[发明专利]用于LED照明装置的准直和均匀化系统

说明书

相关申请

本申请要求于2012年6月3日提交、申请号为61/654,929的具有相同名称的美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明大体上涉及一种控制当在光束产生照明装置中使用时从LED阵列输出的光，具体地，涉及一种与改进LED的均匀化和准直有关且用于控制阵列的光束角的方法。

背景技术

具有自动和远程控制功能的照明装置是娱乐活动和建筑照明市场中公知的。此类产品通常用于剧院、电视演播室、音乐会，主题公园、夜总会及其它会场。典型的产品通常通过照明装置的平移和倾斜功能来提供控制，允许操作者控制照明装置的瞄准方向，并由此控制光束在舞台上或演播室中的位置。通常，这种位置控制是通过控制照明装置在两个正交的旋转轴线上的位置(经常称为水平旋转和俯仰)来实现的。很多产品通过其他参数(例如强度、颜色、聚焦、光束尺寸、光束形状和光束模式)来提供控制。另外，在此类照明装置中利用高功率LED作为光源正变得很常见，并且对于颜色控制，使用不同颜色的LED阵列很常见。例如，一种常见的布局是混合使用红色LED、绿色LED和蓝色LED。这种布局允许使用者通过将这三种颜色的适当程度进行混合创造出他们想要的颜色。例如，使红色LED和绿色LED照亮同时使蓝色LED处在熄灭状态，结果将是黄色的输出。类似地，红色和蓝色的混合结果将是洋红色以及蓝色和绿色的混合结果将是青色。通过对LED控制进行明智地控制，在由阵列中的LED颜色设置的色域内，使用者可以获得他们想要的任何颜色。还可以使用三种以上的颜色，并且众所周知的是，将琥珀色LED或白色LED加到红色、绿色和蓝色可以增强颜色混合并增加可供选择的色域。由罗布显示照明(Robe Show Lighting)制造的产品(例如Robin 600LEDWash)在该行业很典型。

不同颜色的LED晶片可以排列在照明装置中的封装上，这样使得在每种颜色的LED之间存在物理分隔，这种分隔(与针对每种颜色的晶片大小的差异相关联)会影响个别颜色的传播，并导致不同颜色不充分的混合(伴随有令人反感的溢散光)和组合的混合颜色输出光束的彩色边纹。虽然在每个LED封装的前面使用透镜或其它光学设备来控制输出光束的光束形状和角度很常见，但是这些光学设备对于不同颜色具有不同的效果，并且在输出光束中彩色边纹和其它像差是可见的。有利的是，具有一种系统，在该系统中杂散光和像差被很好地控制。

图1示出了现有技术的系统，该系统展示了如照明装置所使用的许多封装那样的封装中的两个LED。LED 2和LED 4可以是不同颜色的，以及由于LED晶片2、LED晶片4的不同光学特性和结构，LED晶片2和LED晶片4产生的光束6和光束8在光束传播中是有差别的。不同的光束传播意味着来自LED 2和LED 4的光束将以如下方式冲在被照亮的物体18上：物体的区域20和区域16仅被单个LED照亮而不是被所期望的两个LED的混合照亮。这导致区域120和区域16的着色与中央混合区域不同，并作为彩色边纹出现。为了清楚和简明，在图1中仅示出了两个(2)LED。应该认识到相同的问题也存在于包含有两种以上颜色的LED的系统中。

图2示出了典型的多参数自动LED照明装置系统10。这些系统通常包括多个多参数自动照明装置12，在每个自动照明装置上通常包括机载LED阵列、控制电子器件(未示出)和耦合到机械驱动系统的电动机。除了直接或经由配电系统(未示出)连接至主电源，每个照明装置还与数据链路14串联或并联，连接至一个或多个控制台15。照明系统10通常由操作者经由控制台15进行控制。所以，为了影响控制，控制台10和个体照明装置通常包括电子电路作为机电控制系统的一部分，用于控制自动照明参数。