[发明专利]改进的用于生成宽束的LED装置以及制造该装置的方法

说明书

相关申请

本申请涉及以下专利申请：2007年2月26日递交的序列号为 11/711,218的美国专利申请；2006年2月27日递交的序列号为60/777, 310的美国临时专利申请；2006年8月15日递交的序列号为60/838, 035的美国临时专利申请；2006年11月29日递交的序列号为60/861, 789的美国临时专利申请；2007年5月21日递交的序列号为60/939, 275的美国临时专利申请。上述专利申请均以引用方式纳入本说明书， 并且本申请依照35USC119要求上述专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及的领域为：使用发光二极管(LED)或其他光源来生成 预定宽断面二维照明图案(predetermined wide profile two dimensional illumination pattern)的设备和方法；其中使用的是已 经被光学调整为提供相应的宽断面(wide profile)光束的光源，或者 由多个这种调整光源(modified light source)构成的平面阵列。

背景技术

与传统的照明设施相比，以每流明使用成本为量度，LED照明的初 始投资成本是昂贵的。虽然这可以随时间而改变，但这一高成本在LED 光学系统的采集和分配效率(collection and distribution efficiency)上造成了额外费用。系统效率越高，LED照明与传统照明 设施——诸如白炽灯、荧光灯、霓虹灯——相比的成本收益 (cost-benefit)越好。

用LED生成宽束(broad beam)的一个传统方案是：使用一个或多 个反射体和/或透镜，以采集LED的能量并接着将其扩展成所需的束形 (beam shape)，并提供安装在弯曲夹具(fixture)上的、这种LED的 成角阵列。例如，街灯照明图案常规上被限定为五类：类型I至V。类 型I是街道上的长形(oblong)图案，其中灯位于该长形的中心上方。 类型II是对称四瓣形图案，其中灯位于该瓣形图案的中心上方。类型III 是扁平长形图案，其中灯靠近该长形的扁平侧。类型IV是具有平坦底部 的抛物线图案，其中灯靠近该平坦底部。类型V是圆形图案，其中灯位 于该圆形的圆心上方。通过将光源安装在弯曲的支架(armature)或夹 具中，可以获得这几类图案的任意的非对称示象(aspect)。通过夹具 的弯折或调角，将LED或光源指向需要的方向，以在诸如街道的表面上 产生宽阔的或扩展的光束，其中一部分光必然远离街道而被向上导向天 空。

因此，所有的飞机乘客都熟悉夜间着陆时被照亮的城市景色。这一 经常令人目眩的景象很大程度上缘于街灯，更具体而言，是缘于具有倾 斜(canted)夹具以产生扩展光束从而将大量光集体导向天空的街灯。 在一个被有效地照亮的城市中，该城市对于飞行器而言将显得昏暗得 多，因为其街灯应仅照在街道上，而不照入天空。从飞行器和山顶看到 的令人目眩的城市灯光可能是浪漫的，但也代表着巨大的能源损失，不 必要的燃料使用，以及来自发电厂的、为了生成用于这无益的错误指向 的光的电能所需的、成吨的不必要的温室气体排放。

另一种技术是：使用准直透镜(collimating lens)和/或反射体 以及诸如Physical Devices Corporation制造的薄片光学器件(sheet optic)，以将能量扩展为所期望的光束。基于所利用的金属化 (metalizing)技术，反射体具有预定的表面损失。未涂覆抗反射涂层 的透镜也具有与所利用的金属化技术相关联的表面损失。来自Physical Devices Corporation的薄片材料具有约8％的损失。