专利名称：Led准直光学器件模块和使用该模块的灯具的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及人工光或者人工照明的创建，并且具体地，涉及可以单独采用或者以阵列布置在共同基座上的发光二极管(LED)准直光学器件模块和使用该模块的灯具。
背景技术：
目前的LED芯片封装可以针对每个封装包含多个LED芯片，并且可以在封装本身上具有相对简单的光学器件，这些光学器件使得第二光学系统成为必要，以提供任何需要的颜色混合、准直或者其他波束成形。这些现有的LED芯片封装必须使功率与包括准直和颜色混合的波束成形需求相平衡。举例来说，在舞台照明应用中(诸如那些与产生戏剧、舞蹈、歌剧和其他表演艺术有关的照明)，所需要的强度和与待照亮的区域的距离以及灯具的光线或者视场角度决定了 LED芯片封装具有相当大的功率。此外，由于应用的性质，还需要良好成形的光线。亮度需求通过使用大量LED来满足，而这些LED继而使得难以将光的集合形成为单个均勻并且同质的光瞳(homogenous pupil)。通常，必须为均勻性而牺牲功率， 反之亦然。仍然需要处理一方面是功率与另一方面是准直和颜色混合之间的折衷的解决方案。公开了 LED准直光学器件模块、使用该模块的灯具以及光学装置。本文给出的解决方案缓和了一方面是功率与另一方面是准直和颜色混合之间的折衷。在LED准直光学器件模块的一个实施方式中，LED芯片提供多个光源。例如，可以是光导管、管或者柱的光学导体被叠置在LED芯片上，以混合从光源接收的光。在穿过光学导体之后，经混合的光进入复合式抛物面聚光器(CPC)，该CPC耦合到光学导体。CPC使从光学导体接收的光准直，从而使得发射基本上同质的光瞳。在灯具的一个实施方式中，分别在基座上布置多个LED准直光学器件模块。外壳适于容纳该基座和LED光学器件模块。灯具可以提供针对各种应用的完整发光设备。在舞台照明领域中的光学器件的一个实施方式包括光学导体(例如，可以是管、 光导管或者柱)，其用于在输入孔径处接收光并且将光传播通过该孔径到输出孔径，该输出孔径具有基本上等于输入孔径的截面面积的截面面积。第一壁部分将输入孔径与输出孔径连接在一起，以使用反射性材料限定多个传输路径，以允许混合从光学导体的输入孔径到输出孔径的光。主体(可以是锥形主体)从入口孔径起截面面积增加，该入口孔径贯穿光学导体的输出孔径到出口孔径。第二壁部分(其可以是抛物线壁部分)将入口孔径与出口孔径相连接，并且从入口孔径的截面面积发散到属于出口孔径的较大截面面积。第二壁部分允许光从入口孔径到输出孔径的准直传输。
为了更完整地理解本发明的特征和优点，现在将与附图一起参照本发明的详细描述，在附图中，不同附图中的对应标记指代对应部分，并且在附图中
图IA是并入了根据本文给出的教导的LED准直光学器件模块的灯具的一个实施方式的透视图；图IB是在图IA中描绘的灯具的透视图，其具有部分截面以更好地解释内部部件；图IC是图示了图IA和图IB的LED准直光学器件模块的阵列的进一步细节的透视图；图ID是在图IC中示出的LED准直光学器件模块的阵列的顶视图；图2是LED准直光学器件模块的阵列的另一实施方式的顶视图；图3是LED准直光学器件模块的阵列的又一实施方式的顶视图；图4A是LED准直光学器件模块的一个实施方式的正视图；图4B是图4A中图示的LED准直光学器件模块的横截面图；图4C是图4A中图示的LED准直光学器件模块的顶视图；图4D是当沿图4A的线4D-4D观看时的LED芯片封装的顶视图；图5A是横贯图4A中图示的LED准直光学器件模块的单个光线的横截面图；图5B是横贯图4A中图示的LED准直光学器件模块的多个光线的横截面图；图6是横贯LED准直光学器件模块的另一实施方式的多个光线的横截面图；图7是横贯LED准直光学器件模块的又一实施方式的多个光线的横截面图；图8至图10是供与本文给出的LED准直光学器件模块一起使用的光学导体的各种实施方式的顶部横截面图；图11至图13是供与本文给出的LED准直光学器件模块一起使用的主体的各种实施方式的顶部横截面图；图14至图15是供与本文给出的LED准直光学器件模块一起使用的光学导体的各种实施方式的顶部横截面图；图16至图17是供与本文给出的LED准直光学器件模块一起使用的CPC的各种实施方式的顶部横截面图；图18是强度与竖直角的示意图，其表示了针对图5A至图5B的LED准直光学器件模块的基准强度；图19是强度与竖直角的示意图，其表示LED准直光学器件模块的优化的基准强度；图20是强度与竖直角的示意图，其表示LED准直光学器件模块的圆形间隔封装阵列的基准强度；图21是LED准直光学器件模块的圆形间隔封装阵列的、光效率和峰值光通量与电流密度的示意图；图22是针对LED准直光学器件模块的圆形间隔封装阵列的相对于U’、V’颜色平面的琥珀色裸片色度图；以及图23是针对LED准直光学器件模块的圆形间隔封装阵列的相对于U’、V’颜色平面的白色裸片色度图。
具体实施方式
尽管以下将详细讨论本发明的各种实施方式的使用和制造，但是应当理解，本发明提供了许多可应用的发明性概念，这些概念可以体现在各种具体上下文中。本文讨论的具体实施方式
仅是举例说明了使用和制作本发明的具体方式，而并不限定本发明的范围。首先参照图IA至图1D，其中描绘了根据本文给出的教导的灯具的一个实施方式， 该灯具被示意性地图示并且一般性地指定为10。外壳12适于容纳基座14和统一标记为 16并且紧固在外壳12内的LED准直光学器件模块。LED准直光学器件模块包括各个LED 准直光学器件模块16-1、16-2、16-3、16-4、16-5、16-6以及16_7。同样安装到基座14并且封闭在外壳12中的散热器子组件18吸收并且耗散由发光二极管准直光学器件模块16产生的热。在一个实施方式中，在散热器的数目与发光二极管准直光学器件模块16的数目之间存在一对一的对应性。此外，在一个实施方式中，散热器子组件18包括基本上静音的风扇，该风扇可以为包括发光二极管准直光学器件模块16的内部部件提供强迫的空气冷却。外壳12由旋转地连接到支撑结构22的轭状物20装配在适当位置。贯穿外壳12、 轭状物20以及支撑结构22定位的电子器件子组件M向灯具10提供机动化的移动和电子器件。电子器件子组件M可以包括多个板上处理器，这些处理器提供诊断和自校准功能以及内部测试例程和软件更新能力。灯具10还可以包括任何所需的电子器件，诸如到电源的连接。如图所示，包括了最后的透镜26，以添加末端效应。LED准直光学器件模块16布置在单层紧密封装布置观中，而LED准直光学器件模块16-1至16-6定位在与中心定位的光学器件模块16-7接触的六边形位置中。外围LED 准直光学器件模块16-1至16-6触及两个相邻的外围LED准直光学器件模块以及内部地布置的光学器件模块16-7。举例来说，LED准直光学器件模块16-1触及邻近的LED准直光学器件模块16-2和16-6以及定位在内部的光学器件模块16-7。在一个实施方式中，LED准直光学器件模块16-1至16-7的阵列可以具有8英寸(8. 32厘米)的直径。相对于LED准直光学器件模块16-4，LED芯片封装30向用于混合光的光学导体32提供光。CPC 34耦合到光学导体32，以使从光学导体32接收的光准直。在准直之后，光作为基本同质的光瞳离开灯具10。灯具10的部件或者整个灯具10可以视为用于舞台照明和相关应用的光学器件模块。图2和图3描绘了 LED准直光学器件模块16的其他实施方式。关于图2，LED准直光学器件模块16定位在单层圆形间隔封装布置36中。在该布置中，LED准直光学器件模块16-1至16-6分别定位在围绕中心定位的模块的外围点处，该中心定位的模块为LED 准直光学器件模块16-7。在一个实施方式中，LED准直光学器件模块16之间的间隔近似为 0. 19 英寸(3mm)。关于图3，LED准直光学器件模块16_1至16_3定位在线性单层布置38中，其中内部LED准直光学器件模块16-2被布置成与外部LED准直光学器件模块16_1、16_3接触。 应当理解，LED准直光学器件模块可以布置在除了图IA至图1D、图2和图3中图示的阵列的其他阵列中。可以在阵列中利用任何数目的LED准直光学器件模块，并且该阵列可以采取各种形式，包括那些在LED准直光学器件模块之间提供紧密接触，以及那些在LED准直光学器件模块之间提供间隔，甚至包括那些提供以上组合的形式。此外，LED准直光学器件模块16可以以呈角度的方式、线性方式或者它们的组合的方式来布置。图4A至图4D描绘了 LED准直光学器件模块16_4。LED芯片封装30提供光源并且包括布置在单个伸长基座构件44上的阵列42中的多个有颜色的LED芯片G、R、B、W，基座构件44可以包括提供焊接引线(未示出)。如图所示，LED芯片G、R、B、W已经被定位成相对于光学导体32和CPC 34提供期望的角度发射模式，以增加颜色混合。然而，应当理解的是，依赖于应用，LED芯片G、R、B、W可以布置在其他类型的阵列中。阵列42的LED芯片G、R、B、W包括分别发射绿光、红光、蓝光和白光的常规绿色、红色、蓝色和白色LED芯片。这种LED芯片有助于有效注入到光学导体32中，并且极大地增强光混合。如所描绘的，为了进一步增强由LED芯片封装生成的白光的质量，利用了包括一个红色LED芯片(R)、一个绿色LED芯片(G)、一个蓝色LED芯片(B)和一个白色LED芯片 (W)的四个LED芯片。然而，考虑随着LED芯片设计进步，可以在阵列中使用不同数目的LED 芯片和/或不同颜色LED芯片以优化由LED芯片封装30生成的光的质量。举例来说，在一个实施方式中，利用了包括一个红色LED芯片(R)、一个绿色LED芯片(G)、一个蓝色LED芯片(B)、一个琥珀色LED芯片(A)的四个LED芯片。进一步举例来说，在另一实施方式中，利用了包括一个红色LED芯片(R)、两个绿色LED芯片(Gl、G2)、一个蓝色LED芯片(B)的四个LED芯片。进一步考虑可以在LED芯片封装30中使用高功率LED芯片和低功率LED芯片这两者。在本文给出的教导的一个实施方式中，伸长的基座构件44可以包括电绝缘外壳 46，其例如由塑料或者陶瓷制成，该外壳将在其上具有少量硅的金属散热器纳入其中。金属散热器为布置在其上的LED芯片封装30提供散热。此外，进一步热耗散由散热器子组件18 提供，该子组件如所阐明的包括基本上静音的风扇，以在金属散热器附近供应强迫的空气冷却。伸长的基座构件44可以进一步包括弓丨线，这些引线通过外壳与金属散热器和LED芯片G、R、B和W电隔离。焊接线将LED芯片G、R、B和W电连接到引线。光学导体32在第一末端处具有截面面积为^ir12的输入孔径48，其中半径为Γι，并且在第二末端处具有截面面积为^ir22的输出孔径50，其中半径为r2。光学导体32叠置在 LED芯片封装30以及LED芯片G、R、B和W上，以在输入孔径48处接收来自光源的光，并且将光递送至输出孔径50。第一截面面积^ir12可以基本上等于第二截面面积^ir22,从而使得输入孔径48和输出孔径50具有基本上相等的直径，并且巧可以等于r2。可以是圆柱壁部分的壁部分52将输入孔径48与输出孔径50相连接，并且可以包括大体上形成圆柱体的旋转表面。壁部分52包括反射性材料M，其限定多个传输路径，以允许光在从输入孔径48 至输出孔径50在内部空间56内混合。在一个实施方式中，壁部分52可以是用于混合光的壁装置，从而将输入孔径48与输出孔径50相连接。光学导体32的长度I1由与由光源发射的光的混合有关的设计参数决定。此外，光学导体32的长度I1沿着光学导体32的纵向轴测量，该轴基本上与LED芯片封装30的水平轴正交。CPC 34耦合到光学导体32。关于CPC 34，形成主体60，该主体在一个实施方式中可以为锥形主体，该主体在第一末端处具有截面面积为^ir32的入口孔径62，其中半径为 r3，并且在第二末端处具有截面面积为^ir42的出口孔径64，其中半径为r4。入口孔径62横贯输出孔径50并且锥形主体60被布置成将光递送至出口孔径64。入口孔径62的截面面积π r32基本上等于输出孔径50的截面面积π r22，并且出口孔径64的截面面积π r42大于入口孔径62的截面面积πι·32。因此，在该实现方式中，r4 > r3 = r2 =巧。在第二末端处的缘72可以具有多种形式，包括所图示的弧形边缘，该弧形边缘包括一系列相邻弧线。这种类型的缘实施方式允许LED准直光学器件模块以彼此齐平接触放置在紧密封装布置中。
可以是弯曲壁部分的壁部分66将入口孔径62与出口孔径64相连接，并且从截面面积^ir32到截面面积^ir42发散。壁部分66包括反射性材料68，从而允许光从入口孔径 62至出口孔径64的准直传输。壁部分66可以是将入口孔径62与出口孔径64相连接，并且从截面面积nr32到截面面积^ir42发散的壁装置。壁部分66可以包括抛物线壁部分，该抛物线壁部分包括大体上形成锥形的旋转表面。CPC 34的长度I2例如由与期望的准直和光混合程度有关的设计参数决定。此外，CPC 34的长度I2沿着CPC 34的纵向轴测量，该轴基本上与光学导体32的纵向轴对准并且与LED芯片封装30的水平轴正交。应当理解，依赖于应用，长度I1与长度I2之间的关系可能与所描绘的不同。在一个实施方式中，CPC 34其特征在于以下事实在其最小孔径(入口孔径62) 处进入装置的光线在其在较大孔径(出口孔径62)处离开CPC 34时，从内部表面到弯曲壁部分66只反射一次。在该实现方式中，CPC 34被设计成使在输入孔径62处接收的光能量
的给定通量准直。在该实施方式中，本文描述的聚光器(无论该聚光器是否具有抛物线或者其他几何特性均称为CPC)具有由棱形、透明的低传输损耗介电材料制成的反射材料68。如将在图 11至图13中讨论的，其他几何特性也在本文给出的实施方式的范围内。CPC 34的内部反射表面70的反射材料68能够由其制成的介电材料包括具有高折射率的透明聚合物，诸如但是不限于丙烯酸聚合物或者基于聚碳酸酯的聚合物。图5A描绘了横贯LED准直光学器件模块16_4的单个光线。光学导体32 (其可以是光混合柱或者光导管)使由光源在其中传输的光束同质化。光束的强度重心以纵向方式从输入孔径48向输出孔径50移动。沿光混合柱布置的反射材料M的反射表面包括相对于光在其中移动的纵向方向或者轴向方向垂直或者倾斜的表面法线。反射性材料为光线提供路径(诸如路径80、82)，以便于行进，并且借此彼此混合。LED芯片(G、R、B、W)使至少一部分的方向朝向光学导体32的内部空间56定向。CPC ；34以θ^θ。描绘，其中Qi标识输入角，并且Θ。标识输出角。通过取具有其焦点Q的抛物线I3R的一段并且围绕旋转轴旋转该段可以更好地理解一个实施方式的几何特性，该段与抛物线的轴ζ呈角度Qi，轴ζ垂直于穿过LED芯片封装30的水平轴χ。围绕ζ轴旋转的轴限定了入口孔径和出口孔径的中心。这样的CPC构造其特征在于在输入孔径处以相对于轴ζ呈小于+/_ θ i的角度进入的光线将在相对于轴ζ呈小于+/_ θ。的角度内的不多于一个反射之后离开CPC。如图所示，光线84、86从LED芯片封装40的LED芯片R发射。从光线84的入射角为使得光线84并不与光学导体32的内部空间56接触。在另一实施方式中，由于光学导体 32的位置，所有或者几乎所有光线都与内部表面56接触。然而，光线86与内部表面56接触，并且随后在进入CPC 34之前从光学导体32的反射性材料M反射6次，在CPC 34处， 光线86由从CPC 34的内部表面70的单个反射准直。如图所示，在光学导体32中的多个反射促使光线86越过光学导体32的纵向轴z，借此对光混合做出贡献。图5B描绘了横贯LED准直光学器件模块的多个光线。光学导体32叠置在LED芯片30上，以在输入孔径48处从LED G、R、B、W源接收光。LED G_1、R、B、W至少部分地朝向光学导体32的内部空间56定向。如图所示，在LED G、R、B、W之间存在横向偏移，以在LED和反射性材料之间提供入射角，以供应从该反射性材料的反射。光学导体32提供被多个光线(统称为光束洲)横贯的多个路径89。多个路径89将所接收的光线混合，并且促使光束88的强度重心以纵向的方式从输入孔径48向输出孔径50移动。光学导体的反射性材料被定向成将光从输入孔径48向输出孔径50传播，其中，经混合的光由CPC 34在入口孔径62处接收。然后发生光从入口孔径62到出口孔径64的准直的传输，以从单个反射产生基本上同质的光瞳，在CPC 34内的准直传输。光束作为基本上同质的光瞳90离开出口孔径64。图6和图7描绘了 LED准直光学器件模块的其他实施方式。参照图6，LED准直光学器件模块16-8产生光的基本上同质的光瞳92，其与在图5中产生的光具有不同的轮廓。 在图7中，LED准直光学器件模块16-9具有圆形的聚碳酸酯光导管94和在标识为CPC 96 的中空金属化反射器内近似80%的反射率的组合，该模块产生光的另一基本上均勻的光瞳 98。应当理解，在图5A至图7中图示的LED准直光学器件模块的构造可以变化。例如，光学导体和CPC可以集成地形成或者绑定在一起以形成集成单元。诸如应用特定的特性和成本之类的因素可以确定优选的构造技术。图8至图10描绘了供与LED准直光学器件模块16 —起使用的光学导体32的各种实施方式。在图8中，光学导体32包括壁部分52。然而，应当理解，光学导体32并不限于圆柱壁部分。光学导体32还可以包括创建不同的壁部分和相应的内部空间56的非圆柱形状，例如壁。举例来说，参照图9，光学导体32包括具有6个边的小面化壁部分，其标识为六边形壁部分100。进一步举例来说，在图10中，光学导体32包括具有8个边的壁部分，标识为八边形壁部分102。光学导体32可以包括任何数目的边或者小面，并且其还可以包括圆形或者圆柱壁部分。图11至图13描绘了 CPC 34的主体60的各种实施方式。在一个实现方式中，发光二极管准直光学器件模块16并不限于具有如图11所示的弯曲壁部分66的锥形主体60。 备选地，如在图12和图13中所示，发光二极管准直光学器件模块16可以包括具有任何数目的边或者面的主体，诸如图12的主体60和图13的主体60。在这些实施方式中，不是利用弯曲壁部分，而是利用了具有边或者小面的壁部分，诸如分别在图12和图13中给出的壁部分104和壁部分106。主体60可以包括任何数目的边或者小面，并且其还可以包括以上提到的弯曲壁部分。图14至图15描绘了供与本文给出的LED准直光学器件模块16 —起使用的光学导体32的一些实施方式。如先前所讨论的，光学导体32可以采取各种形状。除了具有多种形状之外，光学导体32例如可以是具有侧壁的管或者混合管(例如，图8)、柱(例如，图 14)、其中具有主体的管(例如，图1 或者以上的组合。具体地，参照图14，光学导体32是具有包括反射材料M的壁部分52的柱。参照图15，光学导体32包括具有其中具有主体 32b的管构件32a以及相关的壁部分52a、5 和反射性材料Ma、Mb。图16至图17描绘了供与本文给出的LED准直光学器件模块16 —起使用的CPC 34的主体60的实施方式。与光学导体32类似，CPC34的主体60可以具有多种形式，例如， 包括具有侧壁的主体60(例如，图11)；为实心构件的主体60(例如，图16)，其具有壁部分 66和反射性材料68 ；具有侧壁构件60a和布置在其中的实心构件60b的主体60(图17)， 其具有壁部分66a、66b以及反射性材料68a、68b ；或者以上的组合。
图18描绘了表示针对具有六边形定位的单层紧密封装布置的基准强度的、强度相对于竖直角的示意图。此处，光入射的竖直角以度数表达，并且强度如线110所示。图19 描绘了表示针对发光二极管准直光学器件模块的六边形阵列的基准强度的、强度相对于竖直角的示意图。线120表达了强度与竖直角之间的关系。在该实施方式中，优化的基准强度模型产生了可能的最窄的角度分布，而不损害颜色均勻性。该模型的角度分布可以通过减小光导管输入平面或者增加光导管输出平面的尺寸而进一步减小。最后，图20描绘了表示LED准直光学器件模块的单层圆形间隔封装布置的基准强度的、强度相对于竖直角的示意图。在该附图中，线130示出了强度与竖直角的关系。由该图表示的设计超过了 10000 流明的光通量需求。六边形+CPC实施方式(图18)效率为69%并且具有更好的颜色均勻性，而圆形+中空CPC(图20)反射体实施方式效率为49%，其具有包括圆形聚碳酸酯光导管和中空金属化CPC反射体的两片方式。图21是示出了相对照明效率以及峰值光通量作为电流密度的函数的示意图。光效率的线140表达了光通量与辐射通量的比率(以每瓦流明为单位(lm/W))作为电流密度 (A/mm2)的函数。此外，峰值光通量的线150表达了流明通量(以流明为单位(Im))作为电流密度(A/mm2)的函数。图22描绘了针对前述具有单层圆形间隔封装布置的LED准直光学器件模块的圆形阵列的、相对于u’、v’比色法颜色空间坐标的琥珀色裸片色度图。所描绘的CIELUV颜色空间，CIE 1976 (L*，u*，V*)是Adams色差颜色空间，并且是CIE 1964颜色空间(CIEUVff) 的更新。它们的差别包括轻微修改的亮度标度，以及修改的统一色度标度(例如，其中坐标中的一个ν’是其I960个前任的ν的1. 5倍)。所显示的波长以纳米(nm)表达。以下转换和变换是可应用的L* = 116(Y/Yn)1/3-16，Y/Yn > (6/29)3(29/3)3 (Y/Yn)，Y/Yn < = (6/29)3u* = 13L*(u，-U，n)ν* = 13L*(v，-ν，n)u，= 4X (X+15Y+3Z) = 4x/(_2x+12y+3)v，= 9Y (X+15Y+3Z) = 9Y/ (-2x+12Y+3)关于从(U’，V’)到(x，y)的变换χ = 9u，/(6u，-16v，+12)y = 4v，/(6u，-16v，+12)u，= u*/13L*+u，nv，= v*/13L*+v' nY = YnL* (3/29)3，L* < = 8Yn(L*+16)/116)3，L* > 8X = Y(9u，/4v，)ζ = Y((12_3u，_20v，)/4v，)被转动的U形轨迹边界160表示单色光或者光谱颜色，或者松散的彩虹颜色。轨迹的下边界表示紫色的线，并且表示通过混合红色和蓝色波长的光而获得的非光谱颜色。应当理解，在实际中，该边界是不明显的(hard)，这是由于由眼睛的神经末梢的敏感度在可见光谱的极限端的下降而导致颜色恰好变得越来越暗。在轨迹的外围上的颜色为饱和的，并且颜色变得越来越不饱和并且在曲线的中间的某些位置处趋于白色。在曲线外部的颜色在色域(gamut)之外，然而，色度图不是被感知地均勻的。也就是说，曲线的任何区域的面积并不是很好地与在该区域中感知地可分辨的颜色相关。此外，不同光的LED源可以具有本质上不同的颜色色域。图23描绘了针对具有单层圆形间隔封装布置的发光二极管准直光学器件模块的圆形阵列的、相对于U’、V’比色法颜色空间坐标的白色裸片色度图。与图22类似，所显示的波长以纳米(nm)表达，并且被转动的U形轨迹边界170表示单色光。如图所示，被转动的U形轨迹边界160表示在u’、v’中的人眼不可分辨的偏离，并且平均色度值为0. 06的数量级。尽管已经关于示例性的实施方式描述了本发明，但是该描述并不应当被理解为限制性的。当参照该描述时，对示意性实施方式的各种修改和组合以及本发明的其他实施方式对本领域技术人员将会明显。因此，旨在使所附权利要求书涵盖任何这种修改或者实施方式。
权利要求
1.一种发光二极管准直光学器件模块(16)，包括发光二极管芯片(30)，提供多个光源(G、R、B、W)；光学导体(32)，具有为第一截面面积(^ir12)的输入孔径(48)，和为第二截面面积 Qr22)的输出孔径(50)，所述光学导体(32)叠置在所述发光二极管芯片(30)上，以在所述输入孔径0 处从所述多个光源(G、R、B、W)接收光，并且将所述光递送到所述输出孔径(50)，所述第一截面面积(^ir12)基本上等于所述第二截面面积(^ir22)；第一壁部分(52)，将所述输入孔径08)与所述输出孔径(50)相连接，所述第一壁部分 (52)为第一反射性材料64)，所述第一反射性材料(54)限定多个传输路径，从而允许混合从所述输入孔径0 到所述输出孔径(50)的光；主体(60)，在第一末端处形成具有为第三截面面积(π r32)的入口孔径(6 ，并且在第二末端处形成具有为第四截面面积(nr42)的出口孔径(64)，所述入口孔径(6 贯穿所述输出孔径(50)，并且所述主体(60)布置成将所述光递送到所述出口孔径(64)，所述第三截面面积(η r32)基本上等于所述第二截面面积(η r22)，所述第四截面面积(π r42)大于所述第三截面面积Ur32)；以及第二壁部分(66)，将所述入口孔径(6 与所述出口孔径(64)相连接，并且从所述第三截面面积(Jir32)到所述第四截面面积(Jir42)发散，所述第二壁部分(66)为第二反射性材料(68)，从而允许所述光从所述入口孔径(6 到所述出口孔径(64)的准直的传输。
2.根据权利要求1所述的发光二极管准直光学器件模块(16)，其中，所述发光二极管芯片(30)进一步包括多个发光二极管(G、R、B、W)。
3.根据权利要求1所述的发光二极管准直光学器件模块(16)，其中所述发光二极管芯片(30)进一步包括绿色、红色、蓝色以及白色发光二极管(G、R、B、W)。
4.根据权利要求1所述的发光二极管准直光学器件模块(16)，其中所述发光二极管芯片(30)进一步包括绿色、红色、蓝色以及琥珀色发光二极管(G、R、B、A)。
5.根据权利要求1所述的发光二极管准直光学器件模块(16)，进一步包括基座(14)， 所述发光二极管芯片(30)和所述光学导体(3 安装在所述基座(14)上。
6.根据权利要求1所述的发光二极管准直光学器件模块(16)，其中，所述光学导体 (32)的纵向轴(Z)基本上与所述发光二极管芯片(30)的水平轴(X)正交。
7.根据权利要求1所述的发光二极管准直光学器件模块(16)，进一步包括安装到所述主体(60)的所述出口孔径(64)的最后的透镜( )，所述最后的透镜06)用于调节所述光。
8.一种发光二极管准直光学器件模块(16)，包括发光二极管芯片(30)，提供多个光源(G、R、B、W)；光学导体(32)，叠置在所述发光二极管芯片上，所述光学导体(3 用于混合从所述多个光源(G、R、B、W)接收的光；以及复合式抛物线聚光器(34)，耦合到所述光学导体(32)，所述复合式抛物线聚光器(34) 用于使从所述光学导体(3 接收的所述光准直。
9.根据权利要求13所述的发光二极管准直光学器件模块(16)，其中，所述多个光源 (G、R、B、W)发射至少部分朝向所述光学导体(32)的内部空间(56)定向的光。
10.根据权利要求8所述的发光二极管准直光学器件模块(16)，其中所述光学导体(32)进一步包括反射性材料(M)，所述反射性材料(54)将所述光从所述发光二极管芯片 (30)传播到所述复合式抛物线聚光器(34)。
11.根据权利要求8所述的发光二极管准直光学器件模块(16)，其中，所述光在入口孔径(62)处进入所述复合式抛物线聚光器(34)，并且在出口孔径(64)处离开所述复合式抛物线聚光器之前，在所述复合式抛物线聚光器的内表面反射一次。
12.一种灯具(10)，包括:基座(14)；多个发光二极管准直光学器件模块(16-1至16-7)，分别布置在所述基座(14)上，所述多个发光二极管准直光学器件模块(16-1至16-7)的每个包括发光二极管芯片(30)，提供多个光源(G、R、B、W)；光学导体(32)，叠置在所述发光二极管芯片(30)上，所述光学导体(3 用于混合从所述多个光源(G、R、B、W)接收的光；以及复合式抛物线聚光器(34)，耦合到所述光学导体(32)，所述复合式抛物线聚光器(34) 用于使从所述光学导体(3 接收的所述光准直；以及外壳(12)，适于容纳所述基座(14)和所述多个发光二极管光学器件模块(16-1至 16-7)。
13.根据权利要求12所述的灯具(10)，其中，所述多个发光二极管准直光学器件模块 (16-1至16-7)被布置成使得由相应复合式抛物线聚光器(34)发射的光形成单个同质的光瞳(90)。
14.根据权利要求12所述的灯具(10)，其中，所述多个发光二极管准直光学器件模块 (16-1至16-7)的一部分线性地布置在所述基座(14)上。
15.根据权利要求12所述的灯具(10)，其中，所述多个发光二极管准直光学器件模块 (16-1至16-7)的一部分以呈角度的方式布置在所述基座(14)上。
全文摘要
公开了一种LED准直光学器件模块(16)和使用该模块的灯具(10)，以及用于舞台照明的光学器件。在LED准直光学器件模块(16)的一个实施方式中，LED芯片(30)提供多个光源(G、R、B、W)。光学导体(32)叠置在LED芯片(30)上，以用于混合从多个光源(G、R、B、W)接收的光。在穿过所述光学导体(32)之后，经混合的光进入复合式抛物线聚光器(34)，该复合式抛物线聚光器(34)耦合到光学导体(32)。该复合式抛物线聚光器(34)用于使从光学导体(32)接收的所述光准直，从而发射同质的光瞳(90)。
文档编号G02B6/00GK102369391SQ201080014696
公开日2012年3月7日 申请日期2010年3月29日 优先权日2009年3月31日
发明者J·A·亚当斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司