本公开描述了一种用于照明装置的光学系统的实施例，例如MR/PAR/R定向灯的替代物。在一个实施例中，光学系统(100)包括具有将来自于光源(102)的光形成为光束(110)的特征的光学元件(108)(例如，透镜元件(140))。在一个实施例中，光学元件(108)包括多个焦点(126，128)，这些焦点并不全部会聚成光源(102)附近的单个焦点。相反地，一个或多个焦点，优选三个或更多个焦点与光源(102)间隔开，因此焦点的聚集配置使得光束(110)表现出良好的特性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本公开描述了一种用于照明装置的光学系统的实施例，例如MR/PAR/R定向灯的替代物。在一个实施例中，光学系统(100)包括具有将来自于光源(102)的光形成为光束(110)的特征的光学元件(108)(例如，透镜元件(140))。在一个实施例中，光学元件(108)包括多个焦点(126，128)，这些焦点并不全部会聚成光源(102)附近的单个焦点。相反地，一个或多个焦点，优选三个或更多个焦点与光源(102)间隔开，因此焦点的聚集配置使得光束(110)表现出良好的特性。【专利说明】光学系统和包含该光学系统的照明装置
本公开的主题涉及光照技术、照明技术、固态照明技术，以及相关技术。
技术介绍
照明器材，包括凹入式照明器材，可以使用用于普通照明任务的泛光灯灯泡，产生强光的相对窄束的聚光灯灯泡，或者用于定向照明的其他灯。这些定向灯有助于突出一个对象或一个原本不亮的区域。常规地，现有技术利用单独的成像光学元件，包括透镜，反射器，和全内反射(TIR)光学器件或它们的组合，以使从光源发射的光形成束。这些成像元件通常设计成具有单个焦点，以使从理想点光源发出的光完全对准成位于焦点。备选地，现有技术的选定的示例改为利用设计有一个以上焦点的光学元件，但是，这些焦点仍定位成沿着光轴。 与这些类型的成像光学系统相关联的一个问题是，光源本身的任何位置的非均匀性，无论是相对于颜色或亮度，都被直接转换成光束。这些非均匀性可以存在于几乎所有类型的源，包括白炽、卤素、荧光、HID和固态光源。其结果是，当束被引导到一个表面时，非均匀性也被投射到该表面上，导致光束的在视觉上不吸引人的外观。为了防止这种情况发生，漫射元件如微透镜阵列(lenslet arrays)、全息图案化薄膜(holographically patternedfilms)，甚至表面粗糙的材料被引入到光学系统来消除光束中的非均匀性。备选地，一定程度的漫射可以通过稍微移动源使其远离光学系统的焦点来实现。然而，在任一情况下，所增加的漫射也有助于扩宽整个光束，使其很难有效地形成许多应用所期望的窄而强烈的束。因此，增加的漫射所产生的视觉外观的改善带来了成本下降的光学性能。
技术实现思路
本公开描述了用于照明装置中的光学系统的实施例。装配有光学系统的照明装置的实施例用来替代各种灯及照明装置(例如，MR/PAR/R定向灯)。如更下方所讨论的，这些实施例使用具有使来自光源的光形成为光束的特征的光学元件。在一个实施例中，光学元件具有多个焦点，与常规的透镜和反射器不同，这些焦点不全部收敛到光源附近且离开光轴的单个焦点。更确切地说，焦点中的一个或多个与光源间隔开，因此焦点的集合配置使得光束表现出良好的特性。 在一个方面中，本专利技术包括一种照明装置。该装置包括对准在光轴上的光源，以及使来自光源的光形成为光束的束形成光学系统。束形成光学系统包括具有多个焦点的光学元件，多个焦点中的至少一个与光轴间隔开，并落在具有与光源间隔开的边界的成像区域之外。优选地，多个焦点中的至少三个与光轴间隔开，并落在具有与光源间隔开的边界的成像区域之外。 有多个特性限定这些实施例的性能，特别是，光学系统的实施例中创建的光束的性质。这些特性的测量通常发生在远的场地(例如，距离为灯的出口孔尺寸的至少5-10倍和/或离灯约半米或更远)。下列限定概括了可限定束图案的特性中的一个或多个，该束图案的峰靠近光束的中心,在光学系统的光轴上，随着从光轴向外移动到束的边缘和更远处具有通常降低的强度。 一个特性例如为最大束强度(还有最大束烛光度(MBCP)或者，由于MBCP可以发生在光轴上或靠近光轴，而为中心束烛光度(CBCP))。最大束强度测量光束的最大值或在中心处的光的感知亮度。另一个特性是束宽度，其由半最大值全宽(FWHM)表示。FWHM是在强度等于MBCP的一半处的光束的角宽度。束流明是与FWHM相关的另一个特性。束流明限定从光束中心向外到具有二分之一最大强度的强度轮廓的流明的集成，或在另一个示例中，流明集成向外到束的FWHM。在一个示例中，如果流明的集成在光束中继续向外至具有10%最大强度的强度轮廓，则集成的流明可以被称为照明装置的场流明。另一方面，如果束图案中的所有流明被集成，则其结果被称为照明装置的面流明，或者在另一示例中，所有的光从照明装置的面发出。如集成球中测得的，面流明可以与总流明大致相同，因为除了通过灯的输出孔以外，通常很少或没有光从灯的输出孔发出。 光学系统保持或改善了常规的定向灯和其他照明装置产生的光束的理想特性。例如，使用光学系统可以改善束均匀性(即，颜色和强度)和光学性能(例如，中心束烛光度(CBCP)，束角，束流明)，而无需对整个灯增加额外的成本。在一个实施例中，通过改善在透镜水平的束均匀性，采用以下光学系统的照明装置的示例可放弃使用某些漫射元件，包括中度至重度全息漫射膜，因为光学系统这样配置以执行漫射元件(例如，使来自光源的光平滑)的功能。 通过结合附图参照以下描述，公开的其它特征和优点将变得明显。 【专利附图】【附图说明】 现在参考附图来简要地进行说明，其中: 图1示出了具有透镜元件形式的光学元件的一个示例的示例性光学系统的示意图； 图2示出图1的光学系统； 图3示出具有反射器元件形式的光学元件的另一示例的示例性光学系统的示意图； 图4示出了具有全内部反射元件形式的光学元件的又一示例的示例性光学系统的不意图；以及 图5示出可以使用图1，2，3和4中的光学系统中的一个的示例性照明装置的分解组装图。 在若干视图中，在适用的情况下，类似的参考符号指代相同或相应的构件和单元，这些视图都不是按比例的，除非另有指明。 【具体实施方式】 图1示出了示例性光学系统100的示意图。光学系统100具有光源102。光源102的示例可以具有发光二极管(LED)装置104形成阵列作为主光源。然而，本公开的光学系统100与各种其它发光装置组合使用，例如，使用白炽灯丝的白炽灯装置，使用卤素胶囊的卤素装置，使用荧光管的荧光装置，高强度放电(HID)装置，以及它们的组合。 在本示例中，光源102设置在光轴106上。来自光源102的光照射在光学元件108上，其被配置为使光形成为光束110。光学元件108的示例可以改善光束的均匀性(例如，颜色和强度)，并保持(或改善)光学系统100的光学性能(例如，中心束烛光(CBCP)，束角，束流明，等等)，以满足设计参数，例如，用于定向灯和其他照明装置。在一个实施例中，均匀性的改善，例如，减少光源102引起的非均匀性，不需要额外的物理构件(例如，常规定向灯中常见的透镜元件和/或漫射元件)。 如图2最佳地所示，光学元件108显示出聚焦特征112，它限定了光束110的性质和特性。聚焦特征112可以包括对应于光学元件108的区域(例如，第一区域118和第二区域120)的一个或多个聚焦组(例如，第一聚焦组114和第二聚焦组116)。聚焦组114，116包括聚焦线(例如，第一聚焦线122和第二聚焦线124)和焦点(例如，第一焦点126和第二焦点128)。偏移角(例如，第一个偏移角130和第二个偏移角132)限定聚焦线122，124相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种照明装置，包括：对准在光轴上的光源；以及使来自所述光源的光形成为光束的束形成光学系统，所述束形成光学系统包括具有多个焦点的光学元件，所述多个焦点中的至少一个与所述光轴间隔开，并落在具有与所述光源间隔开的边界的成像区域之外。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·L·尤德，M·E·卡明斯基，
申请(专利权)人：通用电气照明解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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