[發(fā)明專利]用發(fā)光二極管的照明設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00801002.1
• 申請(qǐng)日: 2000-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN1310790A
• 公開（公告）日: 2001-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·馬沙爾;M·D·帕施利;S·赫爾曼;J·A·施米祖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家菲利浦電子有限公司
• 主分類號(hào): F21K7/00
• 分類號(hào): F21K7/00;//F21Y10102
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 羅朋,張志醒

本發(fā)明涉及具有使來自多種顏色發(fā)光二極管陣列的光混合的反射器的照明設(shè)備，并且更具體地涉及從這種陣列生成白光的聚光燈。

對(duì)于小到去調(diào)節(jié)窄尺寸光源發(fā)光用于照明和一般照明的標(biāo)準(zhǔn)光源是白熾/鹵素?zé)襞荩热鐠佄锩驽冧X反射面(PAR)燈。這些光源是小巧和通用的，但它們并不很有效。給定的燈對(duì)于固定的功率在給定的色溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，而同時(shí)它們是可變暗的，色溫按照黑體定律隨所施加的功率改變，這可能是也可能不是使用者需要的變化。

呈多種顏色中每一種的發(fā)光二極管陣列提供了創(chuàng)造色溫可在任何功率電平被調(diào)節(jié)的照明設(shè)備的可能性，從而使可變暗的燈能在任何功率電平下發(fā)射均勻的白光。

JP-A-06237017的英文文摘公開了發(fā)射多色光的發(fā)光二極管燈，它具有兩種類型的發(fā)光二極管的3×3陣列，第一種類型具有供發(fā)射紅光及藍(lán)光用的元件，而第二種類型具有供發(fā)射紅光及綠光的元件。所說明的對(duì)象是去混合顏色以使混合成的顏色可被認(rèn)作在任何方向有相同的顏色，但并沒有光學(xué)裝置去促進(jìn)混合。它僅僅是在用樹脂填充的燈盒內(nèi)的LED的二維陣列，這只不過是形成一些漫射。

WO?98/16?777公開了具有為了信號(hào)裝置，例如交通管理色燈，的呈單一顏色的LED陣列的信號(hào)燈。軸對(duì)稱的外殼環(huán)繞著陣列，但分岔以使來自LEDs的光無反射地被傳播到準(zhǔn)直的費(fèi)涅耳透鏡。如果單色的LEDs被多色的陣列替代，透鏡將使各個(gè)LED成象而不將顏色混合。

本發(fā)明的目的是提供LED光源，它將保持PAR燈的全部合乎需要的性能，加上當(dāng)全功率及變暗時(shí)改變和調(diào)節(jié)色溫的能力，全都處于較高的照明效率。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是為L(zhǎng)EDs陣列的擴(kuò)展規(guī)模提供良好的顏色混合。

更進(jìn)一步的目的在于提供從光源出射的混合光的平行光束。

根據(jù)本發(fā)明的光源利用包含呈多種顏色中每一種的至少一個(gè)LED的LEDs陣列用于發(fā)射多種顏色中每一種的光。陣列被配置在反射筒的入射孔，該筒有與入射孔對(duì)置的出射孔，光在延伸于兩孔之間周圍的壁被反射并被混合后由出射孔射出。光源具有在該兩孔之間周圍壁中央延伸的光軸，及垂直于光軸的橫截面。

根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，橫截面至少沿部分光軸是非圓形的。橫截面最好沿光軸的全部長(zhǎng)度是多邊形的。正方形或八邊形的橫截面已被發(fā)現(xiàn)適合用于混合不同顏色的光。

使周圍的壁從入射孔到出射孔岔開也是可取的，從而出射孔比入射孔大。從光軸看去，周圍的壁最好具有外凸的形狀，并且朝著出射孔向外反射光斑。也就是說，壁的曲率半徑朝向出射孔減小，使反射器有點(diǎn)成喇叭形。

本發(fā)明基于三個(gè)基本原理。第一，混合是成象的對(duì)立物；第二，混合能比較有效；以及第三，混合寬光束比窄光束更容易。

在理想的成象系統(tǒng)中，物平面上的每一點(diǎn)被映射到象平面上一個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)。理論上，不出現(xiàn)混合，在實(shí)際中直到系統(tǒng)的分辨極限的尺度上這是確實(shí)的。拋物柱面反射鏡在輸入與輸出之間保持了一定量的相關(guān)性，這是由于其軸向形狀和橫截面形狀兩方面對(duì)成象的影響。

拋物面的軸向形狀會(huì)聚反射時(shí)入射的平行光，并使發(fā)散的入射光線變得不太發(fā)散，來自單個(gè)點(diǎn)的光線被反射成平行的。任何凹面形狀看來象拋物面(局部地)。反之，如果軸向形狀是凸的(即成喇叭形)，則入射光在反射時(shí)將趨于發(fā)射，而靠近的輸入點(diǎn)將趨于被映射成距離更遠(yuǎn)的輸出點(diǎn)。

圓形橫截面維持了入射光線方位角的一致。也就是說，入射與反射光線之間在方位角上的差別是相同的，不依賴于入射的方位角(在給定的軸向平面內(nèi))。另一方面，在多邊形橫截面的情況下，方位角的差別隨入射的方位角強(qiáng)烈變化。

為了說明這些原理，在圖1a至4b所表現(xiàn)的四組模擬是使用光線跟蹤程序模擬系統(tǒng)匯編組件(ASAP)被完成的。圖1和2表現(xiàn)來自具有拋物面軸向形狀反射器的光分布，該反射器具有Z軸作為光軸，焦點(diǎn)(0,0,0)，以及在z=0平面內(nèi)的10mm的孔。圖3和4表現(xiàn)來自具有凸的軸向形狀反射器的光分布，該反射器與優(yōu)選的喇叭形設(shè)計(jì)相似，在z=0平面具有10mm入射孔。圖1和3表現(xiàn)圓形橫截面，而圖2和4表現(xiàn)正方形橫截面。在圖1a至4a中光源在x=0處，在圖1b至4b中光源在x=3mm處。光源發(fā)射平行于Z軸的寬朗伯錐(錐角80°)。在各個(gè)圖中光的分布在距z=0處的點(diǎn)光源0.5m的平面中被模擬，在各個(gè)視域中的點(diǎn)標(biāo)明光軸的中心。