用于混合从不同的发光二极管发出的光的照明设备制造技术

用于混合从离散的ＬＥＤ光源发出的光束的装置利用分束器，每个分束器都有一个半反射层，半反射层部分透射和部分反射入射到其上的任何波长的光。每个半反射层位于棱形块的平行外表面上的反射表面之间的透明棱形块中，以致两个平行的入射光束被混合并透射成为两个相同颜色的平行混合光束。对于光源阵列，第一混合台阶由两个这种并肩排列棱形块组成，第二混合台阶由两个这种并肩排列从第一台阶转动９０度的棱形块组成。第二台阶布置成接收混合光束方阵并形成四个一致的出射光束。光源的颜色选成所有的出射光束都为白色。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于混合从不同的发光二极管(LED)发出的光的照明设备，尤其涉及产生白光的照明设备。用于将照明光束变窄以加强照明和总体亮度的标准光源是白炽灯/卤灯，如PAR(镀铝的抛物面反射器)灯。这些光源小巧通用，但效率不是非常高。一个灯泡对于固定的功率在给定的色温下工作，但可以变暗，根据黑体定律色温随施加的功率移动，可以是用户所需的变量，也可以不是。在多种颜色的每个中的LED阵列都具备形成照明设备的可能性，照明设备中色温可以控制在任何功率水平，由此能够得到一种可以变暗并且在任何功率水平下都发射均匀白光的灯。日本专利JP-A-06237 017的英文摘要中公开了一种多色发光二极管灯，它有两种类型的发光二极管的3×3阵列，第一种类型具有发射红光和兰光的元件，第二种类型具有发射红光和绿光的元件。用规定的物体去混合颜色，使得混合的颜色在任何方向辨认都颜色相同，但没有一种光学装置利于混合。只有一种在填充了树脂的灯壳中的LED二维阵列，但它提供很少的散射。1999年3月26日提交的美国专利申请09/277,645公开了一种具有反射器的照明设备，反射器把从LED的多色阵列发出的光混合。该阵列布置在反射管的入射口，反射管最好朝着出射口向外张开，象一个号角，并有一个方形或其它非圆形截面。物体将以点光源的方式产生一束准直白光。但是，这种设计只适于发散度大于2×15度的光束。日本专利JP-A-01143367的英文摘要中公开了一种采用二色滤光器的方案，二色滤光器把彼此以直角发射光束的两个LED发出的光束混合到一起。滤光器以对于每个光束45度角设置，并且完全透射红光和完全反射黄光。这样提供输出三种颜色的光的可能性，具体要根据哪个LED被供电。但是，没有建议利用分束器混合光，或混合不止两束光，或产生白光。本专利技术的目的是混合从不同LED发出的光(如红光，绿光和兰光)以产生白光。假若光源具有相同的初始光束剖面，则根据本专利技术的装置把从多至四个的不同光源入射的光混合到一起。因此，如果入射光束高度准直，则出射白光将也是高度准直的。这种混合在理论上很完美，只要分束器具有理想的性能即可。但是，实际当中的分束器还有一些不理想的特性，它们减损完美的颜色混合，可达到的颜色混合比前面的方法更接近理想的情况。根据本专利技术，利用具有半反射层的分束器混合光，半反射层反射和透射入射到其上的任何波长的光。半反射层布置成反射部分第一入射光并透射部分第二入射光作为第一混合光，并透射部分第一入射光和反射部分第二入射光作为第二混合光。半反射层布置成与入射光束成45度角，入射光束入射到以90度角彼此相对的层的反面。光束基本上平行地从各个光源发出，第一光束以45度角入射到第一反射面并被反射向半反射层。第二混合光束以45度角入射到第二反射面并从其上平行于第一混合光束地反射。装置通过透明材料的棱形块很方便地实现，棱形块具有平行的外表面，外表面上携带用于内反射的反射面，半反射层布置在反射面之间并平行于反射面。反射面既可以通过涂敷的反射层实现，也可以通过内全反射实现，具体根据入射角而定。在第一和第二入射光束具有不同颜色并且光束被等分处，第一和第二混合光束将有相同的颜色。棱形块最好与第二棱形块合并，第二棱形块混合第三和第四入射光束以产生具有相同颜色的第三和第四混合光束。入射光束处于线性阵列的地方，具有两倍于前两个的大小的第三棱形块用于混合第四混合光束，从而产生都具有相同颜色的四个输出光束。在具体的有效实施例中，四个光源分布成一个方阵，光混合在两个台阶上完成，每个台阶由两个棱形块组成，第二台阶从第一台阶旋转90度。根据任何一个具有四个入射光束的实施例，可以选择它们的颜色以使得四个出射光构成白光。例如，第一台阶可以混合红色光束和绿色光束以形成一致的第一和第二混合光束，并混合蓝色光束和绿色光束以形成四个相同的第三和第四混合光束。然后，第二台阶混合从每一对光源出射的混合光束以形成第一和第二白色出射光束，并且混合从每对光源出射的其它光束以形成第三和第四白色出射光束。附图说明图1是一个用于混合从两个LED光源发出的光束的棱形块简图；图2A是一个用于混合从一个线性阵列中的四个LED光源发出的光束的棱形块侧视图；图2B是表示通过图2所示棱形块混合光束的示意图；图3A是用于混合从方阵中的四个LED光源发出的光束的两台阶棱形块侧视图；图3B为从呈直角方向上所见的图4A的两台阶方块的侧视图；图3C是入射光束的平面图；图3D是从第一台阶发出的混合光束的平面图；图3E是出射光束的平面图；图4是具有对着透明背景的反射区域的半反射层平面图。参见图1，根据本专利技术的光束混合原理是由一个棱形块20实施的，该棱形块20接收从第一和第二LED光源11和12分别发出的第一和第二入射光束51和52。每个LED光源包括一个单个的LED和用于限定光束的光学元件，或者也可以包括一个发出单色光的LED阵列。第一棱形块20包括一个第一棱镜21和一个第二棱镜26，在两棱镜之间夹着一个半反射层25。半反射层25透射及反射入射到其上的任何波长的光。棱镜21和26均由透明材料制成，如PMMA，聚碳酸酯或玻璃。第一棱镜21有一个平行于半反射面25的第一反射面23，该反射面与接受并透射光束的平行透明面成45度角。第二棱镜26有一个也平行于半反射面25并与接受并透射光束的平行透明面成45度角的第二反射面28。第一和第二LED光源11、12布置成与光束51、52基本上平行。第一光束51以45度角从第一反射面23反射，并以45度角入射到半反射层25。不计损耗，此光束大约有一半以45度角反射到层25，另一半透射。第二光束52以45度角入射到半反射层25的另一侧，在那儿(不计损耗)大约有一半的光束透射，一半的光束反射。第一光束51的反射部分和第二光束52的透射部分产生第一混合光束61。第一光束51的透射部分和第二光束52的反射部分产生第二混合光束62。后者从第二反射面28反射并再平行于第一混合光束61。在第一和第二入射光束51、52颜色不同的地方每个光束被半反射层25分成相等的部分，每个混合光束61、62具有相同的颜色。图2A表示发出四个平行的入射光束51、52、53、54的四个LED光源11、12、13、14的线性阵列。第一混束台阶由两个一致的棱形块20、30组成，块30有一个夹在第一和第二棱镜31、36之间的半反射层35，第一和第二棱镜分别有第一和第二反射面33、38。第二混束台阶由一个尺寸为每个棱形块20、30的两倍的第三棱形块40组成。即在页面中的线性尺度翻倍。块40有一个夹在分别具有第一和第二反射面43、48的第一和第二棱镜41、46之间的半反射层45。图2B表示图2A所示的四个光束混合器如何混合光束。第一和第二入射光束51、52在第一棱形块20中混合形成第一和第二混合光束61、62，这两束混合光束被第一反射面43反射到半反射层45，在那儿被分开。第三和第四入射光束53、54在第二棱形块30中混合形成第三和第四混合光束63、64，这两束混合光束被半反射层45分开，并且部分地反射到第二反射层48。第一和第二混合光束61、62的反射部分与第三和第四混合光束63、64的透射部分混合并从块40中出射，做为第一和第二出射光束71、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合光束的装置，所述装置包括：一个发射第一入射光束（５１）的第一ＬＥＤ光源（１１）和一个发射第二入射光束（５２）的ＬＥＤ光源（１２），和一个反射和透射入射到其上的任何波长的光束的第一半反射层（２５），第一半反射层（２５）布置成反 射部分第一入射光（５１）并透射部分第二入射光（５２）作为第一混合光（６１），并透射部分第一入射光（５１）和反射部分第二入射光（５２）作为第二混合光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MD帕斯利，TM马沙，MH克伊佩尔，
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]