TWI582352B - 照明器件及光學元件 - Google Patents

照明器件及光學元件 Download PDF

Info

Publication number
TWI582352B
TWI582352B TW103109252A TW103109252A TWI582352B TW I582352 B TWI582352 B TW I582352B TW 103109252 A TW103109252 A TW 103109252A TW 103109252 A TW103109252 A TW 103109252A TW I582352 B TWI582352 B TW I582352B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
outer casing
annular outer
height
optical component
annular
Prior art date
Application number
TW103109252A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201447180A (zh
Inventor
約翰Ｓ 尤理貝利
克里斯多夫Ｒ 瑞德
吉米Ｗ 李
傑拉德 哈伯斯
Original Assignee
吉可多公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 吉可多公司 filed Critical 吉可多公司
Publication of TW201447180A publication Critical patent/TW201447180A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI582352B publication Critical patent/TWI582352B/zh

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V11/00—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00
    • F21V11/02—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00 using parallel laminae or strips, e.g. of Venetian-blind type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V11/00—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00
    • F21V11/06—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00 using crossed laminae or strips, e.g. grid-shaped louvers; using lattices or honeycombs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V11/00—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00
    • F21V11/16—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00 using sheets without apertures, e.g. fixed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/04—Combinations of only two kinds of elements the elements being reflectors and refractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/10—Combinations of only two kinds of elements the elements being reflectors and screens
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/12—Combinations of only three kinds of elements
    • F21V13/14—Combinations of only three kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements, reflectors and refractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0025—Combination of two or more reflectors for a single light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/04—Optical design
    • F21V7/06—Optical design with parabolic curvature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Description

照明器件及光學元件 相關申請案之交叉參考
本申請案根據35 USC 119規定主張2013年3月15日申請之美國臨時申請案第61/790,794號之優先權，該案之全文以引用的方式併入本文中。
所描述之實施例係關於與包含發光二極體(LED)之照明模組一起使用之光學元件，且更特定言之係關於用作照明模組之反射器之光學元件。
LED在一般照明中之使用變得更普遍，但差的色彩品質及差的演色仍為問題。組合許多LED之照明器件可用於改良色彩品質及演色，但經受色彩中之空間及/或角度變化。再者，使用LED之照明器件有時在所得之發射圖案上受限。
一種光學元件，其可被可替換地安裝至一以LED為基礎之照明器件。該光學元件包含一空心外殼反射器及安置於該空心外殼反射器內與該光學元件之輸入端口相距不同距離之複數個環形外殼元件。較接近於該光學元件之該輸入端口之一環形外殼元件具有小於與該輸入端口相距更遠之一環形外殼元件之半徑之一半徑。
在一個組態中，一種裝置包含：一以LED為基礎之照明器件，其可操作以在一輸出窗之一表面上方發射呈一朗伯(Lambertian)圖案之光；及一光學元件，其經耦合以接收從該以LED為基礎之照明器件之該輸出窗發射之光，該光學元件具有一輸入端口及一輸出端口，其中該光學元件之一周邊大小從該輸入端口增大至一最大周邊，該光學元件包括：一空心外殼反射器，其具有一第一高度；一第一環形外殼元件，其具有一第一半徑及小於該第一高度之一第二高度，該第一環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內；及一第二環形外殼元件，其具有一第二半徑及一第三高度，該第二環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內之比該第一環形外殼元件之一位置更接近於該光學元件之該輸入端口之一位置上，其中該第二半徑小於該第一半徑。
在一個組態中，一光學元件包含：一輸入端口，其經組態以接收從一以LED為基礎之照明器件之一平坦發光區域發射之光；一輸出端口，其經組態以發射一光量；一空心外殼反射器，其具有一第一高度；一第一環形外殼元件，其具有一第一半徑及小於該第一高度之一第二高度，該第一環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內；及一第二環形外殼元件，其具有一第二半徑及小於該第一高度之一第三高度，該第二環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內之比該第一環形外殼元件之一位置更接近於該光學元件之該輸入端口之一位置上，其中該第二半徑小於該第一半徑。
在一個組態中，一光學元件包含：一輸入端口，其經組態以接收從一以LED為基礎之照明器件之一平坦發光區域發射之光；一輸出端口，其經組態以發射一光量；一空心外殼反射器，其具有一第一高度；一第一環形外殼元件，其具有一第一直徑及小於該第一高度之一第二高度；一彎曲環形外殼元件，其具有小於該第一直徑之一第二直徑及大於該第二高度且小於該第一高度之一第三高度；一第二環形外 殼元件，其具有小於該第二直徑之一第三直徑及小於該第三高度之一第四高度，其中該彎曲環形外殼元件及該第一環形外殼元件及該第二環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內。
在下文詳細描述中描述進一步細節及實施例及技術。此發明內容確實定義本發明。本發明由申請專利範圍定義。
100‧‧‧照明模組/照明器件
100A‧‧‧照明模組
100B‧‧‧照明模組
100C‧‧‧照明模組
101‧‧‧安裝基底
102‧‧‧發光二極體(LED)
103‧‧‧安裝板固持環
104‧‧‧安裝板
105‧‧‧腔體
106‧‧‧底部反射器/底部反射器***件/***件
107‧‧‧側壁/側壁***件/***件
108‧‧‧輸出窗
115‧‧‧光源子總成
116‧‧‧光轉換子總成
126‧‧‧側壁
127‧‧‧窗
130‧‧‧燈具/散熱器
130A‧‧‧燈具
130B‧‧‧燈具
130C‧‧‧燈具
140‧‧‧光學元件
140A‧‧‧光學元件
140B‧‧‧光學元件
140C‧‧‧光學元件
141‧‧‧輸入端口
142‧‧‧空心外殼反射器
143‧‧‧輸出端口
150‧‧‧照明器具
150A‧‧‧照明器具
150B‧‧‧照明器具
150C‧‧‧照明器具
151‧‧‧環形外殼元件
152‧‧‧環形外殼元件
153‧‧‧環形外殼元件
154‧‧‧環形外殼元件
160‧‧‧色彩轉換腔室/腔室
171‧‧‧曲線
172‧‧‧曲線
173‧‧‧曲線
174‧‧‧曲線
181‧‧‧曲線
182‧‧‧曲線
183‧‧‧曲線
190‧‧‧光學元件
191‧‧‧空心外殼反射器
192‧‧‧環形外殼元件
193‧‧‧環形外殼元件
194‧‧‧透鏡元件/透鏡
195‧‧‧環形外殼元件
196‧‧‧環形外殼元件
200‧‧‧光學元件
201‧‧‧空心外殼反射器
202‧‧‧環形外殼元件
203‧‧‧環形外殼元件
204‧‧‧環形外殼元件
210‧‧‧光學元件
211‧‧‧空心外殼反射器
212‧‧‧環形外殼元件
213‧‧‧環形外殼元件
214‧‧‧環形外殼元件
220‧‧‧光學元件
221‧‧‧空心外殼反射器
222‧‧‧環形外殼元件
223‧‧‧環形外殼元件
224‧‧‧環形外殼元件
225‧‧‧環形外殼元件
230‧‧‧光學元件
231‧‧‧空心外殼反射器
232‧‧‧環形外殼元件
233‧‧‧環形外殼元件
234‧‧‧環形外殼元件
235‧‧‧環形外殼元件
240‧‧‧光學元件
241‧‧‧空心外殼反射器
242‧‧‧環形外殼元件
243‧‧‧環形外殼元件
244‧‧‧環形外殼元件
244A‧‧‧反射表面
244B‧‧‧吸收表面
245‧‧‧環形外殼元件
D‧‧‧出口直徑
D1‧‧‧距離
D2‧‧‧距離
D3‧‧‧距離
H‧‧‧高度/距離
H1‧‧‧環形外殼元件245之高度
H2‧‧‧環形外殼元件244之高度
H3‧‧‧環形外殼元件243之高度
H4‧‧‧環形外殼元件242之高度
H5‧‧‧環形外殼元件241之高度
L1‧‧‧環形外殼元件154之高度/環形外殼元件245之直徑
L2‧‧‧環形外殼元件153之高度/環形外殼元件244之直徑
L3‧‧‧環形外殼元件152之高度/環形外殼元件243之直徑
L4‧‧‧環形外殼元件151之高度/環形外殼元件242之直徑
L5‧‧‧環形外殼元件241之直徑
OA‧‧‧光軸
R1‧‧‧環形外殼元件154之半徑
R2‧‧‧環形外殼元件153之半徑
R3‧‧‧環形外殼元件152之半徑
R4‧‧‧環形外殼元件151之半徑
圖1、圖2及圖3圖解說明包含一照明器件、光學元件及燈具(light fixture)之三個例示性照明器具。
圖4圖解說明一以LED為基礎之照明模組之組件之一展開圖。
圖5A及圖5B圖解說明一以LED為基礎之照明模組之透視圖及橫截面圖。
圖6圖解說明一照明器具之一橫截面側視圖，其包含具有一空心外殼反射器之一光學元件及安置於該空心外殼反射器內之與該光學元件之輸入端口相距不同距離之複數個環形外殼元件。
圖7係在圖6中所描繪之光學元件之一透視圖。
圖8係圖解說明在圖6中所描繪之光學元件之一光線軌跡圖之一曲線圖。
圖9係圖解說明針對數個不同案例之強度對比光束角之一曲線圖。
圖10描繪針對在圖6至圖8中圖解說明之光學元件之若干不同實施例之強度對比光束角之另一曲線圖。
圖11圖解說明另一實施例中包含一光學元件之一照明器具之一橫截面側視圖。
圖12係圖解說明在圖11中所描繪之光學元件之一光線軌跡圖之一曲線圖。
圖13圖解說明另一實施例中包含一光學元件之一照明器具之一 橫截面側視圖。
圖14圖解說明另一實施例中包含一光學元件之一照明器具之一橫截面側視圖。
圖15圖解說明另一實施例中包含一光學元件之一照明器具之一橫截面側視圖。
圖16係圖解說明在圖15中所描繪之光學元件之一光線軌跡圖之一曲線圖。
圖17圖解說明另一實施例中包含一光學元件之一照明器具之一橫截面側視圖。
圖18係圖解說明在圖17中所描繪之光學元件之一光線軌跡圖之一曲線圖。
圖19圖解說明另一實施例中包含一光學元件之一照明器具之一橫截面側視圖。
現將詳細參考背景實例及本發明之一些實施例，在附圖中圖解說明其等之實例。
圖1、圖2及圖3圖解說明分別標為150A、150B及150C之三個例示性照明器具(有時統稱或通稱為照明器具150)。在圖1中圖解說明之照明器具150A包含具有一矩形形狀因數之一照明模組100A。在圖2中圖解說明之照明器具150B包含具有一圓形形狀因數之一照明模組100B。在圖3中圖解說明之照明器具150C包含整合於一改裝燈器件中之一照明模組100C。此等實例係出於闡釋性目的。亦可設想大致多邊形及橢圓形狀之照明模組之實例。圖1圖解說明具有一以LED為基礎之照明模組100A、光學元件140A及燈具130A之照明器具150A。圖2圖解說明具有一以LED為基礎之照明模組100B、光學元件140B及燈具130B之照明器具150B。圖3圖解說明具有一以LED為基礎之照明模 組100C、光學元件140C及燈具130C之照明器具150C。為簡化起見，以LED為基礎之照明模組100A、100B及100C可統稱為照明模組100，光學元件140A、140B及140C可統稱為光學元件140，且燈具130A、130B及130C可統稱為燈具130。如所描繪，燈具130包含一散熱能力，且因此有時可稱為散熱器130。然而，燈具130可包含其他結構及裝飾元件(未展示)。光學元件140被安裝至照明模組100以準直或偏轉從照明模組100發射之光。光學元件140可由一導熱材料製成，諸如包含鋁或銅且可熱耦合至照明模組100之一材料。熱藉由傳導穿過照明模組100及導熱光學元件140而流動。熱亦經由光學元件140上方之熱對流而流動。光學元件140可為一複合式拋物面聚光器，其中該聚光器由一高反射材料建構或塗佈有一高反射材料。諸如一漫射器(未展示)或光學元件140之光學元件可例如藉由螺紋、一夾具、一扭鎖機構或其他適當配置可拆卸地結合至照明模組100。如在圖3中圖解說明，光學元件140C可包含視情況塗佈有例如一波長轉換材料、漫射材料或任何其他所要材料之側壁126及一窗127。
如在圖1、圖2及圖3中所描繪，照明模組100被安裝至散熱器130。散熱器130可由一導熱材料製成，諸如包含鋁或銅且可熱耦合至照明模組100之一材料。熱藉由傳導穿過照明模組100及導熱散熱器130而流動。熱亦經由散熱器130上方之熱對流而流動。可藉由螺紋將照明模組100夾固至散熱器130而將照明模組100附接至散熱器130。為促進照明模組100之容易拆卸及替換，可(例如)藉由一夾具機構、一扭鎖機構或其他適當配置將照明模組100可拆卸地結合至散熱器130。照明模組100包含(例如)直接地或使用熱脂、熱膠帶、熱襯墊或熱環氧樹脂熱耦合至散熱器130之至少一導熱表面。為LED之充分冷卻，針對流入至板上之LED中之每一瓦特之電能應使用至少50平方毫米(但較佳地100平方毫米)之一熱接觸區域。舉例而言，在當使用20個 LED之情況下，應使用1000平方毫米至2000平方毫米之一散熱接觸區域。使用一較大散熱器130可允許以較高功率驅動LED 102，且亦允許不同的散熱器設計。舉例而言，一些設計可展現較少取決於散熱器之定向之一冷卻能力。另外，可使用風扇或用於強制冷卻之其他解決方案以從器件移除熱。底部散熱器可包含一孔徑，使得可製作電連接至照明模組100。
圖4舉例而言圖解說明如在圖1中所描繪之以LED為基礎之照明模組100之組件之一展開圖。應理解，如在本文中所定義，一以LED為基礎之照明模組並非一LED，而係一LED光源或燈具或一LED光源或燈具之組件部分。舉例而言，一以LED為基礎之照明模組可為一以LED為基礎之替換燈，諸如在圖3中所描繪。以LED為基礎之照明模組100包含一或多個LED晶粒或封裝LED及一安裝板(LED晶粒或封裝LED附接至該安裝板)。在一實施例中，LED 102係封裝LED，諸如由Philips Lumileds Lighting製造之Luxeon Rebel。亦可使用其他類型之封裝LED，諸如由OSRAM(Oslon封裝)、Luminus Device(美國)、Cree(美國)、Nichia(日本)或Tridonic(奧地利)製造之封裝LED。如在本文中所定義，一封裝LED係含有電連接(諸如線接合連接或凸塊)且可能包含一光學元件及熱界面、機械界面及電界面之一或多個LED晶粒之一總成。LED晶片通常具有約1mm×1mm×0.5mm之一大小，但此等尺寸可變化。在一些實施例中，LED 102可包含多個晶片。多個晶片可發射類似或不同色彩之光，例如，紅色、綠色或藍色。安裝板104附接至安裝基底101且藉由安裝板固持環103固定在適當位置。由LED 102填充之安裝板104及安裝板固持環103一起構成光源子總成115。光源子總成115可操作以使用LED 102將電能轉換為光。將從光源子總成115發射之光導向至光轉換子總成116以進行混色及色彩轉換。光轉換子總成116包含腔體105及一輸出端口，該輸出端口被圖解 說明為(但不限於)一輸出窗108。光轉換子總成116可包含一底部反射器106及側壁107，該側壁107可視情況由***件形成。輸出窗108(若用作輸出端口)固定至腔體105之頂部。在一些實施例中，輸出窗108可藉由一黏合劑固定至腔體105。為促進從輸出窗至腔體105之熱消散，需要一導熱黏合劑。黏合劑應可靠地耐受在輸出窗108及腔體105之界面上存在之溫度。此外，較佳的係黏合劑反射或發射儘可能多的入射光，而非吸收從輸出窗108發射之光。在一個實例中，由Dow Corning(美國)製造之若干黏合劑之一者(例如，Dow Corning型號SE4420、SE4422、SE4486、1-4173或SE9210)之耐熱性、導熱性及光學性質之組合提供合適效能。然而，亦可考量其他導熱黏合劑。
腔體105之內部側壁或側壁***件107(當視情況放置於腔體105內時)係反射的，使得來自LED 102之光以及任何經波長轉換之光在腔室160內被反射直至其透射穿過輸出端口(例如，當被安裝在光源子總成115上方時之輸出窗108)。底部反射器***件106可視情況放置於安裝板104上方。底部反射器***件106包含孔，使得每一LED 102之發光部分不被底部反射器***件106阻擋。側壁***件107可視情況放置於腔體105內，使得當腔體105安裝於光源子總成115上方時，側壁***件107之內部表面將來自LED 102之光導向至輸出窗。儘管如所描繪，如從照明模組100之頂部觀察腔體105之內部側壁之形狀係矩形，但可設想其他形狀(例如，三葉草狀或多邊形)。另外，腔體105之內部側壁可從安裝板104至輸出窗108向外漸縮或彎曲，而非如所描繪垂直於輸出窗108。
底部反射器***件106及側壁***件107可為高反射的，使得在腔室160中向下反射之光大體上朝向輸出端口(例如，輸出窗108)被反射回來。另外，***件106及107可具有一高導熱性，使得其充當一額外散熱件。舉例而言，***件106及107可使用一高導熱材料製成，諸 如經處理以使得材料高反射且耐用之一鋁基材料。舉例而言，可使用由Alanod(一德國公司)製造之被稱為Miro®之一材料。可藉由將鋁拋光或藉由使用一或多個反射塗層覆蓋***件106及107之內側表面而達成高反射率。***件106及107可替代性地由一高反射薄材料製成，諸如由3M(美國)出售之VikuitiTM ESR，由Toray(日本)製造之LumirrorTM E60L或諸如由Furukawa Electric Co.Ltd.(日本)製造之微晶聚對苯二甲酸乙二酯(MCPET)。在其他實例中，***件106及107可由聚四氟乙烯(PTFE)材料製成。在一些實例中，***件106及107可由如由W.L.Gore(美國)及Berghof(德國)出售之具有一毫米至兩毫米厚度之一PTFE材料製成。在又其他實施例中，***件106及107可由背襯一薄反射層(諸如一金屬層或一非金屬層(諸如ESR、E60L或MCPET))之一PTFE材料建構。此外，可將高漫射反射塗層施加至任何側壁***件107、底部反射器***件106、輸出窗108、腔體105及安裝板104。此等塗層可包含二氧化鈦(TiO2)粒子、氧化鋅(ZnO)粒子及硫酸鋇(BaSO4)粒子或此等材料之一組合。
圖5A及圖5B圖解說明如在圖1中所描繪之以LED為基礎之照明模組100之透視橫截面圖。在此實施例中，安置於安裝板104上之側壁***件107、輸出窗108及底部反射器***件106在以LED為基礎之照明模組100中界定一色彩轉換腔室160(在圖5A中圖解說明)。來自LED 102之光之一部分在色彩轉換腔室160內被反射直至光通過輸出窗108離開。離開輸出窗108之前在腔室160內反射光具有混合光及提供從以LED為基礎之照明模組100發射之光之一更均勻分佈之效果。另外，當光在離開輸出窗108之前在腔室160內反射時，藉由與包含於腔室160中之一波長轉換材料相互作用而將一光量進行色彩轉換。
LED 102可藉由直接發射或藉由磷光體轉換(例如，其中磷光體層被施加至LED作為LED封裝之部分)發射不同或相同色彩。照明器 件100可使用彩色LED 102之任何組合，諸如紅色、綠色、藍色、琥珀色或青色，或LED 102可全部產生相同色彩光。一些或所有LED 102可產生白光。另外，LED 102可發射偏振光或非偏振光且以LED為基礎之照明器件100可使用偏振LED或非偏振LED之任何組合。在一些實施例中，由於在此等波長範圍中發射之LED 102之效率，故LED 102發射藍光或UV光。當LED 102與包含於色彩轉換腔室160中之波長轉換材料組合使用時，從照明器件100發射之光具有一所要色彩。波長轉換材料之光轉換性質與腔室160內之光之混合組合導致一經色彩轉換之光輸出。藉由調節波長轉換材料之化學性質及/或物理性質(諸如厚度或濃度)以及腔室160之內部表面上之塗層之幾何性質，可指定由輸出窗108輸出之光之特定色彩性質，例如，色點、色溫及演色係數(CRI)。
出於此專利文件之目的，一波長轉換材料係執行一色彩轉換功能(例如，吸收一個峰值波長之一光量且作為回應發射另一峰值波長之一光量)之任何單一化學化合物或不同化學化合物之混合物。
腔室160之部分，諸如底部反射器***件106、側壁***件107、腔體105、輸出窗108及放置於腔室內側之其他組件(未展示)可塗佈有或包含一波長轉換材料。圖5B圖解說明塗佈有一波長轉換材料之側壁***件107之部分。此外，腔室160之不同組件可塗佈有相同或一不同波長轉換材料。
舉例而言，可從由以下化學式指代之組選擇磷光體：Y3Al5O12：Ce(亦稱作YAG：Ce，或簡稱YAG)、(Y,Gd)3Al5O12：Ce、CaS：Eu、SrS：Eu、SrGa2S4：Eu、Ca3(Sc,Mg)2Si3O12：Ce、Ca3Sc2Si3O12：Ce、Ca3Sc2O4：Ce、Ba3Si6O12N2：Eu、(Sr,Ca)AlSiN3：Eu、CaAlSiN3：Eu、CaAlSi(ON)3：Eu、Ba2SiO4：Eu、Sr2SiO4：Eu、Ca2SiO4：Eu、CaSc2O4：Ce、CaSi2O2N2：Eu、SrSi2O2N2：Eu、 BaSi2O2N2：Eu、Ca5(PO4)3Cl：Eu、Ba5(PO4)3Cl：Eu、Cs2CaP2O7、Cs2SrP2O7、Lu3Al5O12：Ce、Ca8Mg(SiO4)4Cl2：Eu、Sr8Mg(SiO4)4Cl2：Eu、La3Si6N11：Ce、Y3Ga5O12：Ce、Gd3Ga5O12：Ce、Tb3Al5O12：Ce、Tb3Ga5O12：Ce及Lu3Ga5O12：Ce。
在一實例中，照明器件之色點之調整可藉由替換側壁***件107及/或輸出窗108(其等可類似地塗佈或浸漬一或多個波長轉換材料)而完成。在一實施例中，一發紅光磷光體(諸如一銪活化之鹼土氮化矽(例如，(Sr,Ca)AlSiN3：Eu))在腔室160底部上覆蓋側壁***件107之一部分及底部反射器***件106，且一YAG磷光體覆蓋輸出窗108之一部分。在另一實施例中，一發紅光磷光體(諸如鹼土氮氧化矽)在腔室160底部上覆蓋側壁***件107之一部分及底部反射器***件106，且一發紅光鹼土氮氧化矽與一發黃光YAG磷光體之一摻合物覆蓋輸出窗108之一部分。
在一些實施例中，磷光體在一合適溶劑介質中與一黏結劑及(視情況)一表面活性劑及一塑化劑混合。藉由任何噴射、網版印刷、刮刀塗佈或其他合適方式沈積所得之混合物。藉由選擇界定腔室之側壁之形狀及高度且選定腔室中之哪個部分將覆蓋有磷光體或不覆蓋有磷光體，且藉由在色彩轉換腔室160之表面上最佳化磷光體層之層厚度及濃度，可根據需要調節從模組發射之光之色點。
如在圖1至圖3中所描繪，由LED 102產生之光大體上從色彩轉換腔室160發射，離開輸出窗108，與光學元件140相互作用，且離開照明器具150。在一個態樣中，在本文中引入一相對小型的光學元件以從照明器具150產生一窄光束角。
圖6圖解說明一實施例中之照明器具150之一橫截面側視圖。如圖解說明，照明器具150包含以LED為基礎之照明模組100及光學元件140。如所描繪，以LED為基礎之照明模組100具有一圓形形狀(例 如，如在圖2中圖解說明)，但是可設想其他形狀(例如，如在圖1中圖解說明)。
以LED為基礎之照明模組100之LED 102直接發射光至色彩轉換腔室160中。光在色彩轉換腔室160內混合及轉換色彩且由以LED為基礎之照明模組100發射所得之光。在一延伸表面(即，輸出窗108之表面)上方發射呈一朗伯圖案之光。如在圖6中所描繪，所發射之光通過輸出窗108且進入光學元件140之輸入端口141。
光學元件140包含一輸入端口141、空心外殼反射器142及輸出端口143。如在圖6中所描繪，光學元件140之周邊大小從在輸入端口上之一周邊增大至一最大周邊。如所描繪，空心外殼反射器具有一高度H。另外，光學元件140包含定位於空心外殼反射器142之體積內之數個環形外殼元件151至154。環形外殼元件151至154可以照明器具150之一光軸OA為中心。環形外殼元件154具有自光軸之一半徑R1及一高度L1。環形外殼元件154之頂部定位為與光學元件140之輸入端口相距一距離D1。環形外殼元件153具有一半徑R2及一高度L2。環形外殼元件153之頂部定位為與光學元件140之輸入端口相距一距離D2。環形外殼元件152具有一半徑R3及一高度L3。環形外殼元件152之頂部定位為與光學元件140之輸入端口相距一距離D3。環形外殼元件151具有一半徑R4及一高度L4。環形外殼元件151之頂部定位為與光學元件140之輸入端口相距一距離H。
如在本文中參考在圖5至圖19中圖解說明之特定實施例所描述，歸因於在此等實施例中提出之基本的以LED為基礎之照明模組之圓形形狀，外殼元件(諸如外殼元件151至154)被描述為環形外殼元件。然而，一般言之，可在此專利文件之範疇內設想不同形狀之外殼元件(例如，正方形外殼元件、矩形外殼元件、橢圓形外殼元件等)。
具有最小厚度變化之薄外殼元件及空心外殼反射器對於促進藉 由一成型製程之容易製造係較佳的。在一些實施例中，在本文中描述之外殼元件之厚度在0.5毫米與一毫米厚度之間變化。在一些實施例中，在本文中描述之外殼元件之厚度在0.7毫米與0.9毫米厚度之間變化。在一些實施例中，在本文中描述之空心外殼反射器之厚度在一毫米與三毫米厚度之間變化。在一些實施例中，在本文中描述之外殼元件之厚度在1.5毫米與2.5毫米厚度之間變化。
在一態樣中，環形外殼元件154之高度大於環形外殼元件151之高度，環形外殼元件154之半徑小於環形外殼元件151之半徑，且環形外殼元件154定位為比環形外殼元件151更接近於光學元件140之輸入端口141。
圖7係出於闡釋目的在圖6中所描繪之光學元件140之一透視圖。
圖8係圖解說明在圖6中所描繪之光學元件140之一光線軌跡圖之一曲線圖。如所描繪，儘管存在來自輸出窗108之表面之一大致朗伯發射，但在一較窄光束角內從光學元件140發射光。從輸出窗108發射之光之一部分以大角度發射且直接入射於空心外殼反射器142上。儘管直接入射於空心外殼反射器142上之光之一部分在一窄光束角內重新導向出光學元件140，但從空心外殼反射器142之表面反射之光之一部分入射於環形外殼元件151至154之一者上。在一個實例中，環形外殼元件151至154之表面係吸收性的(例如，塗佈有一黑色材料或由一黑色材料建構)且入射光被吸收。此有效地限制以大角度從光學元件140散逸之光量。在另一實例中，環形外殼元件151至154之表面經處理以產生一非對稱反射，使得入射角與所反射之光之角度不同。以此方式，達成對於從光學元件140發射之光之一額外準直效果。在一些實例中，環形外殼元件151至154之表面係鏡面反射表面、非對稱反射表面及吸收表面之任何組合。
圖9係圖解說明針對數個不同案例之強度對比光束角之一曲線 圖。曲線171圖解說明針對包含無任何額外環形外殼元件之空心外殼反射器142之一光學元件之強度對比光束角。曲線172圖解說明針對在圖6至圖8中圖解說明之光學元件140之強度對比角度。曲線173圖解說明針對包含類似於空心外殼反射器142之一空心外殼反射器(除了此空心外殼反射器已被縮短以容納具有八毫米長度之一習知「聚光筒(snoot)」光學件)之一光學元件之強度對比光束角。曲線174圖解說明針對包含空心外殼反射器142及一「套管(thimble)」透鏡元件之一光學元件140之強度對比角度。在被讓與Xicato,Inc.之標題為「LED-Based Light Source with Sharply Defined Field Angle」之美國專利申請案第13/601,276號中描述此一「套管」透鏡元件，其全文以引用的方式併入本文中。如圖解說明，使用在空心外殼反射器142之體積內包含環形外殼元件之光學元件140達成之強度高於一習知「聚光筒」設計或一「套管」設計。
圖10描繪針對在圖6至圖8中圖解說明之光學元件140之若干不同實施例之強度對比光束角之另一曲線圖。曲線183圖解說明針對在圖6至圖8中所描繪之光學元件140之強度對比角度，其中每一環形外殼元件151至154之表面係完全吸收性的。曲線182圖解說明針對在圖6至圖8中所描繪之光學元件140之強度對比角度，其中每一環形外殼元件151至154之表面具有25%反射率之鏡面反射。曲線181圖解說明針對在圖6至圖8中所描繪之光學元件140之強度對比角度，其中每一環形外殼元件151至154之表面具有25%反射率之漫反射。如圖解說明，使用完全吸收性之環形外殼元件，產生一非常尖、窄的光束角。當環形外殼元件係鏡面反射時，光束角變寬，然而在接近35度發生一相對急劇轉變。當環形外殼元件係漫反射時，光束角亦變寬，然而輸出光束中之急劇轉變顯著減小。以此方式，可藉由採用具有不同反射特性之環形外殼元件根據需要使輸出光束輪廓成形。在一些實施例中，一環 形外殼元件之向內表面展現與相同元件之一向外表面不同之一反射率。
在一些實施例中，任何環形外殼元件可經穿孔以允許一些光量穿過外殼。以此方式，可根據需要使輸出光束輪廓成形。藉由允許一些光量透過外殼洩漏，可減小輸出光束中之急劇轉變。穿孔可包含建構為外殼元件之部分之切口、孔或突片特徵。特定言之，可能需要突片特徵，此係因為其等可經調整以在組裝之後進一步修改一以LED為基礎之照明模組之輸出光束。
在一些實施例中，在本文中提出之任何環形外殼元件可包含一色彩轉換材料(例如，磷光體材料)或一濾色材料(例如，二向色材料、Lee濾光片等)。舉例而言，可包含一濾色材料以達成一所要照明效果。
可基於環形外殼元件之形狀、塗敷至環形外殼元件之表面之塗層及嵌入任何環形外殼元件中之粒子之任意者更改相較於空心外殼反射器142，從以LED為基礎之照明器件100發射之導向至輸出端口143之光之比例。舉例而言，任何環形外殼元件可包含裝載有散射粒子(例如，二氧化鈦粒子等)或可由一漫射材料(例如，一白粉塗層)塗佈之一材料。
類似地，可基於環形外殼元件之形狀、塗敷至環形外殼元件之表面之塗層及嵌入任何環形外殼元件中之粒子之任意者更改從輸出端口143發射之光之角度分佈。在另一實例中，可使用一不同表面處理(例如，表面粗糙化)選擇性地建構任何環形外殼元件之一部分以促進所選部分中之光散射。
另外，亦可基於空心外殼反射器142之形狀、塗層及嵌入之粒子之任意者更改從輸出端口143發射之光之角度分佈。在一些實例中，空心外殼反射器之一內部表面之一部分塗佈有一反射材料。
圖11圖解說明另一實施例中包含一光學元件190之照明器具150之一橫截面側視圖。如圖解說明，光學元件190包含一透鏡元件194。舉例而言，透鏡元件194可為一菲涅耳(Fresnel)透鏡、一球面透鏡、一非球面透鏡等。在一些實施例中，透鏡194可包含一色彩轉換材料(例如，磷光體材料)或一濾色材料(例如，二向色材料、Lee濾光片等)。舉例而言，可在透鏡194之部分中包含一濾色材料以達成一所要照明效果。如圖解說明，元件192、193、195及196係環形外殼元件。舉例而言提供圖解說明之實施例。一般言之，任何透鏡元件可被包含於空心外殼反射器內，該空心外殼反射器包含環形外殼元件。
在所描繪之實施例中，透鏡194定位於環形外殼元件195之末端上。在一些其他實例中，透鏡194定位於環形外殼元件195內。在一些其他實例中，透鏡194定位於最接近於輸出窗108之環形外殼元件195之末端上。在所描繪之實施例中，空心外殼反射器191具有67毫米之一高度H及108毫米之一出口直徑D，及6毫米之一輸入直徑。光學元件190能夠在此組態中產生一窄輸出光束。如在圖12中圖解說明之光線軌跡圖中圖解說明，由藉由環形外殼元件195擷取且藉由透鏡元件194準直之光產生一窄輸出光束。
圖13圖解說明另一實施例中包含一光學元件200之照明器具150之一橫截面側視圖。如圖解說明，光學元件200包含具有以相對於光學元件200及/或照明器具150之一光軸OA之一非零角度α定向之一橫截面輪廓之一環形外殼元件204。以此方式，從以LED為基礎之照明模組100發射之入射於環形外殼元件204之向外表面204A上之光經重新引導朝向空心外殼反射器201，且隨後經重新引導朝向從照明器具150發射之光場之中心。環形外殼元件202及203定向為平行於光軸。舉例而言提供圖解說明之實施例。一般言之，包含於空心外殼反射器201內之任何環形外殼元件可以相對於光軸OA之一角度定向。
圖14圖解說明另一實施例中包含一光學元件210之照明器具150之一橫截面側視圖。如圖解說明，光學元件210包含具有一彎曲橫截面輪廓之一環形外殼元件214。如圖解說明，環形外殼元件212及213具有線性橫截面輪廓。舉例而言提供圖解說明之實施例。一般言之，包含於空心外殼反射器211內之任何環形外殼元件可包含一彎曲橫截面輪廓。
圖15圖解說明另一實施例中包含一光學元件220之照明器具150之一橫截面側視圖。如圖解說明，光學元件220包含一空心外殼反射器221及一環形外殼元件224，其延伸為比其他環形外殼元件更接近於輸出窗108且具有大於其他環形外殼元件(例如，環形外殼元件222、223及225)之一高度。光學元件220能夠在此組態中產生一窄輸出光束。如在圖16中圖解說明之光線軌跡圖中圖解說明，由藉由環形外殼元件224擷取之光產生一窄輸出光束。
圖17圖解說明另一實施例中包含一光學元件230之照明器具150之一橫截面側視圖。如圖解說明，光學元件230包含一空心外殼反射器231及一環形外殼元件234，其延伸為比其他環形外殼元件更接近於輸出窗108且具有大於其他環形外殼元件(例如，環形外殼元件232、233及235)之一高度。另外，環形外殼元件234具有一圓錐形狀，其中一反射內部表面以相對於照明器具150之光軸OA之一角度β安置。光學元件230能夠在此組態中產生一窄輸出光束。如在圖18中圖解說明之光線軌跡圖中圖解說明，由藉由錐形、環形外殼元件234擷取之光產生一窄輸出光束。
圖19圖解說明另一實施例中包含一光學元件240之照明器具150之一橫截面側視圖。如圖解說明，光學元件240包含一空心外殼反射器241及一彎曲、環形外殼元件244，其延伸為以比其他環形外殼元件更接近於輸出窗108且具有大於其他環形外殼元件(例如，環形外殼元 件242、243及245)之一高度。另外，環形外殼元件244具有一彎曲形狀，其具有一反射性向內(即，朝向光軸)表面244A及一吸收性向外(即，遠離光軸)表面244B。
如在圖19中所描繪，光學元件240之周邊大小從輸入端口上之一周邊增大至一最大周邊。在一實施例中，空心外殼反射器241具有40毫米之一高度H5及70毫米之輸出上之一直徑L5。另外，光學元件240包含定位於空心外殼反射器241之體積內之數個環形外殼元件242至245。在所描繪之實施例中，環形外殼元件242至245大致以照明器具150之一光軸OA為中心。
環形外殼元件245具有16毫米之一直徑L1及14毫米之一高度H1。在所描繪之實施例中，環形外殼元件245之頂部定位為與空心外殼反射器241之頂部齊平。然而，在一些其他實施例中，環形外殼元件245可突出為高於空心外殼反射器241之頂部或內凹為低於空心外殼反射器241之頂部。彎曲、環形外殼元件244在頂部上具有等於36毫米之一直徑L2及33毫米之一高度H2。如在圖19中所描繪，環形外殼元件244之頂部定位為低於空心外殼反射器241之頂部。然而，在一些其他實施例中，環形外殼元件244之頂部定位為與空心外殼反射器241之頂部齊平。環形外殼元件243具有僅略大於環形外殼元件244之直徑L2之一直徑L3，使得環形外殼元件243在環形外殼元件244之頂部上與環形外殼元件244接觸。以此方式，從以LED為基礎之照明器件100發射之一小光量被截留於環形外殼元件243與244之間。已發現環形外殼元件243使從照明器具150發射之光場進一步變窄。然而，在一些其他實施例中，環形外殼元件243不存在，且因此可被視為視需要的。如在圖19中所描繪，環形外殼元件243之頂部定位為與環形外殼元件244之頂部齊平。然而，在一些實施例中，環形外殼元件243之頂部在環形外殼元件244上方延伸。環形外殼元件242具有53毫米之一直徑L4及11毫 米之一高度H4。在所描繪之實施例中，環形外殼元件242之頂部定位為低於空心外殼反射器241之頂部但高於環形外殼元件244之頂部。然而，在一些其他實施例中，環形外殼元件242之頂部與空心外殼反射器241之頂部齊平。
在本文中提出之任何光學元件可由透射材料(例如，光學等級PMMA、Zeonex等)或反射材料(例如，Miro®、拋光鋁、VikuitiTM ESR、LumirrorTM E60L、MCPET或PTFE)建構。另外或替代性地，在本文中提出之任何光學元件可塗佈有一或多個反射塗層。在本文中提出之任何光學元件可由一合適製程(例如，成型、擠壓、鑄造、加工、拉拔等)形成。在本文中提出之任何光學元件可由一塊材料或由藉由一合適製程(例如，焊接、膠黏、軟焊等)接合在一起之超過一塊材料建構。
儘管在上文中出於指導之目的描述某些特定實施例，但此專利文件之教示具有普遍適用性且不限於上文所描述之特定實施例。舉例而言，光學元件140可為一可替換組件，其可被拆卸且重新附接至以LED為基礎之照明模組100。以此方式，不同形狀之反射器可由照明器具150之一使用者(例如，維修人員、裝置供應商等)彼此互換。舉例而言，色彩轉換腔室160之任何組件可用磷光體圖案化。圖案本身及磷光體組合物兩者可變化。在一實施例中，照明器件可包含定位於一光混合腔室160之不同區域上之不同類型磷光體。舉例而言，一紅光磷光體可定位於***件107及底部反射器***件106之任一者或兩者上且黃光磷光體及綠光磷光體可定位於窗108之頂部表面上或底部表面上或嵌入窗108內。在一實施例中，不同類型之磷光體(例如，紅光及綠光)可定位於側壁107上之不同區域上。舉例而言，一類型之磷光體可圖案化在側壁***件107上之一第一區域上(例如，以條紋、點或其他圖案)，而另一類型之磷光體定位於***件107之一不同第二區域 上。若需要，額外磷光體可被使用且定位於腔室160中之不同區域中。另外，若需要，僅一單一類型之波長轉換材料可被使用且圖案化在腔室160中(例如，側壁上)。在另一實例中，在不使用安裝板固持環103之情況下，使用腔體105將安裝板104直接夾固至安裝基底101。在其他實例中，安裝基底101及散熱器130可為一單一組件。在另一實例中，以LED為基礎之照明模組100在圖1至圖3中被描繪為一照明器具150之一部分。如在圖3中圖解說明，以LED為基礎之照明模組100可為一替換燈或改裝燈之一部分。但在另一實施例中，以LED為基礎之照明模組100可成形為一替換燈或改裝燈且被視為如此。因此，可在不脫離如申請專利範圍所闡述之本發明之範疇之情況下實踐所描述之實施例之各種特徵之各種修改、調整及組合。
100‧‧‧照明模組/照明器件
101‧‧‧安裝基底
102‧‧‧發光二極體(LED)
104‧‧‧安裝板
106‧‧‧底部反射器/底部反射器***件/***件
108‧‧‧輸出窗
140‧‧‧光學元件
141‧‧‧輸入端口
142‧‧‧空心外殼反射器
143‧‧‧輸出端口
150‧‧‧照明器具
151‧‧‧環形外殼元件
152‧‧‧環形外殼元件
153‧‧‧環形外殼元件
154‧‧‧環形外殼元件
160‧‧‧色彩轉換腔室/腔室
D1‧‧‧距離
D2‧‧‧距離
D3‧‧‧距離
H‧‧‧高度/距離
L1‧‧‧環形外殼元件154之高度
L2‧‧‧環形外殼元件153之高度
L3‧‧‧環形外殼元件152之高度
L4‧‧‧環形外殼元件151之高度
OA‧‧‧光軸
R1‧‧‧環形外殼元件154之半徑
R2‧‧‧環形外殼元件153之半徑
R3‧‧‧環形外殼元件152之半徑
R4‧‧‧環形外殼元件151之半徑

Claims (20)

  1. 一種照明器件，其包括：一以LED為基礎之照明器件，其可操作以在一輸出窗之一表面上方發射呈一朗伯圖案之光；及一光學元件，其經耦合以接收從該以LED為基礎之照明器件之該輸出窗發射之該光，該光學元件具有一輸入端口及一輸出端口，其中該光學元件之一周邊大小從該輸入端口增大至一最大周邊，該光學元件包括：一空心外殼反射器，其具有一第一高度；一第一環形外殼元件，其具有一第一半徑及小於該第一高度之一第二高度，該第一環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內；及一第二環形外殼元件，其具有一第二半徑及一第三高度，該第二環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內之比該第一環形外殼元件之一位置更接近於該光學元件之該輸入端口之一位置上，其中該第二半徑小於該第一半徑。
  2. 如請求項1之照明器件，其中該第一環形外殼元件之該第二高度小於該第二環形外殼元件之該第三高度。
  3. 如請求項1之照明器件，其進一步包括至少一個額外環形外殼元件，其安置於該空心外殼反射器內之比該第一環形外殼元件之位置更遠離於該光學元件之該輸入端口之一位置上且具有大於該第一半徑之一半徑。
  4. 如請求項1之照明器件，其中從該以LED為基礎之照明器件發射之光量通過該光學元件之該輸入端口，其中該輸入端口經定大小以匹配該以LED為基礎之照明器件之該輸出窗。
  5. 如請求項1之照明器件，其中該第一環形外殼元件及該第二環形外殼元件包含具有散射粒子之材料。
  6. 如請求項1之照明器件，其中該第一環形外殼元件及該第二環形外殼元件之每一者包含向內表面及向外表面，且其中光從該向內表面及該向外表面反射。
  7. 如請求項1之照明器件，其中該第一環形外殼元件及該第二環形外殼元件包含穿孔。
  8. 如請求項1之照明器件，其中該第二環形外殼元件具有一彎曲橫截面輪廓。
  9. 如請求項1之照明器件，其中該第二環形外殼元件具有以相對於該光學元件之一光軸之一非零角度定向之一橫截面輪廓。
  10. 如請求項1之照明器件，其中該光學元件可替換地耦合至該以LED為基礎之照明器件。
  11. 如請求項1之照明器件，其進一步包括：一透鏡元件，其安置於該空心外殼反射器內。
  12. 一種光學元件，其包括：一輸入端口，其經組態以接收從一以LED為基礎之照明器件之一平坦發光區域發射之光；一輸出端口，其經組態以發射一光量；一空心外殼反射器，其具有一第一高度；一第一環形外殼元件，其具有一第一半徑及小於該第一高度之一第二高度，該第一環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內；及一第二環形外殼元件，其具有一第二半徑及小於該第一高度之一第三高度，該第二環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內之比該第一環形外殼元件之一位置更接近於該光學元件之該 輸入端口之一位置上，其中該第二半徑小於該第一半徑。
  13. 如請求項12之光學元件，其中該第一環形外殼元件之該第二高度小於該第二環形外殼元件之該第三高度。
  14. 如請求項12之光學元件，其進一步包括至少一個額外環形外殼元件，其安置於該空心外殼反射器內之比該第一環形外殼元件之位置更遠離於該光學元件之該輸入端口之一位置上且具有大於該第一半徑之一半徑。
  15. 如請求項12之光學元件，其中該第二環形外殼元件具有一彎曲橫截面輪廓。
  16. 如請求項12之光學元件，其中該第二環形外殼元件具有以相對於該光學元件之一光軸之一非零角度定向之一橫截面輪廓。
  17. 如請求項12之光學元件，其中該空心外殼反射器安置於該光學元件之該輸入端口上且延伸至該輸出端口。
  18. 一種光學元件，其包括：一輸入端口，其經組態以接收從一以LED為基礎之照明器件之一平坦發光區域發射之光；一輸出端口，其經組態以發射一光量；一空心外殼反射器，其具有一第一高度；一第一環形外殼元件，其具有一第一直徑及小於該第一高度之一第二高度；一彎曲、環形外殼元件，其具有小於該第一直徑之一第二直徑及大於該第二高度且小於該第一高度之一第三高度；一第二環形外殼元件，其具有小於該第二直徑之一第三直徑及小於該第三高度之一第四高度，其中該彎曲、環形外殼元件及該第一環形外殼元件及該第二環形外殼元件安置於該空心外殼反射器內。
  19. 如請求項18之光學元件，其中該彎曲、環形外殼元件包含一向內表面及一向外表面，其中該向內表面比該向外表面更具有反射性。
  20. 如請求項18之光學元件，其中該第二環形外殼元件之一頂部與該空心外殼反射器之一頂部齊平。
TW103109252A 2013-03-15 2014-03-14 照明器件及光學元件 TWI582352B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361790794P 2013-03-15 2013-03-15
US14/204,960 US8770800B1 (en) 2013-03-15 2014-03-11 LED-based light source reflector with shell elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201447180A TW201447180A (zh) 2014-12-16
TWI582352B true TWI582352B (zh) 2017-05-11

Family

ID=51031681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103109252A TWI582352B (zh) 2013-03-15 2014-03-14 照明器件及光學元件

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8770800B1 (zh)
TW (1) TWI582352B (zh)
WO (1) WO2014151770A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
US8770800B1 (en) 2013-03-15 2014-07-08 Xicato, Inc. LED-based light source reflector with shell elements
IL232197B (en) 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
US9279548B1 (en) * 2014-08-18 2016-03-08 3M Innovative Properties Company Light collimating assembly with dual horns
FR3025022B1 (fr) * 2014-08-21 2017-01-13 Sunna Design Procede de conversion de la temperature de couleur d'un systeme d'eclairage led a lumiere blanche
JP6144435B2 (ja) * 2014-08-28 2017-06-07 株式会社モデュレックス 照明器具
US9420644B1 (en) * 2015-03-31 2016-08-16 Frank Shum LED lighting
SG11201708154VA (en) * 2015-04-10 2017-11-29 Modulex Inc A sharpener and a lighting fixture
US10208914B2 (en) * 2015-09-09 2019-02-19 Whelen Engineering Company, Inc. Reflector with concentric interrupted reflecting surfaces
DE112017000848T5 (de) * 2016-02-16 2018-10-25 Rebo Lighting & Electronics, Llc Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug
JP6706982B2 (ja) * 2016-07-11 2020-06-10 富士フイルム株式会社 面状照明装置
CN108235739B (zh) 2016-10-09 2021-03-16 鲁姆斯有限公司 使用矩形波导的孔径倍增器
KR102310397B1 (ko) 2016-11-08 2021-10-08 루머스 리미티드 광학 컷오프 에지를 구비한 도광 장치 및 그 제조 방법
JP6892627B2 (ja) * 2017-01-13 2021-06-23 東芝ライテック株式会社 照明装置
KR20190002314A (ko) * 2017-06-29 2019-01-08 페닉스덴키가부시키가이샤 발광 다이오드 램프
EP3655817B1 (en) 2017-07-19 2023-03-08 Lumus Ltd. Lcos illumination via loe
US20190170327A1 (en) * 2017-12-03 2019-06-06 Lumus Ltd. Optical illuminator device
TWI626397B (zh) * 2017-12-07 2018-06-11 湯石照明科技股份有限公司 燈具模組
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
US11415812B2 (en) 2018-06-26 2022-08-16 Lumus Ltd. Compact collimating optical device and system
CN113557708B (zh) 2019-03-12 2024-07-16 鲁姆斯有限公司 图像投影仪
AU2020400417A1 (en) 2019-12-08 2022-07-28 Lumus Ltd. Optical systems with compact image projector
US11846413B2 (en) * 2020-01-13 2023-12-19 Harman Professional Denmark Aps Illumination device light collector and converging optical system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110299284A1 (en) * 2010-06-04 2011-12-08 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Solid state light source emitting warm light with high cri
DE102010043726A1 (de) * 2010-11-10 2012-05-10 Osram Ag Leuchtvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung
CN102454906A (zh) * 2010-10-27 2012-05-16 夏普株式会社 照明装置
TW201350726A (zh) * 2012-04-13 2013-12-16 Cree Inc 發光二極體燈具

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1309449A (en) * 1919-07-08 Automobile-lamp
US1478898A (en) * 1923-02-10 1923-12-25 Elmer E Hachman Headlight reflector
US3283142A (en) * 1963-07-01 1966-11-01 Miller L Freeman Light reflectors
US6600175B1 (en) 1996-03-26 2003-07-29 Advanced Technology Materials, Inc. Solid state white light emitter and display using same
EP1439586B1 (de) 1996-06-26 2014-03-12 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement
US5959316A (en) 1998-09-01 1999-09-28 Hewlett-Packard Company Multiple encapsulation of phosphor-LED devices
US6351069B1 (en) 1999-02-18 2002-02-26 Lumileds Lighting, U.S., Llc Red-deficiency-compensating phosphor LED
US6680569B2 (en) 1999-02-18 2004-01-20 Lumileds Lighting U.S. Llc Red-deficiency compensating phosphor light emitting device
TW455908B (en) 1999-04-20 2001-09-21 Koninkl Philips Electronics Nv Lighting system
US6504301B1 (en) 1999-09-03 2003-01-07 Lumileds Lighting, U.S., Llc Non-incandescent lightbulb package using light emitting diodes
ES2335878T3 (es) 2002-08-30 2010-04-06 Lumination, Llc Led recubierto con eficacia mejorada.
JP2004259541A (ja) * 2003-02-25 2004-09-16 Cateye Co Ltd 照明器具
US7250715B2 (en) 2004-02-23 2007-07-31 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Wavelength converted semiconductor light emitting devices
US7564180B2 (en) 2005-01-10 2009-07-21 Cree, Inc. Light emission device and method utilizing multiple emitters and multiple phosphors
DE102005042358B3 (de) * 2005-09-07 2007-03-01 Audi Ag Beleuchtungseinrichtung
US7543959B2 (en) 2005-10-11 2009-06-09 Philips Lumiled Lighting Company, Llc Illumination system with optical concentrator and wavelength converting element
JP2009527071A (ja) 2005-12-22 2009-07-23 クリー エル イー ディー ライティング ソリューションズ インコーポレイテッド 照明装置
CN106568002A (zh) * 2009-05-28 2017-04-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有封闭光源的罩的照明设备
US8485692B2 (en) 2011-09-09 2013-07-16 Xicato, Inc. LED-based light source with sharply defined field angle
US8858036B2 (en) * 2012-01-31 2014-10-14 RAB Lighting Inc. Compact concentric array reflector for LED light fixture
US8770800B1 (en) 2013-03-15 2014-07-08 Xicato, Inc. LED-based light source reflector with shell elements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110299284A1 (en) * 2010-06-04 2011-12-08 Cree Led Lighting Solutions, Inc. Solid state light source emitting warm light with high cri
CN102454906A (zh) * 2010-10-27 2012-05-16 夏普株式会社 照明装置
DE102010043726A1 (de) * 2010-11-10 2012-05-10 Osram Ag Leuchtvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung
TW201350726A (zh) * 2012-04-13 2013-12-16 Cree Inc 發光二極體燈具

Also Published As

Publication number Publication date
US20140192539A1 (en) 2014-07-10
WO2014151770A1 (en) 2014-09-25
US8770800B1 (en) 2014-07-08
TW201447180A (zh) 2014-12-16
US20140313739A1 (en) 2014-10-23
US9528663B2 (en) 2016-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI582352B (zh) 照明器件及光學元件
US8820951B2 (en) LED-based light source with hybrid spot and general lighting characteristics
US8485692B2 (en) LED-based light source with sharply defined field angle
US8899767B2 (en) Grid structure on a transmissive layer of an LED-based illumination module
TWI445201B (zh) 具有發光二極體之照明裝置
US8827476B2 (en) LED-based illumination module with color converting surfaces
US20120257386A1 (en) Led based illumination module with a reflective mask

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees