[发明专利]用于照明目标平面的LED照明设备

说明书

相关申请的参考

本申请是2008年1月28日提交的共同未决的第12/021,262号美国专利申请的部分接续申请，该共同未决的第12/021,262号美国专利申请又是2007年7月16日提交的共同未决的第11/778,502号美国专利申请的部分接续申请，将每个申请的全部内容结合于此作为参考。

背景技术

当照明停车场、街道、建筑物内部、或其它大区域时，时常期望在目标区域上提供大体上均匀的照度。停车场、街道、以及建筑物的设计者通常指定整个目标区域所需的最小照度(每平方英尺或平方米的流明)。目标区域上超过指定最小值的位置处的照度被认为是浪费的照度。期望改变被引导朝向超过最小照度的区域的光的方向以减少将整个目标区域照明到期望等级所需的能量的量。

照度与点光源和将要被照明的平面上的点(即，目标区域上的点)之间的距离的平方成反比。表面上的照度随着入射角的余弦而变化。合并这两个定律得到余弦立方定律。根据该定律，对于置于目标平面上方距离d(英尺或米)处的光源，与垂直轴偏离60°方向上的发光亮度必须是垂直轴方向上的发光亮度的八倍，以在平面上的各个位置处提供相同的照度。已知的光源(例如，白炽灯和弧光型灯)通过设计将更多的光引导朝向目标区域的边缘的反射器来解决该问题。通过假定白炽光源或弧光型光源为点光源然后合适地形成反射器来调节该点光源和目标平面上的期望结果而完成该设计。

另一方面，发光二极管(“LED”)典型地功率不足以使单个LED(类似于白炽灯和弧光型灯可用作点光源)在大的目标区域上提供足够的照度。尤其在LED位于目标平面上方几英尺或米的情况下。而且，LED通常不以诸如白炽灯和弧光型灯的球形形状发射光，因此难以设计合适的反射器。

为了向目标区域提供足够的照度，需要多个LED来提供足够的流明量以提供满足目标平面的工程规范的最小照度。LED典型地安装在印制电路板(“PCB”)上。当PCB上设置的LED数量变得太多时，聚集的多个LED不再用作单一的点光源。鉴于此，已知的是为每个LED提供单独的折射或反射的光学器件来改变从每个LED发出的光的方向。为每个LED提供单独的光学器件是昂贵的，且还使组件的设计困难，尤其是期望提供易于调整或修改的灯组件使其能够用于各种不同应用的情况。此外，满足照度规范所需的LED的数量和相邻LED之间所需的间隔可导致非常大的灯组件。

发明内容

克服上述缺点的照明设备包括多个LED和相对于多个LED布置以改变从LED向目标平面发出的光的方向的光学器件。每个LED的中心沿有界平面的周界定位并且与和该有界平面共面的LED曲线相交。该光学器件包括与LED曲线偏离的光重定向表面。光重定向表面与每个LED配合并且被形成(shape)为在与目标平面的垂直线偏离小于90°角的方向上改变从LED曲线发出的光的方向。

一种用于设计照明设备以照明目标平面的方法包括以下步骤：确定目标平面上各位置处的期望亮度；确定目标平面至照明设备的距离d；在照明设备内设置多个LED；沿至少一条LED曲线分布多个LED；以及定位与至少一条LED曲线分开的光重定向表面以与多个LED中的每一个配合。沿垂直于目标平面的轴A测量距离d。LED提供用于照明目标平面区域的流明源。至少一条LED曲线位于平面中。光重定向表面被形成为改变从至少一条LED曲线朝向目标平面发出的光的方向。

附图说明

图1是LED照明设备的平面图。

图2是安装到灯杆上并照明目标平面的图1的照明设备的示意性绘图。

图3是图1所示照明设备的下侧的透视图。

图4是与LED所在平面垂直截取的图1所示的照明设备的一部分的截面视图。

图5是LED照明设备的另一个实施例的透视图。

图6是与LED所在平面垂直截取的图5示出的LED照明设备的反射器的截面视图。

图7是描述一种用于设计照明目标平面的照明设备的方法的流程图。

图8是示出目标平面的一个区域的亮度分布曲线的图。

图9是LED照明设备的可替换实施例的透视图。

图10是图9所示的LED照明设备的平面图。

图11是沿图10中的线11-11截取的截面图。

图11A是图9所示的LED照明设备一侧的一部分的特写截面视图。

图12是用于图9所示的照明设备的LED照明设备灯组件的分解图。

图13是用于图12所示的LED照明设备的透镜的透视图。