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CN102630288B - 具有低眩光和高亮度级均匀性的照明设备 - Google Patents

具有低眩光和高亮度级均匀性的照明设备 Download PDF

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CN102630288B CN201080042699.8A CN201080042699A CN102630288B CN 102630288 B CN102630288 B CN 102630288B CN 201080042699 A CN201080042699 A CN 201080042699A CN 102630288 B CN102630288 B CN 102630288B
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Abstract

一种照明设备(10)，包括至少第一光控元件(13)、至少第一光源(21)和至少第一发光材料(15)，所述至少第一发光材料(15)的至少一部分与第一光源(21)间隔开；定位所述至少第一光源(21)以便第一光源(21)发出的光的至少一部分通过第一光控元件(13)的至少一部分，定位所述第一发光材料以便第一光源(21)发出的光的至少一部分激发第一发光材料(15)的至少一部分。

Description

具有低眩光和高亮度级均匀性的照明设备
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2009年9月25日、申请号为No.61/245.688的美国专利申请的权益，该专利申请在此全文引用，以供参考。
技术领域
本发明涉及提供低眩光和亮度级(light level)良好均匀性(uniformity)的照明设备。在一些实施例中，本发明涉及包含一个或多个固态发光器件、例如一个或多个发光二极管的照明设备。
背景技术
目前正致力于开发更节能的系统。在美国，每年有很大比例的(有人估计大约有25％)电量被用于照明。大部分所述照明为一般照明(例如，下射灯、泛光灯、聚光灯和其他通用住宅照明产品或商业照明产品)。因此，目前仍需要提供更加有效且无损其他所需的照明性能(或能有限减损其他所需的照明性能)的照明(所有类型的照明，包括通用照明)。
由于其能量效率，固态发光体(例如，发光二极管)受到许多关注。众所周知，白炽灯灯泡是非常耗能的光源——其消耗的大约90％的电以热量形式而不是光的形式释放。荧光灯比白炽灯有效得多(大约10倍)但仍然没有固态发光体有效，例如发光二极管。
另外，与固态发光体(例如发光二极管)的正常寿命相比，白炽灯灯泡的寿命相对较短，即一般大约为750-1000小时。相比之下，例如，发光二极管的一般寿命为50,000-70,000小时。荧光灯的寿命比白炽灯的寿命长(例如，10,000-20,000小时)，但提供的色彩再现较差。传统固定装置的典型寿命大约为20年，对应于发光设备至少约44,000小时的使用时间(基于每天使用6小时，使用持续20年)。发光体的发光设备寿命比固定装置的寿命短，因此需要定期更换。当通路困难(例如，拱形天花板、桥梁、高层大楼、交通隧道)和/或更新成本很高时，需要更换发光体所造成的影响则特别明显。
通常根据它们的色彩再现评定通用照明装置(illumination device)的等级。一般采用显色指数(CRI Ra)来衡量颜色再现。CRI Ra是关于一个照明系统的显色与基准辐射体在由8个基准色彩照明时的显色相差程度如何的相对测量的修正平均值，即，它是物体在受到特定灯照射时表面色移的相对测量值。如果照明系统照射的一组测试颜色的颜色坐标与基准辐射体照射的相同测试色的坐标相同，则CRI Ra等于100。
日光具有较高的CRI(Ra大约为100)，白炽灯与日光的CRI非常接近(Ra大于95)，荧光灯的精确度较低(通常Ra为70-80)。某些类型的专业照明具有非常低的CRI(例如，汞汽灯或钠灯的Ra低至40或甚至更低)钠灯如用于照亮高速公路的话，司机响应时间会因为较低的CRI Ra而明显减少(对于任何特定亮度，易辨认性会随较低的CRI Ra而降低)。
发光体输出的可见光的颜色和/或多个发光体输出的混合(blended)可见光的颜色能在1931CIE(国际发光照明委员会)色度图或在1976CIE色度图上呈现。本领域的技术人员熟悉这些图，并且这些图是随时可用的(例如，通过在互联网上检索“CIE色度图”获得)。
CIE色度图以两个CIE参数x和y(在1931图的例子中)或u’和v’(在1976图的例子中)的形式绘制出了人类颜色感知。各个图上的各个点(即色点)对应于特定色彩。例如，对于CIE色度图的技术描述，可参见“物理科学和技术百科全书”卷7，230-231，罗伯特等著，1987(″Encyclopedia of PhysicalScience and Technology″，vol.7，230-231，Robert A Meyers ed.，1987)。光谱色分布在轮廓空间的边缘周围，其包括所有人眼可感知的所有颜色。边界线表示光谱色的最大饱和度。
1931CIE色度图可用于将颜色定义为不同色调的加权和。1976CIE色度图与1931CIE色度图类似，其区别在于1976色度图中相似的距离表示相似的感知色差。
在1931图中，可采用x，y坐标来表示从图上的点(即色点)的偏移，或者为了对感知的色差的程度给出指示，可采用麦克亚当椭圆(MacAdamellipses)来表示从图上一个点的偏移。例如，定义为与1931图上的特定的坐标组定义出的特定色调(hue)相距10个麦克亚当椭圆的多个位点的轨迹，由感知为与该特定色调相差相同程度的多个色调组成(并且对于定义为与特定色调相距其它数量的麦克亚当椭圆的位点轨迹，也是如此)。
由于1976图上的相似距离表示相似的感知色差，从1976图上一点的偏移可以坐标u’和v’的形式表示，举例来说，到该点的距离＝(Δu’2+Δv’2)1/2，并且由与特定色调相距相同距离的点的轨迹定义出的色调，由分别与该特定色调具有相同程度感知差的多个色调组成。
通常呈现在CIE图上的一系列点可称为黑体轨迹。沿黑体轨迹的色度坐标(也就是，色点)遵循普朗克(Planck)公式E(λ)＝Aλ-5/)e(B/T)-1)，其中E是发射强度，λ是发射波长，T是黑体的颜色温度，A和B是常数。位于黑体轨迹上或附近的色度坐标发出适合人类观察者的白光。1976CIE图包括沿着黑体轨迹的温度列表。该温度列表示出了引起该温度上升的黑体辐射源的色彩轨迹。当受热物体开始发出可见光时，其首先发出微红光，然后是微黄光，接着是白光，最后是微蓝光。会发生这种情况是因为与黑体辐射源的辐射峰值相关的波长会随着温度的升高而变短，这符合维恩位移定理(Wien DisplacementLaw)。这样，可采用色温的形式来描述可发出位于黑体轨迹上或附近光线的发光体。
最常见的通用照明的类型为白光(或近白光)，即光接近黑体轨迹，例如在1931CIE色度图上的黑体轨迹的约10个麦克亚当椭圆内。即使有些在黑体轨迹的十个麦克亚当椭圆内的光在某种程度上着色，依据其照明、这样邻近黑体轨迹的光通常称为“白”光；例如，尽管白炽灯泡的光有时具有金色或微红色着色，但将其称为“白色”；同样，如果排除了相关色温等于或小于1500K的光，那么就排除了沿黑体轨迹的非常红的光。
例如，任何特定发光二极管的发光光谱一般集中在单个波长(由发光二极管的组成和结构决定)，这比较适合某些应用，但是却不适合另外一些应用(举例来说，用于提供照明，这样的发光光谱提供非常低的CRI Ra)。
因为人类可感知的白光必须是两种或两种以上颜色(波长)的光线的混合，并不可能改进单个发光二极管节点以使之发出白光。
通过提供将不同颜色的光混合的设备产生“白色”固态发光灯，例如，通过使用各自发射不同颜色的光的发光二极管、和/或通过使用发光材料对发光二极管发出的一些光或所有光进行转换产生“白色”固态发光灯。例如，众所周知的是，一些灯(称为“RGB灯”)使用红色、绿色和蓝色的发光二极管，而其它的灯使用(1)一个或多个生成蓝光的发光二极管以及(2)受发光二极管发出的光线激发生成黄光的发光材料(举例来说，磷光体(phosphormaterial)))，当蓝光和黄光混合时，可生成人类可感知的白光。当需要更加有效的白光照明时，通常需要所有色调的照明都更高效。
许多情况下需要使射出照明设备的光强高度均匀。例如，采用通用照明设备时，通常需要使照明设备从不同位置射出的光的强度方差受限或最小化(例如，透镜)。在射出光的区域大小增加的情况下，均匀性需求所面临的挑战可能更大，例如，在暗槽灯(troffer light)的情况下。所述暗槽灯通常设计为安装在天花板的粗略测量为2英尺乘2英尺的正方形空间中，或安装在天花板的粗略测量为2英尺乘4英尺的矩形空间中。
许多情况下需要使射出照明设备的光造成较少眩光。再次地，发射光的光发射面积较大时，这种挑战可能更显著。
鉴于以上和其他原因，目前需要照明设备提供良好效率、良好的发射光颜色均匀性、良好的发射光强度均匀性和/或低眩光。一些情况下进一步需要的是，从照明设备发出的光是白色的、且具有可接受的色温和/或高CRI Ra，和/或照明设备具有长使用寿命
发明内容
依照本发明，通过提供(1)至少一个与光源间隔的发光材料和(2)至少一个光控元件(light control element)的组合，可实现跨越照明设备发射面的亮度级(light level)的优良均匀性。即使在照明设备内的光源包括一个或多个固态发光体的情况下，依照本发明可实现亮度级和颜色的优良均匀性；所述固态发光体例如分别发出至少两种不同颜色(例如蓝色和红色)光的发光二极管。
在本发明的一个方面，提供包括至少一个光控元件的照明设备。
在本发明的另一方面，提供包括第一光源和至少第一发光材料的照明设备，所述第一发光材料与所述第一光源间隔开。
在本发明的另一方面，提供包括第一发光材料和至少一个光控元件的照明设备。
在本发明的另一方面，提供包括第一光源、第一发光材料和至少一个光控元件的照明设备。
在本发明的另一方面，提供一种照明设备，包括：
至少第一光控元件；
至少第一光源，定位所述第一光源以便所述第一光源发出的光的至少一部分通过所述第一光控元件的至少一部分；以及
至少第一发光材料，所述第一发光材料的至少一部分与所述第一光源间隔开，定位所述第一发光材料以便所述第一光源发出的光的至少一部分激发所述第一发光材料的至少一部分。
在根据本发明的一些实施例中，所述照明设备还包括至少第一光控元件，所述第一光控元件包括一个或多个容积光控结构(volumetric light controlstructure)和/或一个或多个表面光控特征。在这些实施例的一些中，将所述第一发光材料的至少一部分定位在所述第一光控元件的至少一个表面上、和/或定位在所述第一光控元件内。
结合本发明的附图和以下详细描述可更充分地理解本发明。
附图说明
图1是根据本发明的照明设备10的截面图；
图2是图1的照明设备10的透视图；
图3是根据本发明的覆盖元件(cover element)的代表性示例的示意图，所述覆盖元件包括照明设备中使用的光控元件；
图4是根据本发明的覆盖元件的代表性示例的示意图，所述覆盖元件包括照明设备中使用的光控元件；
图5是根据本发明的覆盖元件的代表性示例的示意图，所述覆盖元件包括照明设备中使用的光控元件；
图6是根据本发明的覆盖元件的代表性示例的示意图，所述覆盖元件包括照明设备中使用的光控元件；
图7是根据本发明的照明设备40的截面图；
图8是图7的照明设备40的仰视图；
图9是根据本发明的照明设备150的示意图；
图10是依照本发明的照明设备50的示意图；
图11是沿平面11-11获得的照明设备50的截面图。
具体实施方式
下面将参照附图更全面地描述本发明，附图中显示了本发明的实施例。然而，本发明不应当解释为受这里所阐述的实施例的限制。相反，提供这些实施例目的是使本公开透彻和完整，并且对于本领域的技术人员而言这些实施例将会更完整地表达出本发明的范围。通篇相同的标号表示相同的单元。如这里所述的用语“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。这里描述的所有数量是近似值，除非这样表明否则不应理解为精确值。
这里所用的用语仅是为了描述特定实施例，而不用于限制本发明。如所用到的单数形式“一个”，除非文中明确指出其还用于包括复数形式。还将明白用语“包括”和/或“包含”在用于本说明时描述存在所述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或元件，但不排除还存在或附加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、单元、元件和/或其组合。
当一个单元如层、区域或衬底在这里表述为“位于另一单元之上”或“延伸到另一单元之上”时，它也可直接位于另一单元之上或直接延伸到另一单元之上，或者也可出现居间单元。相反，当一个单元在这里表述为“直接位于另一单元之上”或“直接延伸到另一单元之上”时，则表示没有居间单元。此外，当一个单元在这里表述为“连接”或“耦合”到另一单元时，它也可直接连接或耦合到另一单元，或者也可出现居间单元。相反，当一个单元在这里表述为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则表示没有居间单元。另外，第一单元“在”第二单元上的表达与第二单元“在”第一单元上的表达同义。
此处用到的表达“接触”，意指“接触”第二结构的第一结构可以直接接触第二结构，或可通过一个或多个居间结构(即间接接触)与第二结构隔离。表达“间接接触”意指，第一结构不是与第二结构直接接触，而是存在多个结构(包含第一结构和第二结构)，该多个结构的每个与该多个结构的至少一个其他结构直接接触(例如，第一结构和第二结构堆叠且由一个或多个居间层分隔开)。本说明书中使用到的表达“直接接触”意指与第二结构直接接触的第一结构触碰到第二结构，并且至少在某些位置，所述第一和第二结构间没有居间结构。
虽然用语“第一”、“第二”等这里可用来描述各种单元、元件、区域、层、部分和/或参数，但是这些单元、元件、区域、层、部分和/或参数不应当由这些用语来限制。这些用语仅用于将一个单元、元件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。因此，在不背离本发明的示教情况下，以下讨论的第一单元、元件、区域、层或部分可称为第二单元、元件、区域、层或部分。
相对用语(relative term)如“下部”、“底部”、“以下”、“上部”、“顶部”或“以上”这里可用来描述如图所示一个单元与另一单元的关系。除了图中所示的装置的那些朝向之外，这些相对用语还用于包含其他不同的朝向。例如，如果图中所示的装置翻转过来，则描述为在其他单元“下”侧上的单元方向变为在其他单元的“上”侧。因此根据附图的特定朝向示范性用语“下”可包含“上”和“下”两个朝向。同样，如果附图之一的装置翻转过来，则描述为在“在其他单元之下”或“在其他单元下面”的单元方向变为在其他单元“之上”。因此，示例性术语“之下”或“下面”可包含之上和之下两个方向。
这里所用的术语“点亮”(或“被点亮”)意思是发出电磁辐射的光源。例如，术语“照明”意思是，至少一些电流提供给光源以使光源发出至少一些电磁辐射(一些情况下，发射辐射的至少一部分具有100nm-1000nm间的波长；一些情况下在可见光谱内)。表述“被点亮”包括以下情形：当光源连续发光或以一定速率间断发光使得人眼将其感知为连续(或间断)发光；或者当相同颜色或不同颜色的多个光源(特别在固态发光体的情况下)间断和/或交替发光(时间上有重叠或没有重叠)使得当其是可见光时人眼将它们感知为连续或间断发光(以及在发出不同颜色的情况下将它们感知为单独的颜色或那些颜色的混合)。
这里所用的表达“受激发”，当所指为发光材料时，意思是至少一些电磁辐射(例如，可见光、紫外光或红外光)与发光材料接触，使发光材料发出至少一些光。表达“受激发”包括发光材料连续发光或以一定速率间歇发光以使人眼感知为持续发光或间歇发光的情况，或多个相同颜色或不同颜色的发光材料间歇发光和/或交替发光(持续时间有或没有重叠)以使人眼将其感知为持续发光或间歇发光的情况(并且在发出不同颜色的光情况下，将其感知为那些颜色的混合)。
这里所用的表达“照明设备”除了它要能发光之外不具有任何限制性。即照明设备可以是照射一定面积或容积(如建筑物、游泳池或温泉区、仓库、方向灯(indicator)、路面、停车场、车辆、标志、路面标记、广告牌、大船、玩具、镜面、容器、电子设备、小艇、航行器、运动场、计算机、远端音频装置、远端视频装置、蜂窝电话、树、窗户、LCD显示屏、洞穴、隧道、院子、街灯柱等)的装置，或照射包围空间的一个装置或一系列装置、或用于边缘照明或背面照明的装置(如背光广告、标志、LCD显示)、灯泡替代品(例如取代AC白炽灯、低电压灯、荧光灯等)、用于室外照明的灯具、用于安全照明的灯具、用于住宅外照明的灯具(壁式，柱/杆式)、天花板灯具/壁式烛台、柜下照明设备、灯(地板和/或餐桌和/或书桌)、风景照明设备、跟踪照明设备(tracklighting)、作业照明设备、专用照明设备、吊扇照明设备、档案/艺术显示照明设备、高振动/撞击照明设备-工作灯等，镜面/梳妆台照明设备(mirrois/vanitylighting)或任何其他发光设备。
这里所用的表达“主要表面(major surface)”意指，其表面面积至少为整个结构表面面积的25％的表面，在一些情况下，所述表面的表面面积至少为整个结构表面面积的40％(例如，大致上平薄基底(flat thin substrate)的顶面和底面的每个，所述平薄基底具有大致平行的顶面和底面)。
本发明还涉及受到照射的包围空间(illuminated enclosure)(其容积可受到均匀或不均匀的照射)，包括一封闭空间和至少一个根据本发明的照明设备，其中照明设备(均匀或不均匀地)照射所述封闭空间的至少一部分。
本发明的一些实施例包括至少第一电源线，本发明的一些实施例涉及包括表面和至少一个照明设备的结构，所述至少一个照明设备对应于这里所描述的根据本发明的照明设备的任一实施例；其中如果为第一电源线供电，和/或如果点亮照明设备内的至少一个光源，照明设备将照明表面的至少一部分。
本发明还涉及受到照射的区域，包括从由以下项构成的组中选择的至少一个项：建筑物、游泳池或温泉区、仓库、方向灯(indicator)、路面、停车场、车辆、标志、路面标记、广告牌、大船、玩具、镜面、容器、电子设备、小艇、航行器、运动场、计算机、远端音频装置、远端视频装置、蜂窝电话、树、窗户、LCD显示屏、洞穴、隧道、院子、街灯柱等，在它们之中或之上安装了至少一个如这里所述的照明设备。
除非另有定义，这里所用的所有用语(包括科学和技术术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员普遍理解的含义相同。还应进一步明白，如常规使用的词典里定义的那些用语将解释为其含义与它们在相关领域以及本发明的上下文环境中的含义相一致，除非本文明确定义外不会从理想或过度形式化(formal sense)的层面上理解。本领域技术人员还将理解的是，所提及的与另一特征“相邻”设置的结构或特征可能有一部分与相邻特征重叠或在相邻特征下面。
这里所用的表达“大致上为方形”意指，可将一形状放置于x、y坐标上，以便该形状上至少90％的部分具有x坐标或y坐标，所述x坐标或y坐标在特定值或该值负数的0.95-1.05倍内，x坐标和y坐标的绝对值均未超过这一特定值的1.05倍的绝对值。
这里所用的表达“大致上为矩形”意指，可识别一矩形形状，其中大致上以矩形为特征的该项内至少90％的点落入矩形形状内，且矩形形状包含该项内至少90％的点。
这里所用的表达“大致上为圆形”意指，可绘制具有公式x2+y2＝n的圆形；其中可在一位置画出假想轴，在该位置上具有该特征的至少80％的点的每个大致上为圆形，其中y坐标在通过将这点的x坐标插入到此公式所得到的值的0.95至1.05倍范围内。
在本发明的一个方面，提供照明设备，所述照明设备包括至少第一光控元件、至少第一光源和至少第一发光材料。
根据本发明的照明设备中采用的一个或多个光控元件可以是能够改变由第一光源发出的光所形成的图案(pattern)的全部性质(over nature)的任何结构或特征。就这点而言，这里所用的表达“光控元件”包括薄膜和透镜，所述薄膜和透镜包括一个或多个容积光控结构和/或一个或多个表面光控特征。虽然在根据本发明的照明设备中可包含薄膜和/或透镜(以及在许多情况下需要薄膜和/或透镜)，这里所使用的表达“光控元件”并没有包含上述薄膜和/或透镜。其中所述薄膜和/或透镜仅仅具有与邻近区域不同的折射率，和/或所述薄膜和/或透镜仅改变光线聚焦，和/或所述薄膜和/或透镜辅助漫射(颜色混合)和/或遮拦(obscuration)(去马赛克)，和/或所述薄膜和/或透镜具有大致均匀的厚度或平均厚度。在本发明的一些方面，一个或多个光控元件是非成像光学系统，即它们包含漫射器和光成型器(light shaper)/灯遮拦器(lamp hider)(如同丙烯酸棱柱片)，但排除了成像光学系统(例如，在望远镜和摄像机中使用的光学系统)。
本领域技术人员众所周知的是，光控元件可以是各种形式的任何一种，依照本发明可采用这些形式的任一适合形式。例如，如上所述，光控元件可包括一个或多个容积光控结构和/或一个或多个表面光控特征。容积光控结构通过延伸过光控结构的厚度或深度的至少一部分的区域实现光控。例如，本领域技术人员熟悉这样的光控结构，在所述光控结构中在该结构的至少一部分容积内安置小透镜阵列(lenslets)，例如在所述光控结构中在颗粒(pellet)内包含漫射元件，所述漫射元件成批(in bulk)工作并稍后模塑(例如，注模成型(injectionmolded))或挤制。同样，通过薄膜的厚度或深度的至少一部分内的区域可提供光控(如本领域技术人员已知的是，这种薄膜与模塑透镜或挤制透镜相比，其明显区别在于，这种薄膜不能按比例增加到非常大的厚度，例如其厚度仅为几千分之一英尺到一或二万分之一英尺)。作为制造这种薄膜的方法示例，基料(base stock)可和折射率与基料不同的材料混合，从而形成非挤制的受控色散。
与容积光控结构相比，表面光控特征的区别在于，其为表面特征，即它在结构(例如透镜或薄膜)的表面上形成。本领域技术人员熟悉各种表面光控特征和提供表面光控特征的方式。提供表面光控特征的方式的代表性示例包含机械压制薄膜或透镜、模塑成型表面光控特征(例如，使用具有表面特征的模具注射成型，所述表面特征将给予注模结构一个或多个表面光控特征)、以及(例如通过光刻法)在薄膜或透镜上图案修饰(在薄膜上通常使用光刻法进行图案修饰；如果需要的话其可在透镜上使用)。
相对于包括一个或多个容积光控结构的光控元件，光控结构可位于光控元件的任何适当的部分，例如上半部、下半部、大致上全部或其他部分。相对于包括一个或多个表面特征的光控元件，表面特征可位于光控元件的任何一侧(或两侧)，并可延伸穿过这些表面的任何部分(或大致上所有部分)。
本领域技术人员同样熟悉各种光控特征效应。例如，一种众所周知类型的光控效应是准直(collimation)(也称为波束成形)，其最广的意义在于影响很大一部分光传播的方向。一种类型的准直的一个示例是使入射光的很大一部分(例如，至少50％、一些情况下至少60％、以及一些情况下至少70％、80％、90％、95％、99％或更多)大致上垂直于光控元件的表面传播。例如，第一类型的光控元件的其中一个设计为：在大致垂直于结构表面的方向上发出的光的百分比大于在相对于结构表面限定了小于45度角的方向上传播的光的百分比，其中所述结构表面面向着光(换言之，采用上述元件，垂直照在光控元件上的光比倾斜照在光控元件上的光更可能通过光控元件)。另一众所周知类型的光控效应是分布，即影响去到给定区域的光的量。例如，一种类型的光控分布效应的一个示例称为“蝙蝠翼形分布(bat wing distribution)”，其中将相当少的光引向直接在照明设备下面的位置、而将相当多的光引向与直接在照明设备下面间隔开的位置(或仅引向直接在照明设备下面的位置的一侧、或引向这种位置的两侧等)，从而消除直接在照明设备下面(有时直接在照明设备下面的位置附近的位置)的相当明亮的光的效应，该效应由随着距离的平方而下降的光强产生。
该一个或多个光控元件可由任何材料形成、且可为任何大小和形状，只要其能改变至少第一光源发出的光所形成的图案的全部性质即可。
在一些实施例中，光控元件具有大致上相互平行的第一主要表面和第二主要表面，光控元件的厚度(即与第一和第二主要表面大致垂直的维度)远小于主要表面的尺寸，例如其尺寸小于两个主要表面的其中一个或两个的五分之一(一些实施例中，小于十分之一或小于二十分之一)。
根据本发明，在照明设备中使用的光控元件也可从任意的已知光控元件选择得到。合适光控元件的代表性示例包含以下专利和专利申请中所公开的那些：专利号为No.5,147,716的美国专利和申请号为No.2009/0115943的美国专利申请，以上专利和专利申请在此全文引用，以供参考。
一个或多个光源的每个可从本领域技术人员已知的多种光源的任何一个或全部选择得到。各种光源的代表性示例包含白炽灯、荧光灯、固态发光体、激光二极管、薄膜电致发光器件、发光聚合物(LEP)、卤灯、高强度放电灯、电激发光灯等等，每个具有或没有一个或多个滤光镜。换言之，至少一个光源可包括特定类型的单个光源、特定类型的多个光源、或多种类型的每种的一个或多个光源的任何组合。
已知各种固态发光体，并且根据本发明可采用任何上述固态发光体。固态发光体的代表性示例包括具有或不具有发光材料的发光二极管(有机的或无机的，包括聚合物发光二极管(PLED))。
发光二极管为半导体器件，它将电流转换为光。多种发光二极管以不断扩大的范围的目的被用于更多的不同的领域。更具体地说，当p-n结结构两端存在电位差时，发光二极管这一半导体器件发出光(紫外光、可见光或红外光)。存在许多制造发光二极管的已知方式和许多相关结构，本发明可采用任何上述结构。
发光二极管通过激发电子穿过半导体活性(发光)层的导带(conductionband)和价带(valence band)之间的带隙(band gap)来发光。电子跃迁产生的光线的波长取决于带隙。因此，发光二极管发出的光线的颜色(波长)取决于发光二极管的活性层的半导体材料。
这里所用的表达“发光二极管”是指基本的半导体二极管结构(即芯片)。已获得普遍承认并且在商业上出售(例如在电子器件商店中出售)的“LED”通常表现为由多个部件组成的“封装”器件。这些封装器件一般包括有基于半导体的发光二极管，例如但不限于美国专利4,918,487、5,631,190和5,912,477中所公开的各种发光二极管，以及引线连接和封装该发光二极管的封装体。
本领域技术人员熟悉且容易获得各种固态发光体，所述固态发光体发出具有需要的峰值发射波长和/或主发射波长的光；并且在包括固态发光体的实施例中可采用任何上述固态发光体(以下详细讨论)或上述固态发光体的任何组合。
发光材料是当受激发辐射源激发时发出响应辐射(例如，可见光)的材料。在许多情况下，响应辐射的波长与激发辐射的波长不同。
发光材料可以分为下迁移材料或上迁移材料；下迁移材料即将光子转换为更低能级(更长波长)的材料，上迁移材料即将光子转换为更高能级(更短波长)的材料。
本领域的技术人员熟悉并可容易获得各种发光材料，各种发光材料发射的光具有所需的峰值发射波长和/或主发射波长、或所需色调；如果需要的话，可采用任何上述发光材料或上述发光材料的任何组合。
一种类型的发光材料是本领域的技术人员已知并可容易获得的磷光体。发光材料的其他实例包括闪烁剂、可见辉光带(day glow tapes)以及紫外光照射后发出可见光的油墨(inks)。
提供较宽的可见波长频谱从而提供增高的CRI(例如Ra)的优点是已知的。同样，预测照明设备的输出光的感知颜色的能力是已知的，例如，在CIE色度图的协助下可预测照明设备的输出光的感知颜色。其中所述照明设备包含输出各自的两种或多种颜色的光的发光体。
可能以任何合适形式提供发光材料(当包含时)。例如，发光材料可嵌入在散热件中和/或嵌入在树脂(即聚合物基体)中，例如硅酮材料、环氧树脂材料、玻璃材料或金属氧化物材料。在封装材料中可包含发光材料，一个或多个光源(例如，发光二极管)嵌入在所述封装材料中。
实践本发明可使用的合适的固态发光体的代表性示例，包括合适的发光二极管、发光材料、磷光体、封装材料等，在以下专利申请中介绍：
2006年12月21日申请的美国专利申请，申请号为No.11/614,180(现在的美国专利公开号为No.2007/0236911)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年1月19日申请的美国专利申请，申请号为No.11/624,811(现在的美国专利公开号为No.2007/0170447)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年5月22日申请的美国专利申请，申请号为No.11/751,982(现在的美国专利公开号为No.2007/0274080)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年5月24日申请的美国专利申请，申请号为No.11/753,103(现在的美国专利公开号为No.2007/0280624)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年5月22日申请的美国专利申请，申请号为No.11/751,990(现在的美国专利公开号为No.2007/0274063)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年4月18日申请的美国专利申请，申请号为No.11/736,761(现在的美国专利公开号为No.2007/0278934)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年11月7日申请的美国专利申请，申请号为No.11/936,163(现在的美国专利公开号为No.2008/0106895)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年8月22日申请的美国专利申请，申请号为No.11/843,243(现在的美国专利公开号为No.2008/0084685)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年10月11日申请的美国专利申请，申请号为No.11/870,679(现在的美国专利公开号为No.2008/0089053)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年5月8日申请的美国专利申请，申请号为No.12/117,148(现在的美国专利公开号为No.2008/0304261)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；以及
2008年1月22日申请的美国专利申请，申请号为No.12/017,676(现在的美国专利公开号为No.2009-0108269)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考。
一个或多个光源的每个可具有任何合适的形状，本领域技术人员已知各种所述形状，例如呈以下形状：A灯、B-10灯、BR灯、C-7灯、C-15灯、ER灯、F灯、G灯、K灯、MB灯、MR灯、PAR灯、PS灯、R灯、S灯、S-11灯、T灯、欧司朗基灯(Linestra 2-base lamp)、AR灯、ED灯、E灯、BT灯、线性荧光灯、U形荧光灯、环形荧光灯、单双管(single twin tube)紧凑型荧光灯、复双管(double twin tube)紧凑型荧光灯、三双管(triple twin tube)紧凑型荧光灯、A字型紧凑型荧光灯、拧螺丝(screw twist)紧凑型荧光灯、球形螺丝座(globe screw base)紧凑型荧光灯、反射器螺丝座(reflector screw base)紧凑型荧光灯。根据本发明的照明设备可包括特定形状的一个或多个光源、或多种不同形状的每种形状的一个或多个光源。
一个或多个光源的每个可设计为以任何合适图案发出光，例如以泛光灯、聚光灯、下射灯等的形式。根据本发明的照明设备可包括一个或多个以任何合适图案发出光的光源、或者以多种不同图案的每种图案发出光的一个或多个光源。
至少一部分的第一发光材料与第一光源间隔开。这里使用的术语“间隔”意指，第一发光材料没有与第一光源直接接触。在一些实施例中，第一发光材料没有与第一光源直接接触或间接接触。在一些实施例中，第一发光材料与第一光源间隔开一定距离，所述距离至少有第一光源的发射面的最大尺寸那么大(在一些实施例中为两倍大，在一些实施例中为三倍、四倍、五倍或十倍大)。在一些实施例中，第一发光材料以照明设备最小尺寸的至少30％与第一光源间隔开。
例如，可在照明设备的任何合适的元件内或上提供发光材料。例如，在一些实施例中，可在光控元件内或上、在漫射元件内或上、在遮拦元件内或上、在壳体构件内或上、在反射器内或上等提供发光材料。在光控元件的表面提供发光材料的实施例中，可在任一(或两个)表面提供发光材料。例如，在一些实施例中，可在光控元件面对光源(例如，一个或多个发光二极管)的一侧(“光滑侧”)提供发光材料，可在光控元件背对光源的一侧(“模糊侧”)提供表面光控特征。
一般而言，在根据本发明的照明设备内可使任何组合颜色和许多颜色的光混合。光色融合(blend oflight color)的代表性示例在以下专利申请中描述：
2006年12月20日申请的美国专利申请，申请号为No.11/613,714(现在的美国专利公开号为No.2007/0139920)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2006年12月20日申请的美国专利申请，申请号为No.11/613,733(现在的美国专利公开号为No.2007/0137074)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年4月18日申请的美国专利申请，申请号为No.11/736,761(现在的美国专利公开号为No.2007/0278934)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年4月18日申请的美国专利申请，申请号为No.11/736,799(现在的美国专利公开号为No.2007/0267983)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年4月19日申请的美国专利申请，申请号为No.11/737,321(现在的美国专利公开号为No.2007/0278503)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年11月7日申请的美国专利申请，申请号为No.11/936,163(现在的美国专利公开号为No.2008/0106895)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年5月8日申请的美国专利申请，申请号为No.12/117,122(现在的美国专利公开号为No.2008/0304260)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年5月8日申请的美国专利申请，申请号为No.12/117,131(现在的美国专利公开号为No.2008/0278940)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年5月8日申请的美国专利申请，申请号为No.12/117,136(现在的美国专利公开号为No.2008/0278928)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年5月8日发布的美国专利，专利号为No.7,213,940，该专利在本申请中全文引用，以供参考；
2006年12月1日申请的美国专利申请，申请号为No.60/868,134，题为“照明设备和照明方法”(发明人：Antony Paul van de Ven和Gerald H.Negley；律师事务所案卷号为931035PRO)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年11月30日申请的美国专利申请，申请号为No.11/948,021(现在的美国专利公开号为No.2008/0130285)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年10月9日申请的美国专利申请，申请号为No.12/248,220(现在的美国专利公开号为No.2009/0184616)(律师事务所案卷号为P0967；931-040NP)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年12月6日申请的美国专利申请，申请号为No.11/951,626(现在的美国专利公开号为No.2008/0136313)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年2月22日申请的美国专利申请，申请号为No.12/035,604(现在的美国专利公开号为No.2008/0259589)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年5月8日申请的美国专利申请，申请号为No.12/117,148(现在的美国专利公开号为No.2008/0304261)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年11月27日申请的美国专利申请，申请号为No.60/990,435，题为“具有高CRI和高效能的暖白光照明”(发明人：Antony Paul van de Ven和Gerald H.Negley；律师事务所案卷号为931_081PRO)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；以及
2009年8月14日申请的美国专利申请，申请号为No.12/541,215(现在的美国专利公开号为No._______)(律师事务所案卷号为P1080；931_099NP)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考。
在根据本发明的一些实施例中，照明设备还可包括一个或多个传感器。
本领域技术人员熟悉多种传感器，且任何这样的传感器都可在本发明的装置和方法中使用。在这些众所周知的传感器中，有只可感应部分可见光的传感器。例如，传感器可以是可观察整个光通量但仅(可)感应多个LED中的一个或多个的独特且便宜的传感器(GaP:N LED)。例如，在一个特定的例子中，该传感器可仅能感应结合产生BSY光(下述)的LED发射的光，且该传感器可提供反馈给一个或多个红LED以随着LED的使用年限(和光输出缺陷)保持颜色一致。可选择性控制一个颜色的输出以维持输出的合适比例，且从而维持装置的色温。该类型的传感器仅由具有特定波长范围的光激发，如不包括红光的波长范围(例如，参见申请号为No.12/117,280、申请日为2008年5月8日(现在的美国专利公开号为No.2008/0309255)(律师事务所案卷号为P0979；931-076)的美国专利申请)
在依据本发明的一些实施例中，照明设备还包括传感器，其用于检测一串或多串光源(例如，发光二极管)(这里使用的表达“串”意指至少两个光源串联电连接)发出的光强；以及包括电路，其用于调节响应于强度而提供给上述一串或多串光源的电流。本领域的技术人员熟悉各种传感器，该传感器能够检测一个或多个光源发出的光强，以及任意的该传感器可用于制造该实施例。类似地，本领域的技术人员熟悉各种类型的电路，该电路能够响应任意信号和命令(例如通过传感器检测的强度)来调节提供给一串或多串光源的电流(或调节独立提供给多串光源的每串的电流)，并且可在依据本发明的设备中采用任意的该类型的电路。例如，在依据本发明的一些实施例中，能够针对测试中检测到的由第一串和第二串固态照明设备的固态照明设备所发出的混合光的强度(即它们的初始混合强度)，将提供给第三串固态照明设备的电流设定为一特定值，并且响应于第一串和第二串固态照明设备的固态照明设备所发出的混合光的强度随时间变化(例如，由于第一串和第二串固态照明设备的固态照明设备的强度随着时间减少，提供给第三串固态照明设备的电流可能发生变化，从而使照明设备的混合颜色输出随时间的偏差减小或最小化)，提供给第三串的电流可能与该设定值不同(线性地或非线性地)。本领域的技术人员熟悉各种提供该关系的方式，例如，通过提供传感器反馈，在由第一和第二串的光源发出的混合光的强度发生变化时，调节第三串的参考电压。
当为一串或多串光源提供电流时，本发明的一些实施例包含测量照明设备的颜色输出，以及调节提供给第一串光源的至少一个的电流。本领域技术人员熟悉测量颜色输出的各种设备和技术，在根据本发明的设备内可采用任何上述设备和技术。相似地，本领域技术人员熟悉多种调节提供给一串或多串光源的电流的设备和技术，在根据本发明的设备内可采用任何上述设备和技术。因此，基于所使用的特定设备(及其组件)的特征，电流是可调谐的。
检测光源的光输出变化的其他技术包含提供独立发射器或参考发射器、以及测量这些发射器的光输出的传感器。与环境光隔离地设置这些参考发射器，以便它们通常不会影响照明设备的光输出。检测光源光输出的额外技术包含独立测量环境光和照明设备的光输出，然后基于测量的环境光补偿测量的光源的光输出。
依照本发明的一些实施例可采用至少一个温度传感器。本领域技术人员熟悉并容易获得各种温度传感器(例如，热敏电阻)，且在依照本发明的实施例中可采用任何上述温度传感器。如以下美国专利申请中所描述的温度传感器可用于各种目的，例如为电流调节器提供反馈信息；该美国专利申请的申请号为No.12/117,280、申请日为2008年5月8日(现在的美国专利公开号为No.2008/0309255)，该专利申请在此全文引用，以供参考。
依照本发明的一些实施例，提供包括控制器的设备，所述控制器用于控制至少一个光源和发出的光和至少第二光源发出的光的比率，从而使混合光为所需颜色(例如，白色)。
本领域技术人员熟悉、可使用并容易预想各种合适的控制器。例如，控制器可能是数字控制器、模拟控制器或数字和模拟控制器的组合。例如，控制器可能是特定用途集成电路(ASIC)、微处理器、微控制器、分立元件的集合或其组合。在一些实施例中，可对控制器进行编程，从而控制一个或多个光源。在一些实施例中，可通过控制器的电路设计提供对一个或多个光源的控制，因此对一个或多个光源的控制固定在制造时期。在其他实施例中，可能在制造的时候设定控制器电路的各方面，例如其参考电压、电阻值或类似值，从而在不需要编程或控制代码的情况下允许对一个或多个光源的控制进行调节。
适合的控制器的代表性示例在以下专利申请中进行描述：
申请号为No.11/755,149、申请日为2007年5月30日(目前的美国专利公开号为No.2007/0278974)的美国专利申请，该专利申请在此全文引用，以供参考；
申请号为No.12/117,280、申请日为2008年5月8日(目前的美国专利公开号为No.2008/0309255)的美国专利申请，该专利申请在此全文引用，以供参考；以及
申请号为No.12/257,804、申请日为2008年10月24日(目前的美国专利公开号为No.2009/0160363)(律师事务所案卷号为P0985；931-082)，该专利申请在此全文引用，以供参考。
依照本发明的一些实施例包含一个或多个漫射元件和/或一个或多个遮拦元件。本领域技术人员熟悉多种漫射元件(即辅助颜色混合的元件)和多种遮拦元件(即容积区域和/或表面特征)，可容易预想到各种可制造漫射元件或遮拦元件的材料，并且熟悉和/或能够预想这些元件多种可能的形状。在包含上述元件的实施例中、在漫射元件和/或遮拦元件内可采用任何上述材料和/或形状。本领域技术人员将理解的是，根据本发明，可基于其各自对入射光的效应选择漫射元件或遮拦元件。例如，漫射元件可包含使光漫射或散射的特征，例如元件内分散的散射颗粒(例如，由二氧化钛、氧化铝、氮化硅或玻璃微球体形成的颗粒)。
在依照本发明的包含漫射元件(或数个漫射元件)的实施例中，可将漫射元件设置在任何合适的位置和方位。在依照本发明的一些实施例中，可将漫射元件邻近照明设备的孔且覆盖照明设备的孔而设置。
在依照本发明的包含遮拦元件(或数个遮拦元件)的实施例中，可将遮拦元件设置在任何合适的位置和方位。在依照本发明的一些实施例中，可将遮拦元件邻近照明设备的孔且覆盖照明设备的孔而设置。
在根据本发明的一些实施例中，在单个元件内可提供两种或多种各类型的特征。例如，单个结构可提供光控以及漫射和/或遮拦。一般地，当在单个结构内提供多种类型的特征时，该结构的不同区域提供不同特征，例如，提供不同特征的区域彼此堆叠。
在根据本发明的一些实施例中，照明设备还包括一个或多个光源安装其上的支撑物。在这种实施例中，该支撑物可由任何合适的材料制成，且可能是任何合适的大小和形状。
本发明还涉及包括至少一个这里所描述的照明设备的灯具。灯具可包含壳体、安装结构、和/或封装结构。本领域技术人员熟悉并可预想多种构造固定装置、壳体、安装结构和/或封装结构的材料，以及这种固定装置、壳体、安装结构和/或封装结构的多种形状。依照本发明可采用由任何上述材料制成的固定装置、壳体、安装结构和/或封装结构，以及具有任何上述形状的固定装置、壳体、安装结构和/或封装结构。
例如，可能用于实施本发明的固定装置、壳体、安装结构和封装结构及其各组件或方面在以下专利申请中介绍：
2006年12月20日申请的美国专利申请，申请号为No.11/613,692(现在的美国专利公开号为No.2007/0139923)(律师事务所案卷号为P0956；931-002)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年5月3日申请的美国专利申请，申请号为No.11/743,754(现在的美国专利公开号为No.2007/0263393)(律师事务所案卷号为P0957；931-008)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年5月30日申请的美国专利申请，申请号为No.11/755,153(现在的美国专利公开号为No.2007/0279903)(律师事务所案卷号为P0920；931-017)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年9月17日申请的美国专利申请，申请号为No.11/856,421(现在的美国专利公开号为No.2008/0084700)(律师事务所案卷号为P0924；931-019)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年9月21日申请的美国专利申请，申请号为No.11/859,048(现在的美国专利公开号为No.2008/0084701)(律师事务所案卷号为P0925；931-021)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年11月13日申请的美国专利申请，申请号为No.11/939,047(现在的美国专利公开号为No.2008/0112183)(律师事务所案卷号为P0929；931-026)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年11月13日申请的美国专利申请，申请号为No.11/939,052(现在的美国专利公开号为No.2008/0112168)(律师事务所案卷号为P0930；931-036)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年11月13日申请的美国专利申请，申请号为No.11/939,059(现在的美国专利公开号为No.2008/0112170)(律师事务所案卷号为P0931；931-037)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年10月23日申请的美国专利申请，申请号为No.11/877,038(现在的美国专利公开号为No.2008/0106907)(律师事务所案卷号为P0927；931-038)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2006年11月30日申请的美国专利申请，申请号为No.60/861,901，题为“具有附着配件(accessory attachment)的LED下射式灯具”(发明人：GaryDavid Trott，Paul Kenneth Pickard和Ed Adams；律师事务所案卷号为No.931044PRO)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2007年11月30日申请的美国专利申请，申请号为No.11/948,041(现在的美国专利公开号为No.2008/0137347)(律师事务所案卷号为P0934；931-055)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年5月5日申请的美国专利申请，申请号为No.12/114,994(现在的美国专利公开号为No.2008/0304269)(律师事务所案卷号为P0943；931-069)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年5月7日申请的美国专利申请，申请号为No.12/116,341(现在的美国专利公开号为No.2008/0278952)(律师事务所案卷号为P0944；931-071)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年11月25日申请的美国专利申请，申请号为No.12/277,745(现在的美国专利公开号为No.2009-0161356)(律师事务所案卷号为P0983；931-080NP)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年5月7日申请的美国专利申请，申请号为No.12/116,346(现在的美国专利公开号为No.2008/0278950)(律师事务所案卷号为P0988；931-086)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2008年5月7日申请的美国专利申请，申请号为No.12/116,348(现在的美国专利公开号为No.2008/0278957)(律师事务所案卷号为P1006；931-088)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2009年7月30日申请的美国专利申请，申请号为No.12/512,653(现在的美国专利公开号为No.2010-0102697)(律师事务所案卷号为P1010；931-092NP)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2009年5月21日申请的美国专利申请，申请号为No.12/469,819(现在的美国专利公开号为No.2010-0102199)(律师事务所案卷号为P1029；931-095NP)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
2009年5月21日申请的美国专利申请，申请号为No.12/469,828(现在的美国专利公开号为No.2010-0103678)(律师事务所案卷号为P1038；931-096NP)，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考。
在根据本发明的一些实施例中，包括含有或不含任何上述特征的一些实施例，照明设备还包括将电流从至少一个能量源传向光源的电路。
在根据本发明的一些照明设备内，还包含一个或多个电路组件，例如，用于提供和控制电流的驱动电子设备，其中所述电流通过照明设备中的光源。本领域技术人员熟悉多种提供和控制通过光源(例如固态发光体)的电流的方式，并在本发明的设备内可采用任何上述方式。例如，该电路可包括至少一个触头、至少一个引线框、至少一个电流调节器、至少一个电源控制、至少一个电压控制、至少一个升压元件、至少一个电容和/或至少一个整流桥，本领域的技术人员熟悉上述组件并能够设计合适的电路来满足所需的电流特性。例如，用于实施本发明的电路在以下所列的专利申请中有描述：
申请号为No.11/626,483、申请日为2007年1月24日(目前的美国专利公开号为No.2007/0171145)(律师事务所案卷号为P0962；931-007)的美国专利申请，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
申请号为No.11/755,162、申请日为2007年5月30日(目前的美国专利公开号为No.2007/0279440)(律师事务所案卷号为P0921；931-018)的美国专利申请，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；
申请号为No.11/854,744，申请日为2007年9月13日(目前的美国专利申请号为No.2008/0088248)(律师事务所案卷号为P0923；931-020)的美国专利申请，该专利申请在本申请中全文引用；
申请号为No.12/117,280、申请日为2008年5月8日(目前的美国专利公开号为No.2008/0309255)(律师事务所案卷号为P0979；931-076)的美国专利申请，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；以及
申请号为No.12/328,144、申请日为2008年12月4日(目前的美国专利公开号为No.2009/0184666)(律师事务所案卷号为P0987；931-085NP)的美国专利申请，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考；以及
申请号为No.12/328,115、申请日为2008年12月4日(目前的美国专利公开号为No.2009-0184662)(律师事务所案卷号为P10397；931-097NP)的美国专利申请，该专利申请在本申请中全文引用，以供参考。
根据本发明的照明设备还可包括任何合适的接线盒，本领域技术人员熟悉多种所述接线盒，例如爱迪生连接器(插入在爱迪生插座中)、GU-24连接器等；或者根据本发明的照明设备可直接引线连接至电支路。
在根据本发明的一些实施例中，照明设备是自镇流设备。例如，在一些实施例中，照明设备可与AC电流直接连接(例如，通过插入壁式插座中、通过螺接至爱迪生插座、通过硬线连接至电路中等)。自镇流设备的代表性示例在申请日为2007年11月29日、申请号为No.11/947,392的美国专利申请(现在的美国专利公开号为No.2008/0130298)中得以描述，该专利申请在此全文引用，以供参考。
可从任何来源(source)或各来源的组合向至少一个光源供应能量，所述来源例如输电网(grid)(例如线电压)、一个或多个电池、一个或多个光伏能量收集设备(即包括一个或多个光伏管的设备，该光伏管将太阳能转换成电能)、一个或多个风车等。
这里对依照本发明的实施例进行详细描述，从而提供在本发明的整个范围内的代表性实施例的准确特征。本发明不应理解为受限于上述细节。
此处将结合截面图(和/或平面图)对依照本发明的实施例进行描述，这些图为本发明的理想实施例的示意图。因此，可以预计到会例如因生产技术和/或容差而导致与图中的形状有差异。因此，本发明的实施例不应限定为此处所描绘的区域的特定形状，而应包括形状的差异(例如，由生产所导致)。例如，描绘为矩形的成型区域通常具有圆形或弯曲的特征。因此，图中所示区域本质上为示例性的，且这些形状并不是为了描绘设备的区域的精确形状以及并不是为了对本发明的保护范围进行限定。
结合截面图阐述这里所描述的照明设备。这些横截面可围绕中心轴旋转，从而提供实际上为环形的照明设备。替代性地，可复制横截面从而形成多边形的边、以提供照明设备，所述多边形例如方形、矩形、五角形、六角形或类似形状。因此，在一些实施例中，可能通过横截面边缘的物体完全或部分环绕横截面中心的物体。
图1是根据本发明的照明设备10的截面图，图2是图1的照明设备10的透视图。
如图1所示，照明设备10也包含安装在散热器(heat sink)12上的发光体板14。发光体板14包含多个光源21，所述多个光源可以是固态发光体，例如发光二极管(LED)。固态发光体可包含发出蓝光的发光二极管和发出红光的发光二极管，照明设备10可包含将一些蓝光(即，发出蓝光的发光二极管所发出的光)转换为微黄绿光或青黄光的发光材料(例如，如以下所述)，以便射出照明设备10的光混合物被感知白光。
照明设备的第一主要尺寸和第二主要尺寸在第一平面延伸(即，在图1所示的方位水平延伸和垂直于图1的纸平面延伸)，每个光源21的发射平面与第一平面大致平行。
这里所用的表达“光源的发射平面”(例如，“每个光源的发射平面”)意指，(1)与光源的发光轴垂直的平面(例如，在光发射为半球形的情况下，该平面将沿着半球形的平坦部分；在光发射是圆锥形的情况下，该平面将垂直于圆锥体的轴)，(2)与光源的最大发光强度的方向垂直的平面(例如，在最大发光为垂直的情况下，该平面是水平的)，(3)与光发射的平均(mean)方向垂直的平面(换言之，如果最大强度在第一方向，而与第一方向的一侧成十度角的第二方向的强度大于与第一方向的对侧成十度角的第三方向的强度，那么由于第二方向和第三方向的强度，平均强度将朝着第二方向略微移动)。
在一些实施例中，发光体板可能是光源(例如发光二极管)安装其上的金属芯印刷电路板。发光体板14可与散热器12热耦合，或者其可通过直接接触、热粘合剂、或本领域技术人员已知的其他技术与散热器12热耦合。在一些实施例中，可除去发光体板14，而将固态发光体直接安装到散热器12上。在这种实施例中，即固态发光体直接安装到散热器的实施例中，可使用制造金属芯印刷电路板时使用的技术制造散热器，例如，通过使提供的互连结构(例如，三串发光二极管)包含金属片，以便其可适用于具有直接安装其上的固态发光体。
如图1中进一步所述的，照明设备10还包含光传输篮式组件(lighttransmitting basket assembly)18。篮式组件18可包含框架和覆盖元件11。例如，覆盖元件可包括丙烯酸、聚碳酸酯、PET、PETG或其他光传输材料。
覆盖元件11的代表性示例在图3中描述。图3所示的覆盖元件11呈透镜形状。覆盖元件11包括光控元件13，所述光控元件可包括含容积光控结构的一个或多个区域(或整个光控元件可包括容积光控结构)，和/或所述光控元件可包括含表面光控特征的一个或多个区域(在任一或两个主要表面上)。采用这一覆盖11，光源21的每个以大致相同的距离(即对每个光源21而言，从光源21上的点到光控元件上最近点的最小距离大致相同)与光控元件13间隔开。当提及第一和第二距离时，表达“大致相同的距离”表示第一距离为第二距离的0.90-1.10倍。
覆盖元件11的另一代表性示例在图4中描述。图4所示的覆盖元件11包括透镜形式的光控元件13和包覆在光控元件13上表面(在图1描述的方位上)的发光材料15，其中所述光控元件包含容积光控结构(替代性地或额外地，光控元件13的任一或两个主要表面可包含一个或多个含表面光控特征的区域)。替代性地(或额外地)，可在光控元件13的下表面提供发光材料15，和/或发光材料15可分散在光控元件13内，或者其可能以任何合适的方式与光控元件13间隔开。
覆盖元件11的另一代表性示例在图5中描述。图5所示的覆盖元件11包括光控元件13和光控元件11上表面上的磷光体17(所述磷光体包括分散在环氧树脂内的发光材料15)。
覆盖元件11的另一代表性示例在图6中描述。图6所示的覆盖元件11包括薄膜形式的光控元件13和包覆在光控元件13上表面(在图1描述的方位上)的发光材料15；其中所述薄膜包含容积光控结构(替代性地或额外地，光控元件13的任一主要表面或两个主要表面可包括含表面光控特征的一个或多个区域)。替代性地(或额外地)，可在光控元件13的下表面提供发光材料15，和/或发光材料15可分散在光控元件13内，或者其可能以任何合适的方式与光控元件13间隔开。光控元件13定位在透镜19上。
返回图1，篮式组件18、上壳体16和发光体板14提供了一混合腔，在所述混合腔内，根据腔内反射和篮式组件18的漫射结构和/或薄膜的光学性质的组合对从LED发出的光进行混合。额外地，混合腔的内表面可覆盖反射材料，例如古河(Furakawa)实业公司的或其他反射材料，本领域技术人员已知并可使用多种所述反射材料(在一些实施例中，特别优选的反射材料是漫反射材料)。在一些实施例中，替代性地或额外地，光接触的任何表面包覆有浮雕漆(textured paint)，以便改变所需要的亮度特征和/或图案。
由于许多LED(例如科锐XRE LED)大致以朗伯分布(Lambertiandistribution)发出光，LED可与上壳体16的侧壁间隔开。因此，发光体板可能具有比上壳体16的开口所限定的区域小的表面面积，其中光通过所述上壳体的开口。相应地，上壳体或上壳体的一部分可能大致为截锥形(frustopyramidal)且具有倾斜(sloped)或歪斜(slanted)的侧壁16，从而将光从发光体板14导向篮式组件18。这种斜侧壁可能还有助于将篮式组件反射的光导回篮式组件，以便减少照明设备内的光损失。
另外，由于发光体板14的面积小于篮式组件的面积，篮式组件18和上壳体16的配置从某种程度上可使LED的光传播过篮式组件18的可视表面，从而避免篮式组件18和侧反射器的照度突变。例如，这可采用美国专利申请中描述的机械篮式配置来实现，或通过以下描述的篮式组件的透镜的光学性质来实现；其中该美国专利申请的申请号为No.12/116,341、申请日为2008年5月7日(现在的美国专利公开号为No.2008/0278952)(律师事务所案卷号为P0944；931-071)，该美国专利申请在此全文引用，以供参考。
侧反射器20包括可与吊顶的输电网接合的平的唇形部分(flat lip portion)30。射出照明设备10的光通过侧反射器20的唇形部分30所限定的大致的方形孔。侧反射器20使照明设备10的光生成部分凹进天花板瓷砖的平面上方。
在代表性实施例的一个示例中，轮缘(rim)的外周长测量为约2英尺乘2英尺，而篮式组件的外周长测量为约1英尺乘1英尺。在支撑结构中的开口不是方形的实施例的情况下，例如2英尺乘4英尺，可能以任何合适的方式调整根据本发明的设备，从而在开口中提供所需效应，例如填充开口，例如通过使用两个并排设备(每个测量为大约2英尺乘2英尺)、或通过提供其中轮缘外周长测量为约4英尺乘2英尺的设备。
图7是根据本发明的照明设备40的截面图，图8是图7的照明设备40的仰视图。
参考图7，照明设备40包含发光体板41、多个光源42、侧反射器43、挡板组件44和多个覆盖元件75、76、77、78、79、105、106、107和108(以下描述)。
参考图8，挡板组件44包括外挡板结构71、中间挡板结构72和内挡板结构73。外挡板结构71包含四个挡板元件123、124、125、126。相似地，中间挡板结构72包含四个挡板元件127、128、129、130，内挡板结构73包含四个挡板元件131、132、133、134。挡板组件44还包括从外挡板结构71向第一中间挡板结构72延伸的连接器部分84、85、86、87和从第一中间挡板结构72向内挡板结构73延伸的连接器部分88、89、90、91。
挡板结构(例如，外挡板结构、第一中间挡板结构和内挡板结构)(如果存在)、和/或侧反射器(如果存在)可由任何合适的材料形成。本领域技术人员熟悉多种合适材料，所述多种合适材料包含已知的、在制造灯具的挡板和/或侧反射器时使用的各种材料。在制造挡板结构和/或侧反射器时使用的合适材料的代表性示例是古河(日本公司)生产的
图7和8中描述的实施例包含多个覆盖元件，即位于挡板元件123和挡板元件127之间的第一覆盖元件75。相似地：
第二覆盖元件76位于挡板元件125和挡板元件129之间，
第三覆盖元件77位于挡板元件127和挡板元件131之间，
第四覆盖元件78位于挡板元件129和挡板元件133之间，
第五覆盖元件79位于挡板元件131和挡板元件133之间，且位于挡板元件132和挡板元件134之间，
第六覆盖元件105位于挡板元件126和挡板元件130之间，
第七覆盖元件106位于挡板元件124和挡板元件128之间，
第八覆盖元件107位于挡板元件130和挡板元件134之间，以及
第九覆盖元件108位于挡板元件128和挡板元件132之间。
任何覆盖元件75、76、77、78、79、105、106、107和108可以是这里所描述的覆盖元件，例如图3、图4、图5和图6中描述的覆盖元件11。
图9是根据本发明的照明设备150的示意图。照明设备150包含下壳体151、上壳体152、覆盖元件157和光源163。下壳体151是具有围绕其外周的散热片(fin)的铸铝壳体，且其为混合包围空间158提供侧壁。下壳体可能是科锐LED照明方案公司(北卡罗来纳州达勒姆)的LR6固定装置的下壳体，其中去除其装饰凸缘(trim flange)，以便壳体不会延伸过覆盖元件157。还可使用具有相似热性能的其他合适的下壳体材料。下壳体151和覆盖元件157结合包括围绕光源163的封闭结构(enclosing structure)。
上壳体152包含腔体153，且还具有增加整个排热区域的散热片。上壳体152大致上具有与LR6灯具的上壳体相同的配置。在本发明中，上壳体152由铜制成。同样可使用具有相似热性能的其他合适的上壳体材料。例如，上壳体可由铝或其他导热材料制成。在上壳体152内提供电绝缘层154，以便使电源165与上壳体152隔离。例如，绝缘层154可能是绝缘片(Formex)。在上壳体152和下壳体152之间可提供热垫圈(未显示)，从而确保两个壳体间的良好热耦合。例如，热垫圈可能是贝格斯公司的垫圈(Sil-Pad)。
在上壳体152上提供顶板155，该顶板封闭腔体153。在顶板155上提供连接器(例如爱迪生型螺纹连接器)，从而允许照明设备150与电源(例如AC线)连接。可使用其他连接器类型，且其他连接器类型取决于照明设备150与其连接的电源。
在下壳体151的开口处提供覆盖元件157，从而提供混合包围空间158，所述混合包围空间具有由下壳体151限定的侧壁、由上壳体152形成的相对端和覆盖元件157。覆盖元件157可具有全宽、50°-60°间的半最大值(FWHM)，所述覆盖元件平衡了具有使光源遮拦的漫射的光传输。
混合包围空间158镶有(lined with)高反射材料159，例如古河的从而减少由覆盖元件反射回混合包围空间158的光损失。高反射材料159反射可见光谱内的98％-99％的光。反射材料159的下端(在图7描述的方位上)限定了一大致圆形的孔(射出照明设备150的所有光大致上通过所述圆形孔射出)。同样在铜金属芯电路板161上提供反射材料160，以及在上壳体152的任一外露部分提供反射材料160。反射材料160也可能是激光切割所述反射材料以使其适合于围绕光源163。
光源163在单个串内串联连接。这提供了高压串(high voltage string)，所述高压串在驱动光源163的方面允许效率增加。
电源165通过导线166和167与爱迪生连接器156连接。
覆盖元件157可能是这里所描述的覆盖元件，例如图3、图4、图5和图6中描述的任何覆盖元件11。
图10-11是依照本发明的照明设备50的示意图。图10是照明设备50的顶视图。图11是沿平面11-11获得的照明设备50的截面图。
参考图10-11，照明设备50是背反射器，且包括覆盖元件51、轮缘(rim)52、传导迹线53、光源54和壳体55。面对光源54的壳体55表面是高反射性的。
覆盖元件51覆盖壳体55限定的孔。覆盖元件51可以是这里所描述的覆盖元件，例如，图3、图4、图5和图6中描述的任何覆盖元件11。
可以任一需要的方式赋予壳体55反射光的能力，对本领域技术人员而言多种所述方式是已知的。例如，反射器可包括一个或多个反射性的(和/或镜面反射的，这里使用的术语“反射性的”指反射性的和可选的还是镜面反射的)、和/或可处理(例如，抛光)为反射性的材料，或者反射器可包括一个或多个非反射性或部分反射性的材料，以及所述反射器涂布有反射性材料、叠片至(laminated)和/或附着在反射性材料上。本领域技术人员熟悉多种反射性材料，例如，如铝或银的金属、形成布拉格反射器的一叠绝缘材料、玻璃涂布的二向色性反射器(例如，如www.lumascape.com/pdf/literature/C1087US.pdf所描述的)、其他薄膜反射器等。本领域技术人员熟悉多种适合于制造非反射性或部分反射性结构的材料，所述非反射性或部分反射性结构可涂布有反射性材料、叠片至或附着在反射性材料上，例如，所述适合于制造非反射性或部分反射性结构的材料包括塑料材料，例如聚乙烯、聚丙烯、天然或合成橡胶、聚碳酸酯或聚碳酸酯共聚物、PAR(聚4，4’-异亚丙基二苯(4，4′-isopropylidenediphenylene)对苯二酸盐/间苯二酸酯共聚物)、PEI(聚醚酰亚胺)和LCP(液晶聚合物)。可采用来自类似于安铝(Alanod)公司(http://www.alanod.de/opencms/alanod/index.html_2063069299.html.)的各种涂层(包含银)使反射器形成为高反射铝片，或者反射器可由玻璃形成。在根据本发明的照明设备包括不止一个反射器的的情况下，各个反射器可由相同材料制成，或者任一反射器可由不同材料制成。
合适反射器(及其设置)的代表性示例在许多专利中均有描述，例如申请号为No.6,945,672、7,001,047、7,131,760、7,214,952和7,246,921的美国专利(所述美国专利在此全文引用，以供参考)，除其他反射器外，每个所述美国专利尤其描述背反射器。
虽然参照各个部件的特定组合来阐述本发明的特定实施例，但在不背离本发明的示教的情况下可提供各种其他组合。因此，本发明不应解释为受这里所述以及附图所示的特定示范性实施例的限制，而是还可包含各种所述实施例的部件的组合。
本领域的普通技术人员可在不背离本发明的精神和范围的情况下根据本发明的公开对其进行许多种变化和修改。因此，必须明白所述的实施例仅用于举例，不应当将其视为限制由所附权利要求定义的本发明。因此，所附的权利要求应理解为不仅包括并行陈述的部件的组合，还包括以大致相同的方式完成大致相同功能以获得大致相同结果的所有等效部件。这些权利要求在此理解为包括以上具体阐述和说明的内容、概念上等效的内容以及结合了本发明的实质思想的内容。
这里描述的照明设备的任意两个或多个结构部分可以整合。这里描述的照明设备的任一结构部分可以通过两个或多个部分提供。相似地，可以同时执行任意两个或多个功能，和/或可以以一系列步骤执行任意功能。

Claims (16)

1.一种照明设备，其特征在于，包括：
至少第一光控元件；
至少第一光源，定位所述至少第一光源以便所述第一光源发出的光的至少一部分通过所述第一光控元件的至少一部分；
至少第一发光材料，所述第一发光材料的至少一部分与所述第一光源间隔开，定位所述第一发光材料以便所述第一光源发出的光的至少一部分激发所述第一发光材料的至少一部分；
所述第一光控元件配置成指向至少一项以下操作：
(1)准直，在此使得至少50％的入射光大致上垂直于所述第一光控元件的第一表面传播；以及
(2)分布，在此相当少的光引向直接在所述照明设备下面的位置，而将相当多的光引向与直接在所述照明设备下面的位置间隔开的位置。
2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述光控元件包括含至少一个区域的薄膜，所述至少一个区域包括容积光控结构。
3.根据权利要求2所述的照明设备，其特征在于：
所述薄膜包括第一表面和第二表面；
所述第一发光材料的至少一部分在所述薄膜的第一表面上；以及
所述薄膜的第一表面比所述薄膜的第二表面更靠近所述第一光源。
4.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，所述光控元件包括含至少一个区域的薄膜，所述至少一个区域包括表面光控特征。
5.根据权利要求4所述的照明设备，其特征在于：
所述薄膜包括第一表面和第二表面；
所述第一发光材料的至少一部分在所述薄膜的第一表面上；
所述薄膜的第一表面比所述薄膜的第二表面更靠近所述第一光源；以及
所述包含表面光控特征的至少一个区域在所述薄膜的第二表面上。
6.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，所述光控元件包括含至少一个区域的透镜，所述至少一个区域包括容积光控结构。
7.根据权利要求6所述的照明设备，其特征在于：
所述透镜包括第一表面和第二表面；
所述第一发光材料的至少一部分在所述透镜的第一表面上；以及
所述透镜的第一表面比所述透镜的第二表面更靠近所述第一光源。
8.根据权利要求6所述的照明设备，其特征在于，所述透镜是注模透镜的或挤制透镜。
9.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，所述光控元件包括含至少一个区域的透镜，所述至少一个区域包括表面光控特征。
10.根据权利要求9所述的照明设备，其特征在于：
所述透镜包括第一表面和第二表面；
所述第一发光材料的至少一部分在所述透镜的第一表面上；
所述透镜的第一表面比所述透镜的第二表面更靠近所述第一光源；以及
所述包含表面光控特征的至少一个区域在所述透镜的第二表面上。
11.根据权利要求9所述的照明设备，其特征在于，所述透镜是注模透镜的或挤制透镜。
12.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备还包括侧反射器，射出所述照明设备的光通过所述侧反射器限定的孔。
13.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，所述照明设备的第一主要尺寸和第二主要尺寸在第一平面内延伸，所述第一光源的发射平面与所述第一平面大致平行。
14.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，所述第一光源包括至少一个固态发光体。
15.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，所述第一光源包括至少一个发光二极管。
16.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，所述光控元件包括含至少一个区域的薄膜，所述至少一个区域包括光控特征；
所述薄膜包括第一表面和第二表面；
所述第一发光材料的至少一部分在所述薄膜的第一表面上；以及
所述薄膜的第一表面比所述薄膜的第二表面更靠近所述第一光源。
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