[发明专利]具有窄光束尺寸和高流明输出的分块式聚光灯

说明书

技术领域

本发明的实施例大体上涉及照明系统领域并且更具体地涉及用于提供具有窄光束尺寸和高流明输出的光输出的光学模块。

背景技术

随着发光二极管(LED)的(以流明每瓦为单位测量的)效能增加并且价格下降，预计LED照明和基于LED的发光体不久将是迄今为止占主导的基于管发光(TL)的发光体的重要备选并且将处于与这些发光体竞争的水平。

WO 2008/126023描述一种包括定位于准直结构中的源腔内用于从发光体提供预定义光分布的光源。光源包括多个LED。可以在源腔内包括的LED数目依赖于腔的尺寸。发光体产生的光的强度又依赖于包括的LED数目。因此，为了增加这样的发光体的流明输出，应当使用能够容纳更大数目的LED的更大源腔。

提出的结构的一个缺点在于增加源腔的尺寸也增加输出光的光束宽度。图1图示在源腔的直径与输出光的光束宽度之间的关系。如从图1可以推断的那样，为了获得具有窄光束宽度的光输出，仅能在这样的结构的源腔内放置少数LED管芯。例如可以实现的最窄光束宽度具有2x5°的角度范围。对应源腔然后具有2x3.5mm的直径。由于LED管芯通常测量1mm x1mm，所以这样的腔恰好具有用于容纳四个管芯的足够空间。通常，当前LED管芯可以传递用于暖白色温的每管芯的100流明和用于中性白色到冷白色温的每管芯的高达160流明。在描述的发光体结构的近似效能约为85％时，这意味着绝对数最大约为340到540的输出流明。

这些绝对光水平可能对于其中需要具有高光输出的窄光束聚光灯、比如手术照明、室外照明、娱乐等范围的应用而言太低。因此希望提供一种能够提供具有窄光束宽度和高流明输出二者的发光体。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开一种光学模块，该模块包括围绕模块的对称轴定位的两个或者更多分块。每个分块包括：光准直结构，用于提供射出光学模块的光的预定义光分布；以及在光准直结构内的腔中组装的光源、优选为LED或者激光二极管。腔的中心与光准直结构的光轴重合并且在距光学模块的对称轴的距离d处。

如这里所用，术语“腔的中心”是指对称点(即圆形或者正多边形的中心或者对称轴)或者落在这样的对称轴上的焦点(即椭圆或者抛物线的焦点之一)。

提供包括两个或者更多分块(其中每个分块包括它自己的光源)的光学模块允许获得与仅有一个光源的现有技术发光体比较的更高流明输出。在每个分块内，光源定位于它自己的源腔内。以每个源腔的中心与分块的准直结构的光轴重合这样的方式布置分块允许保留射出光学模块的光的窄光束宽度准直。

根据本发明的另一方面，提供一种包括这样的光学模块的光输出设备或者发光体。

权利要求2-5的实施例有利地允许朝着对应分块的光准直结构引导每个光源提供的光。在某些关键位置、如例如在腔的背部中放置镜面镜可以辅助向恰当的相应准直光学器件中指引来自每个光源的光从而造成发光体效率的显著增加。

权利要求6的实施例具体说明准直结构可以包括光导(如例如楔形光导)和重定向层(如例如重定向箔)。在一个实施例中，光导可以在平面中基本上旋转对称，而光导的对称中心与腔的中心重合。旋转对称实现提供经常在照明应用中、比如在向下照明应用中希望的对称光束。

权利要求7的实施例具体说明用于光导的有利结构。

权利要求8的实施例提供光学模块还可以包括：光透射层，适于扩散地透射光并且布置用于覆盖光导的光进入表面的至少一部分。光透射层允许从比较大的区域透射的扩散光向光导中的受控和高效的输入耦合。光导的尺度设定允许将输入耦合的光形成为在离开光导时具有预定性质的光束，这些性质允许满足例如关于角度分布和炫目的发光体要求。光透射层可以是透光层，该透光层适于扩散入射光并且从层的面向光进入表面的一侧输出扩散光。因此可以弥补或者缓解与光源亮度有关的问题而未发光体输出处使用扩散体。

权利要求9的实施例提供光透射层也可以是适于响应于激发来发光的发光层。发光层因此可以是能够生成光的层而不是仅通过该层转发光的半透明层。发光层可以是适于响应于光激发来发光的层、优选为磷光体层。已经发现，在希望从其提供均匀和“非炫目”光的纤薄发光体(与厚度相比较而言大的光输出区域)中特别希望/需要增加的效率。在这样的发光体中，用于再生光的有源磷光体区域与发光体的总光输出区域相比较而言相对地小(以便能够在炫目要求内提供准直光并且仍然保持发光体纤薄)。