阅读说明：本技术 具有可重新配置的板上芯片led阵列的源敏感光学器件 (Source-sensitive optical device with reconfigurable chip-on-board L ED array ) 是由 C.施拉马 V.D.卡卡 E.范卡萨利 于 2018-10-25 设计创作，主要内容包括：本文描述了一种源敏感光学器件,其使用可重新配置的板上芯片(CoB)发光二极管(LED)阵列作为光源。在一实施方式中,可重新配置的CoB LED阵列包括可配置用于多种光照场景的预定数量的LED。在一实施方式中,可重新配置的CoB LED阵列是多个CoB LED阵列,其被配置为供本文所述的源敏感光学器件使用。源敏感光学器件包括响应于可重新配置的CoB LED阵列的表面形状。源敏感光学器件被配置为基于由可重新配置的CoB LED配置的CoB LED阵列配置提供光束轮廓和辐射图案差异。由于接近度和表面形状几何形状,每个可配置的CoB LED阵列配置经由表面形状辐射不同的光束图案。(A source-sensitive optical device is described herein that uses a reconfigurable chip-on-board (CoB) light emitting diode (L ED) array as a light source in an embodiment, the reconfigurable CoB L ED array includes a predetermined number L ED. configurable for a variety of illumination scenarios in an embodiment, the reconfigurable CoB L ED array is a plurality of CoB L ED arrays configured for use with the source-sensitive optical device described herein.)

具有可重新配置的板上芯片LED阵列的源敏感光学器件

技术领域

该申请涉及基于板上芯片发光二极管的照明。

背景技术

诸如发光二极管（LED）的半导体光源提供了高效且稳健的全光谱照明源。基于LED的照明器或灯具用于内部和外部应用，诸如例如街道照明。特别是，板上芯片（CoB）LED阵列提供高亮度并结合窄光束光生成，以提供光照的紧密聚焦/低几何散布。CoB LED阵列一般地是指一个或多个半导体芯片（或“管芯”），在其中制造一个或多个LED结，并且其中（多个）芯片直接安装（例如粘附）到印刷电路板（PCB）。然后所述（多个）芯片被引线接合到PCB，其后可以使用环氧树脂或塑料团来覆盖（多个）芯片和引线连接。一个或多个这样的LED组件或LED封装可以依次安装到照明器材的公共安装板或衬底。

光学元件或结构与CoB LED阵列一起使用，以促进生成的光的聚焦，以创建准直或准准直光的窄光束。这些光学元件可以包括例如透镜或准直透镜（统称为“透镜”）。这些结构捕获并重定向由光源（例如，CoB LED阵列）发射的光，以改善其方向性。

如图1中示出的，基于传统CoB LED阵列的街道照明使用自由形式的光学器件作为光学元件或透镜，来以特定图案将光散布到道路上。自由形式的光学器件取决于街道或道路类型（高速公路、城市、行人等）以及适用的区域标准。通常，CoB LED阵列具有相当简单的亮度分布（正方形、矩形或圆形），并且自由形式的光学器件被用来将CoB LED阵列亮度分布转换为街道所需的特定分布。自由形式光学器件的尺寸是光源尺寸的函数。光源尺寸越大，自由形式光学器件尺寸越大。对于基于CoB LED阵列的街道照明，这种自由形式的光学器件变得庞大且昂贵。考虑到路灯图案的庞大数量，照明器供应商提供的自由形式光学器件类型的数量可能变得极其过量。对于在市场中应该提供低成本解决方案的基于CoB LED阵列的街道照明，维护库存和跟踪大型复杂的自由形式光学器件是市场壁垒。

发明内容

本文描述了一种源敏感光学器件，其使用可重新配置的板上芯片（CoB）发光二极管（LED）阵列作为光源。在一实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列包括可配置用于多种光照场景的预定数量的LED。在一实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列是多个CoB LED阵列，其被配置为供如本文所述的源敏感光学器件使用。源敏感光学器件包括响应于可重新配置的CoB LED阵列的表面形状。源敏感光学器件被配置为基于由可重新配置的CoB LED配置的CoB LED阵列配置提供光束轮廓和辐射图案（radiation pattern）差异。由于接近度和表面形状几何形状，每个可配置的CoB LED阵列配置经由表面形状辐射不同的光束图案。

附图说明

从以下结合附图通过示例的方式给出的描述中可以获得更详细的理解，在附图中：

图1是常规发光二极管照明的自由形式的图示；

图2是依照某些实施方式的说明性照明系统；

图3是依照某些实施方式的说明性CoB LED阵列，其具有用于如图7中示出的源敏感光学器件中的I型、II型和III型光源配置；

图4是依照某些实施方式的源敏感光学器件中的I型光源的说明性线框图；

图5是依照某些实施方式的源敏感光学器件中的II型光源的说明性线框图；

图6是依照某些实施方式的源敏感光学器件中的III型光源的说明性线框图；

图7是依照某些实施方式的说明性源敏感光学器件；

图8是依照某些实施方式的针对图3的光源的源敏感光学器件的说明性截面；

图9是依照某些实施方式的图4的源敏感光学器件的另一说明性截面；

图10A-10C是依照某些实施方式的I、II和III型照明源的光束轮廓；

图11A-11C是依照某些实施方式的I、II和III型照明源的亮度通量特性；

图12A-12C是依照某些实施方式的I、II和III型照明源的发光强度图；以及

图13是依照某些实施方式的用于制造照明器材的流程图。

具体实施方式

应理解的是，已经简化了用于使用具有可重新配置的板上芯片（CoB）发光二极管（LED）阵列的源敏感光学器件作为光源的附图和描述以说明对于清楚理解而言相关的元件，同时为了清楚的目的，去掉了在典型照明系统和器件中发现的许多其它元件。本领域普通技术人员可以认识到，在实现本发明中其他元件和/或步骤是合乎期望的和/或需要的。然而，因为这样的元件和步骤是本领域公知的，并且因为它们并不促进对于本发明的更好理解，所以本文不提供对于这样的元件和步骤的讨论。

本文描述了一种源敏感光学器件，其使用可重新配置的CoB LED阵列作为光源。一般地，对于给定照明环境的特定源敏感光学器件，提供了可重新配置的CoB LED阵列。给定的照明环境旨在包括一组光照特性、特征或参数，这些光照特性、特征或参数可以通过特定的源敏感光学器件和可重新配置的CoB LED阵列的组合来满足。图10A-10C、11A-11C和12A-12C提供了说明性的光照特性、特征或参数。源敏感光学器件被设计为利用可重新配置的CoB LED阵列，并且该光学器件可以使用但不限于自由形式、折射、菲涅尔和/或反射型光学器件或其组合来实现。源敏感光学器件包括响应于可重新配置的CoB LED阵列的表面形状。

可重新配置的CoB LED阵列包括可配置用于多种光照场景的预定数量的LED。源敏感光学器件被配置为基于由可重新配置的CoB LED配置的CoB LED阵列配置提供光束轮廓和辐射图案差异。由于接近度和表面形状几何形状，每个可配置的CoB LED阵列配置经由表面形状辐射不同的光束图案。在该实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列具有可单独寻址的LED和/或半导体芯片。

在另一实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列可以包括或指代多个不可配置的CoB LED阵列，其被配置为供如本文所述的源敏感光学器件使用。即，可重新配置的CoB LED阵列可以包括具有特定LED布置或配置的多个单独的CoB产品。在该实施方式中，源敏感光学器件被配置为基于一组不可配置的CoB LED阵列提供光束轮廓和辐射图案差异。作为说明性示例，特定LED布置可以包括但不限于本文所述的I、II和III型光源。然后，源敏感光学器件被配置为提供如本文所述的光束轮廓和辐射图案差异。在该实施方式中，每个特定的LED配置可以是不同的产品。

图2是依照某些实施方式的说明性照明系统200。照明系统200包括灯具205，该灯具205包括配置有源敏感光学器件215的可重新配置的CoB LED阵列210。可重新配置的CoBLED阵列210与控制器220通信或连接至（统称为“连接至”）控制器220，控制器220进而连接到用户接口225或供应商接口230，以配置可重新配置的CoB LED阵列210。可重新配置的CoBLED阵列210和源敏感光学器件215的形状和配置是说明性的，并且取决于如本文下面所述的给定照明环境。

在操作上，用户或供应商选择源敏感光学器件215和可重新配置的CoB LED阵列210用于所述照明环境。在一实施方式中，用户和供应商然后可以分别使用用户接口225或供应商接口230来选择配置信息并将其提供给控制器220，控制器220进而配置可重新配置的CoB LED阵列210，以为如本文下面描述的所述照明环境提供所请求的光照。

可重新配置的CoB LED阵列210应当被理解为包括能够响应于电信号而生成辐射的任何电致发光二极管或其他类型的基于载流子注入/结的系统。可重新配置的CoB LED阵列210包括但不限于响应于电流而发射光的基于半导体的结构、发光聚合物、有机发光二极管（OLED）、电致发光带等。可重新配置的CoB LED阵列210可以包括可以并联或串联连接的多个管芯或芯片（统称为芯片）。芯片可以成组地或单独地寻址或控制。例如，芯片可以配置为分别发射：不同的辐射光谱；不同的色温；不同的颜色；或不同的强度。一般地，可以针对不同的光照特性、特征或参数配置不同的芯片。

可重新配置的CoB LED阵列210可以被配置为多种形状，包括但不限于矩形、星形和圆形。如本文下面关于图3所述，可重新配置的CoB LED阵列210的给定形状可以被控制或配置成具有不同的子形状，以提供不同的光照和/或辐射图案。也就是说，可以将不同的芯片配置成接通或断开。

可重新配置的CoB LED阵列210可以被配置为生成包括红外光谱、紫外光谱、可见光谱和整个电磁光谱的其他区域的宽光谱的辐射。可重新配置的CoB LED阵列210可以被配置和/或控制为生成具有给定光谱的各种带宽（例如，窄带宽、宽带宽）的辐射。可重新配置的CoB LED阵列210可以被配置为生成具有变化色温的各种颜色的辐射。尽管颜色与光谱可互换地使用，但是颜色一般是指观察者可感知的辐射属性（尽管该用法并不旨在限制该术语的范围）。因此，术语“不同的颜色”隐含地指具有不同波长分量和/或带宽的多个光谱。还应当认识到的是，术语“颜色”可以与白光和非白光两者相关地使用。色温基本上是指白光的特定颜色含量或阴影（例如，微红色、淡蓝色）。然而，色温也可以参考非白光使用。

源敏感光学器件215被配置为基于不同表面形状和每个表面形状与可重新配置的CoB LED阵列210的给定配置的相互作用来提供光束轮廓和辐射图案差异。表面形状被优化为满足使用可从可重新配置的CoB LED阵列210获得的不同LED配置的不同环境和照明场景。在一实施方式中，源敏感光学器件215由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯、玻璃或任何其他类似材料模制而成。

控制器220可以用于描述与可重新配置的CoB LED阵列210的操作有关的各种装置。控制器220可以以多种方式（例如，诸如利用专用硬件）实现以执行本文讨论的各种功能。例如，控制器220可以是采用一个或多个微处理器的处理器，该微处理器可以使用软件（例如，微代码）编程以执行本文讨论的各种功能。控制器220可以在采用或不采用处理器的情况下实现，并且还可以作为执行某些功能的专用硬件与执行其他功能的处理器（例如，一个或多个经编程的微处理器和相关联的电路）的组合来实现。可以在本公开的各种实施例中采用的控制器部件的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）。

在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质（在本文中一般称为“存储器”，例如，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM的易失性和非易失性计算机存储器、软盘、压缩盘、光盘、磁带等）相关联。在一些实施方式中，可以利用一个或多个程序对存储介质进行编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行该一个或多个程序时，该程序执行本文讨论的功能中的至少一些功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内或者可以是可移动的，使得存储在其上的一个或多个程序可以被加载到处理器或控制器中，以便实现本文讨论的本公开的各个方面。本文在一般意义上使用术语“程序”或“计算机程序”来指代可以被采用来对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码（例如，软件或微代码）。

用户接口225和/或供应商接口230可以指人类用户或操作者与控制器220之间的接口，以配置可重新配置的CoB LED阵列210。用户接口225和/或供应商接口230可以是但不限于开关、电位计、按钮、转盘、滑块、鼠标、键盘、小键盘、各种类型的游戏控制器（例如，操纵杆）、轨迹球、显示屏、各种类型的图形用户接口（GUI）、触摸屏、麦克风和其他类型的可以接收某种形式的人类生成的激励并响应于此而生成信号的传感器。

图3是具有I型、II型和III型光源配置的说明性可重新配置的CoB LED阵列300，其供源敏感光学器件（诸如例如图7的源敏感光学器件705）使用。在一示例实施方式中，I型光源配置可以是发射发出2000流明（lm）的3×5 mm阵列，II型光源配置可以是发射发出4000lm的3×10 mm阵列，III型光源配置可以是发射发出6000 lm的3×15.6 mm阵列。I型光源配置发射窄光束，并且每个依次较大的光源发射较宽的光束。下面分别关于图10A-10C、11A-11C和12A-12C示出和描述示例源敏感光学器件中的I型、II型和III型光源配置的特性。在一实施方式中，如本文所述，图3的可重新配置的CoB LED阵列300可以是三个不可配置的CoB LED，一个不可配置的CoB LED针对I型、II型和III型光源配置中的每一个。

在图3的可重新配置的CoB LED阵列300的实施方式中，III型光源配置可以用作基本配置，从其可以实现其他配置，诸如I型和II型配置。如在III型配置上示出的，在III型配置上具有示例X、Y和Z指示。I型和II型配置相对于X、Y和Z轴指示而配置。在一实施方式中，每个配置都以X轴为中心，并且可重新配置的CoB LED阵列300中的不同组的芯片沿Y轴配置。在一实施方式中，每个配置都以X轴为中心，并且可重配置的CoB LED阵列300中的芯片沿Z轴配置。在一实施方式中，每个配置都以X轴为中心，并且可重配置的CoB LED阵列300中的芯片沿Y和Z轴配置。可重新配置的CoB LED阵列300的形状是说明性的，并且如本文所述可以使用其他形状。如本文所述，不同的配置可以提供不同的光照特性、特征或参数。

关于图4-6图示了I型、II型和III型相关配置。图4是源敏感光学器件405中的I型光源400的说明性线框图。图5是源敏感光学器件405中的II型光源500的说明性线框图。图6是源敏感光学器件405中的III型光源600的说明性线框图。在一实施方式中，I型光源400和II型光源500是沿Y轴的III型光源600的子集。一般地，I型、II型和III型相关配置中的每一个可以供源敏感光学器件405使用。

图7是说明性照明器材700，其包括安装在安装板715上的源敏感光学器件705和CoB LED阵列710。在一实施方式中，在将CoB LED阵列710安装在安装板715上之后安装源敏感光学器件705。源敏感光学器件705被配置为基于CoB LED阵列710的不同形状和配置来提供不同的光束轮廓和辐射图案。控制器，诸如例如控制器220，可以根据情况用来配置CoBLED阵列710。在一实施方式中，如果CoB LED阵列710包括如本文所述的多个不可配置的CoBLED阵列，则不需要控制器。图8是沿着X-Z轴截取的灯具700的说明性截面。图9是沿着Y-Z轴截取的灯具700的说明性截面。

图10A-10C图示了依照某些实施方式的关于I型、II型和III型照明源配置的光束图案。如图示的，I型照明源具有以20度为中心（沿90°H，这意味着沿着道路的宽度）的窄光束轮廓，而II型照明源和III型照明源具有较宽的光束轮廓。图11A-11C图示了依照某些实施方式的关于I型、II型和III型照明源配置的示例道路配置上的照度和亮度轮廓。图12A-12C图示了依照某些实施方式的关于I型、II型和III型照明源配置的发光强度图。图12A-12C证明了这三个分布的最大强度（最大Cd点）正在改变，并且当CoB的形状改变时，最大Cd点的50％（参见等值曲线）正在变宽（如图指出的，尤其是沿着街道侧）。当分别使用例如I型至III型照明源配置时，光束轮廓从图12A至图12C正在变宽。

图13是依照某些实施方式的用于制造照明器材的流程图1300。可重新配置的CoBLED阵列由按照预定形状和尺寸的多个LED制成（1305）。通过响应于可重新配置的CoB LED阵列的不同CoB LED阵列配置而首先改变多个表面形状来制造源敏感光学器件（1310）。在一实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列是多个不可配置的CoB LED阵列，并且源敏感光学器件通过响应于每个不可配置的CoB LED阵列配置来改变多个表面形状而被制造。关于预定的一组照明阈值优化多个表面形状（1315）。预定的照明阈值可以包括但不限于光束轮廓、辐射图案、亮度通量、发光强度、颜色和光束宽度。源敏感光学器件由优化的多个表面形状形成（1320）。可重新配置的CoB LED阵列配置耦合到源敏感光学器件以形成照明器材（1325）。

本文描述的实施例可以结合到任何合适的发光器件中。本发明的实施例不限于所图示的特定结构，诸如例如图2-9的系统和器件。

在保持在权利要求的精神和范围内的情况下，可以修改本文所述的用于将具有可重新配置的CoB LED阵列的源敏感光学器件用作光源的非限制性方法，以用于多种应用和用途。本文描述和/或附图中示出的实施方式和变型仅通过示例的方式呈现，并且不对范围和精神进行限制。尽管可以关于特定实施方式进行描述，但是本文中的描述可以适用于将具有可重新配置的CoB LED阵列的源敏感光学器件用作光源的所有实施方式。

一般地，照明器材包括可重新配置的板上芯片（CoB）发光二极管（LED）阵列和包括多个表面形状的源敏感光学器件，该源敏感光学器件基于多个表面形状并结合可从可重新配置的CoB LED阵列获得的不同CoB LED阵列配置来提供不同的光束轮廓和辐射图案。在一实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列包括多个LED，所述多个LED可经由控制器被单独寻址和选择。在一实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列包括基本的CoB LED阵列配置。在一实施方式中，源敏感光学器件是自由形式、折射、菲涅耳和反射型光学器件中的至少一种。在一实施方式中，源敏感光学器件由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯和玻璃中的至少一种模制而成。在一实施方式中，多个表面形状中的至少一个具有不同的表面形状。在一实施方式中，多个表面形状中的至少一个与可重新配置的CoB LED阵列中的至少一个LED具有不同的几何关系。在一实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列包括多个不可配置的CoBLED阵列。在一实施方式中，不同CoB LED阵列配置中的每一个是不可配置的CoB LED阵列。在一实施方式中，不同的光束轮廓和辐射图案根据亮度通量、发光强度、颜色和光束宽度中的至少一个而变化。

一般地，用于制造照明器材的方法包括提供可重新配置的板上芯片（CoB）发光二极管（LED）阵列，并提供包括多个表面形状的源敏感光学器件，该源敏感光学器件基于多个表面形状并结合可从可重新配置的CoB LED阵列获得的不同CoB LED阵列配置来提供不同的光束轮廓和辐射图案。该方法还包括将可重新配置的CoB LED阵列与源敏感光学器件耦合以形成照明器材。在一实施方式中，提供源敏感光学器件还包括响应于不同的CoB LED阵列配置而改变多个表面形状，关于预定的一组照明阈值优化多个表面形状，以及由多个表面形状形成源敏感光学器件。在一实施方式中，提供可重新配置的CoB LED阵列包括由多个可单独寻址和选择的LED形成可重新配置的CoB LED阵列。在一实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列包括基本的CoB LED阵列配置。在一实施方式中，可重新配置的CoB LED阵列包括多个不可配置的CoB LED阵列。在一实施方式中，不同CoB LED阵列配置中的每一个是不可配置的CoB LED阵列。在一实施方式中，提供源敏感光学器件包括使用自由形式、折射、菲涅耳和反射型光学器件中的至少一种来实现源敏感光学器件。在一实施方式中，提供源敏感光学器件包括由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、塑料、聚碳酸酯和玻璃中的至少一种模制源敏感光学器件。在一实施方式中，多个表面形状中的至少一个具有不同的表面形状。在一实施方式中，多个表面形状中的至少一个与可重新配置的CoB LED阵列中的至少一个LED具有不同的几何关系。

如本文所述，本文所述的方法不限于执行任何（多个）特定功能的任何（多个）特定元件，并且所呈现的方法的某些步骤不一定以示出的顺序发生。例如，在某些情况下，两个或更多个方法步骤可以以不同顺序或同时发生。另外，所述方法的一些步骤可以是可选的（即使没有明确声明为可选的），并且因此可以省略。本文公开的方法的这些和其他变型将是容易认识到的，特别是鉴于如本文所述的将具有可重新配置的CoB LED阵列的源敏感光学器件用作光源的描述，并且被认为在本发明的全部范围内。

一些实施方式的一些特征可以被省略或以其他实施方式实现。本文所述的器件元件和方法元件可以是可互换的，并且可以在本文所述的示例或实施方式中的任一个中使用或从中省略。

尽管以上以特定组合描述了特征和元件，但是每个特征或元件可以单独使用而没有其他特征和元件，或者以具有或不具有其他特征和元件的各种组合来使用。