專利名稱：照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明裝置，該裝置可以是，例如手電筒或閃光燈，或者僅僅是照明設(shè)備的一部分。
背景技術(shù)：
照明裝置特別是手電筒被用于滿足不同的家庭、工作場(chǎng)所和娛樂(lè)的需要。普通的手電筒通常使用鎢絲電燈泡，最近以石英電燈泡作為光源，但是它們耗能較高。由于高功率或超亮發(fā)光二極管(LED)能夠在輸出同等的光的同時(shí)消耗極少的能量，產(chǎn)生較低熱量，而且工作壽命很長(zhǎng)，它們的應(yīng)用變得越來(lái)越普遍。然而，與普通的電燈泡相比，這種LED發(fā)射的光具有相對(duì)較窄的照明角度。這不合適于傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)，特別是用于產(chǎn)生相對(duì)較寬的平行光束時(shí)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)提供改進(jìn)的或是新的照明裝置以消除或至少減少這種缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種照明裝置，包括光源，用于發(fā)射相對(duì)于中心軸線角度相對(duì)較小的光束；發(fā)散光學(xué)元件，其位于光源前方，用于接收從光源發(fā)出的光，該發(fā)散光學(xué)元件具有與光源的中心軸線位于同一直線上的中心軸線；和會(huì)聚光學(xué)元件，其位于光源前方，用于接收來(lái)自發(fā)散光學(xué)元件的光，該會(huì)聚光學(xué)元件具有與發(fā)散光學(xué)元件的中心軸線位于同一直線上的中心軸線；光源發(fā)射的角度相對(duì)較小的光束由發(fā)散光學(xué)元件發(fā)散，然后被會(huì)聚光學(xué)元件會(huì)聚成為相對(duì)較寬的基本平行的光束。
優(yōu)選的是，光源包括發(fā)光二極管。
在第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)散光學(xué)元件包括凸面反射鏡以反射從光源發(fā)出的光，同時(shí)會(huì)聚光學(xué)元件包括凹面反射鏡以反射經(jīng)凸面反射鏡反射的光。
更優(yōu)選的是，凸面反射鏡置于凹面反射鏡前方，并面向凹面反射鏡，并且具有可以使光源發(fā)出的光通過(guò)以到達(dá)凸面反射鏡的孔。
還更優(yōu)選的是，照明裝置包括固定件，用于將光源完全保持在凹面反射鏡的反射面的后方。
進(jìn)而更優(yōu)選的是，所述固定件被固定在凹面反射鏡的后面。
還更優(yōu)選的是，所述固定件具有通向凹面反射鏡反射面的通道，光源被置于該通道中。
優(yōu)選的是，所述照明裝置包括位于凹面反射鏡前方的透光蓋，凸面反射鏡位于該透光蓋上。
更為優(yōu)選的是，所述凹面反射鏡具有周邊，所述蓋設(shè)置在該周邊上。
優(yōu)選的是，照明裝置具有位于光源和凸面反射鏡之間的會(huì)聚透鏡，用于使光源發(fā)出的光到達(dá)凸面反射鏡前會(huì)聚成基本平行的光束。
更優(yōu)選的是，所述會(huì)聚透鏡被放置成完全位于凹面反射鏡的反射面之后。
更優(yōu)選的是，凸面和凹面反射鏡分別具有大致拋物線型的反射鏡。
更優(yōu)選的是，凸面和凹面反射鏡以兩者的焦點(diǎn)重合的方式設(shè)置。
在第二個(gè)實(shí)施例中，發(fā)散光學(xué)元件包括用于發(fā)散從光源發(fā)出的光的發(fā)散透鏡，會(huì)聚光學(xué)元件包括用于會(huì)聚來(lái)自發(fā)散透鏡的光的會(huì)聚透鏡。
優(yōu)選的是，會(huì)聚透鏡設(shè)置于發(fā)散透鏡的前方。
更優(yōu)選的是，照明裝置包括固定件，用于固定光源和發(fā)散透鏡。
更優(yōu)選的是，所述固定件包括具有分別用于固定光源和發(fā)散透鏡的相對(duì)的第一和第二端部的圓筒，第二端部包括端壁，所述端壁形成發(fā)散透鏡。
優(yōu)選的是，照明裝置包括反射杯，該反射杯與中心軸線同軸放置，并位于會(huì)聚透鏡后方。
更優(yōu)選的是，光源完全位于反射杯后方，發(fā)散透鏡置于反射杯中。
更優(yōu)選的是，發(fā)散透鏡被設(shè)置用于使光源發(fā)出的角度相對(duì)較窄的光束發(fā)散成角度相對(duì)較寬的光束，發(fā)散后的光束的頂點(diǎn)落入反射杯中。
更優(yōu)選的是，發(fā)散透鏡被設(shè)置用于使光源發(fā)出的角度相對(duì)較窄的光束發(fā)散成角度相對(duì)較寬的光束，發(fā)散后的光束的頂點(diǎn)落在光源前方，并在光源外面。


將參照附圖僅以示例的方式詳細(xì)的描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的第一實(shí)施例的側(cè)剖面圖；圖2是具有圖1所示的照明裝置的手電筒的側(cè)剖面圖；圖3是改進(jìn)了的圖1中的照明裝置的側(cè)剖面圖；圖4是具有圖3所示的照明裝置的手電筒的側(cè)剖面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的第二實(shí)施例的側(cè)剖面圖；和圖6是具有圖5所示的照明裝置的手電筒的側(cè)剖面圖。
具體實(shí)施例方式
首先參見(jiàn)附圖的圖1和2，其中示出了具有實(shí)施本發(fā)明的第一照明裝置50的手電筒10，照明裝置50形成了手電筒10的照明前端50。手電筒10包括長(zhǎng)橢圓形的外殼20，該外殼具有開(kāi)口前端24、中部25和閉合后端26、位于外殼一側(cè)的ON/OFF開(kāi)關(guān)30和位于外殼相對(duì)側(cè)的磁性保險(xiǎn)器(magnetic catch)32。
外殼的后端26限定用于固定電池28的內(nèi)艙27。位于外殼中部25的電子電路29控制由電池28激勵(lì)的照明前端50的操作。開(kāi)關(guān)30與電池28等串聯(lián)以控制照明前端50的開(kāi)和關(guān)。
幾乎被完全置于開(kāi)口前端24中的照明前端50，包括超亮LED40、圓形凹面光反射鏡41、圓形凸面光反射鏡43和透明(或半透明)的圓盤(pán)狀蓋45。使用中LED40發(fā)出相對(duì)于中心軸線x角度較窄的光束(超過(guò)總的光輸出的90％)，通常圓錐角在10°至20°范圍內(nèi)，例如15°。
凹面反射鏡41置于LED40前方，且其關(guān)于軸線x與LED40中心對(duì)準(zhǔn)，凹面反射鏡41具有拋物線型凹反射面42。凹面反射鏡41的后部整體延伸以形成管狀固定件47以固定LED40，使其完全位于反射面42的后方。固定件47具有中心通道48，通向反射面42并在前端的反射面42上形成中心孔，通道的后端沿x軸接收并放置LED40。
凹面反射鏡41具有圓環(huán)狀周邊，蓋45跨過(guò)它通過(guò)作為外殼前端24的一部分的螺旋環(huán)22被定位。蓋45具有中心孔46，通過(guò)凸面鏡的軸向桿將凸面反射鏡43固定于蓋45的內(nèi)表面上。凸面反射鏡43具有接近雙曲線(近拋物線)的凸反射面44，其中心軸線與LED40和凹面反射鏡41的軸線重合。
兩個(gè)反射鏡41和42同軸排列并相對(duì)彼此定位以使它們的焦點(diǎn)重合。這種排列使得從中心入射到凸面反射鏡43上的相對(duì)較窄的平行光束首先被反射鏡43反射，然后再被另一個(gè)凹面反射鏡41反射以形成相當(dāng)寬的平行光束。
現(xiàn)在描述照明前端50的操作。由LED 40發(fā)射的角度較窄的光束穿過(guò)通道48和凹面反射鏡41，然后入射到凸面反射鏡43上，接下來(lái)被凸面反射鏡43反射并照到凹面反射鏡41上，最后被凹面反射鏡41反射以形成較寬的平行光束向前通過(guò)蓋45投射，以用于照明。
照明前端50還可被改進(jìn)成圖3和4中所示的設(shè)計(jì)，其中加入了雙凸會(huì)聚透鏡51，這是主要的區(qū)別。透鏡51被置于LED 40和凸面反射鏡43之間，并被完全置于凹面反射鏡41的反射面42的后面。固定件47具有單獨(dú)的限定了通道48的圓柱芯49，它插入固定件47中透鏡51的后方，以將透鏡51固定到放置芯49的固定件腔的略微縮小的端部。
透鏡51用于將LED 40發(fā)出的有角度的光束在到達(dá)凸面反射鏡43之前會(huì)聚成平行光束。通過(guò)透鏡51將LED光束修正為平行光束后，可以用真拋物線型凸面反射鏡43來(lái)代替非標(biāo)準(zhǔn)的、制造相對(duì)較難且造價(jià)較高的近拋物線型凸面反射鏡。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5和6，其中示出了一種應(yīng)用了本發(fā)明實(shí)施例的第二照明裝置150的不同的手電筒110，同樣作為照明前端150使用。手電筒110的直立外殼120具有將照明前端150連于其上的上端124、中部125和底座126。底座126限定了用于固定向照明前端150提供能量的可充電電池組128的內(nèi)艙127。
手電筒110包括位于中部125中的電子電路129以控制照明前端150的操作，電池組128經(jīng)過(guò)on/off開(kāi)關(guān)130與該電路串聯(lián)。開(kāi)關(guān)130可在外殼120前側(cè)進(jìn)行操作以轉(zhuǎn)換照明前端150的開(kāi)和關(guān)。
照明前端150具有由三個(gè)同樣的照明單元153組成的三角形陣列以獲得范圍更廣的照明，每一個(gè)都包括超亮LED 140、凸面會(huì)聚透鏡141、平凹發(fā)散透鏡143和拋物線型反射杯148，所有的這些都沿著公共的中心軸線y同軸排列。各照明單元153一起全部裝入橢圓形罩殼155中，該橢圓形罩殼可以上下樞轉(zhuǎn)地鉸接于外殼120上，以便以可調(diào)節(jié)的角度照明。罩殼155具有由圓盤(pán)狀的透明(或半透明)的蓋156閉合的開(kāi)口前端。
在工作時(shí)，每個(gè)LED 140都從置于其中的內(nèi)置燈絲F1發(fā)射出關(guān)于Y軸具有相對(duì)較窄角度的光束(大于總的光輸出的90％)，一般為圓錐角在10°至20°范圍內(nèi)，例如15°。
現(xiàn)在更加詳細(xì)的描述照明單元153的結(jié)構(gòu)。每個(gè)LED 140被同軸固定于圓筒147中的后端，圓筒的前端具有形成發(fā)散透鏡143的透明壁。會(huì)聚透鏡141被置于發(fā)散透鏡143的前方，同時(shí)，在會(huì)聚透鏡141的后方，反射杯148被朝向前放置。反射杯148具有管狀后端149，該后端設(shè)置在LED固定件147的前端周圍以使發(fā)散透鏡143固定于反射杯148中，同時(shí)LED 140完全位于反射杯148后方。一般的，三個(gè)會(huì)聚透鏡141被一體成型于安裝于蓋156后方的單獨(dú)的塑料圓盤(pán)上。
現(xiàn)在描述照明單元153的操作。由LED 140發(fā)射出的具有相對(duì)較窄角度的光束通過(guò)發(fā)散透鏡143，然后被發(fā)散成相對(duì)較寬角度的光束。變寬的光束具有頂點(diǎn)F2，這束光束接著通過(guò)會(huì)聚透鏡141，被會(huì)聚成相對(duì)較寬的平行光束向前通過(guò)蓋156投射以照明。
由于有角度的光束變寬了，它的頂點(diǎn)F2遠(yuǎn)離LED燈絲F1向前移動(dòng)并落到LED 140主體的外部。另外，頂點(diǎn)F2落到反射杯148中，并且最好與它的焦點(diǎn)重合以便聚集以更大的角度在主光束外輻射的剩余光線(少于10％)，并將其反射，以與上述平行光束一起直接向前投射。
可以理解，這里所說(shuō)的所有的反射鏡和透鏡，特別是包括反射鏡41和43和透鏡141和143都是基本的光學(xué)元件，因?yàn)樗鼈兲幚砉饩€并且在此都共同被稱為反射鏡和透鏡。
本發(fā)明在此處的描述僅僅是作為示例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)所述的實(shí)施例作的不同的變型和/或改造均不脫離本發(fā)明附加的權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括光源，用于發(fā)射相對(duì)于中心軸線具有較小角度的光束；發(fā)散光學(xué)元件，其位于光源前方以接收從光源發(fā)出的光，所述發(fā)散光學(xué)元件具有與光源的中心軸線位于同一直線上的中心軸線；和會(huì)聚光學(xué)元件，其位于光源前方，用于接收來(lái)自發(fā)散光學(xué)元件的光，所述會(huì)聚光學(xué)元件具有與發(fā)散光學(xué)元件的中心軸線位于同一直線上的中心軸線；其中從光源發(fā)出的具有相對(duì)較窄角度光束被發(fā)散光學(xué)元件發(fā)散后由會(huì)聚光學(xué)元件會(huì)聚成相對(duì)較寬的基本平行的光束。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述光源包括發(fā)光二極管。
3.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述發(fā)散光學(xué)元件包括凸面反射鏡，以反射來(lái)自光源的光，所述會(huì)聚光學(xué)元件包括凹面反射鏡，以反射來(lái)自所述凸面反射鏡的光。
4.如權(quán)利要求3所述的照明裝置，其特征在于所述凸面反射鏡置于凹面反射鏡前方并面向凹面反射鏡，并且還具有使光源發(fā)出的光穿過(guò)并到達(dá)凸面反射鏡的孔。
5.如權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于包括固定光源的固定件，將光源完全固定于凹面反射鏡反射面的后方。
6.如權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于所述固定件固定在凹面反射鏡的后面。
7.如權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于所述固定件具有通向凹面反射鏡的反射面的通道，并且光源被固定于該通道中。
8.如權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于還包括透光蓋，其位于凹面反射鏡的前方，所述凸面反射鏡位于其上。
9.如權(quán)利要求8所述的照明裝置，其特征在于所述凹面反射鏡具有周邊，所述蓋被放置于該周邊上。
10.如權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于還包括會(huì)聚透鏡，位于光源和凹面反射鏡之間，用于使光源發(fā)出的光在到達(dá)凸面反射鏡之前被會(huì)聚成基本平行的光束。
11.如權(quán)利要求10所述的照明裝置，其特征在于所述會(huì)聚透鏡完全位于凹面反射鏡的反射面后方。
12.如權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于所述凸面和凹面反射鏡分別包括大致拋物線型的反射鏡。
13.如權(quán)利要求12所述的照明裝置，其特征在于所述凸面和凹面反射鏡設(shè)置為兩者的焦點(diǎn)重合。
14.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述發(fā)散光學(xué)元件包括發(fā)散透鏡以發(fā)散光源發(fā)出的光，所述會(huì)聚光學(xué)元件包括會(huì)聚透鏡以會(huì)聚來(lái)自發(fā)散透鏡的光。
15.如權(quán)利要求14所述的照明裝置，其特征在于所述會(huì)聚透鏡位于發(fā)散透鏡前方。
16.如權(quán)利要求14所述的照明裝置，其特征在于包括固定件，用于固定光源和發(fā)散透鏡。
17.如權(quán)利要求16所述的照明裝置，其特征在于所述固定件包括圓筒，該圓筒具有分別用于固定光源和發(fā)散透鏡的相對(duì)的第一和第二端部，第二端部包括形成發(fā)散透鏡的端壁。
18.如權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于還包括關(guān)于中心軸線同軸地放置并位于會(huì)聚透鏡后方的反射杯。
19.如權(quán)利要求18所述的照明裝置，其特征在于所述光源完全位于反射杯的后方，并且所述發(fā)散透鏡被置于反射杯中。
20.如權(quán)利要求18所述的照明裝置，其特征在于所述發(fā)散透鏡被設(shè)置用于將從光源發(fā)出的具有相對(duì)較窄角度的光束發(fā)散成具有相對(duì)較寬角度的光束，發(fā)散后的光束的頂點(diǎn)落入反射杯中。
21.如權(quán)利要求14至17中任一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于所述發(fā)散透鏡被設(shè)置用于將從光源發(fā)出的具有相對(duì)較窄角度的光束發(fā)散成具有相對(duì)較寬角度的光束，發(fā)散后的光束的頂點(diǎn)落在光源的前方和外部。
全文摘要
照明裝置(50)包括光源(40)如LED、用于接收來(lái)自LED(40)的光的凸面反射鏡(43)、用于接收來(lái)自凸面反射鏡(43)的光的凹面反射鏡(41)。來(lái)自LED(40)的相對(duì)較窄角度的光束被凸面反射鏡(43)發(fā)散，然后被凹面反射鏡(41)會(huì)聚成相對(duì)較寬的平行光束。兩個(gè)反射鏡(43和41)可以分別被平凹透鏡和凸透鏡(143和141)代替。
文檔編號(hào)F21W131/30GK1807973SQ20051011995
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月7日
發(fā)明者呂達(dá)年, 方時(shí)覺(jué), 簡(jiǎn)超華 申請(qǐng)人:春南電器制造廠有限公司