带反射器和发光二极管的光源制造技术

一种光源，包括ＬＥＤ部件（１０），（２０），（３０）组成的阵列（４０），ＬＥＤ部件包括多种颜色例如红、绿、蓝色的每种颜色至少一个部件，阵列（４０）位于管状反射器（１）的入口孔（５）处，管状反射器有出口孔（６）以及在入口孔和出口孔之间延伸的光轴，在入口孔和出口孔之间有反射壁来反射和混合从ＬＥＤ部件阵列发出的光。反射体的四壁的至少一部分有一个和光轴垂直的多边形截面，和光轴平行的截面至少一部分包括分段的曲线，这些段彼此相连形成多个平面（５０）来反射从该ＬＥＤ部件发出的光到该出口孔（６）。优选地，和光轴平行的反射体的截面的曲线的段是连续的线性梯形面（５０）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有反射器结构的光源，反射器结构把从多色发光二极管(LED)阵列发出的光混合起来，具体而言是涉及混合从这样的阵列发出的光来产生白色点光源的光源。用于重点照明和普通照明的从小型到中型尺寸的细光束标准光源是白炽/卤素灯泡，例如PAR(抛物形镀铝反射器)灯。这些光源紧凑通用，但是效率不高。特定的灯在特定的色温下以固定的功率工作，当他们可调节时，色温根据黑体规则(blackbody law)随着外加功率的水平而变化，这种变化可能是用户想要的，也可能不是用户想要的。带有多种颜色中的每一种颜色的LED阵列提供了生成一个色温在任何功率水平下都可控的光源的可能性，从而使得灯既能调节又能在任何功率水平下发出均匀的白光。题为“带有用于混合从多色LED阵列发出的光的反射器的光源”的美国专利6200002被授予了和本申请相同的申请人，其内容在此引作参考。该申请指出设计一个利用红、绿、蓝色LED和反射器结构来产生适用于重点照明和普通照明的可控的白色聚光灯的光源结构所面临的问题主要在于获得良好的光混合并仍然保持整体的高传输效率以及细而且可控的光束。该申请和现有技术相比获得了更好的混合效果，在其结构中，在管状反射器的入口孔处提供了包括多种颜色，例如红、绿、蓝色中的每一种颜色的LED阵列的光源，所述管状反射器优选地具有面向光轴突起的壁并向出口孔反射，反射器还优选地具有多边形，例如正方形，的横截面。在该申请中公开和要求保护的本专利技术的一个优选实施方案中，光源利用LED阵列，包括每一种颜色至少一个LED，来发出多种颜色中每一种颜色的光。阵列安排在反射管的入口孔处，反射管具有一个相对的出口孔，光被入口孔和出口孔之间的四壁反射和混合后从出口孔发出。光源具有一个光轴，在上述孔之间、沿围绕壁的中央部分延伸，其横截面和光轴垂直。横截面优选地沿光轴至少有一部分是非圆形的，优选地沿着整个光轴都是多边形的。正方形和八边形的横截面用来混合不同颜色的光。最显著的是，四周的壁从入口孔到出口孔逐渐扩展，出口孔比入口孔大。四周的壁从光轴的的角度看优选地有外凸的形状，并向出口孔方向反射。也就是说，围绕壁的曲率半径沿着出口孔方向逐渐减小，使得反射器有一点喇叭的形状。因为其总体外张的形状，我们称这种结构为“喇叭型”光源。我们的喇叭型光源具有位于入口孔的特殊位置的平面LED阵列，从不同颜色的LED发出的光通过凹曲面壁的几次反射混合在一起。一般说来，在喇叭型光源的大多数实施方案中，必须通过一些措施来使LED的光在射到喇叭的主要反射壁时入射到大约2×60°的初始圆锥形角度以内。喇叭光源提供PAR灯需要的特性，还有独立的色温和调光控制，发光效率比PAR灯高。而且，喇叭光源利用一组红、绿和蓝色LED产生均匀的相对细到中等粗细的白色光束。不过，本领域中仍然需要一种光源，包括象LED组件以及光学器件一样有效的发光设备，且其中反射体可以接受整个2×90°范围内LED阵列芯片发出的光而不用在靠近单个LED处提供“主光源”。本专利技术的一个目的是提供一种包括管状反射器的光源，该反射器象LED组件以及光学器件一样有效。本专利技术的另一个目的是提供一种包括反射器的光源，该反射器可以接受整个2×90°范围内LED部件发出的光而不需在靠近单个LED处提供“主光源”。本专利技术的这些以及其他的目的根据本专利技术的如下描述得以实现。本专利技术在其优选实施方案中利用红、绿、蓝色LED，尤其是LED芯片作为光源，为普通照明或重点照明提供白色或颜色可控的聚光灯。本专利技术是我们前文所述和要求保护的共同未决的序号为09/277645的申请中的喇叭型光源的一个选择方案。正如该共同未决的申请的专利技术，本专利技术也(a)提供了LED光源，该光源在满负荷和被调光的条件下将提供PAR灯的所有期望特性和调节和控制色温的能力；(b)对于扩展尺寸的LED阵列提供良好的颜色混合；(c)提供了从光源发出的混合光的校准光束。本专利技术的优选实施方案利用了LED芯片阵列，该阵列填充了具有多边形截面的反射体的入口孔。对于经济上可行的产品，对于高光输出量、照射方式的良好控制、尺寸小、效率高、以及在近处和远处都有良好的光混合的要求必须满足，而本专利技术的光源就满足了这些要求。根据本专利技术，提供了利用红、绿、蓝色LED芯片作为光源，为普通照明或重点照明提供白色或颜色可控的聚光灯，满足上面描述的经济实用产品的需要。提供了一种改进的LED组件反射器，也就是LED的主组件，以及光源或光学器件，在第一优选方案中，这种反射器具有和光轴垂直的多边形截面，优选地是六边形或八边形截面，其中至少一部分围绕体(也就是反射器的壁)包括平面梯形部分或平面或由平面梯形部分或平面定义。本专利技术提供的光源包括LED部件的阵列，包括至少多种颜色中的每一种颜色的LED部件来发出每一种颜色的光；一个管状反射器，包括入口孔，出口孔，以及在该出入口孔之间延伸的反射围绕壁，光轴在两孔之间围绕壁的中央延伸，该LED阵列安排在入口孔处，反射壁用来反射和混合从该LED部件中发出的光，反射管有一个多边形的横截面和光轴垂直，优选地是六边形或八边形截面，至少一部分围绕体(也就是反射器的壁)包括平面梯形部分或平面或由平面梯形部分或平面定义。改进的反射器可以接受从LED阵列发出的整个180度的光，在输出光束的设计上也更灵活。附图说明图1a是红色、绿色、蓝色LED六角对称阵列的示意图；图1b是红色、绿色、蓝色LED八角对称阵列的示意图；图2是本专利技术发射器沿着光轴平行方向的截面图；图3示出本专利技术的两种不同聚光灯实施方案的参数；图4a是图3所示的第一种实施方案的参数反射器的截面；图4b是图3所示的第二种实施方案的参数反射器的截面；图5a和5b示出图3所示例子的远场模式的伪彩色图案。根据本专利技术，优选实施方案的白光方案中，三种主要颜色红(R)、绿(G)、蓝色(B)的LED芯片在反射基片上排列成两维平面阵列。在x-y平面上观察，LED芯片优选地排列成具有以下特点的形式(1)每一种原色分布(红、绿、蓝)的重心都落在光轴上，(2)每一种原色分布(红、绿、蓝)距离光轴平均半径都相同。方便起见，我们描述只有三色的LED芯片或发射器。不过，应该理解可以有两种、三种、四种或更多不同颜色LED用来获得所需的颜色和颜色控制特性。虽然细节可能不同，但该结构可以适用于混合任意数目的不同原色。本专利技术的光源具有LED部件或芯片的平面阵列，该阵列位于主反射体入口孔处的反射平面上，因此，是LED以及光源的主阵列。LED对称阵列模式的具体细节以及LED芯片的平均半径和反射器结构的具体设计紧密相关。在有应用需要时，本专利技术可以用于任意数目的不同颜色。可选地，单个的LED芯片对单个主光源可能有所要求。但是，这对于本专利技术的成功使用并不是必需的。总体上，本专利技术的主要目的是避免对这种主光源的需要。为了获得所需的白光输出，必须有给定比率的红、绿、蓝LED芯片，这一比率由红、绿、蓝LED芯片的相对光的输出决定。这种相对的性能可能随着LED技术的进步而改变。对于优选实施方案，我们已经通过如图1a所示把许多LED芯片排列成六边形而获得满意的结果。参考图1a和1b，为了说明的目的，在其中一个例子中，红(R)、绿(G)、蓝色(B)LED芯片数目比选定为1∶2∶1，也就是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源，包括： 发光二极管（ＬＥＤ）组件（１０）（２０）（３０）组成的阵列（４０），包括多种颜色中每种颜色至少一个ＬＥＤ来发出每种颜色的光；和 反射管（１），具有入口孔（５）和出口孔（６），反射体部分包括：在所述入口孔和出口孔之间延伸的反射壁，在所述反射壁的入口孔和出口孔之间的中央延伸的光轴（ｚ），所述ＬＥＤ部件（１０）（２０）（３０）组成的阵列（４０）位于所述入口孔（５）处，所述反射体部分的围绕壁用来反射和混合从该ＬＥＤ组件阵列发出的光； 其特征在于反射体的围绕壁的至少一部分有一个和光轴垂直的多边形截面，和光轴平行的截面至少一部分包括分段的曲线，每段彼此相连形成多个平面（５０）来反射从所述ＬＥＤ部件（１０）（２０）（３０）发出的光到所述出口孔（６）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：TM马沙尔，MD帕施里，S赫曼，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]