專利名稱：激光景觀照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
景觀和戶外場(chǎng)所照明。
背景技術(shù)：
在樹木、植被、建筑物、標(biāo)志、車道、人行道、景觀道路以及類似場(chǎng)所可能需要照明 增強(qiáng)，這不僅是出于季節(jié)性重點(diǎn)照明的需要，也可能是出于其所帶來的令人愉悅的裝飾性 效果和在視覺上引起人們的關(guān)注的需要。景觀照明裝置的實(shí)例包括用于聚光照明或泛光 照明、道路照明、橋面(deck)和天井照明，和/或井道照明的照明裝置。大體而言，景觀和 建筑上的照明產(chǎn)品利用常規(guī)的照明技術(shù)，諸如白熾的、氣體放電的以及固態(tài)的照明裝置，例 如，發(fā)光二極管(LED)。最近，一些景觀和建筑上的照明產(chǎn)品使用了太陽能照明技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
一種激光景觀照明設(shè)備，包括(a)外殼；以及(b)位于該外殼內(nèi)的照明裝置，該 照明裝置包括(i)至少一個(gè)相干光源；(ii)至少一個(gè)全息光學(xué)元件，該至少一個(gè)全息光 學(xué)元件被定位，使得在激光器被供電時(shí)，該至少一個(gè)全息光學(xué)元件位于該激光器的光路內(nèi)； (iii)開關(guān)式電源，其用于向該相干光源供電；以及(iv)溫控比例積分-微分(PID)系統(tǒng)， 其允許該相干光源在華氏零度以下的條件下運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施方案中，該零度以下的條件 的范圍低至20華氏度。該激光景觀照明設(shè)備還可以包括(a)散熱片，其容納該至少一個(gè)相干光源，該散 熱片具有一個(gè)允許從該相干光源發(fā)出的光投射穿過的開口 ；以及(b)印刷電路板，其被定 位為鄰近于該散熱片，所述印刷電路板具有用于將該相干光源電連接至電源的部件。所述 激光景觀照明設(shè)備還可以包括一個(gè)卡環(huán)，該卡環(huán)被定位在該散熱片的頂部表面的凹槽內(nèi)， 該卡環(huán)具有一貫穿的開口，該全息光學(xué)元件被固定至該卡環(huán)的頂部表面。該激光景觀照明 設(shè)備還可以包括第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡具有一貫穿的開口，并被固定至該散 熱片的頂部表面，所述第二透鏡被固定至該散熱片的底部表面，其中該第一透鏡的周長(zhǎng)小 于該外殼的內(nèi)腔面。在一個(gè)實(shí)施方案中，該外殼包括一個(gè)被附接至該外殼遠(yuǎn)端的可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)，該可 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)包括第一轉(zhuǎn)向節(jié)部件和第二轉(zhuǎn)向節(jié)部件，其中該第一轉(zhuǎn)向節(jié)部件和第二轉(zhuǎn)向節(jié) 部件通過一枚匙(key)被聯(lián)結(jié)在一起。該可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)可以允許該外殼在180度的范圍內(nèi) 調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施方案中，該外殼是大體圓柱形的，且外殼的近端是傾斜的。該外殼還可 以包括一個(gè)外部透鏡，該外部透鏡通過一硅樹脂墊圈被固定在該外殼的內(nèi)腔面中。在一個(gè)實(shí)施方案中，該相干光源是二極管泵浦固態(tài)激光器。在另一實(shí)施方案中，該激光景觀照明設(shè)備還可以包括一個(gè)定位在該全息光學(xué)元件 前面的衍射光柵盤。該激光景觀照明設(shè)備還可以包括一個(gè)小功率旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，其中該衍射 光柵盤被固定至該小功率旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的柄(stem)上。該激光景觀照明設(shè)備還可以包括: (a)散熱片，其被定位在鄰近于該外殼的內(nèi)部底面的覆蓋板(blanket)上；以及(b)印刷電 路板，其被定位為鄰近于該覆蓋板上的散熱片，所述印刷電路板具有用于將該相干光源電 連接至電源的部件。在另一實(shí)施方案中，該外殼可以是大體立方體的，并且可以包括一個(gè)保護(hù)性外罩， 該保護(hù)性外罩在該外殼的近端上提供傾斜的覆蓋。該激光景觀照明設(shè)備還可以包括一個(gè)外 部透鏡，該外部透鏡通過一硅樹脂墊圈被固定在該外殼的近端的內(nèi)表面內(nèi)。在任何實(shí)施方案中，當(dāng)被電源供電時(shí)，所述至少一個(gè)相干光源以及所述至少一個(gè) 全息光學(xué)元件產(chǎn)生一個(gè)星空。在另一實(shí)施方案中，當(dāng)被電源供電時(shí)，所述至少一個(gè)相干光 源、所述至少一個(gè)全息光學(xué)元件、所述衍射光柵盤以及所述至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了一個(gè)移 動(dòng)的星空。一種產(chǎn)生星空的方法，包括(a)使來自相干光源的光線穿過至少一個(gè)全息光學(xué) 元件，其中，所述至少一個(gè)相關(guān)光源被定位，使得當(dāng)其被電源供電時(shí)，指引光線穿過所述至 少一個(gè)全息光學(xué)元件；以及(b)使所述相干光源運(yùn)行在華氏零度以下的條件下。所述方法 還包括(a)使得來自相干光源的光線穿過衍射光柵盤；以及(b)使得光柵盤旋轉(zhuǎn)，其中該 旋轉(zhuǎn)通過附接至所述光柵盤的第一電動(dòng)機(jī)完成。所述方法還可以包括允許其內(nèi)具有所述 相干光源和所述全息光學(xué)元件的外殼在180度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。


圖1圖解了一個(gè)產(chǎn)生全息圖的光學(xué)路徑設(shè)置；圖2A圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的激光景觀照明設(shè)備的立體圖；圖2B圖解了圖1中的激光景觀照明設(shè)備的分解圖；圖3圖解了可以被容納在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的激光景觀照明設(shè)備內(nèi)的 照明裝置的分解圖；圖4A圖解了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的激光景觀照明設(shè)備的前視立體圖；圖4B示出了圖4A中的激光景觀照明設(shè)備的后視立體圖；圖4C是圖4A-4B中的激光景觀照明設(shè)備的內(nèi)部部件的立體圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的激光景觀照明設(shè)備的功能部件的方框圖。
具體實(shí)施例方式以下的詳細(xì)描述針對(duì)當(dāng)前所預(yù)期的本發(fā)明最佳實(shí)施模式。該描述不應(yīng)被理解為限 制性的，而僅是為了闡釋本發(fā)明的基本原理的目的。本發(fā)明的實(shí)施方案涉及一種在景觀和戶外場(chǎng)所的重點(diǎn)照明應(yīng)用中使用的 激光景觀照明設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方案中，激光景觀照明設(shè)備包括一個(gè)相干光源和一 個(gè)衍射光學(xué)元件，以及一個(gè)可選的衍射光柵盤。所述衍射光學(xué)元件例如可以是全息 光學(xué)元件。在一些實(shí)施方案中，該激光景觀照明設(shè)備包括一個(gè)溫控積分-微分系統(tǒng)(temperature-control ledintegral derivative system)。在一個(gè)應(yīng)用中，i亥激光景觀,照 明設(shè)備可以投射出一個(gè)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的星空(star field)。衍射光學(xué)元件(DOE)是根據(jù)衍射原理運(yùn)行的一類光學(xué)器件。常規(guī)的光學(xué)元件利用 其形狀使光線彎曲。作為對(duì)比，衍射光學(xué)器件將入射光波分解為大量的光波，這些光波接著 重新組合以形成完整的新光波。DOE可以以光柵、透鏡、球面鏡或任何其他類型的光學(xué)元件 的形式來起作用。它們提供了常規(guī)光學(xué)元件所無法實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特的光學(xué)特性。此外，DOE可 以由多種材料加工而成，這些材料包括但不限于，鋁、硅、石英或塑料。全息是這樣一種技術(shù)允許光線從待被記錄的物體上散射，并在隨后重建光線，以 使所述物體相對(duì)于記錄介質(zhì)的位置看起來與它被記錄時(shí)相對(duì)于記錄介質(zhì)的位置相同。隨著 觀察系統(tǒng)的位置和方向的變化，圖像以恰如所述物體仍然存在時(shí)那樣進(jìn)行變化，從而使得 被記錄的圖像——被稱為“全息圖”——看起來是三維的。圖1圖解了一個(gè)產(chǎn)生全息圖的 光學(xué)路徑設(shè)置。全息圖可以通過使激光束從物體上散射開并被參考光束干涉的方式產(chǎn)生。二維的 記錄介質(zhì)諸如照相感光板或全息膠片記錄了物體的三維體積相位信息，該三維體積相位信 息被稱為Fringe算法或迭代傅立葉變換算法(IFTA)圖樣。這一過程與攝影相似，在攝影 中，從被拍攝的物體上散射的白光被記錄在鹵化銀膠片上。光線具有相位(體積)和振幅 (亮度)，但僅有亮度被記錄在常規(guī)的攝影中。然而，由于參考光束的干涉，全息圖既存儲(chǔ)了 亮度，也存儲(chǔ)了相位。由于激光的作用，這一參考光束與散射光線具有相同的特征。所述的 相位信息是全息攝影術(shù)中最重要的因素，因?yàn)樗蜓劬μ峁┝岁P(guān)于深度的信息，且使得圖 像看起來是三維的。在計(jì)算機(jī)科學(xué)的領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)生成的全息圖像是通過數(shù)字地仿真光線衍射和干涉 的物理現(xiàn)象來計(jì)算的。通過計(jì)算機(jī)軟件來計(jì)算從物體或穿過物體反射或傳遞的光線的相位 是可能的。計(jì)算不同物體——諸如點(diǎn)、線和線框——的光線的相位產(chǎn)生了干涉仿真，該干涉 仿真進(jìn)而可以被傳輸至用于攝影的感光介質(zhì)。全息光學(xué)元件(HOE)是DOE的一種。全息光學(xué)元件是點(diǎn)光源的全息圖，并用作具 有光學(xué)功率(即，聚焦光線的能力)的透鏡或反射鏡。所述全息圖由衍射圖樣組成，所述衍 射圖樣被形成為表面浮凸的形式，該表面浮凸例如可以是一個(gè)薄膜(通過光刻膠和/或重 鉻酸鹽明膠產(chǎn)生)，該薄膜在其整個(gè)厚度上包含一個(gè)系數(shù)調(diào)制(index modulation)?！跋禂?shù) 調(diào)制”是指一種周期性特征集，該周期性特征集具有圖樣的線性分布，以產(chǎn)生在制作HOE的 過程期間形成的新的光學(xué)效果。任一種工藝(重鉻酸鹽明膠或光刻膠)均可以被用于產(chǎn)生 一個(gè)數(shù)學(xué)分布，以形成一個(gè)被實(shí)施在相位掩膜中的產(chǎn)生周期性特征集的線性導(dǎo)數(shù)。在本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施方案中，IFTA的非線性實(shí)施產(chǎn)生了一個(gè)對(duì)數(shù)的或雙曲線的IFPTA波函數(shù)，該 IFPTA波函數(shù)可被用于在衍射表面上產(chǎn)生非線性相位導(dǎo)數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，全息圖 可以被分為兩類⑴“反射全息圖”，其中入射和衍射光在HOE的同側(cè)；以及(ii) “透射全 息圖”，其中入射和衍射光在相反側(cè)。圖2A圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的激光景觀照明設(shè)備的立體圖。激光景觀照 明設(shè)備200包括外殼202，該外殼202可以容納一照明裝置(未示出，見圖3A-3B)。外殼 202可以由黃銅、不銹鋼或任何其他適合的材料制成?？傊鈿?02應(yīng)當(dāng)是基本或完全不 受氣候影響的，和/或應(yīng)當(dāng)能夠保護(hù)外殼202內(nèi)的部件免受不利的氣候條件的影響。外殼202可以由兩個(gè)部件組成，該兩個(gè)部件間可以通過摩擦力、壓力或螺栓配合可釋放地聯(lián)接在 一起。外殼202基本是中空的。一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向節(jié)206可以被附接至外殼202的遠(yuǎn)端204?？尚D(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向節(jié) 206可以由帶有圍繞其內(nèi)部邊界的齒的第一轉(zhuǎn)向節(jié)部件208以及也帶有圍繞其內(nèi)部邊界的 齒的第二轉(zhuǎn)向節(jié)部件210組成。第二轉(zhuǎn)向節(jié)部件210可以包括用于聯(lián)接至樁(stake)(下 文詳細(xì)描述)的圓柱形螺紋軸212。第一轉(zhuǎn)向節(jié)部件208可以與外殼202的遠(yuǎn)端204成一 整體，而第二部件210可以可釋放地附接至第一部件208。第一轉(zhuǎn)向節(jié)部件208可以包括一 個(gè)貫穿的孔214，而第二轉(zhuǎn)向節(jié)部件210可以包括與孔214對(duì)準(zhǔn)的接收凹槽216 (未示出)。 螺紋匙218可以經(jīng)由孔214和接收凹槽216可釋放地連接第一轉(zhuǎn)向節(jié)部件208和第二轉(zhuǎn)向 節(jié)部件210。螺紋匙218可以被順時(shí)針或逆時(shí)針地旋轉(zhuǎn)，以使外殼202可以在約180°的范 圍定位；然而，應(yīng)理解的是，在一些實(shí)施方案中，通過包括諸如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉的 可旋轉(zhuǎn)保護(hù)罩(shroud)，外殼202可以在任一方向被定位。外殼202的近端220可以是基本傾斜的，并包括一個(gè)位于外殼202的內(nèi)腔面內(nèi)的 外部透鏡222。這一構(gòu)造除在不利的氣候條件下保護(hù)外部透鏡222外，還用于投射的目的。 外部透鏡222可以由明亮的、鋼化的和/或耐熱的玻璃組成，其中硅樹脂(即，硅墊圈)將 該玻璃附接至外殼202的內(nèi)表面。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)帶有外螺紋的草地樁225可與 圓柱形螺紋軸212螺紋地接合。通過這種方式，激光景觀照明設(shè)備200可以被打樁插入草 地或其他適合的介質(zhì)上，以用于在戶外投射靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的星空(下文詳細(xì)描述)。圖2B圖 解了激光景觀照明設(shè)備200的分解圖。圖3A-3B分別圖解了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的可以容納在激光景觀照明設(shè)備中 的照明裝置的立體圖和分解圖。照明裝置300可以包括激光器328(未示出)，該激光器位 于散熱片330內(nèi)以在激光器328被供電時(shí)，使散熱片330吸收和散發(fā)激光器328發(fā)出的熱 量。在一些實(shí)施方案中，散熱片330成大體矩形的構(gòu)造；但是其他幾何形狀也包含在本發(fā) 明的范圍內(nèi)。散熱片330可以由金屬材料制成，也可以具有多個(gè)翼片(fin)以擴(kuò)大表面積， 從而增加熱量的散發(fā)。散熱片330包括開口 332 (見圖3B)，激光器328發(fā)出的光線被投射 穿過該開口 332?？梢远ㄎ患す馄?28以引導(dǎo)其光源穿過全息光學(xué)元件334(見圖3B)。在 另一實(shí)施方案中，HOE 334可以被設(shè)計(jì)有凸紋圖案并與激光器328的準(zhǔn)直光學(xué)器件成整體。 HOE 334可以是固定的，或者可以被附接至可運(yùn)動(dòng)的部件(下文詳細(xì)描述)。在一些實(shí)施方案中，照明裝置300的激光是二極管泵浦固體(DPSS)激光器。DPSS 激光器是將某種形式的能量(例如，電能、光能、化學(xué)能)轉(zhuǎn)換為單色的、定向的、相干的窄 光束的裝置?！皢紊币庵敢环N顏色的光，或者單一波長(zhǎng)的或狹窄的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射。“定 向”意味著所述光線的光束被很好地聚集，且沿長(zhǎng)距離傳輸而在直徑上僅有很少的分散。 “相干”意指保持固定相位關(guān)系的波。單個(gè)波的作用加強(qiáng)了每一其他波的強(qiáng)度，使得相干光 的整體作用遠(yuǎn)大于這些波非同相時(shí)的情況。在一個(gè)實(shí)施方案中，DPSS激光器可以是具有小 于五(5)毫瓦的總激光功率的FLPPS Class IIIa單光束激光器。DPSS激光器可以具有大 約五百三十二(532)納米(nm)的波長(zhǎng)。在其他實(shí)施方案中，照明裝置300的激光器是直接 二極管激光光源，其中激光由固態(tài)二極管直接產(chǎn)生，而非如DPSS類型那樣由多個(gè)光學(xué)晶體 激光器產(chǎn)生。直接二極管激光器可以具有六百五十(650)納米到六百七十(670)納米之間 的波長(zhǎng)。
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為將HOE 334固定在激光器328的光路上(當(dāng)激光器被供電時(shí))，HOE 334可以 被定位在卡環(huán)(snap ring) 338的柄336內(nèi)，并使一卡環(huán)定位器340定位于鄰近HOE 334的 底部表面，且也位于柄336內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中，卡環(huán)338、H0E 334以及卡環(huán)定位器340 均是圓柱形或圓形的構(gòu)造。此外，至少卡環(huán)338和卡環(huán)定位器340包括一個(gè)穿過它們中心 的開口，從激光器328發(fā)出的光被投射穿過其中。這一特征允許了從激光器328發(fā)出的光 穿過HOE 334而不被這些支撐部件(即，卡環(huán)338和卡環(huán)固定器340)干擾。同樣地，在一 個(gè)實(shí)施方案中，卡環(huán)338的柄336可以是內(nèi)螺紋的，而卡環(huán)限定器340可以是外螺紋的。由 此，卡環(huán)固定器340可以與卡環(huán)338的柄336螺紋地接合，而HOE 334置于其中。所得到的 組合體可以被裝配在散熱片330的開口 332內(nèi)。在另一實(shí)施方案中，HOE 334(或多個(gè)HOE 334)可以通過粘合劑被直接固定在卡 環(huán)338的外表面上。根據(jù)一些實(shí)施方案，一個(gè)保護(hù)性的蓋板(cover lens)可以被緊固在HOE 334之上。在這一實(shí)施方案中，卡環(huán)338可以是圓柱形或圓形的構(gòu)造，且可以與一個(gè)位于散 熱片330的頂部表面上的開口螺紋地接合。此外，卡環(huán)338可以包括一個(gè)穿過其中心的開 口，從激光器328發(fā)出的光被投射穿過其中。HOE 334(或多個(gè)HOE 334)可以是方形的、圓 形的、三角形的或任何其他適合的幾何構(gòu)造。在一些實(shí)施方案中，在散熱片330的頂部和底 部表面分別地固定了透明的或基本透明的透鏡342a和342b。透鏡342a、342b可以由粘合 劑、螺栓或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的其他任何適合的固定機(jī)構(gòu)固定。在一個(gè)實(shí)施方案中， 透鏡342a具有一個(gè)貫穿的開口，其中限定該開口的周長(zhǎng)基本與卡環(huán)338的外周長(zhǎng)一致。此 外，至少透鏡342a的外周長(zhǎng)可以基本與外殼(諸如外殼200)的內(nèi)腔周長(zhǎng)一致。通過這種 方式，透鏡342a、342b起到保護(hù)照明裝置300和/或在激光景觀照明設(shè)備的外殼(諸如外 殼200)內(nèi)固定地定位照明裝置300的作用。為將激光器328電連接至外部電源(并同時(shí)提供其他方面的功能)，一個(gè)具有開關(guān) 式的電源(單獨(dú)的部件，未示出)的印刷電路板(PCB) 344被固定至散熱片330的外表面， 并可以包含連接部件以電連接至激光器328。可以利用一個(gè)非開關(guān)式的電源以提供必要的 驅(qū)動(dòng)電壓和電流。在這一情況下，可以使用線性電源。PCB 344可以通過螺栓和墊圈346 或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的等同固定機(jī)構(gòu)來固定。電線348的遠(yuǎn)端可以被電連接至PCB 344，而電線348的近端(未示出)可適于經(jīng)由AC適配器被電連接至外部電源(未示出)。 在一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)覆蓋板(blanket) 350可以相對(duì)于PCB 344被置于散熱片330的相 對(duì)側(cè)上。開關(guān)式電源(SMPS)是一個(gè)包含一開關(guān)調(diào)節(jié)器的電子電源單元(PSU)。SMPS使得 功率晶體管在飽和狀態(tài)(全開)和截止(全關(guān))狀態(tài)之間快速切換，并具有平均值為所需 輸出電壓的可變占空比。所形成的矩形光波被電感器和電容器低通濾波。這一方法的主要 有利方面在于更高的效率，因?yàn)橄啾劝雽?dǎo)電的狀態(tài)(作用區(qū)域)，開關(guān)晶體管在飽和狀態(tài)和 截止?fàn)顟B(tài)消耗更小的功率。其他有利方面包括更小的尺寸和更輕的重量(去除了具有較大 重量的低頻變壓器)，以及由于較高的效率而產(chǎn)生的較少熱量。在這點(diǎn)上，照明裝置300相 對(duì)于其他類型的重點(diǎn)照明顯示出較高的效率和改進(jìn)的性能。圖4A-4B圖解了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的激光景觀照明設(shè)備的前視立體圖 和后視立體圖。激光景觀照明設(shè)備400包括外殼402，該外殼402中可以容納一照明裝置 (未示出，見圖4C)。外殼402可以由黃銅、不銹鋼或其他任何適合的材料制成。與圖2A-2B中圖解的激光景觀照明設(shè)備200相似，外殼402應(yīng)當(dāng)是基本或完全不受氣候影響的，和/或 應(yīng)當(dāng)能夠保護(hù)外殼402內(nèi)的部件免受不利的氣候條件的影響。外殼402可以由兩個(gè)部件組 成，兩個(gè)部件(即，本體402a和前部件402b)可以通過摩擦力、壓力或螺栓配合可釋放地 聯(lián)結(jié)在一起。在一個(gè)實(shí)施方案中，外殼400是大體立方體的構(gòu)造，并包括一個(gè)保護(hù)性的外罩 424。如關(guān)于圖2A-2B所述，為了類似的原因，保護(hù)性外罩424的近端426可以是傾斜的。激 光景觀照明設(shè)備400可以選擇性地包括一個(gè)安裝裝置(未示出)。圖4C是圖4A-4B中的激光景觀照明設(shè)備400的內(nèi)部部件的立體圖。如圖所示， 激光景觀照明設(shè)備400包括一個(gè)附接至可移動(dòng)部件——也即，附接至可旋轉(zhuǎn)小功率電動(dòng)機(jī) 456 (下文詳細(xì)描述)——的衍射光柵盤452 ；然而，應(yīng)理解的是，衍射光柵盤在其他實(shí)施方 案中可以是靜態(tài)的，也即，并不附接至電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)456可以是同步的或DC型的小功率 旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。在一個(gè)實(shí)施方案中，電動(dòng)機(jī)456以約1/5RPM的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)456可以被 電連接或無線地連接至一個(gè)進(jìn)而被電連接或無線地連接至一個(gè)主電源的電動(dòng)機(jī)電流控制 器。如圖3A-3B中示出的實(shí)施方案，激光景觀照明設(shè)備400包括至少一個(gè)PCB 444和430 ； 然而，在這一實(shí)施方案中，這些(和其他)部件被固定至支撐表面。一個(gè)或多個(gè)HOE可以被 定位在衍射光柵盤452的后面。同樣地，一個(gè)或多個(gè)激光器(如前述)可以被定位在該一 個(gè)或多個(gè)HOE之后。所述激光器可以被電連接或無線地連接至一個(gè)或多個(gè)電源，并進(jìn)而被 電連接或無線地連接至主電源。根據(jù)這一構(gòu)造，衍射光柵盤452可以運(yùn)行以產(chǎn)生被輔助耦 合的多相或空間頻率相位模數(shù)(modulus)，該模數(shù)產(chǎn)生了激光器的合成輸出的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象，例 如，一個(gè)移動(dòng)的“星空”。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，一個(gè)或多個(gè)HOE可以以與衍射光柵盤452類似的方 式被連接至電動(dòng)機(jī)。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的激光景觀照明設(shè)備500的功能部件的方框 圖。衍射光柵盤可以是靜態(tài)的或被附接至可移動(dòng)的部件。在這一實(shí)施方案中，衍射光柵盤 552被連接至一個(gè)可移動(dòng)的部件，也即，電動(dòng)機(jī)556的軸554。電動(dòng)機(jī)556可以是同步或DC 型的小功率旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。在一個(gè)實(shí)施方案中，電動(dòng)機(jī)556以約1/5RPM的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī) 556可以被電連接或無線地連接至一個(gè)進(jìn)而被電連接或無線地連接至主電源560的電動(dòng)機(jī) 電流控制器558。一個(gè)或多個(gè)HOE 534可以被定位在衍射光柵盤552之后。同樣地，一個(gè)或 多個(gè)激光器528 (如前述)可以被定位在該一個(gè)或多個(gè)HOE 534之后。激光器528可以被 電連接或無線地連接至一個(gè)或多個(gè)功率電源562，并且，進(jìn)而被電連接或無線地連接至主電 源560。根據(jù)這一構(gòu)造，衍射光柵盤552可以運(yùn)行以產(chǎn)生被輔助耦合的多相或空間頻率相位 模數(shù)，該模數(shù)產(chǎn)生了激光器的合成輸出的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象，例如，一個(gè)移動(dòng)的“星空”。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的 是，一個(gè)或多個(gè)HOE可以以與衍射光柵盤552類似的方式被連接至電動(dòng)機(jī)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)比例溫控系統(tǒng)(即，“溫度控制器系統(tǒng)”)可以被包含在如 前所述的激光景觀照明設(shè)備中。所述溫度控制器系統(tǒng)為激光發(fā)射源裝置建立了六十五(65) 華氏度到約九十六(96)華氏度之間的理想的溫度設(shè)定點(diǎn)條件，也即，使得激光的運(yùn)行理想 地獨(dú)立于較寬范圍的外部環(huán)境溫度，其通常從約零下二十五(25)華氏度到約一百(100)華 氏度。該溫度控制器系統(tǒng)由一個(gè)電子的有源或無源溫度傳感器組成，該傳感器與激光發(fā)射 源裝置緊密地機(jī)械接觸，以提供一可以被直接轉(zhuǎn)化至激光發(fā)射源裝置的絕對(duì)溫度的實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)流或成比例的電流或電壓。所述的數(shù)據(jù)、電壓或電流被輸入電子數(shù)字或模擬功能電路，該 電路成比例地向電壓或電流放大器提供數(shù)字PWM、雙極電壓或電流，所述電壓或電流放大器
9向電阻加熱元件或也被稱為熱電制冷器(TEC)的Peltier結(jié)裝置供應(yīng)必要的雙極脈沖寬度 調(diào)制(PWM)、電壓或電流驅(qū)動(dòng)。為了建立激光發(fā)射源裝置的預(yù)設(shè)定點(diǎn)的溫度值，在激光發(fā)射 源裝置的絕對(duì)溫度和TEC或電阻加熱器元件之間建立了一閉合回路。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，當(dāng)向根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的激光景觀照明設(shè)備供電 時(shí)，該激光景觀照明設(shè)備可以投射一靜態(tài)或移動(dòng)(即，動(dòng)態(tài))的星空。其中的星星可以是各 種顏色，然而，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，星空中的星星是綠色或紅色的。盡管某些示例性的實(shí)施方案已描述且在附圖中示出，但應(yīng)理解的是，這些實(shí)施方 案僅是對(duì)總體發(fā)明的闡釋而非限制，且本發(fā)明并不限于所示出和描述的特定構(gòu)造和布置， 因?yàn)楸绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員可以進(jìn)行各種其他的修改。
權(quán)利要求
一種激光景觀照明設(shè)備，包括外殼；以及位于該外殼內(nèi)的照明裝置，該照明裝置包括至少一個(gè)相干光源；至少一個(gè)全息光學(xué)元件，該至少一個(gè)全息光學(xué)元件被定位，使得在激光器被供電時(shí)，該至少一個(gè)全息光學(xué)元件位于該激光器的光路內(nèi)；開關(guān)式電源，其用于向相干光源供電；以及比例溫控系統(tǒng)，其允許相干光源在華氏零度以下的條件下運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光景觀照明設(shè)備，還包括散熱片，其容納該至少一個(gè)相干光源，該散熱片具有一個(gè)允許從該相干光源發(fā)出的光 投射穿過的開口 ；以及印刷電路板，其被鄰近于該散熱片定位，該印刷電路板具有用于將相干光源電連接至 電源的部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光景觀照明設(shè)備，還包括定位在該散熱片的頂部表面的 凹槽內(nèi)的卡環(huán)，該卡環(huán)具有一貫穿的開口，該全息光學(xué)元件被固定在該卡環(huán)的頂部表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光景觀照明設(shè)備，還包括第一透鏡和第二透鏡，所述第一 透鏡具有一貫穿的開口，并被固定至該散熱片的頂部表面，所述第二透鏡被固定至該散熱 片的底部表面，其中該第一透鏡的周長(zhǎng)小于該外殼的內(nèi)腔面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光景觀照明設(shè)備，其中所述外殼包括一個(gè)附接至該外殼的 遠(yuǎn)端的可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)，該可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)包括第一轉(zhuǎn)向節(jié)部件和第二轉(zhuǎn)向節(jié)部件，其中第一 轉(zhuǎn)向節(jié)部件和第二轉(zhuǎn)向節(jié)部件通過一枚匙被聯(lián)結(jié)在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光景觀照明設(shè)備，其中所述可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)允許該外殼在 180度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光景觀照明設(shè)備，其中所述外殼是大體圓柱形的，其中該 外殼的近端是傾斜的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光景觀照明設(shè)備，述包括一個(gè)外部透鏡，其通過一硅樹脂 墊圈被固定在外殼的內(nèi)腔面中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光景觀照明設(shè)備，其中所述相干光源是二極管泵浦固態(tài)激 光器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光景觀照明設(shè)備，其中所述零度以下的條件的范圍低至 20華氏度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光景觀照明設(shè)備，還包括一個(gè)定位在該全息光學(xué)元件前 面的衍射光柵盤。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光景觀照明設(shè)備，還包括一個(gè)小功率旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，其中 該衍射光柵盤被固定至該小功率旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的柄。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光景觀照明設(shè)備，還包括散熱片，其被定位在鄰近于該外殼的內(nèi)部底面的覆蓋板上；以及印刷電路板，其被定位為鄰近于該覆蓋板上的散熱片，所述印刷電路板具有用于將該 相干光源電連接至電源的部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的激光景觀照明設(shè)備，其中所述外殼是大體立方體的，并且 包括一個(gè)保護(hù)性外罩，該保護(hù)性外罩在該外殼的近端上提供傾斜的覆蓋。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的激光景觀照明設(shè)備，還包括一個(gè)外部透鏡，其通過一硅樹 脂墊圈被固定在該外殼的近端的內(nèi)表面內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光景觀照明設(shè)備，其中當(dāng)被該電源供電時(shí)，所述至少一個(gè) 相干光源以及至少一個(gè)全息光學(xué)元件產(chǎn)生一星空。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的激光景觀照明設(shè)備；其中當(dāng)被該電源供電時(shí)，所述至少一 個(gè)相干光源、所述至少一個(gè)全息光學(xué)元件、所述衍射光柵盤以及所述至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生 了一個(gè)移動(dòng)的星空。
18.一種產(chǎn)生星空的方法，包括使來自相干光源的光線穿過至少一個(gè)全息光學(xué)元件，其中所述至少一個(gè)相關(guān)光源被定 位，使得在其被電源供電時(shí)，指引光線穿過所述至少一個(gè)全息光學(xué)元件；以及使所述相干光源運(yùn)行在華氏零度以下的條件下。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括使得來自相干光源的光線穿過衍射光柵盤；以及使得所述光柵盤旋轉(zhuǎn)，其中該旋轉(zhuǎn)通過附接至所述光柵盤的第一電動(dòng)機(jī)完成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括允許其內(nèi)具有所述相干光源和所述全息光學(xué)元件的外殼在180度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種用于在景觀和戶外場(chǎng)所的重點(diǎn)照明應(yīng)用中使用的激光景觀照明設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方案中，該激光景觀照明設(shè)備包括一個(gè)相干光源和衍射光學(xué)元件，以及一個(gè)可選擇的衍射光柵盤。所述衍射光學(xué)元件例如可以是一個(gè)全息光學(xué)元件。在一些實(shí)施方案中，該激光景觀照明設(shè)備包括一個(gè)溫控積分-微分系統(tǒng)。在一個(gè)應(yīng)用中，該激光景觀照明設(shè)備可以投射一靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的星空。
文檔編號(hào)F21V29/00GK101918759SQ200980102502
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者R·約翰遜 申請(qǐng)人:布利斯控股有限責(zé)任公司