照明設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本公開(kāi)內(nèi)容描述了一種用于普通照明的照明設(shè)備。所述照明設(shè)備包括使用諸如LED等點(diǎn)光源的光源組裝件、非球形反射體以及由透明材料制成的光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)將來(lái)自點(diǎn)光源的光重定向并將其分散為區(qū)域光。新穎的照明設(shè)備不僅實(shí)用并提供低炫光的照明，它還具有在美學(xué)上令人愉悅的外觀。
【專利說(shuō)明】照明設(shè)備 發(fā)明背景
[0001] 高亮度發(fā)光二極管(LED)具有效率高、波形因數(shù)小、光譜范圍廣以及使用壽命長(zhǎng)的 益處。然而，LED通常不能僅憑自身而作為照明單元，部分是由于其點(diǎn)源性質(zhì)、產(chǎn)生的炫光以 及美學(xué)的原因。諸如透鏡和漫射體等次級(jí)光學(xué)器件常用于將高亮度LED轉(zhuǎn)變成使用戶舒適 的光源。常常使用單獨(dú)的外殼單元來(lái)圍住照明核心，以便進(jìn)一步控制光的發(fā)射、方向性和質(zhì) 量。因而使用LED的照明設(shè)備一般需要除LED之外的若干組件，以便充當(dāng)完整的照明單元。因 此，需要并入了 LED或其他固態(tài)光源的改進(jìn)的且更具通用性的照明器。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0002] 本公開(kāi)內(nèi)容提供了一種新穎的照明設(shè)備，其中外殼單元是由諸如玻璃或透明塑料 等透明材料制成的光波導(dǎo)，并且起到光線重定向和從點(diǎn)源轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域源的作用。所述新穎 的照明設(shè)備不僅實(shí)用并且提供低炫光的照明；它還具在美學(xué)上令人愉悅的外觀。在一個(gè)方 面中，本公開(kāi)內(nèi)容提供了一種照明設(shè)備，所述照明設(shè)備包括光波導(dǎo)和光源，所述光波導(dǎo)具有 頂面和相對(duì)的底面。所述頂面包括環(huán)繞中心軸線的主反射腔;面向所述主反射腔設(shè)置的環(huán) 形輸入面；以及鄰近所述環(huán)形輸入面的環(huán)形第一反射面。所述光源沿著所述中心軸線并鄰 近所述主反射腔內(nèi)的主反射體設(shè)置。來(lái)自所述光源的光線從所述主反射體反射，折射穿過(guò) 所述環(huán)形輸入面，從所述環(huán)形第一反射面反射，并且被導(dǎo)向所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底面。
[0003] 在另一方面中，本公開(kāi)內(nèi)容提供了一種照明設(shè)備，所述照明設(shè)備包括光波導(dǎo)和光 源，所述光波導(dǎo)具有頂面和相對(duì)的底面。所述頂面包括環(huán)繞中心軸線的主反射腔;面向所述 主反射腔設(shè)置的環(huán)形輸入面；以及鄰近所述環(huán)形輸入面的環(huán)形第一反射面。所述光源沿著 所述中心軸線并鄰近所述主反射腔內(nèi)的主反射體設(shè)置。來(lái)自所述光源的光線從所述主反射 體反射，折射穿過(guò)所述環(huán)形輸入面，從所述環(huán)形第一反射面反射，并且被導(dǎo)向所述光波導(dǎo)的 所述相對(duì)的底面。所述頂面還包括鄰近所述環(huán)形第一反射面的環(huán)形第二反射面，所述環(huán)形 第二反射面被定位成使得光線在到達(dá)所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底面之前從所述環(huán)形第二 反射面反射。
[0004] 在又一方面中，本公開(kāi)內(nèi)容提供了一種照明設(shè)備，所述照明設(shè)備包括光波導(dǎo)和光 源，所述光波導(dǎo)具有頂面和相對(duì)的底面。所述頂面包括環(huán)繞中心軸線的主反射腔和面向所 述主反射腔設(shè)置的環(huán)形第一反射體。所述光源沿著所述中心軸線并鄰近所述主反射腔內(nèi)的 主反射體設(shè)置。來(lái)自所述光源的光線從所述主反射體反射，從所述環(huán)形第一反射體反射，并 且被導(dǎo)向所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底面。
[0005] 在又一方面中，本公開(kāi)內(nèi)容提供了一種照明設(shè)備，所述照明設(shè)備包括光波導(dǎo)和光 源，所述光波導(dǎo)具有頂面和相對(duì)的底面。所述頂面包括環(huán)繞中心軸線的主反射腔和面向所 述主反射腔設(shè)置的環(huán)形第一反射體。所述光源沿著所述中心軸線并鄰近所述主反射腔內(nèi)的 主反射體設(shè)置。來(lái)自所述光源的光線從所述主反射體反射，從所述環(huán)形第一反射體反射，并 且被導(dǎo)向所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底面。所述頂面還包括鄰近所述環(huán)形第一反射體的環(huán)形 第二反射體，所述環(huán)形第二反射體被定位成使得光線在到達(dá)所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底面 之前從所述環(huán)形第二反射體反射。
[0006] 上文的
【發(fā)明內(nèi)容】
不旨在描述每個(gè)所公開(kāi)的實(shí)施方式或本公開(kāi)內(nèi)容的每個(gè)實(shí)現(xiàn)方 式。下文的附圖和詳細(xì)描述更具體地例示了說(shuō)明性實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 在整個(gè)說(shuō)明書中參考了附圖，其中類似的附圖標(biāo)記標(biāo)示類似的元素，其中：
[0008]圖1A不出了照明設(shè)備的分解立體圖；
[0009] 圖1B示出了照明設(shè)備的橫截面圖；
[0010] 圖1C示出了光波導(dǎo)的橫截面示意圖；
[0011] 圖1D示出了光波導(dǎo)的橫截面示意圖；
[0012] 圖2A示出了光波導(dǎo)的橫截面示意圖；
[0013]圖2B示出了光波導(dǎo)的橫截面示意圖；
[0014]圖2C示出了光波導(dǎo)的橫截面示意圖；
[0015]圖2D示出了光波導(dǎo)的橫截面示意圖；
[0016]圖3A示出了光波導(dǎo)的俯視示意圖；
[0017]圖3B示出了光波導(dǎo)的俯視示意圖；
[0018]圖3C示出了光波導(dǎo)的俯視示意圖；
[0019]圖3D示出了光波導(dǎo)的俯視示意圖；
[0020]圖4示出了照度對(duì)位置的曲線圖；
[0021 ]圖5示出了非球面反射體上各點(diǎn)的曲線圖；以及 [0022]圖6示出了穿過(guò)光波導(dǎo)的光線的合成圖像。
[0023]各附圖未必按比例。在附圖中所使用的類似的數(shù)字指代類似的組件。然而，應(yīng)當(dāng)理 解，在給定的附圖中使用一個(gè)數(shù)字來(lái)指代一個(gè)組件并不旨在限制該組件在另一附圖中用相 同數(shù)字來(lái)標(biāo)注。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本公開(kāi)內(nèi)容描述了用于普通照明的照明設(shè)備。該照明設(shè)備包括光源組裝件、非球 面反射體和光波導(dǎo)，該光源組裝件使用諸如LED等點(diǎn)光源，該光波導(dǎo)將來(lái)自點(diǎn)光源的光重定 向并且使其分散成區(qū)域光。直接位于LED下方的非球面反射體將LED光重定向并且將其轉(zhuǎn)換 成LED上方的環(huán)分布，所述光繼而在光波導(dǎo)內(nèi)折射并反射以便作為區(qū)域光射出。
[0025] 在以下描述中參考了作為其一部分且通過(guò)圖示的方式示出的附圖。應(yīng)當(dāng)理解，設(shè) 想了其他實(shí)施方式且所述其他實(shí)施方式可在不背離本公開(kāi)內(nèi)容的范圍或精神的情況下作 出。因此以下詳細(xì)描述并不具有限制性意義。
[0026] 除非另外指明，本文所使用的所有的科學(xué)術(shù)語(yǔ)和技術(shù)術(shù)語(yǔ)均具有本領(lǐng)域內(nèi)通用的 含意。本文所提供的定義是促進(jìn)理解本文中頻繁使用的某些術(shù)語(yǔ)，且并不意味著限制本公 開(kāi)內(nèi)容的范圍。
[0027] 除非另有所指，本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中所使用的、所有表達(dá)特征尺寸、數(shù)量和物 理性質(zhì)的數(shù)字應(yīng)理解為在所有情況下由術(shù)語(yǔ)"大約"修改。因此，除非有相反指示，否則前述 說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中所闡述的數(shù)值參數(shù)是近似值，其可根據(jù)利用本文所公開(kāi)的教導(dǎo) 的那些本領(lǐng)域技術(shù)人員尋求要獲得的期望性質(zhì)而改變。
[0028] 如本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式"一"、"一個(gè)"和"該"包含具 有復(fù)數(shù)指代的實(shí)施方式，除非上下文另有明確所指。如本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中所使 用的，術(shù)語(yǔ)"或者"通常采用其包括"和/或"在內(nèi)的意義，除非上下文另有明確所指。
[0029] 如果本文使用了空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)，包括但不限于"下"、"上"、"之下"、"下方"、"上方" 和"在頂部上"，則為了便于描述利用這些空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述(一個(gè)或多個(gè))元件與另一元 件的空間關(guān)系。這樣的空間相關(guān)術(shù)語(yǔ)包含使用中或操作中的設(shè)備的、除了附圖中所描繪的 和本文所描述的特定朝向之外的不同的朝向。例如，如果將附圖中所描繪的物體倒轉(zhuǎn)或翻 轉(zhuǎn)，則前文中描述為其他元件下方或之下的部分將繼而位于這些其他元件的上方。
[0030] 如本文所使用的，例如當(dāng)元件、組件或?qū)颖幻枋鰹榕c另一元件、組件或?qū)有纬闪?"一致的交界面"，或者在另一元件、組件或?qū)?上"或者與其"連接"、"耦合"或"接觸"時(shí)，該 元件、組件或?qū)涌梢灾苯游挥谄渖稀⒅苯优c其連接、直接與其耦合、直接與其接觸，或者例如 介于中間的元件、組件或?qū)涌梢晕挥谠撎囟ǖ脑⒔M件或?qū)由匣蛘吲c其連接、耦合或接 觸。例如，當(dāng)元件、組件或?qū)颖环Q為"直接"位于另一元件"上"，或者與其"直接連接"、"直接 耦合"或"直接接觸"時(shí)，不存在例如介于中間的元件、組件或?qū)印?br>[0031 ]如本文所使用的，"有"、"具有"、"包括"、"包括…在內(nèi)"、"包含"、"包含…在內(nèi)"等 等以其開(kāi)放式意義來(lái)使用，并通常意味著"包括但不限于"。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)"由...組成"和 "主要由...組成"歸入術(shù)語(yǔ)"包括"等等之中。
[0032] 如本文所使用的，例如當(dāng)元件、組件或?qū)颖幻枋鰹?環(huán)形的"時(shí)，它可以是環(huán)狀的， 并包括敞開(kāi)的中央部分。"環(huán)形的"不一定意味著該元件、組件或?qū)泳拖褚詧A那樣旋轉(zhuǎn)對(duì)稱 的，而是相反可以具有包括圓形、橢圓形或多邊形在內(nèi)的任何期望的形狀，并且包括平面區(qū) 域以及曲面區(qū)域和復(fù)合曲面區(qū)域。通常，"環(huán)形的"元件、組件或?qū)影撤N關(guān)于中央部分的 對(duì)稱性;然而，并不要求對(duì)稱性。
[0033] 如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"可見(jiàn)光透射材料"意指通?？杀蝗搜鄄煊X(jué)的光能夠傳輸穿 過(guò)的組件或材料。在一些情況下，組件或材料還可以展示出對(duì)于光的極其低的吸收、散射或 色散，不過(guò)這可能不是必須的。在一些情況下，組件或材料可以使吸收、散射或色散調(diào)整，以 便提供期望的光學(xué)效果，所述光學(xué)效果在該組件或材料內(nèi)是可見(jiàn)的，或者在從該組件發(fā)射 的光圖案中是可見(jiàn)的。例如，在一些情況下組件或材料可具有每英寸大于2%、每英寸大于 5 %或甚至每英寸大于10 %的霧度水平。在一些情況下，組件或材料還可包括可選的著色 劑、焚光劑、波長(zhǎng)下轉(zhuǎn)換元件(wavelength down-converting element)等，這不妨礙詞語(yǔ) "可見(jiàn)光透射"的使用。
[0034] 圖1A示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面的、照明設(shè)備100的分解立體圖。照明設(shè)備 100包括光波導(dǎo)110和光源120。光波導(dǎo)110可以由任何合適的可見(jiàn)光透射材料112制成，該可 見(jiàn)光透射材料112例如包括諸如丙烯酸或聚碳酸酯等塑料、諸如石英等礦物以及諸如 Schott BK7硼硅玻璃等光學(xué)玻璃等等。光波導(dǎo)110可具有任何期望的橫截面形狀，例如包括 圓柱形、橢圓形、三角形、矩形或任何期望的曲面或多邊形形狀，并且可以是中空的或?qū)嵭?的。在接下來(lái)的描述中參考了圓柱形橫截面的光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)關(guān)于中心軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱;然 而，應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地將各種元件和組件適配成其它的橫截面形狀。
[0035] 光波導(dǎo)110具有頂面、相對(duì)的底面170和設(shè)置在頂面和相對(duì)的底面170之間的外表 面114。頂面包括主反射腔130、面向主反射腔130設(shè)置的環(huán)形輸入面140、鄰近環(huán)形輸入面 140的環(huán)形第一反射面150以及鄰近環(huán)形第一反射面150的可選的環(huán)形第二反射面160。
[0036] 主反射體135設(shè)置在主反射腔130中。在一些情況下，主反射體135可以是金屬層、 金屬合金層或多層電介質(zhì)反射層，其可直接沉積在所述主反射腔130中的光波導(dǎo)110上。例 如，主反射腔130可以適當(dāng)?shù)爻尚?、模塑、機(jī)加工和拋光，并且主反射體135的（一個(gè)或多個(gè)） 金屬層或電介質(zhì)層可以通過(guò)例如包括濺射、蒸鍍、電鍍等技術(shù)進(jìn)行沉積。在一些實(shí)施方式 中，在可見(jiàn)光光譜中，主反射體135的反射率可能大于90%、或大于95%、或大于98%或甚至 大于99 %。通常，優(yōu)選較高的反射率。
[0037] 在一些情況下，作為替代主反射體135可以由金屬板或金屬片材、金屬合金板或金 屬合金片材、涂覆有聚合物膜的金屬或金屬合金或者多層電介質(zhì)反射體形成，通過(guò)直接機(jī) 加工、壓縮和/或?qū)⑵臒岢尚蛠?lái)形成或者通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他技術(shù)來(lái)形成。在 一個(gè)特定實(shí)施方式中，熱成型的聚合物多層反射膜，諸如可購(gòu)自3M公司的Vikuiti?ESR膜， 可以是優(yōu)選的主反射體135。一般而言，如果需要，出于設(shè)計(jì)的考慮，可以將主反射體135和 光波導(dǎo)110各自設(shè)計(jì)成在水平面上具有較低的對(duì)稱性（例如，等腰三角形（3倍）、正方形(4 倍）、五邊形(5倍）...）。
[0038] 光源120包括可用于向該光源供應(yīng)電力且還用于將照明設(shè)備100掛接在天花板(未 示出）上的線纜126、用于使點(diǎn)光源125所產(chǎn)生的熱消散的散熱器124。盡管點(diǎn)光源125可以是 任何合適的小型光源，其例如包括發(fā)光二極管(LED)、高強(qiáng)度放電燈、鹵素?zé)?、白熾燈、和緊 湊型熒光(CFL)燈，但優(yōu)選為L(zhǎng)ED。通常，點(diǎn)光源125應(yīng)當(dāng)相對(duì)于照明設(shè)備100內(nèi)的任何反射元 件尺寸較小。如本文其他各處所描述，光源120可以可釋放地附著于光波導(dǎo)110。如本文所使 用的，點(diǎn)光源125被稱為L(zhǎng)ED 125。
[0039] 圖1B示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一方面的、通過(guò)中心軸線105的照明設(shè)備100的橫截 面圖。圖1B中所示出的元件100-170中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1A中所示出 的類似編號(hào)的元件100-170。例如，圖1B的主反射體135對(duì)應(yīng)于圖1A的主反射體135,以此類 推。
[0040] 照明設(shè)備100包括光波導(dǎo)110和光源120。如本文其他各處所述，光波導(dǎo)110可圍繞 中心軸線105旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，并且可具有任何期望的直徑"D"和任何期望的長(zhǎng)度"L"，其范圍例如 在長(zhǎng)度上從幾厘米到幾米或更長(zhǎng)。光波導(dǎo)110具有頂面、相對(duì)的底面170和設(shè)置在頂面與相 對(duì)的底面170之間的外表面114。在一些情況下，長(zhǎng)度"L"和/或直徑"D"可根據(jù)需要調(diào)整，以 便提供從相對(duì)的底面170射出的不同照明圖案，例如提供可通過(guò)投射在接近該相對(duì)的底面 170放置的表面上而可見(jiàn)的圖案。在一些情況下，長(zhǎng)度"L"和/或直徑"D"還可以根據(jù)需要調(diào) 整，以便提供在光波導(dǎo)110內(nèi)可見(jiàn)的不同照明圖案，例如可在昏暗的房間中通過(guò)沿中心軸線 105延伸的外表面114觀察光波導(dǎo)110而可見(jiàn)的圖案。如本文其他各處所描述，在一些情況 下，可以通過(guò)調(diào)整材料的散射、色散或吸收，或者通過(guò)添加可選的著色劑、熒光劑、波長(zhǎng)下轉(zhuǎn) 換元件等來(lái)使這些內(nèi)部圖案變得更清晰可見(jiàn)。
[0041] 頂面包括主反射腔130、面向主反射腔130設(shè)置的環(huán)形輸入面140、鄰近環(huán)形輸入面 140的環(huán)形第一反射面150以及鄰近環(huán)形第一反射面150的可選的環(huán)形第二反射面160。環(huán)形 輸入面140、環(huán)形第一反射面150和可選的環(huán)形第二反射面160中的每一個(gè)可以是通過(guò)線段 圍繞中心軸線105旋轉(zhuǎn)而生成的表面。如本文其他各處所描述，在一些情況(未示出）下，作 為替代，環(huán)形輸入面140、環(huán)形第一反射面150和可選的環(huán)形第二反射面160中的每一個(gè)可以 是通過(guò)關(guān)于中心軸線旋轉(zhuǎn)分段的線、曲線或分段的曲線、或其組合來(lái)形成環(huán)形形狀而生成 的表面。
[0042] 環(huán)形輸入面140、環(huán)形第一反射面150和可選的環(huán)形第二反射面160中的每一個(gè)可 以是能夠支持全內(nèi)反射(TIR)的拋光表面。在一些情況下，環(huán)形第一反射面150和/或可選的 環(huán)形第二反射面160可以包括反射涂層、膜或?qū)?，而不是依?TIR進(jìn)行反射;然而優(yōu)選為TIR。 如果使用反射涂層、膜或?qū)拥脑?，則它們可以是本文其他各處所描述的那些反射體中的任 何反射體，并且可以直接沉積在相應(yīng)的表面上，或者層壓或粘附于該表面。在一個(gè)特定實(shí)施 方式中，環(huán)形輸入面140還可包括抗反射涂層。
[0043] 主反射體135設(shè)置在主反射腔130中。主反射體135可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成具有適合 于穿過(guò)環(huán)形輸入面140將光引導(dǎo)到光波導(dǎo)110中的形狀。如本文其他各處所描述，在一個(gè)特 定實(shí)施方式中，主反射體135具有尖頭形狀，該尖頭形狀將LED 125的點(diǎn)光源變換為環(huán)形狀 的光，該光進(jìn)入環(huán)形輸入面140。
[0044] 光源120包括線纜126、散熱器124和LED 125。光源120沿著中心軸線105設(shè)置且鄰 近主反射腔130內(nèi)的主反射體135放置。光源120還包括可釋放地將光源120附著于光波導(dǎo) 110的機(jī)構(gòu)122,使得可在不損壞光波導(dǎo)110的情況下根據(jù)需要拆卸和維修所述部件。在一個(gè) 特定實(shí)施方式中，通過(guò)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)121可使機(jī)構(gòu)122致動(dòng)以擴(kuò)張抵靠環(huán)形輸入面140。
[0045] 圖1C示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一方面的、光波導(dǎo)110的橫截面示意圖。圖1C中所示 出的元件100-170中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出的類似編號(hào)的元 件100-170。例如，圖1C的主反射體135對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135,以此類推。在圖1C中，為 了清楚起見(jiàn)，已經(jīng)移除了光源120的主要部分，而僅留下LED125以追蹤光線穿過(guò)光波導(dǎo)110 的路徑。LED 125發(fā)射光線127'，所述光線127'從主反射體135反射并通過(guò)折射穿過(guò)環(huán)形輸 入面140而進(jìn)入光波導(dǎo)110。
[0046] 光線127'繼而從環(huán)形第一反射面150反射，從可選的環(huán)形第二反射面160再次反 射，并且被導(dǎo)向相對(duì)的底面170。所有的朝著相對(duì)的底面?zhèn)鞑ゴ┻^(guò)光波導(dǎo)110的所傳輸?shù)墓?線127在一個(gè)角度內(nèi)行進(jìn)，使得在外表面114處發(fā)生TIR?？蓪鬏?shù)墓饩€127的集合描述為 在中心軸線的Θ之內(nèi)行進(jìn)的光錐，其中Θ的范圍可以從大約〇度直到約60度、或50度、或40度、 或30度、或20度、或者直到約15度或更小?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)主反射體135、可見(jiàn)光透射材料112 的折射率以及環(huán)形輸入面140、環(huán)形第一反射面150和可選的環(huán)形第二反射面160中的每一 個(gè)與入射光線所成的各個(gè)角度來(lái)調(diào)整期望的光的角擴(kuò)散。
[0047]在一些情況下，可設(shè)計(jì)主反射體135,使得將來(lái)自LED 125的、從主反射體135反射 的光導(dǎo)向與環(huán)形輸入面相反定位的虛焦點(diǎn)129。在一些情況下，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的， 由于光線127'匯聚在折射區(qū)和反射區(qū)附近，因此這樣的反射體設(shè)計(jì)可以減小環(huán)形輸入面 140、環(huán)形第一反射面150和可選的環(huán)形第二反射面160中的每一個(gè)所需的區(qū)域的大小。
[0048] 在一個(gè)特定實(shí)施方式中，可以通過(guò)使相對(duì)的底面170包括諸如透鏡、多個(gè)小透鏡、 多個(gè)小平面、漫射體或其組合等特征，而使用相對(duì)的底面170來(lái)更改光波導(dǎo)110射出的光的 行進(jìn)。如圖1C中所示，相對(duì)的底面170包括可以在光離開(kāi)光波導(dǎo)110時(shí)輔助將該光擴(kuò)散的透 鏡形狀。
[0049] 圖1D示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一方面的、通過(guò)中心軸線105的照明設(shè)備100的橫截 面圖。圖ID中所示出的元件100-170中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出 的類似編號(hào)的元件100-170。例如，圖1D的主反射體135對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135,以此類 推。在圖1D中，光源120包括可以使光源120可釋放地附著于光波導(dǎo)110的備選機(jī)構(gòu)122 '，使 得可在不損壞光波導(dǎo)110的情況下根據(jù)需要拆卸和維修所述部件。在一個(gè)特定實(shí)施方式中， 可以通過(guò)樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)121'使備選機(jī)構(gòu)122'致動(dòng)以擴(kuò)張抵靠環(huán)形輸入面140?？梢杂晒庠?20內(nèi) 的諸如螺桿(未示出)等緊固機(jī)構(gòu)來(lái)致動(dòng)樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)12Γ。
[0050]圖2A示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一方面的、光波導(dǎo)210'的橫截面示意圖。圖2A中所 示出的元件205-240中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出的類似編號(hào)的 元件105-140。例如，圖2A的主反射體235對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135,以此類推。在圖2A中， 示出了環(huán)形第一曲面反射面255以作為環(huán)形第一反射面150和可選的環(huán)形第二反射面160的 替代。通過(guò)圍繞中心軸線205旋轉(zhuǎn)曲線可以生成環(huán)形第一曲面反射面255,該環(huán)形第一曲面 反射面255還可被設(shè)計(jì)成使得光以類似于圖1C中所示的方式，在穿過(guò)環(huán)形輸入面240時(shí)折 射，繼而從環(huán)形第一曲面反射面255反射并朝著小平面式的相對(duì)的底面271行進(jìn)。
[0051]圖2B示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面的、光波導(dǎo)210〃的橫截面示意圖。圖2B中 所示出的元件205-271中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出的類似編號(hào) 的元件105-171。例如，圖2B的主反射體235對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135,以此類推。在圖2B 中，光波導(dǎo)210"包括具有第二外表面218的中空?qǐng)A柱體，該中空?qǐng)A柱體作為圖1A-圖2A的實(shí) 心圓柱體的替代，并且來(lái)自LED 225的光以類似于圖1C中所示的方式行進(jìn)穿過(guò)光波導(dǎo)210"， 而且還包括從第二外表面218的TIR反射。
[0052]圖2C示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面的、光波導(dǎo)210〃'的橫截面示意圖。圖2C中 所示出的元件205-260中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出的類似編號(hào) 的元件105-160。例如，圖2C的主反射體235對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135,以此類推。在圖2C 中，示出了環(huán)形第一曲面反射面251或環(huán)形第一分段線性曲面反射面252a、252b以作為圖 1A-圖1C和圖2B中所示的環(huán)形第一反射面250的替代。此外，可以使用相對(duì)的漫射底面273來(lái) 更改光波導(dǎo)210"'射出的光。
[0053]圖2D示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面的、光波導(dǎo)210〃〃的橫截面示意圖。圖2D中 所示出的元件205-270中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出的類似編號(hào) 的元件105-170。例如，圖2D的主反射體235對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135,以此類推。在圖2D 中，既然已經(jīng)移除了可見(jiàn)光透射材料212以便通過(guò)增加敞開(kāi)區(qū)域232來(lái)增大主反射腔230,因 此環(huán)形第一反射體253和可選的環(huán)形第二反射體261代替圖1B的環(huán)形第一反射面150和可選 的環(huán)形第二反射面160。以這種方式，從主反射體235反射的光在折射穿過(guò)環(huán)形輸入面241并 進(jìn)入光波導(dǎo)210〃〃之前，從環(huán)形第一反射體253和可選的環(huán)形第二反射體261反射。在一個(gè)特 定實(shí)施方式中，環(huán)形第一反射體253和可選的環(huán)形第二反射體261可由金屬片材或金屬板制 造，并且可通過(guò)其他各處所描述的任何技術(shù)被制成是反射性的?？梢栽诠獠▽?dǎo)210""內(nèi)提供 可選的凸緣243以容納光源的附著機(jī)構(gòu)(未示出）。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，如圖2D中所示， 主反射體235可以凹向LED225。
[0054]圖3A-圖3D示出了光波導(dǎo)的俯視示意圖，并表示了光波導(dǎo)可能具有的橫截面。盡管 在圖3A-圖3D中只表示了四種不同的橫截面，應(yīng)當(dāng)理解，任何期望的橫截面可以被適配為光 波導(dǎo)，例如包括:對(duì)稱和非對(duì)稱的曲面橫截面;對(duì)稱和非對(duì)稱的多邊形橫截面;對(duì)稱和/或非 對(duì)稱的曲面橫截面和/或多邊形橫截面的組合;增加、減少、既增加又減少或者沿著從頂面 到相對(duì)的底面的距離保持相同的橫截面大小;實(shí)心的、中空均勻的、非中空均勻的或分段中 空的橫截面;等等。
[0055]圖3A不出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面的、光波導(dǎo)310的俯視不意圖。圖3A中所不 出的元件305-360中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出的類似編號(hào)的元 件105-160。例如，圖3A的主反射體335對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135,以此類推。在圖3A中，光 波導(dǎo)310具有圓形橫截面。
[0056]圖3B不出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面的、光波導(dǎo)310 '的俯視不意圖。圖3B中所 示出的元件305 '-360 '中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出的類似編號(hào) 的元件105-160。例如，圖3B的主反射體335'對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135,以此類推。在圖3B 中，光波導(dǎo)310'具有橢圓形橫截面。
[0057]圖3C示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面的、光波導(dǎo)310〃的俯視示意圖。圖3C中所 示出的元件305〃-360〃中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出的類似編號(hào) 的元件105-160。例如，圖3C的主反射體335"對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135,以此類推。在圖3C 中，光波導(dǎo)310〃具有三角形橫截面。
[0058]圖3D示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面的、光波導(dǎo)310〃'的俯視示意圖。圖3D中所 示出的元件305"'-360〃'中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出的類似編 號(hào)的元件105-160。例如，圖3D的主反射體335〃'對(duì)應(yīng)于圖1B的主反射體135，以此類推。在圖 3D中，光波導(dǎo)310〃'具有矩形橫截面。
[0059] 由于光波導(dǎo)中使用的可見(jiàn)光透射材料，舉例而言，諸如澆鑄型丙烯酸物料(cast acrylic)，可以具有某種水平的霧度(一般為~5%霧度每英寸厚度），因此行進(jìn)穿過(guò)照明設(shè) 備的光線可能稍微散射，這展現(xiàn)了其路徑并產(chǎn)生"浮動(dòng)"的圖像。具有較高能量密度（即，穿 過(guò)單位體積的光線更多）的區(qū)域顯得更明亮。圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面的、穿 過(guò)光波導(dǎo)610的光線的合成圖像，該合成圖像與浮動(dòng)圖像680重疊，其可在光波導(dǎo)被照亮?xí)r 可見(jiàn)。圖6中所示出的元件605-670中的每一個(gè)元件對(duì)應(yīng)于前文已經(jīng)描述的、圖1B中所示出 的類似編號(hào)的元件105-170。例如，圖6的LED 625對(duì)應(yīng)于圖1B的LED 125,以此類推。圖6示出 了如觀察者681朝著并透過(guò)光波導(dǎo)610的外表面614看所觀察的、通過(guò)中心軸線605的切片 (slice)〇
[0060] 通過(guò)來(lái)自LED 625的光的反射和/或折射所產(chǎn)生的光束627'穿過(guò)光波導(dǎo)610。光束 627'可以是對(duì)稱的，諸如關(guān)于中心軸線605旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，或者可以具有其他分布或?qū)ΨQ性， 如本文其他各處關(guān)于光波導(dǎo)內(nèi)其他光學(xué)元件所描述的。對(duì)應(yīng)于不同光散射密度的若干區(qū)域 可以在光波導(dǎo)內(nèi)生成浮動(dòng)圖像680。浮動(dòng)圖像680包括幾乎沒(méi)有光束627'中的光線穿過(guò)的較 暗的第一區(qū)域682、光束627'中的更多的光線穿過(guò)的較亮的第二區(qū)域684以及由光束627'中 的甚至更多的光線穿過(guò)的甚至更亮的第三區(qū)域686。應(yīng)當(dāng)理解，可以存在任何數(shù)目的獨(dú)立區(qū) 域，且對(duì)第一區(qū)域682、第二區(qū)域684和第三區(qū)域686的描述僅出于說(shuō)明性原因。通常，所述區(qū) 域中的每一個(gè)間的過(guò)渡可能是逐漸的；然而，區(qū)域之間的過(guò)渡的銳度可能受到制備光波導(dǎo) 610的材料時(shí)所使用的處理技術(shù)和/或添加物的影響。通過(guò)改變光線穿過(guò)光波導(dǎo)的路徑，可 以生成不同的浮動(dòng)圖像以在美學(xué)上提供引人注目的特殊效果。 實(shí)施例
[0061] 制作并測(cè)試了樣品照明設(shè)備。本實(shí)施例僅出于說(shuō)明性目的而并非意味著限制所附 權(quán)利要求的范圍。
[0062] 光波導(dǎo)由63.5mm直徑的丙稀酸物料桿機(jī)(WI州梅諾莫尼的Prototype Solution Group)加工而成。表面被機(jī)加工并拋光。本實(shí)施例中使用的光波導(dǎo)是圓形對(duì)稱的，并且具有 由線性小平面制成的表面輪廓。如表1中所示，垂直的橫截面由樞軸點(diǎn)的坐標(biāo)指定。
[0063] 使用計(jì)算機(jī)輔助確定性算法設(shè)計(jì)了非球面反射體（即，主反射體）的表面輪廓。使 用信號(hào)處理的類比，將輸入定義為L(zhǎng)ED的光線分布，輸出是期望的光分布，并且非球面反射 體類似于線性響應(yīng)系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，期望的光分布是鄰近于兩個(gè)反射面的環(huán)分布。"環(huán)" 的半徑被設(shè)定為18mm，而環(huán)的中心被設(shè)定為L(zhǎng)ED中心上方（即，非球面反射體的相對(duì)一側(cè)） 15mm，而非球面反射體的中心被設(shè)定為L(zhǎng)ED中心下方4mm。點(diǎn)光源被用作該算法中的光線中 心，并且在非球面鏡上的任何點(diǎn)處計(jì)算了小平面角度以便將光線重定向至"環(huán)"的周界。圖5 中繪制了非球面反射體上的點(diǎn)的空間坐標(biāo)，其中X是橫軸，而LED中心位于z = -4mm處。
[0064]非球面反射體是熱成型的增強(qiáng)型鏡面反射體（可從MN州圣保羅的3M公司購(gòu)得的 Vikuiti?ESR膜）。在熱成型過(guò)程中，首先機(jī)加工了鋁制工具，該鋁制工具被塑形成與非球面 反射體共輒。繼而使用該工具在350°C的烤爐中按壓ESR的扁平片（夾設(shè)于20密耳(mil) (0.51mm)的聚碳酸酯與7密耳(0.18mm)的聚碳酸酯基體之間）。塑料基體上的ESR隨著鋁工 具的輪廓改變了形狀。最終，使用機(jī)械沖壓機(jī)將非球面反射體變換成恰當(dāng)?shù)某叽?。該樣品?所使用的LED是科銳(Cree)XML的簡(jiǎn)易白色LED(北卡羅來(lái)納洲達(dá)勒姆的Cree公司的通量組 (flux group)T4)，其色溫為2700K。使用熱環(huán)氧樹(shù)脂(可購(gòu)自MN州圣保羅的3M公司的2810環(huán) 氧樹(shù)脂)將具有其印刷電路板的LED附著于兩部分式鋁制散熱片的底部部分，而頂部部分附 著于掛線，該掛線還充當(dāng)LED的導(dǎo)電線。
[0065] 所述組件被組裝于光波導(dǎo)的腔體內(nèi)。在組裝過(guò)程中，首先將非球面反射體落入到 了腔體中并且利用腔體邊緣將其固定就位。繼而用2個(gè)安裝螺釘將2片式散熱器松散地鏈接 在一起。存在兩個(gè)用鉸鏈安裝在散熱器的底部部分的翼形鎖(類似于圖1D中所示的那些）。 當(dāng)向下傾斜時(shí)，這兩個(gè)翼鎖適合通過(guò)敞開(kāi)的腔體。當(dāng)安裝螺釘擰緊時(shí)，翼鎖被向外擠壓且將 所有的組件鎖定在位。這一配置還允許用戶以最小精力更換組件。
[0066] 如本文其他各處所描述，照明設(shè)備的任何表面元件可具有曲面輪廓或復(fù)合曲面輪 廓。在該實(shí)施例例中，外殼單元的底面被變換成了半徑為150mm的簡(jiǎn)單的凹球面型曲面以控 制光擴(kuò)散角。 光輸出分布
[0067] 使用光度測(cè)量系統(tǒng)來(lái)評(píng)估照明設(shè)備的亮度輸出和光分布。照明設(shè)備懸掛在離桌面 34.5英寸(從設(shè)備的底部測(cè)量為87.6cm)的高度處。使用曝光表(MA州沃爾瑟姆的EXTECH的 型號(hào)EA33)測(cè)量桌面上的照度。由于圓對(duì)稱性，因此照度僅沿著穿過(guò)照亮區(qū)域的中心的線來(lái) 測(cè)量。照明器的驅(qū)動(dòng)條件是300mA電流和11V DC電壓。在該驅(qū)動(dòng)條件下，LED管芯的光通量被 估算為103流明(Lumen)。
[0068] 來(lái)自照明設(shè)備的角度光分布被相當(dāng)好地準(zhǔn)直，且從照明設(shè)備的底部射出的大部分 光被限制在約20度的錐角之內(nèi)。圖4中示出了照度為桌面上的橫向位置的函數(shù)。對(duì)桌面上的 照度的空間整合給出了72流明的總光通量估計(jì)，從而得出了下照燈的總體發(fā)光效率約為 70% 〇
[0069] 下面是本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式的列表。
[0070] 項(xiàng)目1是一種照明設(shè)備，包括:具有頂面和相對(duì)的底面的光波導(dǎo)，所述頂面包括:環(huán) 繞中心軸線的主反射腔;面向所述主反射腔設(shè)置的環(huán)形輸入面;鄰近所述環(huán)形輸入面的環(huán) 形第一反射面；以及光源，其沿著所述中心軸線并鄰近所述主反射腔內(nèi)的主反射體設(shè)置，其 中來(lái)自所述光源的光線從所述主反射體反射，折射穿過(guò)所述環(huán)形輸入面，從所述環(huán)形第一 反射面反射，并且被導(dǎo)向所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底面。
[0071 ]項(xiàng)目2是如項(xiàng)目1所述的照明設(shè)備，其中所述頂面還包括鄰近所述環(huán)形第一反射面 的環(huán)形第二反射面，所述環(huán)形第二反射面被定位成使得光線在到達(dá)所述光波導(dǎo)的所述相對(duì) 的底面之前從所述環(huán)形第二反射面反射。
[0072] 項(xiàng)目3是如項(xiàng)目1或項(xiàng)目2所述的照明設(shè)備，其中導(dǎo)向所述相對(duì)的底面的光線包括 以一個(gè)角度行進(jìn)使得在設(shè)置于所述頂面與所述相對(duì)的底面之間的外表面處發(fā)生全內(nèi)反射 (TIR)的光線。
[0073] 項(xiàng)目4是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目3所述的照明設(shè)備，其中導(dǎo)向所述相對(duì)的底面的光線包括 以中心軸線的60度之內(nèi)的角度行進(jìn)的光線。
[0074] 項(xiàng)目5是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目4所述的照明設(shè)備，其中所述相對(duì)的底面是輸出表面，所述 輸出表面包括透鏡、多個(gè)小平面、漫射體或其組合。
[0075] 項(xiàng)目6是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目5所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第一反射面包括能夠全 內(nèi)反射(TIR)的拋光表面。
[0076] 項(xiàng)目7是如項(xiàng)目2至項(xiàng)目6所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第二反射面包括能夠全 內(nèi)反射TIR的拋光表面。
[0077] 項(xiàng)目8是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目7所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括成形的反射膜。
[0078] 項(xiàng)目9是如項(xiàng)目8所述的照明設(shè)備，其中所述成形的反射膜包括熱成型的聚合物多 層光學(xué)膜。
[0079] 項(xiàng)目10是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目9所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括非球面反射 體。
[0080] 項(xiàng)目11是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目10所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括尖頭形狀的 反射體。
[0081] 項(xiàng)目12是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目11所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)圍繞所述中心軸線 對(duì)稱。
[0082] 項(xiàng)目13是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目12所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)圍繞所述中心軸線 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
[0083]項(xiàng)目14是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目13所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)包括實(shí)心圓柱體或 中空?qǐng)A柱體。
[0084] 項(xiàng)目15是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目14所述的照明設(shè)備，其中所述光源包括發(fā)光二極管 (LED)。
[0085] 項(xiàng)目16是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目15所述的照明設(shè)備，其中所述光源包括設(shè)置在所述主反 射腔外部的散熱器。
[0086] 項(xiàng)目17是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目16所述的照明設(shè)備，還包括可擴(kuò)張式閂，用于將所述光源 可釋放地附著于所述光波導(dǎo)。
[0087] 項(xiàng)目18是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目17所述的照明設(shè)備，其中來(lái)自所述光源的光線從所述主 反射體朝著與所述環(huán)形輸入面相反定位的虛環(huán)形焦點(diǎn)反射。
[0088] 項(xiàng)目19是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目18所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體、所述環(huán)形輸入面 和所述環(huán)形第一反射面中的每一個(gè)獨(dú)立地包括通過(guò)圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)線、分段的線、 曲線或分段的曲線而生成的表面。
[0089]項(xiàng)目20是如項(xiàng)目2至項(xiàng)目19所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第二反射面包括通過(guò) 圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)線、分段的線、曲線或分段的曲線而生成的表面。
[0090] 項(xiàng)目21是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目20所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)包含可見(jiàn)光透射材 料，所述可見(jiàn)光透射材料包括塑料、礦物或玻璃。
[0091] 項(xiàng)目22是一種照明設(shè)備，包括:具有頂面和相對(duì)的底面的光波導(dǎo)，所述頂面包括： 環(huán)繞中心軸線的主反射腔;面向所述主反射腔設(shè)置的環(huán)形第一反射體；以及光源，其沿著所 述中心軸線并鄰近所述主反射腔內(nèi)的主反射體設(shè)置，其中來(lái)自所述光源的光線從所述主反 射體反射，從所述環(huán)形第一反射體反射，并且被導(dǎo)向所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底面。
[0092] 項(xiàng)目23是如項(xiàng)目22所述的照明設(shè)備，其中所述頂面還包括鄰近所述環(huán)形第一反射 體的環(huán)形第二反射體，所述環(huán)形第二反射體被定位成使得光線在到達(dá)所述光波導(dǎo)的所述相 對(duì)的底面之前從所述環(huán)形第二反射體反射。
[0093]項(xiàng)目24是如項(xiàng)目22或項(xiàng)目23所述的照明設(shè)備，其中導(dǎo)向所述相對(duì)的底面的光線包 括以一個(gè)角度行進(jìn)使得在設(shè)置于所述頂面與所述相對(duì)的底面之間的外表面處發(fā)生全內(nèi)反 射(TIR)的光線。
[0094]項(xiàng)目25是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目24所述的照明設(shè)備，其中導(dǎo)向所述相對(duì)的底面的光線包 括以中心軸線的60度之內(nèi)的角度行進(jìn)的光線。
[0095] 項(xiàng)目26是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目25所述的照明設(shè)備，其中所述相對(duì)的底面是輸出表面， 所述輸出表面包括透鏡、多個(gè)小平面、漫射體或其組合。
[0096] 項(xiàng)目27是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目26所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第一反射體包括金 屬、金屬合金或電介質(zhì)反射體。
[0097]項(xiàng)目28是如項(xiàng)目23至項(xiàng)目27所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第二反射體包括金 屬、金屬合金或電介質(zhì)反射體。
[0098]項(xiàng)目29是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目28所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括成形的反射 膜。
[0099]項(xiàng)目30是如項(xiàng)目29所述的照明設(shè)備，其中所述成形的反射膜包括熱成型的聚合物 多層光學(xué)膜。
[0100]項(xiàng)目31是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目30所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括非球面反射 體。
[0101 ]項(xiàng)目32是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目31所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括尖頭形狀的 反射體。
[0102]項(xiàng)目33是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目32所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)圍繞所述中心軸線 對(duì)稱。
[0103] 項(xiàng)目34是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目33所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)圍繞所述中心軸線 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
[0104] 項(xiàng)目35是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目34所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)包括實(shí)心圓柱體或 中空?qǐng)A柱體。
[0105] 項(xiàng)目36是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目35所述的照明設(shè)備，其中所述光源包括發(fā)光二極管 (LED)。
[0106] 項(xiàng)目37是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目36所述的照明設(shè)備，其中所述光源包括設(shè)置在所述主反 射腔外部的散熱器。
[0107] 項(xiàng)目38是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目37所述的照明設(shè)備，還包括可擴(kuò)張式R，用于將所述光 源可釋放地附著于所述光波導(dǎo)。
[0108] 項(xiàng)目39是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目38所述的照明設(shè)備，其中來(lái)自所述光源的光線從所述主 反射體朝著與所述環(huán)形第一反射面相反定位的虛環(huán)形焦點(diǎn)反射。
[0109] 項(xiàng)目40是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目39所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體和所述環(huán)形第一 反射體中的每一個(gè)獨(dú)立地包括通過(guò)圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)線、分段的線、曲線或分段的曲 線而生成的表面。
[0110] 項(xiàng)目41是如項(xiàng)目23至項(xiàng)目40所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第二反射體包括通過(guò) 圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)線、分段的線、曲線或分段的曲線而生成的表面。
[0111]項(xiàng)目42是如項(xiàng)目22至項(xiàng)目41所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)包含可見(jiàn)光透射材 料，所述可見(jiàn)光透射材料包括塑料、礦物或玻璃。
[0112]項(xiàng)目43是如項(xiàng)目1至項(xiàng)目42所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體凹向所述光源。
[0113]本文中所示的各種照明設(shè)備設(shè)計(jì)中的任何一個(gè)均可包含所描述的相對(duì)的底面、環(huán) 形輸入面、主反射體、橫截面、環(huán)形反射面等中的任何一個(gè)。
[0114]除非另有所指，說(shuō)明書和權(quán)利要求中所使用的所有的表達(dá)特征尺寸、數(shù)量和物理 性質(zhì)的數(shù)字應(yīng)被理解為由術(shù)語(yǔ)"大約"修改。因此，除非有相反指示，否則前述說(shuō)明書和所附 權(quán)利要求書中所闡述的數(shù)值參數(shù)是近似值，其可根據(jù)利用本文所公開(kāi)的教導(dǎo)的那些本領(lǐng)域 技術(shù)人員尋求要獲得的期望性質(zhì)而改變。
[0115]本文所引用的所有參考文獻(xiàn)和出版物的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用明確并入本公開(kāi)內(nèi)容 中，除非它們可能直接與本公開(kāi)內(nèi)容相矛盾。盡管本文已經(jīng)說(shuō)明并描述了【具體實(shí)施方式】，但 是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本公開(kāi)內(nèi)容的范圍的情況下，可以使用多種替 換和/或等效的實(shí)現(xiàn)方式來(lái)代替所示出和描述的【具體實(shí)施方式】。本申請(qǐng)旨在覆蓋本文中所 討論的【具體實(shí)施方式】的任何適配體或變體。因此，旨在僅通過(guò)權(quán)利要求及其等效項(xiàng)來(lái)限制 本公開(kāi)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種照明設(shè)備，包括： 光波導(dǎo)，其具有頂面和相對(duì)的底面，所述頂面包括： 環(huán)繞中心軸線的主反射腔； 面向所述主反射腔設(shè)置的環(huán)形輸入面； 鄰近所述環(huán)形輸入面的環(huán)形第一反射面；以及 光源，其沿著所述中心軸線并鄰近所述主反射腔內(nèi)的主反射體設(shè)置， 其中來(lái)自所述光源的光線從所述主反射體反射，折射穿過(guò)所述環(huán)形輸入面，從所述環(huán) 形第一反射面反射，并且被導(dǎo)向所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底面。2. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述頂面還包括鄰近所述環(huán)形第一反射面的環(huán) 形第二反射面，所述環(huán)形第二反射面被定位成使得光線在到達(dá)所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底 面之前從所述環(huán)形第二反射面反射。3. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中導(dǎo)向所述相對(duì)的底面的光線包括以一個(gè)角度行 進(jìn)使得在設(shè)置于所述頂面與所述相對(duì)的底面之間的外表面處發(fā)生全內(nèi)反射(TIR)的光線。4. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中導(dǎo)向所述相對(duì)的底面的光線包括以中心軸線的 60度之內(nèi)的角度行進(jìn)的光線。5. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述相對(duì)的底面是輸出表面，所述輸出表面包括 透鏡、多個(gè)小平面、漫射體或其組合。6. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第一反射面包括能夠全內(nèi)反射(TIR)的 拋光表面。7. 如權(quán)利要求2所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第二反射面包括能夠全內(nèi)反射TIR的拋 光表面。8. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括成形的反射膜。9. 如權(quán)利要求8所述的照明設(shè)備，其中所述成形的反射膜包括熱成型的聚合物多層光 學(xué)膜。10. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括非球面反射體。11. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括尖頭形狀的反射體。12. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)圍繞所述中心軸線對(duì)稱。13. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。14. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)包括實(shí)心圓柱體或中空?qǐng)A柱體。15. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光源包括發(fā)光二極管(LED)。16. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光源包括設(shè)置在所述主反射腔外部的散熱 器。17. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，還包括可擴(kuò)張式閂，用于將所述光源可釋放地附著 于所述光波導(dǎo)。18. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中來(lái)自所述光源的光線從所述主反射體朝著與所 述環(huán)形輸入面相反定位的虛環(huán)形焦點(diǎn)反射。19. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體、所述環(huán)形輸入面和所述環(huán)形第 一反射面中的每一個(gè)獨(dú)立地包括通過(guò)圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)線、分段的線、曲線或分段的 曲線而生成的表面。20. 如權(quán)利要求2所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第二反射面包括通過(guò)圍繞所述中心軸 線旋轉(zhuǎn)線、分段的線、曲線或分段的曲線而生成的表面。21. 如權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)包含可見(jiàn)光透射材料，所述可見(jiàn)光 透射材料包括塑料、礦物或玻璃。22. -種照明設(shè)備，包括： 光波導(dǎo)，其具有頂面和相對(duì)的底面，所述頂面包括： 環(huán)繞中心軸線的主反射腔； 面向所述主反射腔設(shè)置的環(huán)形第一反射體；以及 光源，其沿著所述中心軸線并鄰近所述主反射腔內(nèi)的主反射體設(shè)置， 其中來(lái)自所述光源的光線從所述主反射體反射，從所述環(huán)形第一反射體反射，并且被 導(dǎo)向所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的底面。23. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述頂面還包括鄰近所述環(huán)形第一反射體的 環(huán)形第二反射體，所述環(huán)形第二反射體被定位成使得光線在到達(dá)所述光波導(dǎo)的所述相對(duì)的 底面之前從所述環(huán)形第二反射體反射。24. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中導(dǎo)向所述相對(duì)的底面的光線包括以一個(gè)角度 行進(jìn)使得在設(shè)置于所述頂面與所述相對(duì)的底面之間的外表面處發(fā)生全內(nèi)反射(TIR)的光 線。25. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中導(dǎo)向所述相對(duì)的底面的光線包括以中心軸線 的60度之內(nèi)的角度行進(jìn)的光線。26. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述相對(duì)的底面是輸出表面，所述輸出表面包 括透鏡、多個(gè)小平面、漫射體或其組合。27. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第一反射體包括金屬、金屬合金或電 介質(zhì)反射體。28. 如權(quán)利要求23所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第二反射體包括金屬、金屬合金或電 介質(zhì)反射體。29. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括成形的反射膜。30. 如權(quán)利要求29所述的照明設(shè)備，其中所述成形的反射膜包括熱成型的聚合物多層 光學(xué)膜。31. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括非球面反射體。32. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體包括尖頭形狀的反射體。33. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)圍繞所述中心軸線對(duì)稱。34. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。35. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)包括實(shí)心圓柱體或中空?qǐng)A柱體。36. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述光源包括發(fā)光二極管(LED)。37. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述光源包括設(shè)置在所述主反射腔外部的散 熱器。38. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，還包括可擴(kuò)張式閂，用于將所述光源可釋放地附著 于所述光波導(dǎo)。39. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中來(lái)自所述光源的光線從所述主反射體朝著與 所述環(huán)形第一反射體相反定位的虛環(huán)形焦點(diǎn)反射。40. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體和所述環(huán)形第一反射體中的每 一個(gè)獨(dú)立地包括通過(guò)圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)線、分段的線、曲線或分段的曲線而生成的表 面。41. 如權(quán)利要求23所述的照明設(shè)備，其中所述環(huán)形第二反射體包括通過(guò)圍繞所述中心 軸線旋轉(zhuǎn)線、分段的線、曲線或分段的曲線而生成的表面。42. 如權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述光波導(dǎo)包含可見(jiàn)光透射材料，所述可見(jiàn)光 透射材料包括塑料、礦物或玻璃。43. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求22所述的照明設(shè)備，其中所述主反射體凹向所述光源。
【文檔編號(hào)】G02B19/00GK105874373SQ201480055475
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年7月28日
【發(fā)明人】Z·楊, G·J-B·本弄特, G·H·鮑爾森, T·E·布拉徹
【申請(qǐng)人】休思樂(lè)公司