模塊化光導燈具的制作方法
【專利說明】模塊化光導燈具
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請根據35U.S.C.§ 119 (e) (I)主張以下申請的權益:2013年7月18日提交的第61/856,009號美國臨時申請、2014年5月14日提交的第61/996,814號美國臨時申請、2014年5月28日提交的第62/003,766號美國臨時申請以及2014年6月9日提交的第62/009,811號美國臨時申請，所述申請的全部內容以引用方式并入本文中。
技術領域
[0003]本文中描述用于制造模塊化光導燈具以實現燈具的低制造成本和高設計對準穩健性的技術。
【背景技術】
[0004]—般來講，照明領域中的照明系統常規地利用光學系統內在空間上相當均勻的光源。這些光源通常非常明亮(光源亮度)。這些常規照明系統通常具備單個反射器系統以收集光通量或具備次級反射器或漫射器系統以朝目標區域引導光通量。在許多情形中，常規照明系統在系統中提供朗伯漫射器或反射表面，其允許直接觀察朗伯光源。此類照明系統可在某些角度下引起炫光，尤其在使用明亮的發光二極管(LED)光源的情況下。
【發明內容】
[0005]本技術大體上涉及實現低制造成本和高設計對準穩健性以用于制造以固態發光元件為特征的模塊化光導燈具。
[0006]公開各種燈具(也稱為燈具模塊)，其被配置成操縱由一個或多個發光元件(LEE)提供的光。一般來講，燈具的實施方案以一個或多個光學耦合器(例如，拋物面反射器)為特征，所述光學耦合器將從LEE發射的光重定向到光學提取器，所述光學提取器接著將光引導到某個角度范圍內。在某些實施方案中，燈具包括光導，所述光導將光從光學耦合器引導到光學提取器。燈具的部件可以各種方式配置使得燈具可輸出各種強度分布。此類燈具可被配置成為特定照明應用提供光，所述特定照明應用包括辦公室照明、工作照明、櫥柜照明、車庫照明、洗墻燈、堆疊照明、下照燈。
[0007]因此，本發明的各個方面總結如下。
[0008]—般來講，在第一方面中，本發明以燈具模塊為特征，所述燈具模塊包括:一個或多個發光元件(LEE)，其安置在一個或多個基板上且適于在前向方向上發射光;光導，其包括輸入端和輸出端以及側表面，所述側表面從輸入端延伸到輸出端，所述側表面被塑形成在前向方向上將由一個或多個LEE發射且在光導的輸入端處接收的光引導到光導的輸出端并在光導的輸出端處提供被引導光；以及光學提取器，其與光導的輸出端光學耦合且適于接收被引導光，所述光學提取器具有第一重定向表面和一個或多個輸出表面，光學提取器的第一重定向表面適于在第一方向上反射在光學提取器處接收的光的至少一部分，所述第一方向具有與前向方向正交的分量，其中所述第一重定向表面中的至少一個或一個或多個輸出表面中的至少一個漫射光。
[0009]以上實施方案和其它實施方案可各自任選地包括以下特征中的一個或多個(單獨的或以組合形式)。在一些實施方式中，光導可包括實心透明材料且側表面可被配置成經由TIR引導光。在一些實施方式中，光導可為中空的且側表面可為被配置成經由鏡面反射引導光的反射器。在一些實施方式中，燈具模塊可進一步包括一個或多個耦合器，所述一個或多個耦合器被定位成接收由對應一個或多個LEE發射的光的一部分且適于至少部分地準直光的所接收到的部分，所述一個或多個耦合器可鄰近于光導的輸入端。
[0010]在一些實施方式中，光學提取器可包括第二重定向表面，光學提取器的第二重定向表面可適于在第二方向上反射在光學提取器處接收的光的至少一部分，所述第二方向具有正交于前向方向且反平行于第一方向的正交分量的分量。在一些實施方式中，第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個或一個或多個輸出表面中的至少一個可包括漫射膜。在一些實施方式中，漫射膜可具有反射性。在一些實施方式中，漫射膜可具有透射性。在一些實施方式中，第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個或一個或多個輸出表面中的至少一個可包括漫射結構。在一些實施方式中，漫射結構可包括刻面。在一些實施方式中，漫射結構可包括壓痕。在一些實施方式中，漫射結構可包括起伏特征。在一些實施方式中，漫射結構在第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個或一個或多個輸出表面中的至少一個內可為二維的。
[0011]在一些實施方式中，漫射表面可具有第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個或一個或多個輸出表面中的至少一個的平移對稱性。在一些實施方式中，第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個或一個或多個輸出表面中的至少一個可進一步包括反射涂層。在一些實施方式中，燈具模塊可進一步包括安置在光學提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個的至少一部分上的一個或多個反射器。在一些實施方式中，燈具模塊可進一步包括頂蓋，所述頂蓋耦合到光學提取器使得通過第一或第二重定向表面中的至少一個輸出的光在頂蓋的輸入表面處被接收。在一些實施方式中，頂蓋可包括漫射光輸出表面。
[0012]—般來講，在另一方面中，本發明以一種制造光學提取器的方法為特征，所述方法包括:提供光學提取器，所述光學提取器具有對應于第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個或一個或多個輸出表面中的至少一個的平滑表面；以及在平滑表面中的至少一個上產生漫射結構。
[0013]以上實施方案和其它實施方案可各自任選地包括以下特征中的一個或多個(單獨的或以組合形式)。在一些實施方式中，產生漫射結構可包括對漫射結構進行壓花。在一些實施方式中，產生漫射結構可包括對漫射結構進行模制。在一些實施方式中，產生漫射結構可包括對漫射結構進行壓印。
[0014]—般來講，在另一方面中，本發明以一種制造光學提取器的方法為特征，所述方法包括在第一重定向表面、第二重定向表面中的至少一個或一個或多個輸出表面中的至少一個上安置漫射膜。
[0015]—般來講，在另一方面中，本發明以燈具模塊為特征，所述燈具模塊包括:一個或多個發光元件(LEE)，其安置在一個或多個基板上且適于在前向方向上發射光;光導，其包括輸入端和輸出端以及側表面，所述側表面從輸入端延伸到輸出端，所述側表面被塑形成在前向方向上將由一個或多個LEE發射且在光導的輸入端處接收的光引導到光導的輸出端且在光導的輸出端處提供被引導光；以及光學提取器，其與光導的輸出端光學耦合且適于接收被引導光，所述光學提取器具有第一重定向表面，光學提取器的第一重定向表面適于在第一方向上反射在光學提取器處接收的光的至少一部分，所述第一方向具有正交于前向方向的分量；以及與第一重定向表面耦合的光學插件，所述光學插件適于在光學插件的一個或多個光輸入表面處接收來自光導的光的至少一部分。
[0016]以上實施方案和其它實施方案可各自任選地包括以下特征中的一個或多個(單獨的或以組合形式)。在一些實施方式中，光學插件可包括一個或多個輸出表面。在一些實施方式中，光學插件的一個或多個輸出表面中的至少一個可具有漫射性。在一些實施方式中，光學插件的漫射輸出表面中的至少一部分可具有反射性。在一些實施方式中，光學插件的漫射輸出表面中的至少一部分可具有透射性。在一些實施方式中，光導可包括實心透明材料且側表面被配置成經由TIR引導光。在一些實施方式中，光導可為中空的且側表面為被配置成經由鏡面反射引導光的反射器。
[0017]在一些實施方式中，燈具模塊可進一步包括一個或多個耦合器，所述一個或多個耦合器被定位成接收由對應一個或多個LEE發射的光的一部分且適于至少部分地準直光的所接收到的部分，所述一個或多個耦合器可鄰近于光導的輸入端。在一些實施方式中，光學提取器可包括第二重定向表面，光學提取器的第二重定向表面可適于在第二方向上反射在光學提取器處接收的光的至少一部分，所述第二方向具有正交于前向方向且反平行于第一方向的正交分量的分量。
[0018]在一些實施方式中，燈具模塊可進一步包括一個或多個反射器，其中所述一個或多個反射器可與光學插件的一個或多個光輸入表面中的至少一個的至少一部分耦合。在一些實施方式中，燈具模塊可進一步包括一個或多個反射器，其中所述一個或多個反射器可與光學提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個的至少一部分耦合。在一些實施方式中，光學插件和光學提取器可形成鄰近于光學提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個的殼體。
[0019]一般來講，在另一方面中，本發明以一種照明裝置為特征，所述照明裝置包括:光源，其被配置成發射具有各向異性光譜功率分布的光；以及光學耦合器，其具有輸入孔和引出孔，所述輸入孔與光源光學耦合，光學耦合器具有安置在輸入孔與引出孔之間的漫射側表面，所述側表面被配置成將具有第一發散度的入射光反射成具有大于第一發散度的第二發散度的反射光。
[0020]以上實施方案和其它實施方案可各自任選地包括以下特征中的一個或多個(單獨的或以組合形式)。在一些實施方式中，側表面可被配置成使得被反射光直接到達引出孔。在一些實施方式中，光源可包括:栗浦發光元件(LEE)，其在第一角度范圍內發射第一波長的光；以及磷光體，其將第一波長的發射光的至少一部分轉換成第二波長的光，其中可在第二角度范圍內發射被轉換光，且其中第一角度范圍的發散度可大于第二角度范圍的發散度，并且光學耦合器可被配置成在第一角度范圍內接收第一波長的光且在第二角度范圍內接收第二波長的光，所述側表面可包括具有漫射特性的第一部分，所述側表面的第一部分可被配置成混合第一波長的接收光與第二波長的接收光且在單個第三角度范圍內重定向混合光，其中被重定向的混合光可通過光學親合器的輸出孔輸出。[0021 ]在一些實施方式中，側表面包括第二部分，所述第二部分通過鏡面反射重定向投射在其上的光。在一些實施方式中，光學耦合器的具有漫射特性的第一部分可鄰近于光源。在一些實施方式中，栗浦LEE可包括藍色LED且第一波長可對應于藍光。在一些實施方式中，第二波長可對應于黃光。在一些實施方式中，照明裝置可進一步包括光導，其中光導可包括:輸入端和輸出端，所述光導的輸入端可與光學親合器的輸出孔親合；以及側表面，其從輸入端延伸到輸出端，所述側表面可被塑形成在前向方向上將從光學耦合器接收的光引導到光導的輸出端且在光導的輸出端處提供被引導光。
[0022]—般來講，在另一方面中，本發明以燈具模塊為特征，所述燈具模塊包括:一個或多個發光元件(LEE)，其安置在一個或多個基板上且適于在前向方向上發射光;光導，其包括輸入端和輸出端以及側表面，所述側表面從輸入端延伸到輸出端，所述光導鑲嵌一個或多個LEE，其中所述側表面被塑形成在前向方向上將由一個或多個LEE發射的光引導到光導的輸出端且在光導的輸出端處提供被引導光；以及光學提取器，其與光導的輸出端光學耦合且適于接收被引導光，所述光學提取器具有第一重定向表面，所述光學提取器的第一重定向表面適于在第一方向上反射在光學提取器處接收的光的至少一部分，所述第一方向具有正交于前向方向的分量。
[0023]以上實施方案和其它實施方案可各自任選地包括以下特征中的一個或多個(單獨的或以組合形式)。在一些實施方式中，光導可包括實心透明材料且側表面可被配置成經由TIR引導光。在一些實施方式中，光導可為中空的且側表面為被配置成經由鏡面反射引導光的反射器。在一些實施方式中，燈具模塊可進一步包括一個或多個耦合器，所述一個或多個耦合器被定位成接收由對應一個或多個LEE發射的光的一部分且適于至少部分地準直光的所接收到的部分，所述一個或多個耦合器可鄰近于光導的輸入端而嵌入到光導中。
[0024]在一些實施方式中，光學提取器可包括第二重定向表面，光學提取器的第二重定向表面可適于在第二方向上反射在光學提取器處接收的光的至少一部分，所述第二方向具有正交于前向方向且反平行于第一方向的正交分量的分量。在一些實施方式中，第一和第二方向中的至少一個可具有反平行于前向方向的分量。在一些實施方式中，光學提取器可包括一個或多個輸出表面，且光學提取器可朝光學提取器的一個或多個輸出表面引導從光導接收的光的至少一部分。在一些實施方式中，光學提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個對于從光導接收的光可為至少部分反射性的。在一些實施方式中，光學提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個對于從光導接收的光可為至少部分透射性的。在一些實施方式中，光學提取器的第一或第二重定向表面中的至少一個可反射從光導接收的基本上所有光。
[0025]—般來講，在另一方面中，本發明以燈具模塊為特征，所述燈具模塊包括:一個或多個發光元件(LEE)，其安置在一個或多個基板上且適于在前向方向上發射光;光導，其包括輸入端和輸出端以及側表面，所述側表面從輸入端延伸到輸出端，所述側表面被塑形成在前向方向上將由一個或多個LEE發射且在光導的輸入端處接收的光引導到光導的輸出端且在光導的輸出端處提供被引導光;保護性材料，其鄰近于光導的側表面中的至少一個的至少一部分而安置；以及光學提取器，其與光導的輸出端光學耦合且適于接收被引導光，所述光學提取器具有第一重定向表面，所述光學提取器的第一重定向表面可適于在第一方向上反射在光學提取器處接收的光的至少一部分，所述第一方向具有正交于前向方向的分量。
[0026]以上實施方案和其它實施方案可各自任選地包括以下特征中的一個或多個(單獨的或以組合形式)。在一些實施方式中，光導可經由TIR引導光，且保護性材料可與光導間隔開。在一些實施方式中，光導可為中空的且經由鏡面反射引導光離開側表面，并且保護性材料可至少部分地覆蓋側表面中的至少一個。在一些實施方式中，保護性材料可形成罩。在一些實施方式中，保護性材料可形成圖案以產生期望的照明分布。在一些實施方式中，保護性材料可創造出半透明效果。在一些實施方式中，光導可包括實心透明材料且側表面可被配置成經由TIR引導光。在一些實施方式中，光導可為中空的且側表面可為被配置成經由鏡面反射引導光的反射器。
[0027]在一些實施方式中，燈具模塊可進一步包括一個或多個耦合器，所述