[发明专利]混光镜片及系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求标题为“Light Mixing Lenses and Systems”并且于2009年2月3日提交的美国临时申请号61/149,478的优先权的权益。上述专利申请的传授内容通过引用以其全文结合在此。

技术领域

本专利申请总体上涉及镜片和照明系统，并且更具体地涉及用于混光和/或混色的镜片及照明系统，包括用于从多个光源(诸如，多个发光二极管)混光的装置及方法。

背景技术

用于多个大功率光源(如多个发光二极管)的镜片可以具有多种多样的构形。在很多情况下，一种具体构形的特征可以通过它所产生的照明图案、通过它投射的光的相干性、强度、效率、以及均匀性和/或以其他方式来表征。该透镜和/或照明系统被设计用于的应用可能要求在这些领域中的许多上有高水平的表现。

许多应用要求将来自多个光源(例如，产生具有不同颜色光的源)的光进行混合的能力。此外，混光对于具有多个大光源的系统也是有用的。在这两种情况下，困难的是生产均匀混合的光并且见减少光源成像。迄今为止，混光系统典型地已经提供了多个有纹理的表面以便传播来自一个光源的光。此类系统的效率和能力是有限的并且它们的照明特征典型地是欠佳的。

因此，对于改进的混光镜片和系统存在一种需要。

发明内容

在一个示例性的方面，提供了一种混光透镜，它包括围绕一条光学轴线安置的一个透镜本体并且其特征为一个输出表面、和一个输入表面、以及在该输入和输出表面之间延伸的一个外围表面。该输入表面可以形成一个空腔，该空腔用于接收来自至少一个光源的光，诸如，一个发光二极管(或者作为替代方案，两个或更多个光源，例如每个均产生不同颜色的光)。该输入表面的形状可以被确定为折射在一个输入表面处接受的、来自该至少一个光源的基本上所有的光(例如，在某些实施方案中，约97％％或者更多、约98％或者更多、约99％或者更多、或约100％)使其远离该光学轴线并且达到或朝向该镜片的外围表面。该外围表面可以被构形为使得从该空腔传播到其上的基本上所有的光被全内反射到该输出表面上。该光可以在该输出表面处离开该透镜本体。

一系列的变体都是可能的。例如，在某些实施方案中，该输入表面可以逐渐变小为在该光学轴线上的或者其附近的一个点，和/或可以将一个凸表面朝向该光源。在其他实施方案中，该输入表面可以形成用于接收来自至少一个光源的光的一个空腔，并且可以提供一个正的聚光率用于折射该光，例如将基本上所有的光折射向该外围表面。在某些实施方案中，该输入表面的形状可以被确定为使得入射在其上的光到该外围表面上的转移最大化。在另外的其他实施方案中，该输入表面的形状可以被确定为折射其中接收的、来自该至少一个光源的、基本上所有的光使其远离该光学轴线，这样使得该光以相对于该光学轴线约25度或更大的角度来传播。

在某些实施方案中，该输入表面可以包括具有不同的曲率特征的一个近端的区段以及一个远端的区段。例如，该近端区段可以将一个凹表面朝向接收自该至少一个光源的光，并且该远端区段可以将一个凸表面朝向接收自该至少一个光源的光。在某些实施方案中，该近端区段可以直接将来自两个或更多个光源中的每一者的光引导至该外围表面的一个基本上类似的区域(“第一区域”)，并且该远端区段可以将来自那些光源的光引导至不同于该第一区域的一个基本上类似的区域(“第二区域”)。

该透镜的其他表面还可以具有多种构形。在某些实现方式中，例如，该输出表面可以包括小透镜、微透镜、微棱镜、微圆柱体以及一种有纹理的表面中的任何一种。在某些实现方式中，该透镜能够以约70％或更高的效率将由该至少一个光源产生的光从该输入表面耦合到该输出表面，该透镜可以用于有效地将来自该至少一个光源的光(或者，可替代地，来自至少两个光源)进行混合。