[發明專利]包含至少一個發光元件的光源和照明設備

無效

• 申請號: 200580039455.3
• 申請日: 2005-11-08
• 公開（公告）號: CN101061345A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: J·L·A·M·索馬尼;R·H·彼得斯;E·倫德林克
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: F21K7/00
• 分類號: F21K7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 龔海軍;劉紅

本發明涉及包含光引擎，特別是具有至少一個LED和/或至少一個激光發光元件并特別用于替代照明設備內的至少一個傳統光源像白熾、鹵素或氣體放電燈泡或噴燈的光源。本發明還涉及包括初級光學系統和次級光學系統的照明設備，該初級光學系統具有特別用作替代所述至少一種傳統光源的這種光源，該次級光學系統用以輻射產生的光并獲得期望的光輻射性質。

LED和激光發光元件與傳統的光源像白熾、鹵素或氣體放電燈泡或噴燈相比有相當多的優點。特別地，它們具有較長壽命、較低能耗這些優點。然而，兩者之間還存在一些差別，在設計帶有這類LED和/或激光發光元件的照明設備時，與帶有傳統光源的照明設備相比，或者若在給定的照明設備內，傳統的光源應當用至少一個LED和/或至少一個激光發光元件替代，還需要考慮一些問題。

首先，這些光源的光輻射性質彼此明顯不同。然而傳統光源幾乎沿所有方向都發射光，LED只將光發射進一個半球內，激光發光元件通常只以窄束的形式發射光。因而，在這三種情形中，相同的次級光學系統的光輻射性質基本上彼此不同。

其次，使用上述傳統的光源，施加在光源上的那部分能量成為剩余能量，這部分能量不能轉換成光，主要通過熱輻射和對流傳遞到外界環境。與此相反，在LED和激光發光元件的情形中，這部分剩余能量主要經由元件的支架或插座通過熱傳導傳遞到外界環境。當在傳統的反射器內使用這些元件時，由于加熱過度會引起照明設備的過早損壞。

US?2002/0021573A1披露了用LED替代白熾燈泡的照明設備。該文獻披露了一種多色LED閃光燈，其包括組合成一個LED燈泡的、具有不同顏色的多個LED小片，該文獻還披露了一種碗形的燈，其中LED位于該燈的表面上，電子電路板位于該碗內。

除存在上述提及的問題外，這些照明設備還存在的不足在于若要提高輻射光的強度，則LED的數目必須相應地增加。但是，這會產生熱問題和其他問題，其原因不僅在于空間有限，還在于所有的LED將不再處于相關反射器的焦點，從而效率和輻射性質會降級。

因此，本發明的一個目標是提供一種包括光引擎的光源，特別是具有至少一個類似于LED和/或激光發光元件這類發光元件的光源，該光源是式樣翻新的，以便可以與傳統的次級光學系統像為上述傳統光源而專門設計的反射器和/或透鏡組合使用，并且可以代替這些傳統光源，而基本上不會因上述提及的尤其是與過度加熱有關的問題而惡化光源的輻射性質和/或光強度和/或使用期限。

另外，包含光引擎、特別是具有至少一個類似于LED和/或激光發光元件這類發光元件的光源能夠獲得的光輻射性質和/或光強度應當分別至少基本等于或者更優于傳統光源的光輻射性質和/或光強度。

最后，應該提供包含至少一個這種光源的照明設備，該設備易于設計，并應當容易構造成獲得期望的輻射性質和/或期望的光強度。

上述目標用依照權利要求1的光源來實現，該光源包括具有至少一個LED和/或至少一個激光發光元件(或另外合適的發光元件)的光引擎，該光引擎用以產生光并將光耦合進至少一個光導內，該光導設置有用以向外耦合(out-coupling)光的至少一個向外耦合結構，其中光導和/或向外耦合結構被設定尺寸，并被設置用來將向外耦合的光引導到指定的次級光學系統內，以獲得期望的光輻射性質。

另外，上述目標用依照權利要求9的照明設備來實現，該照明設備包括至少一個這樣的光源，至少一個反射器，和/或至少一個透鏡，用以輻射產生的光并獲得期望的光輻射性質。

這些解決方案的一個顯著優點在于，向外耦合結構的尺寸可以根據傳統光源(放電電弧或燈絲)的發光區的尺寸進行幾乎精確地設置，或者它可以設置成非常小的點(或線)的形式，從而在將光源定位在次級光學系統的焦點(或焦線)上時，能夠顯著地提高輻射性質。

光強可以根據具體應用的需要，通過采用數目相應增加的LED和/或激光發光元件來加以增大。通過仔細設計，發光區域(向外耦合結構)的尺寸可以保持為如同光束擴展(etendue)守恒定律所允許的那么低。

另外，通過適當地設定向外耦合結構的尺寸，可以很容易地使光源的光輻射性質(例如入射在具體方向上或者入射進半球內)適合于設計成具有某種光輻射性質和/或光強的給定反射器。

從屬權利要求公開了本發明的優選實施例。

依照權利要求2和3的實施例對于優選的應用，即替代傳統光源而言是特別有利的。

依照權利要求4的實施例給出了以簡單方式使用幾個發光元件的可能，這對于期望極高亮度的光源而言是特別有利的。