具有l(wèi)ed和改進的反射準直器的照明裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及照明裝置，該照明裝置包括具有適于包含用于在主方向發(fā)射光的至少一個LED的光源連接器的外殼和連接到外殼的反射準直器。本發(fā)明還涉及用于制造這種照明裝置的方法。
【背景技術】
[0002]首段中提到的照明裝置類型是眾所周知的。例如，專利公告US 7891842-B2公開了具有定位于外殼中的LED和附接于這個外殼的反射器的照明裝置。反射器被設計為一般地截錐形體，其可大致使LED發(fā)射的光準直。多個通風口在反射器體的反射表面中形成。這些通風口在照明裝置的操作期間允許LED生成的熱量的耗散。為了改進散熱，具有附加開口的環(huán)形法蘭(flange)形成在錐形反射器體的主要端部。
[0003]已知的照明裝置繼承了不同缺點。如提到的專利公告的圖所示，所選擇的用于使LED產(chǎn)生的光準直的反射器設計需要‘深’或‘長’的反射器。因此，已知的反射器的‘縱橫比’(長度/直徑)是相當高的。而且，反射器中的通風口可能干擾反射器的反射質(zhì)量。當反射器被設計為反射準直器以用于使LED產(chǎn)生的光發(fā)射為大致平行的光束時，這個缺點是尤其成問題的。最后，由LED在反射器內(nèi)部生成的熱量的耗散不是最優(yōu)的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是克服或至少減輕這些和可能的其他缺點。更詳細地，本發(fā)明旨在提供結合了緊湊設計與最優(yōu)的準直性質(zhì)的照明裝置。發(fā)明的照明裝置應另外示出改進的散熱。
[0005]這些和可能的其它目的通過包括具有適于包含用于在主方向發(fā)射光的至少一個LED的光源連接器的外殼和連接到外殼的反射準直器的照明裝置而實現(xiàn)，其中準直器包括多個反射區(qū)段，多個反射區(qū)段借助于適合于熱通風的空氣狹縫被相互間隔開，該區(qū)段適于將由光源生成的側(cè)向發(fā)射光反射向大致平行于所述主方向的方向，且包括反射準直器的照明裝置適于將由光源生成的中心發(fā)射光準直向大致平行于所述主方向的方向。
[0006]本發(fā)明基于由發(fā)明者獲取的如下見解，已知的照明裝置的緊湊度和散熱可通過使用其中準直器是由若干相互分離的反射區(qū)段組成的設計而被大幅度地改進。這些區(qū)段本質(zhì)上是具有不同焦距(在焦點和拋物線頂點之間的距離)的拋物線反射輪廓的部分。這些區(qū)段以這樣的方式按順序定位，即空氣狹縫存在于相鄰的區(qū)段之間。這種類型的空氣狹縫還可以存在于外殼和與外殼相鄰的區(qū)段之間。然而，后者類型的空氣狹縫對于本發(fā)明的工作不是必不可少的。外殼可被體現(xiàn)為光源已安裝在其上的基底。然而，外殼還可以是光源(如果需要的話，與電子設備和接線一起)定位在其中或其上的碗狀或盒裝的容器。折射準直器優(yōu)選體現(xiàn)為光學透鏡。尤其是，通過折射準直器，實現(xiàn)了光束的中心部分也被發(fā)出作為平行于主方向的光線，這與例如通過整個光發(fā)射窗發(fā)出光且僅包括反射區(qū)段的準直器相反。此外，在僅包括反射區(qū)段的準直器中，中心區(qū)段(例如接近光軸或光平面)幾乎與主方向平行地延伸，因此使所述準直器表現(xiàn)得相對深且因此具有不利的高縱橫比。菲涅爾透鏡是最優(yōu)選的，因為它保持照明裝置的緊湊度。因此，當這樣的菲涅爾透鏡定位于反射準直器的中心部分上或內(nèi)部時，裝置的縱橫比會幾乎不變或沒有改變。
[0007]反射區(qū)段優(yōu)選是環(huán)形的、線形、圓形或多邊形的，因為這些是反射器最常用的形式。除外部反射區(qū)段和相對中心的反射區(qū)段之外，所有的(其它、中間的)反射區(qū)段可以是雙面反射區(qū)段。雙面反射區(qū)段要被理解為在單件中制成的且在兩個側(cè)面上均反射(即具有反射的第一主表面和反射的第二主表面)的整體區(qū)段，兩個側(cè)面一般具有相互不同的輪廓。備選地，雙面區(qū)段要被理解為包括具有轉(zhuǎn)向彼此的非反射側(cè)面的兩個或更多單面反射區(qū)段的布置和組合，且該單面反射區(qū)段一起實際上形成整體的、單件雙面反射區(qū)段。這些反射區(qū)段被保持器保持在適當位置。通常，反射準直器然后按照如下工作:
[0008]-第一反射區(qū)段通過它的第一反射主表面將來自光源的光作為一次反射光反射到第二反射區(qū)段上，第二反射區(qū)段在徑向方向進一步遠離如由照明裝置發(fā)出進入目標方向的光束的中心軸或平面，即在圓形反射區(qū)段的情況下，第二反射區(qū)段是更大外徑的反射區(qū)段;
[0009]-對應第二區(qū)段通過它的第二反射主表面將一次反射光作為二次反射光反射到與目標區(qū)域的目標方向大致平行的方向中，該目標方向通常對應于照明裝置的光軸。用如下方式選擇第一和第二反射區(qū)段的傾斜角和范圍/尺寸(但是這通常適用于所有反射區(qū)段)，基本上沒有直射或反射光射線路徑的閉塞(陰影)發(fā)生，且基本上所有的(即多于90%或多于95%或甚至98%的)來自光源的光被捕獲并準直。
[0010]光學概念收集并準直來自朗伯光源(例如其可以是LED)的所有光，即準直效率接近100% (不考慮相對小的反射損失)。光學概念還對緊湊短弧高壓氣體放電燈或鹵素白熾燈起作用，且它可被設計用于覆蓋比這種均勻發(fā)射的光源的半球立體角更大的半球立體角。
[0011]由于分區(qū)段準直器的設計，長或深的反射準直器體不再必要。因此，照明裝置的‘縱橫比’可被設計得相對小。而且，相對大的空氣狹縫可被設計在反射準直器和外殼之間、以及在相鄰的反射區(qū)段之間。反射區(qū)段可以是薄的，并且由于他們的定向，反射區(qū)段對空氣流動示出非常小的阻力。因此，由LED在外殼和準直器定義的空間中生成的熱量現(xiàn)在可以通過空氣穿過這些空氣狹縫的對流流動相對容易地通風到周圍環(huán)境。因此，本發(fā)明的設計為實現(xiàn)低縱橫比和用于在照明裝置的前端的散熱的最優(yōu)設計提供了大量自由。
[0012]如在下文中會更詳細地示出的，發(fā)明設計的反射準直器尤其適合于準直側(cè)向發(fā)射光。這要被理解為，以遠離由LED發(fā)射的光的主方向的大于近似30°的角度發(fā)射的光。以較小角度發(fā)射的光一一通常稱為中心發(fā)射光一一可仍然是非準直的或可以通過不同的組件被準直。發(fā)射光的后者部分不能被如根據(jù)本發(fā)明設計的反射準直器高效地準直。詞語‘近似’指示，盡管30°角被認為是最優(yōu)的，但是還可選擇稍微更小或更大的角度。所述角度還可以是25°或35°或在20°和40°之間的范圍中的任何角度。表述‘大致平行’意指，被準直的光與發(fā)射光的主方向平行，其中具有最多20°的變化，優(yōu)選最多10°且最優(yōu)選最多5°。本發(fā)明被認為體現(xiàn)在永久包括一個或多個LED的照明裝置以及適于光源連接器處的LED的攝入或交換的裝置二者中。后者連接器布置用于在照明裝置的LED和電源之間的電接觸。
[0013]可選地，在穿過光源的橫截面中查看，橫向于反射區(qū)段且沿目標方向，雙面反射區(qū)段被布置在嵌套配置中。反射區(qū)段的這種布置使得，來自源的、在從目標方向的增加的離軸角度發(fā)射的光射線，在從光發(fā)射窗中心的增加的徑向距離處離開光發(fā)射窗。與阿貝正弦條件一致，滿足這些特性的準直器產(chǎn)生相對恒定的放大倍數(shù)。阿貝正弦條件是必須被透鏡或其它光學系統(tǒng)滿足的條件，以便透鏡或其它光學系統(tǒng)產(chǎn)生在目標區(qū)域的離軸以及在軸物體的清晰圖像。對于照明裝置，這在圖案邊緣轉(zhuǎn)化為良好的截止。
[0014]本發(fā)明的照明裝置的有趣實施例具有如下特征，光源連接器被設計為包括定位成線的多個LED，且其中反射區(qū)段具有縱向形狀并定位成對，該對與由LED定義的線大致平行地延伸。這個實施例在所謂的‘線照明’中尤其有用。在這樣的實施例中，反射器區(qū)段對的單獨區(qū)段被定位在裝置操作期間由多個LED發(fā)射的光束的主方向定義的‘光學平面’的兩側(cè)。
[0015]原則上，多個LED可被定位成曲線，但是優(yōu)選將他們定位成直線。在后者的設計中，縱向反射區(qū)段也會具有直的形式，該形式可以比彎曲的形式更容易地被制造。LED線可被設計為每個光源位置具有單個LED，但是每個光源位置具有兩個或更多緊鄰的LED的線也是可行的。定位在線中的LED被設計為使得相鄰的LED是緊挨在一起的，但是在線中相鄰的LED還可以是有一定的一一優(yōu)選相同的一一距離。LED可定位于平面表面上，但是將LED定位于臺階結構上也是可能的。
[0016]本發(fā)明的照明裝置的另一個有趣的備選實施例具有如下特征，光源連接器被設計為包括定位于密集封裝的陣列中的一個或更多LED，且其中反射區(qū)段是環(huán)形的。本發(fā)明的這個實施例對于聚光照明應用是特別值得關注的，其中光源大致與緊湊盤狀的光源相似。所述光源可包括單個高功率LED或定位成緊挨在一起的若干類似的LED。使用對稱地定位于接近的距離的三個、四個或七個LED的緊湊設計在這方面是有利的。LED可作為單獨的LED封裝或作為所謂的板載芯片陣列可用。
[0017]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，各種環(huán)形區(qū)段可被應用于照明裝置中。因此，具有多角、矩形和正方形形狀的反射區(qū)段的反射準直器都是可行的，以及包括橢圓