用于照明器中的方法与流程

用于照明器中的方法
1.本技术是申请日为2020年9月4日、申请号为202010919731.1、发明名称为可移除的led模块的专利申请的分案申请。
2.相关申请的交叉引用
3.本技术要求pavel jurik等人于2019年9月6日提交的申请号为62/896,739，标题为“led光引擎”的美国临时申请的优先权，该临时申请的全部内容通过引用合并于本文。
技术领域
4.本公开一般涉及自动照明器，并且更具体地涉及用于自动照明器中的可移除的发光二极管(led)模块。


背景技术：

5.具有自动和远程可控制功能的照明器(也称为自动照明器)在娱乐和建筑照明市场中是众所周知的。这些产品通常用于剧院、电视演播室、音乐会、主题公园、夜总会和其他场所。典型的产品通常会提供对照明器的摇摄和俯仰功能的控制，从而使操作员可以控制照明器指向的方向，从而控制光束在舞台上或工作室中的位置。通常，此位置控制是通过控制两个正交旋转轴线(通常称为“摇摄”和“俯仰”)中照明器的方向来完成的。许多产品可以控制其他参数，例如强度、聚焦、光束大小、光束形状和光束图案。特别地，通常提供对输出光束的颜色的控制，该控制可以通过控制二向色滤光器在光束上的插入来提供。


技术实现要素：

6.在第一实施例中，led模块包括具有基板的led电路板，安装在基板上的led阵列以及安装在基板上的电连接器，该电连接器为led阵列供电。所述led模块被配置为，通过将所述led电路板与所述照明器电气断开并且将所述led模块与所述照明器机械断开从而从照明器的光学系统移除led模块，而无需移除照明器的光学系统的其他元件。
7.在第二实施例中，照明器包含控制器和具有led模块的光学系统。所述led模块包含电联接到所述控制器的led电路板。所述led电路板包含基板和安装在所述基板上的led阵列。通过将所述led电路板与所述控制器电气断开并且将所述led模块与所述照明器机械断开，可以将所述led模块从所述照明器移除而无需移除所述光学系统的其他元件。
附图说明
8.为了更完整地理解本公开，现在结合附图来参考以下简要描述，在附图中，相同的附图标记指示相同的特征。
9.图1示出了根据本公开的多参数自动照明器系统的示意图；
10.图2展示了根据本公开的用于照明器的控制系统的框图；
11.图3示出了根据本发明的led光学系统的分解正交图；
12.图4示出了根据本发明的光学系统的示意图；
13.图5示出了根据本公开的光测量过程的流程图；
14.图6a展示了未安装led电路板的照明器的正交后视图；
15.图6b示出了安装有led电路板的照明器的正交后视图；
16.图7示出了图6a和6b的照明器以及根据本公开的led模块的正交侧视图；
17.图8示出了图7的led模块的正交图；
18.图9示出了图6a、6b和图7的led电路板的正交图；
19.图10和图11示出了根据本发明的变焦光学系统分别在第一构造和第二构造中的光线轨迹图；
20.图12和图13示出了根据本公开的第二变焦光学系统分别在第一构造和第二构造中的光线轨迹图；
21.图14示出了根据本公开的第二led电路板的平面图；以及
22.图15示出了根据本公开的第三led电路板的斜视图。
具体实施方式
23.在附图中示出了优选实施例，相同的附图标记用于指代各个附图的相同和对应的部分。
24.图1示出了根据本公开的多参数自动照明器系统10的示意图。多参数自动照明器系统10包含根据本公开的多个照明器12。每个照明器12均包含板载光源、变色装置、光调制装置、摇摄和/或俯仰系统，以控制照明器12的头部的定向。控制照明器12的参数的机械驱动系统包含马达或其他合适的致动器，其联接到控制电子设备，如参考图2更详细地描述。
25.除了直接或通过配电系统连接到外部电源之外，每个照明器12还通过数据链路14串联或并联连接到一个或多个控制台15。在操作员致动时，控制台15可以经由数据链路14发送控制信号，其中控制信号被一个或多个照明器12接收。接收控制信号的一个或多个照明器12可以通过改变接收照明器12的一个或多个参数来进行响应。控制信号可以由控制台15使用dmx
‑
512、art
‑
net、acn(控制网络体系结构)、流式acn或其他合适的通信协议发送到照明器12。
26.照明器12可以包含步进马达以为内部光学系统提供运动。这种光学系统的示例可以包括遮光片轮、效果轮和混色系统，以及棱镜、光圈、快门和透镜移动。
27.尽管多参数自动照明器系统10包括移动的轭架照明器12，但是本公开不限于此。在其他实施例中，根据本公开的自动照明器可以是移动镜自动照明器或静态自动照明器。
28.在一些实施例中，照明器12包含基于led的光源和相关联的光学系统。这种led光源可以包含发出诸如白色的常见颜色的光的led，或者可以包含发出不同颜色的光的led。这种不同颜色的led的子集可以是可单独控制的，以便提供led输出的附加颜色混合。
29.一些自动照明器包含led光源，该led光源与相关的光学系统物理集成，其集成的方式使得技术人员难以独立于该光学系统的其余部分来维护和更换led。在这样的自动照明器中，可能难以在两个或更多个自动照明器中比较led光源的光输出的退化。根据本公开的照明器12提供了对led模块和相关的led电路板，以及对用于由led模块的led发射器产生的光输出的测量和非易失性存储的系统更容易的移除。led发射器也可以简称为led。
30.图2示出了根据本公开的用于照明器12的控制系统200的框图。控制系统(或控制
器)200适合与根据本公开的led模块一起使用。控制系统200还适合于控制自动照明器系统10的其他控制功能。在一些实施例中，控制系统200由外部电源(图2中未示出)供电。
31.控制系统200包含电联接到存储器204的处理器202。处理器202由硬件和软件实现。处理器202可以被实现为一个或多个中央处理单元(cpu)芯片、核(例如，作为多核处理器)、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)和数字信号处理器(dsp)。
32.处理器202还电联接到通信接口206并与之通信。通信接口206至少与数据链路14联接并配置为经由数据链路14进行通信。处理器202还经由控制接口208联接到一个或多个传感器、马达、致动器、控件和/或其他设备。在一些实施例中，这些设备包含光水平传感器。处理器202被配置为经由通信接口206从数据链路14接收控制信号，并且作为响应，经由控制接口208对照明器12的机构进行控制。
33.在一些实施例中，处理器还联接到近场通信(nfc)模块210。以下参考图5进一步描述nfc模块210的使用。
34.处理器202进一步电联接至led电路板230并与之通信。led电路板230可以包含如参考控制系统200所描述的处理器和存储器。在一些实施例中，led电路板230还包含nfc模块232。在各个实施例中，处理器202可以直接控制led电路板230的功能(例如单个或成组的led亮度)，可以从led电路板230的处理器请求存储在处理器的存储器中的信息(例如光测量数据)，并可以请求led电路板230中的处理器存储处理器202提供的信息(例如，由于执行参照图5所述的测光过程500而产生的光测量数据)。
35.控制系统200适用于实现过程、模块控制、光学设备控制、摇摄和俯仰运动、参数控制、led亮度控制以及本文所公开的其他功能，其可以被实现为存储在存储器204中并由处理器202执行的指令。存储器204包括一个或多个磁盘和/或固态驱动器，并且可以用于存储在程序执行期间读取和写入的指令和数据。存储器204可以是易失性的和/或非易失性的，并且可以是只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、三态内容可寻址存储器(tcam)和/或静态随机存取存储器(sram)。类似地，led电路板230可包含处理器和存储器，该存储器和存储器至少包括可写的非易失性存储器，例如闪速存储器，其在断电时保留其内容。
36.图3示出了根据本公开的led光学系统(或光引擎)300的分解正交图。led电路板301包括以阵列布置并安装在平面基板302上的多个led(或led裸片)304。led电路板301还包括电连接器306，可以通过电连接器306为led 304供电。led电路板301还进一步包含联接到电连接器306以用于电力和通信的电子电路(图3中未示出)。
37.led 304全部发出白光。在其他实施例中，led 304发射多种颜色的光。在任一实施例中，led 304可被配置为根据照明器的要求，按单个组、多个组或单独地进行控制。每个led 304与主光学器件相关联，该主光学器件可以包括反射器、全内反射(tir)透镜和/或用于保护led并控制其发出的光的分布的其他合适的光学设备。每个led 304还与透镜阵列(准直光学器件)308和312上的一对相应的准直小透镜相关。在一些实施例中，与每个led相关联的一对准直小透镜可以是led的主光学器件的一部分，也就是说，它们可以被制造为led裸片的一部分，可以被单独地制造并附接到led裸片，或者可以是安装在一个或多个led裸片上或(直接或间接)在平面基板302上的透镜阵列的形式。在其他实施例中，这样的主光学器件是根据本公开的led模块的一部分，例如参照图7和图8描述的led模块700。
38.在一些实施例中，led 304是简单的led。在其他实施例中，led 304包括与磷光体
联接的led发射器。在其他实施例中，led 304包括具有或不具有相关的磷光体的led激光二极管。
39.在图3所示的实施例中，所有led 304发射白光，但是其他实施例可以包含不同颜色的led 304。
40.尽管透镜阵列308和312被构造在两个单独的基板上，但是在其他实施例中，透镜阵列308和312可以被制造在单个(公共)基板的相对侧上。在一些实施例中，透镜阵列308和312以及它们的衬底是由包括玻璃或透明聚合物的材料模制的简单透镜阵列。在其他实施例中，透镜阵列308和312可以由多个单独的准直小透镜制成。在其他实施例中，透镜阵列308和312可以替换为tir准直仪阵列、菲涅耳透镜或单个透镜阵列，所述单个透镜阵列由具有比透镜阵列308和312高的折射率的玻璃或其他光学材料制成，或者所述单个透镜阵列包括具有非球面轮廓的准直小透镜。
41.在一些实施例中，透镜阵列308和312可以由光学漫射器311补充。在一些这样的实施例中，光学漫射器311可以被添加到透镜阵列308和312，如图3所示。光学漫射器311可以包括单个漫射器元件或多个漫射器元件。
42.在任一实施例中，光学漫射器311被配置为在不增加任何光学像差的情况下进一步混合从led 304输出的光。光学漫射器311可以包括具有不规则图案、主体特征或表面特征的透明或半透明基板，这些不规则图案、主体特征或表面特征设计为将朗伯散射或近似朗伯散射引入到穿过光学漫射器311的光中。可以通过使用接地基板、漫射基板或全息蚀刻基板以及其他技术来创建这种漫射器。
43.由准直透镜阵列312发射的准直且基本上平行的光束穿过二向色滤光器313和314，其包括颜色混合模块315。在通过二向色滤光器313和314之后，由准直透镜阵列312发射的所有光束所产生的组合光束通过复眼透镜阵列316和320。复眼透镜阵列316和320可以被称为均质或积分透镜阵列。复眼透镜阵列316和320中的每一个包括多个会聚的小透镜。复眼透镜阵列316、复眼透镜阵列320和会聚透镜324安装到安装板318和322，以形成一体式集成模块340。
44.在其他实施例中，复眼透镜阵列316和320可以由一个或多个不具有透镜的光学漫射器代替。在这样的实施例中，一个或多个光学漫射器和会聚透镜324可被安装到安装板318和322以形成一体式集成模块340。
45.在另一个实施例中，复眼透镜阵列316和320可以手动地或者通过可以由用户经由数据链路14和控制器200控制的马达和机构而从光束的路径移除。例如，复眼透镜阵列316和320可以安装在与马达和机构联接的枢转臂上，使得可以将复眼透镜阵列316和320可控地摆进或摆出led304的光束路径。当将复眼透镜阵列316和320从光束的路径中移开时，从led输出的组合光将不再被完全均质化，而是强度更高并且也可以用作照明效果。
46.图4示出了根据本公开的光引擎450的示意图。光引擎450包含led电路板400。led电路板400包含安装在基板402上的多个led 404。led电路板400还包含电连接器408，其被配置为给led 404供电并发送和接收数据。电子电路406也安装在基板402上，该电子电路406包含非易失性存储器和逻辑元件。在各种实施例中，当未安装在照明器中时，电子电路406由电连接器408，由与照明器12的其他连接，或由与外部电源的直接连接供电。参考图2描述的控制系统200在一些实施例中适合用作电子电路406。在一些实施例中，led电路板
400包含nfc模块432，该nfc模块432电联接至电子电路406。nfc是用于短距离、低功率无线通信的标准协议，并且可在诸如蜂窝电话的设备中受支持。
47.光学引擎450还包含光学设备414，其被配置为接收由led 404发射的光束412a，并发射修改后的光束412b。在一些实施例中，光学设备414包括准直和均质化系统，以及诸如遮光片、棱镜、光圈、混色系统、取景快门、可变焦距透镜系统的光学系统，以及其他适用于舞台照明器的光学设备。在光学系统是投影光学系统的实施例中，修改后的光束412b在离开照明器之前穿过投影透镜系统416。
48.在一些实施例中，控制器200可以将光传感器418定位在修改后的光束412b内(在位置418a处)或在修改后的光束412b外部(在位置418b处)，以允许测量从led 404输出的光(当处于位置418a)。在其他实施例中，光传感器418可以定位在光束412a中，而不是在光束412b中。
49.在一些实施例中，光传感器418接收由所有led 404发射的光。在其他实施例中，光传感器418接收由led 404的子集发射的光(如参考图5更详细地讨论的)。在其他实施例中，光传感器418接收由同心区域内的多个led 404发射的光(如参照图14更详细地讨论的)。在一些实施例中，光传感器418被配置为仅测量光水平。在其他实施例中，光传感器418被配置为测量光水平和光谱颜色信息。
50.在一些实施例中，光传感器418被安装在诸如臂或轮的机构上，该机构被配置为将光传感器418移入和移出光束412b。在其他实施例中，光传感器418被安装到诸如棱镜的光学设备414中的一个，并且被配置为使得当光学设备414中的所述一个被插入光束412a时，光传感器418也被移动进入光束412a。
51.在一些实施例中，光传感器418电连接并且通信地连接至照明器12的控制系统200。在其他实施例中，光传感器418电连接并且通信地连接到led电路板400的电子电路406。
52.图5示出了根据本公开的光测量过程500的流程图。在安装了led电路板400并且在照明器12中使用led电路板400时执行光测量过程500。可以通过照明器12的控制系统200或经由控制系统200通过led电路板400的电子电路406来执行光测量过程500。在步骤502中，处理器202经由数据链路14直接或间接地接收指令，其中该指令指示照明器12执行光水平读取。在步骤504中，处理器202通过经由控制接口208将光传感器418移动到修改后的光束412b中的位置418a中来对指令做出反应，如参照图2和图4所描述的。一旦光传感器418处于位置418a中，则在步骤506中，处理器202进行光水平测量。在步骤508中，一旦处理器202已经从光传感器418接收到与修改后的光束412b的强度有关的信号，则处理器202将光传感器418从修改后的光束412b移出至位置418b。最终，在步骤510中，处理器202将光水平读数存储在led电路板400的电子电路406的非易失性存储器中，该光水平读数包含与从光传感器418接收的光水平测量相对应的数据。利用存储在led电路板400上的这种光水平读数，当用户将led电路板400从一个照明器移动到另一照明器，或者将一个led电路板400替换为另一led电路板400时，每个led电路板400的最新光水平读数都保留在led电路板400中。
53.在包含具有多个颜色的led裸片的led封装的实施例中，步骤506可以包含进行多次测量。在这样的实施例中，处理器202依次对每个颜色的led供电，进行led裸片的每个颜色子集的光水平测量。在这样的实施例的步骤510中，处理器202将光水平读数和所测量的
子集的子集(颜色)标识符存储在led电路板400的电子电路406的非易失性存储器中。不同颜色的led可能会以不同的速率损失输出，并且这样的实施例允许用户跟踪颜色之间的那些不同的变化。
54.类似地，在同心区域内包含有两个或更多个led的实施例中(如参考图14更详细地讨论的)，步骤506可以包括进行多次测量。在这样的实施例中，处理器202依次对每个区域的led供电，进行每个区域的光水平测量。在这样的实施例的步骤510中，处理器202在led电路板400的电子电路406的非易失性存储器中存储光水平读数和针对测量的区域的标识符。不同区域中的led的使用模式可能会不同，从而导致一个区域的led以与另一区域的led不同的速率损失输出，并且这样的实施例允许用户跟踪区域之间的那些不同的变化。
55.在一些实施例中，led电路板400的电子电路406被配置为随时间存储多个光水平读数，从而创建led 404(或不同颜色的led的子集)的光水平历史。在一些这样的实施例中，光水平读数的存储顺序反映在存储每个光水平读数的存储器地址中，例如，较晚的读数可能比较早的读数存储在更高的存储器地址中。在其他这样的实施例中，电子电路406在存储每个光水平读数时将递增的序列号分配给每个光水平读数。在其他这样的实施例中，控制器200包括时钟(或与外部时钟通信)，并确定获得与光水平测量相对应的数据的时间。在这样的实施例中，存储在电子电路406中的非易失性存储器中的光水平读数还包括与所确定的时间(例如，时间戳)有关的数据。在一些这样的实施例中，所确定的时间包含日历日期和一天中的时间。
56.将当前光水平读数存储在led电路板400上对于用户具有许多益处。随着led 404的老化，它们的光输出减小。当当前的光水平读数存储在led电路板400上时，用户可以调节由led电路板400或其相关照明器12发射的光水平，使得一起使用的照明器12在亮度上更加紧密地彼此匹配。
57.此外，当光水平历史存储在led电路板400上时，用户可以预测未来的光水平(例如，使用时间序列回归)，从而当在长时间进行的演出中使用照明系统12时(例如，百老汇的作品或在主题公园中)，用户可以预测何时需要更换各个led电路板400。
58.可以通过处理器202和数据链路14，或者经由nfc模块432，从非易失性存储器中读出所存储的光水平读取数据。在存储光水平历史的实施例中，led电路板400的电子电路406可以被配置为选择性地读出最近存储的光水平读数或整个光水平历史。
59.在进一步的实施例中，led电路板400上的电子电路406的非易失性存储器也可以用于存储与led电路板400有关的数据，包含但不限于led电路板400的序列号(任何格式)、使用历史、功率水平历史、指令历史、已安装led电路板400的照明器12的序列号、安装led电路板400的日期(可能包含日历日期和一天中的时间)、工作时间以及在当前照明器12和/或以前的照明器12(由照明器序列号标识)中的最后光水平读数；基于工作时间所预期的led光输出的减少、led工作的强度水平，以及最新(或历史)光水平读数，以及有关led电路板400的其他对用户有用的数据。
60.如图2所示，在其他实施例中，led电路板400上的数据可以由外部nfc收发器214(例如蜂窝电话或智能手机)通过nfc模块432使用射频链路222访问。这将使用户或(在租赁的产品的情况下)产品所有者可以快速从led电路板400中提取历史用途和/或操作数据，而不必进行直接电连接。nfc收发器214可以被配置为，在出于维护的目的而移除led电路板
400时或在其中安装有led电路板的照明器未联接至外部电源时，从电子电路406的非易失性存储器读取数据。
61.在其他实施例中，与led电路板400有关的一些或全部存储数据可以由处理器202从电子电路406获得并存储在存储器204中。不仅可以将与当前安装在照明器12中的led电路板400有关的存储数据存储在存储器204中，而且还可以将与先前安装在照明器12中的led电路板400有关的数据存储在存储器204中。对于每个这样的先前的led电路板400，这样的数据可以包括序列号以及led电路板400被安装在照明器12中的日期和/或时间。
62.存储在存储器204中的这种数据可以经由通信接口206和数据链路14被发送到一个或多个控制台15，或者被显示在照明器12的外表面上用户可访问的显示器上。额外地或可替代地，外部nfc收发器214可以使用射频链路220经由nfc模块210获得此类数据。当与nfc模块432的无线通信在led电路板400被安装在照明器12中时被阻止，nfc模块210的使用可能是有益的。nfc模块210可被配置为在照明器12未联接至外部电源时访问存储器204。可以选择在照明器12内的nfc模块210的位置，以在安装照明器12以进行操作时或在其被存放以进行运输时启用无线通信。
63.图6a和图6b分别示出了未安装led电路板650和安装led电路板650的照明器600的正交后视图。照明器600的机架包含围绕孔602的led模块安装板604。机架还包含冷却风扇608。当用户更换led电路板650时，照明器光学系统的透镜和其他光学系统被安装在照明器600的机架内并且保持在照明器600中。尽管为清楚起见，示出了照明器600的所有外罩都被移除，但是在一些实施例中，用户仅需移除后罩即可移除和更换led电路板650(或下面参考图7所述的led模块700)。
64.led模块安装板604包含安装特征，以将led电路板650的led与照明器的主体和内部光学器件精确地对准。对准销606从led模块安装板604突出并且与led电路板650中的对位孔607配合，以使其与led模块安装板604对准。led模块安装板604具有螺纹孔610，该螺纹孔610接纳来自led电路板650的螺钉，以将led电路板650固定至led模块安装板604。在图6b中，显示了led电路板650的位置，对准销606在led电路板650的对位孔607中，从而将led电路板650的led与照明器600中的光学系统准确地定位。
65.图7示出了图6a和6b的照明器600以及根据本公开的led模块700的正交侧视图。示出了led模块700处于附接至照明器600的后部的过程中。led模块700包括安装到散热器620的led电路板650。散热器620包含热管622，热管622被配置为将热从散热器620的与led电路板650相邻的部分传递到散热器620的另一部分。散热器620被配置为从一组冷却风扇608接收较冷的空气，并通过另一组冷却风扇608去除热空气。
66.虽然冷却风扇608被附接到照明器600的机架，但是在其他实施例中，led模块700包括与led电路板650和散热器620一起安装并从照明器600移除的冷却风扇。
67.led电路板650包括电连接器652，该电连接器652被配置为提供与照明器12的电力和控制系统的电联接，如上所述。在一些实施例中，led电路板650还包括电子电路406，如参照图4所述。led模块700被配置为通过螺钉612机械地联接至照明器600的机架，螺钉612连接至图6a和图6b所示的螺纹孔610。在一些实施例中，螺钉612是外加螺钉。在其他实施例中，led模块700通过可以接合和脱离的另一合适的紧固件(例如四分之一圈紧固件)机械地联接至照明器600的机架。
68.图8示出了图7的led模块700的正交图。led电路板650包含led 654并且与散热器620热接触。led 654全部发射白光。在其他实施例中，led 654是内部具有多个颜色的led裸片的led封装。在一些这样的实施例中，led 654可以包含红色、绿色、蓝色和白色裸片。在其他这样的实施例中，可以包括其他或另外的颜色，例如石灰、琥珀色、靛蓝和其他颜色。
69.通过从led模块安装板604(或照明器600的机架的其他部分)突出并与led电路板650中的匹配对位孔607(其中之一如图8所示)对准的对准销606(如在图6a中示出)来提供led模块700的精确对准。在一些实施例中，led电路板650包含nfc电路和nfc天线651。nfc天线651的位置和配置可通过照明器外部的nfc收发器访问，而无需拆卸照明器。
70.图9示出了图6a、6b和图7的led电路板650的正交图。led 654以阵列形式安装到led电路板650，并且沿着垂直于led电路板650的平面的轴线相对于彼此旋转。led 654相对于彼此的旋转提高了从led 654输出的光的均质性。
71.第一多个led包含不相对于彼此旋转的led 654a、654b、654c和654d。第二多个led包含同样不相对于彼此旋转的led 654e、654f、654g和654h。然而，第一多个led中的led相对于第二多个led中的led旋转。虽然仅标识了两个多个相同旋转程度的led，但在图9中可以看出，led电路板650上还存在其他多个相同旋转程度的led。
72.led裸片通常为正方形，如图9所示，否则为矩形。通过使每个多个led的led裸片相对于其他多个led旋转不是90
°
(90度)的整数倍的量，led电路板650产生更圆的或圆形的光束，从而减小了对矩形管芯的平坦侧的光束形状的影响。通过包含具有相同旋转量的多个led(而不是使led电路板650的每个led相对于所有其他led单独地旋转)，简化了led电路板650的设计过程，并且使其制造过程更简单且成本更低。
73.为了替换led模块700，用户首先从照明器的外壳上卸下后盖(或其他访问面板)以获得对led模块70的访问权限。在一些实施例中，一旦从照明器上移除，检修面板就保持拴系到照明器上。经由访问孔，用户通过将电连接器652与照明器12的电力和控制系统断开而将led电路板650电气断开，移除螺钉612以将led模块700与照明器12机械断开，并且通过访问孔移除led模块700。然后可以与去除过程的步骤相反地将新的led模块700安装在照明器12中。在另一实施例中，通过替换被移除led模块700上的led电路板650并重新安装led模块700，重新使用散热器620，来进一步降低替换照明器12中的led电路板650的成本。
74.在一些实施例中，led模块700被机械地联接到后盖或访问面板，并且对该盖或面板的移除将led模块700与照明器12机械断开。
75.led模块700的更换仅需要充分地拆卸照明器12以接近并物理地移除led模块700。由于led模块700仅包含led电路板650和散热器620，所以相对于更换包括参照图3描述的led光学系统300的其他光学元件中的一些或全部元件的led光学系统，更换成本大大降低。在一些实施例中，所有光学元件和led透镜都保留在照明器12中并且不被替换。在其他实施例中，透镜阵列308和312中的一个或两个是led模块700的一部分。
76.led电路板650中的对准销606和匹配的对位孔607提供了确保led与其相关联的光学器件精确对准的对准结构。然而，本公开不限于此，并且在其他实施例中，可以使用其他对准方法而不背离本公开的精神。例如，在其他实施例中，可以使用其他数量和形状的对准销和匹配的对位孔，也可以使用凸片和狭槽，或其他机械对准结构，其包括对准突起和相应的对位接收器，其被配置为一旦安装就确保不需要led模块700的光学对准。在所有实施例
中，对准突起可以是led电路板650的一部分，对位接收器可以是led模块安装板604的一部分，或者可以是照明器600的机架的其他部分。
77.图10和图11以相应的第一和第二配置示出了根据本公开的变焦光学系统800的光线轨迹图。变焦光学系统800包括led光引擎850和三组变焦透镜系统，该系统包含透镜组804、806和808。led光引擎850可以分别是参照图3和图4描述的光引擎300或450，或者可以是根据本公开的另一光引擎。透镜组804和806可在平行于变焦光学系统800的光轴812的方向上独立移动，从而使操作者能够调节由变焦光学系统800发射的光束的焦点和光束角。透镜组808是输出透镜组，并且相对于led光引擎850固定在适当的位置。
78.尽管透镜组804、806和808在本文中被称为“组”，但是应当理解，透镜组804、806和808中的任何一个或全部可以包含单个透镜或多个透镜。参考图4，在一些实施例中，透镜组804、806和808是投影透镜系统416的元件。在其他实施例中，透镜组804和806是光学器件414的元件，而输出透镜组808是投影透镜系统416的元件。
79.图10示出了处于第一配置的变焦光学系统800，其中透镜组804和806被定位以便产生广角输出光束。光线810表示从led光引擎850的外周发出并形成由变焦光学系统800发射的光束的外周的光束。可以看到光线810很好地落在输出透镜组808的直径内。输出光线811示出了从led光引擎850射出的，在外周光线810和光轴812之间的光线。
80.图11示出了处于第二配置的变焦光学系统800，其中透镜组804和806被定位成产生窄角输出光束。可以看到，从led光引擎850的外周发出的光线814落在输出透镜组808的直径之外。这称为渐晕。当将变焦光学系统800安装在照明器(所述照明器的外壳包围透镜组808)中时，该外壳会阻挡光线810和其他绕过输出透镜组808的外部的光线，从而导致照明器的亮度损失以及由于光的阻挡而引起的照明器中的热量增加。可以增加输出透镜组808的直径，以捕获光线810。然而，增大透镜的直径会使其变重并增加照明器的整体尺寸，这可能会限制透镜直径的增大量，从而限制光束的外周量。
81.图12和图13以相应的第一和第二配置示出了根据本公开的第二变焦光学系统900的光线轨迹图。图12和图13中的视图类似于图10和图11中的视图，但提供了光学系统900的更完整表示。变焦光学系统900包括led光引擎950和三组变焦镜头系统，该系统包括透镜组904、906和908。led光引擎950可以分别是参照图3和图4描述的光引擎300或450，或者可以是根据本公开的另一光引擎。透镜组904和906可在平行于变焦光学系统900的光轴912的方向上独立移动，从而使操作员能够调节由变焦光学系统900发射的光束的焦点和光束角。透镜组908是输出透镜组，并且相对于led光引擎950固定在适当的位置。
82.图12示出了处于第一配置的变焦光学系统900，其中透镜组904和906被定位以便产生广角输出光束。光线910表示从led光引擎950的外周发出并形成由变焦光学系统900发射的光束的外周的光束。可以看到，光线910很好地落在输出透镜组908的直径内。输出射线911表示从led光引擎950射出的，在外周光线910与光轴912之间的光线。
83.图13示出了处于第二配置的变焦光学系统900，其中，透镜组904和906被定位成产生窄角输出光束。可以看到，源自led光引擎950外周的光线914落在输出透镜组908的直径之外。如参考图11所描述的，这种渐晕可能导致照明器的亮度损失以及由被阻挡的光引起的照明器中的热量增加。
84.图14示出了根据本公开的第二led电路板1050的平面图。led电路板1050为参照图
11和图13描述的渐晕问题提供了改进的解决方案，并且适合在参照图11和图13描述的led光引擎850和950中使用。led电路板1050中的各个led被电连接，使得它们在同心区域中是可控制的，该同心区域通常由虚线1062、1064和1066指示。中心区域1062内的多个led中的led 1054c和其他led的强度被一起控制。在中间区域1064内但在中心区域1062外的多个led中的led 1054b和其他led的强度被一起控制。在外部区域1066内但在中间区域1064之外的多个led中的led 1054a和其他led的强度被一起控制。
85.尽管以下评论在图10和11的背景下描述了led电路板的特征，但是应该理解，这些评论也适用于在图12和13的变焦光学系统900中使用led电路板1050。当变焦光学系统800移至图11中所示的窄角光束配置时，控制系统200做出响应，减少应用至外部区域1066中的led的功率，并增加应用至中间区域1064和中心区域1062中的led的功率。通过提供来自组成光束非渐晕部分的led的更多亮度，可以减少如图11所示的渐晕引起的光损耗。在其他实施例中，变焦光学系统800可以产生更窄的角光束配置，并且施加到外部区域1066和中间区域1064两者中的led的功率减小，并且施加到中心区域1062中的led的功率可以增加。
86.在一些实施例中，在中心区域1062中(以及在一些这样的实施例中也在中间区域1064中)提供较高功率的led(即，能够处理较高驱动电流的led)。在这样的实施例中，如果当光学系统被变焦到窄光束角时操作者期望来自照明器12的更亮的光束，则可以增加中心区域1062(和中间区域1064)中的更高功率led的功率，以产生明显更亮的光束。如果操作员希望光束亮度在光学系统从较宽的光束变焦到较窄的光束时保持恒定，则可以控制中心区域1062和中间区域1064中的led的功率，以产生所需的恒定光束亮度。
87.在一些实施例中，当变焦光学系统800处于图11中所示的窄角光束配置时，控制系统200不向外部区域1066中的led施加功率。在一些这样的实施例中，当变焦光学系统800处于图10的广角与图11的窄角之间的中间配置时，控制系统200向外部区域1066中的led施加减小的功率。
88.在一些实施例中，led电路板1050包含电子电路406，如参考图4所描述的，并且正是电子电路406对在区域1062、1064和1066中的led的减小功率，关闭和/或增加功率。在这样的实施例中，电子电路406被配置为从控制系统200或从led电路板1050外部的另一设备接收控制信号，该信号与变焦光学系统800的光束角配置有关。响应于接收到的信号，电子电路406确定对分配给区域1062、1064和1066的功率进行什么改变(如果有的话)、将功率分配改变到哪个区域，以及功率改变量是多少。在这样的实施例中，用于led的功率晶体管可以位于led模块(例如，参照图7和图8描述的led模块700)中或在照明器12中。
89.在一些实施例中，提供给led的总功率保持恒定，但是根据期望的变焦角度改变每个区域的功率比。如参考图15更详细描述的，在一些实施例中，可以提供多于或少于三个led区域。关于同心区域1062、1064和1066，被认为在某一区域内(并且因此，其强度被共同控制)的led可以全部或部分位于虚线内。通过调暗或关闭渐晕的led区域，可以降低整体的总功率，而不会减少光输出。这也减少了在照明器12内部产生的热量，从而减小了在照明器12内的电子器件和塑料部件上的热负荷。
90.尽管已经将led电路板1050描述为与变焦光学系统800一起使用，但是在其他实施例中，led电路板1050可以与其他可调光学元件一起使用。例如，在一些实施例中，提供给区域的功率可以基于光束大小的光圈的孔径大小、成帧快门的调整、选定的遮光片或一个或
多个可调节光学元件的其他配置。
91.在一些实施例中，提供给每个区域的功率可以基于在控制器200处从控制台15或其他外部源接收到的控制信号。在一些这样的实施例中，提供给区域的功率可以基于可调节光学元件的配置，除非它被在控制器200处从外部源接收到的控制信号所覆盖(override)。
92.led电路板1050的可调节区域提供其他益处。当变焦光学系统800在不增加总功率的情况下产生窄光束时，可以提供更好的输出亮度，或者在较低总功率下提供相同的输出亮度。由于上述减少的热负荷而导致的照明器元件、电子器具和led的使用寿命增加，从而使照明器12的可靠性更高。这样的结果在密封照明器中特别有利。在某些实施例中，能够针对中心区域使用更高电流的led，以提供我们的解决方案与标准解决方案之间的更大的差异。
93.图15示出了根据本公开的第三led电路板1150的立体图。led电路板1150具有五个同心区1162、1164、1166、1168和1170。每个区域内的led由五个不同的交叉影线图案指示。中心区域1162被依次较大的同心区域1164、1166和1168包围，所有这些同心区域均被外部区域1170围绕。对于led电路板1050，led电路板1150的每个区域中的led的强度可以被一起控制，并且每个区域可以独立于其他区域来控制。
94.尽管这里已将led电路板301、400、650和850描述为与不同的光学系统和照明器一起使用，但应理解，每个电路板可与其他所描述的光学系统和其他未描述光学系统结合使用。
95.尽管已经针对有限数量的实施例描述了本公开，但是本领域的技术人员受益于本公开，将认识到可以设计出不背离本文的公开范围的其他实施例。尽管已经详细描述了本公开，但是应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替代和变更。