[发明专利]具有光输出的均匀混合的基于LED的直视照明装置

说明书

技术领域

本发明一般地针对通过LED光源提供混合光的装置和方法。更具体地，本文所公开的各种发明方法和装置涉及从基于LED的颜色混合照明装置生成在亮度和颜色上基本均匀的光。

背景技术

数字照明技术（即基于诸如发光二极管（LED）之类的半导体光源的光照）提出对传统荧光、HID和白炽灯的可行替换。LED的功能优点和益处包括高能量转换和光学效率、耐用性、较低操作成本和很多其他功能优点和益处。LED技术中的最新进展业已提供高效且鲁棒的全光谱照明源，其使得能够在很多应用中实现多种照明效果。包含这些源的其中一些灯具的特征在于照明模块，其包括能够产生不同颜色（例如，红、绿和蓝）的一个或多个LED以及用于独立控制LED的输出以便生成各种颜色和颜色改变的照明效果的处理器，例如本文中通过引用而并入的如在美国专利No.6,016,038和No.6,211,626中详细讨论的。

在包含能够产生特定色点和色温处的光的一个或多个LED的很多照明灯具（或“照明装置”）中，可能期望在光输出离开基于LED的照明灯具之前对这样的LED的光输出进行适当的混合。LED的适当混合可以减少照明灯具的光输出中任何不期望的色彩不均匀性的存在并且提供更合期望的光输出特性。在实现混合的解决方案中，很多照明灯具采用多个大混合腔和/或仅从单个平面出光开口提供光照。这样的配置可能导致不合期望的大混合解决方案和/或实用性有限的混合解决方案。

而且，所开发的用于在远场中混合来自LED光源的光的各种技术（即，用具有均匀亮度或颜色的光来光照远处的表面）并未令人满意地致力于直视照明装置的颜色混合、均匀性或点亮的外观。具体来说，直视照明装置的一个重要特性是发射光的表面的均匀外观。均匀外观是其中没有亮或暗区域或光的颜色变化（诸如泛绿或泛粉的点）的一种外观。优选地，观察者应当不能简单地通过注视照明装置而分辨各个光源（或其行）或辨别各个颜色（例如，红、绿或蓝）。

颜色均匀性是重要的，这是因为建筑师和照明设计师为了美学的诉求而竭尽全力地遮掩照明装置上的各个亮点和颜色变化。例如，灯具可以安装在凹进处内（或离壁较远的距离处）以隐藏扇形效应和直接眩光。当照明装置展现出不得不使用其他技术来隐藏的突出颜色或亮度非均匀性时，在壁上创建均匀颜色的产品的价值大大降低。

在照明装置中使用的彩色LED光源的离散性质使得更难以为基于LED的直视照明装置提供均匀的亮度和颜色。之前的方案通常采用附加硬件（例如，二次透镜）来尝试获得外观上的均匀性。然而，这些方案并未提供具有所期望的光输出特性和美学诉求的照明装置。

因此，在本领域中存在对提供基于LED的直视照明装置的需求，所述照明装置从多个LED产生令人满意的光输出混合，使得其发光表面在亮度和颜色上看起来基本均匀，而无需使用二次透镜或其他技术，并且可以可选地克服现有混合解决方案的一个或多个缺陷。

发明内容

本公开针对用于在直视照明装置中产生在亮度和颜色上基本均匀的混合光的发明方法和装置。申请人已经认识并领会到直视照明装置的发光表面的均匀性可以通过采用混合腔的组合而得到改善。在一个实施例中，照明装置包括多个光源，其组合地被配置成生成多个不同颜色的光（例如，使用不同颜色LED的群组）。照明装置还包括第一光混合腔，以及与第一光混合腔光通信的一个或多个第二光混合腔。例如，一个或多个小光混合腔可以与大光混合腔光通信。在该示例中，至少一个直接可见的出光表面耦合到大光混合腔。光源包含在（多个）小光混合腔中，所述小光混合腔被配置成防止从光源发射的光直接撞击在（多个）出光表面上。光从（多个）小光混合腔行进通过（多个）开口以光照大光混合腔。大光混合腔和（多个）出光表面被配置成混合从光源发射的光，使得离开（多个）出光表面的所有光在亮度和颜色上基本均匀。

一般地，在一个方面中，照明装置包括：多个光源，其组合地被配置成生成多个不同颜色的光；第一腔，其被配置成混合所述多个不同颜色的光；至少一个出光表面，其耦合到所述第一腔且被配置成进一步混合从光源发射的光；以及第二腔，其包含光源且具有至少一个壁和与所述第一腔通信的开口。所述壁被配置成防止从光源发射的光直接撞击到出光表面上。所述开口被配置成准许从光源发射的光通过开口从第二腔行进到第一腔。第一腔和出光表面一起被配置成混合从光源发射的光，使得离开所述至少一个出光表面的所有光在亮度和颜色上基本均匀。

在一些实施例中，出光表面包括至少一个直接可见的表面。在至少一个实施例中，出光表面包括至少一个漫透射表面。