светоизлучающее устройство и способ излучения света

Формула изобретения

1. Светоизлучающее устройство (10, 50, 70), содержащее:

первый источник (12а, 52а, 72а) света;

второй источник (12b, 52b, 72b) света;

частично прозрачное зеркало (16, 56, 76) и коллимирующее средство (14а, 14b, 54a, 54b, 74), выполненное с возможностью, по меньшей мере, частичного коллимирования света первого и второго источников света, так что во время работы, по существу, весь, по меньшей мере, частично коллимированный свет первого и второго источников света падает на частично прозрачное зеркало, при этом указанное частично прозрачное зеркало расположено с возможностью приема во время работы, по существу, всего, по меньшей мере, частично коллимированного света, излучаемого первым и вторым источниками света, и отражения части света, излучаемого первым источником света, и пропускания части света, излучаемого вторым источником света, и наоборот, так, что свет от первого источника света полностью накладывается на свет от второго источника света после отражения/пропускания в частично прозрачном зеркале,

отличающееся тем, что

указанное коллимирующее средство содержит расположенные в зеркальном порядке части, соответствующие соответственно указанному первому источнику света и указанному второму источнику света, при этом указанный первый источник света и указанный второй источник света расположены на противоположных наружных концах указанного коллимирующего средства.

2. Светоизлучающее устройство по п.1, в котором частично прозрачное зеркало представляет собой полупрозрачное зеркало.

3. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором первый и второй источники света расположены симметрично по одному с каждой стороны частично прозрачного зеркала.

4. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором первый и второй источники света имеют, по существу, идентичные картины излучения.

5. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором первый источник света выполнен с возможностью излучения света, имеющего первый спектр длин волн, и в котором второй источник света выполнен с возможностью излучения света, имеющего второй спектр длин волн, отличающийся от первого спектра длин волн.

6. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором каждый из первого и второго источников света содержит, по меньшей мере, один светоизлучающий диод.

7. Светоизлучающее устройство по п.1 или 2, в котором во время работы, по меньшей мере, частично коллимированный свет первого и второго источников света падает на частично прозрачное зеркало так, что образуются первый и второй смешанные пучки, при этом светоизлучающее устройство дополнительно содержит плоское зеркало для перенаправления одного из первого и второго смешанных пучков в направлении другого смешанного пучка.

8. Светоизлучающее устройство по п.7, дополнительно содержащее, по меньшей мере, одну линзу, выполненную с возможностью фокусировки наложенного света.

9. Светоизлучающее устройство по п.1, в котором коллимирующее средство содержит два параболических зеркала, при этом частично прозрачное зеркало расположено между двумя параболическими зеркалами, и первый источник света расположен на оптической оси одного из параболических зеркал между одним параболическим зеркалом и фокальной точкой одного параболического зеркала, и второй источник света расположен на оптической оси другого параболического зеркала между другим параболическим зеркалом и фокальной точкой другого параболического зеркала.

10. Светоизлучающее устройство по п.9, дополнительно содержащее вспомогательное коллимирующее средство, выполненное с возможностью коллимирования наложенного света.

11. Светоизлучающее устройство по п.9 или 10, дополнительно содержащее дополнительные источники света, при этом источники света в устройстве расположены в два ряда, по одному ряду с каждой стороны частично прозрачного зеркала.

12. Способ излучения света, включающий в себя:

по меньшей мере, частичное коллимирование света первого источника (12а, 52а, 72а) света и второго источника (12b, 52b, 72b), посредством коллимирующего средства, при этом указанные первый и второй источники света расположены на соответствующих противоположных наружных концах указанного коллимирующего средства;

прием посредством частично прозрачного зеркала (16, 56, 76), по существу, всего, по меньшей мере, частично коллимированного света, излучаемого указанным первым источником света и указанным вторым источником света, и

отражение посредством частично прозрачного зеркала части света, излучаемого первым источником света, и пропускание посредством частично прозрачного зеркала части света, излучаемого вторым источником света, и наоборот, так, что свет от первого источника света полностью накладывается на свет от второго источника света после отражения/пропускания в частично прозрачном зеркале.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к светоизлучающему устройству, содержащему: первый источник света, второй источник света и частично прозрачное зеркало. Настоящее изобретение также относится к способу излучения света.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Светоизлучающее устройство упомянутого в качестве введения типа раскрыто в заявке на патент США 2006/0274421 А1 (Okamitsu и др.). В частности, на фиг.1а в заявке US 2006/0274421 А1 описан твердотельный источник света, содержащий две светоизлучающие матрицы. Светоизлучающие матрицы излучают световые лучи, которые проходят прямо к заданной поверхности, в то время как другие лучи обеспечивают энергетическую освещенность суммарного излучения, создаваемую элементом для оптического смешения, на который падают остальные лучи. Элемент для оптического смешения может представлять собой полуотражающее зеркало, которое по существу расщепляет излучение остальных лучей на отраженные лучи и прошедшие лучи, которые смешиваются так, что они накладываются друг на друга.

Однако проблема, связанная с твердотельным источником света по фиг.1а в заявке US 2006/0274421 А1, состоит в том, что световые лучи, которые проходят прямо к заданной поверхности, способствуют неоднородному смешению на заданной поверхности.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в, по меньшей мере, частичном преодолении данной проблемы и разработке светоизлучающего устройства с улучшенным смешением.

Эта и другие задачи, которые будут очевидными из нижеприведенного описания, решаются посредством светоизлучающего устройства и способа излучения света в соответствии с приложенными независимыми пунктами формулы изобретения.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения разработано светоизлучающее устройство, содержащее: первый источник света, второй источник света и частично прозрачное зеркало, при этом частично прозрачное зеркало во время работы устройства принимает по существу весь свет, излучаемый первым и вторым источниками света, и отражает часть света, излучаемого первым источником света, и пропускает часть света, излучаемого вторым источником света, и наоборот, так, что свет от первого источника света полностью накладывается на свет от второго источника света после отражения/пропускания в частично прозрачном зеркале.

Поскольку весь свет, излучаемый первым и вторым источниками света, падает на частично прозрачное зеркало, может быть обеспечено идеальное смешение. Кроме того, отсутствует необходимость в добавлении какого-либо (каких-либо) рассеивателя (рассеивателей), что означает, что могут быть получены сильно коллимированные пучки.

В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения частично прозрачное зеркало представляет собой полупрозрачное или полуотражающее зеркало (то есть отражается приблизительно половина падающего света, в то время как другая половина пропускается), первый и второй источники света расположены симметрично по одному с каждой стороны частично прозрачного зеркала, и/или первый и второй источники света имеют по существу идентичные картины излучения.

Кроме того, первый источник света предпочтительно выполнен с возможностью излучения света, имеющего первый спектр длин волн, в то время как второй источник света выполнен с возможностью излучения света, имеющего второй спектр длин волн, отличающийся от первого спектра длин волн. Таким образом, два разных цвета или цветной свет и белый свет могут быть смешаны предпочтительным образом.

Предпочтительно, если каждый из первого и второго источников света содержит, по меньшей мере, один светоизлучающий диод (светодиод). Светодиоды каждого источника света могут иметь одинаковый цвет или разные цвета. К преимуществам светодиодов относятся высокая эффективность, продолжительный срок полезного использования и т.д. Однако другие источники света, такие как лазеры, люминесцентные лампы, термолюминесцентные трубки и т.д. могут быть использованы вместо светодиодов в некоторых вариантах осуществления.

Кроме того, устройство по настоящему изобретению дополнительно содержит коллимирующее средство, выполненное с возможностью, по меньшей мере, частичного коллимирования света первого и второго источников света так, что во время работы по существу весь, по меньшей мере, частично коллимированный свет первого и второго источников света падает на частично прозрачное зеркало.

Кроме того, коллимирующее средство содержит расположенные в зеркальном порядке части, соответствующие соответственно первому источнику света и второму источнику света. Первый источник света и второй источник света расположены на противоположных наружных концах коллимирующего средства.

В одном варианте осуществления во время работы устройства, по меньшей мере, частично коллимированный свет первого и второго источников света падает на частично прозрачное зеркало так, что образуются первый и второй смешанные пучки, при этом светоизлучающее устройство дополнительно содержит плоское зеркало для перенаправления одного из первого и второго смешанных пучков в направлении другого смешанного пучка. В данном варианте осуществления коллимирующее средство может содержать два половинных параболоторических фокона, по одному для каждого источника света, хотя могут быть использованы другие коллимирующие средства, подобные обычным параболоторическим фоконам или коллиматорам Кассегрена. Посредством оптимизации угла коллимирования и угла между коллимирующим средством и частично прозрачным зеркалом можно минимизировать размер светоизлучающего устройства. В данном варианте осуществления устройство предпочтительно содержит, по меньшей мере, одну линзу, выполненную с возможностью фокусировки наложенного света для предпочтительного восстановления утраченного фактора. Вместо линзы для фокусировки света может быть использовано специально приспособленное зеркало.

В другом варианте осуществления коллимирующее средство содержит два параболических зеркала, при этом частично прозрачное зеркало расположено между двумя параболическими зеркалами и при этом первый источник света расположен на оптической оси одного из параболических зеркал между одним параболическим зеркалом и фокальной точкой одного параболического зеркала, и второй источник света расположен на оптической оси другого параболического зеркала между другим параболическим зеркалом и фокальной точкой другого параболического зеркала. В данном варианте осуществления не требуется никакой линзы, но устройство предпочтительно содержит вспомогательное коллимирующее средство, выполненное с возможностью коллимирования наложенного света. Преимуществом последующего коллимирования после смешения является то, что устройство остается малогабаритным. Вместо параболических зеркал могут быть использованы другие формы, подобные эллипсоидам, фацетные зеркала и т.д.

В еще одном варианте осуществления устройство дополнительно содержит дополнительные источники света, при этом источники света в устройстве расположены в два ряда, по одному ряду с каждой стороны частично прозрачного зеркала, образуя линейное светоизлучающее устройство.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения разработан способ излучения света, включающий в себя: прием посредством частично прозрачного зеркала по существу всего света, излучаемого первым источником света и вторым источником света, и отражение посредством частично прозрачного зеркала части света, излучаемого первым источником света, и пропускание посредством частичного прозрачного зеркала части света, излучаемого вторым источником света, и наоборот, так, что свет от первого источника счета полностью накладывается на свет от второго источника света после отражения/пропускания в частично прозрачном зеркале. Преимущества и признаки данного аспекта настоящего изобретения аналогичны преимуществам и признакам вышеописанного аспекта изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Данные и другие аспекты настоящего изобретения будут описаны далее более подробно со ссылкой на приложенные чертежи, показывающие предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения.

Фиг.1 представляет собой схематическое боковое сечение светоизлучающего устройства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе половинного параболоторического фокона устройства по фиг.1.

Фиг.3 представляет собой схематическое боковое сечение светоизлучающего устройства в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 представляет собой схематический вид снизу устройства по фиг.3.

Фиг.5 представляет собой вид в перспективе возможного, но необязательного, коллиматора для устройства по фиг.3 и 4.

Фиг.6 представляет собой схематический вид в перспективе светоизлучающего устройства в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7а представляет собой схематический вид снизу устройства по фиг.6.

Фиг.7b представляет собой схематический вид снизу варианта устройства по фиг.6 и 7а.

Фиг.8 представляет собой блок-схему способа излучения света в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Фиг.1 представляет собой схематическое боковое сечение светоизлучающего устройства 10 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Светоизлучающее устройство 10 содержит два источника света, в частности, два светодиода 12а, 12b, а также два половинных параболоторических фокона 14а, 14b, полупрозрачное зеркало 16, плоское зеркало 18 и выходную апертуру 20.

Светодиоды 12а, 12b имеют разные цвета (включая белый). Светодиод 12а может быть выполнен с возможностью излучения, например, красного света, а другой светодиод 12b может быть выполнен с возможностью излучения зеленого света для смешения красного и зеленого света. Светодиоды 12а, 12b могут представлять собой, например, светодиоды с направлением излучения только вверх. Два светодиода 12а, 12b имеют одинаковые картины излучения.

Половинный параболоторический фокон представляет собой коллиматор, который состоит из параболоторического фокона, разрезанного пополам зеркалом. Функционирование зеркала может быть обеспечено посредством (полного) внутреннего отражения. На фиг.2 проиллюстрирован вид в перспективе половинного параболоторического фокона. Плоская часть представляет собой зеркало, в то время как криволинейная часть представляет собой половину параболоторического фокона. Половинный параболоторический фокон не имеет такого же углового распределения, как у параболоторического фокона, но максимальный угол коллимирования такой же. В устройстве по настоящему изобретению половинный параболоторический фокон предпочтительно используется вместо параболоторического фокона, поскольку это обеспечивает возможность размещения коллиматоров ближе друг к другу, что, в свою очередь, позволяет уменьшить размер устройства 10. Половинные параболоторические фоконы 14а, 14b устройства 10 имеют одинаковые размеры и форму.

Полупрозрачное или полуотражающее зеркало 16 по существу пропускает половину падающего света и отражает другую половину падающего света для получения смешанного света, содержащего по существу одинаковые количества света от каждого из светодиодов 12а, 12b. Полупрозрачное зеркало 16 предпочтительно может быть изготовлено из подложки с 25% отражателем с каждой стороны.

В устройстве 10 светодиоды 12а, 12b расположены у входов 22а, 22b половинных параболоторических фоконов 14а, 14b, как проиллюстрировано на фиг.1, и два половинных параболоторических фокона 14а, 14b расположены в зеркальном порядке по направлению к полупрозрачному зеркалу 16. Половинные параболоторические фоконы 14а, 14b на фиг.1 расположены так, что наиболее расходящиеся выходящие лучи одного из половинных параболоторических фоконов просто не попадают на выходную поверхность 24а, 24b другого половинного параболоторического фокона, как видно из картин 26а, 26b излучения. Кроме того, выходные поверхности 24а, 24b половинных параболоторических фоконов 14а, 14b расположены под углом, составляющим приблизительно 90 градусов, друг относительно друга, в то время как полупрозрачное зеркало 16 расположено под углом, составляющим приблизительно 45 градусов, относительно выходных поверхностей, как видно из проекции по фиг.1. Кроме того, что касается картин 26а (штриховые линии), 26b (пунктирные линии) излучения источников света (после коллимирования половинными параболоторическими фоконами 14а, 14b) и размещения источников света (и половинных параболоторических фоконов) и полупрозрачного зеркала 16, то полупрозрачное зеркало 16 выполнено с такими размерами, что весь свет, излучаемый источниками света (которому придана форма половинными параболоторическими фоконами 14а, 14b), падает на полупрозрачное зеркало 16. Кроме того, плоское зеркало 18 расположено параллельно полупрозрачному зеркалу 16, при этом один конец плоского зеркала 18 примыкает к одному концу одной из выходных поверхностей 24а, 24b, как проиллюстрировано на фиг.1. Плоское зеркало 18 выполнено с такими размерами, что свет от параболоторического фокона 14а, прошедший через зеркало 16, и свет от параболоторического фокона 14b, отраженный зеркалом 16, падает на плоское зеркало 18, по меньшей мере, один раз.

Во время работы светоизлучающего устройства 10 свет, излучаемый светодиодами 12а, 12b, по меньшей мере, частично коллимируется половинными параболоторическими фоконами 14а, 14b, в результате чего получаются картины 26а, 26b излучения. Весь свет, излучаемый светодиодами 12а, 12b, падает на полупрозрачное зеркало 16. Приблизительно половина света, излучаемого светодиодом 12а, отражается полупрозрачным зеркалом 16, в то время как другая половина пропускается через полупрозрачное зеркало 16. Аналогичным образом, приблизительно половина света, излучаемого светодиодом 12b, отражается полупрозрачным зеркалом 16, в то время как другая половина пропускается через полупрозрачное зеркало 16. Благодаря вышеописанной конструкции устройства 10 свет, излучаемый светодиодом 12а и отражаемый полупрозрачным зеркалом 16, идеально накладывается на свет, излучаемый светодиодом 12b и пропускаемый через полупрозрачное зеркало 16, образуя смешанный пучок 28а. Аналогичным образом, свет, излучаемый светодиодом 12а и пропускаемый через полупрозрачное зеркало, идеально накладывается на свет, излучаемый светодиодом 12b и отражаемый полупрозрачным зеркалом, образуя смешанный пучок 28b. Смешанный пучок 28а направляется прямо к выходной апертуре 20 устройства 10. С другой стороны, смешанный пучок 28b падает сначала на плоское зеркало 18, при этом указанное плоское зеркало 18 перенаправляет смешанный пучок в том же направлении, в каком проходит смешанный пучок 28а к выходной апертуре 20, как проиллюстрировано на фиг.1. Благодаря вышеописанной конструкции устройства 10 пучок 28b выходит из апертуры 20 рядом с пучком 28а. Выходная апертура 20 предпочтительно выполнена с такими размерами и расположена таким образом, что по существу весь свет смешанных пучков 28а, 28b может выводиться (излучаться) из устройства 10.

Действительно, в устройстве 10 источники света (светодиоды 12а, 12b) разных цветов идеально перекрываются посредством образования виртуальных источников света с помощью зеркальных изображений. Другими словами, каждый источник света кажется расположенным в двух разных местах. Имитационные модели показывают, что устройство 10 по настоящему изобретению идеально смешивает свет.

Для светоизлучающего устройства 10, помимо размера коллиматора (то есть половинных параболоторических фоконов 14а, 14b), угол ( ) коллимирования и угол ( ) между половинными параболоторическими фоконами 14а, 14b и полупрозрачным зеркалом 16 определяют размер различных элементов в устройстве 10 и, следовательно, размер устройства 10. Произведение длины L и высоты Н (длина L × высота Н) может быть оптимизировано. Длина L и высота Н показаны на фиг.1. Для =24° и =45° данное произведение является минимальным. Данное произведение пропорционально квадрату входного радиуса параболоторических фоконов 14а, 14b. При входном радиусе, составляющем 1,5 мм, устройство 10 будет иметь длину и высоту, составляющие соответственно 29 мм и 28 мм. Глубина (направление x на фиг.1) устройства 10 составляет 26 мм.

Кроме того, лучи могут быть коллимированы в направлении глубины. В данном варианте осуществления никакой коллиматор не применяется в направлении глубины, хотя такой коллиматор может быть добавлен. Если никакой коллиматор не будет размещен для коллимирования лучей в направлении глубины, то объем устройства будет минимальным для =24°. Коллимирование света в направлении глубины обеспечит уменьшение размера выходной апертуры, а также уменьшение роста фактора (пучка).

Кроме того, в данном варианте осуществления геометрический фактор является минимальным для =45° и для будет минимально возможным. Для =24° и =45° фактор (пучка) у выходной апертуры 20 приблизительно в тридцать раз превышает фактор на входе половинных параболоторических фоконов. Фактор больше потому, что лучи продолжают расходиться, когда они проходят через устройство 10. Следовательно, предпочтительно, если линза (непоказанная) будет расположена у выходной апертуры 20 или у каждой выходной поверхности 24а, 24b других половинных параболоторических фоконов 14а, 14b. Данная линза уменьшает расходимость пучка(ов) и, следовательно, уменьшает фактор (пучка).

Фиг.3 представляет собой схематическое боковое сечение светоизлучающего устройства 50 в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, и фиг.4 представляет собой схематический вид снизу устройства по фиг.3.

Светоизлучающее устройство 50 содержит два источника света, в частности, два светодиода 52а, 52b, а также два параболических отражающих коллиматора или параболических зеркала 54а, 54b и полупрозрачное зеркало 56.

Светодиоды 52а, 52b имеют разные цвета (включая белый) и могут представлять собой, например, светодиоды с направлением излучения только вверх. Два светодиода 52а, 52b имеют одинаковые картины излучения. Параболические зеркала 54а, 54b имеют одинаковые размер и форму. Полупрозрачное или полуотражающее зеркало 56 аналогично полупрозрачному зеркалу 16, описанному выше.

Полупрозрачное зеркало 56 расположено между двумя противоположными, примыкающими параболическими зеркалами 54а, 54b, как проиллюстрировано на фиг.3 и 4. Полупрозрачное зеркало 56 полностью «охватывает» проход между двумя параболическими зеркалами 54а, 54b. Светодиод 52а расположен на оптической оси 57а параболического зеркала 54а, между параболическим зеркалом 54а и его фокальной точкой 58а. Светодиод 52а ориентирован по существу таким образом, что некоторая часть излучаемого света направляется к параболическому зеркалу 54а, в то время как остальная часть излучаемого света направляется прямо к полупрозрачному зеркалу 56. Аналогичным образом и симметрично, светодиод 52b расположен на оптической оси 57b параболического зеркала 54b, между параболическим зеркалом 54b и его фокальной точкой 58b и ориентирован по существу таким образом, что некоторая часть излучаемого света направляется к параболическому зеркалу 54b, в то время как остальная часть излучаемого света направляется прямо к полупрозрачному зеркалу 56. Свет от светодиодов, направляемый прямо к полупрозрачному зеркалу, также будет фокусироваться между двумя светодиодами.

Во время работы устройства 50 приведенный в качестве примера, световой луч 60а (сплошная линия) от светодиода 52а, который падает на параболическое зеркало 54а до того, как он достигнет полупрозрачного зеркала 56, перенаправляется параболическим зеркалом к другому параболическому зеркалу 54b. В полупрозрачном зеркале 56 луч 60а расщепляется на луч 60а', пропускаемый через полупрозрачное зеркало 56, и луч 60 , отражаемый полупрозрачным зеркалом 56. Прошедший луч 60а' затем перенаправляется или проецируется параболическим зеркалом 54b по направлению к оптической оси 57b. Аналогичным образом, отраженный луч 60а перенаправляется или проецируется параболическим зеркалом 54а по направлению к оптической оси 57а. Другой приведенный в качестве примера луч 60b (пунктирная линия) от светодиода 52а, который падает прямо на полупрозрачное зеркало 56, расщепляется на луч 60b', пропускаемый через полупрозрачное зеркало 56, и луч 60 , отражаемый полупрозрачным зеркалом 56, при этом указанные лучи 60', 60 также перенаправляются и проецируются соответственно по направлению к оптическим осям 57b, 57а. При размерах, выбранных надлежащим образом, весь свет проецируется между источниками света.

Аналогично этому, свет, который излучается из другого источника 52b света, также направляется между обоими источниками света. Поскольку два параболических зеркала 54а, 54b, а также два светодиода 52а, 52b представляют собой зеркальные отображения друг друга, отображаемые полупрозрачным зеркалом 56, лучи, которые падают на полупрозрачное зеркало 56 с одной стороны, накладываются на лучи, которые падают на полупрозрачное зеркало 56 с другой стороны. Следовательно, лучи, отражаемые полупрозрачным зеркалом 56, также проецируются между двумя источниками света. Например, приведенный в качестве примера, световой луч 60с (пунктирная линия), излучаемый из светодиода 52b, расщепляется полупрозрачным зеркалом 56 на пропускаемый луч 60' и отражаемый луч 60 , при этом луч 60с' накладывается на луч 60а , и луч 60с накладывает на луч 60а'.

Действительно, в устройстве 50 источники света (светодиоды 52а, 52b) разных цветов идеально перекрываются посредством образования виртуальных источников света с помощью зеркальных изображений. Другими словами, каждый источник света кажется размещенным в двух разных местах, как в устройстве 10. Однако в устройстве 50 изображающая оптика (например, параболические зеркала 54а, 54b) используется для сохранения устройства малогабаритным.

Кроме того, в устройстве 50 местоположение светодиодов 52а, 52b относительно положения фокуса 58а, 58b параболических зеркал 54а, 54b и длина L2 параболических зеркал 54а, 54b определяют то место, где лучи выходят из устройства 50. Для оптимального излучения размеры устройства 50 должны быть выбраны таким образом, чтобы весь свет проецировался между двумя светодиодами 52а, 52b на как можно меньшей площади. Кроме того, габаритный размер устройства 50 должен быть минимальным. В том случае, когда каждый светодиод расположен между параболическим зеркалом и его фокальной точкой и полная длина L2 параболического зеркала 54а, 54b в три раза превышает фокусное расстояние L3, требования удовлетворяются. L2 и L3 обозначены на фиг.3 и 4. Теоретически длина L2 параболического зеркала, в 3/2 раза превышающая фокусное расстояние L3, также является достаточной, однако на практике она не достаточна.

В светоизлучающем устройстве 50, описанном выше, у выходной поверхности параболических зеркал 54а, 54b наложенный свет в некоторой степени коллимируется в направлении y и не коллимируется в направлении x. Для коллимирования света в двух направлениях устройство может дополнительно содержать вспомогательный коллиматор (не показанный на фиг.4 для ясности), расположенный у выходной поверхности параболических зеркал 54а, 54b. Форма приведенного в качестве примера, вспомогательного коллиматора 62 показана на фиг.5. Вспомогательный коллиматор 62 содержит противоположные параболические зеркала 64а, 64b, соединенные противоположными плоскими зеркалами 66а, 66b. Во время работы свет в направлении x коллимируется посредством использования параболических зеркал 64а, 64b, в то время как свет в направлении y коллимируется посредством использования плоских зеркал 66а, 66b. Выбор разных форм для разных направлений обусловлен тем, что свет, выходящий из параболических зеркал 54а, 54b, уже частично коллимирован в одном направлении, и тем, что распределение освещенности на входе коллиматора имеет эллиптическую форму.

Вместо вспомогательного коллиматора 62 могут быть использованы другие оптические средства. Например, может быть использован асимметричный деколлиматор, который уменьшает размер пятна в направлении y, хотя расходимость пучка будет увеличиваться. Это сделает угловое распределение более симметричным и пятно более круглым. После деколлимирования может быть размещен симметричный коллиматор для получения заданной расходимости пучка.

Приведенное в качестве примера устройство 50 выполнено с конструкцией, обеспечивающей наличие круглой входной зоны с диаметром 2,55 мм для каждого источника 52а, 52b света. Для данных входных зон устройство 50 имеет длину 40 мм и выходную зону с размерами 22×20 мм. Для данных размеров выходящий пучок имеет 80% потока, содержащегося в пределах выходящих углов ±20° и ±10°. Фактор пучка, включающего в себя 80% света, в два раза превышает фактор, получаемый, когда два светодиода светят. Данное уменьшение фактора вдвое вызывается вспомогательным коллиматором, но не является существенным.

Результаты имитационного моделирования показывают, что устройство 50 обеспечивает идеальное смешение цветов. По сравнению с устройством 10 по фиг.1-2 устройство 50 характеризуется значительным уменьшением роста фактора, а также имеет место уменьшение объема. Для обоих устройств качество смешения является одинаковым.

Фиг.6 представляет собой схематический вид в перспективе светоизлучающего устройства 70 в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Устройство 70 содержит светодиоды, параболический зеркальный конструктивный элемент 74, полупрозрачное зеркало 76 и вспомогательное коллимирующее средство 78. Поперечное сечение устройства 70 аналогично поперечному сечению светоизлучающего устройства 50, но устройство 70 содержит дополнительные светодиоды. Светодиоды расположены в два ряда в направлении x. Устройство 70 подобно нескольким устройствам 50, расположенным одно за другим в направлении x, но с общим параболическим зеркальным конструктивным элементом 74 и полупрозрачным зеркалом 76. Светодиоды представляют собой светодиоды 72а, выполненные с возможностью излучения света, имеющего первый цвет, и светодиоды 72b, выполненные с возможностью излучения света, имеющего второй, другой цвет (или белый цвет). Предпочтительно, если два типа светодиодов расположены попеременно, как проиллюстрировано на фиг.7а. Альтернативно, все светодиоды 72а первого цвета расположены в одном из рядов, и все светодиоды 72b второго цвета или белого цвета расположены в другом ряду, как проиллюстрировано на фиг.7b. В устройстве 70 два ряда светодиодов могут быть заменены двумя разными термолюминесцентными трубками.

Фиг.8 представляет собой блок-схему способа излучения света в соответствии с настоящим изобретением, подобного выполняемому, например, в вышеописанных устройствах, при этом способ включает в себя следующие операции: прием (операция S1) посредством частично прозрачного зеркала по существу всего света, излучаемого первым источником света и вторым источником света, и отражение посредством частично прозрачного зеркала части света, излучаемого первым источником света, и пропускание посредством частичного прозрачного зеркала части света, излучаемого вторым источником света, и наоборот (операция S2), так, что свет от первого источника счета полностью накладывается на свет от второго источника света после отражения/пропускания в частично прозрачном зеркале.

Применения устройства и способа по настоящему изобретению включают в себя световые пятна, но не ограничены световыми пятнами для освещения или иллюминации, поскольку устройство по настоящему изобретению удовлетворяет требованиям для световых пятен, включая требования создания очень малого пучка света, наличия малого объема и наличия малого выходного диаметра. Другие применения включают светильники направленного света, светильники для сцены, освещение для микроскопа и т.д.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Напротив, многие модификации и варианты возможны в пределах объема притязаний приложенной формулы изобретения.

Например, более одного светодиода может быть использовано в каждом источнике света. Например, для смешения холодного и теплого белого цвета вместе светодиод теплого белого цвета и светодиод холодного белого цвета могут быть размещены у каждого входа или входной части коллимирующего средства, например, один над другим. Верхнее положение у одного входа должен занимать светодиод теплого белого цвета, в то время как верхнее положение у другого входа должен занимать светодиод холодного белого цвета таким образом, что зеркальное отображение холодного белого цвета всегда будет появляться поверх светодиода теплого белого цвета и наоборот.

Кроме того, вместо только двух цветов, устройства по настоящему изобретению могут включать в себя больше цветов, например, посредством размещения двух полупрозрачных зеркал в виде крестообразной конфигурации и регулирования углов падения света так, что свет будет гарантированно падать на оба полупрозрачных зеркала. Другим способом обеспечения более двух цветов является размещение двух устройств последовательно.