用于照明目标平面的ＬＥＤ照明设备制造技术

一种照明设备，包括多个ＬＥＤ和相对于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且与和有界平面共面的ＬＥＤ曲线相交。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配合且被形成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。还披露了一种用于设计照明目标平面的照明设备的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于照明目标平面的LED照明设备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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。图14是LED照明设备的另一个实施例的透视图。具体实施方式参考图1，照明设备10包括多个发光二极管(LED)12和与LED配合来照明目标平面TP(图2)的光学器件14。在图2中示意性描述了安装在目标平面上方的立柱顶上的照明设备10。参考图2，照明设备10配置成安装到灯杆P上，且照明由停车场、街道、道路、楼梯、运动场或其它大的区域的一部分所组成的目标平面TP。再次参考图1，在所描述的实施例中，LED12安装在平坦的支撑件上，在所描述的实施例中该平坦的支撑件是包括用于将电能传输到LED的电路(未示出)的印刷电路板(“PCB”)16。PCB16连接至电源(图1中未示出)以接收电能。LED12、光学器件14和PCB16可安装在固定框架中，并且被透明的或半透明的外罩和/或透镜覆盖(图1中未示出)。参考图2，照明设备10(示意性示出)安装在灯杆P上，并且灯杆大体定义了一垂直轴，该垂直轴将被称作杆轴PA。照明设备10也可以安装在目标平面的下方，例如目标平面为天花板的情况。在这种情况下，或者在没有设置杆的情况下，垂直轴是大体位于照明设备10的中心且与目标平面TP垂直的轴。如上所述，由于照度与点光源和将被照明的表面上的点之间的距离的平方乘以该点处入射角的余弦值的乘积成反比，则来自点光源的以例如60°角度方向偏离杆轴PA的发光亮度一定是垂直方向的流明输出的八倍，以在目标平面上光源正下方的位置处提供与在目标平面上偏离灯杆60°的位置处相同的照度。在照明设备10在目标平面TP上方(或者下方)足够远的距离的情形下，可以将照明设备假定为点光源。照明设备10可配置为提供远离垂直轴(即，杆轴PA)的更强的发光亮度输出，以为整个目标平面TP提供更均匀的照度。同时，照明设备10可被设计成工作在其中多个照明设备安装在多根杆上且照明设备互相配合来为整个目标平面提供大体上均匀的照度的照明系统中。再次参考图1，LED12位于PCB16上，以使LED的中心沿有界平面18的周界定位。在所描述的实施例中，LED12相对于光学器件14不是沿直线设置。LED12的中心还与和有界平面共面的LED曲线26相交。在所描述的实施例中，LED12还面向目标平面TP。换言之，PCB16设置为基本上平行于目标平面TP，LED12安装在PCB的面向(最接近)目标平面的表面上，并且每个LED的轴向角度(on-axisview)垂直于目标平面TP。轴向角度由与其中LED发光表面(典型为LED芯片)所在的平面(在所描述的实施例中其与有界平面18平行)垂直的轴限定。轴向角度相对于LED的光源(如，芯片)来定中心。在图1～图4所描述的实施例中，光学器件14是具有光重定向表面22(图3)的反射器，该光重定向表面是与LED12配合来改变从LED向目标平面TP发出的光的方向的反射表面。如果合适，可以采用折射光学器件。反射表面22大体上沿着LED曲线26，并离开PCB16以及有界平面18延伸。参考图4，描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明设备，包括：多个ＬＥＤ，每个ＬＥＤ的中心沿有界平面的周界定位，并与和所述有界平面共面的ＬＥＤ曲线相交；以及光学器件，相对于所述ＬＥＤ设置，以改变从所述ＬＥＤ向目标平面发出的光的方向，所述光学器件包括与所述ＬＥＤ曲线偏离的光重定向表面，所述光重定向表面与每个所述ＬＥＤ配合，并且被形成为在与所述目标平面的垂直线偏离小于９０°角的方向上改变从所述ＬＥＤ曲线发出的光的方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-7-16 11/778,502;US 2008-1-28 12/021,2621.一种照明设备，包括：第一多个LED，面向目标平面，每个LED的中心沿第一有界平面的周界定位，并与和所述第一有界平面共面的LED曲线相交，其中，所述多个LED包括足够多的LED以限定所述LED曲线；以及第一光学器件，相对于所述第一多个LED设置，以将从所述LED发出的光重定向到平行于所述第一有界平面的相关的目标平面，所述光学器件包括与所述LED曲线偏离的第一光重定向表面，以及第二光重定向表面，其中，所述光重定向表面为反射表面，所述第一光重定向表面与每个所述LED配合，并且被形成为在与所述目标平面的垂直线偏离小于90°角的方向上改变从所述LED曲线发出的光的方向，第二多个LED，面向所述目标平面，所述第二多个LED沿第二有界平面的周界定位，并与和所述第二有界平面共面的第二LED曲线相交；第二光学器件，相对于所述第二多个LED设置，以将从所述第二多个LED发出的光重定向到所述目标平面，所述第二光学器件包括与所述第二LED曲线偏离的第三光重定向表面，所述第三光重定向表面与所述第二多个LED中的每一个配合，并且被形成为在与所述目标平面的垂直线偏离小于90°角的方向上改变从所述第二LED曲线上的光源发出的光的方向；以及其中，所述第一有界平面与所述第二有界平面基本上共面，其中，所述照明设备发射反射光和非...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克J迈尔，马修姆拉科维奇，尼科洛马基，
申请(专利权)人：照明有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]