[发明专利]包括光源和光导的照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种照明设备，其包括：半导体光源装置；主光学系 统，其包括光导，所述光导具有第一端部、第二端部、在所述第一端 部与第二端部之间延伸的光轴以及位于所述第一端部与第二端部之间 以用于外耦合光的外耦合结构，其中所述光源装置被设置成把光耦合 到所述第一端部中；次要光学系统，其中所述光导被设置成把外耦合 的光引导到所述次要光学系统中以便实现所期望的光辐射图案 (radiation pattern)。这种照明设备的规格特别被确定成替代使用白炽、 卤素或气体放电灯泡或灯头的传统照明设备。

背景技术

可以从申请WO2006054199中获知所提到的该类照明设备的一个 实施例。该文献公开了一种光源，所述光源包括光引擎(其特别具有 至少一个半导体发光元件，比如LED和/或激光二极管)和作为主光学 系统的光导，所述光导是改进型，从而其可以与诸如反射镜和/或透镜 之类的传统的次要光学系统(其被特别设计用于上面提到的传统光源) 组合使用，并且可以替换这些传统的系统而不会显著降低所述辐射图 案特性的质量。

这种方法的优点在于，可以与LED相对于传统光源的增强性能(比 如更长的使用寿命和更低的能量消耗)组合应用已知的次要光学系统。 此外，可以按照传统的外形制造整个设备，比如低电压卤素PAR或分 色反射镜灯。

但是WO2006054199所没有覆盖的最终的光辐射图案的一个特性 是在使用了分别具有不同颜色的多个发光元件的情况下的颜色均匀 性。颜色均匀性对于高质量照明来说是非常重要的，这是因为人眼对 于近距离的两点之间颜色差异非常敏感。特别在具有光束生成光学器 件的设备内利用LED芯片的多色阵列来产生白色光时存在上述问题。 这种设备的一个例子将是基于发白光的卤素的照明设备——比如具有 GU5.3底座的50mm直径分色抛物面反射镜灯——其中所述阵列包括 红色、绿色和蓝色LED。于是可以明显看出所述红色、绿色和蓝色光 的原点在空间上是分开的。于是如果在混合这些不同颜色时不采取预 防措施，那么所述空间分离在所述设备的辐射图案中将变得显而易见。

为了解决所述混合问题已经提出了几种解决方案，但是所有这些 解决方案都存在牺牲了一条或多条标准的缺点，所述标准比如是发光 体的尺寸、光束的角宽度或者总体效率。此外，某些混合解决方案具 有非常严格的对准要求。

针对所述混合问题的一种公知的解决方案是光导。这种“混合棒” 的优点在于，其(与用于准直的附加光学器件相组合)保留了所述光 束的角宽度以及设备的总体效率。但是这些混合棒的缺点在于，良好 的颜色混合需要较大的长度/厚度比。但是这样也将降低内耦合效率， 从而减低所述设备的总体效率。替换方案是增大所述光导的长度。但 是这与在WO2006054199中公开的设备的在现有灯外形中实现所述照 明设备的目的不一致。由于抛物面反射镜的焦点的位置靠近反射镜杯 (reflector cup)的底座，并且必须把所述光导的外耦合结构放置在该 焦点处，用于改进所述均匀性的显而易见的解决方案将是把所述光导 延伸到所述反射镜的后部并且延伸到所述底座中。但是在给定现有的 外形的情况下，所述底座的长度是固定的。

发明内容

本发明的一个目的是提供上面阐述的该类照明设备，其中利用光 导执行良好的光混合，所述光导短到足以装配到现有的灯外形中。该 目的是利用如权利要求1所限定的根据本发明的照明设备来实现的。 所述照明设备包括：半导体光源装置；主光学系统，其包括光导，所 述光导具有第一端部、第二端部、在所述第一端部与第二端部之间延 伸的光轴以及位于所述第一端部与第二端部之间以用于外耦合光的外 耦合结构，其中所述光源装置被设置成把光耦合到所述第一端部中； 次要光学系统，其中所述光导被设置成把外耦合的光引导到所述次要 光学系统中以便实现所期望的光辐射图案，所述光导的第二端部具有 镜像端面。

本发明提供一种窄束照明设备，其具有现有灯外形(比如PAR灯) 的紧致性并且具有改变及控制颜色和功率的能力。

通过对所述光导的第二端部应用镜像，所述光被反射回所述光导 中，从而有效地延长了所述光在所述光导内部所行经的路径。从光学 的角度来说，通过对其端面应用镜像而折叠了所述光导。上面描述的 解决方案的一个显著的优点在于，对所述次要光学系统内部的空间的 使用更为经济。这样有效地产生了延长的长度，否则所述长度必然将 凸出到后部。