CN108292033A - 光学***、方法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种光学***（200，300，400），包括：至少一个2x2 LED阵列和至少一个相应的TIR导光外壳，该至少一个2x2 LED阵列形成由四个不同颜色的LED：LED1（G）、LED2（R）、LED3（B）、LED4（W）组成的节点（204），该至少一个相应的TIR导光外壳形成具有基体端（208）和发光端（210）的光学器件（202），其中该节点设置在该基体端中。该光学器件由具有四个不同焦点（F1，F2，F3，F4）的形状表征，并且LED1、LED2、LED3、LED4中的每一个设置在这些焦点中的相应一个。

Description

光学***、方法和应用
技术领域
本公开总体针对光学***，并且更特别地针对包括不同颜色的LED的阵列的光学***，该不同颜色的LED中的每一个设置在由具有全内反射（“TIR”）轮廓的TIR导光外壳形成的光学器件内的单独焦点，以及针对以特定方式对一定数量的这种光学器件一起分组。
背景技术
包括设置在具有TIR轮廓的光学器件内的单个LED的光学***是已知的。单个LED定位在光学器件的基体使得光学器件的中心轴延伸穿过单个LED的中心，该单个LED的中心被称为光学器件的单个焦点，在x、y和z平面中分别具有0、0、0坐标。这种常规光学***的相关问题是它们不传递非常均匀的光束。此外，当这种常规光学***以集群方式被一起组装或另外与其他这种光学***关联时，颜色混合可能很差。
因此，在本领域中存在针对光学***的需要，该光学***与常规光学***相比可以提供更紧凑、更明亮以及更均匀的光束，并且可以允许更好的颜色混合。
发明内容
本公开针对不同颜色的LED的阵列的发明布置、结构和结果得到的功能，该不同颜色的LED中的每一个设置在特别地成形的光学器件内的单独焦点。本文的各种实施例和实施方式针对一种光学***，其包括至少一个2x2 LED阵列和至少一个相应的TIR导光外壳，该至少一个2x2 LED阵列形成由四个不同颜色的LED组成的节点，该至少一个相应的TIR导光外壳形成具有基体端和发光端的光学器件，其中节点设置在基体端中。光学器件由具有四个不同焦点的TIR轮廓表征，其中四个不同颜色的LED中的每一个定位在这些焦点的相应一个处。另外实施例可以包括在定位成彼此毗邻的多个相应光学器件内的多个节点。特别地，这些实施例可以包括多组N个节点和N个相应的光学器件，其中N是4的整数倍，其中设置在其相应光学器件中的每个节点相对于在其相应光学器件中的紧密毗邻的节点旋转90度。这多组N个节点和N个相应光学器件可以毗邻地设置/定位在包括圆形配置、菱形形状配置的任何几何形状的配置或阵列中，或相互毗邻线性地定位在1xN阵列中。此外，这多组N个节点和N个相应光学器件可以毗邻地设置/定位在阵列中，其中该阵列是m乘n阵列之一，其中m和n是整数，并且m可以等于n或不等于n。
与常规光学***相比，使用本文的各种实施例和实施方式，由光学***传递的光束紧凑度、亮度和均匀度以及在远场（如本领域技术人员应该领会）的颜色混合可以得到显著改进。例如，已经获得90%+效率（2pi）、相对高冲孔（中心束）和大约5度的紧凑束。
本文公开和描述的经改进光学***可以与任何照明设备、器材或***结合使用。经改进光学***可以一起使用的照明***的一个示例是可从皇家飞利浦电子股份有限公司（Koninklijke Philips Electronics N.V.）获得的icolor泛光照明***系列。
通常在一个方面中，一种光学***被提供，并且包括但不限于至少一个2x2 LED阵列和至少一个相应的TIR导光外壳，该至少一个2x2 LED阵列形成由四个不同颜色的LED：LED1、LED2、LED3、LED4组成的节点，该至少一个相应的TIR导光外壳形成具有基体端和发光端的光学器件，其中节点设置在基体端中，其中光学器件由具有四个不同焦点的形状表征，并且其中LED1、LED2、LED3、LED4中的每一个设置在这些焦点的相应一个处。
根据一实施例，其中LED1是发射绿色的LED，LED2是发射红色的LED，LED3是发射蓝色的LED，并且LED4是发射薄荷白色的LED。
根据一实施例，光学器件具有TIR轮廓。
根据一实施例，光学器件由四个光学象限部段组成，其中该四个光学象限部段的每一个由四个焦点中的一个表征。
根据一实施例，另外包括多组N个节点和N个相应光学器件，其中N是4的整数倍，另外其中设置在其相应光学器件中的每个节点相对于在其相应光学器件中的紧密毗邻的节点旋转90度。
根据一实施例，N个节点和N个相应光学器件毗邻地设置在阵列中，其中该阵列是m乘n阵列和1xN阵列中的一个，其中m和n是整数且m可以等于n或不等于n。
根据一实施例，光学器件是注射成型组件。
根据一实施例，光学器件在可见光谱上是透明的。
根据一实施例，光学器件在可见光谱上是透明的。
根据一实施例，LED1、LED2、LED3、LED4的每个具有可变强度。
根据一实施例，光学器件具有纹理化的内部表面。
通常在一个方面中，一种发射指定束图案的光的方法被提供，并且包括但不限于下列步骤：提供光学***，其包括：至少一个2x2 LED阵列和至少一个相应的TIR导光外壳，该至少一个2x2 LED阵列形成由四个不同颜色的LED：LED1、LED2、LED3、LED4组成的节点，该至少一个相应的TIR导光外壳形成具有基体端和发光端的光学器件，其中节点设置在基体端中，其中光学器件由具有四个不同焦点的形状表征，并且其中LED1、LED2、LED3、LED4中的每一个设置在这些焦点中的相应一个；激励所述至少一个节点；以及照射毗邻光学器件的发光端的空间。
根据一实施例，进一步包括下列步骤：调整所述LED的至少一个的颜色和强度中的至少一个以从光学***提供期望的颜色输出。
根据一实施例，进一步包括下列步骤：调整光学器件的TIR轮廓以提供指定发射束图案。
根据一实施例，进一步包括下列步骤：提供多组N个节点和N个相应光学器件，其中N是4的整数倍，另外其中设置在其相应光学器件中的每个节点相对于在其相应光学器件中的紧密毗邻的节点旋转90度。
根据一实施例，进一步包括下列步骤：将N个节点和N个相应光学器件毗邻地设置在阵列中，其中该阵列是m乘n阵列和1xN阵列中的一个，其中m和n是整数且m可以等于n或不等于n。
应领会，前述构思和下文更加详细讨论的附加构思（假如这样的构思不是相互不一致）的所有组合被考虑为本文公开的发明主题的部分。特别地，在本公开末尾出现的所要求保护主题的所有组合被考虑为本文公开的发明主题的部分。
本发明的这些以及其他方面从下文描述的（多个）实施例将是明显的，并且参照这些实施例进行阐述。
附图说明
在图中，同样的附图标记贯穿不同视图通常指的是相同部分。再者，附图不一定按照比例，一般地重点反而放在说明本发明的原理。
图1A是现有技术光学***的前视图透明示意表示。
图1B是在图1A中示出的现有技术光学***的侧视图透明示意表示。
图1C是在图1A中示出的现有技术光学***的另一个侧视图透明示意表示。
图1D是在图1A中示出的现有技术光学***的基体部分的放大透视图透明示意表示。
图2A是在图1A中示出的现有技术光学***的横截面侧视图示意表示。
图2B是在图1A中示出的现有技术光学***的基体部分的放大透视横截面视图示意表示。
图3A是根据一实施例的光学***的透视图示意表示。
图3B是根据一实施例的在图3A中示出的光学***的前视图示意透明表示。
图4A是根据一实施例的光学***的象限编号1（“Q1”）的轮廓的透视图示意表示。
图4B是根据一实施例的将轮廓P围绕中心光轴旋转90度以形成Q1的结果的透视图示意表示。
图5A是根据一实施例的LED G和Q1的定位/配置的前视图示意表示。
图5B是根据一实施例的如在图5A中示出的LED G和Q1的定位/配置的透视图示意表示。
图6A是根据一实施例的Q1、Q2、Q3和Q4在相应LED G、R、B和W上的设计创建和定位的前视图示意表示。
图6B是根据一实施例的如在图6A中示出的定位在相应LED G、R、B和W上的Q1、Q2、Q3和Q4的透视图透明示意表示。
图7A是根据一实施例的完全形成的光学***的前视图透明示意表示。
图7B是根据一实施例的如在图7A中示出的完全形成的光学***的透视图透明示意表示。
图8A是根据一实施例的当仅仅LED R接通时在图7A中示出的光学***的远场光图案图的图解表示。
图8B是根据一实施例的当仅仅LED G接通时在图7A中示出的光学***的远场光图案图的图解表示。
图8C是根据一实施例的当仅仅LED G和LED R接通时在图7A中示出的光学***的远场光图案图的图解表示。
图8D是根据一实施例的当LED G、LED R、LED B和LED W中的每一个接通时在图7A中示出的光学***的远场光图案图的图解表示。
图9是根据一实施例的四个毗邻光学***的线性/同轴光学布局/阵列的前视图透明示意表示。
图10A是根据一实施例的当光学***阵列的仅仅四个LED R中的每一个接通时在图9中示出的光学***阵列的远场光图案图的图解表示。
图10B是根据一实施例的当光学***阵列的所有16个LED接通时在图9中示出的光学***阵列的远场光图案图的图解表示。
图11是根据一实施例的具有单个光学器件和四个LED的单个节点的光学***的侧视图透明示意表示。
图12A是根据一实施例的四个毗邻光学器件的线性/同轴光学***布局/阵列的透视图透明示意表示，该四个毗邻光学器件的每个包括四个LED的节点。
图12B是根据一实施例的在图12A中示出光学***阵列的7倍按比例放大的线性/同轴光学布局/阵列的透视图透明示意表示。
图13A是根据一实施例的矩形2x2光学***阵列的透视图透明示意表示。
图13B是根据一实施例的7倍按比例放大的4x7光学***阵列的透视图透明示意表示。
具体实施方式
本公开描述改进的光学***的各种实施例。更一般地，申请人已经认识到和领会：将有益的是提供一种光学***，其包括不同颜色的LED的阵列，该不同颜色的LED中的每一个设置在由TIR导光外壳形成的光学器件内的单独焦点，并且为了提供与常规光学***相比更紧凑、更明亮以及更均匀的光束和在远场中更好颜色混合的目的，以特定方式将一定数量的这种光学器件一起分组。
在一种布置中，与利用设置在光学器件内的单个LED的常规光学***相反，通过提供不同颜色的LED的阵列，不同颜色的LED中的每一个被设置在由TIR导光外壳形成的光学器件内的单独焦点，可以获得显著地改进的、更紧凑、更明亮以及更均匀的光束。在另一布置中，通过提供一定数量的这种光学器件以特定方式一起分组，可以获得在远场中的显著地改进的颜色混合。
鉴于前述，各种实施例和实施方式针对一种光学***，其包括至少一个2x2 LED阵列和至少一个相应的TIR导光外壳，该至少一个2x2 LED阵列形成由四个不同颜色的LED组成的节点，该至少一个相应的TIR导光外壳形成具有基体端和发光端的光学器件，其中节点设置在基体端中。光学器件由具有四个不同焦点的TIR轮廓表征，其中四个不同颜色的LED中的每一个定位在焦点的相应一个处。另外实施例和实施方式针对在定位成彼此毗邻的多个相应光学器件内的多个节点。这些实施例可以包括多组N个节点和N个相应的光学器件，其中N是4的整数倍，其中设置在它的相应光学器件中的每个节点相对于在它的相应光学器件中的紧密毗邻的节点旋转90度。这多组N个节点和N个相应光学器件可以毗邻地设置/定位在包括圆形配置、菱形形状配置的任何几何形状的配置或阵列中，或线性地彼此毗邻定位在1xN阵列中。此外，这多组N个节点和N个相应光学器件可以毗邻地设置/定位在阵列中，其中该阵列是m乘n阵列中的一个，其中m和n是整数并且m可以等于n或不等于n。
参照图1A-1D，示出了现有技术光学***100的示例的各种完全透明示意表示。更具体地，图1A是光学***100的前（发光端110）视图示意表示，图1B是光学***100的侧视图示意表示，图1C是光学***100的另一个侧视图示意表示，并且图1D是光学***100的基体部分108的放大透视图示意表示。如在图1A-1D中示出，现有技术光学***100包括具有发光端110和基体部分108的光学器件102。单个LED 104定位在基体部分108的焦点并且在中心，并且中心光轴（“轴1”）106定位成穿过光学器件102的中心和在（分别在x、y和z平面中的）坐标0、0、0处的LED 104的中心。
参照图2A-2B，示出了（在图1A-1D中示出的）现有技术光学***100的横截面示意表示。更具体地，图2A是在图1C中示出的光学***100的横截面侧视图示意表示，并且图2B是光学***100的基体部分108的放大的透视横截面视图示意表示。与图1A-1D类似，图2A和2B示出具有发光端110和基体部分108的光学器件102、定位在基体分部108的焦点并且在中心的单个LED 104，以及定位成穿过光学器件102的中心且穿过LED 104的中心的中心轴106。用附图标记112标记的线表示从单个LED 104穿过光学器件的发光端110的光路。如所示，光学器件102的几何结构、单个LED 104的几何结构以及LED 104在光学器件内的安放允许从LED 104发射的光的全内反射，该光被重定向成平行于中心轴106穿过发光端110。
在本发明的实施例中，在图3A和3B中示出了光学***200的示意表示。更具体地，图3A是包括光学器件202的光学***200的透视图示意表示，光学器件202具有TIR轮廓以及一部分被切除以示出形成设置在光学器件202的基体部分208中的节点204的2x2 LED阵列或LED集群。如本领域技术人员公知那样，“TIR轮廓”意思是完全形成的光学器件202可以具有提供从2x2 LED阵列发射的光的全内反射的任何几何结构。换言之，光学器件202可以有利地设计成体现特定的几何轮廓，使得从2x2 LED阵列发射的光以相对于表面法线大于临界角的角度撞击光学器件202的内部部分的任何部分，并且在基本上平行于中心光轴206的方向上被引导离开光学器件202的发光端210。此外，与光学器件202相比，在光学器件202的外部上（这可能是具有大约1.0折射率的空气）折射率较低，其中光学器件202有利地由光学级塑料聚合物（例如，具有大约1.5折射率的PMMA）或聚碳酸酯（大约1.6的折射率）制作以限制杂质（如下文关于Q1类似地描述）。在图3A和3B中示出的光学器件202的特定几何形状例如可以是双曲线的。然而，光学器件202的几何形状（或轮廓）不需要限制于这个特定形状，只要满足针对TIR的限制即可，该限制将取决于光学器件和光源的物理参数、照射角度以及在本领域中已知的其他参数。
节点204由绿色（“G”），红色（“R”），蓝色（“B”）和白色或薄荷白色（“W”）四个不同颜色的LED组成。也示出了光学器件202的发光端210。图3B是光学***200的前（发光端210）视图透明示意性表示。图3B示出具有发光端110和（有利地是平坦的）基体部分208的光学器件202。由绿色（“G”）、红色（“R”）、蓝色（“B”）和白色或薄荷白色（“W”）四个不同颜色的LED组成的节点204也被示出为设置在光学器件202的基体部分208中。光学***200包括中心光轴（“轴1”）206，其定位成穿过光学器件202的中心并且穿过（分别在x，y和z平面中）坐标0、0、0处的节点204的中心。四个LED（G、R、B和W）中的每一个定位在焦点并且与在其正上方的光学器件202的特定¼（或象限）对焦。具体地，绿色LED G定位在象限编号1（“Q1”）内的焦点，并且与Q1对焦且与其他三个象限（Q2、Q3和Q4）失焦。类似地，红色LED R定位在象限编号2（“Q2”）内的焦点并且与Q2对焦且与其他三个象限（Q1、Q3和Q4）失焦，蓝色LED B定位在象限编号3（“Q3”）内的焦点并且与Q3对焦且与其他三个象限（Q1、Q2和Q4）失焦，并且白色LED W定位在象限编号4（“Q4”）内的焦点并且与Q4对焦且与其他三个象限（Q1、Q2和Q3）失焦。其他实施例可以包括不同颜色的LED和/或LED在节点204内的不同定位。
参照图4A-4B、5A-5B、6A-6B和7A-7B，在附加的实施例中，描述了光学***200的设计创建、结构和配置。更特别地，参照这些附图，描述了具有TIR轮廓和其中每一个包含相应焦点的四个象限的光学器件202的创建/形成，以及在光学器件202的基体部分208上节点204的四个LED（G、R、B和W）中的每一个在其正上方的光学器件202的特定¼（或象限）内的相应焦点的定位。
参照图4A，在一附加实施例中，示出了Q1的轮廓（“PF”）的透视图示意表示。图4B示出将轮廓PF围绕中心光轴206旋转90度以形成Q1的结果的透视图示意表示。如本领域技术人员应领会，此轮廓PF和结果得到的Q1基于LED G相对于Q1的尺寸和定位以及从LED G发射的光全内反射的引导而创建。换言之，PF和Q1被有利地设计，使得从LED G发射的光以相对于表面法线大于特定临界角的角度撞击Q1的表面的任何部分，并且在平行于中心光轴206的方向上被引导离开光学器件202的发光端210。此外，与Q1相比，在Q1的外部上（这可能是具有大约1.0折射率的空气）折射率较低，其中Q1有利地由光学级塑料聚合物（例如，PMMA（大约1.5的折射率）或聚碳酸酯（大约1.6的折射率））制成以限制杂质。如本领域技术人员结合本公开的回顾应该领会，完全形成的光学器件202（参见，例如图3B）基于下列若干轮廓部段（section）：双曲线圆锥H1，至少第一直线圆锥L1，和第二直线圆锥L2以及样条线S1（其是更加复杂的多项式函数）。如本领域技术人员结合本公开的回顾应该领会，这些部段的每一个可以任意修改以实现不同的光效果。
参照图5A-5B，在附加实施例中，分别示出了LED G和Q1定位/配置的前视图示意表示和透视图示意表示。如在图5A和5B中示出，Q1和LED G已经贯穿LED G的中心被平移至新焦点F1，并且中心光轴206示为被偏移在LED G的底部右边角落（与现有技术光学***100相比，其中中心光轴106直接地贯穿（分别在x、y和z平面中的）坐标0、0、0处的单个LED 104的中心）。更具体地，焦点F1的定位从中心光轴106在负x方向上以及在正y方向上偏移，在z方向上没有移动。在此，在此示例中，特定平移是从（分别在x、y和z平面中的）0、0、0至-1.6mm、1.6mm和0mm。在此特定示例中LED G的足迹是3.5mmX3.5mm。如本领域技术人员结合本公开的回顾应该理解和领会，本文描述的实施例不应该限于所指示的数量或限于特定的光源（即，LED），因为这些数量和特定光源被阐述仅仅用于说明的目的。换言之，其他光源和尺寸被考虑并且仍然是在本文描述的实施例的范围和精神内（如本领域技术人员结合本公开的回顾应该理解和领会）。
参照图6A，在一附加实施例中，示出了Q1、Q2、Q3和Q4在相应LED G、R、B和W上的设计创建和定位的前视图示意表示。图6B是如在图6A中示出的定位在相应LED G、R、B和W上的Q1、Q2、Q3和Q4的透视图透明示意表示。在将LED R、LED B和LED W（其有利地与LED G相同尺寸）组装到位以与LED G形成节点204（如在图6A中示出，中心光轴206贯穿节点204的中心）后，通过使Q1经由两个竖直平面（“V1”和“V2”）成镜像而相对于LED R、B和W设计和定位Q2、Q3和Q4，从而获得在图6A和6B中示出的配置。更具体地，焦点F2被引导穿过LED R的中心，中心光轴206被偏移在LED R的顶部右边角落；焦点F3被引导穿过LED B的中心，中心光轴206被偏移在LED B的顶部左边角落；并且焦点F4被引导穿过LED W的中心，中心光轴206被偏移在LED W的底部左边角落。焦点F2的定位从中心光轴106在负x方向上以及在负y方向上偏移，在z方向上没有移动。在此，在此示例中，特定坐标是（分别在x、y和z平面中的）-1.6mm、-1.6mm和0mm。焦点F3的定位从中心光轴206在正x方向上以及在负y方向上偏移，在z方向上没有移动。在此，在此示例中，特定坐标是（分别在x、y和z平面中的）1.6mm、-1.6mm和0mm。焦点F4的定位从中心光轴106在正x方向上以及在正y方向上偏移，在z方向上没有移动。在此，在此示例中，特定坐标是（分别在x、y和z平面中的）1.6mm、1.6mm和0mm。实用地说，在节点204的每个LED之间将很可能存在一些间隔。然而，针对除了其它考虑以外的间隔和制造成本考虑，将四个LED定位成尽可能彼此靠近是有利的。
参照图7A，在一附加实施例中，示出了完全形成的光学***200的俯视图透明示意表示（类似于图3B）。图7B是如在图7A中示出的完全形成的光学***200的透视图透明示意表示。特别地，图7A-7B图示完全形成的光学***，其中光学器件可以由轮廓的挤出部220和222形成以将在图6A-6B中示出的所有四个象限（Q1、Q2、Q3和Q4）连接在一起。在一方面中，光学器件202可以经由光学级塑料聚合物的注射成型和/或挤出成型而形成，并且LED可以如上述那样组装/设置在基体部分208上并且定位在其上。注意，尽管在图7A中光学器件的发光端的周界的形状看上去为非圆形的，但是该形状将可能是圆形的，但是可以是非圆形的，只要光学器件具有TIR轮廓并且满足用于期望照明/光照参数的设计准则。
按照光学***200的此设计，鉴于节点204的每个LED相对于每个相应象限（Q1、Q2、Q3和Q4）的尺寸和定位以及全内反射的引导（如上述），完全形成的光学器件202可以构造和/或配置成支持从节点204的LED发射的光的全内反射。换言之，完全形成的光学器件202可以构造和/或配置成将由节点204的LED发射的光重定向穿过发光端210，成为平行于中心光轴206并且与现有技术光学***100相比更紧凑的特定光束图案。光学***200的每个象限（Q1、Q2、Q3和Q4）具有针对节点204的每个相应LED的焦点，并且从每个LED发射的光混合在一起（与具有针对单个LED 104的一个焦点的现有技术光学***100相比）。只要遵循这些设计规范的基本原则，LED的大小和/或光学器件202的大小可以被按比例放大或缩小以适应特别需要。
参照图8A-8D，在附加实施例中，示出了当某些LED接通时从光学***200发射的光束的远场光图案图。例如，图8A示出当仅仅LED R接通时光学***200的远场光图案图；图8B示出当仅仅LED G接通时光学***200的远场光图案图；图8C示出当仅仅LED G和LED R接通时光学***200的远场光图案图；并且图8D示出当LED G、LED R、LED B和LED W中的每一个接通时光学***200的远场光图案图。每个远场光图案图示出期望的紧凑中心束（“CB”）（例如，大约5度的直径）。然而，每个远场光图案图还示出围绕中心束CB的散射/未混合污染光（“P”）以及明显的黑斑（“D”）。申请人发现并且领会，污染光P和黑斑是由于每个相应LED与光学***200的四个象限中的三个失焦。显著地，从每个LED的中心发射的光重叠以使颜色组合，但是散射的光不混合，因为它们不弯向相同角度。总之，由图8A-8D示出的结果图示了光学***200实现创建狭窄/紧凑的明亮的中心束的主要目标。然而，以创建多种不期望未混合颜色的散射光为代价，已经创建狭窄/紧凑、明亮的中心束。
为了解决未混合散射污染光的问题，附加实施例针对重叠由毗邻光学***中的LED的多个节点生成的散射/未混合污染光P，所以所发射光束的总和是完全混色的束。在上文提出的实施例中，光学***200包含具有四个LED的节点。因此，四个节点分组是有利的以鉴于四个LED的每一个实现足够颜色重叠，并且每个后续节点相对于在先节点旋转90度（360度/LED节点数量）。参照图9，在一附加实施例中，示出了四个毗邻光学***200、200'、200''和200'''的线性/同轴光学布局/阵列的前视图透明示意表示。如图示，光学***200'与光学***200相比顺时针旋转90度；光学***200''与光学***200'相比顺时针旋转90度；并且光学***200'''与光学***200''相比顺时针旋转90度。
参照图10A和10B，在附加实施例中，示出了当某些LED接通时在图9中示出的四个毗邻光学***200、200'、200''和200'''的光学***阵列的远场光图案图。例如，图10A示出当光学***阵列的仅仅四个LED R中的每一个接通时在图9中示出的光学***阵列的远场光图案图；并且图10B示出当光学***阵列的所有16个LED接通时在图9中示出的光学***阵列的远场光图案图。当将图10A与图8C以及将图10B与图8D比较时，在图10A-10B中图示的结果示出围绕先前所建立和维持的狭窄/紧凑、明亮的中心束CB的颜色混合的显著改进（即，清晰的颜色混合周界）。
在图9中示出的四个毗邻光学***200、200'、200''和200'''的阵列是光学***阵列实施例的最小数量的LED、节点和光学器件。此数量可以基于下列公式按比例扩大以维持在图10A和10B中示出的有利颜色混合和狭窄/紧凑、明亮的中心束CB结果：N=LED的数量/节点；x*N2=全部LED；x*N=全部节点并且因此等于每个节点设置在其内的光学器件（其中“x”是按比例扩大的数量，例如，如果你想要两倍大小“x”是“2”）。在图9中，例如N=4，使得你具有16个LED（1*42），4个LED的4个节点（1*4），以及4个光学器件（1*4），其中x=1，因为图9示出光学***阵列实施例的最小数量的LED、节点和光学器件。如果想要将此结果翻倍而按比例扩大，例如，其中N=4，你具有32个LED（2*42），4个LED的8个节点（2*4），以及8个光学器件（2*4）。
参照图11，在一附加实施例中，示出了（如前述）具有单个光学器件和四个LED的单个节点的光学***200的侧视图透明示意表示。更特别地，图11示出这种光学***200的潜在尺寸。
参照图12A，在一附加实施例中，四个毗邻光学***（具有四个光学器件、四个节点和16个LED—共同地用“300”表示）的线性/同轴光学布局/阵列的透视图透明示意表示被示为有利的最小光学***阵列300大小。更特别地，图12A示出这种光学***阵列300的潜在尺寸。
参照图12B，在一附加实施例中，具有28个光学器件、28个节点以及112个LED的图12A所示光学***阵列的7倍(7X)按比例扩大线性/同轴光学布局/阵列300'的透视图透明示意表示。这种按比例扩大的光学***阵列的尺寸可以是1400mmX50mmX31mm。
一实施例的（包括多个光学***的）光学***阵列不必配置成线性/同轴光学布局。只要遵循上文引用的公式并且每个毗邻或后续的光学***相对于先前的光学***在一个方向或序列上（例如，左至右或顶至底（要么一致地顺时针要么逆时针））有利地转动90度，光学***阵列可以配置成圆形、菱形形状、1x3、2x2、1x4、2x8或会是期望的任意其他形状。例如，图13A，在另一实施例中，示出了矩形2x2光学***阵列400的透视图透明示意表示并且提供了这种光学***阵列的潜在尺寸。图13B示出了具有28个光学器件、28个节点和112个LED的7倍按比例扩大的矩形4x7光学***阵列400'的透视图透明示意表示。
上文引用的公开描述了使用四个LED/节点的光学***阵列，但是本发明的实施例不被这样限制。例如，本发明的实施例考虑三个LED/节点的光学***阵列。简言之，光学***将具有三个部段而非四个象限，三个部段的每个包括相应LED将与其关联的焦点。在由这种光学***形成的光学***阵列中，基本的光学***阵列可以包括—三个光学器件、三个节点和三个LED/节点=总共9个LED。每个毗邻节点将需要相对于在前毗邻节点的位置的位置在一个一致的方向上（顺时针或逆时针）旋转120度（360度/LED节点的数量）以获得优选地颜色混合。
如本领域技术人员应领会，可以将纹理和/或物质添加到光学***的发光部分以稀释光束且拓宽光束的直径。
如本文所定义和使用的所有定义应该被理解成支配字典定义、通过引用并入的文档中的定义和/或所定义术语的普通含义。
除非明确相反地指示，如本文在说明书中以及在权利要求中使用的不定冠词“一（a或an）”应该被理解为意思是“至少一个”。
如本文在说明书中以及在权利要求中使用的短语“和/或”应该被理解为意思是这样结合的要素的“一者或两者”，即，在一些情况下结合地出现并且在其他情况下分开地出现的要素。用“和/或”列出的多种要素应该以相同方式解释，即，这样结合的要素中的“一个或多个”。无论与特别标识的那些要素相关还是不相关，除了由“和/或”从句特别地标识的要素外的其他要素可以可选地出现。
如本文在说明书中以及在权利要求中使用，“或”应该被理解为具有与如上文定义的“和/或”相同的含义。例如，当分隔列表中的项目时，“或”或“和/或”应该被解释为是包括性的，即，包括若干要素或要素列表中的至少一个，但是还包括若干要素或要素列表中的多于一个，以及可选地附加的未列出的项目。仅仅明确相反地指示的术语，诸如“…的仅仅一个”或“…的恰好一个”，或，当在权利要求中使用时，“由…组成”将指的是包括若干要素或要素列表中的恰好一个要素。通常，当前面有排他性术语（诸如，“要么（either）”、“…的一个”、“…的仅仅一个”或“…的恰好一个”）时，如本文所使用的术语“或”应该仅仅被解释为指示排他性替换（即，“一个或另一个但是不是两者”）。
如本文在说明书中以及在权利要求中使用，参照一个或多个要素的列表，短语“至少一个”应该被理解成意思是选自在要素列表中的任何一个或多个要素的至少一个要素，但是不一定包括在要素列表内特别列出的每一个要素中的至少一个，并且不排除在要素列表中的要素的任何组合。无论与特别标识的那些要素相关还是不相关，此定义还允许可以可选地存在除了短语“至少一个”所指的要素列表内特别地标识的要素以外的要素。
还应该理解，除非明确相反地指示，在包括多于一个步骤或动作的、本文所要求保护的任何方法中，方法的步骤或动作的次序不一定限于方法的步骤或动作被叙述的次序。
在权利要求中，以及在上文说明书中，诸如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”、“组成（composed of）”等等之类的所有过渡短语将要理解成开放的，即，理解成意思是包括但是不限于。只有过渡短语“由…组成”和“基本由…组成”应该分别是封闭的或者半封闭的过渡短语，如在美国专利局专利审查程序手册的章节2111.03中所阐述。
尽管若干发明实施例已经在本文描述和图示，本领域普通技术人员将容易地预想用于执行功能和/或获得结果和/或一个或多个本文描述的优点的各种其他手段和/或结构，并且每个这种变型和/或修改被认为是在本文描述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地领会，本文描述的所有参数、尺寸、材料以及配置意思是示例性的并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于发明教导被用于的一个或多个特定应用。使用仅仅常规实验，本领域技术人员将认识到或能够确定本文描述的特定发明实施例的许多等同实施例。因此将理解，前述实施例仅仅通过示例方式被呈现，并且在所附权利要求以及其等同范围内，发明实施例可以以与如所特别描述和要求保护的方式不同的其他方式实践。本公开的发明实施例针对本文描述的每个单独特征、***、物品、材料、成套工具和/或方法。另外，两个或更多个这种特征、***、物品、材料、成套工具和/或方法的任何组合被包括在本公开的发明范围内（在这样的特征、***、物品、材料、成套工具和/或方法不互相矛盾的情况下）。

Claims (15)

1. 一种光学***（200，300，400），包含：
至少一个2x2 LED阵列，其形成由四个不同颜色的LED：LED1（G）、LED2（R）、LED3（B）、LED4（W）组成的节点（204），以及
至少一个相应的TIR导光外壳，其形成具有基体端（208）和发光端（210）的光学器件（202），其中该节点放置在该基体端中，
其中该光学器件由具有四个不同焦点（F1，F2，F3，F4）的形状表征，并且
其中LED1、LED2、LED3、LED4中的每一个设置在所述焦点中的相应一个。
2.权利要求1的光学***，其中LED1是发射绿色的LED，LED2是发射红色的LED，LED3是发射蓝色的LED，并且LED4是发射薄荷白色的LED。
3.权利要求1的光学***，其中光学器件具有TIR轮廓。
4.权利要求1的光学***，其中光学器件由四个光学象限部段（Q1，Q2，Q3，Q4）组成，其中四个光学象限部段中的每一个由所述四个焦点中的一个表征。
5.权利要求1的光学***，进一步包含多组N个节点（204，204'，204''，204'''）和N个相应光学器件（202，202'，202''，202'''），其中N是4的整数倍，另外其中设置在其相应光学器件中的每个节点相对于在其相应光学器件中的紧密毗邻的节点旋转90度。
6.权利要求5的光学***，其中所述N个节点和N个相应光学器件毗邻地设置在阵列（300，300'，400，400'）中，其中所述阵列是m乘n阵列和1xN阵列中的一个，其中m和n是整数，并且m可以等于n或不等于n。
7.权利要求1的光学***，其中光学器件是注射成型组件。
8.权利要求1的光学***，其中光学器件在可见光谱上是透明的。
9.权利要求1的光学***，其中LED1、LED2、LED3、LED4中的每一个具有可变强度。
10.权利要求1的光学***，其中光学器件具有纹理化的内部表面。
11.一种发射指定束图案的光的方法，包含：
提供光学***（200，300，400），其包含：
至少一个2x2 LED阵列，其形成由四个不同颜色的LED：LED1（G）、LED2（R）、LED3（B）、LED4（W）组成的节点（204）；以及
至少一个相应的TIR导光外壳，其形成具有基体端（208）和发光端（210）的光学器件（202），其中节点设置在基体端中，
其中光学器件由具有四个不同焦点（F1，F2，F3，F4）的形状表征，并且
其中LED1、LED2、LED3、LED4中的每一个设置在所述焦点中的相应一个；
激励所述至少一个节点；以及
照射毗邻光学器件的该发光端的空间。
12.权利要求11的方法，进一步包含调整所述LED的至少一个的强度和颜色中的至少一个以从光学***提供期望颜色输出。
13.权利要求11的方法，进一步包含调整光学器件的TIR轮廓以提供指定发射束图案。
14.权利要求11的方法，进一步包含提供多组N个节点（204，204'，204''，204'''）和N个相应光学器件（202，202'，202''，202'''），其中N是4的整数倍，另外其中设置在其相应光学器件中的每个节点相对于在其相应光学器件中的紧密毗邻的节点旋转90度。
15.权利要求14的方法，进一步包含将所述N个节点和N个相应光学器件毗邻地设置在阵列（300，300'，400，400'）中，其中所述阵列是m乘n阵列和1xN阵列中的一个，其中m和n是整数，并且m可以等于n或不等于n。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
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Application publication date: 20180717