚合物(例如塑料)制成。可以用来制造给定热沉140的其他合适的材料将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0032]如前所述，在一些实施例中，光源100可被构造成以暂时或永久的方式安装在安装表面10上或者以其它方式固定到安装表面10。在一些情形中，光源100可构造成被安装为嵌入式照明灯具，而在其他一些实施例中，光源100可被构造为悬挂型灯具、突式类型灯具或其他可从给定的安装表面10悬挂或者以其它方式延伸的照明灯具。一些示例性的合适的安装表面10包括天花板、墙壁、地面和/或台阶。在一些例子中，安装表面10可以是用于安装在吊顶栅格中的吊顶拼板(如，具有约2英尺X2英尺、2英尺X4英尺、4英尺X4英尺等的面积)。然而，应该注意到，光源100不一定被构造成安装在安装表面10上，相反地，其可构造为独立式或者便携式照明设备，例如台灯或烛台灯。其他合适的构造将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0033]图3A和3B示出了根据本公开的实施例的安装在安装表面10上的光源100。如可见的，光源100的壳体110可被定位成邻近安装表面10的第一侧12a (如后侧)。在一些情形中，光源100的壳体110可以与安装表面10直接物理接触，而在其他一些情形中，中间物(如，例如任选的支撑板20，下文讨论)可被放置在壳体110和安装表面10之间。
[0034]如可进一步看到，安装表面10可具有形成在其内的孔15，该孔15穿过安装表面10的厚度，从安装表面10的第一侧12a到安装表面10的第二侧12b。在一些例子中，安装表面10可任选地具有形成在其内的多个这样的孔15。例如，在壳体110被设置有长形几何形状(如，例如扁半球几何形状)或者壳体110覆盖了给定安装表面10的足够大部分(如，例如如果光源100的尺寸被设置为大体上覆盖吊顶拼板的区域)的情形中，这可能是期望的。根据本公开，多个孔15可以被利用的其他情况将是明显的。根据一些实施例，光源100可相对于安装表面10中的(一个或多个)孔15被定位/对准，使得由固态灯130中的任何一个或多个发射的光在与给定的孔15的周边具有最小或者可忽略的重叠的情况下从光源
100发出，由此帮助确保由灯130发射的光的大体全部都离开光源100。
[0035]安装表面10的给定孔15的几何形状和尺寸可以根据给定的目标应用或最后用途的需要而定制。例如，在一些例子中，给定的孔15可被设置为具有大体上与壳体110的几何形状相对应的几何形状(例如，如果壳体110大体上是半球形的，那么相关联的孔15可以是大体上圆形的；如果壳体110大体上是扁半球形的，那么相关联的孔15可以是大体上椭圆形的；等等)。在一些情形中，给定的孔15可具有在约1-7英寸范围内的宽度/直径(例如，约1-3英寸、约3-5英寸、约5-7英寸，或者在约1-7英寸范围内的任何其他子范围)。在一些示例性情形中，孔15可具有约4英寸±1英寸的直径。在一些其他情形中，给定的孔15可具有大于约7英寸的宽度/直径(例如，在约7-10英寸、约10-13英寸、约13-16英寸、约16-19英寸或更大的范围内)。在更加一般的意义上，给定孔15的几何形状和尺寸可以被改变，例如以便与光源100的壳体110的几何形状和尺寸以及在光源100的充质空间115内的固态灯130的特定布置相匹配。在一些情形中，孔15可在尺寸上小于固态灯130在壳体110内的分布区域。由此，在一些情形中，孔15可在尺寸上小于光源100的光场(例如小于固态发射器131在壳体110内的物理分布区域)。而且，在一些实施例中，孔15可被构造成使得由光源100的固态灯130产生的光束中的一个或多个经过通常位于孔15内的焦点。形成在安装表面10中的给定孔15的其他合适几何形状和尺寸将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0036]在一些情形中，边框(bezel )150可以任选地同光源100使用。当包括边框150时，边框150可定位成邻近安装表面10的第二侧12b，并且可被构造成位于给定孔15内以及/或者在给定孔15周围。在使用边框150的情形中，可在其内形成一个或多个孔155，该一个或多个孔155例如在数量、几何形状和/或尺寸上对应于形成在安装表面10中的(一个或多个)孔15。而且，正如根据本公开将意识到的，替代地，边框150可以在其他实施例中指代例如修边、卡圈或挡圈。在一些情形中，孔155可在尺寸上小于固态灯130在壳体110内的分布区域。由此，在一些情形中，孔155可在尺寸上小于光源100的光场(例如小于固态发射器131在壳体110内的物理分布区域)。在一些情形中，孔15 (如形成在安装表面10内)可被设置具有类似于(例如，任选的边框150的)孔155的几何形状和/或尺寸的几何形状和/或尺寸。而且，在一些实施例中，孔155可被构造成使得由光源100的固态灯130产生的光束中的一个或多个经过通常位于孔155内的焦点。对于任选的边框150及其一个或多个孔155的其他合适的构造、几何形状和尺寸将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0037]在一些例子中，光学组件152可被设置具有安装表面10。光学件152可被构造成发送例如由光源100的固态灯130发射的光的感兴趣的(如可见的、红外的、紫外的等)的(一个或多个)波长。在一些情形中，光学件152可包括光学结构(例如窗)，该光学结构包括任何各种透明/半透明材料，例如:聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者聚碳酸酯；陶瓷，例如蓝宝石(Al2O3)或者钇铝石榴石(YAG);玻璃；和/或这些材料的任意组合。在一些例子中，光学件152可包括光学特征，例如:抗反射(AR)涂层；扩散器；偏光器；亮度增强器；和/或突光材料(如，其将由其接收的光转换为不同波长的光)。在一些情形中，光学件152可包括电子可控部件，该电子可控部件可被用于修改光源100的固态灯130的输出。例如，光学组件152可包括电光可调镜头或者其他合适的聚焦光学件，其可被电子调节以使累积的光分布变窄或变宽，由此有助于改变由光源100输出的光束的光束角度、光束方向、光束分布和/或光束尺寸(以及其他属性)。在其他一些情形中，光学组件152可包括例如菲涅耳透镜或其他固定光学件(例如与孔155放置)，以修改光束分布。在一些例子中，光学组件152可以由任选地被包括的边框150 (上文讨论)包围，或者被放置在边框150内。
[0038]在一些情形中，支撑板20可任选地与光源100 —起使用，例如以便为光源100提供附加的结构性支撑和/或热能耗散。当包括支撑板20包括时，支撑板20可被定位成邻近安装表面10的第一侧12a。根据给定的目标应用或最后用途的需要，壳体110和支撑板20可以是彼此联系的单独的部件(例如，壳体110位于支撑板20上)，或者它们可以被集成在一起成为单件(例如，支撑板20和壳体110由一件连续的材料制成)。在使用了支撑板20的情形中，一个或多个孔25可例如对应于形成在安装表面10中的(一个或多个)孔15的数量、几何形状和/或尺寸而形成在支撑板20中。这可允许由固态灯130中的任何一个或多个发射的光在与给定的孔25的周边具有最小或者可忽略的重叠的情况下从光源100发出，由此帮助确保由灯130发射的光的大体上全部都离开光源100。
[0039]支撑板20与壳体110的联接(例如，通过使其与壳体110联系或者使其与壳体110集成为一体)可帮助在给定的固态灯130的PCB 133和一个或多个固态发射器131与支撑板20之间提供热通道。这可帮助传导走由(一个或多个)固态发射器131产生的热能，将热量耗散到周围环境。为此，支撑板20可由任何各种导热材料制成。例如，在一些情形中，支撑板20可由金属制成，例如:铝(Al);铜(&1);银(々8);金(々11);黄铜；钢；和/或任何这些材料的合金。在其他一些情形中，支撑板20可由具有足够导热性的复合材料(例如陶瓷)或聚合物(例如塑料)制成。可以用来制造支撑板20的其他合适的材料将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0040]如前所述，光源100的固态灯130可例如单独地和/或彼此结合地被电子控制，以提供高程度可调的来自光源100的光发射。为此，光源100可包括一个或多个控制器200，或者以通信方式与一个或多个控制器200联接。例如，考虑图4A，其是根据本公开的实施例构造的照明系统100a的方框图。此处，控制器200与光源100的固态灯130 1-N(例如通过通信总线/互联)操作性联接。在这个示例性情形中，控制器200可把控制信号输出到固态灯130中的任何一个或多个，并且可以例如基于从一个或多个控制接口 202接收的有线和/或无线输入而这样输出控制信号，这在下文讨论。结果，光源100可以被以这样的方式控制，即输出输出光束1-N中的任意个，这些输出光束可根据给定的目标应用或最后用途的需要在光束方向、光束角度、光束尺寸、光束分布、亮度/明暗和/或颜色方面不同。
[0041]然而，本公开未被如此局限。例如，考虑图4B，其是根据本公开的另一个实施例构造的照明系统100b的方框图。此处，光源100的每个固态灯130 1-N包括其各自的控制器200。在某种意义上，每个固态灯130可被认为实际上具有其自身的微型控制器，从而为光源100提供分布式的控制器200。在一些例子中，给定固态灯130的控制器200可被定位在例如PCB 133上。在这个示例性情形中，给定的控制器200可把控制信号输出到光源100的相关联的固态灯130，并且可例如基于从一个或多个控制接口 202接收的有线和/或无线输入而这样输出控制信号，这在下文讨论。结果，光源100可以被以这样的方式控制，即输出输出光束1-N中的任意个，这些光束可根据给定的目标应用或最后用途的需要在光束方向、光束角度、光束尺寸、光束分布、亮度/明暗和/或颜色方面不同。
[0042]根据一些实施例，给定的控制器200可收纳一个或多个照明控制模块，并且可以被编程或者以其它方式被构造成输出例如一个或多个控制信号，以调节如下部件的操作:(O给定的固态灯130的一个或多个固态发射器131 ；(2)给定固态灯131的光学件132 ；和/或(3)由安装表面10收纳的光学组件152 (例如在孔15和/或任选的边框150中)。例如，在一些情形中，给定的控制器200可被构造成输出控制信号以控制光束是否打开/关闭，以及控制由给定的固态灯130发射的光的光束方向、光束角度、光束分布和/或光束直径。在一些例子中，给定控制器200可被构造成输出控制信号以控制由给定的固态发射器131发射的光的强度/亮度(如变暗、变亮)。在一些情形中，给定控制器200可被构造成输出控制信号以控制由给定的固态发射器131发射的光的颜色(例如混合、调整)。由此，如果给定的固态灯130包括被构造成发射具有不同波长的光的两个或更多的固态发射器131，则控制信号可用以调节不同固态发射器131的相对亮度，以改变由固态灯130输出的混合颜色。在一些情形中，给定控制器200可采用数字通信协议，例如数字复用器(DMX)接口、W1-Fi?协议、数字可寻址照明接口(DALI)协议、ZigBee协议或任何其他合适的有线的和/或无线的通信协议，根据本公开这将是明显的。在另外一些其他情形中，给定控制器200可被构造为接线盒或其他贯通装置(pass-thixnigh)，使得给定的控制接口 202实际上与光源100的单独固态发射器131直接联接。根据本公开，许多合适的构造将是明显的。
[0043]而且如前所述，可以使用任何各种有线的和/或无线的控制接口 202来提供光源100的固态灯130的控制。例如，在一些实施例中，一个或多个开关(如开关的阵列)可被利用以单独地和/或彼此结合地控制光源100的固态发射器131。给定的开关可以是例如滑动开关、旋转开关、拨动开关、按压开关，或者任何其他合适的开关，根据本公开这将是明显的。在一些例子中，一个或多个开关可以与给定的控制器200操作性联接，给定的控制器200进而解析输入，并把期望的(一个或多个)控制信号分配到光源100的固态灯130的固态发射器131中的一个或多个。在一些其他例子中，一个或多个开关可以与固态发射器131直接操作性联接，以直接控制固态发射器131。
[0044]在一些实施例中，触敏装置或表面(例如触摸板或具有基于触摸的用户接口的其他装置)可被利用以单独地和/或彼此结合地控制光源100的固态灯130的固态发射器131。在一些例子中，触敏接口可以与一个或多个控制器200操作性联接，该一个或多个控制器200进而解析来自控制接口 202的输入并将期望的(一个或多个)控制信号提供给光源100的固态发射器131中的一个或多个。在一些其他例子中，触敏接口可以与固态发射器131直接操作性联接，以直接控制固态发射器131。
[0045]在一些实施例中，计算机视觉系统(即例如手势敏感的、活动敏感的和/或运动敏感的)可被利用以单独地和/或彼此结合地控制光源100的固态灯130的固态发射器131。在一些这样的情形中，这可提供一种光源100，其可以基于特定的基于手势的命令、感知的活动和其他激励来自动地调整其光发射。在一些例子中，计算机视觉系统可以与一个或多个控制器200操作性联接，该一个或多个控制器200进而解析来自控制接口 202的输入并将期望的(一个或多个)控制信号提供给光源100的固态发射器131中的一个或多个。在其他一些例子中，计算机视觉系统可以与固态发射器131直接操作性联接，以直接控制固态发射器131。给定的控制器200和一个或多个控制接口 202的其他合适的构造和能力将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0046]正如根据本公开将意识到的，光源100还可以例如与可用于固态照明灯具中的其他部件操作性联接，该部件例如是功率转换电路(例如在期望的电流和电压处把AC信号转换为DC信号以为固态装置提供动力的电镇流器电路)、驱动电路等等。而且，应该注意到，如本文描述的所构造的光源100不必被阻止使用例如具有物理运动的机电部件。例如，在一些例子中，光源100可被构造成收纳微机电系统(MEMS)镜阵列，该微机电系统镜阵列提供具有可调节焦点的反射表面。固态灯130 (上文讨论)和这些镜阵列可分布在壳体100的充质空间115内(例如在充质空间115的内表面上)，并且可以使固态灯130中的一个或多个照亮给定的镜阵列，该镜阵列进而沿期望方向将光线聚焦在光源100之外。光源100的其他合适的任选的机电部件将取决于给定的应用，并且根据本公开将是明显的。
[0047]而且如前所述，光源100可以被构造成可以从给定的安装表面10悬挂或者以其它方式延伸的照明灯具，例如悬挂类型的灯具、突式类型的灯具等。例如，考虑图5，其示出了根据本公开的另一个实施例构造的光源100。如可在这个示例性情形中所见，壳体110可表现出半球的几何形状，提供了表现出凸式弯曲的外表面，并且根据一些实施例，多个固态灯130可被布置在这样的壳体110的外表面上。然而，如根据本公开将意识到的，壳体110不仅仅局限于所描述的示例性半球几何形状，如在其他实施例中，壳体110可以被构造成具有参考图1A-1B的上述讨论的任何各种类型的几何形状(如非平直的/弯曲的，例如部分半球形、扁半球形、凹面形、凸面形、圆柱形、椭圆形、抛物线形、双曲线形、复杂抛物线形；正多面体类型，例如三角形、矩形、梯形、棱锥形、截棱锥形)。根据本公开，许多合适的构造将是明显的。
[0048]在一些实施例中，光源100可例如被构造成使得其固态发射器131中的任何两个均不被指向在给定入射表面上的相同点。由此，可以存在光源100的固态灯130到其在给定入射表面上产生的光束斑点的一对一映射。根据一些实施例，该一对一映射可提供对于光源100的光分布的像素化控制。也就是说，光源100能够输出极坐标的、栅格状样式的光束斑点，这些光束斑点可以例如类似于显示器像素的规则、矩形栅格被操纵(如在强度上等)。根据一些实施例，类似于显示器像素，由光源100产生的光束斑点可具有最小的或者可忽略的重叠。根据一些实施例，这可允许光源100的光分布以类似于显示器像素可被操纵的方式被操纵，以产生光的不同样式、光斑形状和分布。此外，光源100可表现出其固态发射器131的光的角度分布的最小或者可忽略的重叠，并且从而可以根据给定目标应用或最后用途的需要(如在强度上等)调节坎德拉分布。然而，如根据本公开将意识到的，根据一些实施例，光源100还可以被构造成将两个或更多的固态发射器131指向相同的点(如，例如当需要使用多颜色的固态发射器131来进行颜色混合的时候)。在更加一般的意义上，根据一些实施例，固态灯130可被安装在壳体100的给定内或外表面上，使得其取向提供来自光源100的给定的期望光束分布。
[0049]根据本公开，许多实施例将是明显的。一个示例性实施例提供了一种光源，所述光源包括壳体和多个固态灯，所述壳体具有半球形内表面并具有孔；所述多个固态灯被布置在壳体的半球形内表面上，以提供灯分布区域，其中，多个固态灯的每个被构造成经过孔发射光，并且孔在尺寸上小于多个固态灯在半球形内表面上的分布区域。在一些情形中，所述光源还包括控制器，所述控制器以通信方式与所述多个固态灯的至少一个联接并且被构造成输出一个或多个控制信号以电子控制由其发射的光。在一些这样的情形中，多个固态灯由控制器彼此独立地电子控制。在一些情形中，控制器被构造成输出控制信号，该控制信号控制由所述多个固态灯的至少一个发射的光的光束方向、光束角度、光束直径、光束分布、亮度和/或颜色中的至少一者。在一些情形中，控制器采用数字复用器(DMX)接口协议、W1-Fi协议、数字可寻址照明接口(DALI)协议和/或ZigBee协议。在一些例子中，所述多个固态灯的至少一个包括电光可调镜头，并且其中，控制器被构造成输出控制电光可调镜头的控制信号。在一些情形中，所述多个固态灯的至少一个包括发光二极管(LED)，并且其中，控制器被构造成输出控制LED的控制信号。在一些例子中，所述光源还包括电光可调镜头，所述电光可调镜头被放置在孔内并被构造成调节累积的光分布，其中，控制器被构造成输出控制电光可调镜头的控制信号。在一些情形中，壳体具有半球几何形状或扁半球几何形状。在一些例子中，光源还包括一个或多个热沉，所述一个或多个热沉被布置在壳体的外表面上并且通过壳体的壁与所述多个固态灯联接。在一些例子中，光源还包括光学窗，光学窗放置在孔内并且具有抗反射涂层。在一些例子中，所述多个固态灯的至少一个包括固定镜头、反射器、扩散器、偏光器、亮度增强器和/或荧光材料的至少一个。在一些情形中，光源被构造成安装在安装表面上，安装表面具有形成在其内的孔，并且其中，由多个固态灯发射的光穿过形成在安装表面内的孔。在一些这样的情形中，光源还包括支撑板，所述支撑板与壳体联接并且邻近安装表面放置，所述支撑板包括导热金属、复合材料或聚合物并具有形成在其内的孔，该孔和形成在安装表面内的孔相匹配，其中，由多个固态灯发射的光穿过形成在支撑板内的孔。
[0050]另一个示例性实施例提供了一种光源，所述光源包括壳体、多个固态灯以及一个或多个热沉，所述壳体具有弯曲内表面，所述多个固态灯被布置在壳体的弯曲内表面上并被构造成经过孔发射光，孔的尺寸小于多个固态灯在弯曲内表面上的分布区域，所述多个固态灯的至少一个包括定位在印刷电路板(PCB)上的一个或多个发光二极管(LED)以及与所述一个或多个LED光学联接的电光可调镜头,所述一个或多个热沉被布置在壳体的外表面上并且通过壳体的壁与所述多个固态灯联接。在一些情形中，光源还包括控制器，所述控制器以通信方式与所述多个固态灯联接并被构造成输出一个或多个控制信号以彼此独立地电子控制所述多个固态灯。在一些例子中，所述光源还包括控制器，所述控制器定位在所述多个固态灯的至少一个的PCB上并被构造成输出一个或多个控制信号以电子控制定位在该PCB上的一个或多个LED。在一些情形中，所述光源被构造成安装在安装表面上，所述安装表面包括吊顶拼板、天花板、墙壁、地面或台阶，所述安装表面具有形成在其内的孔，并且其中，由多个固态灯发射的光穿过形成在安装表面内的孔。在一些例子中，所述光源还包括支撑板，所述支撑板与光源的壳体联接并且包括导热金属、复合材料或聚合物。在一些情形中，所述光源被构造为独立式的照明设备。在一些例子中，所述光源还包括电光可调镜头，所述电光可调镜头与所述多个固态灯光学联接并被构造成调节累积的光分布。在一些情形中，所述壳体具有半球几何形状或扁半球几何形状。
[0051]另一个示例性实施例提供了一种照明系统，所述照明系统包括吊顶拼板和光源，所述吊顶拼板具有形成在其内的孔，所述光源放置在所述吊顶拼板之上，所述光源包括具有半球形或扁半球几何形状的壳体、多个基于发光二极管(LED)的灯、控制器以及一个或多个热沉，所述多个基于发光二极管的灯被布置在壳体的弯曲内表面上，其中，至少一个基于LED的灯包括与其光学联接的电光可调镜头，并且其中，多个固态灯在弯曲内表面上的分布区域在尺寸上大于形成在吊顶拼板内的孔，所述控制器以通信方式与所述多个基于LED的灯联接并且被构造成电子控制由其发射的光，所述一个或多个热沉被布置在壳体外表面上并通过壳体的壁与多个基于LED的灯联接，其中，由多个基于LED的灯发射的光通过在吊顶拼板内的孔离开光源。在一些情形中，控制器被构造成输出控制信号，控制信号控制由光源发射的光的光束方向、光束角度、光束直径、光束分布、亮度和/或颜色中的至少一者。在一些例子中，照明系统还包括电光可调镜头，该电光可调镜头放置在形成于吊顶拼板内的孔中并被构造成调节累积的光分布。在一些情形中，壳体具有约8英寸±2英寸的宽度/直径，并且其中，吊顶拼板的孔具有约5英寸± I英寸的宽度/直径。
[0052]示例性实施例的前述描述已经出于说明和描述的目的被呈现。其意图不在于是穷尽的，或把本公开限制到所公开的确切形式。根据本公开，许多修改和变化是可能的。意图是本公开的范围不受本详细描述限制，而是相反受本文所附的权利要求限制。将来上交的要求本申请优先权的申请可以以不同的方式请求保护所公开的主题，并且通常可包括如本文中各种被公开的或者被说明的一个或多个限制的任何组合。
【权利要求】
1.一种光源，包括: 壳体，所述壳体具有半球形内表面并具有孔；和 多个固态灯，所述多个固态灯被布置在所述壳体的所述半球形内表面上，以提供灯分布区域，其中，所述多个固态灯的每个被构造成经过所述孔发射光，并且所述孔在尺寸上小于所述多个固态灯在所述半球形内表面上的分布区域。
2.如权利要求1所述的光源，还包括控制器，所述控制器以通信方式与所述多个固态灯的至少一个联接，并且被构造成输出一个或多个控制信号以电子控制由其发射的光。
3.如权利要求2所述的光源，其中，所述多个固态灯由所述控制器彼此独立地电子控制。
4.如权利要求2所述的光源，其中，所述控制器被构造成输出控制信号，所述控制信号控制由所述多个固态灯的至少一个发射的光的光束方向、光束角度、光束直径、光束分布、亮度和/或颜色中的至少一者。
5.如权利要求2所述的光源，其中，所述控制器采用数字复用器(DMX)接口协议、W1-Fi协议、数字可寻址照明接口(DALI)协议和/或ZigBee协议中的至少一个。
6.如权利要求2所述的光源，其中，所述多个固态灯的至少一个包括电光可调镜头，并且其中，所述控制器被构造成输出控制所述电光可调镜头的控制信号。
7.如权利要求2所述的光源，其中，所述多个固态灯的至少一个包括发光二极管(LED)，并且其中，所述控制器被构造成输出控制所述LED的控制信号。
8.如权利要求2所述的光源，还包括电光可调镜头，所述电光可调镜头被放置在所述孔内并被构造成调节累积的光分布，其中，所述控制器被构造成输出控制所述电光可调镜头的控制信号。
9.如权利要求1所述的光源，其中，所述壳体具有半球几何形状或扁半球几何形状。
10.如权利要求1所述的光源，还包括一个或多个热沉，所述一个或多个热沉被布置在所述壳体的外表面上，并且通过所述壳体的壁与所述多个固态灯联接。
11.如权利要求1所述的光源，还包括光学窗，所述光学窗放置在所述孔内并且具有抗反射涂层。
12.如权利要求1所述的光源，其中，所述多个固态灯的至少一个包括固定镜头、反射器、扩散器、偏光器、亮度增强器和/或荧光材料的至少一个。
13.如权利要求1所述的光源，其中，所述光源被构造成安装在安装表面上，所述安装表面具有形成在其内的孔，并且其中，由所述多个固态灯发射的光穿过形成在所述安装表面内的孔。
14.如权利要求13所述的光源，还包括支撑板，所述支撑板与所述壳体联接并且邻近所述安装表面放置，所述支撑板包括导热金属、复合材料或聚合物并具有形成在其内的孔，所述孔与形成在所述安装表面内的孔相匹配，其中，由所述多个固态灯发射的光穿过形成在所述支撑板中的孔。
15.—种光源,包括: 壳体，所述壳体具有弯曲内表面； 多个固态灯，所述多个固态灯被布置在所述壳体的所述弯曲内表面上，并被构造成经过孔发射光，所述孔的尺寸小于所述多个固态灯在所述弯曲内表面上的分布区域，所述多个固态灯的至少一个包括: 定位在印刷电路板(9(?)上的一个或多个发光二极管([￡0)；和 电光可调镜头，所述电光可调镜头与所述一个或多个[￡0光学联接；和 一个或多个热沉，所述一个或多个热沉被布置在所述壳体的外表面上，并且通过所述壳体的壁与所述多个固态灯联接。
16.如权利要求15所述的光源，还包括控制器，所述控制器以通信方式与所述多个固态灯联接并被构造成输出一个或多个控制信号以彼此独立地电子控制所述多个固态灯。
17.如权利要求15所述的光源，还包括控制器，所述控制器定位在所述多个固态灯的至少一个的上，并被构造成输出一个或多个控制信号以电子控制定位在该上的一个或多个120。
18.如权利要求15所述的光源，其中，所述光源被构造成安装在安装表面上，所述安装表面包括吊顶拼板、天花板、墙壁、地面或台阶，所述安装表面具有形成在其内的孔，并且其中，由所述多个固态灯发射的光穿过形成在所述安装表面内的孔。
19.如权利要求15所述的光源，还包括支撑板，所述支撑板与所述光源的壳体联接并且包括导热金属、复合材料或聚合物。
20.如权利要求15所述的光源，其中，所述光源被构造为独立式的照明设备。
21.如权利要求15所述的光源，还包括电光可调镜头，所述电光可调镜头与所述多个固态灯光学联接并被构造成调节累积的光分布。
22.如权利要求15所述的光源，其中，所述壳体具有半球几何形状或扁半球几何形状。
23.—种照明系统，包括: 吊顶拼板，所述吊顶拼板具有形成在其内的孔； 光源，所述光源放置在所述吊顶拼板之上，所述光源包括: 壳体，所述壳体具有半球形或扁半球几何形状； 多个基于发光二极管([￡0)的灯，所述多个基于发光二极管的灯被布置在所述壳体的弯曲内表面上，其中，至少一个基于120的灯包括与其光学联接的电光可调镜头，并且其中，所述多个固态灯在所述弯曲内表面上的分布区域在尺寸上大于形成在所述吊顶拼板内的孔； 控制器，所述控制器以通信方式与所述多个基于[￡0的灯联接，并且被构造成电子控制由其发射的光；和 一个或多个热沉，所述一个或多个热沉被布置在所述壳体的外表面上，并通过所述壳体的壁与所述多个基于[￡0的灯联接； 其中，由所述多个基于120的灯发射的光通过在所述吊顶拼板内的孔离开所述光源。
24.如权利要求23所述的系统，其中，所述控制器被构造成输出控制信号，所述控制信号控制由所述光源发射的光的光束方向、光束角度、光束直径、光束分布、亮度和/或颜色中的至少一者。
25.如权利要求23所述的系统，还包括电光可调镜头，所述电光可调镜头放置在形成在所述吊顶拼板内的孔中并被构造成调节累积的光分布。
26.如权利要求23所述的系统，其中，所述壳体具有约8英寸±2英寸的宽度/直径，并且其中，所述吊顶拼板的孔具有约5英寸±1英寸的宽度/直径。
【文档编号】H05B37/02GK104456174SQ201410480508
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】S.C.柳, M.奎利奇 申请人:奥斯兰姆施尔凡尼亚公司