[发明专利]包括光学混光棒的照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种照明系统，其包括提供均质、均匀光束的光学混光器，其中所述光学混光器由固体透明材料形成，并且光通过入射表面进入所述光学混光器，并通过所述光学混光器反射到出射表面，所述光从所述出射表面离开所述光学混光器。

背景技术

在光照行业中，混光棒被广泛用于从光源收集光，并且将所收集的光混合成光束。来自光源的光通过输入端进入混光棒并传播穿过混光棒，并且通常在混光棒的侧壁上被反射一次或多次。由于多重反射，结果便是来自光源的光得以混合，并且混光棒输出端处的光分布实质上是均匀的。因此，光棒被用于从具有不均匀光分布的光源来提供实质上均匀的光分布。

此外，混光棒常常用于混合来自具有多个光发射器的光源的光，这些光发射器发射不同色彩的光，并且其中混光棒的目的在于将来自不同光发射器的光混合成一个均匀光束，并且所有色彩都同等地混合。举例而言，混光棒被广泛地用于混合来自4合1RGBW LED的光，所述4合1RGBW LED包括发射红光的红色LED晶粒、发射绿光的绿色LED晶粒、发射蓝光的蓝色LED晶粒和发射白光的白色LED晶粒(典型的磷基晶粒)。

如现有技术中所知，混光棒可具有许多不同的形状，并且通常以光学透明材料的固体形式来提供，其中混光棒内部的光在传播穿过光棒时经历全内反射。现有技术的固体混光棒是以PMMA或玻璃来提供。或者，混光棒也可例如以涂覆有反射材料的金属或玻璃而提供成具有反射表面的中空体，然而，这些混光棒的生产相对昂贵，并且由于反射时的光损失而无效。

PMMA或玻璃的已知固体混光棒是布置在光源的发光窗口上方某一距离处，以便不会刮擦或不会以其它方式毁坏发光窗口或入射表面。因此，在光源的发射窗口与固体混光棒的入射表面之间引入气隙，并且由于从发光窗口到空气的传输以及由于从空气到混光棒的传输，因而进入光棒的光量减少。此外，来自光源的某些光将发射到光棒的入射表面外部，因而不会进入光棒。因此，损失了显著量的光。

已知的是，由于气隙导致的折射率变化而产生的光损失可通过在以下方式减少：在光源的发光窗口与固体混光棒的入射表面之间提供折射率匹配材料。然而，这种方法显著增加制造过程的成本，因为需要手工地提供折射率匹配材料。提供折射材料的方法是困难的，并且执行这种方法的人员必须非常小心，因为光源和光棒很小(小于1cm²)。另外，存在折射率匹配材料随时间的推移而流出的风险，因为大多数适当的和能够胜任的折射率匹配材料都形成为凝胶。

WO 06049801公开一种具有机械去耦光学元件的LED封装，其中去耦光学元件通过气隙与LED晶粒成光学接触。WO 06049801还确实公开了：光学元件通过设置在气隙内的薄光学传导层而光学耦合到LED晶粒。适用于光学传导层的材料的实例包括折射率匹配油，和具有类似光学性质的其它液体或凝胶。

WO12083957公开一种提供均质、均匀光束的光学混光器，其中所述光学混光器由固体透明材料形成，并且光通过入射表面进入所述光学混光器，并通过所述主体反射到出射表面上，所述光从所述出射表面离开所述光学混光器。所述光学混光器包括形成为截头棱锥体(pyramid frustum)的第一部件和形成为截头圆锥体(cone frustum)的第二部件，其中所述截头棱锥体的顶部表面形成入射表面，而截头圆锥体的底部表面形成出射表面。这项发明还涉及一种照明设备，所述照明设备包括许多个光源和此类光学混光器。

DE 199 61 527 A1公开一种灯具，其中发光二极管布置在灯壳体中并且布置在电路板上。导光器布置在灯具壳体的外罩中，并且当外罩布置到灯具壳体上时，所述导光器便布置在发光二极管上方。灯具壳体填充有灌封化合物。在一个实施方案中，发光二极管保持在电路板上方的柔性导体条上。导光器是非弹性的，并且当外罩附接到灯具壳体上时，所述导光器会使柔性导体条朝向电路板弯曲。在另一个实施方案中，导光器是永久弹性导光器，当外罩布置到灯具壳体上时，所述导光器被压靠在发光二极管。所存在的风险是：当将导光器布置在发光二极管上方时，空气、灌封化合物或其它材料将被布置在发光二极管与导光器之间。另外，也难以将导光器布置在发光二极管上方的精确位置中。

发明内容

本发明的目标在于解决上文所描述的关于现有技术的限制，并且提供一种具有混光棒并具有改进的光学效果的照明系统，其中所述混光棒从光源收集光。这是通过如独立权利要求所述的照明系统和提供照明系统方法来实现。从属权利要求描述本发明可能的实施方案。在发明详述中将描述根据本发明的照明系统和方法所实现的优点、益处和技术效果。