具有多个反射器对的聚光系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103998859 A (43)申请公布日 2014.08.20 C N 1 0 3 9 9 8 8 5 9 A (21)申请号 201280062887.6 (22)申请日 2012.12.20 PA201170744 2011.12.21 DK F21V 7/09(2006.01) F21Y 101/02(2006.01) (71)申请人马田专业公司 地址丹麦奥胡斯 (72)发明人 J.盖德加德 T.詹森 (74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所 11105 代理人陈晓帆 (54) 发明名称 具有多个反射器对的聚光系统 (57) 摘要 本发明涉及一种照明装置的聚光。

2、器，其从多 个光源收集光并将已收集的光组合为公共光束， 其中公共光束通过光闸耦接。光源偏离且绕光学 轴分布，且光束收集器包括围绕光学轴的第一反 射器和围绕光学轴的第二反射器，其中第一反射 器朝第二反射器反射光源光束，且其中第二反射 器在沿光学轴的方向上反射光源光束。光束收集 器被分成多个反射器对，其中每个反射器对包括 第一反射器的第一表面部分和第二反射器的第二 表面部分，其中第二表面部分从反射器对的对应 第一表面部分接收光。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.19 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/DK2012/050487 2012.12.20。

3、 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/091654 EN 2013.06.27 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书14页 附图11页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书14页 附图11页 (10)申请公布号 CN 103998859 A CN 103998859 A 1/3页 2 1.一种照明装置，其包括： 偏离且绕光学轴分布的多个光源；其中所述光源产生多个光源光束； 光束收集器，其被调整来将所述光源光束组合成沿所述光学轴传播的公共光束；所述 光束收集器包括围绕所述光学轴的第一反射器和围绕所述光学轴的第二反射器，其中所述 。

4、第一反射器朝所述第二反射器反射所述光源光束，且其中所述第二反射器在沿所述光学轴 的方向上反射所述光源光束； 其中所述光束收集器被分成多个反射器对，其中每个反射器对包括所述第一反射器的 第一表面部分和所述第二反射器的第二表面部分，其中所述第二表面部分从所述反射器对 的所述对应第一表面部分接收光，且其中所述反射器对被调整来将所述光源光束耦接到光 闸，所述光闸沿所述光学轴配置。 2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述反射器对中的每个形成为角域，其中所 述第一表面部分形成于所述角域的外部处，且所述第二表面部分形成于所述角域的内部 处。 3.根据权利要求1至2所述的照明装置，其中所述第一表面部分被调。

5、整来调整所述光 源光束的形状使得大部分所述光源光束碰撞所述第二表面部分，且其中所述第二表面部分 被调整来将已接收的光源光束的所述形状修改成沿所述光学轴配置的光闸的形状。 4.根据权利要求1至3所述的照明装置，其中所述第一表面部分或所述第二表面部分 中的至少一个包括凸面部分和凹面部分两者。 5.根据权利要求1至4所述的照明装置，其中所述不同反射器对之间的相互大小关系 实质上类似于以下至少一个： 所述光源的发光特性之间的相互关系； 所述光源之间的相互大小关系； 所述光源光束的发光特性之间的相互关系； 所述光源光束之间的相互大小关系。 6.根据权利要求1至5所述的照明装置，其中已确定所述不同反射器对。

6、之间的所述相 互大小关系以实现以下至少一个： 所述光闸处的最大光输出； 上面光学投影系统被调整来成像所述光闸的目标表面处的最大光输出； 所述光闸处的预定义空间光谱分布； 上面光学投影系统被调整来成像所述光闸的目标表面处的预定义空间光谱分布。 7.根据权利要求1至6所述的照明装置，其中所述光束收集器包括光圈且所述反射器 对位于所述光圈周围。 8.根据权利要求1至7所述的照明装置，其中所述第一反射器和/或所述第二反射器 的至少部分具体实施为双向滤光片，其被调整来反射来自所述光源中的至少一个的光且传 输具有不同于所述光源的所述光的波长的光。 9.根据权利要求7或权利要求8所述的照明装置，其包括额外光。

7、源，所述额外光源被调 整来沿所述光学轴发光且使光穿过以下至少一个： 所述光束收集器的所述光圈或 所述双向滤光片。 权 利 要 求 书CN 103998859 A 2/3页 3 10.根据权利要求9所述的照明装置，其中所述额外光源是照明模块，其中所述照明模 块包括： 偏离且绕所述光学轴分布的多个额外光源，其中所述光源产生多个额外光源光束； 额外光束收集器，其被调整来将所述额外光源光束组合成沿所述光学轴传播的额外 公共光束；所述额外光束收集器包括围绕所述光学轴的第一额外反射器和围绕所述光学轴 的第二额外反射器，其中所述第一额外反射器朝所述第二额外反射器反射所述额外光源光 束，且其中所述第二额外反射。

8、器在沿所述光学轴的方向上反射所述额外光源光束；其中所 述额外光束收集器被分成多个额外反射器对，其中每个额外反射器对包括所述第一额外反 射器的第一额外表面部分和所述第二额外反射器的第二额外表面部分，其中所述第二额外 表面部分从所述额外反射器对的所述对应第一额外表面部分接收光。 11.一种光束收集器，其被调整来将由多个光源产生的多个光源光束组合成沿光学轴 传播的公共光束，所述光束收集器包括围绕所述光学轴的第一反射器和围绕所述光学轴的 第二反射器，其中所述第一反射器朝所述第二反射器反射所述光源光束，且其中所述第二 反射器在沿所述光学轴的方向上反射所述光源光束，其中所述光束收集器被分成多个反射 器对，。

9、其中每个反射器对包括所述第一反射器的第一表面部分和所述第二反射器的第二表 面部分，其中所述第二表面部分从所述反射器对的所述对应第一表面部分接收光，且其中 所述反射器对被调整来将所述光束耦接到光闸，所述光闸沿所述光学轴配置。 12.根据权利要求11所述的光束收集器，其中所述反射器对中的每个形成为角域，其 中所述第一表面部分形成于所述角域的外部中，且所述第二表面部分形成于所述角域的内 部处。 13.根据权利要求11至12所述的光束收集器，其中所述第一表面部分被调整来调整所 述光源光束的形状使得大部分所述光源光束碰撞所述第二表面部分，且其中所述第二表面 部分被调整来将已接收的光源光束的所述形状修改成。

10、沿所述光学轴配置的光闸的形状。 14.根据权利要求11至13所述的光束收集器，其中所述反射器对中的每个被调整来使 所述光源成像在沿所述光学轴的某个距离处且使所述距离处的所述光源的所述图像失真。 15.根据权利要求11至14所述的光束收集器，其中所述第一表面部分或所述第二表面 部分中的至少一个包括凸面部分和凹面部分两者。 16.根据权利要求11至15所述的光束收集器，其中所述光束收集器包括光圈且所述反 射器对位于所述光圈周围。 17.一种照明装置，其包括： 偏离且绕光学轴分布的多个光源，所述光源产生多个光源光束； 光束收集器，其被调整来将所述光源光束组合成沿所述光学轴传播的公共光束；所述 光束收。

11、集器包括围绕所述光学轴的第一反射器和围绕所述光学轴的第二反射器，其中所述 第一反射器朝所述第二反射器反射所述光源光束，且其中所述第二反射器在沿所述光学轴 的方向上反射所述光源光束且使光反射穿过光闸，所述光闸沿所述光学轴配置； 其中所述光束收集器包括光圈且所述第一反射器和所述第二反射器位于所述光圈周 围。 18.根据权利要求17所述的照明装置，其中所述照明装置包括额外光源，其被调整来 沿所述光学轴发光且使光通过所述光束收集器的所述光圈中的至少一个。 权 利 要 求 书CN 103998859 A 3/3页 4 19.根据权利要求18所述的照明装置，其中所述光源中的至少一个是发射宽光谱的光 的宽光。

12、谱光源且其中所述光源中的至少另一光源是发射窄光谱的光的窄光谱光源。 20.根据权利要求19所述的照明装置，其中所述至少一个窄光谱光源发射实质上以下 波长间隔内的光： 380nm,450nm； 450nm,495nm； 495nm,570nm； 570nm,590nm； 590nm,620nm； 620nm,750nm； 且其中所述宽光谱光源发射以下波长间隔中的至少两个内的光： 380nm,450nm； 450nm,495nm； 495nm,570nm； 570nm,590nm； 590nm,620nm； 620nm,750nm； 21.根据权利要求19至20所述的照明装置，其中所述照明装置包括。

13、： 至少一个窄光谱光源，其发射所述波长间隔450nm,495nm中的光； 至少一个窄光谱光源，其发射所述波长间隔495nm,570nm中的光； 至少一个窄光谱光源，其发射所述波长间隔620nm,750nm中的光； 且其中所述宽光谱光源发射所述以下波长间隔以外的光： 450nm,495nm； 495nm,570nm； 620nm,750nm； 22.根据权利要求19至21所述的照明装置，其中所述所述额外光源包括所述宽光谱光 源。 23.根据权利要求17至22所述的照明装置，其中所述额外光源是包括以下项的照明模 块： 偏离且绕所述光学轴分布的多个额外光源，所述额外光源产生多个额外光源光束； 额外光。

14、束收集器，其被调整来将所述额外光源光束组合成沿所述光学轴传播的额外公 共光束；所述额外光束收集器包括围绕所述光学轴的第一额外反射器和围绕所述光学轴 的第二额外反射器，其中所述第一额外反射器朝所述第二额外反射器反射所述额外光源光 束，且其中所述第二额外反射器在沿所述光学轴的方向上反射所述额外光源光束。 权 利 要 求 书CN 103998859 A 1/14页 5 具有多个反射器对的聚光系统 技术领域 0001 本发明涉及一种照明装置的聚光器，其从多个光源收集光并将已收集的光组合成 公共光束，且其中公共光束集中通过光闸。 0002 发明背景 0003 为了创建结合音乐会、实况转播、TV转播、体育。

15、赛事或作为建筑物安装的部分的各 种灯光效果和情境照明，娱乐行业中越来愈普遍使用创建各种灯光效果的灯具。通常娱乐 灯具创建具有束宽和发散度的光束且可能是(例如)创建具有均匀光分布的相对较宽光束 的柔光灯具/泛光灯具，或其可能是被调整来将图像投影到目标表面上的轮廓灯具。 0004 结合照明应用，发光二极管(LED)由于其能耗相对较低、效率高、寿命长和电子调 光的能力而变得越来越常用。照明应用中使用LED来进行一般的照明(诸如照明宽区域的 柔光灯/泛光灯)或产生宽的光束(例如，用于娱乐行业和/或建筑物安装)。例如，类似于 如由申请人Martin教授A/S提供的MAC101 TM 、MAC301 TM。

16、 、MAC401 TM 、MAC Aura TM 、Stagebar2 TM 、 Easypix TM 、Extube TM 、Tripix TM 、Exterior400 TM 系列的产品。其它LED还集成到投影系统中， 其中创建图像且朝目标表面投影图像，例如类似于也由申请人Martin教授A/S提供的的产 品MAC350Entour TM 或Exterior400Image Projector TM 。 0005 通常，基于LED的照明装置包括多个LED以实现高的光输出。一般来说，希望具有 能够照明极亮光束且同时极具能量效率的照明装置，这意指光输出对功耗单位(例如，衡 量为流明对瓦特)尽可。

17、能高。然而，这对于其中一般通过光闸收集光(其是使用成像光学 系统而成像到目标表面上)的投影系统来说难以实现。已尝试实现基于有效LED的投影装 置的多次尝试，然而总是希望进一步改善光输出和效率。 0006 WO0198706、US6227669和US6402347公开了包括配置成平面阵列的多个LED的照 明系统，其中聚光透镜位于LED前方以聚焦光以(例如)照明预定区域/光闸或将光从二 极管耦接到光纤中。 0007 US5309277、US6227669、WO0198706、JP2006269182A2、EP1710493A2、US6443594公 开了照明系统，其中例如通过使多个LED相对于光学。

18、轴倾斜(JP2006269182A2、WO0198706、 US5309277)或通过使用位于每个LED前方的个别折射工具(US6443594、US7226185B、 EP1710493)朝公共焦点或聚焦区域引导来自LED的光。 0008 WO06023180公开了一种投影系统，其包括具有多个LED的LED阵列，其中来自LED 的光被引导朝向目标区域。LED可以被安装到弯曲底座的表面作为平面底座的表面或安装 到平面底座的表面。 0009 已多次尝试替代其中直接沿光学轴引导来自光源的光的系统以创建光学系统，在 光学系统中，绕光学轴配置光源且在实质上垂直于光学轴的方向上朝光学轴发光且反射体 被调整。

19、来接收光且沿光学轴反射光。例如，以下档案示出了这样的系统：JP2003347595、 EP1466807、US7237927、GB2432653、EP2062295、EP2339224、EP2339225A、US7891840B。这些 档案所共有的是以下事实：反射体被具体实施为反射来自光源的光的圆锥体或棱锥体，其 中圆锥体或棱锥体的各侧沿光学轴发射光。然而，这些系统的效率并不极高，因为由于以下 说 明 书CN 103998859 A 2/14页 6 事实而存在相对较高的光损耗：光束的顶部将会穿过圆锥或棱锥反射器的狭窄顶部/尖端 而不会沿光学轴反射。因此，这些系统具有低的光输出对功率单位。当公共。

20、光束被引导到 光闸且随后由投影系统收集时发生其它损耗。 0010 EP0978748公开了一种多光源单元，其包括： 0011 -多个光源，其用于发射光束； 0012 -聚光透镜； 0013 -反射镜，其用于将光束从多个光源引导到聚光透镜；和 0014 -光导元件，其用于通过光接收部分接收已聚集的光束且用于通过发光部分发射 光束， 0015 其中光束平行于聚光透镜的光学轴，在聚光透镜上面，来自多个光源的光束通过 聚光透镜上的各自位置入射且散射到光导元件的光接收部分中。反射镜包括第一反射镜和 第二反射镜，其中第一反射镜在与聚光透镜的光学轴交叉的方向上反射来自光源的光束且 第二反射镜允许反射自第一反。

21、射镜的光束通过在平行于聚光透镜的光学轴的方向上引导 光束而入射到聚光透镜中。第一反射镜是用于反射来自多个光源的光束的圆锥形内反射 镜，且第二反射镜是用于反射来自第一反射镜的光束的圆锥形外反射镜。光导元件混合光 束并减小其相干性以使光强分布变平坦。光导元件必须较长以将来自每个光源的光束混合 成可用于投影装置的公共光束，在投影装置中，公共光束照明其中调光体所在的光闸且投 影系统被设计来将光闸和/或调光体成像到目标表面上。光源是产生相对较狭窄又平行的 光束的半导体激光装置，且第一反射镜和第二反射镜的尺寸远大于光束。因此，当激光光束 将在第一反射镜和第二反射镜内部时，激光光束可因此被聚焦到光导元件中。。

22、然而，在照明 装置中，希望使用普通的LED，然而，普通的LED由于集光率问题而不能产生与激光装置一 样的狭窄又平行的光束。因此，如果用普通的LED取代EP0978748的激光装置，那么将会存 在较大的光损耗，因为第一反射镜反射的大部分光由于第二反射镜在圆锥体的顶部逐渐变 窄的事实而将不会碰撞第二反射镜。这些光将不会由第二反射镜反射朝向转换透镜。替代 地，EP0978748公开了可由凹透镜取代反射镜和聚光透镜。此时，放置光导元件使得其光学 轴与凹透镜的光学轴重合且其光接收光圈位于凹透镜的焦点处。所述实施方案产生较大的 光源单元，因为凹透镜必须远大于光束，尤其在其中使用普通的LED的情况下(因为来。

23、自普 通的LED的光束与激光光束相比将会相对较宽)。又另一问题是以下事实：普通的LED由 于制造工艺而通常具有矩形管芯且因此光导元件必须更长以充分混合光束。 0016 US6,830,359公开了一种照明或指示装置，其包括至少两个光源，每个光源与第一 光学系统相关联，其中每个第一光学系统在有限距离处形成光源的真实图像，光源的图像 在公共点处重合，从而构成二级光源，且光学轴穿过二级光源的第二光学系统由这个二级 光源形成照明或指示光束。在一个变体中，形成光源的真实图像的第一光学系统是配置在 绕光学轴的花冠体中的椭圆体的部分使得其第一焦点与光源重合且其第二焦点在光学轴 上相互重合且与第二光学系统的反。

24、射表面的物体焦点重合。第二光学系统被调整来使二级 光源成像在相距公共点无穷远处。这个照明装置因此不能用于其中光调节器的图像必须投 影到投影表面的投影系统。第二光学系统是执行为抛物线轮廓的自转体的凸反射表面。这 个自转体被配置使得其光学轴与对称轴重合，光学相对于对称轴配置使得其焦点与二级光 源重合。因此，来自不同光源的光束将构成公共光束的不同部分而不是被混合。 说 明 书CN 103998859 A 3/14页 7 0017 WO06027621公开了一种用于传递并重新格式化光源的输出的光引擎。光引擎具有 光源和用于朝目标反射来自光源的光的第一反射镜。第一反射镜具有第一焦点。第一反射 镜与其焦点。

25、之间提供偏光片。光引擎还可以包括具有第二焦点且被调整来朝第一反射镜反 射光的第二反射镜。第一反射镜和第二反射镜呈双曲线、椭圆形或抛物线，且光源的形状必 须匹配目标形状以创建具能量效率的系统。当使用球形对称光学系统时这通常并不可能， 因为LED由于制造工艺而通常被提供多边形形状，尤其是矩形形状。 0018 一般来说，发明背景灯具尝试通过尽可能增加许多光源来增加流明输出。然而，结 果是：关于功耗对光输出的效率极低。此外，大量光损耗，因为发明背景灯具通常只通过光 闸耦接光束的光的中心部分以给光闸提供均匀照明，这再次减小效率。灯具中的可用空间 通常有限且难以将许多光源装配到发明背景灯具中，例如因为与光。

26、源相关联的光学组件通 常占据大量空间。又另一方面是以下事实：来自具有不同颜色的光源的灯具的输出中通常 出现颜色假像。 0019 发明描述 0020 本发明的目的是为了解决与发明背景有关的上述限制并提供紧凑型投影照明装 置。这是由如独立权利要求中描述的照明装置来实现。附属权利要求描述了本发明的可能 实施方案。本发明的优点和优势在本发明的详述中加以描述。 0021 附图简述 0022 图1a至图1d示出了根据本发明的照明模块的实施方案； 0023 图2a和图2b示出了根据本发明的照明装置的实施方案； 0024 图3a和图3b示出了根据本发明的照明装置的实施方案，所述照明装置包括第一 照明模块和第二。

27、照明模块； 0025 图4示出了根据本发明的简易照明装置并示出了可能的设计参数； 0026 图5示出了设计方法中使用的反射器对的部分的透视图； 0027 图6示出了设计方法中使用的检测器； 0028 图7a至图7d示出了由根据本发明的照明装置产生的公共光束的截面强度绘制 图； 0029 图8a和图8b示出了聚光器，其中反射器对的大小不同。 0030 发明详述 0031 基于包括产生光束的多个LED的照明装置描述本发明，然而本领域一般技术人员 意识到，本发明涉及使用任何种类的光源(诸如放电灯、OLED、等离子光源、卤素光源、荧光 光源、激光、LED激光等等和/或其组合)的照明装置。应了解，已说明。

28、的实施方案被简化 且说明本发明的原理而不是说明确切实施方案。本领域一般技术人员将因此了解，本发明 可以许多不同方式具体实施且除了已说明的组件以外还包括其它组件。 0032 图1a至图1d示出了根据本发明的第一方面的照明模块101的一个实施方案。图 1a和图1b分别是底部和顶部透视分解图。图1c是沿图1a中的线A-A取得的简化截面图， 且图1d是沿图1c的线B-B取得的截面图(对应于聚光器113的俯视图)。 0033 照明模块101包括多个光源103和多个聚光器105，其中每个聚光器105被调整来 从光源103之一收集光且被调整来将已收集的光转换成光源光束(106，示为图1c中的点 线)。光源只。

29、在图1c中可见，因为其配置在聚光器105以下。应了解，在替代实施方案中， 说 明 书CN 103998859 A 4/14页 8 聚光器可以被调整来从一个以上光源收集光，例如在其中光源是具有发射不同颜色的多个 LED管芯的多色LED的情况下。还应注意，光源和/或聚光器可以不同，例如在其中使用不 同类型(例如，具有不同颜色或色温)的情况下。 0034 照明模块101包括光源模块109，其上配置光源103和聚光器105；和光束收集器 113，其被调整来如下文描述般收集并组合光源光束。光源模块109和聚光器113使用其周 长中的多个孔108使用多个螺钉(未示出)紧固在一起。然而，本领域一般技术人员将。

30、能 够使用其它紧固技术，诸如胶水、夹具、钉子、铆钉、卡扣机构、磁铁等等。 0035 偏离光学轴107配置光源103和聚光器105(虚线-点线-点线)，意指光源和聚 光器被定位与光学轴107相距某个距离。在已说明的实施方案中，光源和聚光器配置在光 源模块109上且绕光学轴107形成环。发射光源光束，且光源光束偏离光学轴且在光学轴的 负方向上传播。在已说明的实施方案中，光源是安装在多个印刷电路板(PCB)111上的LED， 且PCB连接到如照明领域中已知的电源供应器(未示出)和控制电路(未示出)。照明模 块包括适用于将PCB线连接到电源供应器和控制电路的多个孔112。已说明的聚光器105 被具体实。

31、施为具有如TIR透镜领域中已知的中心和周边部分的多个TIR透镜，然而应了解， 聚光器可以被具体实施为能够从光源收集光并将已收集的光转换成光束的任何光学组件， 诸如光学透镜、光棒/混合器、反射器等等。光源还可以直接产生光源光束且在这些实施方 案中，聚光器可以被省略或集成为光源光束的部分。 0036 照明模块包括光束收集器113，其被调整来将光源光束组合成在正方向上沿光学 轴且在光学轴处传播的公共光束。光束收集器包括围绕光学轴107的第一反射器115和围 绕光学轴的第二反射器117。第一反射器朝第二反射器反射偏离光学轴传播的光源光束， 且此后第二反射器在正方向上沿光学轴反射碰撞第二反射器的光源光束。

32、。光束收集器113 被分成多个反射器对118a至118l，其中每个反射器对包括第一反射器115的第一表面部分 119a至119l(为简单起见只在图1d中标记)和第二反射器117的第二表面部分121a至 121l(为简单起见只在图1d中标记)。第一反射器因此被分成多个第一表面部分119a-119l 且第二表面部分因此被分成对应数量的第二表面部分121a至121l，且第一表面部分和第 二表面部分中的每个已被组合成反射器对。 0037 通过将第一反射器和第二反射器分成多个第一表面部分和第二表面部分，且将表 面部分配置成反射器对使得可优化公共光束的光输出且同时提供混合公共光束，从而提供 均匀光和颜色分。

33、布。反射器对还使得可沿光学轴将光源光束集中在光闸处。这实现于每 个反射器对的第一表面部分(119a至119l)可被调整来将光源光束集中到第二表面部分 (121a至121l)上时，从而由第一表面部分反射的大部分光将会碰撞第二表面部分且沿光 学轴107反射。第一表面部分还可被调整来将光源光束的形状再塑形成类似于第二表面部 分的形状的形状，其中第二表面部分的较大区域用来沿光学轴反射光束。从而避免反射自 第一表面部分的部分光将不会碰撞第二表面部分。同时，第二表面可被调整来(例如)通 过将公共光束形成为圆形光束或任何其它所希望的形状来将公共光束的形状形成为所希 望的形状。多个反射器对使得还可使用多个不同。

34、光源，其中光源光束不相似，因为每个反射 器对在这种情况下可按次序个别调整或最大化来自每种光源的输出。例如，在使用多个红 色LED、多个蓝色LED和多个绿色LED的实施方案中，可根据光源和聚光器的发光特性优化 每种光源的反射器对。 说 明 书CN 103998859 A 5/14页 9 0038 进一步通过将第一反射器和第二反射器分成配置成多个反射器对的第一表面部 分和第二表面部分使得可个别设计第一表面部分和第二表面部分，且从而给其提供不断变 化的曲率，且从而根据光源、聚光器、光源光束和/或光闸而调整。例如，在已说明的实施方 案中，反射器对的第一表面部分119a至119l包括凸表面部分和凹表面部。

35、分两者，造成以下 事实：光源光束中碰撞第一表面部分的一些部分将由凸表面部分发散，而其它部分将由凹 表面部分转换。这可用来将光源光束的光强再分布成碰撞第二表面部分的所希望的形状。 类似地，第二表面部分也包括凸表面部分和凹表面部分两者，其中凸表面部分发散光源光 束的部分，且其中凹表面部分会聚光源光束的部分。这也可用来再分布离开第二表面部分 的光源光束的光分布。换句话来说，第一表面部分和第二表面部分的凸部和凹部可相互设 计以实现光源光束的所希望的形状和光分布，且从而通过光闸耦接更多光。例如，凹表面部 分和凸表面部分可被设计来消除来源于如发射不具有旋转对称发光轮廓的光源光束(激 光光束)的LED管芯或。

36、LED激光的矩形状光源的光源光束的非均匀光分布。例如，反射器对 可被调整来使光源成像在沿光学轴的某个距离处，且在这个距离处使光源的图像失真。这 使得可提供混合又均匀公共光束，因为光源的失真使得可将光源的形状变换为公共光的所 希望的形状。例如，结合矩形状LED，可将LED的矩形图像变换为更圆的光斑。这使得可将 公共光束耦接到包括调光器的光闸中，且因此使用收集光的投影系统使调光器(诸如遮光 板、DMD、DLP、LCD等等)成像。 0039 在这个实施方案中且如图1d中示出，反射器对中的每个形成为角域，其中第二表 面部分121a至121l形成于角域的内部中且第一表面部分119a至119l形成于角域的。

37、外部 中。通过将反射器对塑形为角域使得可在其中光源位于绕光学轴的环中的设置中使用整个 圆盘。 0040 应了解，术语角域可以界定由在光学轴处相互交叉的两条线围封且因此相互成角 度的任何形状。角域的内部边界可以由光学轴的中心或连接与光学轴的中心相距某个距离 的两条线的任何形状(例如，弧形、直线型、曲线)构成。角域的外部边界可以由连接比内 部边界更远离光学轴的某个距离处的两条线的任何形状(例如，弧形、直线型、曲线)界定。 构成角域的外部的第一表面部分与构成角域的内部的第二表面部分之间的边界还可形成 为连接与光学轴相距某个距离且位于内部边界与外部边界之间的两条线的任何形状。角域 还可包括将第一表面部。

38、分与该第二表面部分隔开的中间部分，且中间部分的边界还可由连 接相互成角度的两条线的任何形状界定。 0041 在这个实施方案中，光束收集器113还包括配置在中心处的光圈123，且反射器对 位于光圈周围。光圈使得可在可促成公共光束的光束收集器的底部配置额外光源。这是可 能的，因为第二表面部分121a至121l可被界定为不包括光束收集器的中心部分，且第一表 面部分119a至119l被调整来将最少量的光反射到这个部分上。额外光源可能是能够沿光 学轴发光的任何种类的光源，且可能是(例如)如图2a和图2b中示出的LED或如图3a和 图3b中示出的第二照明模块。 0042 当设计聚光器以(例如)优化公共光束。

39、的光输出或光谱分布时，不同反射器对的 相互大小关系可用作设计参数。 0043 例如，可基于光源的大小、光源光束的大小或光源或光源光束的发光特性界定反 射器对的大小。以此方式，不同反射器对的相互大小关系实质上类似于以下项的相互关联： 说 明 书CN 103998859 A 6/14页 10 光源的发光特性之间的相互关系、光源之间的相互大小关系、光源光束的发光特性之间的 相互关系或光源光束之间的相互大小关系。这使得可集成具有不同大小的光源且以最有效 方式利用来自每个光源的光。例如，与具有较小发光区域的光源相比，具有大的发光区域的 光源需要较大的反射器对以尽可能多地收集光。因此，可基于光源的发光区域。

40、的相互关系 确定反射器对的大小的相互关系。替代地，可基于光源或光源光束的发光特性的相互关系 确定相互关系，因为一些光源将光发射到大于其它光源的立体角中。 0044 此外，在实施方案中，已确定不同反射器对之间的相互大小关系以在照明装置的 光闸处实现最大光输出。这可通过将从发射大部分光的光源收集光的反射器对设计成具有 大于从发射较少光的光源收集光的反射器对的大小来实现，从而可最大化光闸处的总光输 出。类似地，可确定不同反射器对之间的相互大小关系以在上面光学投影系统被调整来成 像所述光闸的目标表面处实现最大光输出。 0045 此外，在实施方案中，已确定不同反射器对之间的相互大小关系以在光闸处实现 预。

41、定义光谱分布。这可通过根据由不同光源发射的光的光谱分布设计反射器对的相互大小 关系来实现。以此方式，聚光器可被调整来从具有某个光谱分布的光源收集的光，所述光多 于来自具有另一光谱分布的光源。这可(例如)用来设计来自加色混合系统(例如，RGB系 统)中的不同颜色的光源的比重。因此，反射器对之间的相互大小关系可用来设计公共光 束的色域或色温。类似地，可确定不同反射器对之间的相互大小关系以在上面光学投影系 统被调整来成像所述光闸的目标表面处实现预定义光谱分布。 0046 图8a和图8b示出了类似于图1a至图1d中示出的聚光器113的俯视图的聚光器 813，其中反射器对的大小不同。图8a是俯视图且图8。

42、b是俯视透视图。 0047 如上文描述，光束收集器813被分成多个反射器对818a至818l，其中每个反射器 对包括第一反射器815的第一表面部分819a至819l和第二反射器817的第二表面部分 821a至821l。第一反射器815因此被分成多个第一表面部分819a至819l，且第二表面部 分因此被分成对应数量的第二表面部分821a至821l，且第一表面部分和第二表面部分中 的每个被组合成反射器对。在这个实施方案中，反射器对之间的相互大小关系对应于光源 的发光特性之间的相互关系；光源之间的相互大小关系；光源光束的发光特性之间的相互 关系；或光源光束之间的相互大小关系。可知反射器对818a、8。

43、18d、818g和818j具有最小 大小，且反射器对818b、818e、818h和818k具有最大大小，而反射器对818c、818f、818i和 818l具有介于两个其它反射器组之间的大小。 0048 图2a至图2b示出了根据本发明的第一方面和第二方面的照明装置200的另一实 施方案。图2a示出了透视正视图且图2b是沿图2a中的线C-C取得的简化截面图。这个 照明装置包括类似于图1a至图1d中示出的照明模块的照明模块101，且类似元件标记有 相同参考数字且这个章节中将不会描述。在这个实施方案中，照明装置200包括投影系统 225和相对于照明模块配置在光学轴上游的遮光板转轮227。投影系统被调整。

44、来收集沿光 学轴传播的光的至少部分并沿光学轴投影光。遮光板转轮包括多个旋转遮光板229，其可绕 如娱乐照明领域中已知的中心齿轮(未示出)旋转。遮光板因此可被配置在公共光束中且 用作光形成工具。投影系统225包括多个(7个，但是可能是任何数量的)光学透镜231， 且被调整来使遮光板成像在沿光学轴107的某个距离处。照明模块101使用公共光束照明 遮光板，遮光板已被优化来提供均匀光束且还被最大化使得尽可能大的部分将在投影系统 说 明 书CN 103998859 A 10 7/14页 11 225的接受角内。应注意，可用能够形成光束的任何物体(诸如DMD、DLP或LCD)取代遮光 板。投影系统还可包。

45、括缩放工具，使得可改变公共光束的束宽和/或发散度且因此可用作 缩放系统。投影系统还可包括能够聚焦遮光板的图像的聚焦工具。照明模块101的每个反 射器对可被调整来在光闸处提供均匀光束，且同时在投影系统的接受角内提供光束，从而 将沿光学轴投影更多的光。应注意，在一些实施方案中，可省略遮光板转轮，从而可创建非 成像光束。 0049 本发明的第二方面涉及一种包括偏离且绕光学轴分布的多个光源的照明装置，其 中光源产生多个光源光束。照明装置还包括光束收集器，其被调整来将光源光束组合成沿 光学轴传播且穿过光闸的公共光束，其中光束收集器包括围绕光学轴的第一反射器和围绕 光学轴的第二反射器。第一反射器被调整来朝。

46、第二反射器反射所述光源光束，且第二反射 器被调整来在沿光学轴的方向上反射光源光束。光束收集器还在其中心处包括光圈123，其 中第一反射器和第二反射器位于光圈周围。额外光源被调整来沿光学轴107发光且使光穿 过光束收集器的光圈123。当额外光源可能是发射宽光谱的光的光源且光圈允许所有波长 穿过光束收集器时，这使得可改善公共光束的显色指数。例如，如图2b中示出，额外LED233 可配置在照明模块的光圈123中。额外LED安装在PCB235上，且聚光器237被调整来收集 由LED233发射的光并将已收集的光转换成沿光学轴传播的额外光束(未示出)。额外光束 将其它光提供给公共光束。在图2a和图2b中示。

47、出的照明装置中，光源103被具体实施为 以交替图案配置在光学轴周围的四个红色LED、四个蓝色LED和四个绿色LED。圆盘的四分 之一因此包括一个红色LED、一个绿色LED和一个蓝色LED，且其对应反射器对被调整来跨 其中配置遮光板的光闸给强烈的光束提供均匀混色。如智能照明领域中已知可个别地控制 红色、绿色和蓝色LED，且因此可通过调节红色、绿色和蓝色LED的相互强度来控制公共光 束的颜色。额外LED233被具体实施为白色LED且因此用来加亮公共光束，且还将改善公共 光束的显色指数(CRI)，从而由公共光束照明的物体将看起来更自然。 0050 在照明装置的一个实施方案中，光源中的至少一个是发射宽。

48、光谱的光的宽光谱光 源，且光源中的至少另一个是发射窄光谱的光的窄光谱光源。宽光谱的光包括分布在大于 200nm的波长间隔内的光谱分量，且其中窄光谱的光包括分布在小于200nm的波长间隔内 的光谱分量。这在使用多个窄光谱光源时改善公共光束的显色指数，因为宽光谱的光可将 未碰撞的光谱分量添加到公共光束。 0051 本领域一般技术人员意识到大部分的光源可以发射许多波长的光，且应了解在这 个专利申请中，光的光谱带宽被定义为其中分布至少50的发射功率的波长间隔。发射 光的光谱带宽还可被定义为其中光谱分量的相对发射功率大于发射最大功率的光谱分量 的发射功率的1/10的波长间隔。作为实例，如果具有大于最大功。

49、率全光谱分量的发射功 率的1/10的相对发射功率的光谱分量分布在50nm的范围内，那么光谱带宽将会是50nm。 作为另一实例，如果具有大于最大功率全光谱分量的发射功率的1/10的相对发射功率的 光谱分量分布在300nm的范围内，那么光谱带宽将会是300nm。应注意，带宽间隔内可能 存在具有小于1/10的相对发射功率的光谱分量，因为带宽间隔是界定光谱带宽的最外层 光谱分量之间的距离。本领域一般技术人员发布：可以(例如)如由诸如D4、10/90或 20/80knife-edge、1/e2、FWHM、D86的常用方法定义的其它方式获得光谱带宽。 0052 在一个实施方案中，窄光光谱光源中的至少一个实质上只发射以下波长间隔之一 说 明 书CN 103998859 A 11 8/14页 12 内的光： 0053 380nm,450nm(紫色) 0054 450nm,495nm(蓝色) 0055 495nm,570nm。