固态发光器照明组件和灯具的制作方法

文档序号:18547052发布日期:2019-08-27 21:46阅读:158来源:国知局
固态发光器照明组件和灯具的制作方法

本发明涉及一种固态发光器照明组件。本发明还涉及一种灯具。



背景技术:

在过去几年中,特别是在专业照明通道中,由于节能和投资回收期短,大多数传统的聚光灯已经被发光二极管(led)改装聚光灯所取代。传统白炽发光器和led的特性差异需要光学器件、热管理解决方案和电路的不同设计。虽然不同的方面必须以不同的方式设计,但是还需要led改型聚光灯可以直接替换传统灯具而无需对灯具进行任何修改。因此,如果led改型聚光灯具有与传统灯具完全相同的形状和尺寸,则是有利的。

例如,jp2011198659a公开了一种led灯具,其配备有用于引导来自led光源的光的导光透镜,入射面、内部反射面、外部反射面和发射面安装在导光透镜上。内部反射面通过围绕中心轴线(该中心轴线被布置为使得穿过端点的切线变为与中心轴线平行)旋转四分之一圆弧来形成,使得穿过端点的切线变为垂直于中心轴线,并且使得端点位于比端点更靠近中心轴线的位置。外部反射面通过围绕中心轴线(该中心轴线被布置为使得穿过端点的切线变为与中心轴线平行)旋转四分之一圆弧来形成,使得穿过端点的切线变为垂直于中心轴线,并且使得端点位于比端点更靠近中心轴线的位置。

例如,us2014/340927公开了一种用作灯具的光导。该灯具包括至少一个固态光源(诸如led)和被配置为从固态光源接收光的光导。来自光源的光耦合到光导中并且通过全内反射在其内传输,直到光离开光导。光导的形状引起并且引导光的提取,并且还可以用于产生所提取的光的特定图案。这种形状包括线性楔形和扭曲楔形。光学膜可以被包括在光导的光输入和输出表面上。

例如,wo2014/080771a1公开了一种照明装置,其经由导光体引导和投射led元件的投射光,这些导光体由上部导光体、中间部分导光体和下部导光体构成。上部导光体是中空圆柱体,并且朝向上部导光体的分隔壁内部部分投射照明光的led元件位于其上端面上。中间导光体具有弯曲的中空形状,这些中空形状被弯曲使得沿着上部导光体的分隔壁内部部分从led元件投射并且几乎线性地进行的照明光被阻挡,并且在上部导光体的外圆周方向上加宽。下部导光体具有在几乎水平方向上延伸的中空凸缘形状,以与上部导光体正交。

例如,us2013/155719a1公开了一种用作灯具的光导。该灯具包括至少一个固态光源(诸如led)和被配置为从固态光源接收光的光导。来自光源的光耦合到光导中并且通过全内反射在其内传输,直到光离开光导。光导的形状引起并且引导光的提取。该形状还可用于创建所提取的光的特定图案。

基于发光二极管的聚光灯的示例例如在cn204083872u中公开。在反射器的中心处设置有发光二极管并且在发光二极管之上设置有光导。发射光耦合到光导中,并且由于光导的特定形状,大部分光经由光导的侧表面朝向反射器发射。反射器将入射光朝向聚光灯的光出射窗口或光出射光阑反射,使得光束被发射到聚光灯的周围环境。在这种解决方案中,光导用于并且被设计为模拟传统白炽发光器的光发射模式。jp5437128b2中提供了类似的解决方案。

上述文献的解决方案难以集成在例如ar111聚光灯中。这些文献的光导的具体设计使得上述文献的焦点相对较厚。此外,如果ar111聚光灯必须发射相对较窄的光束,例如全宽半最大(fwhm)光束角为7度,则在ar111聚光灯中使用上述文献的解决方案是不可能的。



技术实现要素:

本发明的一个目的是提供一种固态发光器照明组件,其紧凑并且使得能够在改型灯中使用固态发光器照明组件。

为此目的,根据本发明的一个方面,提供了一种固态发光器照明组件。为此目的,根据本发明的另一方面,提供了一种灯具。

固态发光器照明组件用于发射光束。固态发光器照明组件包括光出射窗口、反射器、光导和固态发光器。在使用中,光束通过光出射窗口透射到固态发光器照明组件的周围环境。在使用中,反射器将入射光照朝向光出射窗口反射。反射器具有弯曲的反射表面并且具有朝向光出射窗口弯曲的至少一个边缘。光导具有第一端,在使用中,第一端将光耦合到光导中。光导具有第二端,在使用中,第二端将光耦合出光导。光导在第一端与第二端之间具有侧表面。在使用中,光导通过全内反射将来自第一端的耦入光引向第二端。第一端布置在反射器的至少一个边缘的第一侧。第一侧是远离反射表面的一侧——换言之,在至少一个边缘的一侧是反射表面,而在至少一个边缘的另一侧是第一侧。第二端布置在反射器与光出射窗口之间的位置,并且在使用中,在远离光出射窗口朝向反射器的方向上发射耦出光。远离光出射窗口朝向反射器的方向是不直接指向光出射窗口但是从第二端指向反射器的方向。固态发光器布置在反射器外部。固态发光器布置在第一侧的特定位置处。换言之,在俯视图中沿着从光出射窗口朝向反射器的方向来看,固态发光器位于至少一个弯曲边缘的远离反射表面的一侧。在使用中,固态发光器朝向光导的第一端发射光。在使用中,由反射器朝向光出射窗口反射的光的一部分经由侧表面穿过光导透射。

这些措施具有如下这样的效果:固态发光器照明组件可以制造得相对紧凑,例如相对较薄,使得它很好地适合传统的ar111聚光灯。这表示,在这种情况下,从光出射窗口到固态发光器照明组件的后侧的距离相对较小。固态发光器不在反射器上方的这一事实有助于实现相对较薄的固态发光器照明组件。此外,反射器的面积可以相对较大,因为不需要通过用于固态发光器的区域来中断反射器,例如,在所引用的中国专利申请的实施例中。相对较大的反射器表示最大峰值光输出可以相对较大并且固态发光器照明组件不太会被体验为点光源(并且因此降低了眩光体验的风险)。固态发光器设置在反射器外部,并且因此,相对容易将光源耦合到冷却结构以将热量从光源传输出去。

在固态发光器的设计中,设计反射器有相当多的自由度,因为固态发光器设置在除反射器之外的另一位置,并且因为光导用于将光传输到反射器。因此,应用在相对较窄的光束中发射光的反射器是相对容易的。另外,它还提供了以下优点:可以进一步优化反射器设计以校正固态发光器照明组件的其他元件的不利影响。

此外,光导的第一端和光导的第二端的定位使得光导不需要包括相对尖锐的曲线。这种相对尖锐的曲线可能导致第一端与第二端之间的漏光。漏光可能导致很多缺点,例如,用户的眩光体验、发射光束的形状的扭曲、以及效率/功效的损失。

可选地,反射器和/或光导绕轴线旋转对称。旋转对称反射器和/或光导的使用使得固态发光器照明组件能够集成在很多传统灯设计的设计/形状(例如,ar111设计)中。如果固态发光器照明组件用于传统的灯设计/形状,则必须有效地使用空间,这可以通过使用旋转对称反射器和/或光导来完成。由此可以获取相对较大的发光表面,这使得能够发射相对较高峰值强度的光。

可选地,反射器在至少一个方向上具有由左弯曲部分和右弯曲部分组成的截面形状。相对于截面形状的中心点来看,上述弯曲部分都包括朝向光出射窗口的方向弯曲的内边缘和朝向光出射窗口的方向弯曲的外边缘。在俯视图中沿着从光出射窗口朝向反射器的方向来看,固态发光器设置在左弯曲部分和右弯曲部分的内边缘之间。可选地,在俯视图中沿着从光出射窗口朝向反射器的方向来看,第一端布置在内边缘之间的区域中。在俯视图中沿着从光出射窗口朝向反射器的方向来看,第二端布置在左部和右部之一的内边缘与外边缘之间。或者,光导包括两个部分,这两个部分都具有第二端。在俯视图中沿着从光出射窗口朝向反射器的方向来看,两个第二端中的一端布置在左弯曲部分的内边缘与外边缘之间。在俯视图中沿着从光出射窗口朝向反射器的方向来看,两个第二端中的另一端布置在右弯曲部分的内边缘与外边缘之间。可选地,在俯视图中沿着从光出射窗口朝向反射器的方向来看,多个固态发光器设置在左弯曲部分和右弯曲部分的内边缘之间。

在上段的可选实施例中,固态发光器和可选的多个固态发光器靠近固态发光器照明组件的中心布置,并且彼此相对靠近地布置。这可以产生以下优点:必须使用相对较小的印刷电路板区域来为固态发光器提供电力,这降低了固态发光器照明组件的成本。

上面讨论的可选实施例可以是(部分)旋转对称的固态发光器照明组件,并且也可以是细长的(例如,线性的)设计。

上述固态发光器照明组件的设计具有多个自由度。应当注意,穿过光导透射的光的一部分在光导的侧表面处折射,因此,该光可以获取相对于必须发射到周围环境的光束的要求不是最佳的光传输方向。在可选的解决方案中,将入射光朝向光导反射以用于经由侧表面穿过光导透射的反射器的一部分的截面形状偏离理想的圆形或抛物线形状以校正由于经由侧表面透过光导的光线的折射而导致恶化的光束的一部分光的准直。在可选的解决方案中,光导的至少分段是弯曲的,并且由反射器朝向光出射窗口反射的光的一部分经由侧表面穿过该分段透射。沿着该分段的光导的截面厚度变化以补偿光导的分段对经由侧表面穿过分段透射的光线的准直的负面影响。

还可以使用其他措施来获取相对于一组要求而言最佳的透射光束。例如,光导的第二端适于影响由第二端朝向反射器发射的光强度分布以优化透射到周围环境的光束。例如,第二端可以是楔形的,可选地仅在截面视图中为楔形,可以是平的,可以是弯曲的,可以包括小平面,可以包括弯曲表面和小平面的组合或平坦表面和弯曲表面的组合,以及上述选项的其他组合。例如,光导的第一端、第二端或侧表面的部分包括用于混合被引导通过光导的光以优化在第二端处离开光导的光强度分布的结构。这种结构可以是表面粗糙度、表面纹理、凹陷、突起、在侧表面的部分处或在其中提供的颗粒、和/或任何其他合适的光混合结构。

可选地,固态发光器照明组件包括第二反射器,第二反射器布置在能够反射泄漏光的位置。泄漏光是由固态发光器发射的光,并且由于表面反射、光抑制、散射或者由于光发射方向不直接朝向光导的第一端而未被耦合到光导的第一端。第二反射器朝向光导的第一端或朝向光出射窗口反射泄漏光。该可选实施例可以减少眩光体验,可以减少透射光束相对于其要求的变形,并且可以提高固态发光器照明组件的效率。

根据本发明的另一方面,提供了一种灯具。该灯具包括根据本发明的上述方面和/或根据本申请中讨论的实施例之一的固态发光器照明组件。该灯具有与所讨论的固态发光器照明组件类似的效果和优点。

在所附权利要求中给出了根据本发明的装置和方法的其他优选实施例,其公开内容通过引用并入本文。

附图说明

参考在以下描述中通过示例描述的实施例并且参考附图,本发明的这些和其他方面将变得很清楚并且进一步阐明,在附图中:

图1a示意性地示出了固态发光器照明组件的第一实施例的截面视图,

图1b示意性地示出了沿着指示方向tv看到的图1a的固态发光器照明组件的第一实施例的俯视图,

图1c示意性地示出了固态发光器照明组件的第一实施例的顶侧的三维视图,

图2a示意性地示出了固态发光器照明组件的第二实施例的顶侧的三维视图,

图2b示意性地示出了固态发光器照明组件的第二实施例的底侧的三维视图,

图3a示意性地示出了固态发光器照明组件的第三实施例的顶侧的三维视图,

图3b示意性地示出了固态发光器照明组件的第三实施例的底侧的三维视图,

图4a示意性地示出了固态发光器照明组件的第四实施例的顶侧的三维视图,

图4b示意性地示出了固态发光器照明组件的第四实施例的底侧的三维视图,

图4c示意性地示出了固态发光器照明组件的第四实施例的截面视图,

图4d示意性地示出了固态发光器照明组件的第五实施例的截面视图,

图5a示意性地示出了固态发光器照明组件的第六实施例的顶侧的三维视图,

图5b示意性地示出了固态发光器照明组件的第六实施例的底侧的三维视图,

图6示意性地示出了适合的反射镜形状的截面视图和实施例,

图7a示意性地示出了固态发光器照明组件的第七实施例的截面视图,

图7b示意性地示出了固态发光器照明组件的第八实施例的截面视图,

图7c示意性地示出了固态发光器照明组件的第七实施例的三维视图,

图7d示意性地示出了固态发光器照明组件的第七实施例或第八实施例的光导的第二端的实施例,

图7e示意性地示出了固态发光器照明组件的第七实施例或第八实施例的光导的第二端的另一实施例,

图8示意性地示出了具有固态发光器照明组件的第一实施例的模拟发光分布的图表,

图9示意性地示出了光导的细节的侧视图,

图10示意性地示出了第二反射器的使用,

图11示意性地示出了细长固态发光器照明组件的实施例,以及

图12示意性地示出了灯具的实施例。

这些附图纯粹是图解性的,并未按比例绘制。在附图中,与已经描述的元素相对应的元素可以具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1a示意性地示出了固态发光器照明组件100的实施例的截面视图。固态发光器照明组件100包括光出射窗口110、反射器120'、120”、光导150'、150”和固态发光器160。

在使用中,固态发光器照明组件100通过光出射窗口110将光束发射到固态发光器照明组件100的周围环境。该光出射窗口110用虚线画出,这表示可能存在物理层,光通过该物理层发射到周围环境中,但是光出射窗口110也可以是固态发光器100的前侧的虚拟平面,光通过该虚拟平面发射到周围环境中。换言之,术语“窗口”必须被广泛地解释:它也可以是未被透明/半透明材料覆盖的孔。光出射窗口110可以垂直于发射到周围环境中的光束的中心光线布置。在一个实施例中,光出射窗口110是透明板,例如,由玻璃制成或由透明的透光材料制成。光出射窗口110可以包括用于影响发射到周围环境中的光束的结构。这种结构例如是散射或扩散结构。如果将要发射到周围环境中的光束具有相对较窄的全宽半高(fwhm)光发射角,则光出射窗口110很可能不会散射或漫射光。

反射器120'、120”布置在固态发光器照明组件100中,使得朝向光出射窗口110反射入射光。反射器120'、120”具有弯曲的反射表面124并且具有朝向光出射窗口110弯曲的至少一个边缘。在图1a的示例中,在截面视图中,示出了反射器的左弯曲部分120'和右弯曲部分120”。如稍后将讨论的,反射器120'、120”围绕固态发光器照明组件100的轴线190旋转对称,因此,左弯曲部分120'和右弯曲部分120”彼此连接。在图1a的示例中,反射器120'、120”具有朝向光出射窗口110弯曲的两个边缘,这些边缘是内边缘和外边缘。左弯曲部分120'示出了外边缘121'和内边缘122'。右弯曲部分120”'示出了外边缘121”和内边缘122”。“朝向光出射窗口弯曲”表示边缘具有与反射器120'、120”的其他部分相比更靠近光出射窗口的位置。

反射器120'、120”可以由具有反射表面的金属制成。反射器120'、120”可以由其他合适的材料制成,例如,涂有反射材料的塑料。如果反射器由塑料制成,则反射器120'、120”可以通过注塑工艺制造,并且在特定情况下也可以通过挤压工艺制造。随后在制造的部件上提供反射层。反射器120'、120”也可以通过增材制造技术制造,诸如3d打印,其中使用塑料、陶瓷或金属来形成反射器120'、120”的形状。反射器120'、120”也可以是v形槽的介质反射器,其利用两个全内反射而不是例如金属反射。

如图1a的示例所示的光导150'、150”在截面视图中包括两个部分:左部分150'和右部分150”。如图1b和1c所示,光导是旋转对称的单件,因此两个部分150'、150”在截面视图中可见。光导150'、150”具有第一端152,第一端152被布置为从固态发光器160接收光并且光通过该第一端152耦合到光导150'、150”中,换言之,第一端152用于耦入光。光导150'、150”具有第二端154'、154”,光通过第二端154'、154”耦出并且朝向反射器120'、120”发射。在第一端152与第二端154'、154”之间,光导150'、150”具有侧表面151、151'。第二端154'、154”在远离光出射窗口110的方向上发射光。远离光出射窗口100并且朝向反射器120'、120”的方向是不直接指向光出射窗口110并且从第二端154'、154”指向反射器120'、120”的方向。

光导150'、150”通过全内反射将来自第一端152的耦入光引向第二端154'、154”。应当注意,耦合到光导中的相对较大部分的光被全内反射引向第二端154'、154”,并且相对较小部分的光可能通过侧表面151'、151”损失。可选地,耦合到光导150'、150”中的光的不超过10%通过侧表面151'、151”离开光导150'、150”。可选地,耦合到光导150'、150”中的光的不超过5%通过侧表面151'、151”离开光导150'、150”。在可选实施例中,光导150'、150”被成形为使得它不具有尖锐的曲线,因此泄漏了少量的光。通过侧表面151'、151”的少量光泄漏的效果是强烈降低了眩光体验的风险并且增加了固态发光器照明组件100的效率。在由crcpress出版的j.chaves的书“introductiontononimagingoptics”书中,讨论了光导的几何特性,这些特性能够防止光在第一端152与第二端154'、154”之间泄漏。

光导的第一端152布置在如下这样的位置,该位置使得它接收由固态发光器160发射的相对较大部分的光。光导150'、150”的第二端154'、154”布置在如下这样的位置,该位置使得耦合出光导150'、150”的光朝向反射器120'、120”发射。如稍后将讨论的,固态发光器160布置在反射器的弯曲(内)边缘122'、122”的第一侧,并且因此,光导150'、150”具有通过弯曲(内)边缘122'、122”朝向反射器120'、120”传输由固态发光器160发出的光的功能。在图1a中还可以看出,光导在光出射窗口110与反射器120'、120”之间延伸相对较长的距离。例如,在平行于光出射窗口110的方向上来看并且在截面视图中来看,光导150'、150”在光出射窗口110与反射器120'、120”之间延伸的距离是在该截面视图中沿着上述方向的反射器120'、120”的长度的至少25%。例如,在平行于光出射窗口110的方向上来看并且在截面视图中来看,光导150'、150”在光出射窗口110与反射器120'、120”之间延伸的距离是在该截面视图中沿着上述方向的反射器120'、120”的长度的至少35%或至少40%。

光导150'、150”由透光材料制成,可选地,由透明材料制成。光导150'、150”可以由玻璃或透光塑料制成。合适材料的示例是pmma(聚(甲基丙烯酸甲酯))、pc(聚碳酸酯)和硅氧烷。更一般的示例是透明/透明介电材料。光导150'、150”可以通过注射成型或注射压缩成型工艺制造,或者根据光导的形状,通过挤压工艺制造。光导150'、150”也可以通过诸如3d打印等增材制造技术制造。

固态发光器160用于发射光。固态发光器160布置在特定位置,在该特定位置处固态发光器160在使用中朝向光导150'、150”的第一端152发射光。固态发光器160还具有位于弯曲内边缘122'、122”或弯曲外边缘121'、121”之一的第一侧的位置。在图1a的示例中,固态发光器160位于弯曲内边缘122'、122”的第一侧。在第一侧表示在平行于光出射窗口的(虚拟)平面中来看,在弯曲边缘的远离反射表面124的一侧。换言之:弯曲边缘将空间细分为存在反射器120'、120”的反射表面124的一侧和不存在反射表面124的一侧,并且第一侧是不存在反射表面124的区域。因此,在俯视图(图1b)中,固态发光器160和反射表面124不重叠。在图1a中,箭头192、194以及与箭头192、194耦合的虚线一起指示哪个区域是第一侧。应当注意,还存在涉及外弯曲边缘121'、121”的第一区域。这是在反射器120'的左侧部分和反射器的右侧部分120”的左侧和右侧的区域。还应当注意,固态发光器160可以位于更高的位置,这表示更靠近光出射窗口,并且也可以位于图1a中绘制的下部位置。

固态发光器可以是发光二极管(led)。也可以使用其他固态发光器,诸如激光二极管。在一些实施例中,固态发光器可以是蓝色发光led,诸如基于gan或ingan的led,例如发射波长范围为440到460nm的初级光。或者,固态光源可以发射uv或紫光,该光随后通过一种或多种波长转换材料转换成更长波长的光。然而,led也可以是相关色温为1,700至20,000k的直接磷光体转换led。固态发光器可以具有比仅半导体元件更多的元件。固态发光器可以例如包括特定封装。示例是板上芯片封装(cob)、多芯片单发射器封装(mdse)和芯片级封装(csp)。还可以使用发射诸如例如蓝色、绿色、黄色、红色、橙色、石灰等特定颜色的发光二极管。

反射器120'、120”将入射光朝向光出射窗口110反射。一部分反射光穿过光导150'、150”的侧表面151'、151”透射。换言之,这部分光不是照射在第一端152上并且不是照射在第二端154'、154”上,而是照射光导150'、150”的在第一端152与第二端154'、154”之间的一些表面。

在图1a中绘出了光线196之一的示例的路径。可以看出,该光线196在光导150”中通过全内反射被反射,并且光线196被朝向光导150”的第二端154”传输。在第二端154”处,光线朝向反射器120”的右部传输,在那里它被朝向光出射窗口110反射。光线196照射在光导150”的侧表面151'处的特定位置。在该位置处,光线196被传输到光导150”中并且朝向光导150”的相对侧表面151”传输,在那里光线196朝向光出射窗口110离开光导150”。

图1b示意性地示出了沿着指示方向tv看到的图1a的固态发光器照明组件100的实施例的俯视图。方向tv是从光出射窗口110朝向反射器120'、120”的方向。图1b示出了光导的反射表面124、外(弯曲)边缘121、第二端154。虚线示出了反射器的内(弯曲)边缘122。该线是虚线,因为在俯视图中看到它在光导后面。虚线160/152示出了光导的第一端152所在的位置以及固态发光器所在的位置。在俯视图中看,固态发光器160和第一端152不必具有相同的尺寸和/或相同的形状。点155是光导的一个点,如图1a所示,光导的一部分在该点处在靠近第一端152的位置聚集在一起。

图1c示意性地示出了固态发光器照明组件100的实施例的三维视图。在图1c中,示出了反射器120的外弯曲边缘121。可以看出,反射表面是弯曲的。还可以标识在图1b的上下文中讨论的光导150和点155。用154表示的线是光导150的第二端。

在图1a至1c的固态发光器100的实施例中,光导150'、150”还具有将光准直到旋转方向的功能。随后,反射器120'、120”沿径向方向准直光。通过有可能使用两个元件用于光的准直,可以获取更好的固态发光器照明组件,该组件发射相对较窄的光束,例如,该光束的发光分布的全宽半最大(fwhm)宽度为7度。

在图1a至1c的示例中,并且在下文中讨论的实施例中,光导150、150'、150”'显著改变由固态发光器160发射的光的方向,例如,至少90度或至少120度。因此,光发射方向几乎被光导150、150'、150”恢复。

图2a示意性地示出了固态发光器照明组件200的第二实施例的顶侧的三维视图。图2b示意性地示出了固态发光器照明组件200的第二实施例的底侧的三维视图。固态发光器照明组件200的第二实施例具有与固态发光器照明组件100的第一实施例相似的实施例、特征效果和优点,并且下文中讨论第二实施例中的不同元件。在图2a中,示出了反射器120和光导250。反射器120具有与图1a至1c的反射器相同的实施例。从图2b中可以看出,光导250略有不同。更特别地,第二端254是环形的。固态发光器照明组件200具有多个固态发光器,这些固态发光器朝向光导250的环形的第二端254发射光。使用多个固态发光器260的效果是更多的光可以耦合到光导中,使用更便宜的固态发光器260,因为它们可能必须每个固态发光器260仅发射由固态发光器照明组件200发射的总光的一部分。它还可以改善固态发光器照明组件200的热管理:各个固态发光器260可以变得比单个固态发光器更不温暖,并且由固态发光器260产生的所有热量在不同的位置产生,因此,更容易将热量散布到固态发光器照明组件200中的不同位置。

图3a示意性地示出了固态发光器照明组件300的第三实施例的顶侧的三维视图。图3b示意性地示出了固态发光器照明组件300的第三实施例的底侧的三维视图。固态发光器照明组件300的第三实施例具有与固态发光器照明组件200的第二实施例相似的实施例、特征效果和优点,并且下文中讨论第三实施例中的不同元件。在固态发光器照明组件300中,光导350的第二端由多个结构355形成,这些结构355例如是截棱锥,其中在金字塔的截头侧形成的表面形成接收固态发光器260之一的光并且将该光耦合到光导350中的窗口。第二端处的结构355也可以具有另一种形状,例如截头楔形或截头圆锥形。或者,在另一示例中,光导350的第二端处的结构355具有梯形棱镜的形状。结构355背后的想法是,光导350具有若干光输入窗口,这些光输入窗口接收来自多个固态发光器260中的相应固态发光器260的光。这些结构的效果是,矢状准直得到改善,因此可以通过固态发光器照明组件300发射更窄的光束。

图4a示意性地示出了固态发光器照明组件400的第四实施例的顶侧的三维视图。图4b示意性地示出了固态发光器照明组件400的第四实施例的底侧的三维视图。图4c示意性地示出了固态发光器照明组件400的第四实施例的截面视图。固态发光器照明组件400的第四实施例具有与固态发光器照明组件200的第二实施例相似的实施例、特征效果和优点,并且下文中讨论第四实施例中的不同元件。

如前所述,固态发光器260不必位于固态发光器照明组件的中心轴线附近,但它们也可以位于反射器120、120'、120”的外部弯曲边缘121'、121”的第一侧,因此,在外弯曲边缘121'、121”的远离反射表面的一侧。这还表示,光导450具有不同的形状,因为光必须从固态发光器照明组件400的外部区域的位置朝向反射器120传输。在固态发光器照明组件400的具体实施例中,光导450由多个光导元件456形成。光导元件456具有第一端,在第一端处,光从相应的固态发光器260接收并且光耦合到光导元件456中。在光导元件456的另一侧,光导元件456具有第二端,并且光导元件456的所有第二端整体形成光导450的第二端454。在图4a至4c的示例中,光导元件456的形状是围绕反射器120、120'、120”的外边缘121'、121”弯曲的梯形棱镜的形状。图4c示出了附加元件,即基板402,基板402形成固态发光器照明组件400的基部和/或形成用于设置固态发光器260板。基板402可以是还包括用于向固态发光器260提供电力的电路的印刷电路板。基板402还可以支撑反射器120(未示出)并且还可以耦合到固态发光器照明组件400的外壳(未示出)。本申请中讨论的所有实施例都可以设置有基板和/或外壳。

图4d示意性地示出了固态发光器照明组件490的第五实施例的截面视图。固态发光器照明组件490类似于图4a至4c的固态发光器照明组件400并且具有类似的实施例、优点和效果。固态发光器照明组件400与固态发光器照明组件490之间的不同之处在于,在固态发光器照明组件400中,固态发光器260将光发射到朝向光出射窗口的方向,而在固态发光器照明组件490中,光固态发光器260在朝向固态发光器照明组件490的中心轴线的方向上发射光。因此,固态发光器照明组件490的光导的光导元件457具有不同的形状,并且固态发光器260布置在例如一个或多个支撑结构492上。支撑结构492可以是用于每个固态发光器260的单个支撑结构,或者可以是其上布置有不同固态发光器的环形支撑结构。支撑结构492也可以是还包括用于向固态发光器260提供电力的电路的环形印刷电路板。支撑结构492也可以是固态发光器照明组件490的外壳的侧壁。

在图4a至4d的上下文中,优点在于,固态发光器靠近固态发光器照明组件400、490的外壳定位。这对于设计良好的热管理是有用的。将固态发光器260中产生的热量朝向固态发光器照明组件400、490的外表面传输相对容易,使得热量可以容易地传递到周围环境。固态发光器260之间的距离也更大,使得在固态发光器260之一中产生的热量不会加热相邻的固态发光器。固态发光器照明组件400、490的另一优点在于,使用相应光导元件456、457改善了准直,从而可以获取更接近光学扩展量极限的准直。

图5a示意性地示出了固态发光器照明组件500的第六实施例的顶侧的三维视图。图5b示意性地示出了固态发光器照明组件500的第六实施例的底侧的三维视图。固态发光器照明组件500的第六实施例具有与固态发光器照明组件400的第四实施例相似的实施例、特征效果和优点,并且下文中讨论第六实施例中的不同元件。固态发光器照明组件500具有多个固态发光器260。固态发光器照明组件500的反射器由多个反射器521、521'形成。固态发光器照明组件500的光导由多个光导元件551、551'形成。每个光导元件551、551'具有第一端552和第二端554。光导元件551、551'中的相应光导元件的第一端接收来自固态发光器260中的相应固态发光器的光并且将入射光耦合到光导元件551、552'中。光导元件551、551'中的相应光导元件的第二端朝向反射器521、521'中的相应反射器发射光。导光元件551、551'的截面形状可以是圆形、方形,或者可以是任何其他适当的形状。当矩形/正方形截面形状用于导光元件551、551'时,第一端552与第二端554之间的漏光量保持较低。反射器521、521'将光朝向光出射窗口反射,并且反射光束的组合作为整体一起形成固态照明发光照明组件500的发射光束。

图6示意性地示出了如何调节具有截面形状的反射镜620的截面形状。图6示出了反射镜620和光导650的截面形状。应当注意,反射镜620的所示截面可以涉及在本申请中讨论的任何反射镜。还应当注意,所示的光导650的截面可以涉及在本申请中讨论的任何光导。如前所述,由反射镜620反射的光的一部分穿过光导650的侧表面透射。光导通过相对于反射镜620的中心轴线偏离它们的原始位置来略微干扰光线,并且可以略微有助于产生发散光束而不是最佳准直光束。校正该效果的一个选择是改变反射镜620的截面形状,特别是反射镜620的将光朝向光导650的侧表面反射的一部分。例如,如果没有光经由侧表面穿过光导透射,如果反射镜620具有抛物线形状621,则可以通过在光朝向光导650的侧表面传输的区域处产生略微偏离抛物线形状622来校正反射镜620的一部分。光线传输模拟程序可以用于计算反射镜620的最佳形状以获取即使一部分光线穿过光导650透射也必须发射到周围环境中的特定光束。

固态发光器照明组件中的另一自由度是光导的精确形状。在所呈现的大部分图中,光导650的截面深度d沿着光导650是均匀的。还可以沿着光导650改变光导650的深度d以校正光导对穿过光出射窗口透射的光束的准直的负面影响。

在这种情况下,还应当注意,由反射镜620反射并且朝向光导650的第二端654传输的光可以照射在光导650的尖锐边缘上——该光可以被散射。散射光可以使穿过光出射窗口发射的光束变形,并且可能导致固态发光器照明组件的效率低下。这些影响可以通过局部地调节反射镜620使得光不会朝向光导650的锐利边缘反射来防止。这些影响也可以通过调节光导650的第二端654使得朝向反射镜发射的光分布在反射镜620的特定部分处不包括很多光来防止,其中光被朝向光导650的第二端654反射。

在这种情况下,还应当注意,光导650的第二端654可以包括用于获取朝向反射镜的特定光分布的特定结构,使得当光被朝向光出射窗口反射并且通过光出射窗口发射到周围环境中时,所获取的光束在预定义的要求范围内。第二端654可以例如是楔形的(至少在截面视图中),可以是平的,可以包括一个或多个小平面,可以具有弯曲部分,或者可以是这些形状的任何组合。

图7a示意性地示出了固态发光器照明组件700的第七实施例的截面视图。图7c示意性地示出了固态发光器照明组件700的第七实施例的三维视图。固态发光器照明组件700的示例示出,如果固态发光器260布置在固态发光器照明组件700的外表面附近,则还可以使用半径整体上仅略小于固态发光器照明组件700的半径的一个反射器。这可以应用于先前讨论的固态发光器照明组件,例如,固态发光器照明组件400、490、500。在俯视图中来看,导光结构751的第二端布置为靠近反射器的中心点。图7c的示例示出了四个固态发光器260和四个光导结构751。实施例不限于该数目,也可以使用任何其他适当的数目。

反射器720的截面形状通常是凸形。可选地,反射器720的截面形状可以是凸形,例如抛物线形或圆形的一部分。这也适用于先前讨论的反射器的截面形状。例如,图1a的反射器120的左截面部分120'也可以是抛物线的,或者具有符合圆形的一部分的形状。光导的第二端可以布置为靠近反射器的焦点。

图7b示意性地示出了固态发光器照明组件790的第八实施例的截面视图。固态发光器照明组件790具有与图7a和7c的固态发光器照明组件700的第二实施例相似的实施例、特性效果和优点。不同之处在于,固态发光器260的位置不同。在固态发光器照明组件700中,发光器向光出射窗口的方向发射,而在固态发光器照明组件790中,发光器260向朝向固态发光器照明组件790的中心轴线的方向发射。光导结构751'相应地适配。

图7d示意性地示出了固态发光器照明组件700、790的第七实施例或第八实施例的光导的第二端754的实施例。其中导光元件751、751'结合在一起,它们一起形成光导的第二端754。

图7e示意性地示出了固态发光器照明组件700、790的第七实施例或第八实施例的光导的第二端754'的另一实施例。在图7e的示例中,导光元件751、751'的端部具有三角形截面形状,并且一起形成正多边形。在图7e的示例中,存在八个光导元件751、751',并且因此,第二端754'的截面形状是八边形。应当注意,固态发光器组件的实施例不限于该特定数目的光导元件和相应数目的固态发光器。

图8示意性地示出了固态发光器照明组件100的第一实施例的模拟发光分布的图表。图表的x轴表示相对于发射光束的中心轴线的发光角度。图表的y轴表示以坎德拉(cd)表示的发光强度。模拟光束涉及图1a至1c的固态发光器照明组件100。被模拟的实施例的光导150'、150”和反射镜120'、120”被设计为获取相对较窄的光束。如图表所示,可以获取这种窄光束。模拟表明,可以获取6.5度fwhm光束。图8的图表涉及使用1lm发光器的模拟。如图所示,绝对光束强度为25000坎德拉。光学效率约为80%,因此,相对中心光束强度约为每流明42/0.8=52坎德拉。如果使用输出为600lm的6.5mmcob发光器(板上芯片封装),则可以获取约25000坎德拉的绝对中心光束强度。这些模拟结果表明,当ar111必须发射相对较窄的光束并且必须发射相对较高的峰值强度时,图1a至1c的固态发光器照明组件100可以用于代替传统的ar111照明组件。

图9示意性地示出了光导150的细节的侧视图。图9示出了光导150的部分150'、150”。利用两条水平线之间的区域,示意性地示出了第二端154。第一端152在图9的底侧处扩大。第一端152包括形成进入光导的一种凹槽的表面152'、152”。第一端152的这种形状可以帮助光耦合到光导150中。所示的中心扭结有助于将光束分成不同方向的不同光束。应当注意,在本文档中呈现的所有光导的第一端可以具有特定结构以帮助光的耦入和/或耦入光到光导150内部的有利方向的传输。

图10示意性地示出了第二反射器1020的使用。一些光1096可能沿侧向泄漏。该光可以通过存在于光导150的第一端与固态发光器260之间的间隙泄漏,或者固态发光器260的侧表面可以发射光。第二反射器1020可以用于将该光朝向光出射窗口反射,如图10所示。也可以是第二反射器1020用于朝向光导150的第一端发射光。从而,第二反射器1020有助于产生固态发光器照明组件的更高峰值强度,有助于产生更高的效率,并且有助于限制未直接耦合到光导150中的光对发射光束的失真。

图11示意性地示出了细长固态发光器照明组件1100的实施例。反射器具有细长的左反射器1020'和细长的右反射器1020”以及细长的光导1050。细长的固态发光器照明组件1100的截面视图类似于前面讨论的图1a至1c的固态发光器照明组件100的截面视图。在其他固态发光器照明组件(例如,固态发光器组件100)的上下文中讨论的实施例、效果和优点也适用于细长的固态发光器照明组件1100,迄今为止的这些实施例、效果和优点也适用于图11所示的细长配置。

图12示意性地示出了灯具1200的实施例。灯具包括一个或多个前述实施例之一中的固态发光器照明组件(图12中未单独示出)。

提供了一种固态发光器照明组件和一种灯具。固态发光器组件包括光出射窗口、反射器、光导和固态发光器。反射器朝向光出射窗口反射光并且具有朝向光出射窗口弯曲的至少一个边缘。光导在第一端处接收光并且在第二端处发射被引向反射器的光。第一端布置在至少一个边缘的第一侧。第一侧远离反射器的反射表面。固态发光器也位于第一侧,并且朝向光导的第一端发射光。被反射器反射的光的一部分通过光导的侧表面穿过光导透射。

应当理解,为了清楚起见,以上描述参考不同的功能单元描述本发明的实施例。然而,很清楚的是,在不背离本发明的情况下,可以使用不同功能单元之间的任何合适的功能分布。因此,对特定功能单元的引用仅被视为对用于提供所描述的功能的合适装置的引用,而不是指示严格的逻辑或物理结构或组织。

应当注意,在本文档中,“包括(comprising)”一词不排除存在除了所列出的元素或步骤之外的其他元素或步骤,并且元素之前的词语“一个(a)”或“一个(an)”不排除存在多个这样的元素,任何附图标记不限制权利要求的范围。此外,本发明不限于这些实施例,并且本发明在于上述或在相互不同的从属权利要求中叙述的每个新颖特征或特征组合。

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