[发明专利]用于多芯片LED的散焦光学器件

说明书

技术领域

本发明主要地涉及一种用于LED的光学器件。更具体而言，这里公开的各种发明方法和装置涉及一种用于混合来自多芯片LED的光输出的散焦光学器件。

背景技术

数字照明技术(即基于诸如发光二极管(LED)之类的半导体光源的照射)赋予一种对传统荧光、HID和白炽灯的可行替代。LED的功能优点和益处包括高能量转换和光学效率、耐用性、更低操作成本以及许多其它优点和益处。LED技术的近来发展已经提供在许多应用中实现多种照明效果的高效和稳健全谱照明源。例如如在第6,016,038和6,211,626号美国专利中具体讨论的那样，体现这些源的一些灯具以照明模块以及处理器为特征，该照明模块包括能够产生不同颜色如红色、绿色和蓝色的一个或者多个LED，该处理器用于独立控制LED的输出以便生成多种颜色和变色照明效果。

多芯片LED(包含多个LED芯片的LED封装)提供相对高水平的光输出。然而，有必要高效混合来自多芯片LED的各种LED芯片的光输出，以便最小化非所需可见非自然成分，比如可以在多LED输出的光束图案的边缘周围可见的色环/色带化。用来混合来自多芯片LED的各种LED芯片的光输出的当前方法涉及到纹理化和/或伸长的复合抛物线集中器(CPC)。纹理化涉及到在光学器件表面上添加纹理以便散射穿过纹理化的光学器件表面的光。纹理化可以允许在光束图案的中心区域中的令人满意的混色，但是光束图案的边缘仍然经常表现色环/色带化。另外，向光学表面添加纹理通常在未令人满意的程度上增加光输出的光束角度，并且纹理化很难以在生产中维持和控制。CPC的使用可以提供来自多芯片LED的光输出的令人满意的混合、但是也可能在未令人满意的程度上增加光输出的光束角度。

因此在本领域中需要令人满意地混合来自多芯片LED封装的光输出而又维持所需光束角度和高效封装尺寸。

发明内容

本公开内容涉及用于令人满意地混合来自多芯片LED的光输出的创造性方法和装置。例如可以提供一种具有外反射器和内反射器的散焦光学器件，该外反射器和该内反射器配合以提供光输出的混合。外反射器包围内反射器并且具有凹内表面，该凹内表面包围散焦光学器件的中心轴。内表面具有在相对于散焦光学器件的中心轴的一个或者多个旋转角度位置改变的轮廓。换而言之，内表面的轮廓可以具有在绕着中心轴的某个角度范围内的某些设计参数，以便在该角度范围内实现所需反射参数。例如，内表面可以包括绕着中心轴跨越近似四十五度的第一轮廓和与第一轮廓不同的第二轮廓，该第二轮廓邻接第一轮廓并且绕着中心轴跨越近似四十五度。

散焦光学器件的内反射器包括在散焦光学器件与多芯片LED组合使用时面向多芯片LED的凸表面。凸表面将来自多芯片LED并且照射凸表面上的光输出的大多数朝着外反射器的内表面向外重定向。可选地，凸表面的轮廓可以在相对于散焦光学器件的中心轴的一个或者多个角度位置改变。换而言之，凸表面的轮廓可以在绕着中心轴的某个角度范围内具有某些设计参数以便在该范围内实现所需反射参数。凸表面的轮廓的改变可以可选地在与出现于内表面的轮廓中的改变相似的角度位置出现。

通过适当选择内表面的轮廓、凸表面的轮廓和其中存在所述轮廓的角度范围的设计参数，可以实现适当混合来自多芯片LED的光输出而又维持令人满意的光束角度和高效封装尺寸。

一般而言，在一个方面中，本发明涉及一种用于混合来自多芯片LED的光输出的散焦光学器件，该散焦光学器件包括包围内反射器和中心轴的外反射器。外反射器包括绕着中心轴提供的凹内表面。凹内表面将照射凹内表面上的光输出的大多数朝着照射区域重定向。凹内表面限定在相对于中心轴的第一角度位置的第一凹表面轮廓和在相对于中心轴的第二角度位置的第二凹表面轮廓。第一凹表面轮廓与第二凹表面轮廓不同。内反射器具有面向多芯片LED的凸表面，该凸表面将照射凸表面上的光输出的大多数朝着外反射器重定向。凸表面限定在第一角度位置的第一凸轮廓和在第二角度位置的第二凸轮廓。第一凸轮廓与第二凸轮廓不同。

在一些实施例中，外反射器包括绕着中心轴定位的凹第二内表面。第二内表面比内表面更远离多芯片LED定位。在这些实施例的一些版本中，第二内表面限定在第一角度位置的第三凹表面轮廓和在第二角度位置的第四凹表面轮廓。第三凹表面轮廓与第一凹表面轮廓不同，并且第四凹表面轮廓与第二凹表面轮廓不同。