提供直接和间接照明的照明系统的制作方法_5

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具模块601b包括第二光导630b和第二辅助光学器件640b。第二光导630b配置成将从第二 LEE发射的光从第二主光学器件引导到第二辅助光学器件640b。在一些实现中,重定向表面的部分和第二辅助光学器件640b的输出表面在x-z横截面中是不对称的。在这种情况下,照明设备600输出在向左直接角范围142a’和向左间接角范围142b’(其关于平行于χ-y平面的平面是不对称的)内的光。在一些不对称实现中,第二照明器具模块601b可配置成提供仅仅直接或仅仅间接照明(未示出)。在其它实现(未在图6A-6B中示出)中,重定向表面的部分和第二辅助光学器件640b的输出表面在x-z横截面中可以是对称的(例如,如在图3A-3G中所示的)。在这种情况下,照明设备600输出在向左直接角范围142a’和向左间接角范围142b’(其关于平行于x-y平面的平面是对称的)内的光。
[0102]在一些实现中,托台610支承第一照明器具模块601a和第二照明器具模块601b以使相应的第一光导630a和第二光导630b的侧表面沿着与χ-y平面平行的平面与彼此对齐。
[0103]在一些实现中,托台610可由挤压的铝形成。在一些实现中,托台610的x-z横截面的宽度大于第一光导630a和第二光导630b的χ-z横截面。在这种情况下,第一 LEE和第二 LEE可布置在沿着I轴延长并平行于y-z平面的衬底的两个相对侧面上,且热沉系统可沿着z轴相对于包括第一 LEE和第二 LEE的光轴的x-y平面偏移。在其它实现中,例如托台610的x-z横截面的宽度实质上等于第一光导630a和第二光导630b的χ-z横截面,如图3A所示的。在这种情况下,第一 LEE和第二 LEE可布置在沿着y轴延长、平行于y_z平面并沿着X轴分开容纳热沉系统的一间隔的两个衬底上。在前述实现的任一个中,第一LEE和第二 LEE可被供电以相互依赖地(例如同时)或彼此独立地(例如连续地)发射光,如关于图1B和5B详细描述的。
[0104](X)照明设备的直接/间接(201a/201b)和/或第一 /第二(501a/501b)照明部分的一般方面
[0105]直接/间接201a/201b或第一 /第二 501a/501b照明部分的特性可适合于提供对特定的照明应用合乎需要的提取分布。注意,可相对于一个或多个方向或平面例如z轴、垂直于X或其它方向(不管是否平行)、垂直于或倾斜于笛卡尔坐标系的平面来规定轴角范围。通常,直接/间接201a/201b或第一 /第二 501a/501b照明部分的部件布置成使从LEE发射的光在光发射到周围环境中之前远离LEE重定向。也被称为物理(光)源的光的产生地方与也被称为虚拟光源或虚拟灯丝的光的提取地方的空间分离可便于照明设备200/500的设计。例如,在一些实现中,虚拟光源/灯丝可配置成关于平行于照明设备200/500的光轴(例如z轴)的平面提供实质上非各向同性的光发射。相反,一般白炽灯丝通常发射实质上各向异性地分布的一些数量的光。虚拟光源可被视为空间的一个或多个部分,相当大数量的光看起来从这些部分发出。此外,具有预定的光学、热、电气和机械约束的LEE与光提取地方的分离可便于照明设备200/500的光学系统的较大设计自由度,并允许延伸的光路,其可在光从照明设备200/500输出之前允许预定水平的光混合。
[0106]通常,直接/间接20la/20Ib或第一 /第二 50la/50Ib照明部分配置成发射从相应的LEE起源的直接/间接光。LEE可以是有机或无机发光二极管或其组合。
[0107]通常,照明设备200/500配置成产生期望色度的光。在很多应用中,照明设备200/500配置成提供宽带光。宽带光可使用名义上白的或灰白色LEE或彩色LEE来产生,其发射被混合以提供白光。可选地或此外,可使用配置成与波长转换联合发射泵浦光(例如蓝光、紫光或紫外光)的LEE来产生白光。例如在某些实现中,LEE包括具有上覆荧光粉层(例如YAG)的基于GaN的泵浦LED,上覆荧光粉层创建黄色、红色和/或绿色分量以产生白光。在一些实现中,这样的荧光粉转换LED可包括在不同的配置中。例如,一些实现可包括3000K CCT白色LEE和2700K白色LEE,其可被独立地控制以维持在大约2700K和大约3000K之间的期望CCT来减轻老化效应、漂移或其它效应或允许用户改变在相应的CCT范围内的CCT。
[0108]在一些实现中,照明设备200/500可配置成提供彩色光(例如黄光、红光、绿光、蓝光)。在照明设备200/500中的不同LEE可配置成在操作条件下发射名义上不同的光,例如黄光、红光、绿光、蓝光、白光或其它颜色的光。
[0109]通常,可使用相对能量有效的LEE。例如,LEE可具有大约501m/W或更大(例如大约751m/W或更大、大约1001m/W或更大、大约1251m/W或更大、大约1501m/W或更大)的输出效率。在某些实现中,LEE传导大于大约350mA (例如75mA、100mA、200mA、400mA或更大、450mA或更大、500mA或更大)的电流。LEE可以是表面黏着设备。
[0110]在照明设备200/500中的LEE的数量可改变。在一些实现中,照明设备200/500可包括相对少的LEE(例如10个或更少)。在一些实现中,照明设备200/500可包括大量LEE (例如100或更多)。然而在很多应用中,照明设备200/500包括在4和100之间的LEE。
[0111]每个光耦合器配置成通过光耦合器的进入孔径从一个或多个LEE接收光。在以多个光耦合器为特征的实现中,它们可整体地被形成。每个光耦合器可配置成在光耦合器的出射孔径处提供预定数量的光。为了这个目的,每个光耦合器一般与相应的LE和光导耦合。相邻的光親合器可以光学地被隔离或光学地親合以在平行于光親合器的光轴的一个或多个平面中或在其它方向上控制光的串扰和/或准直或其它功能。
[0112]光耦合器配置成允许来自一个或多个LEE的预定数量的光耦合到光耦合器中,且预定数量的该光在光耦合器的出射孔径处被提供。每个光耦合器配置成当光与在进入孔径和出射孔径之间的光耦合器交互作用时转换光。也被称为调节的这样的转换可被看作光的相空间的转换,包括例如光的准直(例如引起耦合光的发散度的减小)或其它转换和/或焦光率、光通量和/或其它参数的保存。在一些实现中,光耦合器配置成提供具有预定特性的光以控制在照明设备的其它部件(包括光导、提取器或照明设备200/500的其它部件中的一个或多个)中的光损耗。例如,光耦合器可配置成使得由此提供的实质上所有光可通过光导传播到光提取器,具有少于预定发散度的发散度,以相对于光导的光学界面的适当角度被引入到光导内或具有其它特性。
[0113]光耦合器可包括一个或多个光学元件,包括例如非成像介质TIR聚光器,例如CPC (复合抛物面聚光器)、CEC (复合椭球面聚光器)、CHC (复合双曲面聚光器)、锥形或非锥形部分、光管、分段聚光器、其它几何聚光器、一个或多个透镜或其它光学元件。在一些实现中,光耦合器和LEE整体地被形成为单个部件。
[0114]照明设备200/500可包括具有相同或不同配置的多个光耦合器。光耦合器可在不同的方向上具有相同或不同的分布或横截面。在一些实现中,光耦合器可根据其在光耦合器的群集或组内的位置而具有变化的配置。例如,接近细长照明设备的端部的光耦合器可配置有与在照明设备的中心附近的光耦合器的特性不同的特性。相似的考虑因素可在实现中适用,其中光耦合器布置在接近光轴的群集中。例如,接近群集的外围的光耦合器可配置有与接近光轴的特性不同的特性。光耦合器可具有旋转对称和/或不对称的横截面,例如它可具有抛物面、椭圆、圆、双曲面、三角形、正方形、矩形、六边形或其它规则或不规则多边形或其它横截面。
[0115]光耦合器的一部分或全部可由配置成在内部和唯一地传播光的固体透明主体组成,部分地或根本不取决于镜面反射涂层是否在固体透明主体的外部上使用,依赖于TIR,或可配置成提供部分或全部反射地涂覆在一个或多个光学表面上的通孔。相似的考虑因素可适用于例如光导、光提取器或照明设备的其它部件。根据实现,一个或多个光耦合器可被配置为中空的、反射地涂覆的非成像光耦合器。一个或多个光耦合器可包括配置成提供预定的准直角的介质准直光学器件。准直角可由例如光耦合器的相应表面的长度和/或形状确定。光耦合器可配置成例如提供在旋转对称配置中关于光轴的实质上同样的准直或可提供在不同的方向上关于光耦合器和/或照明设备的其它部件的光学平面的不同的准直。
[0116]通常,光导可具有通常规则或不规则的棱柱、圆柱体、立方体或其它形状,并包括一个或多个光导元件。光导元件可布置在可以或可以不允许光在光导元件之间传输的线或群集中。这样的配置可被整体地形成。多个光导元件可布置在群集中,群集的光导元件将光耦合到一个或多个提取器中。多个光导元件可布置成彼此邻接或放置成以预定的距离间隔开。光导和/或一个或多个光导元件可在制造、安装、维修或其它事件期间经由适当地配置的互连系统被整体地形成、组合地配置、布置和/或持久地布置。
[0117]光导和/或一个或多个光导元件可配置成具有限定从光导的第一端延伸到第二端的一个或多个覆盖物的一个或多个实质上反射的表面,覆盖物用于围住并实现接近光轴或光学平面的光学约束,光导可沿着该光轴或光学平面以低于预定的光损耗引导光。覆盖物的一个或多个表面可实质上是平行的、锥形的或被另外布置。这样的表面可实质上是扁平的或弯曲的。通常,光导可相对于照明设备的轴或平面具有细长或非细长横截面。非细长光导可以是关于光轴旋转或另外对称的。
[0118]光导配置成从一个或多个光耦合器经由其光学表面通过全内反射(TIR)和/或镜面反射来引导光。光导元件中的光的混合可部分地由光学表面的形状实现。光导可配置成混合来自不同的直接LEE的光。在一些实现中,光导配置成混合光并提供向光提取器具有在颜色和/或照度上的预定均匀度的光。
[0119]在一些实现中,光导具有中空配置,其具有在其内部上的反射光学表面,反射光学表面沿着具有预定光损耗特性的中空配置的长度透射光。反射光学表面的反射性可起源于反射涂层、膜、层或其它反射辅助物或被反射涂层、膜、层或其它反射辅助物增强。本领域中的技术人员将容易知道这样的反射涂层的成分和这样的反射涂层可被布置和/或制造的方式的组合。
[0120]光親合器布置在与光親合器相对的光导的端部处,并包括配置成将来自光导的光向外远离光导的光轴朝着并穿过光提取器的一个或多个光出射表面重定向到周围环境中的一个或多个反射表面。根据实现,所发射的光的传播的方向相对于光导的光轴可以是平行的、反平行的和/或倾斜的,反向和/或正向的。
[0121]光提取器可配置成发射具有预定强度分布(即,在立体角的特定范围内)的一个或多个光束。例如,可经由不同的光出射表面例如在细长光提取器的任一侧上提供不同的强度分布。光提取器和/或其一个或多个部分(在操作条件下光看起来从其发出)可被称为虚拟光源。根据实现,虚拟光源可具有细长或非细长配置。一个或多个光束相对于照明设备200/500可以是对称的或不对称的。非细长配置可具有关于光轴的旋转对称性。强度分布或其一个或多个部分可配置成通过将直接向下照明限制到例如预定水平来限制眩光。
[0122]在一些实现中,光提取器的强度分布至少部分地可由反射界面相对于光提取器的光出射表面的配置和布置确定。光提取器可包括具有一个或多个扁平或弯曲形状(包括抛物面、双曲面、圆形、椭圆形或其它形状)的一个或多个反射界面。在某些实现中,光提取器包括一个或多个反射涂层以使光重定向并提供期望发射图样。反射界面可具有线性、凸的、凹的、双曲面、线性分段或其它横截面形状作为多个可能不相交的分段可微分曲线,以便实现预定的发射图样。通常,光提取器可提供关于光轴或其光学平面的对称或不对称光束分布。在细长实现中,反射界面和/或光出射表面的横截面可沿着其细长延伸部分改变。这样的变化可以是阶梯式的或连续的。例如,光提取器的反射界面可具有被成形为多个可能不相交的、分段可微分的第一曲线的第一横截面和在沿着反射表面的细长延伸部分的不同位置处的第二横截面,使得第二横截面被成形为不同的多个可能不相交的、分段可微分的第二曲线。
[0123]在某些实现中,反射光学界面可具有对称或不对称的V形或其它横截面。V形横截面在细长实现中也可被称为V形沟槽或在非细长实现中也可被称为圆锥形腔。如在本文使用的,术语“V形沟槽”指穿过反射光学界面的V形横截面,但不要求光提取器包括实际沟槽。例如在一些实现中,光提取器包括在V形截面处会合的固体材料的两个部分。这样的界面也可被称为V形沟槽。根据实现,V形沟槽可具有沿着光提取器的长度的实质上相等的横截面,或它可根据沿着细长延伸部分的位置而改变。由这样的V形反射界面形成的第一顶点可通常指向光导。此外,形成V形沟槽的侧面可具有线性横截面,或可以是非线性的(例如弯曲的或有小面的)。而且,反射光学界面的第一顶点可以是具有非零曲率半径的圆形顶角(或顶点)。
[0124]通常,光提取器可与光导一起整体地或组合地形成。光提取器可由与光导的材料相同、相似或不相似的一种或多种材料形成,并包括一种或多种不同的材料。根据实现,光提取器可配置成例如经由TIR、镜面和/或扩散反射例如经由介质或金属反射镜表面、折射和/或以其它方式使光重定向。光提取器可包括一个或多个涂层,其包括适当电介质、金属、波长转换材料或其它材料的一个或多个膜。根据实现,组合地形成的光提取器和光导可包括适当的连接器或与适当的连接器互连,用于在制造、组装、维修或其它事件期间的持久互连和任选的配准。不同的组合光提取器可具有不同的配置以提供不同的照明特性。为了提高光学和/或机械性能,可通过使用具有预定折射率的一种或多种适当地透明的化合物来建立在光提取器和光导之间的耦合。这样的化合物可至少最初包括流体物质,例如硅树脂或其它可固化或不可固化的物质。这样的物质可提供粘附功能。
[0125]光提取器的光出射
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