Mems波長轉換照明裝置和相關方法

Mems波長轉換照明裝置和相關方法
【專利摘要】本發明描述了一種照明裝置，其用于接收預定光源波長范圍內的光源光、將光源光轉換成轉換光、以及將轉換光反射到期望輸出方向上。所述照明裝置可以使用微機電系統（MEMS）裝置以接收光源光并將其改向到期望輸出方向上。可以將轉換涂層涂敷到MEMS裝置的操作面以將光源光轉換成轉換光。
【專利說明】MEMS波長轉換照明裝置和相關方法【技術領域】
[0001]本發明涉及照明裝置的領域，更具體地說，涉及將轉換涂層涂敷到MEMS照明裝置的可再定位表面以將具有可變波長范圍的光引導到期望輸出方向上。
[0002]發明背景
[0003]包括轉換涂層的照明裝置便于允許將光從光源光轉換成具有不同波長范圍的光。通常，這樣的轉換涂層是利用磷涂層而產生的。這些波長轉換涂層有時候可以被涂敷到與從光源投影的光定位成直線的透鏡。在某些實例中，轉換涂層可以被涂敷到光源自身。存在多個已公開的發明，其描述了使用轉換涂層以將具有光源波長范圍的光轉換成具有轉換波長范圍的光的照明裝置。 [0004]混色可調白色照明裝置傳統上是經由PWM (脈寬調制)來控制的。PWM是用于控制電氣裝置的供電的常見技術，其通過在每個周期期間在“開”狀態與“關”狀態之間快速切換供電而進行操作。該周期是每個脈沖之間的時間，類似于時鐘速率。占據“開”狀態的脈沖周期對占據“關”狀態的脈沖周期的比定義占空比。隨著PWM改變開關保持在“開”狀態的持續時間，PWM能夠改變對負載裝置的平均供電。PWM切換可得益于效率觀點，因為當開關處于“關”狀態時PWM具有低功耗。
[0005]對于照明裝置，PWM電路中的脈沖頻率必須足夠快，使得人眼無法感知閃光燈效應。為了具有越來越高的脈沖頻率，周期必須變得越來越短。可以經由每個脈沖周期的占空比的變化來控制每種單獨的顏色的強度。在光源(諸如白熾燈泡)反應慢的情況下，可能需要相對較低的脈沖頻率。相反，可用來控制發光半導體的感知強度的PWM電路必須以相當高的頻率進行操作，否則會出現視覺閃爍的風險。
[0006]為了實現混色，PWM電路應一般能夠控制旨在被混合的所有顏色的占空比。通常，可通過使用紅色、綠色和藍色光源來產生任何顏色。在混色系統基于PWM電路的情況下，系統可以通過對調整的原色進行組合來調整用于每種原色的占空比，以顯示期望的顏色。通常經由透鏡來組合原色。
[0007]微機電系統(MEMS)使用不同于PWM的構造以控制光強。在MEMS中，優選地將來自每個光源的光引導到將光反射到不同方向上的微鏡的陣列。通常，MEMS “開”狀態包括將光反射到透鏡中，其中所述光可以與其它顏色的光組合。傳統上，在MEMS中組合了多個光源(包括例如紅色光源、綠色光源和藍色光源)以產生期望的輸出顏色。
[0008]Abu-Ageel的美國公開專利申請第2010/0046234號公開了對包括不同類型或不同量的磷的波長轉換層的使用。Abu-Ageel的‘234號申請給出了可以包括紅磷、綠磷和藍磷的摻和物的波長轉換層的實例。這些磷由光源激發并發射處于不同波長范圍的光。由轉換層產生的紅光、綠光和藍光然后被組合以形成白光。Abu-Ageel的‘234號申請還公開了對藍色光源的使用，其中將直接的藍光與磷轉換的紅光和綠光組合以產生白色光。此外，Abu-Ageel的‘234號申請具體引用了對微機電系統(MEMS)和用來聚焦由光源發射的光束的光學透鏡的使用。可使用偏轉器來掃描兩種或更多種類型的波長轉換材料之間的光束。
[0009]Van Der Lubbe的美國公開專利申請第2010/0321641號公開了使用一種顏色的光源并將該光的部分轉換成其它顏色。Van Der Lubbe的‘641號申請還公開了使用配置在彩色轉換光學元件的第一組和第二組像素中的磷。
[0010]Brukilacchio等人的美國專利第7，832，878號公開了可在LED裸片上方使用磷或其它的波長轉換元件以使得不直接從標準LED裸片得到波長和光譜帶寬。Brukilacchio等人的‘878號專利還公開了對結合旋轉色輪的數字微鏡裝置(DMD)投影系統的使用。
[0011]Raring等人的美國公開專利申請第2010/0302464號公開了在光學元件上使用磷涂層以利用磷材料來產生具有期望顏色的激光光束，從而改變由LED和/或激光二極管產生的光。然后可以將這些彩色的激光光束從光學元件發射到DMD。
[0012]需要一種提供如下能力的照明裝置，其接收以一個波長范圍從光源發射的光并將所述光以另一波長范圍改向到期望輸出方向上。還需要這樣一種照明裝置，其在一次操作中將從光源發射的光的轉換和改向進行結合。
[0013]發明概述
[0014]考慮前文，本發明涉及一種照明裝置，其可以有利地接收以一個波長范圍從光源發射的光源光并將所述光以另一波長范圍改向到期望輸出方向。所述照明裝置還可有利地在一次操作中將光源光的轉換和改向進行結合。通過提供一種有利地將這些操作進行結合的照明裝置，本發明可有益地具有降低復雜性、大小和制造費用的特性。
[0015]根據本發明的這些和其它的目的、特征和優點是由將預定光源波長范圍內的光源光引導到期望輸出方向上的照明裝置來提供的，所述照明裝置可以包括MEMS裝置和轉換涂層。MEMS裝置可以包括至少一個操作面，以接收光源光并朝所述期望輸出方向將光源光改向。轉換涂層可以包括磷波長涂層材料，其可以被涂敷到至少一個操作面，以將光源光轉換成在至少一個轉換波長范圍內的轉換光。在本發明的實施例中，MEMS裝置可以是數字微鏡裝置(DMD)。DMD可以包括能夠在多個角度之間定位以反射所述轉換光的鏡子的陣列。所述預定光源波長范圍可以包括多個波長范圍，其中所述多個波長范圍中的每個可以選擇性地啟用。
[0016]本發明的照明裝置可以接收為單色光、雙色光或多色光的光源光。光源光可以具有藍色光譜和紫外光譜中的至少一個內的波長范圍。紫外光譜內的光源光可以具有200納米到400納米之間的預定光源波長范圍。藍色光譜內的光源光可以具有400納米到500納米之間的預定光源波長范圍。
[0017]本發明的照明裝置可以包括位置檢測裝置。所述期望輸出方向可以包括投影面。所述位置檢測裝置可以感測所述投影面的位置，以限定被感測的投影面的位置。所述位置檢測裝置還可以包括再定位裝置，所述再定位裝置將MEMS裝置再定位，以將所述轉換光投影到所述感測的投影面的位置。
[0018]本發明的方法方面是使用所述照明裝置。所述方法可以包括以下步驟:接收光源光；將所述光源光轉換成轉換光；以及將所述轉換光反射到期望輸出方向上。所述轉換光可以包括預定波長范圍內的光。
[0019]附圖簡述
[0020]圖1是根據本發明的照明裝置的局部側視圖，其示出接收并反射光的MEMS裝置。
[0021]圖1A是圖1中示出的照明裝置的實施例的局部側視圖，其示出從多個光源接收并反射光的MEMS裝置。[0022]圖2是根據本發明的照明裝置的MEMS裝置的立體圖。
[0023]圖2A是圖2中示出的MEMS裝置的示意方框圖。
[0024]圖3是根據本發明的照明裝置的MEMS封裝的局部正視圖。
[0025]圖4是根據本發明的照明裝置的MEMS單元的正視圖。
[0026]圖5是圖3的MEMS封裝的俯視平面圖。
[0027]圖6A和圖6B是圖5中示出的MEMS封裝的實施例的俯視平面圖。
[0028]圖7是根據本發明的照明裝置的位置檢測裝置、再定位裝置和投影面的局部側視圖。
[0029]圖7A、圖7B和圖7C是圖7中示出的將轉換光反射到各種投影面上的照明裝置的局部側視圖。
[0030]圖8是詳述根據本發明的方法方面的光的透射、轉換和反射的流程圖。
[0031]圖9是詳述根據本發明的方法方面來控制轉換光的期望輸出方向的操作的流程圖。
[0032]圖10是圖3中示出的MEMS封裝的局部側視圖。
[0033]圖11是詳述使用圖10中示出的MEMS封裝的光的透射、轉換和反射的流程圖。
[0034]圖12是圖3中示出的MEMS封裝的局部側視圖。
[0035]圖13是詳述使用圖12中示出的MEMS封裝的光的透射、轉換和反射的流程圖。
[0036]圖14是詳述根據本發明的方法方面的位置檢測裝置的操作的流程圖。
[0037]圖15是詳述根據本發明的方法方面MEMS裝置響應于位置信號而將光反射到期望輸出方向上的操作的流程圖。
[0038]優選實施方案詳述
[0039]現將在下文中參考示出本發明優選實施例的附圖來更完整地描述本發明。然而，本發明可以以許多不同形式來實施，而不應被解釋為限于本文中提出的實施例。確切地說，提供這些實施例以使本公開充分且完整，且將向本領域技術人員完整地表達本發明的范圍。本領域技術人員明白的是，下列對本發明實施例的描述是說明性的，不旨在以任何方式進行限制。本領域技術人員在得益于本公開的情況下也很容易得出本發明的其它實施例。貫穿本發明，相似標號指代相似元件。
[0040]在本發明的詳細描述中，本領域技術人員應注意，方向術語(諸如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”和其它相似術語)是為了方便讀者參考附圖。此外，本領域技術人員應注意，在不違背本發明原理的情況下，描述中可以包括其它的術語來表達位置、定向和方向。
[0041]現參考圖1至圖15，現更加詳細地描述根據本發明的照明裝置10。貫穿本公開，照明裝置10還可以稱作系統或本發明。在本公開中對照明裝置10的替代的提及方式并非意在以任何方式進行限制。
[0042]也許圖1中最能示出，根據本發明的實施例的照明裝置10包括使用微機電系統的裝置或MEMS裝置20、光源光42、以及轉換光46。轉換光46可以由MEMS裝置20引導到期望輸出方向60上。如下文將更加詳細地描述且也許圖3、圖4、圖6A、圖6B、圖10和圖12中最能示出，可以將轉換涂層30涂敷到MEMS裝置20以將光源光42轉換成轉換光46。
[0043]例如如圖1中示出，MEMS裝置20可以接收光源光42。此光源光42可以源自光源40。在本發明的實施例中，光源40可以包括發光二極管(LED)，所述發光二極管能夠發射預定光源波長范圍內的光。本發明的其它實施例可以包括由激光驅動光源所產生的光源光42。本領域技術人員將明白，光源光42可以由任何數量的照明裝置來提供。光源波長范圍可以包括發射藍色或紫外波長范圍內的光源光42。然而，本領域技術人員在得益于本公開后將明白，根據本發明的本公開，光源40中可以使用能夠發射任何波長范圍內的光的LED。本領域技術人員在得益于本公開后還將明白，光源40中可以使用能夠產生照明的其它發光裝置。
[0044]如先前論述的，本發明的實施例可以包括產生具有藍色光譜內的光源波長范圍的光源光42的光源40。藍色光譜可以包括波長范圍介于400納米與500納米之間的光。藍色光譜內的光源光42可以由包括可發射藍色光譜內的光的材料的發光半導體產生。這些發光半導體材料的實例可以包括(但不旨在限于)硒化鋅(ZnSe)或氮化銦鎵(InGaN)。這些半導體材料可以生長或形成在可包括諸如藍寶石、碳化硅(SiC)或硅(Si)的材料的基板上。本領域技術人員將明白，雖然本文中公開的是前述半導體材料，但是能夠發射藍色光譜內的光的任何半導體裝置都旨在被包括在本發明的范圍內。
[0045]此外，如先前論述的，本發明的實施例可以包括產生具有紫外光譜內的光源波長范圍的光源光42的光源40。紫外光譜可以包括波長范圍介于200納米與400納米之間的光。紫外光譜內的光源光42可以由包括可發射紫外光譜內的光的材料的發光半導體產生。這些發光半導體材料的實例可以包括(但不旨在限于)金剛石(C)、氮化硼(BN)、氮化鋁(A1N)、氮化鋁鎵(AlGaN)或氮化鋁鎵銦(AlGalnN)。這些半導體材料可以生長或形成在可包括諸如藍寶石、碳化硅(SiC)或硅(Si)的材料的基板上。本領域技術人員將明白，雖然本文中公開的是前述半導體材料，但是能夠發射紫外光譜內的光的任何半導體裝置都旨在被包括在本發明的范圍內。
[0046]本發明的光源40可以包括有機發光二極管(OLED)。OLED可以包括在施加電流時可發光的有機化合物。有機化合物可以位于兩個電極之間。通常，電極中的至少一個可以是透明的。
[0047]光源40可以產生具有有機波長范圍、或在人腦內引發心理暗示的波長范圍的光源光42。這些有機波長范圍可以包括引發積極心理響應的一個或更多個波長范圍。積極心理響應可以類似于響應于自然光或太陽光而實現的積極心理響應。
[0048]本領域技術人員將明白，照明裝置10可以接收為單色、雙色或多色的光源光42。單色光是可以包括一個波長范圍的光。也許圖1A中最能示出，雙色光是包括兩個波長范圍的光，其可以源自一個或兩個光源40。多色光是可以包括多個波長范圍的光，其可以源自一個或更多個光源40。
[0049]此外現參考圖2，現將更詳細地論述本發明的照明裝置10的其它特征。更具體地說，現將論述MEMS裝置20。MEMS裝置20正式上稱作微機電系統裝置。這個名稱反映了MEMS裝置20的本質，因為包含了許多微型機械組件作為整個系統的一部分。這些機械組件可以組織到MEMS單元22中，其中MEMS單元22的陣列可以被包括在MEMS封裝21中。也許圖2A的方框圖中最能示出，MEMS封裝21連同微控制器28以及其它額外的組件可以共同地構成MEMS裝置20。
[0050]MEMS裝置20的組件是機械組件，因為MEMS裝置20可以包括多個可移動部分。共同地形成所述組件的這些可移動部分可以包括可再定位表面34和定位組件24，其將在下文予以更詳細地論述，且也許圖4中最能示出。定位組件24可以用來操控可再定位表面
34。下文將更詳細地論述共同地形成MEMS單元22的組件。
[0051]所述組件是微型組件，因為所述可移動部分可能極小且可能僅能夠以微米尺度進行測量。所述組件也可以是系統的一部分。由于MEMS裝置20的組件的小型化，所述組件可以密集地位于小范圍內。多個微型組件可以操作地連接以形成MEMS單元22。因此，在小范圍內操作地連接的多個微型組件可以配置成多個MEMS單元22。MEMS單元22的密集集合可以在例如半導體上一起被封裝在MEMS封裝21中。本領域技術人員將明白，某些MEMS構造、諸如具有較大MEMS構造的MEMS構造，可以被封裝在多個半導體上，所述多個半導體可以互連并可以相通為系統。
[0052]現參考圖2和圖2A，現將更加詳細地論述照明裝置10的MEMS裝置20和(更具體地說)MEMS封裝21。MEMS封裝21可以被包括在較大電子系統中或位于專用集成電路(IC)芯片上。在本發明的某些實施例中，IC的組件可以共同地形成MEMS裝置20。在前文描述中，為了不旨在進行限制的說明性目的，本發明的本公開假設MEMS封裝21位于IC上。然而，本領域技術人員在得益于本公開后將明白，除了本文中提及的應用以外，用于集成MEMS封裝21的數種應用可以包括IC或可以不包括1C。因此，本領域技術人員不應將MEMS封裝21的描述限制地解釋成集成在IC中。
[0053]除了 MEMS封裝21以外，MEMS裝置20可以額外地包括微控制器28和IC接觸件29，它們可以被包括在IC主體27中。微控制器28可以經由IC接觸件29接收一個或更多個輸入信號。輸入信號可以包括與MEMS裝置20的機械部分的期望操作有關的信息。微控制器28然后可以處理在輸入信號中接收到的信息，以確定可以操作MEMS裝置20的每個MEMS單元22的控制信號。控制信號可以用來控制每個MEMS單元22的機械組件的位置。通過各個MEMS單元22的機械組件的選擇性定位，本發明的照明裝置10可以通過將具有期望轉換波長范圍的光反射到期望輸出方向60上來有利地控制轉換光46的特性。
[0054]此外現參考圖3至圖5，現更加詳細地論述本發明的照明裝置10的其它特征。更具體地說，將在本文中論述照明裝置10的MEMS封裝21。MEMS裝置20可以包括在MEMS封裝21上組織成陣列的至少一個MEMS單元22 (圖3)。MEMS單元22的陣列可以位于封裝半導體23上(圖5)，因此形成MEMS封裝21。
[0055]此外現參考圖4，現更加詳細地論述本發明的照明裝置10的其它特征。更具體地說，現將論述MEMS單元22的結構構造，多個MEMS單元22可被構造為形成MEMS封裝21。MEMS單元22可以包括MEMS單元底座26、定位組件24和可再定位表面34。貫穿本公開和隨附權利要求，可再定位表面34還可以稱作操作面。可再定位表面34可以包括可反射光的反射面。在本發明的實施例中，可再定位表面34可以是微鏡。然而，本領域技術人員在得益于本公開后將明白，能夠接受光源光42并將所述光改向到期望輸出方向60上的任何表面都被包括在本發明的范圍和主旨內。
[0056]MEMS單元底座26可以包括形成MEMS單元22的其它組件所用的半導體材料。半導體材料可以包括硅，但是本領域技術人員將明白，其它的半導體材料將被包括在本發明的范圍和主旨內。由于硅固有的柔性性質，在微觀尺度下，可以在能量耗散最小的情況下將MEMS裝置20的由硅形成的機械組件再定位。硅還提供了在機械操作期間實現最小疲勞特性的優勢。此最小疲勞特性可以在可能發生故障前有利地提供上萬億次機械操作。本領域技術人員將明白，可以使用其它的材料(諸如(但不限于)聚合物和金屬)以形成MEMS單元底座26。
[0057]MEMS單元底座26還可以包括電子組件，所述電子組件控制MEMS單元22的機械組件的操作。電子組件可以包括與微控制器28的電子連接。通過該連接，MEMS單元22可以經由配置信號從微控制器28接收操作指令。MEMS單元底座26的電子組件還可以包括SRAM存儲體，所述SRAM存儲體可以用于通過偏置電壓將電荷施加給機械組件，這可以進一步地允許選擇性地定位可再定位表面34。使用偏置電壓來控制MEMS單元22可以允許照明裝置10有利地同時操控從陣列(諸如MEMS封裝21)中的每個MEMS單元22反射到期望輸出方向60上的光。此外，使用偏置電壓可以允許MEMS裝置20在低電壓要求下操作，從而有利地提供有效率的操作。
[0058]定位組件24可以由MEMS單元底座26通過以下工藝形成:形成多個材料層、使用光刻法圖案化這些層、將圖案化的層刻蝕成MEMS單元22的機械組件的形狀、以及將這些層沉積在一起。在產生每個MEMS單元22的機械組件時所沉積的每個層可以具有微米至納米尺度的厚度。
[0059]定位組件24可以形成為提供可再定位表面34的機械運動。在優選實施例中，定位組件24可以被構造為允許繞兩個軸運動。然而，本領域技術人員將明白，替代的實施例可以提供繞一個或更多個軸的樞軸運動。
[0060]MEMS單元22的定位組件24可以包括具有至少一個支撐結構、軛結構和一對電極的機械組件，以用于控制其它機械結構的操作和可再定位表面34的位置。當施加電流到定位組件24的電極時，靜電力可以造成其它的定位組件24的機械結構物理地再定位。這種再定位可以是繞機械定位組件所在的軸的旋轉。當接收到電流時，靜電力可以造成機械定位組件以可在皮米尺度上測量的距離來再定向。然而，由于每個MEMS單元22和本文中所包括的組件的微米尺度的緣故，再定向的程度可以有利地提供用以允許可再定位表面34進行大幅移動所需要的足夠運動范圍。
[0061]通過提供用于可再定位表面34的運動范圍，定位組件24可以允許MEMS單元22將光源光42反射到期望輸出方向60上。這可以通過修改可再定位表面34繞一個或更多個軸旋轉的角度而完成。這種旋轉可以由定位組件24提供。由于可再定位表面34由定位組件24再定向，可以改變限定反射光的方向的反射角。
[0062]反射角的這種改變可以有利地允許MEMS單元22將光源光42改向到期望輸出方向60上。期望輸出方向60可以由MEMS裝置20的微控制器28所接收的一個或更多個控制信號來確定，所述一個或更多個控制信號可以控制一個或更多個MEMS單元22。
[0063]在本發明的照明裝置10的某些實施例中，MEMS裝置20可以是數字微鏡裝置或DMD。DMD是可以包括布置成矩形陣列的多個微鏡或微型鏡的MEMS裝置20的一種。由于微鏡的微小尺寸，DMD可以在單個裝置中包括幾十萬個或更多個微鏡。本領域技術人員將明白，雖然附圖中描繪了矩形陣列，但是本發明的DMD裝置可以包括配置成任何形狀的陣列的微鏡，并仍保持將光源光42反射到期望輸出方向60上的功能。因此，這些可替換配置的陣列應視為被包括在本發明的范圍和主旨內。
[0064]雖然下列段落將MEMS裝置20的結構描述成DMD，但是本領域技術人員將明白，用于DMD的結構描述可以應用于MEMS裝置20。在下列段落中，DMD的微鏡可以在結構上等同于MEMS裝置20的可再定位表面34。微鏡可以僅是可再定位表面34的一個實施例,其中表面具有反射性。因此，本領域技術人員還應將下列段落視為對基于MEMS的照明裝置10的一般公開，而不應將本公開僅限于DMD裝置。
[0065]DMD的微鏡可以由反射材料(諸如(但不限于)鋁)構成。每個微鏡可以被DMD的定位組件24控制。考慮到DMD是MEMS裝置20的一種，DMD可以共享先前描述的MEMS裝置的結構構造。優選地，DMD中包括的微鏡可以能夠在任一個方向上繞軸旋轉大約12度。本領域技術人員在得益于本公開后將明白，DMD中包括的微鏡可以旋轉大于或小于12度，這也在本發明的范圍和主旨內。
[0066]每個微鏡的這種旋轉可以允許各個微鏡在“開”狀態與“關”狀態之間轉變。當微鏡被定位成將光反射到期望輸出方向60上時，可以開始微鏡的“開”狀態。當微鏡被定位成將光反射到期望輸出方向60以外的方向上時,可以開始微鏡的“關”狀態。在實施例中，在“關”狀態下，可以將反射光引導到光吸收部件。光吸收部件的實例可以包括(但不限于)散熱片。
[0067]DMD陣列的微鏡中的每個可以對應于DMD所輸出的光的像素。這些像素可以被組合以產生可以在投影面62上顯示的圖像。下文將進一步詳細論述投影面62。通過操控每個微鏡，可以不斷地更新圖像以在期望輸出方向60上顯示期望的顏色圖案或圖像。通過每個微鏡快速定位在“開”或“關”狀態，DMD可以將動畫片或視頻圖像反射或投影到期望輸出方向60上。
[0068]貫穿本公開的剩余部分，本發明大體將會以MEMS構造來論述。本領域技術人員將明白，MEMS構造的結構構造旨在包括DMD的結構構造，因為DMD是MEMS技術的應用。MEMS單元22可以組織成諸如由圖5示出的網格構造。可以使用各種網格構造，所述各種網格構造可以包括圖5中示出的方格的非限制性實例。然而，本領域技術人員將明白，MEMS單元22可以在MEMS封裝21上組織成可允許將光源光42反射到期望輸出方向60上的任何構造。
[0069]為了清楚起見，將圖5的MEMS封裝21示出為可以被包括作為本發明的MEMS裝置20的優選實施例的一部分的MEMS封裝21的版本。在優選實施例中，MEMS單元22的陣列可以包括任何數量的MEMS單元22，且不一定是圖5中描繪的MEMS單元的數量。由于MEMS裝置20的微小本質，MEMS裝置可以包括尺寸小至I微米乘以I微米的MEMS單元22。本領域技術人員將明白，雖然本文中提供的公開設想了具有多個MEMS單元22的MEMS裝置20，但是本發明也可以包括具有少至一個MEMS單元22的MEMS裝置20，這也被包括在本發明的范圍和主旨內。
[0070]MEMS裝置20的可再定位表面34可以包括轉換涂層30，涂敷所述轉換涂層30以將光源波長范圍的光源光42改變為轉換波長范圍的轉換光46，這也許在圖4中最能示出。轉換涂層30優選地由磷涂層來提供，所述磷涂層能夠將具有光源波長范圍的光轉換成具有一個或更多個轉換波長范圍的光。然而，本領域技術人員將明白，能夠將光從一個波長范圍轉換到另一波長范圍的任何涂層都可以涂敷到可再定位表面34，這也被包括在本發明的范圍和主旨內。
[0071]諸如基于磷材料的涂層的轉換涂層30可以改變可透射過涂層的光的波長范圍。光源波長范圍可以轉換成至少一個轉換波長范圍。如上文論述的，光源光42可以包括由一個或更多個光源40發射的單色、雙色或多色光。為了清楚起見，提及光源光42及其對應的光源波長范圍應被理解為包括由所述一個或更多個光源40發射且由照明系統10的MEMS裝置20接收的光。因此，光源波長范圍應被理解為包含單色、雙色和多色光源光42所包括的波長范圍。
[0072]此外，具有光源波長范圍的光源光42可以由轉換涂層30轉換成具有多個轉換波長范圍的轉換光46。多種磷元素的使用可以產生包括多個分離或重疊波長范圍的光。這些波長范圍可以被組合以產生轉換光46。為了使前文的描述更加清楚，提及轉換光46及其對應的轉換波長范圍應被理解為包括了光源光42可穿過轉化涂層30時可產生的所有波長范圍。
[0073]磷物質在被激發時可以發光。磷在暴露于光(諸如從光源40發射的光源光42)時可以發生磷的激發。由磷發射的光的波長可以取決于構成磷的材料。
[0074]在根據本發明的照明裝置的實施例中，可以將多個轉換涂層30涂敷到每個MEMS單元22的可再定位表面34。例如，可以使用能夠產生綠色、藍色和紅色轉換光46的多種磷。當這些轉換涂層30被涂敷到MEMS單元22的可再定位表面34時，可再定位表面34可以反射相應轉換涂層30的轉換波長范圍內的光。為了清楚起見，涂敷有綠色、藍色和紅色轉換涂層30的可再定位表面34在本公開中可以分別稱作綠色可再定位表面34G、藍色可再定位表面34B和紅色可再定位表面34R。也許圖6A和圖10中最能示出MEMS封裝21中的彩色MEMS單元22的這種構造。
[0075]現參考圖6A和圖10，涂敷了轉換涂層的可再定位表面34G、34B和34R(圖10中示出)可以均勻地分布。這種均勻分布可以帶來轉換光46的均勻反射，因為綠色可再定位表面34G、藍色可再定位表面34B和紅色可再定位表面34R可以占據封裝半導體23的大約相同的比例面積。本領域技術人員將明白，被綠色可再定位表面34G、藍色可再定位表面34B和紅色可再定位表面34R占據的比例面積的非均勻分布被包括在本公開中，因為照明裝置10的期望應用可能需要這種構造。
[0076]本領域技術人員在得益于本公開后將明白，可以將產生除了綠色、藍色和紅色以外的波長范圍內的光的轉換涂層30涂敷到MEMS單元22的可再定位表面34，因此被包括在本發明的范圍和主旨內。此外，本領域技術人員應意識到，可以將能夠產生各種轉換波長范圍和相應顏色的轉換光46的任何數量的轉換涂層30涂敷到MEMS單元22的可再定位表面34，這也被包括在本公開的范圍內。
[0077]描繪了三種離散顏色轉換涂層30的前述實例不旨在以任何方式進行限制。相反，提供前述實例的描述是出于說明性目的，僅作為一個非限制實例。本領域技術人員將明白，可以由涂敷到可再定位表面30的轉換涂層30產生任何波長范圍和因此任何相應顏色，這仍然在本發明的范圍內。因此，本發明的照明裝置10不應以任何方式受限于前述實例。
[0078]也許圖6B中最能示出，根據本發明的照明裝置10的MEMS裝置20的其它實施例可以接收藍色光源光42。更具體地說，MEMS裝置20可以包括多個MEMS單元22，其中若干個MEMS單元22可以不具有涂敷到其可再定位表面34的轉換涂層30。缺少轉換涂層30的涂敷可以允許相應的可再定位表面34在MEMS單元22接收到光源光42時反射光源光42。可以通過將轉換涂層30涂敷到其余的相應MEMS單元22的可再定位表面34來提供其它的期望顏色。[0079]下文介紹前述段落的實施例的一個非限制實例，其中光源光42在藍色波長范圍內。因為光源光42已經是以藍色波長范圍發射的，所以可以不需要轉換而將藍色光反射到期望輸出方向60上。相反，因為光源光42是作為藍色光發射的，可以將轉換涂層30涂敷到MEMS單元22G和22R的比例數量的可再定位表面34G和34R，以將光源光42轉換成具有期望轉換波長范圍的轉換光46。參考圖6B中描繪的實例，綠色可再定位表面34G、紅色可再定位表面34R和沒有涂敷轉換涂層30的可再定位表面34的區域可以分布成占據大約相同的比例面積。當MEMS裝置20接收到藍色光源光42時，MEMS裝置20可以因此反射包括綠色波長范圍、藍色波長范圍和紅色波長范圍內的光的轉換光46。
[0080]本領域技術人員在得益于本公開后將明白，可以由MEMS裝置20接收具有任何光源波長的光源光42并將其轉換成轉換波長范圍。圖6B示出的實施例還可以接收紅色波長范圍內的光源光42，并且包括綠色可再定位表面34G、藍色可再定位表面34B和沒有涂敷轉換涂層30的可再定位表面34的區域。
[0081]現參考圖7，現在更加詳細地描述根據本發明的實施例的照明裝置10的其它特征。更具體地說，現將論述轉換光46的期望輸出方向60。在光源光42由MEMS裝置20轉換成轉換光46之后，其可以被反射到期望輸出方向60上。本發明的照明裝置10可以將轉換光46大體反射到期望輸出方向60上，其中反射光可以漫射到諸如房間或舞臺的空間中。由照明裝置10反射的轉換光46因此可以照亮所述空間。
[0082]可替選地，可以反射轉換光46，使得期望輸出方向60可以包括投影面62。在某些實施例中，投影面62可以是在空間上位于期望輸出方向60上的區域，諸如(但不限于)墻壁或屏幕。在其它實施例中，投影面62可以是旨在接收由MEMS裝置反射的轉換光的物體。
[0083]因為本發明的照明裝置10可以包括具有直接涂敷到每個MEMS單元22的可再定位表面34的轉換涂層30的MEMS裝置20，所以本發明的照明裝置10可以有利地使用最少數量的可移動部件來將動態圖像投影到不規則投影面62上。下文將更加詳細地描述本發明的照明裝置10的操作。
[0084]投影面62可以包括物體的可投影光的任何表面。除了將投影面62定義成墻壁或屏幕以外，如上所述，投影面62還可以包括不具備矩形或規則形狀的物體。也許圖7A中最能示出，投影面62還可以包括雕塑或其它非矩形物體。如圖7A中提供的實例示出的，其中示出了球形結構，轉換光46可以由MEMS裝置20反射到球形投影面62上。
[0085]也許圖7B和圖7C中示出的實例最能描述，投影面62還可以包括非靜止物體或可將其自身再定位或被再定位的物體的任何表面。在圖7B示出的實例中，投影面62可以是人。投影面62還可以是具有隨機運動特性的物體，諸如圖7C中為了示例性目的而描繪的噴泉。照明裝置10可以能夠經由位置檢測裝置64來追蹤人、噴泉或其它投影面62的運動。本領域技術人員將明白，提供雕塑、人和噴泉的先前實例僅作為實例，不旨在以任何方式進行限制。本領域技術人員還將明白，任何物體，無論是靜止的還是運動的，都可以用作本發明范圍內的投影面62。
[0086]位置檢測裝置64可以用來確定投影面62的空間位置。位置檢測裝置64的實施例可以使用位置感測組件的一種或更多種配置以確定投影面62的位置。本領域技術人員將明白，位置檢測裝置64可以被配置成控制一個或更多個MEMS裝置20。
[0087]現將論述可能的位置感測配置的實例。位置檢測裝置64可以使用至少一個照相機以確定投影面62的位置。可以使用兩個或更多個照相機以確定投影面62與本發明的照明裝置10之間的距離。在本發明的實施例中，位置檢測裝置64的照相機可以相互以同等距離分開定位，這可以允許位置檢測裝置64確定深度。然后位置檢測裝置64可以通過計算深度算法來確定投影面62與位置檢測裝置64之間的距離。
[0088]位置檢測裝置64可以采用替代的或附加的位置檢測配置。這些位置檢測配置可以包括(但不應限于)雷達、聲納、紅外線、RFID、激光目標定位和本領域技術人員應了解的其它位置檢測機構。
[0089]一旦位置檢測裝置64確定了投影面62的位置，其可以產生表示投影面62的位置的位置輸出。該位置輸出可以由能夠解譯其中所包括的信號的任何裝置來接收，諸如MEMS裝置20和/或再定位裝置66。
[0090]如果MEMS裝置20接收到該位置輸出，那么MEMS裝置20可以控制其中所包括的MEMS單元22，以將轉換光46反射到與投影面62的檢測到的位置相對應的期望輸出方向60上。由于投影面62可以將其自身再定位或被移動，位置檢測裝置64可以檢測投影面62的新的位置。然后位置檢測裝置64可以輸出新的位置信號，該新的位置信號可以由MEMS裝置20接收。因此，MEMS裝置20可以將轉換光46的期望輸出方向60再定向以對應于投影面62的當前位置。這種操作可以不斷地發生。
[0091]返回參考如圖7C中示出的噴泉實例，投影面62可以包括多個較小表面。在本實例中，這些較小表面可以包括由噴泉產生的水流71和水滴72。此外，這樣的多個較小表面可以繞給定區域散布，從而在空間上存在于相互不同的位置和深度處。
[0092]在定位了可以共同地構成投影面62的每個較小表面之后，MEMS裝置20可以調整期望輸出方向60，以將轉換光46反射到與投影面62的這些較小表面所占據的大致相同的區域。下文將對這種操作提供更詳細的實例。
[0093]現參考圖7、圖7A、圖7B和圖7C，位置檢測裝置64可以將位置信號傳送到再定位裝置66。再定位裝置66可以操作地連接到MEMS裝置20以提供MEMS裝置20的物理再定向。這種物理再定向可以有利地允許MEMS裝置20將轉換光46反射到否則將會處于靜止的MEMS裝置20的范圍以外的擴展區域。
[0094]再定位裝置66可以包括能夠相對于接收的輸入而將MEMS裝置20再定位的電動組件。接收的輸入可以是由位置檢測裝置64接收的位置輸入。當接收到輸入時，再定位裝置66可以控制至少一個電動組件以使MEMS裝置20的物理位置轉動。本領域技術人員將明白，雖然本公開論述了使用電動組件來物理地調整或改變MEMS裝置20的定向，但是也可以使用替代的再定位結構。這種結構可以包括(但不應限于)電磁系統、氣動裝置、液壓裝置和本領域技術人員了解的其它位置操控系統。
[0095]在另一實施例中，再定位裝置66可以操控除了 MEMS裝置20以外的光改向結構。這種結構可以是鏡子，其被構造為接收由MEMS裝置20反射的轉換光46并經由第二次反射而將轉換光46改向。光改向結構還可以是透鏡，其被構造為將可通過其的光改向。光改向結構的另一實例可以是波導。本領域技術人員將明白可被再定位裝置66控制的其它等同的光改向結構，這樣的光改向結構可以改變由MEMS裝置20反射的光的路徑，這旨在被包括在本發明的范圍和主旨內。位置檢測裝置64和再定位裝置66可以集成到一個結構中。可替選地，位置檢測裝置64、再定位裝置66和MEMS裝置20可以全部集成到一個結構中。[0096]在操作中，本發明的照明裝置10可以有利地在一次操作中將光源光42的波長范圍轉換并改向。更具體地說，本發明的照明裝置10可以接收光源光42、將光源光42的光源波長范圍轉換成轉換光46的轉換波長范圍、以及將轉換光46反射到期望輸出方向60上。在期望輸出方向60上可以包括投影面62。可以由位置檢測裝置64來檢測投影面62的空間位置，由此再定向裝置66可以將MEMS裝置20再定向以允許期望輸出方向60對應于投影面62的位置。
[0097]光源光42可以由一個或更多個光源40產生。光源40可以包括如先前論述的至少一個發光元件，所述發光元件可以包括LED、激光和/或其它發光半導體。本領域技術人員將明白，雖然光源40被描述成使用發光半導體，但是也可以使用任何發光結構，這仍然在本發明的范圍和主旨內。
[0098]當電流通過處于正向偏壓下的二極管時，LED可以發光。LED可以由通過的電流的電子來驅動以提供電致發光或光的發射。發射的光的顏色可以由發光半導體的構造中所使用的材料來確定。前文的描述考慮了使用可以發射藍色或紫外波長范圍內的光的半導體。然而，本領域技術人員將明白，如本文中已公開的，可以由具有任何波長范圍的發光半導體來發射光，這仍然在本發明的范圍內。實際上，發光半導體可以發射任何波長范圍內的光源光42，因為發射的光源光42隨著在其被反射到期望輸出方向60上而可以由涂敷到MEMS單元22的可再定位表面34的轉換涂層30轉換。
[0099]此外，現參考圖8中示出的流程圖80，現將更加詳細地論述由本發明的照明裝置10的操作引起的光的透射、轉換和反射。從方框80S開始,光源40可以發射光源光42 (方框81)。然后發射的光源光42可以被引導到MEMS裝置20，從而引起由MEMS裝置20接收光源光42(方框82)。然后，光源光42可以通過涂敷到MEMS單元22的可再定位表面34的轉換涂層30 (方框83)。隨著光源光42通過轉換涂層30，光源光42可以經歷轉換成臨時光的第一波長轉換(方框84)。
[0100]然后臨時光可以由MEMS單元22的可再定位表面34反射到期望輸出方向60上(方框85)。如先前論述的，可再定位表面34可以是微鏡或其它反射性的可再定位表面34。臨時光在被反射之后可以再次通過涂敷到MEMS單元的可再定位表面34的轉換涂層30(方框86)。
[0101]因為轉換涂層30可以涂敷到可再定位表面34的表面，光可以兩次通過轉換涂層
30。通過兩次通過轉換涂層30，本發明的照明裝置10可以有利地要求較少地將轉換涂層30材料涂覆到MEMS單元22的可再定位表面34。這有利地減小了可由MEMS單元22的機械組件再定位的附加質量，從而提供增加的可靠性和效率。
[0102]隨著臨時光通過轉換涂層30，光可以經歷轉換成轉換光46的后續波長轉換(方框87)。然后轉換光46可以繼續在期望輸出方向60上行進，所述期望輸出方向60可以是已經由MEMS裝置20反射的(方框88)。然后可以終止操作(方框80E)。
[0103]此外，現參考圖9中示出的流程圖90，現將更加詳細地論述控制轉換光46的期望輸出方向60的操作。所述操作從方框90S開始，其中由MEMS裝置20的微控制器28來解譯控制程序(方框92)。控制程序可以包括預定指令集，所述預定指令集被包括在存儲器或數據存儲裝置中。可替選地，控制程序可以響應于用戶輸入集，從而響應于用戶輸入而動態地控制轉換光46的波長范圍。本領域技術人員在得益于本公開后將明白微控制器28可以解譯控制程序并操作MEMS裝置20的MEMS單元22的等同方案。
[0104]一旦微控制器28解譯了控制程序的指令，微控制器28可以將控制信號傳送到MEMS單元22 (方框94)。然后MEMS單元22可以接受控制信號并因此將其可再定位表面34再定位(方框96)。MEMS單元22可以將可再定位表面34定位成具有期望的反射角。一旦可再定位表面34被正確地定位，由MEMS單元22接收的光可以被反射到期望輸出方向60上(方框98)。然后操作可以終止(方框90E)。
[0105]此外，現參考圖10和圖11，現將更加詳細地論述根據本發明的實施例的將轉換光46反射到期望輸出方向60上的操作。更具體地說，現將論述光源光42可以被轉換成可包括各種轉換波長范圍的轉換光46的實施例。
[0106]圖10示出在MEMS封裝21中分組的MEMS單元22的陣列。為了清楚起見，其中僅示出三個MEMS單元22，但是本領域技術人員將明白，MEMS封裝21中可以包括任何數量的MEMS單元22。類似地，圖10示出可以發射各種轉換波長范圍內的轉換光46的MEMS單元22的陣列。這些MEMS單元22可以包括綠色MEMS單元22G、藍色MEMS單元22B和紅色MEMS單元22R。這些MEMS單元22可以分別發射包括三種不同波長范圍的轉換光46:綠色轉換光46G、藍色轉換光46B和紅色轉換光46R。如先前論述的，這些波長范圍的轉換光46可以共同地反射為具有一個轉換波長范圍的一種轉換光46。本領域技術人員將明白，通過利用適當的波長轉換材料(諸如磷)來涂敷轉換涂層30，轉換光46可以被產生為具有幾乎任何轉換波長范圍。因此，本文中提供的實例不旨在以任何方式受到限制，尤其不旨在限于本文中描述的綠色轉換光46G、藍色轉換光46B和紅色轉換光46R。
[0107]現參考圖11中示出的流程圖110，現更加詳細地描述本實施例的MEMS裝置20的操作，所述操作可以反射具有各種轉換波長范圍的轉換光46。從方框IlOS開始，可以由微控制器28來解譯控制程序以確定期望的轉換波長范圍(方框112)。
[0108]MEMS裝置20可以包括綠色MEMS單元22G、藍色MEMS單元22B和紅色MEMS單元22R。微控制器28可以通過引導相應顏色的MEMS單元22的部分以將轉換光46反射到期望輸出方向60上來確定可以反射到用于每個轉換波長范圍期望輸出方向60上的轉換光46的量。可替選地，微控制器28可以控制MEMS單元22的占空比以改變實際上發射到期望輸出方向60上的光量。可以對具有相應波長范圍或顏色的MEMS單元22選擇性地施加占空比控制，以改變實際上反射到用于每個波長范圍或顏色的期望輸出方向60上的光量。在微控制器28可以控制彩色MEMS單元22 (諸如綠色MEMS單元22G、藍色MEMS單元22B和紅色MEMS單元22R)的占空比的本發明的照明裝置10的實施例中，微控制器28可以利用一個控制信號來控制具有相似顏色的所有MEMS單元22。可替選地，微控制器28可以單獨地控制MEMS單元22，無論涂敷到其可再定位表面34的波長轉換涂層30如何。本領域技術人員在得益于本公開后將明白落入本發明的范圍和主旨內的等同控制配置。
[0109]微控制器28可以通過將MEMS單元22的相應部分定位到期望輸出方向60上來控制每個波長范圍或顏色的強度。為了控制MEMS單元22，微控制器28可以將控制信號發送到可以包括綠色MEMS單元22G (方框114G)、藍色MEMS單元22B (方框114B)和紅色MEMS單元22R(方框114R)的相應MEMS單元22。各個MEMS單元22然后可以接受控制信號并因此將各自的可再定位表面34定位(方框116G、116B和116R)。一旦因此定位了各個MEMS單元22G、22B和22R，可將包括期望輸出波長范圍的光反射到期望輸出方向60上(方框118)。此后，操作可以終止(方框110E)。
[0110]此外，現參考圖12和圖13，現將更加詳細地論述根據本發明的其它實施例的將轉換光46反射到期望輸出方向60上的操作。更具體地說，本文中將論述可以將光源光42轉換成包括各種轉換波長范圍的轉換光46的像素的實施例。
[0111]圖12示出在MEMS封裝21中分組的MEMS單元22的陣列。為了清楚起見，其中僅示出有限數量的MEMS單元22，但是本領域技術人員將明白，MEMS封裝21中可以包括多個MEMS單元22。類似地，圖12 (根據圖10來觀察)示出可以發射各種轉換波長范圍內的轉換光46的MEMS單元22的陣列。這些MEMS單元22可以包括大量獨立控制的像素MEMS單元22。這些像素MEMS單元22可以包括(但不應限于)綠色MEMS單元22G、藍色MEMS單元22B和紅色MEMS單元22R。這些MEMS單元22可以分別反射可包括各種波長范圍的轉換光46，諸如綠色轉換光46G、藍色轉換光46B和紅色轉換光46R。
[0112]響應于由MEMS裝置20的微控制器28接收的控制信號，這些波長范圍的轉換光46可以由形成像素陣列的每個MEMS單元22單獨地反射。共同地，這些像素可以被反射為具有一個轉換波長范圍的一個轉換光46，如先前論述的。可替選地，可以選擇性地反射像素以產生投影靜態或動畫圖像。
[0113]本領域技術人員將明白，通過利用適當的波長轉換材料(諸如磷)來涂敷轉換涂層30，可以以具有幾乎任何轉換波長范圍的轉換光46來產生像素。因此，如本文中所述，本文中提供的實例不旨在以任何方式受到限制，尤其不旨在限于本文中描述的綠色轉換光46G、藍色轉換光46B和紅色轉換光46R或由其形成的像素。
[0114]現參考圖13中示出的流程圖130，現更加詳細地描述本實施例的MEMS裝置20的操作，所述操作可以反射具有 各種轉換波長范圍的轉換光46。從方框130S開始，可以由微控制器28來解譯控制程序以確定期望的轉換波長范圍(方框132)。根據當前描述的實施例，轉換波長范圍可以包括波長轉換像素的陣列。
[0115]MEMS裝置20可以包括多個像素。這些像素可以由綠色MEMS單元22G、藍色MEMS單元22B和紅色MEMS單元22R形成。本領域技術人員將明白，可以將任何轉換涂層30涂敷到MEMS單元22的可再定位表面34以產生具有轉換波長范圍的轉換光46的像素，這仍然在本發明的范圍和主旨內。
[0116]微控制器28可以確定可反射到用于每個轉換波長范圍的期望輸出方向60上的轉換光46的像素數量。然后微控制器可以命令相應彩色MEMS單元22的部分以將轉換光46反射到期望輸出方向60上。可替選地，微控制器28可以控制具有相應波長范圍或顏色的MEMS單元22的占空比，以改變實際上由每個像素發射到期望輸出方向60上的光量。在根據本發明的照明裝置10的實施例中，即其中微控制器28可以控制彩色MEMS單元22(諸如綠色MEMS單元22G、藍色MEMS單元22B和紅色MEMS單元22R)的占空比的實施例中，微控制器28可以共同地或單獨地控制MEMS單元22。如果單獨地控制，那么可以控制單獨的像素的狀態以產生可以反射到期望輸出方向60上的靜態或動畫圖像。本領域技術人員在得益于本公開后將明白落入本發明的范圍和主旨內的等同控制配置。
[0117]微控制器28可以通過定位相應的MEMS單元22以將其轉換光46反射到期望輸出方向60上來控制每個像素的強度。為了控制MEMS單元22，微控制器28可以將控制信號發送到與期望像素相對應的MEMS單元22 (方框134pl、134p2、…、134p(n_l)和134p(n))。雖然圖13中僅示出四個像素的控制，但是本領域技術人員將明白，MEMS裝置20的微控制器28可以控制多個像素。然后各個MEMS單元22可以接受控制信號并因此將與控制信號關聯的可再定位表面34定位(方框136pl、136p2、…、136p (n_l)和136ρ (η))。一旦各個MEMS單元22因此被定位，可將包括期望輸出波長范圍或圖像的轉換光46反射到期望輸出方向60上(方框138)。此后，操作可以終止(方框130Ε)。
[0118]此外，現參考圖14，現將更加詳細地論述根據本發明的其它實施例的檢測投影面62的空間位置的操作。流程圖140中描述的操作可以從方框140S開始。位置檢測裝置64可以識別投影面62 (方框142)。位置檢測裝置64可以使用位置感測組件的一種或更多種配置來確定投影面62的位置。
[0119]如先前對位置檢測裝置64的結構描述所論述的，此外如圖7、圖7Α、圖7Β和圖7C中所示出的，位置檢測裝置64可以使用照相機來確定投影面62的位置。如果使用兩個或更多個照相機，那么位置檢測裝置64可以通過執行深度算法來確定投影面62與照明裝置10之間的距離。位置檢測裝置64還可以使用其它的位置檢測配置，諸如(但不限于)雷達、聲納、紅外線、RFID、激光目標定位和本領域技術人員應了解的其它位置檢測機構。
[0120]位置檢測裝置64可以包括能夠執行位置計算算法的計算機程序。此算法可以用來確定投影面62的空間位置(方框144)。在根據本發明的照明裝置10的位置檢測裝置64的實施例中，照相機傳感器的陣列可以分析一系列捕獲的圖像。可以以高頻率來捕獲并分析這些捕獲的圖像。然而，本領域技術人員將明白，可以以任何頻率來捕獲圖像，這仍然符合本發明的范圍和主旨。
[0121]位置檢測裝置64可以檢測由每個照相機傳感器所報告的物體(諸如投影面62)的位置上的變化。然后位置檢測裝置64可以應用前文提及的可對捕獲的圖像進行比較的算法。算法可以用來確定投影面62在每個照相機傳感器所捕獲的每個圖像之間移動的增量距離(delta distance)。此外，算法可以使用如每個照相機傳感器所報告的增量距離，以對投影面62的三維位置進行三角測量。本領域技術人員將明白，能夠定位投影面62的其它的位置檢測機構也旨在被包括在本發明的范圍內。
[0122]一旦位置檢測裝置64已確定了投影面62的位置，位置檢測裝置64可以產生表示所述位置的位置信號輸出。然后位置檢測裝置64可以將位置信號數據傳送給能夠解譯其中所包括的信號的任何裝置，諸如MEMS裝置20或再定位裝置66 (方框146)。然后操作可以確定是否已接收到關機命令(方框148)。如果未接收到關機命令，那么位置檢測裝置64可以再次執行方框142的操作，其中位置檢測裝置64可以識別投影面62。如果在方框148檢測到關機命令，那么操作將終止(方框140E)。
[0123]此外，現參考圖15，現將更加詳細地論述根據本發明的實施例的引導MEMS裝置20的期望輸出方向60的操作。流程圖150中描述的操作可以從方框150S開始，其中控制期望輸出方向60的裝置可以從位置檢測裝置64接收位置信號(方框152)。位置信號可以由MEMS裝置20、再定位裝置66或被配置為接收位置信號的其它裝置接收。
[0124]如果位置信號由MEMS裝置20來接收，那么MEMS裝置20可以因此調整MEMS裝置20的期望輸出方向60(方框154)。可替選地，如果位置信號由再定位裝置66來接收，那么再定位裝置66可以因此調整`MEMS裝置20的定向或由MEMS裝置20反射的光的定向(方框155)。位置信號還可以由MEMS裝置20和再定位裝置66 二者來接收，其中MEMS裝置20和再定位裝置66 二者執行如方框154和155中描述的相應操作。本領域技術人員將明白，能夠接收位置信號的其它裝置可以接收位置信號并執行如從位置信號引導的相應動作。
[0125]通過由再定位裝置66和/或MEMS裝置20所執行的再定位操作，MEMS裝置20然后可以將轉換光46反射到期望輸出方向60上，所述期望輸出方向60可以與投影面62的空間位置大致相同(方框156)。然后操作可以確定是否已接收到關機命令(方框158)。如果未接收到關機命令，那么操作將返回到方框152，其中可以再次接收位置信號。如果在方框158檢測到關機命令，那么操作將終止(方框150E)。
[0126]如果位置輸出由MEMS裝置20來接收，那么MEMS裝置20可以控制其中所包括的MEMS單元22，以將轉換光46反射到與投影面62的檢測到的位置相對應的期望輸出方向60上。由于投影面62可以將其自身再定位或移動，MEMS裝置20可以不斷地將轉換光46的期望輸出方向60再定位以對應于投影面62的當前位置。如圖7C中示出，投影面62可以包括多個較小表面。此外，所述多個較小表面可以繞給定區域散布，從而在空間上存在于相互不同的位置和深度處。
[0127]在定位了這些可共同地構成投影面62的較小表面之后，MEMS裝置20可以調整期望輸出方向60，以將轉換光46反射到與投影面62的較小表面所占據的大致相同的區域。
[0128]包括下列實例僅出于說明性目的，意在幫助本領域技術人員更好地理解如本文中公開的本發明。下列實例絕不旨在限制本發明的使用或應用。此外，下列實例不旨在將本發明的照明裝置10的操作限于下文列出的實施例。本領域技術人員在得益于本公開后將明白，本文中公開的本發明的范圍旨在包括大量等同設計和構造。
[0129]參考先前提及的如圖7B中示出的投影面62為人的實例，位置檢測裝置64可以檢測人的衣服這樣的特定物品，其期望用于接收轉換光46。對于這個實例，可以將夾克69視為投影面62。隨著夾克69可能響應于穿著它的人的運動而使其再定位，位置檢測裝置64可以檢測夾克69。然后位置檢測裝置64可以將位置信號傳送到MEMS裝置20，從而允許MEMS裝置20控制期望輸出方向60以僅將轉換光46反射到當前被夾克69占據的空間位置。將轉換光46輸出到與夾克69 (投影面62)相對應的期望輸出方向60上的結果是，表面可以顯得具有動態變化的顏色或圖案。
[0130]在另一實例中，參考先前提及的圖7C中示出的噴泉的實例，位置檢測裝置64可以檢測水的水流71和相應水滴72 (較小表面)，它們共同地形成由噴泉噴出的噴泉水沫(投影面62)。位置檢測裝置64可以檢測噴泉水沫的水流71和水滴72并產生位置信號。然后位置信號可以被傳送到MEMS裝置20。MEMS裝置20然后可以控制期望輸出方向60，以將轉換光46僅反射到當前被水流71或相應水滴72占據的空間位置。
[0131]將轉換光46輸出到與共同地形成投影面62的較小表面相對應的期望輸出方向60上的結果是，由噴泉噴出的水可以顯得被投影到其上的光照亮。此外，通過選擇性地控制MEMS裝置20的MEMS單元22，可以按需來改變轉換光46的波長范圍以及因此改變顏色。這可以產生動態彩色噴泉的有益效果，而無需由泛光燈進行靜態的或低效的低照明。
[0132]本領域技術人員在得益于前文描述和相關附圖中提出的教導后將想到本發明的許多修改和其它實施例。因此，應了解本發明并不限于所公開的特定實施例，修改和實施例旨在被包括在隨附權利要求書的范圍內。
【權利要求】
1.一種用于將預定光源波長范圍內的光源光引導到期望輸出方向上的照明裝置，所述照明裝置包括: 微機電系統裝置，所述微機電系統裝置包括至少一個操作面，以接收所述光源光并朝所述期望輸出方向將所述光源光改向； 轉換涂層，所述轉換涂層包括涂敷到所述至少一個操作面的磷波長涂層材料，以將所述光源光轉換成預定的至少一個轉換波長范圍內的轉換光； 其中所述微機電系統裝置是數字微鏡裝置，所述數字微鏡裝置包括能夠在多個角度之間定位以反射所述轉換光的鏡子的陣列；以及 其中所述預定光源波長范圍包括選擇性地啟用的多個波長范圍。
2.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述光源光是單色光。
3.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述光源光是雙色光。
4.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述光源光是多色光。
5.根據權利要求1所述的照明裝置，其中所述預定光源波長范圍在藍色光譜和紫外光譜中的至少一個內。
6.根據權利要求5所述的照明裝置，其中在所述紫外光譜內的光源光的預定光源波長范圍在200納米到400納米之間。
7.根據權利要求5所述的照明裝置，其中在所述藍色光譜內的光源光的預定光源波長范圍在400納米到500納米之間。
8.根據權利要求1所述的照`明裝置，還包括位置檢測裝置；其中所述期望輸出方向包括投影面。
9.根據權利要求8所述的照明裝置，其中所述位置檢測裝置感測所述投影面的位置，以限定感測的投影面的位置。
10.根據權利要求9所述的照明裝置，還包括再定位裝置，所述再定位裝置將所述微機電系統裝置再定位，以將所述轉換光投影到所述感測的投影面的位置。
11.根據權利要求1所述的照明裝置，還包括至少一個光源，所述至少一個光源產生所述預定光源波長范圍內的光源光。
12.一種用于將預定光源波長范圍內的光源光引導到期望輸出方向上的照明裝置，所述照明裝置包括: 微機電系統裝置，所述微機電系統裝置包括至少一個操作面，以接收所述光源光并朝所述期望輸出方向將所述光源光改向；以及 轉換涂層，所述轉換涂層涂敷到所述至少一個操作面，以將所述光源光轉換成預定的至少一個轉換波長范圍內的轉換光。
13.根據權利要求12所述的照明裝置，其中所述微機電系統裝置是數字微鏡裝置，所述數字微鏡裝置包括能夠在多個角度之間定位以反射所述轉換光的鏡子的陣列。
14.根據權利要求12所述的照明裝置，其中所述光源光是單色光。
15.根據權利要求12所述的照明裝置，其中所述光源光是雙色光。
16.根據權利要求12所述的照明裝置，其中所述光源光是多色光。
17.根據權利要求12所述的照明裝置，其中所述預定光源波長范圍包括選擇性地啟用的多個波長范圍。
18.根據權利要求12所述的照明裝置，其中所述預定光源波長范圍在藍色光譜和紫外光譜中的至少一個內。
19.根據權利要求18所述的照明裝置，其中在所述紫外光譜內的光源光的預定光源波長范圍在200納米到400納米之間。
20.根據權利要求18所述的照明裝置，其中在所述藍色光譜內的光源光的預定光源波長范圍在400納米到500納米之間。
21.根據權利要求12所述的照明裝置，還包括位置檢測裝置；其中所述期望輸出方向包括投影面。
22.根據權利要求21所述的照明裝置，其中所述位置檢測裝置感測所述投影面的位置，以限定感測的投影面的位置。
23.根據權利要求22所述的照明裝置，還包括再定位裝置，所述再定位裝置將所述微機電系統裝置再定位，以將所述轉換光投影到所述感測的投影面的位置。
24.根據權利要求12所述的照明裝置，其中所述轉換涂層包括磷波長轉換材料。
25.一種使用照明裝置的方法，所述照明裝置包括具有至少一個操作面的微機電系統裝置和涂敷到所述至少一個操作面的轉換涂層，所述方法包括以下步驟: 接收光源光； 將所述光源光轉換成預定的至少一個轉換波長范圍內的轉換光；以及 朝期望輸出方向反射所述轉換光。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述微機電系統裝置是數字微鏡裝置，所述數字微鏡裝置包括能夠在多個角度之間定位以將所述轉換光反射到所述期望輸出方向上的鏡子的陣列。
27.根據權利要求25所述的方法，其中所述光源光是單色光。
28.根據權利要求25所述的方法，其中所述光源光是雙色光。
29.根據權利要求25所述的方法，其中所述光源光是多色光。
30.根據權利要求25所述的方法，其中所述光源光包括在藍色光譜和紫外光譜中的至少一個內的預定光源波長范圍。
31.根據權利要求30所述的方法，其中在所述紫外光譜內的光源光的預定光源波長范圍在200納米到400納米之間。
32.根據權利要求30所述的方法，其中在所述藍色光譜內的光源光的預定光源波長范圍在400納米到500納米之間。
33.根據權利要求25所述的方法，還包括以下步驟:使用位置檢測裝置來感測投影面的位置，以限定感測的投影面的位置；以及使用再定位裝置來將所述微機電系統裝置再定位，以將所述轉換光投影到所述感測的投影面的位置。
34.根據權利要求25所述的方法，其中所述轉換涂層包括磷波長轉換材料。
35.根據權利要求25所述的方法，還包括以下步驟:由至少一個光源產生預定光源波長范圍中的光源光。
【文檔編號】H04N5/74GK103733114SQ201280023716
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年3月27日 優先權日:2011年3月28日
【發明者】弗雷德里克·馬克西克, 羅伯特·索萊爾, 大衛·巴爾提納, 周然, 瓦萊麗·巴斯蒂安 申請人:照明科學集團公司