專利名稱：Led陣列光束控制燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于當(dāng)在光束產(chǎn)生燈具中使用時(shí)驅(qū)動(dòng)LED陣列的系統(tǒng)和方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)這種燈具的陣列以生成圖像或光圖案的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明還涉及防止溢射光以及控制LED陣列的光束角。此外，本發(fā)明涉及一種用于最大化LED的光輸出而同時(shí)維持LED處于或低于它們的最佳工作溫度并且維持LED陣列或多個(gè)LED陣列間的一致性的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
高功率LED通常在例如建筑照明行業(yè)(在商店中、在辦公室和企業(yè)中)以及娛樂(lè)行業(yè)(在劇院、電視演播室、音樂(lè)會(huì)、主題公園、夜總會(huì)和其他場(chǎng)所中)的燈具中使用。在這些應(yīng)用中，LED陣列被頻繁地用于向觀眾展現(xiàn)圖像。通常，在投射大型圖像時(shí)，會(huì)將圖像劃分成多份，然后將這些份傳送到陣列的各部分。這些圖像的傳輸可能會(huì)需要較大的帶寬。在這些應(yīng)用中，LED也被頻繁用于投射光束。在這些應(yīng)用中，通常需要在不超過(guò)LED的工作溫度的情況下獲取LED的最大可能光輸出。LED的溫度敏感性較高，在過(guò)高溫度下運(yùn)行LED不僅會(huì)減小LED的輸出，還會(huì)縮短 LED的壽命。在這些應(yīng)用中，也經(jīng)常期望來(lái)自多個(gè)LED陣列的圖像、一個(gè)或多個(gè)光束的顯現(xiàn)保持一致的亮度。本領(lǐng)域所公知的是，在LED系統(tǒng)中包括溫度傳感器來(lái)測(cè)量LED的溫度，并且使用該信息來(lái)控制工作電流和電壓，從而使得LED總是工作在安全的工作參數(shù)內(nèi)。然而，臨界溫度是LED半導(dǎo)體芯片自身的溫度，而這一溫度的探測(cè)器通常被置于測(cè)量LED封裝或者散熱部件的溫度，而不是直接測(cè)量芯片的溫度。為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，許多制造商在工作參數(shù)中包括了安全帶或死空間以確保溫度不會(huì)升得過(guò)高。這安全帶意味著LED永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到最大可能亮度?？紤]一組LED的總功率和熱消耗而非每個(gè)單獨(dú)LED的功率和熱消耗也是公知的。 例如，如果燈具具有安裝在單個(gè)電路板或者散熱部件上的紅色、綠色和藍(lán)色LED，那么在僅紅色LED點(diǎn)亮的情況下這些紅色LED有可能比在所有這三組紅色、綠色和藍(lán)色均同時(shí)點(diǎn)亮的情況下以更高的功率運(yùn)行。這些LED陣列燈具還被用于投射彩色光束。對(duì)于顏色控制，通常是使用不同顏色的LED陣列。例如，常用配置是使用紅色、綠色和藍(lán)色LED的混合。這一配置允許用戶通過(guò)混合適當(dāng)?shù)燃?jí)的這三種顏色來(lái)創(chuàng)建他們所期望的顏色。例如，點(diǎn)亮紅色和綠色LED而同時(shí)保持藍(lán)色熄滅的結(jié)果是表現(xiàn)出黃色的輸出。類似地，紅色和藍(lán)色的結(jié)果將品紅色，藍(lán)色和綠色的結(jié)果將是青色。通過(guò)由顏色進(jìn)行LED合理控制，用戶可以在由陣列中使用的LED顏色所限定的色域內(nèi)得到他們期望的任何顏色。也可以使用三種顏色以外的顏色。例如，公知的是，將琥珀色或白色LED添加到紅色、綠色和藍(lán)色能夠增強(qiáng)顏色的混合并且提高可用的色域。在燈具的陣列中可以布置不同顏色的LED，其中在每個(gè)LED之間存在物理隔離，
4并且，這種隔離與芯片尺寸和針對(duì)每種顏色的放置的差異結(jié)合在一起，可能影響單個(gè)顏色的傳播并且導(dǎo)致出現(xiàn)令人反感的溢射光和組合后的混合顏色輸出光束的彩色鑲邊現(xiàn)象 (color fringing) 0常用的是在每個(gè)LED前使用透鏡或者其他光學(xué)設(shè)備來(lái)控制輸出光束的形狀和角度；然而這些光學(xué)設(shè)備通常永久附著到燈具，需要工具和熟練工來(lái)更換，并且此外可能必須對(duì)每個(gè)LED或者單個(gè)像素單獨(dú)地更換。若能夠不使用工具而同時(shí)簡(jiǎn)單且快速地更換整個(gè)陣列的這些光學(xué)設(shè)備將會(huì)是十分有益的。因而需要一種價(jià)格便宜的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠最大化燈具中的所連接LED的輸出而同時(shí)使得在LED陣列燈具的陣列中亮度一致。還需要一種用于實(shí)現(xiàn)在燈具陣列中顯示圖像或者光圖案的系統(tǒng)和方法，該顯示受傳統(tǒng)相對(duì)低的帶寬控制協(xié)議的控制。還需要一種用于LED陣列燈具的光束控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠被快速和簡(jiǎn)單地更換，并且能夠提供溢射光減低和光束角控制方面的改進(jìn)。


為了更完整地理解本發(fā)明及其有益效果，現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)行下面的描述，在附圖中類似的參考編號(hào)指示類似的特征，其中圖1示出了 LED陣列多參數(shù)自動(dòng)燈具；圖2示出了圖1中的多參數(shù)自動(dòng)燈具實(shí)施方式的示例LED陣列；圖3示出了 LED的溫度與時(shí)間的示例圖；圖4示出了 LED的溫度與功率的示例圖；圖5示出了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，其顯示了主要軟件組件；圖6示出了一種自動(dòng)燈具陣列，每個(gè)自動(dòng)燈具具有LED陣列，其中所述燈具以線性排列被布置；圖7示出了以二維陣列布置的自動(dòng)燈具陣列，其中每個(gè)燈具包括LED陣列以便顯示圖像或光圖案；圖8示出了以二維陣列布置的自動(dòng)LED陣列燈具的另一實(shí)施方式；圖9示出了圖7的燈具陣列的又一實(shí)施方式，其中燈具之間的間隔已經(jīng)被增大；圖10示出了圖7的燈具陣列的另一實(shí)施方式，其中燈具之間的間隔不均勻或不一致；圖11示出了本發(fā)明的替換實(shí)施方式，其中光束控制系統(tǒng)接近LED陣列安裝；圖12示出了圖11的光束控制系統(tǒng)的視圖，其中光束控制系統(tǒng)與LED陣列分離；圖13示出了現(xiàn)有技術(shù)的LED陣列照明燈具的問(wèn)題；圖14示出了圖11的光束控制陣列實(shí)施方式的單個(gè)單元；圖15示出了圖14的光束控制陣列實(shí)施方式的分解圖示；圖16示出了圖14的光束控制陣列實(shí)施方式的分解圖示。
具體實(shí)施例方式在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中使用類似的編號(hào)指代各個(gè)附圖的類似和相應(yīng)部分。
本公開(kāi)總體上涉及一種用于當(dāng)在光束產(chǎn)生燈具中使用時(shí)驅(qū)動(dòng)LED陣列的方法，更特別地是涉及一種有關(guān)最大化LED的光輸出而同時(shí)維持LED處于或低于它們的最佳工作溫度的方法。在一種實(shí)施方式中，本公開(kāi)使用LED陣列中的溫度傳感器且使用預(yù)測(cè)算法來(lái)最大化LED輸出。圖1示出了具有LED陣列12光源的自動(dòng)燈具10的實(shí)施方式。在所顯示的實(shí)施方式中，所述燈具被安裝到軛14，該軛14能夠?yàn)闊艟?0的LED陣列12提供馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的云臺(tái) (pan and tilt)移動(dòng)。所述軛轉(zhuǎn)而被安裝到頂盒(top box) 16，該頂盒16可以容納移動(dòng)處理電子設(shè)備42、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器44和LED的驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備48以及用以允許該頂盒16例如從工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DMX512數(shù)據(jù)流或一些其他類似協(xié)議中接收數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)40。在另一實(shí)施方式中，頂盒16還可以容納能夠在DMX512信號(hào)的指令下輸出像素映射圖像的媒體服務(wù)器46。 媒體服務(wù)器可以是能夠被容易地移除或替代的模塊。像素映射圖像可以控制單獨(dú)的LED或者控制包括LED陣列12中的臨近紅色、綠色和藍(lán)色LED的LED像素，以使得其作為圖像顯示中的像素。在LED燈具中以這種方式使用LED顯示圖像為本領(lǐng)域所公知。圖2示出了圖1的多參數(shù)燈具10的LED陣列12的實(shí)施方式，其中在LED陣列12 中具有多個(gè)LED 20。在所示的實(shí)施方式中，LED 20被安裝在基底或者電路板22上。LED 20可以是單個(gè)顏色和類型，或者如這里所顯示的，LED 20可以是多種顏色。在所示出的示例中，使用了三種顏色的LED 紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色⑶。本公開(kāi)不受所使用的LED的數(shù)目或類型的限制，任何布局的任何數(shù)目任何類型LED或OLED均是可用的。溫度探測(cè)器M也被安裝在所述基底或者電路板22上。在替換實(shí)施方式中，溫度探測(cè)器24也可以被安裝在諸如散熱部件(未示出)之類的其他位置。圖3示出了關(guān)于LED或LED陣列的溫度與時(shí)間圖32的示例曲線30，所述LED或 LED陣列以固定功率等級(jí)運(yùn)行。當(dāng)功率被設(shè)置成標(biāo)稱等級(jí)時(shí)，溫度將隨時(shí)間升高并且趨向于漸進(jìn)極限34。圖4示出了關(guān)于LED或LED陣列的溫度與時(shí)間圖42的示例曲線40。在這種情況下，溫度隨著功率的增加而升高。當(dāng)接近散熱部件不能消耗所產(chǎn)生的熱量所處的點(diǎn)44時(shí)， 陣列可能進(jìn)入熱失控(thermal runaway)狀態(tài)，在該狀態(tài)中溫度迅速升高并且LED被永久損壞。避免這一結(jié)果是十分重要的。在所示出的實(shí)施方式中，使用了單個(gè)探測(cè)器。該探測(cè)器可以由單個(gè)傳感器構(gòu)成或者可以由溫度傳感器組成，其中該溫度傳感器具有熱連接以從電路板22或者散熱部件上的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域或位置接收溫度信號(hào)。在其他實(shí)施方式中，溫度探測(cè)器可以具有位于電路板22或者散熱部件(未示出)的不同區(qū)域上的若干傳感器。在其他實(shí)施方式中，可以使用若干單獨(dú)的傳感器或探測(cè)器以向下面描述的LED驅(qū)動(dòng)軟件提供溫度f(wàn)e息。圖5示出的是圖1所示的實(shí)施方式的主要軟件組件的實(shí)施方式。至控制臺(tái)(未示出)的用戶輸入50在被通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路M傳送到燈具(未示出)上載有的電子設(shè)備56之前，先在控制臺(tái)上被處理52。數(shù)據(jù)流首先在機(jī)載電子設(shè)備56上被處理，并且分離出其主要成分。燈具移動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞到移動(dòng)處理部分58，隨后傳遞到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器60。另一主要成分是針對(duì)LED陣列(未示出)的期望輸出的圖像或光圖案數(shù)據(jù)。由圖1的LED驅(qū)動(dòng)器硬件48以及軟件驅(qū)動(dòng)器66執(zhí)行的程序中的一種程序如下a.將LED功率設(shè)置為已知值；
b.使用溫度探測(cè)器測(cè)量基底或電路板的溫度；c.測(cè)量和建立如圖3所示的溫度隨時(shí)間的上升速率曲線；d.將功率增加已知量，并且重復(fù)(b)和(C)以建立如圖4所示的溫度隨功率的上升速率曲線；e.進(jìn)行盡可能多的測(cè)量以使得這一數(shù)據(jù)完整遍歷標(biāo)稱工作范圍。所建立的曲線可以被回推(extrapolated back)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)根據(jù)任何期望輸入功率的最終穩(wěn)態(tài)芯片溫度和達(dá)到這一溫度所需的時(shí)間兩者的預(yù)測(cè)?，F(xiàn)在，當(dāng)需要最大化持續(xù)工作的燈具的任何特定LED或者LED的子組的輸出時(shí)， 我們可以采用點(diǎn)亮LED的子組所需的功率，將該功率與用于整個(gè)LED集合的已知數(shù)據(jù)和這些LED的已知功率和溫度上升速率曲線以及由溫度探測(cè)器返回的當(dāng)前溫度進(jìn)行比較，并且導(dǎo)出可能用于該子組的總功率。例如，如果當(dāng)所有R、G和B LED均被點(diǎn)亮?xí)r整個(gè)燈具的總功率容量是300W，且用戶希望僅點(diǎn)亮R和G LED。假設(shè)所有三組的標(biāo)稱耗能相等，且所有三組均有效，則當(dāng)想運(yùn)行三組中的兩組時(shí)，簡(jiǎn)單的方案是供應(yīng)整個(gè)容量功率的2/3或者供應(yīng) 200W。然而，通過(guò)記錄如圖3所示的燈具的溫度上升以及功率和溫度之間的關(guān)系，我們可以將功率增加到例如250W，而在所有LED上仍然維持可接受的溫度。在另一實(shí)施方式中，當(dāng)間歇性使用時(shí)，例如用作閃光燈(strobe)時(shí)，我們可以增加供應(yīng)給LED的功率。在這種情況下，我們可以使用如圖3所示的關(guān)于溫度/時(shí)間關(guān)系以及如圖4所示的溫度/功率關(guān)系的知識(shí)，由于知道LED將隨后關(guān)閉一段時(shí)間從而能夠消耗熱量，則當(dāng)LED開(kāi)啟時(shí)可以以大量增加的等級(jí)來(lái)施加功率。在另一實(shí)施方式中，我們給溫度探測(cè)器報(bào)告的溫度施加補(bǔ)償以補(bǔ)償可能存在于 LED芯片和熱探測(cè)器的位置之間的熱慣性。在一種實(shí)施方式中，這一補(bǔ)償?shù)男问绞窃黾铀鶞y(cè)量的溫度值的。在優(yōu)選實(shí)施方式中，這一補(bǔ)償基于陣列中正被驅(qū)動(dòng)的LED的已知值，根據(jù)溫度變化率函數(shù)來(lái)增加所測(cè)量的溫度值。在另一實(shí)施方式中，可以使用風(fēng)扇(未示出)來(lái)輔助進(jìn)行LED冷卻。在一些諸如劇院或歌劇院機(jī)構(gòu)的娛樂(lè)場(chǎng)所，減少燈具產(chǎn)生的噪音是十分重要的，將任何風(fēng)扇以盡可能低的速度運(yùn)行能夠有利于實(shí)現(xiàn)這一需要?？梢钥刂骑L(fēng)扇的速度，以在保持風(fēng)扇的速度盡可能地低的同時(shí)提供合適的冷卻量，從而最小化由燈具產(chǎn)生的噪音。燈具優(yōu)選地使用關(guān)于以下的知識(shí)來(lái)控制風(fēng)扇速度以最小化噪音(i)由溫度探測(cè)器24報(bào)告的溫度，(ii)LED所需要的功率和由此的熱負(fù)荷，以及(iii)當(dāng)前環(huán)境溫度。在單個(gè)LED陣列中，可以使用程序來(lái)控制整個(gè)陣列保持一致，從而LED的控制信號(hào)的調(diào)整是一致的。在替換實(shí)施方式中，可以僅用程序來(lái)控制陣列的子集，特別是當(dāng)使用多個(gè)溫度傳感器或溫度探測(cè)器時(shí)。在后一情況下，如果使用燈具來(lái)提供光，那么可能會(huì)期望最大化來(lái)自每個(gè)子區(qū)域的輸出。如果燈具被用于投射圖像，那么可能會(huì)期望最大化整個(gè)LED陣列中的調(diào)整一致性。圖6示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方式。在這一實(shí)施方式中，一系列安裝在軛上的自動(dòng)LED燈具50、52和54通過(guò)串行菊花鏈信號(hào)和電纜56、58和60被連接到一起。在使用 DMX512的實(shí)施方式中，輸入電纜56將來(lái)自控制臺(tái)的DMX512信號(hào)傳送到第一燈具50，隨后以菊花鏈方式通過(guò)電纜58傳送到燈具52，通過(guò)電纜60傳送到燈具54。每個(gè)自動(dòng)LED燈具 50,52和54可以被尋址到，從而對(duì)特定于所述燈具的DMX512信號(hào)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)。每個(gè)LED燈具50、52和54可以包括媒體服務(wù)器，該媒體服務(wù)器在DMX512信號(hào)的指令下能夠輸出像素映射圖像，該DMX512信號(hào)在其關(guān)聯(lián)LED陣列中控制LED。通過(guò)DMX512信號(hào)的指令，這一系列燈具能夠以相協(xié)作的方式動(dòng)作。例如，所述燈具可以互相共享溫度信息和控制臺(tái)，這樣如果需要的話，所述燈具可以協(xié)作，以致驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)LED，使得作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)器的上述程序的結(jié)果對(duì)于顏色和強(qiáng)度的校正在LED燈具陣列中是統(tǒng)一的，而不是僅僅針對(duì)單獨(dú)的 LED或者單獨(dú)的LED陣列或者子陣列。如以下的更詳細(xì)描述，還可以使用這種協(xié)作使得單個(gè)圖像在所有LED陣列上出現(xiàn)、在燈具50的部分1上出現(xiàn)、在燈具52的部分2上出現(xiàn)以及在燈具54的部分3上出現(xiàn)。當(dāng)使用LED燈具陣列投射單個(gè)圖像時(shí)，可能會(huì)期望燈具之間的光顏色和輸出調(diào)整為統(tǒng)一的。如果使用燈具陣列提供光而不是顯示圖像，可能會(huì)期望來(lái)自每個(gè)陣列的總輸出在燈具陣列中一致。所顯示的圖像可以是靜止圖像或者代表由每個(gè)LED燈具10內(nèi)的本地存儲(chǔ)所提供的基于圖像的活動(dòng)視頻的圖像流。圖7、圖8、圖9和圖10均示出了 LED陣列燈具陣列的各種示例實(shí)施方式。圖7是較小的四燈具102、104、106、108陣列100，其中所述燈具均勻地垂直間隔120，且均勻地水平間隔122。根據(jù)間隔信息、陣列的大小和將被投射的圖像的大小，在一個(gè)或多個(gè)燈具中或者在中央控制臺(tái)中的媒體服務(wù)器(未示出)對(duì)圖像的哪些部分分配到每個(gè)燈具進(jìn)行確定。 在這一實(shí)施方式中，燈具陣列包括單獨(dú)LED源110的RGB顏色分組112。不論位于哪里的媒體服務(wù)器，為了將圖像或者部分圖像映射到燈具的LED陣列，還訪問(wèn)關(guān)于每個(gè)燈具中的 LED/LED組陣列的大小和分布的信息。圖8示出了均勻間隔的LED陣列燈具204的較大陣列200。方框202示出了垂直 220和水平222圖像大小，以該方框202邊界內(nèi)的單獨(dú)的燈具204均勻間隔，且每個(gè)燈具的垂直230和水平232位置已知。根據(jù)這一信息和將被顯示的圖像大小，在一個(gè)或多個(gè)燈具中或者在中央控制臺(tái)中的媒體服務(wù)器(未示出)可以確定圖像的哪些部分分配給每個(gè)燈具。圖9示出了相同陣列200，但是在垂直240和水平242的更大邊界圖像244大小上布局，且不同的燈具249垂直246和水平248定位。根據(jù)這一信息和將被顯示的圖像大小， 在一個(gè)或多個(gè)燈具中或者在中央控制臺(tái)中的媒體服務(wù)器(未示出)可以確定圖像的哪些部分分配給每個(gè)燈具。圖10示出了隨機(jī)陣列200，但在垂直250和水平252的邊界圖像大小上布局，不同的燈具259垂直256和水平258定位。根據(jù)這一信息和將被顯示的圖像大小，在一個(gè)或多個(gè)燈具中或者在中央控制臺(tái)中的媒體服務(wù)器(未示出)可以確定圖像的哪些部分分配給每個(gè)燈具。圖11示出了本發(fā)明的實(shí)施方式裝有光束控制陣列414的具有LED陣列的自動(dòng)燈具400可以被安裝到鄰近LED 404的燈具前端。光束控制陣列414通過(guò)保持夾412保持在燈具400上。保持夾412可以為凹陷的，這樣在光束控制陣列414突然移除時(shí)，所述單元是安全的。在替換實(shí)施方式中，光束控制陣列414可以是燈具的固定結(jié)構(gòu)。然而，在優(yōu)選實(shí)施方式中，光束控制陣列414是可移除的，由此它可以被清洗、或者用不同形狀的陣列替換或代替，這樣的好處將在下面描述。圖12示出了圖11所示的實(shí)施方式的分解圖。燈具400包括LED陣列304。光束控制陣列414可以被安裝到鄰近LED 404的燈具前端。光束控制陣列414通過(guò)保持夾412
8而被維持在燈具400上，并且作為單個(gè)項(xiàng)易于安裝和移除。圖13示出了現(xiàn)有技術(shù)的LED陣列燈具出現(xiàn)的問(wèn)題。圖13示出了可用在LED陣列燈具中的兩個(gè)LED引起溢射光和/或彩色鑲邊現(xiàn)象。LED 422和LED 424可以是不同的顏色，由于LED芯片的不同光學(xué)特性和構(gòu)成，各自產(chǎn)生在光束擴(kuò)散(beam spread)上不同的光束432和434。不同的光束擴(kuò)散意味著來(lái)自LED 422和424的光束將以下述方式照射被照亮的對(duì)象440 對(duì)象的區(qū)域444和446僅由單個(gè)LED照亮，而不是由所期望的兩個(gè)LED的混合照亮。這導(dǎo)致區(qū)域444和446與中心混合區(qū)域的顏色不同，并出現(xiàn)彩色鑲邊現(xiàn)象。為了清楚和簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里僅示出了兩個(gè)LED，但是在包括多于兩個(gè)顏色的LED的系統(tǒng)中存在相同的問(wèn)題。圖14示出了光束控制陣列414的單個(gè)單元。來(lái)自與圖13顯示的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中使用的相同LED 442和424但具有不同光束角的光輸出照射到對(duì)象440上。然而，在所公開(kāi)的設(shè)備中，來(lái)自LED 442和424的光由光學(xué)元件450和天窗遮蔽416改變，由此來(lái)自每個(gè)LED的光束角被限制為非常小，并且彩色鑲邊區(qū)域444和446在尺寸上顯著地減小。光學(xué)元件450是系統(tǒng)中的可選組件，其可以是透鏡、透鏡陣列、微透鏡陣列、全息光柵、衍射光柵、漫射器或本領(lǐng)域已知的其他光學(xué)設(shè)備?？梢钥闯觯淖兲齑罢诒?16的高度將改變輸出光束的受限光束角。較高的天窗416將產(chǎn)生較窄光束，較短的天窗將產(chǎn)生較寬光束。天窗遮蔽416可以是固定高度或者可以是可調(diào)節(jié)的。天窗遮蔽416優(yōu)選地為非反射型的以避免溢射光，這可以通過(guò)用啞光黑涂料、電鍍或者本領(lǐng)域已知的其他覆層對(duì)天窗遮蔽進(jìn)行噴漆或涂覆從而優(yōu)選地吸收或散射光而不反射光來(lái)達(dá)到。LED 422和424可以是單一顏色和類型，或者如這里所示的，可以是多種顏色。在所示出的示例中使用了兩種顏色的LED。本發(fā)明不對(duì)所使用的LED的數(shù)量、顏色或類型進(jìn)行限制，并且適用于任何布局的任何數(shù)量任何類型和任何顏色的LED或0LED。圖14顯示了 LED 422和424兩者在同一個(gè)天窗遮蔽416 中，然而其他的實(shí)施方式可以針對(duì)每個(gè)LED使用單獨(dú)的天窗遮蔽。在替換實(shí)施方式中，為了得到類似的結(jié)果，可以用增加天窗的寬度418來(lái)取代增加天窗416的高度419.圖15示出了光束控制陣列414的實(shí)施方式的分解圖。光束控制陣列414包括天窗遮蔽陣列462，該天窗遮蔽陣列462包括多個(gè)單元420。光學(xué)元件載體452安裝到天窗遮蔽陣列462上，該光學(xué)元件載體452被夾持到所述天窗陣列462的單元420中。每個(gè)光學(xué)元件載體452又可以包括光學(xué)元件450。這里示出的光學(xué)元件450是微透鏡陣列；然而，本發(fā)明并不限于此，光學(xué)元件450可以是本領(lǐng)域已知的任何光學(xué)光束控制設(shè)備。每個(gè)光學(xué)元件450被夾持到相關(guān)聯(lián)的光學(xué)元件載體452中。在光束控制陣列的一種實(shí)施方式中，每個(gè)光學(xué)元件450是相同的，但在另一實(shí)施方式中在光束陣列414中光學(xué)元件450可以是不同的。例如，替換的光學(xué)元件450可以具有兩個(gè)不同光束角。在又一實(shí)施方式中，圍繞光束控制陣列414外圍的光學(xué)元件450可以具有與在光束控制陣列414中心的光學(xué)元件450的光束角不同的一個(gè)光束角。在另外的實(shí)施方式中，天窗遮蔽陣列462的高度可以是變化的以形成射出光的不同受控光束角。不同光學(xué)元件和天窗陣列高度的這種組合可以被有利地選擇，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)波形和質(zhì)量的精細(xì)控制。盡管示出的是光學(xué)元件的上述各種組合，但是整個(gè)光束控制陣列414可以作為單個(gè)易于替代項(xiàng)而被安裝或者從燈具移除。當(dāng)安裝在所述燈具上時(shí)，光束控制陣列鄰近安裝在LED 電路板478上的LED 482，減少了彩色鑲邊或者暈影，并且控制光束角從而向照明設(shè)計(jì)者提
9供更好控制和限定的單一同種顏色光束。在一種實(shí)施方式中，光學(xué)元件和天窗陣列被提供為使得具有12°、25°和45°的角度的對(duì)稱光束是可用的。在另外的實(shí)施方式中，使用非對(duì)稱光學(xué)元件提供橢圓光束，例如在一個(gè)方向上是15°，在正交方向上是45°。這里給出的光束角僅是一些示例，本發(fā)明并不限于此。在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的同時(shí)，在光束控制陣列內(nèi)任何光束角或者光束角的組合是可能的。光束控制陣列414還可以為L(zhǎng)ED 404提供機(jī)械保護(hù)和防塵。為了實(shí)現(xiàn)這種保護(hù)而同時(shí)光學(xué)元件又不影響光束角，可以使用包括透明平面窗口的光學(xué)元件。這種窗口對(duì)光束沒(méi)有影響，而同時(shí)仍能提供保護(hù)和除塵。控制陣列414也可以具與所顯示的這些單元形狀不同的單元。例如，所述單元可以是圓形或者六邊形或者其他規(guī)則或不規(guī)則形狀。用戶或者租賃公司可以儲(chǔ)備一套具有不同光學(xué)元件和天窗陣列高度的不同光束控制陣列，以便于快速和方便地定制燈具從而提供當(dāng)前事件或顯示所需要的光束角。圖16示出了光束控制陣列414的實(shí)施方式的組裝陣列。圖16是圖15的反方向觀看的，并且顯示了組裝的光束控制陣列414。天窗遮蔽陣列462單元420可以包括多個(gè)子隔間480，每個(gè)子隔間480均可以控制單個(gè)LED芯片的光輸出。光學(xué)元件載體452夾持到天窗遮蔽陣列462中，并且轉(zhuǎn)而包括光學(xué)元件450。光學(xué)元件450鄰近LED芯片482，LED芯片482安裝在LED支撐件478上。每個(gè)LED 482包括單個(gè)顏色的單個(gè)LED芯片或者相同或不同顏色的一組LED芯片。例如，在一種實(shí)施方式中，LED 482包括紅色、綠色、藍(lán)色和琥珀色芯片每種一個(gè)。在這種系統(tǒng)中，每個(gè)LED芯片可以單獨(dú)地與天窗遮蔽單元420的子隔間 480對(duì)準(zhǔn)。雖然本公開(kāi)針對(duì)有限數(shù)量的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員受益于本公開(kāi)，將可以領(lǐng)會(huì)到其他不偏離這里描述的本公開(kāi)的范圍的實(shí)施方式可以被設(shè)計(jì)出。本公開(kāi)已進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是在不偏離本公開(kāi)的實(shí)質(zhì)和范圍情況下，可以對(duì)此進(jìn)行各種改變、代替和替換。
10
權(quán)利要求
1.一種燈具，該燈具包括 LED陣列組；包括多個(gè)天窗單元的天窗遮蔽；其中所述單元被排布成LED組與所述天窗遮蔽的天窗單元配對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中 單獨(dú)的LED組包括單個(gè)LED。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中 單獨(dú)的LED組包括多個(gè)不同顏色的LED。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中所述天窗遮蔽的單獨(dú)單元具有限制來(lái)自與該單元配對(duì)的LED組的光束角的深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈具，其中 較短深度的單元提供寬光束角。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈具，其中 較長(zhǎng)深度的單元提供寬光束角。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈具，其中 所述天窗遮蔽的單元的深度是可調(diào)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中所述天窗遮蔽的單獨(dú)單元具有限制來(lái)自與該單元配對(duì)的LED組的光束角的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈具，其中 較寬寬度的單元提供寬光束角。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈具，其中 較小寬度的單元提供窄光束角。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燈具，其中 所述天窗遮蔽的單元的寬度是可調(diào)的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中 所述天窗遮蔽單元具有非反射表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中 所述天窗遮蔽能夠從所述燈具移除。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中 所述天窗遮蔽單元是矩形的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中 所述天窗遮蔽單元是六邊形的。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燈具，其中 所述天窗遮蔽單元是圓形的。
17.一種用于LED陣列燈具的光束控制陣列，該光束控制陣列包括 多個(gè)單元，單獨(dú)的LED組與該單元配對(duì)；光束控制單元還包括光學(xué)元件，以使得來(lái)自所述LED組的光通過(guò)所述光學(xué)元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 單獨(dú)的LED組包括單個(gè)LED。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 單獨(dú)的LED組包括多個(gè)不同顏色的LED。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 所述光學(xué)元件是透鏡。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中所述光學(xué)元件是透鏡陣列、微透鏡陣列、全息光柵、衍射光柵、漫射器或其他光學(xué)設(shè)備。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 所述陣列中的光學(xué)元件是相同的。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 所述陣列中的光學(xué)元件是不同的。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 來(lái)自每個(gè)所述光學(xué)元件的光束角是對(duì)稱的。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 來(lái)自每個(gè)所述光學(xué)元件的光束角是非對(duì)稱的。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 所述光學(xué)元件保護(hù)與該光學(xué)元件配對(duì)的LED組。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 所述陣列中的光學(xué)元件能夠從所述單元單獨(dú)地移除。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光束控制陣列，其中 所述光束控制陣列能夠從所述LED陣列燈具移除。
全文摘要
本發(fā)明提供了LED陣列系統(tǒng)，利用該LED陣列系統(tǒng)為L(zhǎng)ED陣列燈具提供減弱的彩色鑲邊、減低的溢射光以及提供光束角控制和LED保護(hù)。
文檔編號(hào)F21S8/00GK102216673SQ200980141794
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者帕維爾·尤里克, 弗朗齊歇克·庫(kù)比什 申請(qǐng)人:羅布照明有限公司