發光設備和用于對發光設備進行調光的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及用于對發光設備進行調光的方法。本發明進一步設及適于執行根據本 發明的方法的發光設備。
【背景技術】
[0002] 高強度光源并且特別是白色高強度光源對于包括聚光燈、頭燈、舞臺照明W及數 字光投影的各種應用來說是令人關注的。對于運樣的用途，可能使用所謂的光集中器，其中 在高度透明的發光材料中較短波長的光被轉換為較長波長。運種透明發光材料可W被使 用，并且由LED(發光二極管）照明W便在發光材料內產生更長的波長。被轉換的光（其將 在發光材料中被波導）從導致強度增益的表面被提取。
[0003] 在數字投影中，例如為了節能并且保持光源的壽命，期望對屏幕亮度進行調光。在 上面描述的解決方案中，發光材料的棒體被放置在L邸行的頂部上。因為諸如由散射和再 吸收導致的光泄漏之類的損耗，在LED(累激源）進一步遠離出射表面時，其對總的光輸出 的貢獻變少。
[0004] 因此，對于很多實際用途而言，調光是效率低的并且不適合的，特別是在數字投影 中，而且還在例如聚光燈、頭燈W及舞臺照明領域中。
[0005] US2012/0243220Al描述了包括多個光發射組的發光裝置，每個光發射組包括多 個LED。每個光發射組與透明包裝和波長轉換構件關聯。發光裝置進一步包括用于集體控 制屬于每個光發射組的LED的打開和關閉和調光操作的驅動器。
[0006] 然而，在上述現有技術解決方案中，僅可得到相對少的調暗（即所發射的光的低 于最大值的強度水平）自由度，并且不同的調暗度由大得不方便的光強度差分隔開。
[0007] US2012/0212931Al公開了包括第一光源、光學波導體、發光層、W及第一反射層 的發光設備。光學波導體包括：第一端部表面，來自第一光源的光被注入到該端部表面；和 第二端部表面，與第一端部表面相對并且被提供在光的光引導方向上。發光層沿著光引導 方向包括能夠吸收光并且發射波長經轉換的光的憐光體粒子或者漫射光的光漫射劑。第一 反射層被提供在第二端部表面上并且能夠反射在光學波導體中被引導的光的一部分。從發 光層漫射的光被發射到光學波導體外部。提供了控制器，該控制器可W按順序點亮光源，使 得發光區域移動。
[0008] US2011/0175549Al公開了線性光源，其通過使得光在線性材料中傳播來發光， 在該線性材料中，傳入的光可W傳播。發光設備被提供在線性材料的一個端部的一側，發光 設備發光，使得光進入線性材料的該一個端部；并且光接收設備被提供在線性材料的另一 端部的一側，光接收設備檢測在線性材料中傳播的光。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的是克服運一問題，并且提供發光設備和用于對發光設備進行調光的 相當更加高效率的方法，其適合于各種各樣的實際用途并且提供經改進的節能和對光源壽 命的經改進的保持。
[0010] 根據本發明的第一方面，借助于如下發光設備實現運一目的和其它目的，該發光 設備包括：至少兩個光源，適于在操作中發射具有第一光譜分布的光；第一光導，包括設置 為平行于第一光導的主波導方向的第一光輸入表面、和關于第一光輸入表面成不為零的角 度延伸的第一光出射表面，第一光導適于在第一光輸入表面處接收具有第一光譜分布的 光，將具有第一光譜分布的光的至少一部分轉換為具有第二光譜分布的光，將具有第二光 譜分布的光引導到第一光出射表面，并且將具有第二光譜分布的光從第一光出射表面禪合 出來，至少兩個光源設置在與第一光導的第一光出射表面相距相互不同的距離處；W及控 制設備，適于從至少兩個光源中的設置在與第一光導的第一光出射表面相距最大距離處的 光源開始對發光設備進行調光。
[0011]因此，提供了如下發光設備，使用該發光設備使各種各樣的調光自由度變得可得， 因為光源可W單獨被調光。因此，方法適合用于各種各樣的實際實施方式中，其中期望各種 不同的并且精確的調光程度。此外，進一步的能量節約成為可能，并且獲得了增加的光源 壽命，因為根據本發明的方法在使用中高效得多，運是因為在同一時間更少的光源需要被 調光，并且因為發射的光的強度水平可W根據給定的情況和要求W高水平的準確度進行調 整。
[0012] 改進的能量節約通過W下方式來實現，即開始對設置為離光出射表面最遠的光源 進行調光，因為來源于運一光源的光（并且其在光導中將至少部分地被轉換）穿過光導行 進了最大的距離到達第一光出射表面，并且因此將經歷最多的損耗（例如通過吸收）。換句 話說，最高效率的光源將在最后被調光，并且其是設置在最靠近第一光出射表面的距離處 的光源，因為來源于運一光源的光（并且其在光導中將至少部分地被轉換）必須穿過光導 行進最短的距離到達第一光出射表面并且因此將經歷較少的吸收損耗。
[0013] 在實施例中，控制設備適于逐個光源地對光源進行調光，從而提供進一步的調光 自由度。
[0014] 在實施例中，發光設備包括多個光源，并且控制設備進一步適于對多個光源中的 至少兩個光源進行調光，W便W不同的強度水平發光，強度水平隨著每個光源和第一光導 的第一光出射表面之間的距離的增加而降低。
[0015] 因此，提供了如下發光設備，使用該發光設備使其它各種各樣的調光程度變得可 得，因為光源可W逐個光源地（即單獨地）被調光，W便W兩個或者多個不同的強度水平發 光，例如使得設置在與第一光出射表面相距最大距離（即最遠）處的第一光源W最大可能 強度的一半發光，設置在與第一光出射表面相距第二最大距離處的第二光源W最大可能強 度的四分之=發光，并且其余光源W最大可能強度發光。
[0016] 在實施例中，發光設備包括多個光源，并且控制設備進一步適于從設置在與第一 光導的第一光出射表面相距最大距離處的至少兩個光源的組開始，對多個光源中的至少兩 個光源的組進行調光。
[0017] 因此，提供了如下發光設備，使用該發光設備使又一些其它各種各樣的調光程度 變得可得，因為光源可W成組地（例如，兩個兩個地或者四個四個地）被調光。
[0018] 在實施例中，控制設備適于逐個組地對至少兩個光源的組進行調光，從而提供其 它調光自由度。
[0019] 在實施例中，控制設備進一步適于逐個組地并且從設置在與第一光導的第一光出 射表面相距最大距離處的至少兩個光源的組開始，關閉多個光源中的至少兩個光源的組。 因此，更進一步的調光程度成為可能。
[0020] 在實施例中，發光設備的第一光導包括至少一個其它光出射表面，并且其中控制 設備進一步適于從至少兩個光源中的設置為最靠近第一光輸入表面上的點P的光源開始 逐個光源地對至少兩個光源進行調光，點P位于到光出射表面中的每一個光出射表面的垂 直距離盡可能最大的位置處，到光出射表面中的每一個光出射表面的垂直距離被給予相等 的權重。
[0021] 注意，如在本文中使用的短語"至少兩個光源中的設置為最靠近第一光輸入表面 上的點P的光源"更精確地旨在于指的是至少兩個光源中的設置為具有在光源的中屯、或者 中部和點P之間的最短距離的光源。
[0022] 此外，如在本文中使用的短語"到光出射表面中的每一個光出射表面的垂直距離 被給予相等的權重"意指同等重要的是，首先被調光的光源位于離所有光出射表面最遠。
[0023] 因此，提供了如下發光設備，在從光出射表面兩者或者所有光出射表面發射的光 W相等或者基本上相等的程度被調光的意義上，使用該發光設備可W提供均勻的調光。
[0024] 在實施例中，控制設備進一步適于進行關閉至少兩個光源中的至少一個光源、將 具有互相不同的大小的至少兩個連續直接電壓值C)電流依次應用到至少兩個光源中的至 少一個光源、W及使用對供應到至少兩個光源中的至少一個光源的電流的脈沖寬度調制中 的任何一項或者多項。因此，提供了如下發光設備，使用該發光設備W特別簡單和直接的方 式使各種各樣的調光程度變得可得。
[00巧]根據本發明的第二方面，借助于用于對發光設備進行調光的方法實現運一目的和 其它目的，方法包括W下步驟：提供發光設備，該發光設備包括：至少兩個光源，適于在操 作中發射具有第一光譜分布的光；第一光導，包括設置為平行于第一光導的主波導方向的 第一光輸入表面、和關于第一光輸入表面成不為零的角度延伸的第一光出射表面，其中第 一光導適于在第一光輸入表面處接收具有第一光譜分布的光，將具有第一光譜分布的光的 至少一部分轉換為具有第二光譜分布的光，將具有第二光譜分布的光引導到第一光出射表 面，并且將具有第二光譜分布的光從第一光出射表面禪合出來，至少兩個光源設置在與第 一光導的第一光出射表面相距相互不同的距離處；W及從至少兩個光源中的設置在與第 一光導的第一光出射表面相距最大距離處的光源開始，逐個光源地對至少兩個光源進行調 光。
[0026] 因此，提供了用于對發光設備進行調光的方法，使用該方法使各種各樣的調光程 度變得可得，因為光源可W逐個光源地（即單獨地）被調光。因此，該方法適合用于各種各 樣的實際實施方式中，其中期望各種不同的并且精確的調光程度。此外，進一步的能量節約 成為可能，并且獲得了增加的光源壽命，因為根據本發明的方法在使用中高效得多，運是因 為在同一時間更少的光源需要被調光，并且因為發射的光的強度水平可W根據給定的情況 和要求W高水平的準確度進行調整。此外，根據本發明的發光設備的其它優勢可W同樣適 用于根據本發明的調光方法。
[0027] 在實施例中，方法包括提供控制設備的其它步驟，該控制設備適于執行對至少兩 個光源進行調光的步驟和執行借助于控制設備對至少兩個光源進行調光的步驟。因此，提 供了用于對發光設備進行調光的方法，可W手動或者自動地W非常簡單并且方便的方式執 行該方法。
[0028] 在實施例中，發光設備包括多個光源，并且調光步驟包括對多個光源中的至少兩 個光源進行調光，W便W不同的強度水平發光，強度水平隨著每個光源和第一光導的第一 光出射表面之間的距離的增加而降低。
[0029] 因此，提供了用于對發光設備進行調光的方法，使用該方法使其它各種各樣的調 光程度變得可得，因為光源可W逐個光源地（即單獨地）被調光，W便W兩個或者多個不同 的強度水平發光，例如使得設置在與第一光出射表面相距最大距離（即最遠）處的第一光 源W最大可能強度的一半發光，設置在與第一光出射表面相距第二最大距離處的第二光源 W最大可能強度的四分之=發光，并且其余光源W最大可能強度發光。
[0030] 在實施例中，調光步驟包括從設置在與第一光導的第一光出射表面相距最大距離 處的至少兩個光源的組開始，逐個光組地關閉多個光源中的至少兩個光源的組。因此，更進 一步的調光程度成為可能。
[0031] 在實施例中，發光設備的第一光導包括至少一個其它光出射表面，并且調光步驟 包括從至少兩個光源中的設置在與第一光出射表面和至少一個其它光出射表面兩者相距 最大距離處的光源開始，逐個光源地對至少兩個光源進行調光。因此，提供了用于調光的方 法，在從光出射表面兩者或者所有光出射表面發射的光W相等或者基本上相等的程度被調 光的意義上，使用該方法可W提供均勻的調光。
[0032] 本發明還設及包括根據本發明的第一方面的發光設備的投影儀。
[0033] 注意，本發明設及在權利要求中記載的特征的所有可能組合。
【附圖說明】
[0034] 現在將參照示出本發明的（多個）實施例的附圖，更詳細地描述本發明的運一方 面和其它方面。
[0035] 圖1示出了包括出射憐光體的發光設備的=維透視圖。
[0036] 圖2示出了包括憐光體輪的發光設備的橫截面圖。
[0037] 圖3示出了在出射表面處被提供有光學元件的光導的側視圖。
[0038] 圖4示出了貫穿其長度被成形W便提供經成形的光出射表面的光導的透視圖。
[0039] 圖5示出了在其長度的一部分上成形W便提供經成形的光出射表面的光導的側 視圖。
[0040] 圖6示出了具有光導和附加光源并且被提供有濾波器和二色性光學元件的照明 系統的側視圖。
[0041] 圖7示出了被提供有設置在光導的與第一光輸入表面不同的表面處的第二光源 的光導。
[0042] 圖8A和圖8B示出了被提供有設置為鄰近光導的表面的散熱器元件的光導。
[0043] 圖9A至圖9D示出了被提供有設置為鄰近光導的光出射表面的偏振元件的光導。
[0044] 圖10不出了具有漸窄出射表面的發光設備的透視圖。
[0045] 圖1示出了包括出射憐光體的發光設備的=維透視圖。
[0046] 圖2和圖3示出了包括分別W投射模式和反射模式進行發射的憐光體輪的發光設 備的兩個不同橫截面圖。
[0047] 圖4示出了在出射表面處被提供有光學元件的光導的側視圖。
[0048] 圖5示出了在出射表面處被提供有光集中元件的光導的側視圖。
[0049] 圖6示出了貫穿其長度被成形W便提供經成形的光出射表面的光導的透視圖。
[0050] 圖7示出了在其長度的一部分上成形W便提供經成形的光出射表面的光導的側 視圖。
[0051] 圖8示出了被提供有部分地粗糖化的光出射表面的光導的透視圖。
[0052] 圖9aIla和圖9b 1化示出了根據本發明的發光設備的第一實施例在a)全功率 模式下和b)功率節約模式下的兩個側視圖。
[0053] 圖IOa12a和圖IOb1化示出了根據本發明的發光設備的第二實施例在a)全功 率模式下和b)功率節約模式下的兩個側視圖。
[0054] 圖Ila13a和圖Ub13b示出了根據本發明的發光設備的第S實施例在a)全功 率模式下和b)功率節約模式下的兩個側視圖。
[0055] 圖12a14a和圖12b14b示出了根據本發明的發光設備的第四實施例在a)全功 率模式下和b)功率節約模式下的兩個側視圖。
[0056] 圖13a15a至圖13d15d示出了根據本發明的方法的第一實施例的示意性圖示。
[0057] 圖164a至圖14d16d示出了根據本發明的方法的第二實施例的示意性圖示。
[005引圖15a17a至圖15c17c示出了根據本發明的方法的第S實施例的示意性圖示。
[0059] 圖16a18a至圖16d18d示出了根據本發明的方法的第四實施例的示意性圖示。
[0060] 圖1719至圖1921示出了圖示當根據本發明的方法的S個不同實施例對發光設備 的光源進行調光時，由根據本發明的發光設備發射的光的強度作為時間的函數的=幅圖。
[0061] 如圖所示，層、元件W及區域的尺寸為了說明性目的而被夸大，并且因此被提供為 圖示本發明的實施例的一般結構。自始至終，相同的附圖標記指代相同的元件，使得例如根 據本發明的發光設備通常表示為1，而通過將01、02、03等添加到一般附圖標記來表示其不 同的具體實施例。對于示出了可W被添加到如下面進一步闡述的根據本發明的發光設備的 實施例中的任何一個實施例的若干特征和元件的圖1至圖10,一般已經將"00"添加到除了 特定于運些圖之一的那些元件之外的所有元件。
【具體實施方式】
[0062] 現在將在下文中參照附圖更充分地描述本發明，在附圖中示出了本發明當前優選 的實施例。然而，本發明可WW很多不同形式體現并且不應該被解釋為限于本文中闡述的 實施例；更確切地說，運些實施例被提供用于徹底性和完整性，并且向技術人員充分傳達本 發明的范圍。
[0063]W下描述將開始于關于用于根據本發明的發光設備的各種元件和特征的應用、合 適的光源W及合適的材料的一般考慮。為了運一目的，將參照圖1至圖10描述可W被添加 到如下面進一步闡述的根據本發明的發光設備的實施例中的任何一個實施例的若干特征 和元件。將參照圖Ila至圖21詳細描述根據本發明的發光設備的具體實施例。
[0064] 根據本發明的發光設備可W用于包括但不限于W下項的應用中：燈、光模塊、燈 具、聚光燈、閃光燈、投影儀、數字投影設備、諸如例如機動車輛的車頭燈或者車尾燈之類的 汽車照明、場地照明、劇場照明、W及建筑照明。
[0065] 其是如下面闡述的根據本發明的實施例的一部分的光源適于在操作中發射具有 第一光譜分布的光。此光隨后禪合到光導或者波導中。光導或者波導可W將第一光譜分布 的光轉換為另一光譜分布，并且將光引導到出射表面。光源原則上可W是任何類型的點光 源，但是在實施例中是固態光源，諸如發光二極管（LED)、激光二極管或者有機發光二極管 (OLED)、多個LED或者激光二極管或者0LED、或者LED或者激光二極管或者OLED的陣列、或 者其組合。L邸原則上可W是任何顏色的LED,或者是運些L邸的組合，但是在實施例中是藍 光光源，該藍光光源產生在藍顏色范圍內的光源光，該藍顏色范圍被限定為380nm和495nm 之間的波長范圍。在另一實施例中，光源為UV光源或者紫色光源，即在發射420nmW下的 波長范圍內發射。在多個LED或者激光二極管或者OLED或者其陣列的情形下，LED或者激 光二極管或者OL邸原則上可W是兩個或者更多不同顏色（諸如但不限于UV、藍色、綠色、黃 色或者紅色）的LED或者激光二極管或者0LED。
[0066] 光源可W是紅色光源，即在例如600皿和800皿之間的波長范圍內發射。運種紅 色光源可W為例如直接發射紅光或者被提供有適合將光源光轉換為紅光的憐光體的上述 類型中的任何類型的光源。在與適于將光源光轉換為紅外（IR)光（即具有大于大約SOOnm 的波長并且在合適的實施例中具有在從SlOnm和850nm的范圍內的峰值強度的光）的光導 組合時，運一實施例特別有利。在實施例中，運種光導包括發射IR的憐光體。具有運些特 性的發光設備特別有利于在夜視系統中使用，但是還可W被用于任何上述應用中。
[0067] 另一不例是在480nm和SOOnm之間的波長范圍內發光并且將運一光禪合到發光棒 體或者波導中的第一紅色光源、和發射藍光或者UV光或者紫光（即具有小于480皿的波 長）并且也將其發射的光禪合到發光波導或者棒體中的第二光源的組合。第二光源的光由 發光波導或者棒體轉換到在480nm和SOOnm之間的波長范圍，并且禪合到發光波導或者棒 體中的第一光源的光將不被轉換。換句話說，第二光源發射UV光、紫光、或者藍光，并且接 著由發光集中器轉換為綠色-黃色-澄色-紅色光譜范圍內的光。在另一實施例中，第一 光源在500nm和600nm之間的波長范圍內發射，并且第二光源的光由發光波導或者棒體轉 換到在500nm和600nm之間的波長范圍。在另一實施例中，第一光源在600nm和750nm之 間的波長范圍內發射，并且第二光源的光由發光波導或者棒體轉換到在600nm和750nm之 間的波長范圍。在實施例中，第一光源的光在另一表面處禪合到發光波導或者棒體中，該另 一表面為例如與光出射表面相對的表面，而不是第二光源的光禪合到發光波導或者棒體中 的表面。運些實施例提供在紅光范圍內W增加的亮度發射的發光波導或者棒體。
[0068] 根據本發明的實施例中的如下面闡述的光導通常可W是包括在互相垂直的方向 上延伸的高度H、寬度WW及長度L的桿狀的或者棒狀的光導，并且在實施例中是透明的、或 者透明且發光的。光通常在長度L方向上被引導。高度H在一些實施例中<10mm，在另一些 實施例