[实用新型]LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜

说明书

与相关申请相互参照 

本专利申请要求于2012年1月31日提交的名称为“LED照明装置用紧凑同心阵列反光镜”的第60/593,300号美国专利申请的权益，其内容通过引用结合在此。 

技术领域

本发明涉及照明装置的布光功能，具体而言，本发明提供一种用于LED和LD等小面积光源的带有紧凑的点光源反射镜系统的照明装置。 

背景技术

用于户外、工业、办公或家庭照明的传统光源包括白炽灯、荧光灯和高强度放电(HID)灯。其中某些传统光源提供点照明或线照明元件；但是，元件周围的玻璃罩要求反光镜与元件分开布置。因此，采用传统光源时，反光镜常常需要在光源周围的全部三个轴线方向延伸。 

采用较新的高效照明技术，例如LED或激光二极管(LD)等二极管光源，这些光源通常按小面积平面阵列等方式排列，称为光发射体或光发射体包。这种光发射体可包括由一个或多个二极管光源构成的单个基片，或包括多个基片。 

二极管型光发射体具有的一个附加优点是，所有光都从平面阵列朝外发射，因此在阵列后不需要反光镜。若光发射体包包含布置在单个基片上的一个或多个二极管，则光源会非常非常小，因此常常可以使用全内反射镜(TIR镜)。TIR镜在镜片的入口面(二极管/基片侧)上有多个小平面，小平面的布置位置和角度能够把从入口面入射的所有光重定向至出口面；但是，为多基片光发射体设计的TIR镜有一些缺点；因此，虽然这种光源比传统照明光 源更接近于点光源，但在采用多基片的光发射体中，还是常常使用传统的反光镜来根据需要对光束进行重定向。 

重定向传统照明光源或光发射体发出的光束的一个共同要求是提供一种点状布光模式。现有技术中用于限制传统照明的光分布的一种方案是曲面锥台形反光镜，例如，该反光镜可具有抛物线形剖面，用于实现光束的重定向；但是，在距照明装置的一定范围所需的光点越小，反光镜从光源伸出的长度就必须越长，以获得所需的光束分布并最大限度的减少溢散光。现有技术中用于传统照明的另一种反光镜系统提供一对具有圆筒形剖面的同心反光镜，每个反光镜具有不同的直径。这种反光镜系统确实能使光束聚焦为光点；但是，若使用较便宜的反光镜，这种系统可能效率不高，因为光线在脱离反光镜的远端之前会被反射多次。 

现有技术中用于传统照明的另一种反光镜系统提供嵌套的同心反光镜；但是，这种反光镜系统不是为现代二极管型光发射体所形成的点光源或近似点光源设计的，而是为线光源或面光源设计的。这种为面光源设计的反光镜系统在与二极管型光发射体结合使用时，不能高效或有效地把光重定向为所需的点状，因此需要光发射体的光输出量高于优选值才能为所需的点状布光模式提供所需的光通量，因而会损害二极管型光发射体的能效。 

因此，需要提供一种照明装置反光镜系统，该反光镜系统构造为能够为很小的点光源或近似点光源提供必要的光束重定向功能，并保持二极管型光发射体包的效率优点，同时还能提供所需的点状布光模式并最大限度地减少溢散光。 

发明内容

重定向传统照明光源或光发射体发出的光束的一个共同要求是提供一种点状布光模式。现有技术中用于传统照明的一种反光镜系统提供嵌套的同心反光镜；但是，这种反光镜系统不是为现代二极管型光发射体所形成的点光源或近似点光源设计的，而是为线光源或面光源设计的。因此，需要提供一种照明装置反光镜系统，该反光镜系统构造为能够为很小的点光源或近似点光源提供必要的光束重定向功能，并保持二极管型光发射体包的效率优点，同时还能提供所需的点状布光模式并最大限度地减少溢散光。 

在距光源给定距离的远端提供所需的聚光灯模式直径的照明装置的一个示例性实施例包括：提供光源、构成第一平面、并限定光源的形心的平面型光发射体；第一锥台形反光镜，具有与第一平面共面的近端和一个远端；和第二锥台形反光镜，以同心方式布置在第一锥台形反光镜中并具有近端和远端，近端位于第一平面的远侧，并且近端直径小于远端的直径。 

在一个实施例中，第二抛物面锥台的近端可位于与光源的形心相交的第一假想圆锥体和第一抛物面锥台形反光镜的远端的相交处，第二抛物面锥台的远端可位于与光源的形心相交的第二假想圆锥体和给定距离处的所需聚光灯模式直径的相交处。 

第一和第二抛物面锥台的远端可以共面。平面型光发射体可限定出一个阵列，该阵列的直径小于第二抛物面锥台的远端的直径。第一和第二抛物面锥台可构造为仅向平面型光发射体的远侧方向反射光线。照明灯具的另一个实施例可包括位于第二抛物面锥台形反光镜内的第三抛物面锥台形反光镜。