源光注入不平行于装置光轴的照明装置的制造方法_2

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器140接收光的第S角度范围135与(ii)光学提取 器140的数值孔径的组合被配置使得所有所接收光被注入到光学提取器140的输入孔。
[0035] 在一些实施方式中,照明装置包括光导130。光导130可W实屯、、透明材料制成。此 处,光导130被布置成在光导130的一端处在第二角度范围125中接收由光学禪合器120提供 的光,并且例如沿装置光轴1〇2(在运个情形中为Z轴)沿前向方向将所接收光从光导130的 接收端引导到相对端。此处,光导130的接收端与其相对端之间的距离D可为例如5畑1、10cm、 20cm、50cm或100cm。。)在其中由光导130在接收端处接收光的第二角度范围125与(ii)光 导130的数值孔径的组合被配置使得通过全内反射(TIR)将所有所接收光从接收端引导到 相对端。
[0036] -个或多个光导侧表面可W是平坦的、弯曲的或其它形状。光导侧表面可W是平 行的或不平行的。在具有不平行光导侧表面的实施方案中,光导130的相对端处的引导光的 第=角度范围135不同于接收端处接收的光的角度范围125。在具有平行光导侧表面的实施 方案中,光导130的相对端处的引导光的第=角度范围135具有与接收端处接收的光的角度 范围125至少大体上相同的发散度。在任一运些实施方案中,光导侧表面是光学平滑的,W 允许引导光通过TIR在光导130内部前向传播(例如,在Z轴的正方向上)。
[0037] 此外,光学禪合器120与光学提取器140之间的距离D(沿Z轴)-对于照明装置100不 具有光导130的实施方案-或光导130的长度D及其厚度T的组合(沿X轴)-对于照明装置100 具有光导130的实施方案-在光从禪合器120传播(对于照明装置100不具有光导130的实施 方案)或从光导130的接收端被引导到相对端(对于照明装置100具有光导130的实施方案 中)时-被选择为均匀化由沿y轴分布的离散LEE 110发射的光。运样,在光从光学禪合器120 传播到光学提取器140或被引导通过光导130时,均匀化发射光引起将沿第二角度范围125 的y轴的离散分布改变为沿第=角度范围135的y轴的连续分布(其中离散分布部分或完全 模糊)。
[0038] 光学提取器140使从光学禪合器120接收(对于照明装置100不具有光导130的实施 方案)或从光导130接收(对于照明装置100具有光导130的实施方案)的光W-个或多个输 出照明分布输出到周边环境中。因此,由提取器140输出的光具有可沿y轴大体上连续的第 一输出角度范围145'且具有第一输出传播方向,所述第一输出传播方向具有相对于前向方 向(例如反平行于Z轴)的分量。在一些实施方式中,除了第一输出角度范围145'之外,提取 器140输出的光具有沿y轴大体上连续的第二输出角度范围145"且具有第二输出传播方向, 所述第二输出传播方向具有相对于前向方向(例如反平行于Z轴)的分量。在运个情形中,第 一输出传播方向和第二输出传播方向具有正交于前向方向且彼此相对(反平行)(反平行与 平行于X轴)的各自分量。在一些实施方式中,除了第一输出角度范围145'和第二角度范围 145"之外,提取器140输出的光具有可沿y轴大体上连续的第=输出角度范围145"'且具有 沿前向方向(例如沿Z轴)的第=输出传播方向。
[0039] 如上所述,照明装置100的光导130和光学提取器140被布置且被配置成在光被输 出到周边环境中之前LEE 110发射的光被平移且重新导引远离LEE。也称为实体(光)源的光 产生空间与也称为虚拟源光或虚拟灯丝的光的提取空间的空间分离可W促进照明装置100 的设计。运样,虚拟灯丝可W被配置成相对于平行于照明装置的光轴(例如Z轴)的平面提供 大体上非等向性的光发射。相比之下,典型白识灯丝通常发射大体上等向性分布的光量。虚 拟灯丝可被视为从其中似乎放射大量光的空间的一个或多个部分。此外,将具有其预定光 学、热、电气和机械约束的LEE 110与光提取的空间分离可促进照明装置100的更大程度的 设计自由度且允许延长的光学路径,运可容许在从照明装置100输出光之前混合预定级的 光。
[0040] 图IB示出沿y轴伸长的实例照明装置100的远场光强度分布101的X-Z横截面(垂直 于图IA的截平面)。在一些实施方式中,远场光强度分布101包括表示由照明装置100在第一 输出角度范围145'中输出的光的第一输出波瓣145曰。在运个情形中,第一输出角度范围 145'的传播方向是沿第一输出波瓣145a的约-130°等分线。
[0041] 在一些实施方式中,除了第一输出波瓣145a之外,远场光强度分布101包括表示由 照明装置100在第二输出角度范围145"内输出的光的一个或多个第二输出波瓣14加,或表 示在第=输出角度范围145"'内由照明装置100输出的光的第=输出波瓣145c。在本实例 中,第二输出角度范围145"的传播方向是沿第二输出波瓣14化的约+130°等分线,且第=输 出角度范围145"'的传播方向是沿第=输出波瓣145c的约0°等分线。在其它实例照明装置 中,第一输出波瓣145a和第二输出波瓣14化可W是不对称的。此外,在运种情形中,第一输 出角度范围145'(由第一输出波瓣145a的宽度表示)或第二输出角度范围145"(由第二输出 波瓣145b的宽度表示)中的每个的发散度小于第=输出角度范围145"'(由第=输出波瓣 145c的宽度表示)的发散度。
[0042] LEE 110相对装置光轴102(例如Z轴)的定向W及照明装置100的禪合器120、光导 130和提取器140的组成和几何形状可W影响远场光强度分布101,例如与第一输出波瓣 145a相关联W及任选一个或多个第二输出波瓣14加和第=输出波瓣145c的传播方向和发 散度。
[0043] 在描述其中源光注入不与装置光轴102平行的照明装置100的各个实施方案的细 节之前,描述其中源光注入与装置光轴平行的光导照明装置。
[0044] (ii)其中源光注入与灯具模块的光轴平行的灯具模块
[0045] 参考图2A,其中示出笛卡尔坐标系供参考,灯具模块200包括基座212,多个LEE 210沿基座212的第一表面分布。具有LEE 210的基座被安置在光导230的第一(例如,上)边 缘231处。再次,正Z方向称为"前向"方向且负Z方向为"后向"方向。通过灯具模块200平行于 X-Z平面的截面称为灯具模块的"横截面"或"横截面平面"。此外,灯具模块200沿y方向延 伸,因此运个方向称为灯具模块的"纵向"方向。灯具模块的实施方式可W具有平行于y-z平 面的弯曲或其它形状的对称平面。运称为灯具模块的"对称平面"。
[0046] 多个LEE 210被安置在基座212的第一表面上,但是多个LEE 210中仅一个示出在 图2A中。例如,多个LEE 210可W包括多个白LEDdLEE 210与一个或多个光学禪合器220光学 禪合(其只一个示出在图2A中)。光学提取器240被安置在光导230的第二(例如,下)边缘232 处。
[0047] 基座212、光导230和光学提取器240沿y方向延伸长度L,使得灯具模块为细长灯具 模块,其中伸长L可W大致平行于房间的墙壁(例如,房间的天花板)。通常,L可W如所希望 改变。通常,L是在约Icm到约200cm(例如,20cm或更多、30cm或更多、40cm或更多、50cm或更 多、60cm或更多、70cm或更多、80cm或更多、IOOcm或更多、125cm或更多或150cm或更多)的范 围内。
[004引当更多Lffi用于更长灯具模块时LEE 210在基座212上的数量通常将尤其取决于长 度L。在一些实施方式中,多个LEE 210可W包括在10个与1,000个L趾之间(例如,约50个 LEE、约100个LEE、约200个LEE、约500个L邸)。通常,L邸的密度(例如,每单位长度的LEE数 量)还将取决于LEE的标称功率和灯具模块希望的照度。例如,相对高密度的LEE可用于希望 有高照度或使用低功率LEE的应用。在一些实施方式中,灯具模块200沿其长度具有每平方 厘米0.1 LEE或更多的LEE密度(例如,0.2每平方厘米或更多、0.5每平方厘米或更多、1每平 方厘米或更多、2每平方厘米或更多KLEE的密度还可W基于多个LEE发射的混合光希望的 量。在实施方式中,LEE可W沿灯具模块的长度L均匀隔开。在一些实施方式中,散热片205可 W附接到基座212W提取由多个LEE 210发射的热。散热片205可W被安置在基座212的相对 在其上安置LEE 210的基座212的侧的表面上。灯具模块200可W包括一种或多种类型的 LEE,例如一个或多个1邸子集,其中每个子集可W具有不同颜色或色溫。
[0049] 光学禪合器220包括表面221和222定位成将来自LEE 210的光反射朝向光导230的 一个或多个透明光学材料(例如,玻璃材料或透明有机塑料,诸如聚碳酸醋或丙締酸)实屯、 片。一般来讲,表面221和222被成形成收集且至少部分准直从1邸发射的光。在X-Z横截面平 面中,表面221和222可W是直线的或弯曲的。弯曲表面实例包括具有恒定曲率半径的抛物 线或双曲线形状表面。在一些实施方式中,表面221和222涂覆高反射材料(例如,反射金属, 诸如侣或银)W提供高反射光学界面。光学禪合器220的横截面分布沿灯具模块200的长度L 可为均匀的。替代地,横截面分布可发生变化。例如,表面221和/或222可弯曲到X-Z平面外。
[0050] 光学禪合器220邻近光导231的上边缘的引出孔光学禪合到边缘231W促进光从光 学禪合器220到光导230中的有效禪合。例如,可W使用大体上匹配形成光学禪合器220或光 导230或两者的材料的折射率(例如,跨越界面的折射率不同2%或更少)的材料附接实屯、光 学禪合器220和实屯、光导230的表面。光学禪合器220可W使用折射率匹配流体、油脂或粘合 剂的附连到光导230。在一些实施方式中,光学禪合器220烙合到光导230或其由单片材料整 体形成(例如禪合器和光导可W是单件的且可W由实屯、透明光学材料制成)。
[0051] 光导230由可与形成光学禪合器220的材料相同或不同的一片透明材料(例如,诸 如BK7的玻璃材料,烙合二氧化娃或石英玻璃,或透明有机塑料,诸如聚碳酸醋或丙締酸)形 成。光导230沿y方向延伸长度L、沿X方向具有均匀厚度T且沿Z方向具有均匀深度D。通常基 于光导的期望光学属性(例如,支持空间模式)和/或直接/间接强度分布选择尺寸D和T。在 操作期间,从光学禪合器220禪合到光导230中的光(具有角度范围125)通过TIR反射离开光 导的平坦表面且在光导内空间混合。混合可帮助在光学禪合器240处的光导232的远端部分 处沿y轴实现照度和/或色彩均匀度。可选择光导230的深度DW在光导的引出孔处(即,在端 部232处)实现足够的均匀度。在一些实施方式中,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、IOcm或更大、12cm或更大)。
[0052] 一般来讲,光学禪合器220被设计成限制进入光导230的光的角度范围(例如,限制 在+/-40度内),使得至少大量的光(例如,95%或更多光)被光学禪合到在平坦表面处经历 TIR的光导230中的空间模式中。光导230可W具有均匀厚度T,其为分离光导的两个平坦相 对表面的距离。通常,T足够大,因此光导在第一(例如上)表面231处具有足够大W大致匹配 (或超过)光学禪合器220的引出孔的孔。在一些实施方案中,T在从约0.05cm到约2cm的范围 内(例如,约0.1 cm或更大、约0.2cm或更大、约0.5cm或更大、约0.8cm或更大、约1 cm或更大、 约1.5cm或更大)。取决于实施方式,光导越窄越能够在空间上更好地混合光。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源光(也称为细长虚拟灯丝)发 射的光。
[0053] 虽然光学禪合器220和光导230由数片实屯、透明材料形成,但是中空结构也是可行 的。例如,光学禪合器220或光导230或两者可在具有反射内表面的情况下为中空的而非为 实屯、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% W上 的入射光将被有效引导到光学提取器。
[0054] 光学提取器240还由可与形成光导230的材料相同或不同的一片实屯、透明材料(例 如,玻璃或透明有机塑料,诸如聚碳酸醋或丙締酸)组成。在图2A示出的实例实施方式中,光 学提取器240包括重新导引(例如扁平)表面242和244W及弯曲表面246和248。扁平表面242 和244表示重新导引表面243的第一和第二部分,而弯曲表面246和248表示灯具模块200的 第一和第二输出表面。
[0055] 表面242和244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
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