用于偏置寬光束生成的led設備的制作方法
【專利摘要】光源與光學件和反射器相組合。入射到所述反射器上的光以單次反射的方式被反射。所述反射器至少相對于任何光學功能占據(jù)除所述光學件之外圍繞所述光源的立體角的部分。所述反射器直接接收光的第二部分。所述光學件基本上占據(jù)所述預先確定的立體角的其余部分的全部，以直接接收來自所述光源的光的第一部分。來自所述反射器的反射光束被反射為預先確定的反射模式。所述光學件的內(nèi)表面和/或外表面被成形為折射或引導來自光的第一部分的從所述光源被直接發(fā)送到所述光學件中的光，和/或折射或引導來自所述反射光束的從所述反射器被反射到所述光學件中的光，以形成預先確定的光束。
【專利說明】用于偏置寬光束生成的LED設備
[0001]本申請涉及2008年8月14日遞交的N0.61/088，812和2008年12月12日遞交的N0.61/122，339的美國臨時專利申請，并且根據(jù)35USC 119要求這些專利申請的優(yōu)先權，本文通過引用將這些專利申請并入本申請。
【背景技術】【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及這樣的設備和方法的領域，所述設備和方法用于使用LED或其他光源來在表面上生成預先確定的偏置寬分布(wide profile)的二維照明模式，其中使用已經(jīng)被光學地修改以提供相應的寬分布光束的光源或多個修改后的光源的陣列。
[0003]現(xiàn)有技術的描述
[0004]目前，發(fā)光二極管(LED)被用于一般的發(fā)光應用，例如街道照明、停車場照明、停車位以及許多室內(nèi)的應用。LED每瓦特已經(jīng)達到了超過幾乎所有傳統(tǒng)光源(例如HID、緊湊型熒光燈、白熾燈等)的效率值。然而，與這些傳統(tǒng)燈源相比，LED以每美元流明計仍非常昂貴。因此，為實現(xiàn)在成本上與傳統(tǒng)發(fā)光裝置可競爭的產(chǎn)品，光效率、電子效率以及熱效率仍然是非常重要的因素(disciplines)。所需要的是與這些傳統(tǒng)發(fā)光系統(tǒng)相比，具有可競爭的或優(yōu)越的光效率并且因此具有增加的能量效率的LED發(fā)光解決方案。
[0005]當與傳統(tǒng)發(fā)光裝置相比，使用每流明的成本作為衡量標準時，LED照明的初始投資成本是昂貴的。然而這會隨著時間改變，這種高成本促進LED光學系統(tǒng)的光收集和分布效率。與傳統(tǒng)照明裝置(例如白熾燈、熒光燈以及霓虹燈)相比，所述系統(tǒng)效率越高則成本效益越好。
[0006]利用LED生成寬光束的傳統(tǒng)方案是使用一個或更多個反射器和/或一個或更多個透鏡來收集LED能量，并且然后將所述LED能量發(fā)散為期望的光束形狀，并且來提供這樣的LED的成角度的陣列，所述LED安裝在具有以各種平面或角度進行指向的LED和光學件的設備上。街燈照明模式傳統(tǒng)地被界定為五個類別，即類型1-v。
[0007]另一技術是使用準直透鏡和/或反射器以及例如物理器件公司(PhysicalDevices Corporation)制造的片狀光學件,來將所述能量發(fā)散到期望的光束中。反射器基于所使用的金屬化技術而具有預先確定的表面損失。沒有涂覆抗反射涂層的透鏡也具有與其相關聯(lián)的表面損失。來自物理器件公司的片狀材料具有約8%的損失。
[0008]全內(nèi)反射器(TIR)透鏡(例如圖13中圖示說明的TIR 44)先前已經(jīng)被使用，來使折射光(例如圖13中通過冠部(crown) 56的光線52)和全內(nèi)反射光(例如圖13中從表面46反射的光線50)結(jié)合。TIR透鏡44內(nèi)的光線中的一些以在TIR透鏡44中多次反射的方式從表面46并且通常從數(shù)個其他內(nèi)表面被反射，以橫過(acroSS)TIR透鏡44的中心線54被引導。然而，只有表面46的部分以相對于來自光源I的要被全反射的入射光成正確角度的方式被安置，其中所述入射光線的剩余部分被折射通過表面46，并且在通過冠部56的期望的光束方向以外的方向上被發(fā)送。另外，即使是在那些光線從表面46被近似地“全內(nèi)反射”的情況下，由于實際上內(nèi)反射不全歸因于光學表面46上和制成透鏡44的光學材料的缺陷，從而這些TIR光線的一部分(例如由光線48所描繪的)實際上被折射通過表面46。此外，由表面46反射的任何光線都必須先被TIR透鏡44的內(nèi)表面58折射，從而進一步減少了最終實現(xiàn)意圖的光束的光份額，因為每次折射和反射都以相當于8% (取決于光學質(zhì)量和形狀的損失)的幅度減少光強度。
[0009]現(xiàn)有技術中接近高效率系統(tǒng)的一個實施例是由飛利浦流明照明公司(PhilipsLumileds Lighting Company)出售的“側(cè)發(fā)射器(Side-emitter) ”設備。然而,所述“側(cè)發(fā)射器”是意圖創(chuàng)建從在方位角對稱的強度分布中的LED輻射模式的中心線偏置有幾乎90度角的光束。其具有預計15%的內(nèi)損失，并且僅僅提供方位角對稱光束分布，而不是方位角非對稱或方位角引導的光束，即等燭光圖在三維上是回轉(zhuǎn)曲面。另一流明公司(Lumileds)LED，一般被稱為低頂(low dome)，在所述LED封裝上具有透鏡以重新引導所述光，但要注意的是，其在前表面上具有單一獨特的曲率半徑并且不是預期的，其也不適于生成例如街道或停車位照明所需的平滑的二維模式化表面。
[0010]存在許多這樣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被設計為使用支架來以相對于地面成一定角度的方式支撐光學件22系統(tǒng)，以在地面上獲得發(fā)散光束模式。這樣的支架通常是復雜的和/或難于裝配。
[0011](還存在數(shù)種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)在一個方向上使光學件滑離中心位置，允許光束在系統(tǒng)的中心線的相對方向上移離中心位置，以使照明模式偏斜。
[0012]所需的是這樣的設備，所述設備創(chuàng)建寬角度光束、方位角非對稱發(fā)散光束，這些光束可以利用這樣的方法來創(chuàng)建，所述方法允許設計者在一定距離處實現(xiàn)光滑二維表面，所述設備可以是LED陣列并且不會受到現(xiàn)有技術的固有不足的影響，其中所述LED全都被安裝在相同平面內(nèi)或相同平面上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明圖示說明的實施方案涉及一種用來以預先確定的光的模式照明目標表面的設備(例如街燈)，用于行進表面的照明設備，內(nèi)部照明，車輛、飛行器或船舶照明，或者任何其他照明應用。所述設備包括用于產(chǎn)生光的光源，所述光具有被輻射進入預先確定的立體角的預先確定的輻射模式。在本發(fā)明的示例性實施方案中，所述光源為發(fā)光器件(LED)或更一般地為目前已知的或隨后設計出的多種LED封裝中的任一種。所述設備包括反射器，來自所述光源的光入射到所述反射器上并且入射光從所述反射器被反射。所述入射光可以從所述反射器以單次反射的方式被反射，以至少相對于從所述光源直接入射到所述反射器上的入射光形成反射模式。具有內(nèi)表面和外表面的光學件被提供，所述表面典型地但不是必須地為折射表面。所述反射器至少相對于任何光學功能占據(jù)除所述光學件之外圍繞所述光源的所述預先確定的立體角的部分。換言之，所述光學件和反射器圍繞所述光源被安置，其中每一個在其相應的區(qū)中排他地且直接地接收來自所述光源的光，而所述光不會先光學地接觸另一個。所述光學件直接接收來自所述光源的光的第一部分。所述反射器基本上占據(jù)所述預先確定的立體角的其余部分的全部以直接接收來自所述光源的光的第二部分。由此，基本上來自所述光源的光的全部被直接入射到所述光學件或所述反射器上。來自所述反射器的反射光束包括基本上所述光的第二部分的全部并且被反射為預先確定的反射模式。所述光學件的內(nèi)表面和/或外表面被成形為折射和/或引導來自所述光的第一部分的從所述光源被直接發(fā)送到所述光學件中的光，和/或折射或引導來自所述反射光束的從所述反射器被反射到所述光學件中的光，以形成預先確定的光束。所述預先確定的光束被入射到所述目標表面，以在所述目標表面上形成所述預先確定的復合模式。
[0014]在一個實施方案中，所述光源的所述預先確定的輻射模式基本上是半球的，并且相對于所述光源所述反射器所對著的所述立體角小于2 立體弧度。換言之，所述反射器僅僅包住所述半球的部分，從而一些光被輻射到所述設備之外，而不接觸所述反射器。因此，可以理解的是，所述反射器沒有形成為像傳統(tǒng)TIR光學件或殼體反射器那樣的完整的回轉(zhuǎn)曲面，而是將以僅部分圍繞所述光源的方式在方位角上延伸。
[0015]例如，所述光源可以被設想(visualized)為安置在虛參考平面上，其中所述反射器在所述虛參考平面上相對于所述光源對著從大于0°到小于360°的各種范圍的方位角，例如:小于360° ;大約315° ±15° ,從而在所述目標表面上所述預先確定的光的模式具有在所述目標表面上的大約45° ±15°的方位角光束發(fā)散；大約300° ±15° ,從而在所述目標表面上所述預先確定的光的模式具有在所述目標表面上的大約60° ±15°的方位角光束發(fā)散；大約270° ±15° ,從而在所述目標表面上所述預先確定的光的模式具有在所述目標表面上的大約90° ±15°的方位角光束發(fā)散；大約240° ±15° ,從而在所述目標表面上所述預先確定的光的模式具有在所述目標表面上的大約120° ±15°的方位角光束發(fā)散；大約180° ±15° ,從而在所述目標表面上所述預先確定的光的模式具有在所述目標表面上的大約180° ±15°的方位角光束發(fā)散；或者大約90° ±15° ,從而在所述目標表面上所述預先確定的光的模式具有在所述目標表面上的大約270° ±15°的方位角光束發(fā)散。
[0016]在一個實施方案中，所述光源和反射器被安置在所述光學件內(nèi)。在另一實施方案中，所述反射器和光學件共同形成圍繞所述光源的包圍物(enclosure)，其中每一個占據(jù)包圍殼(enclosing shell)中的其所擁有的部分。所述反射器可以部分地被嵌入所述光學件并且具有這樣的表面，所述表面替換所述光學件的內(nèi)表面的部分。
[0017]在又另一實施方案中，所述光學件相對于所述光源被空間地配置，以基本上直接接收在所述預先確定的所述光源的輻射模式中除直接入射到所述反射器的部分以外的光的全部。所述直接入射部分被反射到所述光學件的內(nèi)表面，從而基本上所述光的全部在所述預先確定的輻射模式中。換言之，沒有因為所述光學件和所述反射器的有缺陷的光學性質(zhì)而被吸收或誤導向的輻射的光的全部被所述光學件引導為所述預先確定的光束。
[0018]在一個實施方案中，所述光源、光學件和反射器包括發(fā)光器件。在一個實施方案中，多個發(fā)光器件被設置在載體上。所述發(fā)光器件被排列在所述載體上以形成發(fā)光器件陣列，從而相加地產(chǎn)生預先確定的集合光束，所述集合光束以所述預先確定的光的模式照明所述目標表面。
[0019]在又一實施方案中，所述設備還包括燈具，至少一個陣列被設置在所述燈具中。
[0020]在再另一實施方案中，所述設備還包括多個設置在所述燈具中的陣列，以相加地產(chǎn)生所述預先確定的集合光束，所述集合光束以所述預先確定的光的模式照明所述目標表面。
[0021]例如，光源具有主軸，圍繞所述主軸定義所述預先確定的輻射模式。所述預先確定的模式的光的強度相對于所述光源的所述主軸被定義為方位角和極角的函數(shù)。所述反射器相對于所述光源被安置，所述反射器具有彎曲的表面和成形的輪廓，所述彎曲的表面和成形的輪廓被選擇來基本上控制所述預先確定的模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的至少一個。在另一實施方案中，所述光學件相對于所述光源被安置，從而所述光學件的內(nèi)表面和/或外表面的形狀被選擇來基本上控制所述預先確定的模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的至少一個。當所述光學件用于控制所述預先確定的模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的一個時，所述反射器用于基本上控制所述預先確定的模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的另一個。因此，所述反射器和光學件可以被成形，以每一個地或共同地控制所述預先確定的模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性，或者以任何期望的結(jié)合方式控制這兩者。
[0022]在圖示說明的實施方案中，所述光學件的外表面被成形為具有光滑表面，所述光滑表面防止來自環(huán)境的灰塵、污物、碎屑或任何光學遮擋材料的積聚或聚集。
[0023]在一個實施方案中，所述反射器包括第一表面反射器，而在另一實施方案中，所述反射器包括第二表面反射器。
[0024]在一個實施方案中，所述光學件具有界定在所述光學件內(nèi)的接收表面，并且其中所述反射器是被安裝在所述光學件的所述接收表面中的反射器，并且是通過所述光學件的所述接收表面相對于所述光源被導向的。所述光學件的所述接收表面和所述反射器具有互鎖的成形部分或相互對準的部分，所述互鎖的成形部分或相互對準的部分在裝配時被熱嵌合或固定在一起。
[0025]在另一圖示說明的實施方案中，所述預先確定的光束被引導進入的半球空間被界定為前半半球和后半半球。所述反射器相對于所述光源被安置，所述反射器被彎曲并且被提供有這樣的輪廓，以致在所述預先確定的輻射模式中的所述光的能量的大部分被所述反射器和/或光學件引導進入所述半球的前半。應當注意的是，前后非對稱是一種實施方案，并且其他這樣的非對稱性與本發(fā)明是密切相關的。
[0026]上述簡要說明主要是本發(fā)明各種實施方案的結(jié)構性限定，然而，本發(fā)明的實施方案還可以被功能性地限定。本發(fā)明圖示說明的實施方案包括用于以預先確定的光的模式照明目標表面的設備，所述設備包括產(chǎn)生光的光源和反射器裝置，其中所述光具有被輻射進入預先確定的立體角的預先確定的輻射模式，所述預先確定的立體角具有第一區(qū)和第二區(qū)，來自所述光源的光直接入射到所述反射器裝置上。所述反射器裝置以單次反射方式反射所述直接入射光以形成預先確定的反射光束。光學件裝置將基本上從所述光源直接發(fā)出的光的全部折射或引導進入所述輻射模式的所述預先確定的立體角的所述第一區(qū)，形成折射/引導光束?；旧纤龅诙^(qū)中的光的全部從所述光源直接入射到所述反射器裝置并且被所述反射器裝置反射成所述預先確定的反射光束，基本上所述第二區(qū)中的光的全部包括所述輻射模式的所述立體角的其余部分的全部或整個輻射模式。所述光學件裝置折射或引導來自所述反射器的所述預先確定的反射光束，以從所述折射/引導光束和所述反射光束形成復合光束。當被入射到所述目標表面時，所述復合光束在所述目標表面上形成所述預先確定的模式。
[0027]換言之，在本發(fā)明的示例性實施方案中，所述光源具有完全地或基本上被所述光學件或所述反射器攔截的(intercepted)輻射模式，并且來自所述反射器的所述反射光然后也被引導通過所述光學件，形成復合光束。然而，要明確地理解的是，本發(fā)明的范圍包括這樣的實施方案，其中所述光源具有僅部分被所述光學件或所述反射器攔截的輻射模式。
[0028]如上所述，本發(fā)明的實施方案包括光學件裝置和反射器裝置，所述光學件裝置和反射器裝置形成具有方位角發(fā)散的復合光束，從而所述目標表面上的所述預先確定的光的模式在所述目標表面上具有大約45° ±15°、大約60° ±15°、大約90° ±15°、大約120° ±15°、大約180° ±15°或大約270° ±15°的方位角光束發(fā)散?！?5°的誤差線(error bar)已經(jīng)被公開作為圖示說明的實施方案，但要理解的是，針對這種測量的誤差線的其他大小可以被等同地替換，而不偏離本發(fā)明的范圍。
[0029]如在上面的實施方案中所描述的，所述光源和反射裝置被安置在所述光學件裝置內(nèi)。
[0030]一實施方案包括這樣的光學件裝置，所述光學件裝置相對于所述光源被空間地配置，以基本上直接接收在所述預先確定的所述光源的輻射模式中除直接入射到所述反射器裝置的部分以外的光的全部，所述直接入射到所述反射器裝置的部分被反射到所述光學件裝置的內(nèi)表面，從而基本上所述預先確定的輻射模式中沒有因為所述光學件和所述反射器的有缺陷的光學性質(zhì)而被吸收或誤導向的光的全部被所述光學件裝置引導為所述預先確定的光束。
[0031]在一個實施方案中，所述光源、所述光學件裝置和所述反射器裝置包括發(fā)光器件，并且更進一步地包括多個發(fā)光器件和載體，所述發(fā)光器件排列在所述載體上以形成發(fā)光器件陣列，從而相加地產(chǎn)生預先確定的集合光束，所述集合光束以所述預先確定的光的模式照明所述目標表面。
[0032]在另一實施方案中，所述設備還包括燈具，至少一個陣列被設置在所述燈具中。
[0033]在又另一實施方案中，所述設備還包括多個設置在所述燈具中的陣列，以相加地產(chǎn)生所述預先確定的集合光束，所述集合光束以所述預先確定的光的模式照明所述目標表面。
[0034]在再另一實施方案中，所述光源具有主軸，圍繞所述主軸定義所述預先確定的輻射模式。所述預先確定的模式的光的強度相對于所述光源的所述主軸被定義為方位角和極角的函數(shù)。所述反射器裝置基本上控制所述預先確定的模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的至少一個。
[0035]在另一實施方案中，所述光學件裝置基本上控制所述預先確定的模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的至少一個。在這種情況下，也有可能的是，所述反射器裝置基本上控制基本上沒有被所述光學件裝置控制的所述預先確定的模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的任一個的另一個。
[0036]在一個實施方案中，所述光學件裝置包括被成形為具有光滑表面的外表面，所述光滑表面防止來自環(huán)境的灰塵、污物、碎屑或任何光學遮擋材料的積聚或聚集。
[0037]在本發(fā)明的許多示例性實施方案中，所述反射器裝置包括第一表面反射器，而第二表面反射器也被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0038]圖示說明的實施方案還包括用來提供與光源一起使用并且用于以預先確定的光的復合模式照明目標表面的設備的方法，所述光源具有被輻射進入預先確定的立體角的預先確定的輻射模式，所述方法包括以下步驟:提供反射器，來自所述光源的光入射到所述反射器上并且入射光從所述反射器以單次反射的方式被反射以形成反射模式；提供具有內(nèi)表面和外表面的光學件；以及以對齊方式將所述反射器設置在所述光學件中或靠近所述光學件，從而所述反射器至少相對于任何光學功能占據(jù)除所述光學件之外圍繞所述光源的所述預先確定的立體角的部分以直接接收來自所述光源的光的第二部分，所述光學件基本上占據(jù)所述預先確定的立體角的其余部分的全部以直接接收來自所述光源的光的第一部分，來自所述反射器的反射光束包括基本上所述光的第二部分的全部并且被反射為預先確定的反射模式，所述光學件的內(nèi)表面和/或外表面被成形為折射或引導來自所述光的第一部分的從所述光源被直接發(fā)送到所述光學件中的光，和/或折射或引導來自所述反射光束的從所述反射器被反射到所述光學件中的光，以形成預先確定的光束，其中，當被入射到所述目標表面時，所述預先確定的光束在所述目標表面上形成所述預先確定的光的復合模式。
[0039]在實施方案中，其中所述光源具有主軸，圍繞所述主軸定義所述預先確定的輻射模式，并且其中所述預先確定的模式的光的強度相對于所述光源的所述主軸被定義為方位角和極角的函數(shù)，所述反射器裝置包括具有多個子表面的反射表面，所述多個子表面在方位角和極角方向具有不同的曲率，并且其中所述子表面中的每一個基本上控制所述預先確定的模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的一個或兩者。
[0040]盡管出于文法流暢的緣故，所述設備和方法已經(jīng)或?qū)⒁焕霉δ苄哉f明進行描述，要明確地注意的是，除非是在35 USC 112下明確闡述的，權利要求書不應被解釋為必定被所述的“裝置”限制或“步驟”限制的結(jié)構以任何方式限制，而是要符合在法定等同性原則下由權利要求書所提供的限定的含義和等同物的全部范圍，并且在權利要求書在35USC112下被明確闡述的情況下，要符合35USC 112下的全部法定等同物。現(xiàn)在通過轉(zhuǎn)向所附的附圖，本發(fā)明可以被更好地展現(xiàn)，在所述附圖中相似的部件以相似的編號表示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1是本發(fā)明的示例性實施方案的側(cè)面平面視圖。
[0042]圖2是圖1示出的本發(fā)明的實施方案通過剖面線A-A獲得的剖視圖。
[0043]圖3是圖1示出的本發(fā)明的實施方案通過剖面線B-B獲得的剖視圖。
[0044]圖4是圖1示出的本發(fā)明的實施方案的轉(zhuǎn)動后的軸測圖。
[0045]圖5是如圖2所示的剖面A-A的放大后的側(cè)面剖視圖。
[0046]圖6是計算機生成的二維表面繪圖(plot)，表征圖1-5的實施方案的典型的等英尺燭光圖(iso-foot-candle graph)。
[0047]圖7是以分解視圖示出的本發(fā)明的第二實施方案的頂部立體視圖。
[0048]圖8是以分解視圖示出的圖7的本發(fā)明的第二實施方案的底部立體視圖。
[0049]圖9a是本發(fā)明的實施方案的頂部剖視圖，用于提供如通過圖9b的剖面線C_C所見的大約120°的方位角發(fā)散光束。
[0050]圖9b是圖9a的本發(fā)明的實施方案的側(cè)面平面視圖，其中以虛線示出下面的結(jié)構。
[0051]圖1Oa是本發(fā)明的實施方案的頂部剖視圖，用于提供如通過圖1Ob的剖面線A-A所見的大約180°的方位角發(fā)散光束。
[0052]圖1Ob是圖1Oa的本發(fā)明的實施方案的側(cè)面平面視圖，其中以虛線示出下面的結(jié)構。[0053]圖1la是本發(fā)明的實施方案的頂部剖視圖，用于提供如通過圖1lb的剖面線B-B所見的大約270°的方位角發(fā)散光束。
[0054]圖1lb是圖1la的本發(fā)明的實施方案的側(cè)面平面視圖，其中以虛線示出下面的結(jié)構。
[0055]圖12是建筑物占地(building footprint)的圖解平面視圖,其中方位角發(fā)散光束光源被提供于所述建筑物輪廓的各種位置上，以使用本發(fā)明的各種實施方案提供大約270。、180。和90。的照明地面模式。
[0056]圖13是現(xiàn)有技術TIR光學件的側(cè)面剖視圖。
[0057]圖14是使用本發(fā)明的設備的光源的立體視圖。
[0058]圖15是使用本發(fā)明的設備的裝配好的陣列的立體視圖。
[0059]圖16是示出將所述設備裝配為陣列并裝配到光源中的流程圖，所述設備包括光源、反射器以及光學件。
[0060]通過轉(zhuǎn)向被限定在權利要求書中的本發(fā)明圖示說明的示例性實施方案的下述具體描述，本發(fā)明的各種實施方案現(xiàn)在可以被更好地理解。要明確地理解的是，由于本發(fā)明是由權利要求書限定的，可以比下面所描述的圖示說明的實施方案范圍更寬。
【具體實施方式】
[0061]圖1圖示說明對應于本發(fā)明第一實施方案的設備10的側(cè)面平面視圖。設備10包括LED (發(fā)光二極管)或LED封裝，其中僅封裝I的底座在圖1的視圖中是可視的，以及針對光學件22的光學表面11的底座6,其中外表面11在圖1中被不為大體上是半球的。光學件22的光滑外表面11使易于停留在(lodge)、粘著或者粘附到光學件22的灰塵、污物或碎屑的量最小化，從而當設備10在光源中被用作裸露的發(fā)光源時，其易于擺脫隨著時間而可能會模糊(obscure)或減少光學件22的外表面11的光學透射性的環(huán)境夾雜物。因此，必須要理解的是，盡管圖1的實施方案示出基本上為半球的外表面11，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，外表面11可以被提供有可以根據(jù)設計具有選擇性的折射質(zhì)量的其他光滑三維形狀。
[0062]圖2是圖1示出的本發(fā)明的實施方案通過剖面線A-A獲得的剖視圖。圖2在如圖1的剖面線A-A處所見的側(cè)面剖視圖中示出光學件22的設備10，其中反射器或反射鏡16 (以下稱作“反射器”)的反射表面3位于LED封裝I和光學件22之間由光學件22的內(nèi)表面4界定的空間內(nèi)。然而，“反射鏡”一般被理解為這樣的光學件，所述光學件具有由反射性的或鍍鋁的涂層或薄膜創(chuàng)建的反射表面，如在本說明書和權利要求書中使用的術語“反射器”要被理解為包括反射鏡、全內(nèi)反射表面、反射光柵或者全部或部分反射光的任何其他種類的光學器件。LED封裝I的頂(dome) 14被設置到由光學件22的內(nèi)表面4界定的腔或空間中。存在空氣間隙，從而光學件22的內(nèi)表面4是圍繞LED封裝I的頂14被安置的折射表面。通過改變光學件22的內(nèi)表面4，從LED芯片或源12設置的光線可以被改變以適應使用者限定的可以根據(jù)應用不同而變化的系統(tǒng)需求。此外，反射器16的反射表面3可以被選擇性地彎曲并選擇尺寸，來提供利用由目標表面上最終所需的照明模式所支配的受控參數(shù)設置的光線。圖2的側(cè)面剖視圖示出反射器16在縱軸上被彎曲或者是極角的函數(shù)，并且如在圖3的頂部剖視圖中所最佳地示出的，反射器16還在方位角上被彎曲。在圖示說明的實施方案中，反射表面3是第一表面反射器，即反射器16的最內(nèi)側(cè)表面被提供有反射涂層，然而第二表面反射器的使用也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0063]圖3示出本發(fā)明的實施方案，其中光學件22的內(nèi)表面4圍繞LED封裝I的頂14的中心線被徑向地設置。相對于LED封裝I的輻射模式(pattern)的中心線為偏心結(jié)構的光學件22也被考慮為在本發(fā)明的可能的設計選項的范圍內(nèi)。被反射表面3遮擋了光源12的光學件22的表面4可以為本發(fā)明的主要部件的裝配所需的任何形狀。在圖1-5的實施方案中，被反射器16遮擋的表面4的部分被成形以提供支撐和定位(registering)表面，來將反射器16相對于光源12支撐和調(diào)整在正確的位置和角定向，以從設備10獲得設計的最終的(net)福射模式。
[0064]例如，如圖5所不的,在該實施方案中表面4具有被界定于其中的凹口 4a,從反射器16 —體地延伸的柱(post)在裝配期間被安置到凹口 4a中。如在圖4中最佳可見的，定位凸緣5從表面4延伸來為反射器16的下彎曲部分提供多點引導。如在圖4和5中最佳可見的，側(cè)夾5a從表面4延伸來扣入被限定在反射器16的下前緣中的匹配凹陷。許多不同的安裝和調(diào)準方案可以被用于光學件22中反射器16的裝配。在圖7-llb的第二實施方案中示出附加的實施方案，所述實施方案不以任何方式限制等同設計的范圍。在圖4中，LED封裝I從光學件22內(nèi)的腔被垂直地移除，以示出光學件22的內(nèi)部細節(jié)。如圖1-5中示出的底座凸緣6是光學件22的可選特征，底座凸緣6被用于轉(zhuǎn)動安裝定向或角分度。
[0065]在可替換的實施方案中，反射器16可以由內(nèi)表面4具有特別外形的或彎曲的部分替代，所述具有特別外形的或彎曲的部分已經(jīng)被金屬化或者被成形或被處理以形成反射表面，代替獨立的反射器16而用于區(qū)2照明。區(qū)I和2照明在下面被進一步更加詳細地描述。
[0066]圖5示出從LED光源12輻射并且通過光學件22傳播的示例光線7、8、9和13。光線7和8表征這樣的一組光線，所述光線可以在第一區(qū)或立體角(區(qū)I)內(nèi)從所述源輻射并且直接從光學件22的表面4和11折射或通過所述表面4和11折射。直接入射光線9和13表征這樣一組光線，所述光線可以在第二區(qū)或立體角(區(qū)2)內(nèi)從光源(例如LED) 12輻射，以單次反射的方式從反射器16的反射表面3反射并且然后從光學件22的表面4和11折射或者通過所述表面4和11折射。光學件22和反射器16相對于光源12的福射模式在空間上和角度上定向，從而基本上來自光源12的光的全部從區(qū)I被收集并且直接由表面4和/或11折射，或者在區(qū)2內(nèi)被收集并且由反射器16反射到折射表面4和/或11，以與光線7和8的那組光線匯合，形成來自光學件22的相應的照明模式。因此，基本上所述光的全部從光源12被收集并且被分布到來自光學件22的光束中。在本文中，術語“基本上”被理解為意指以意圖的朗伯(Lambertian)福射模式或設計的福射模式被福射出LED光源12的頂14之外的光的全部減去通常由有缺陷的折射、反射或光學幾何結(jié)構中的細小不精準或形狀的損失導致的有缺陷的光學件或有缺陷的光源造成的固有損失的一小部分光。
[0067]圖6表征圖1-5的實施方案的設備10的等英尺燭光照明模式。一個或更多個光學組件10被安置在照明的表面上，例如街道，最可能的是作為安裝在光源或燈具中的這樣的設備10的陣列或多個陣列。所述照明模式通過從設備10輻射的能量的大部分落到表面的街道側(cè)而較少的量落到路緣(curb)側(cè)的方式被示出，其中所述路緣由人工水平線18繪出的。改變圖1-5中的表面3、4和/或11允許光學件設計人員根據(jù)設計規(guī)范(例如，滿足IES標準的包括類型1-V街道照明模式的各種模式中的一個)改變或形成所述設備的最終能量分布20。[0068]光學件22的組件10可以由內(nèi)表面4的彎曲的或成形的部分附加地改變，以針對根據(jù)在任一給定的應用中可以被期望的使用者限定的系統(tǒng)需求，將其重新引導至光學件22的外表面11的選擇的部分。例如，常見的情況是，LED封裝I的垂直軸17(如圖5所示)上或靠近所述垂直軸17的光需要相對于軸17被重新引導至不同的角度，即離開中心光束朝向周邊或朝向選擇的方位角方向。在這樣的情況下，內(nèi)表面4在其接近或鄰近軸17的冠部區(qū)域內(nèi)則將具有改變的形狀，以將來自LED封裝I的中心軸光折射到期望的方位角和極角方向或多個方向上。例如，內(nèi)表面4可以被成形，從而入射到位于包括軸17的虛垂直平面的一側(cè)的表面4的部分上的光被引導至所述虛垂直平面的相對側(cè)。
[0069]要明確地理解的是，圖示說明的附加光學效果的實施例并不對本發(fā)明的范圍或精神造成限制，本發(fā)明的范圍或精神考慮所有可能的由內(nèi)表面4的單獨改變或結(jié)合光學件22的外表面11的相關改變可實現(xiàn)的光學效果。在圖示說明的實施方案的設備10中存在對設計人員來說可獲得的各種獨立設計控制。除下面討論的設計控制之外，要理解的是，用于光學部件的材料選擇被明確考慮作為另一設計控制，所述另一設計控制不以任何方式窮盡可以被操縱的設計控制的可能的范圍。光學件22的外表面11可以被選擇性地成形以獨立地控制被折射或分布通過表面11的光的方位角或極角分布。類似地，光學件22的內(nèi)表面4可以被選擇性地成形以獨立地控制被折射或分布通過表面4的光的方位角或極角分布。更進一步地，反射器16的表面3可以被選擇性地成形以獨立地控制從表面3被反射的光的方位角或極角分布。這六種設計輸入或參數(shù)的每個可以選擇性地獨立于彼此被控制。然而，在圖不說明的實施方案中，表面3、4和11的每個被選擇性地成形以控制來自相應表面的光的方位角和極角分布二者，可能的是，除其他表面中的一個或兩個以外，僅控制來自所述表面的光分布的一個角方面。例如，明確地要考慮，在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，所述光束的折射部分或區(qū)I部分的方位角分布可以完全地或基本上僅由外表面11控制，而所述光束的區(qū)I部分的極角分布將完全地或基本上僅由內(nèi)表面4控制，或者反之亦然。還要考慮的是，從區(qū)2的光獲得的照明光束的方位角發(fā)散和所述光束的量可以相對于區(qū)2的光由反射器16的曲率和輪廓及其相距光源12的距離控制。類似地，反射器16可以被用于完全地或基本上控制所述反射光束的方位角或極角分布，或者控制所述反射光束的方位角和極角分布二者。
[0070]現(xiàn)在考慮圖7-12的第二實施方案。相同的部件以相同的參考編號表示，并且并入如上所述的相同的特征和方面。圖示說明的實施方案被 申請人:定義為“串滴光學件(bloboptics)”，以結(jié)合多個商業(yè)上可獲得的一個或更多個LED封裝I中的任一個的方式被并入圖7-llb的設備10。通過術語“串滴光學件”表示的是這樣一種類型的光學件，其中其意指折射表面在設計上是自由形式的，并且特別地其特征在于這樣的折射表面，所述折射表面在表面4和/或11上相對于光學表面的周圍部分形成正向地或負向地界定的瓣(lobes)。因此，要清楚地理解的是，“串滴光學件”只是可以被用在本發(fā)明的實施方案中的一種類型的光學件。在圖7-llb的圖示說明的實施方案中，所述瓣被正向地界定在光學件22的外表面11上，而光學件22的內(nèi)表面4基本上仍為半球的。然而，明確地要考慮的是，內(nèi)表面4的部分也可以是光滑平坦的或瓣形的，以在被界定在外表面11上的折射的瓣形腔之外選擇性地提供折射局部表面。
[0071]被正向地或負向地界定的瓣的概念可以被展現(xiàn)或界定的一種方式是如果一虛球面被放置到接觸折射表面的部分的位置，基本上最偏離所述球面的所述折射表面的該部分限定所述瓣。如果所述瓣是被界定在表面4或11上從而光學件22的光學材料在虛球面一邊的所述瓣的體積內(nèi)延伸，則所述瓣是被正向界定的，或者如果所述瓣是被界定到表面4或11內(nèi)從而空的空間或腔將被界定到在虛球面一邊的光學件22的光學材料中，則所述瓣是被負向界定的。因此，必須要理解的是，瓣可以在多個位置上并且以在多個方向上延伸的方式局部地被成形在光學件22的內(nèi)表面或外表面4、11上或者內(nèi)表面或外表面4、11內(nèi)。瓣形光學件的設計被進一步公開在2007年2月26日遞交的共同待審的申請N0.11/711,218中，該申請被轉(zhuǎn)讓給與本申請相同的受讓人，該共同待審的申請通過引用被并入文本。
[0072]在第二實施方案中，反射器16同樣在由內(nèi)表面4界定的腔中被完全地容置于光學件22之內(nèi)。反射器16被一體地提供有向后延伸的基座凸緣24。如在圖8中可見的，基座凸緣24平直地配接到被界定在表面4中的肩26上，所述基座凸緣24起到將反射器16定位和定向到設計的結(jié)構中這兩個作用。在該實施方案中，在光學件22的冠部中不存在凹口，也不存在從反射器16延伸的柱。凸緣24從反射器16 —體地向后延伸，以鄰近鉚釘柱30齊平地固定到光學件22的肩26上。鉚釘柱30在裝配期間被熱嵌合以在凸緣24的底部表面上軟化和變形，來有效地形成鉚釘柱頭部，所述鉚釘柱頭部通過凸緣24和配接肩26將反射器16固定到為其所界定的位置和定向上。
[0073]圖9a_l Ib圖示說明各種實施方案，其中照明模式的光束發(fā)散是變化的。圖9a和9b的實施方案限定圖7和8中所示的類型的設備10，其中由表面4和11以及反射器16生成的方向角光束發(fā)散包括大約120°的方向角。地面上的照明模式的方向角發(fā)散無需是準確的120°，而是可以從該標準的方向角發(fā)散變化±15°或更多。在如通過圖9b的剖面C-C可見的圖9a的頂部剖視圖中，虛光束發(fā)散邊緣32被示出從光源12的中心延伸、接觸反射器16的反射表面3的前盡頭(extremity)以形成發(fā)散角，所述發(fā)散角被示出為大約120°。明顯地，反射器16的輪廓在垂直軸上無需是一致的，從而來自光源12的區(qū)2的更大或更小的角度段可以入射到反射表面3。
[0074]圖1Oa和IOb的實施方案限定圖7和8中所示的類型的設備10，其中由表面4和11以及反射器16生成的方向角光束發(fā)散包括大約180°的方位角。同樣，地面上的照明模式的方向角發(fā)散無需是準確的180°，而是可以從該標準的方向角發(fā)散變化±15°或更多。在如通過圖1Ob的剖面A-A可見的圖1Oa的頂部剖視圖中，虛光束發(fā)散邊緣32被示出從光源12的中心延伸、接觸反射器16的反射表面3的前盡頭以形成發(fā)散角，所述發(fā)散角被示出為具有180°的數(shù)量級，或者在圖示說明的實施方案中，稍稍超過180°。在包括設備10的光源的期望應用中，其將被安裝在桿(pole)或燈具上，所述桿或燈具從其所安裝到的建筑物延伸遠離一段距離，或在街道照明的情況下，遠離所述光源所安裝到的桿。由于這個原因，地面或街道上的照明模式相對于最低點(nadir)具有大于180°的方位角發(fā)散，以包括延伸回所述建筑物或延伸回如圖6的等英尺燭光圖中所示的路緣的照明模式中的一部分。
[0075]以相同的方式，如圖9a、9b、lla和Ilb的那些實施方案的其他實施方案可以從公稱設計的方位角發(fā)散被增加或減少。同樣，反射器16的輪廓在垂直軸上無需是一致的，從而來自光源12的區(qū)2的更大或更小的角度段可以入射到反射表面3，并且該方位角光束發(fā)散可以為相對光學件22底座的垂直距離的選擇性地選擇的函數(shù)。
[0076]圖1la和Ilb的實施方案限定圖7和8中所示的類型的設備10，其中由表面4和11以及反射器16生成的方向角光束發(fā)散包括大約270°的方位角。同樣，地面上的照明模式的方向角發(fā)散無需是準確的270°，而是可以從該標準的方向角發(fā)散變化±15°或更多。在如通過圖1lb的剖面B-B可見的圖1la的頂部剖視圖中，虛光束發(fā)散邊緣32被示出從光源12的中心延伸、接觸反射器16的反射表面3的前盡頭以形成發(fā)散角，所述發(fā)散角被示出為大約270°。再者，反射器16的輪廓在垂直軸上無需是一致的，從而來自光源12的區(qū)2的更大或更小的角度段可以入射到反射表面3，并且該方位角光束發(fā)散可以為相對光學件22底座的垂直距離的選擇性地選擇的函數(shù)。在圖示說明的實施方案中，圖1la和Ilb的反射器16是馬鞍形反射器，所述馬鞍形反射器具有如在圖1lb中的虛線輪廓可見的沿其垂直軸界定的面向光源12的凹面，以及如在圖1la中的剖面B-B中可見的沿其水平軸界定的面向光源12的凸面。
[0077]以如圖9a_llb中圖示說明相同的方式，實施方案可以根據(jù)本發(fā)明的教導被提供，來提供這樣的設備10，所述設備10具有大約90° ±15°或更多的方位角光束發(fā)散，或者根據(jù)應用可能需要的任何其他角度發(fā)散。
[0078]圖12圖示說明一種應用，其中這樣變化的光束發(fā)散設備10可以有益地被采用。L形建筑物34的占地被示出。在建筑物周邊或占地照明的不同點具有不同方位角發(fā)散是需要的，以提供有效率且有效益的地面照明。例如，在內(nèi)側(cè)角落36處，90°設備10可以有效地以使消耗在無照明需求的墻壁或屋頂?shù)牟糠稚系睦速M的光能量最小的方式照明鄰近的地面。外側(cè)角落38和40有益地采用具有270°發(fā)散的設備10，來同樣以使投射到無需照明的墻壁或其他表面的浪費的光能量最小的方式，覆蓋所述建筑物的這些角落近側(cè)的地面區(qū)域。沿建筑物34的長平坦壁的位置42處可以具有門或通道，位置42被有益地提供有具有180°光束發(fā)散的設備10，其中浪費的照明能量也是最小的。與圖12的實施方案相比，在這些相同的點使用常規(guī)的360°照明燈具，幾乎兩個附加的光源的能量通過被引導至照明無法有效利用的表面上而被浪費。使用導向器具或角形物來實現(xiàn)圖12的模式分布是如此的復雜或昂貴，以致一般而言是不切實際的并且沒有這方面的嘗試來基本上僅將來自源的光的全部引導至恰好需要光的那些區(qū)域。因此，可以理解的是，包括在本發(fā)明中的陣列60或光源62的LED的數(shù)目還可以是變化的，以匹配光束發(fā)散，從而地面上的光強度或能量針對每個實施方案都是一致的。換言之，位置36處的90°照明可以具有點38和40處的270°照明的LED數(shù)目的三分之一的LED，并且是用于位置42處的180°照明的LED數(shù)目的一半。來自每一點處的地面上的光強度模式可以是相似的或相等的，只是能量將由用于每一位置的光源提供以有效地匹配其所期望被使用的應用。
[0079]在第一實施方案中，位置40以立體輪廓被圖示說明為具有理想化的四分之三或270°的圓形地面模式。可選的用于瓣形設備10的矩形地面模式在圖12中以虛線圖示說明。換言之，用在位置40處的設備10可以包括可以具有被界定在光學件22的內(nèi)表面和或外表面內(nèi)的三個瓣的光學件22，以提供三角的或270°矩形地面模式。所述瓣可以被界定在內(nèi)表面4內(nèi)，并且包括一個在中心線上對準反射器16的瓣以及兩個位于垂直所述中心線的線上的對稱設置的側(cè)瓣。盡管內(nèi)表面4和反射器16的形狀可以在方向角上可以是非對稱的，設備10可以具有橫穿中心線平面的反射器對稱性。
[0080]下面的表I概述上面所描述的(包括其他方式)建筑上的光束發(fā)散，但不以任何方式窮盡可以被采用的本發(fā)明中的實施方案。[0081]
【權利要求】
1.一種用來以預先確定的光的復合模式照明目標表面的設備，所述設備包括: 產(chǎn)生光的光源，所述光具有被輻射進入預先確定的立體角的預先確定的輻射模式； 反射器，來自所述光源的光入射到所述反射器上并且入射光從所述反射器以單次反射的方式被反射以形成反射模式；以及 具有內(nèi)表面和外表面的光學件，所述反射器至少相對于任何光學功能占據(jù)除所述光學件之外圍繞所述光源的所述預先確定的立體角的部分以直接接收來自所述光源的光的第二部分，所述光學件基本上占據(jù)所述預先確定的立體角的其余部分的全部以直接接收來自所述光源的光的第一部分，來自所述反射器的反射光束包括基本上所述光的第二部分的全部并且被反射為預先確定的反射模式，所述光學件的內(nèi)表面和/或外表面被成形為折射或引導來自所述光的第一部分的從所述光源被直接發(fā)送到所述光學件中的光，和/或折射或引導來自所述反射光束的從所述反射器被反射到所述光學件中的光，以形成預先確定的光束，其中，當被入射到所述目標表面時，所述預先確定的光束在所述目標表面上形成所述預先確定的光的復合模式。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述光源的所述預先確定的輻射模式基本上是半球的，并且其中相對于所述光源所述反射器所對著的所述立體角小于2 立體弧度。
3.如權利要求1所述的設備，其中所述光源的所述預先確定的輻射模式基本上是半球的，并且其中所述光源被安置在虛參考平面上，其中所述反射器在所述虛參考平面上相對于所述光源對著小于360°的方位角。
4.如權利要求3所述的設備，其中所述反射器在所述虛參考平面上相對于所述光源對著大約315° ±15°的方位角，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約45° ±15°的方位角光束發(fā)散。
5.如權利要求3所述的設備，其中所述反射器在所述虛參考平面上相對于所述光源對著大約300° ±15°的方位角，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約60° ±15°的方位角光束發(fā)散。
6.如權利要求3所述的設備，其中所述反射器在所述虛參考平面上相對于所述光源對著大約270° ±15°的方位角，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約90° ±15°的方位角光束發(fā)散。
7.如權利要求3所述的設備，其中所述反射器在所述虛參考平面上相對于所述光源對著大約240° ±15°的方位角，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約120° ±15°的方位角光束發(fā)散。
8.如權利要求3所述的設備，其中所述反射器在所述虛參考平面上相對于所述光源對著大約180° ±15°的方位角，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約180° ±15°的方位角光束發(fā)散。
9.如權利要求3所述的設備，其中所述反射器在所述虛參考平面上相對于所述光源對著大約90° ±15°的方位角，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約270° ±15°的方位角光束發(fā)散。
10.如權利要求1所述的設備，其中所述光源和所述反射器被安置在所述光學件內(nèi)。
11.如權利要求1所述的設備，其中所述光學件相對于所述光源被空間地配置，以基本上直接接收在所述預先確定的所述光源的輻射模式中除直接入射到所述反射器的部分以外的光的全部，所述直接入射到所述反射器的部分被反射到所述光學件的內(nèi)表面，從而基本上所述預先確定的輻射模式中沒有因為所述光學件和所述反射器的有缺陷的光學性質(zhì)而被吸收或誤導向的光的全部被所述光學件引導為所述預先確定的光束。
12.如權利要求1所述的設備，其中所述光源、所述光學件和所述反射器包括發(fā)光器件，并且更進一步地包括多個發(fā)光器件和載體，所述發(fā)光器件排列在所述載體上以形成發(fā)光器件陣列，從而相加地產(chǎn)生預先確定的集合光束，所述集合光束以所述預先確定的光的復合模式照明所述目標表面。
13.如權利要求12所述的設備，還包括燈具，至少一個陣列被設置在所述燈具中。
14.如權利要求13所述的設備，還包括多個設置在所述燈具中的陣列，以相加地產(chǎn)生所述預先確定的集合光束，所述集合光束以所述預先確定的光的復合模式照明所述目標表面。
15.如權利要求1所述的設備，其中所述光源具有主軸，圍繞所述主軸定義所述預先確定的輻射模式，所述預先確定的輻射模式的光的強度相對于所述光源的所述主軸被定義為方位角和極角的函數(shù)，其中所述反射器相對于所述光源被安置，所述反射器具有彎曲的表面和成形的輪廓，所述彎曲的表面和成形的輪廓被選擇來基本上控制所述預先確定的復合模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的至少一個。
16.如權利要 求1所述的設備，其中所述光源具有主軸，圍繞所述主軸定義所述預先確定的輻射模式，所述預先確定的輻射模式的光的強度相對于所述光源的所述主軸被定義為方位角和極角的函數(shù)，其中所述光學件相對于所述光源被安置，所述光學件的所述內(nèi)表面和/或所述外表面的形狀被選擇來基本上控制所述預先確定的復合模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的至少一個。
17.如權利要求16所述的設備，其中所述反射器相對于所述光源被安置，所述反射器具有彎曲的表面和成形的輪廓，所述彎曲的表面和成形的輪廓被選擇來基本上控制所述預先確定的復合模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的另一個。
18.如權利要求1所述的設備，其中所述光學件的所述外表面被成形為具有光滑表面，所述光滑表面防止來自環(huán)境的灰塵、污物、碎屑或任何光學遮擋材料的積聚或聚集。
19.如權利要求1所述的設備，其中所述反射器包括第一表面反射鏡。
20.如權利要求1所述的設備，其中所述反射器包括第二表面反射鏡。
21.如權利要求1所述的設備，其中所述光學件具有界定在所述光學件內(nèi)的接收表面，并且其中所述反射器是被安裝在所述光學件的所述接收表面中的反射器，并且是通過所述光學件的所述接收表面相對于所述光源被導向的。
22.如權利要求21所述的設備，其中所述光學件的所述接收表面和所述反射器具有互鎖的成形部分，所述互鎖的成形部分在裝配時被熱嵌合在一起。
23.如權利要求1所述的設備，其中所述預先確定的光束被引導進入的半球空間被界定為前半半球和后半半球，并且其中所述反射器相對于所述光源被安置，所述反射器被彎曲并且被提供有這樣的輪廓，以致在所述預先確定的輻射模式中的所述光的能量的大部分被所述反射器和/或所述光學件引導進入所述半球的前半。
24.一種用來以預先確定的光的復合模式照明目標表面的設備，所述設備包括: 產(chǎn)生光的光源，所述光具有被輻射進入預先確定的立體角的預先確定的輻射模式，所述預先確定的立體角具有第一區(qū)和第二區(qū)； 反射器裝置，來自所述光源的光直接入射到所述反射器裝置上，所述反射器裝置用來將所述直接入射的光從所述第二區(qū)以單次反射的方式反射，以形成預先確定的反射光束；以及 光學件裝置，所述光學件裝置用來將基本上從所述光源直接發(fā)出的光的全部折射或引導進入所述輻射模式的所述預先確定的立體角的所述第一區(qū)，形成折射/引導光束， 其中基本上所述第二區(qū)中的光的全部從所述光源直接入射到所述反射器裝置并且被所述反射器裝置反射成所述預先確定的反射光束，基本上所述第二區(qū)中的光的全部包括所述輻射模式的所述立體角的其余部分的全部，所述光學件裝置用來折射或引導來自所述反射器的所述預先確定的反射光束，以從所述折射/引導光束和所述反射光束形成復合光束，其中，當被入射到所述目標表面時，所述復合光束在所述目標表面上形成所述預先確定的復合模式。
25.如權利要求24所述的設備，其中所述光學件裝置和所述反射器裝置形成具有方位角發(fā)散的所述復合光束，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約45° ±15°的方位角光束發(fā)散。
26.如權利要求24所述的設備，其中所述光學件裝置和所述反射器裝置形成具有方位角發(fā)散的所述復合光束，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約60° ±15°的方位角光束發(fā)散。`
27.如權利要求24所述的設備，其中所述光學件裝置和所述反射器裝置形成具有方位角發(fā)散的所述復合光束，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約90° ±15°的方位角光束發(fā)散。
28.如權利要求24所述的設備，其中所述光學件裝置和所述反射器裝置形成具有方位角發(fā)散的所述復合光束，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約120° ±15°的方位角光束發(fā)散。
29.如權利要求24所述的設備，其中所述光學件裝置和所述反射器裝置形成具有方位角發(fā)散的所述復合光束，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約180° ±15°的方位角光束發(fā)散。
30.如權利要求24所述的設備，其中所述光學件裝置和所述反射器裝置形成具有方位角發(fā)散的所述復合光束，從而在所述目標表面上所述預先確定的光的復合模式具有在所述目標表面上的大約270° ±15°的方位角光束發(fā)散。
31.如權利要求24所述的設備，其中所述光源和所述反射器裝置被安置在所述光學件裝置內(nèi)。
32.如權利要求24所述的設備，其中所述光學件裝置相對于所述光源被空間地配置，以基本上直接接收在所述預先確定的所述光源的輻射模式中除直接入射到所述反射器裝置的部分以外的光的全部，所述直接入射到所述反射器裝置的部分被反射到所述光學件裝置的內(nèi)表面，從而基本上所述預先確定的輻射模式中沒有因為所述光學件和所述反射器的有缺陷的光學性質(zhì)而被吸收或誤導向的光的全部被所述光學件裝置引導為所述預先確定的光束。
33.如權利要求24所述的設備，其中所述光源、所述光學件裝置和所述反射器裝置包括發(fā)光器件，并且更進一步地包括多個發(fā)光器件和載體，所述發(fā)光器件排列在所述載體上以形成發(fā)光器件陣列，從而相加地產(chǎn)生預先確定的集合光束，所述集合光束以所述預先確定的光的復合模式照明所述目標表面。
34.如權利要求33所述的設備，還包括燈具，至少一個陣列被設置在所述燈具中。
35.如權利要求34所述的設備，還包括多個設置在所述燈具中的陣列，以相加地產(chǎn)生所述預先確定的集合光束，所述集合光束以所述預先確定的光的復合模式照明所述目標表面。
36.如權利要求24所述的設備，其中所述光源具有主軸，圍繞所述主軸定義所述預先確定的輻射模式，所述預先確定的輻射模式的光的強度相對于所述光源的所述主軸被定義為方位角和極角的函數(shù)，其中所述反射器裝置基本上控制所述預先確定的復合模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的至少一個。
37.如權利要求24所述的設備，其中所述光源具有主軸，圍繞所述主軸定義所述預先確定的輻射模式，所述預先確定的輻射模式的光的強度相對于所述光源的所述主軸被定義為方位角和極角的函數(shù)，其中所述光學件裝置基本上控制所述預先確定的復合模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的至少一個。
38.如權利要求37所述的設備，其中所述反射器裝置基本上控制基本上沒有被所述光學件裝置控制的所述預先確定的復合模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的任一個的另一個。
39.如權利要求24所述的設備，其中所述光學件裝置包括被成形為具有光滑表面的外表面，所述光滑表面防止來自環(huán)境的灰塵、污物、碎屑或任何光學遮擋材料的積聚或聚集。
40.如權利要求24所述的設備，其中所述反射器裝置包括第一表面反射鏡。
41.如權利要求24所述的設備，`其中所述反射器裝置包括第二表面反射鏡。
42.如權利要求24所述的設備，其中所述光源具有主軸，圍繞所述主軸定義所述預先確定的輻射模式，所述預先確定的輻射模式的光的強度相對于所述光源的所述主軸被定義為方位角和極角的函數(shù)，其中所述反射器裝置包括具有多個子表面的反射表面，所述多個子表面在方位角和極角方向具有不同的曲率，并且其中所述子表面中的每一個基本上控制所述預先確定的復合模式的光的強度的方位角相關性或極角相關性中的一個或兩者。
43.一種用來提供與光源一起使用并且用于以預先確定的光的復合模式照明目標表面的設備的方法，所述光源具有被輻射進入預先確定的立體角的預先確定的輻射模式，所述方法包括: 提供反射器，來自所述光源的光入射到所述反射器上并且入射光從所述反射器以單次反射的方式被反射以形成反射模式； 提供具有內(nèi)表面和外表面的光學件；以及 以對齊方式將所述反射器設置在所述光學件中或靠近所述光學件，從而所述反射器至少相對于任何光學功能占據(jù)除所述光學件之外圍繞所述光源的所述預先確定的立體角的部分以直接接收來自所述光源的光的第二部分，所述光學件基本上占據(jù)所述預先確定的立體角的其余部分的全部以直接接收來自所述光源的光的第一部分，來自所述反射器的反射光束包括基本上所述光的第二部分的全部并且被反射為預先確定的反射模式，所述光學件的內(nèi)表面和/或外表面被成形為折射或引導來自所述光的第一部分的從所述光源被直接發(fā)送到所述光學件中的光，和/或折射或引導來自所述反射光束的從所述反射器被反射到所述光學件中的光，以形成預先確定的光束，其中，當被入射到所述目標表面時，所述預先確定的光束在所述目標表面上形成`所述預先確定的光的復合模式。
【文檔編號】F21V7/00GK103459919SQ200980140502
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2009年8月13日 優(yōu)先權日:2008年8月14日
【發(fā)明者】R·霍爾德, G·羅茲 申請人:庫帕技術公司