本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種光學(xué)模塊，該光學(xué)模塊包括圍繞模塊的對(duì)稱(chēng)軸定位的兩個(gè)或者更多分塊。每個(gè)分塊包括：光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)，用于提供射出模塊的光的預(yù)定義光分布；以及在光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)內(nèi)的腔中組裝的光源。腔的中心與光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的光軸重合并且在距模塊的對(duì)稱(chēng)軸距離(d)處。包括兩個(gè)或者更多分塊——其中每個(gè)分塊包括它自己的光源——允許獲得與僅有一個(gè)光源的現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光體比較的更高流明輸出，而同時(shí)布置分塊使得每個(gè)腔的中心與分塊的準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的光軸重合允許保留射出該模塊的光的窄光束寬度準(zhǔn)直。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例大體上涉及照明系統(tǒng)領(lǐng)域并且更具體地涉及用于提供具有窄光束尺寸和高流明輸出的光輸出的光學(xué)模塊。
技術(shù)介紹
隨著發(fā)光二極管(LED)的(以流明每瓦為單位測(cè)量的)效能增加并且價(jià)格下降，預(yù)計(jì)LED照明和基于LED的發(fā)光體不久將是迄今為止占主導(dǎo)的基于管發(fā)光(TL)的發(fā)光體的重要備選并且將處于與這些發(fā)光體競(jìng)爭(zhēng)的水平。WO 2008/126023描述一種包括定位于準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)中的源腔內(nèi)用于從發(fā)光體提供預(yù)定義光分布的光源。光源包括多個(gè)LED。可以在源腔內(nèi)包括的LED數(shù)目依賴(lài)于腔的尺寸。發(fā)光體產(chǎn)生的光的強(qiáng)度又依賴(lài)于包括的LED數(shù)目。因此，為了增加這樣的發(fā)光體的流明輸出，應(yīng)當(dāng)使用能夠容納更大數(shù)目的LED的更大源腔。提出的結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)在于增加源腔的尺寸也增加輸出光的光束寬度。圖1圖示在源腔的直徑與輸出光的光束寬度之間的關(guān)系。如從圖1可以推斷的那樣，為了獲得具有窄光束寬度的光輸出，僅能在這樣的結(jié)構(gòu)的源腔內(nèi)放置少數(shù)LED管芯。例如可以實(shí)現(xiàn)的最窄光束寬度具有2x5°的角度范圍。對(duì)應(yīng)源腔然后具有2x3.5_的直徑。由于LED管芯通常測(cè)量Imm Xlmm，所以這樣的腔恰好具有用于容納四個(gè)管芯的足夠空間。通常，當(dāng)前LED管芯可以傳遞用于暖白色溫的每管芯的100流明和用于中性白色到冷白色溫的每管芯的高達(dá)160流明。在描述的發(fā)光體結(jié)構(gòu)的近似效能約為85%時(shí)，這意味著絕對(duì)數(shù)最大約為340到540的輸出流明。這些絕對(duì)光水平可能對(duì)于其中需要具有高光輸出的窄光束聚光燈、比如手術(shù)照明、室外照明、娛樂(lè)等范圍的應(yīng) 用而言太低。因此希望提供一種能夠提供具有窄光束寬度和高流明輸出二者的發(fā)光體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)方面，公開(kāi)一種光學(xué)模塊，該模塊包括圍繞模塊的對(duì)稱(chēng)軸定位的兩個(gè)或者更多分塊。每個(gè)分塊包括:光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)，用于提供射出光學(xué)模塊的光的預(yù)定義光分布；以及在光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)內(nèi)的腔中組裝的光源、優(yōu)選為L(zhǎng)ED或者激光二極管。腔的中心與光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的光軸重合并且在距光學(xué)模塊的對(duì)稱(chēng)軸的距離d處。如這里所用，術(shù)語(yǔ)“腔的中心”是指對(duì)稱(chēng)點(diǎn)(即圓形或者正多邊形的中心或者對(duì)稱(chēng)軸)或者落在這樣的對(duì)稱(chēng)軸上的焦點(diǎn)(即橢圓或者拋物線(xiàn)的焦點(diǎn)之一)。提供包括兩個(gè)或者更多分塊(其中每個(gè)分塊包括它自己的光源)的光學(xué)模塊允許獲得與僅有一個(gè)光源的現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光體比較的更高流明輸出。在每個(gè)分塊內(nèi)，光源定位于它自己的源腔內(nèi)。以每個(gè)源腔的中心與分塊的準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的光軸重合這樣的方式布置分塊允許保留射出光學(xué)模塊的光的窄光束寬度準(zhǔn)直。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面，提供一種包括這樣的光學(xué)模塊的光輸出設(shè)備或者發(fā)光體。權(quán)利要求2-5的實(shí)施例有利地允許朝著對(duì)應(yīng)分塊的光準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)引導(dǎo)每個(gè)光源提供的光。在某些關(guān)鍵位置、如例如在腔的背部中放置鏡面鏡可以輔助向恰當(dāng)?shù)南鄳?yīng)準(zhǔn)直光學(xué)器件中指引來(lái)自每個(gè)光源的光從而造成發(fā)光體效率的顯著增加。權(quán)利要求6的實(shí)施例具體說(shuō)明準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)可以包括光導(dǎo)(如例如楔形光導(dǎo))和重定向?qū)?如例如重定向箔)。在一個(gè)實(shí)施例中，光導(dǎo)可以在平面中基本上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)，而光導(dǎo)的對(duì)稱(chēng)中心與腔的中心重合。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)實(shí)現(xiàn)提供經(jīng)常在照明應(yīng)用中、比如在向下照明應(yīng)用中希望的對(duì)稱(chēng)光束。權(quán)利要求7的實(shí)施例具體說(shuō)明用于光導(dǎo)的有利結(jié)構(gòu)。權(quán)利要求8的實(shí)施例提供光學(xué)模塊還可以包括:光透射層，適于擴(kuò)散地透射光并且布置用于覆蓋光導(dǎo)的光進(jìn)入表面的至少一部分。光透射層允許從比較大的區(qū)域透射的擴(kuò)散光向光導(dǎo)中的受控和高效的輸入耦合。光導(dǎo)的尺度設(shè)定允許將輸入耦合的光形成為在離開(kāi)光導(dǎo)時(shí)具有預(yù)定性質(zhì)的光束，這些性質(zhì)允許滿(mǎn)足例如關(guān)于角度分布和炫目的發(fā)光體要求。光透射層可以是透光層，該透光層適于擴(kuò)散入射光并且從層的面向光進(jìn)入表面的一側(cè)輸出擴(kuò)散光。因此可以彌補(bǔ)或者緩解與光源亮度有關(guān)的問(wèn)題而未發(fā)光體輸出處使用擴(kuò)散體。權(quán)利要求9的實(shí)施例提供光透射層也可以是適于響應(yīng)于激發(fā)來(lái)發(fā)光的發(fā)光層。發(fā)光層因此可以是能夠生成光的層而不是僅通過(guò)該層轉(zhuǎn)發(fā)光的半透明層。發(fā)光層可以是適于響應(yīng)于光激發(fā)來(lái)發(fā)光的層、優(yōu)選為磷光體層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在希望從其提供均勻和“非炫目”光的纖薄發(fā)光體(與厚度相比較而言大的光輸出區(qū)域)中特別希望/需要增加的效率。在這樣的發(fā)光體中，用于再生光的有源磷光體區(qū)域與發(fā)光體的總光輸出區(qū)域相比較而言相對(duì)地小(以便能夠在炫目要求內(nèi)提供準(zhǔn)直光并且仍然保持發(fā)光體纖薄)。權(quán)利要求10的實(shí)施例具體說(shuō)明光源可以被布置用于直接或者間接照射光透射層并且光學(xué)模塊還可以包括布置用于響應(yīng)于光源的照射而照射光透射層的重透射光源。優(yōu)選地通過(guò)包括磷光體材料，重透射光源可以適于響應(yīng)于光激發(fā)而發(fā)光。這例如允許磷光體層用來(lái)例如通過(guò)來(lái)自L(fǎng)ED的照射來(lái)生成光而未布置用于覆蓋光進(jìn)入表面的磷光體，因此可以遮蔽該磷光體免于經(jīng)由光射出表面可見(jiàn)。來(lái)自這一點(diǎn)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以例如在包括光學(xué)布置的發(fā)光體在關(guān)斷狀態(tài)中時(shí)避免有色外觀(guān)、比如黃色。權(quán)利要求11的實(shí)施例提供了:光透射層可以被布置成少于1_，優(yōu)選地基本上與光進(jìn)入表面等距、并且更優(yōu)選地與光進(jìn)入表面盡可能接近布置而無(wú)光學(xué)接觸。來(lái)自非光學(xué)接觸的優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)光層發(fā)射的并且被耦合到光導(dǎo)中的光線(xiàn)將被折射而具有準(zhǔn)直效果。備選地，光透射層可以與光進(jìn)入表面光學(xué)接觸。這具有另一優(yōu)點(diǎn)、也就是可以向光導(dǎo)中更高效地耦合光，因?yàn)榭梢员苊夤膺M(jìn)入表面中的反射。下文將進(jìn)一步具體描述本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施例。然而應(yīng)當(dāng)理解，不可以理解這一實(shí)施例為限制用于本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍。附圖說(shuō)明 在所有圖中，如勾勒的尺度僅用于示例并且未反映真實(shí)尺度或者比值。所有圖為示意并且未按比例。具體而言，厚度相對(duì)于其它尺度有所夸大。此外，為了清楚，已經(jīng)從附圖省略細(xì)節(jié)、比如LED芯片、布線(xiàn)、襯底、外殼等。圖1圖示在一個(gè)類(lèi)型的現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光體的光輸出的光束寬度與源腔的尺寸之間的關(guān)系;圖2A示出一個(gè)發(fā)光體布置的橫截面?zhèn)纫晥D，可以在根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)模塊中使用該發(fā)光體布置的分塊；圖2B示出圖2A中的發(fā)光體布置的俯視圖；圖3A示出另一發(fā)光體布置的橫截面?zhèn)纫晥D，可以在根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)模塊中使用該發(fā)光體布置的分塊；圖3B示出圖3A中的發(fā)光體布置的俯視圖；圖4闡述根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的用于使用圖2A-2B中所示發(fā)光體布置或者圖3A-3B中所示發(fā)光體布置的分塊來(lái)設(shè)計(jì)光學(xué)模塊的方法步驟的流程圖；圖5A-5D提供了圖4中闡述的設(shè)計(jì)步驟的示意圖示；以及圖6A-6D示出用于朝著對(duì)應(yīng)分塊的準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)指引每個(gè)光源發(fā)射的光的各種實(shí)施例。具體實(shí)施例方式在下文描述中， 闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的更透徹連接。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，無(wú)這些具體細(xì)節(jié)中的一個(gè)或者多個(gè)具體細(xì)節(jié)仍然可以實(shí)現(xiàn)本專(zhuān)利技術(shù)。在其它實(shí)例中，并未描述公知特征以免模糊本專(zhuān)利技術(shù)。圖2A-2B示出發(fā)光體布置200的橫截面?zhèn)纫晥D和俯視圖，可以在根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)模塊中使用該發(fā)光體布置的餅形分節(jié)。所示發(fā)光體布置包括這里在平面y-x中圓形對(duì)稱(chēng)的光導(dǎo)101。光導(dǎo)101具有圓柱形通孔102，該通孔的內(nèi)側(cè)是發(fā)光層113覆蓋的光進(jìn)入表面105,該發(fā)光層這里是在照射時(shí)發(fā)光的層、優(yōu)選為磷光體層。發(fā)光層113未與光進(jìn)入表面105直接接觸，代之以在光進(jìn)入表面105與發(fā)光層113之間有小的、等距空氣間隙。間隙優(yōu)選地盡可能小而無(wú)在表面105與層113之間的任何光學(xué)接觸，優(yōu)選地，間隙少于1_。只要無(wú)光學(xué)接觸，層11本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：L·R·R·德斯梅特，O·貝利克，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：
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