[发明专利]提供均质和均匀光束的光学光混合器有效

专利信息
申请号: 201180061288.8 申请日: 2011-11-25
公开(公告)号: CN103270437B 公开(公告)日: 2020-08-07
发明(设计)人: K·尼纳里勒兰德;D·T·乔根森 申请(专利权)人: 哈曼专业丹麦公司
主分类号: G02B6/00 分类号: G02B6/00;F21V21/00;G02B27/09
代理公司: 北京市铸成律师事务所 11313 代理人: 孟锐
地址: 丹麦奥*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 提供 均匀 光束 光学 混合器
【说明书】:

发明涉及一种提供均质和均匀光束的光学光混合器,其中所述光学光混合器由固体透明材料形成,且光通过入射面进入所述光学光混合器,且通过所述主体反射至出射面,此处所述光从所述光学光混合器出去。所述光学光混合器包括形成为棱锥台的第一部分,其中所述棱锥台的顶面形成所述入射面;和形成为圆锥台的第二部分,且其中所述圆锥台的底面形成所述出射面。本发明还涉及一种包括许多光源和这种光学光混合器的照明设备。

技术领域

本发明涉及一种提供均质和均匀光束的光学光混合器,其中光学光混合器由固体透明材料形成,且光通过入射面进入光学光混合器,且通过所述主体反射至出射面,此处所述光从所述光学光混合器出去。本发明还涉及一种包括许多光源和这种光学光混合器的照明设备。

发明背景

许多照明设计从均质光受益。因而,已作出努力来从光源,如产生非均匀照明分布的发光二极管(LED)获得大体上均匀的照明分布。实现这个目标的一个已知方法是利用混合杆。在许多实施方案中,来自光源的通量被传递至混合杆的输入端。通过混合杆传递的通量通常一次或多次从混合杆的侧壁反射。在某些实施方案中,将产生非均匀照明分布的光源与混合杆的输入端耦接在混合杆的输出端产生了大体上均匀的照明分布。

某些混合杆构造在实现大体上均匀照明分布上尤其有效。例如,已知具有矩形或六边形截面的直杆会良好运作。这种构造分别产生矩形和六边形光束图案。然而,在许多应用中圆形光束图案是优选的,如手电筒、聚光灯、光纤照明器和具有圆形光瞳的投影系统。不幸地是,对比于矩形或其它有面构造,圆形直杆一般提供较劣质的空间混合。因此,通常代替圆形混合杆而使用六边形混合杆,以近似圆形光束图案,同时实现具有平面侧壁的混合杆的优点。

已知将混合杆与用于改变光束发散的变焦透镜组合。然而这通常导致照明分布在整个变焦范围内而不是大体上均匀的照明分布的事实,因为已知的混合杆被设计成使得其仅在某个平面中(例如,在光闸处)提供均匀/均质长光束。从而,需要产生具有大体上均匀照明分布的圆形光束图案的混合杆。此外,需要可与变焦透镜组合且在整个变焦范围内维持大体上均匀照明分布的混合杆。

US 6,219,480公开了一种光学耦合器,其用于沿着耦合器一侧上的光端口与耦合器另一侧上的多个光端口之间的轴耦合光。耦合器包括具有光端口的一侧台座和具有位于绕轴的多个臂的多侧台座,每个臂具有光端口。中置区域将一侧和多侧台座分开,且被定位成沿着轴,此处多个臂至少最初开始从彼此以朝多侧光端口的沿着轴的方向分裂。臂的每个各自最初部分沿着所述方向的截面距轴约相同距离配置。臂沿着轴的截面积在臂沿着轴完全从彼此分开的突破点区域处大于多侧光端口处。至少一对臂的每个开始沿着所述方向以关于轴大体上对称的方式分裂。

US2007/0024971公开了光混合器的各种实施方案,其包括光管,光管具有输入和输出端和在其之间的中央区域。光路在纵向方向上从输入端通过中央区域延伸至输出端。光管的中央区域包括一个或多个波纹反射侧壁,其具有多个伸长脊和谷以及在其之间的斜面。从输入端沿着光路传播的光从斜面反射并且以不同方位角的方向朝输出端重新导向,从而在输出端处混合光。在一些实施方案中,混合器的截面形状和面积沿着混合器的全长是恒定的,且输入面和输出面是相同形状和大小。在其它配置中,混合器的截面形状和/或面积沿着其长度而变化,且输入面和输出面可相对于彼此在形状和/或大小上变化。在一些情况中,输入面界定矩形或正方形,且输出面界定圆形,或反之亦然。US2007/0024971明确讲述是波纹反射侧壁且不是光混合器的形状改进了出射光束的均质性。然而,光混合器的波纹反射侧壁难以制造,因为其必须以非常低的公差设计,这大大增加了制造成本。此外,具有波纹反射侧壁的光混合器需要相对于光源非常精确地定位,这再次增加了制造成本。

US 6,200,002公开了一种光源,其包括LED阵列,每个阵列中具有多个色彩,如在管状反射器的入射孔径中的红色、绿色和蓝色,所述管状反射器优选地具有面对光轴的凸起壁和朝出射孔径向外的扩口,且优选地具有多边形截面,如正方形。通过利用大量小型LED而进一步促进色彩的混合,其中LED的每个色彩在光轴上集中。

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