本发明专利技术涉及大多数发光设备，例如LED灯具，公开了一种滤波光束整形光学元件，所述光学元件控制发射光的光谱成分和发射光束的形状。将一种或多种滤光剂与用于制造光学元件的非滤光材料混合，所述光学元件随后被成型为期望的形状或构造来控制所述光束形状。将所述光源发射的整体波长范围的子范围内的光波移位来控制所述发射光的光谱成分。控制所述发射光在各种波长的光谱密度以取得期望的结果，例如使室外照明设备发出的蓝光的量最小化，特别是在夜间。此外，控制所述发射光的颜色成分，例如以尽量减少对感光物体(诸如食物产品、某些艺术材料)的破坏作用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】临时专利申请的交叉引用本申请要求2014年3月4日提交的名称为“光束整形光谱滤波的光学元件”(BEAM-SHAPING SPECTRALLY FILTERING OPTIC)的临时申请第61/947,890号、2014年5月23日提交的名称为“用于照明及食品包装的光束整形光谱滤波的光学元件”(BEAM-SHAPING SPECTRALLY FILTERING OPTIC FOR ILLUMINATION AND PACKAGING OF FOOD PRODUCTS)的临时申请第62/002,645号，以及2014年6月2日提交的名称为“具有光谱滤波光学元件和非滤波光学元件的照明设备”(LIGHTING DEVICE HAVING SPECTRALLY FILTERING OPTICS AND NON-FILTERING OPTICS)的临时申请第62/006,507号的优先权，每个所述申请的全部内容都以引用其教导内容的方式并入本文。
技术介绍
本公开整体涉及照明设备。更具体地讲，本公开的实施例涉及与一种照明设备结合使用的方法和设备，这些方法和设备改变发光二极管(LED)(包括激光二极管和量子LED(QLEDS))的光度分布，并同时改变发射光的光谱功率分布(SPD)。其他实施例包括以提供所期望的照明环境的受控方式使用滤波光学元件和非滤波光学元件二者的照明设备。符合本公开的某些其他实施例被用来过滤会不利地影响各种食品和饮料的有害波长的光。相关领域描述灯具，或者更具体地讲，采用不当设计的光学系统的灯具和/或采用效率低下传统光源的那些是商业、工业、市政和住宅应用中造成能源浪费的著名例子。为尝试解决这种造成能源浪费的已知源头，许多联邦、州和地方政府已经颁布法规，要求或至少鼓励用更新、更节能的系统(如采用LED的那些)更换较旧的、低能效的照明系统(如白炽灯、紧凑型荧光灯(CFL)和高强度放电(HID)照明系统)。美国政府甚至通过向颁布此类法律的地方和州政府提供联邦经济刺激资金来鼓励使用和采用节能照明系统。此外，作为提高国家老化电力基础设施的可靠性以及与联邦政府执行的保护工作合作的手段，公众和投资者所有的公用事业通过提供法定和海关退税来积极地鼓励替换传统光源技术。因此，行业已经迅速地推进LED照明技术的开发和部署，这项技术在几年前在很大程度上出于经济考虑而遥不可及，而目前已经出现了许多可行的节能LED照明方案。在新出现的替代光源中，高亮度LED技术已被认为是无可争议的理想工业光源。但是，由于诸如新灯具的初始购买成本和安装成本等多种仍存在的经济因素，LED技术尚未被大范围完全采纳。此外，当LED灯具广泛用于室外或室内照明应用时，它们带来了意想不到的后果。例如，现代的LED通过转化LED封装内管芯发射的蓝光(大约发生在450至495nm之间，即通常在10nm之内的窄波长内)来产生白光。然后通过使用本地或远程施加的磷光体将此蓝光转换为白光，这些磷光体吸收了从LED管芯发射的一些蓝光。这些磷光体负责将吸收的蓝光转换成具有更长波长的光，特别是可见光谱的绿光和红光区域中的波长。未吸收、未转换的蓝光与红光和绿光波长的光组合，提供了白光的外观。遗憾的是，由高亮度LED产生的蓝光发射已被发现在例如天文学等领域(更具体讲是对“夜空”的观察)中有增加的负面影响。传统光源(诸如高压钠(HPS)灯和低压钠(LPS)灯)在蓝光范围发射有限(几乎没有)波长的光，因此与天文学更兼容。此外，比较新的研究已将LED发射的富蓝光的影响与人类及其他生物体昼夜节律的破坏联系起来。因此，广泛安装富含蓝光发射的白光光源是国际暗天组织(IDA)最大的担忧之一。很少有争论的是，最新的技术进步已使室外照明更有效，但同时，如前所述，这些新的照明解决方案比传统光源含有丰富得多的蓝光波长。具体地讲，现今正在实现的节能白光灯发射比最广泛使用的高强度放电(HID)光源(例如金属卤化物灯(MH)、高压钠灯(HPS)和低压钠灯(LPS))更多的蓝光。另外，最新的医学研究显示，暴露于富蓝光光源(例如LED发射的光)可引起天然存在的人褪黑素(MLT)水平降低。考虑到富蓝光与人体生理学之间的联系，应努力(如果不消除)显著减少长期暴露于这些光源下。对于在晚上经常长期暴露于人工照明的人和/或依赖于无富蓝光(例如太阳光)的夜行动物来说，尤其如此。虽然已经尝试对LED光源发射的蓝光数量进行限制，但还采取了措施来增加发射光的“暖度”，或者更具体地说，降低光的相关色温(CCT)。也就是说，通过将发射的蓝光中的更大数量转换为可见光谱的绿光和红光部分，可以将光源发射的光的颜色外观(例如，其CCT)从“冷白光”改变成“暖白光”。图1中描绘了一种已知设备，它包括典型封装的LED光源，该LED光源由蓝光LED芯片12构成，该蓝光LED芯片发射的光11具有在蓝光波长范围内的发射峰。该蓝光LED芯片受树脂模具13保护，该模具封装磷光体材料14，该磷光体材料被从该蓝光LED芯片发射的蓝色光11激发。如磷光体化学性质所确定的那样，封装的磷光体14吸收LED发射的部分蓝光11并且发射绿光和红光15，绿光和红光15与该蓝光LED芯片发射的未被吸收的蓝光11组合。这导致发射白光16，此白光具有在蓝光波长范围内的发射峰。然后将独立滤光器17置于发射的具有蓝光发射峰的白光16的光路上，以试图滤掉一些蓝光。这样得到了过滤的白光18，此光被认为具有比未过滤的白光16“更暖的”CCT。这样更暖的白光对于住宅或医院的室内应用是必要的。但是，对于商业应用、尤其是要求更高水平的光度控制的应用来说，使用次级滤光介质以尝试控制发射光的光谱分量的照明设备(例如图1所示的设备)会造成问题。由于光透射通过第二表面，第二表面的几何形状和/或折射率可以防止光无改动和损失地通过它，因此，这种提议的解决方案导致光损耗增加，这导致系统效能降低，并且有可能造成发射光的光度图案移位。此外，已知光会导致食品发生光降解或变质。这种光降解通常发生在食品的组分中，例如颜料、脂肪、蛋白质和维生素。这种变质以若干形式体现，例如食品的变色、引起一种或多种异味，以及维生素损失。例如，用于照亮陈列柜中或冰箱内食品的光会被食品吸收，并造成一种或多种上述食品组分变质。这导致食品表面变色，而且会不利地影响消费者对产品的接受度。另外，在液体食物产品中，光甚至能够更深地穿透到产品中，即穿过了外层，并且随着液体通过运输、搬运等而被搅拌，该液体中受影响的部分混合在整个产品中。这造成食物产品的更大部分受到光的负面影响。食物产品变质的类型和程度取决于若干因素。这些因素包括：光源的具体类型(包括被食物吸收的特定波长的光)、光源距离食物的距离和食物暴露于光的持续时间、食物的包装、食物内的氧气量和食物暴露于光时的存储温度。因此，期望提供一种节能照明解决方案，它能有效地照亮所需的目标，而且在同一时间将光源的光谱功率分布修改至期望的阈值水平或低于期望的阈值。还期望控制一个或多个特定光谱分量，例如通过吸收可见光或不可见光波长(例如从该照明设备发射的蓝光)。应该在提供给目标的光通量没有明显损失的情况下实现这些所期望效果中的每一个，同时控制所期望的光束形状。还期望为各种固体和液体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种照明设备，包括：发射第一带宽的光的光源；和耦合至所述光源的单个光学设备，其中所述单个光学设备过滤具有所述第一带宽内的预选波长子范围的光以生成第一过滤光并控制所述过滤光的光束形状。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.04 US 61/947,890;2014.05.23 US 62/002,645;1.一种照明设备，包括：发射第一带宽的光的光源；和耦合至所述光源的单个光学设备，其中所述单个光学设备过滤具有所述第一带宽内的预选波长子范围的光以生成第一过滤光并控制所述过滤光的光束形状。2.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述波长子范围包括波长在435nm至500nm范围内的光。3.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述单个光学设备将第一预定波长范围内的光移位成第二预定波长范围内的光，并且所述第一预定波长范围包括波长在所述预选波长子范围内的光。4.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述单个光学设备是由在形成所述单个光学设备前将滤光剂置于其中的材料制成的自由形态光学元件，并且所述滤光剂过滤所述具有预选波长子范围的光。5.一种照明设备，包括：发射具有第一带宽的光的第一光源；发射具有第二带宽的光的第二光源；耦合至所述第一光源的第一光学设备，其中所述第一光学设备过滤具有所述第一带宽内的预选波长子范围的光并生成第一过滤光；耦合至所述第二光源的第二光学设备，其中所述第二光学设备允许所述第二带宽的光不经过滤就从中通过；和控制设备，所述控制设备可操作地连接到所述第一和第二光源，并可操作地控制是从所述第一和第二光源中的一个发射光、两个均发射光还是二者都不发射光。6.根据权利要求5所述的照明设备，其中所述控制设备是通过无线控制信号可操作地控制所述第一和第二光源中的每一个的无线控制设备。7.根据权利要求1所述的照明设备，其中所述预选波长子范围对应于当被食物产品吸收时会损坏或以其他方式使所述食物产品的一种或多种性质变差的波长范围。8.一种用于包装食物产品的滤光材料，其中所述滤光材料包括一种物质，所述物质从光源接收照明光并过滤所述照明光中的具有预选波长子范围的光以生成第一过滤光，所述第一过滤光对所述食物产品造成比所述照明光少的光降解。9.一种制备照明设备的方法，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多佛·贝利，
申请(专利权)人：豪倍公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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