用于定向燈的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于定向燈的光學(xué)系統(tǒng)
[0001]背景
領(lǐng)域
本公開內(nèi)容的方面大體上涉及光學(xué)系統(tǒng)，并且具體地涉及用于使用板上芯片(COB)發(fā)光二極管(LEB)的光引擎的反射鏡組件。
[0002]相關(guān)技術(shù)的描述
定向燈大體上用于商業(yè)和居住建筑來以高強度聚焦的光束照亮空間內(nèi)的區(qū)域，諸如辦公室和起居空間。此類燈對于照亮較大的辦公室空間特別有用且成本效益合算，因為它們可選擇性地位于期望照明的位置。這是與全方向燈相比較的，全方向燈大體上照亮整個區(qū)域或空間，而不管是否需要照明。除選擇性定位之外，定向燈通常安裝成關(guān)于天花板結(jié)構(gòu)齊平或凹入，以產(chǎn)生流線型的美觀外形。盡管定向光照提供了多種益處和功能，但方向和安裝要求可產(chǎn)生迄今并未令人滿意地解決的若干設(shè)計挑戰(zhàn)和困難。
[0003]大體上期望將定向燈構(gòu)造成使得光較寬地投射而不減小目標(biāo)區(qū)域中的光強度。對于此定向燈的一個標(biāo)準(zhǔn)(取自對于整體式LED燈的能源之星要求)在于至少百分之八十(80%)的光能落入限定的角范圍或邊界內(nèi)，而其余散射到邊界外。為了實現(xiàn)這種程度的方向性，現(xiàn)有技術(shù)的燈通常包括具有拋物線或雙曲線形狀的反射鏡。在具有這種形狀或輪廓的燈反射鏡中，布置在反射鏡的焦點處的光將作為定向光的瞄準(zhǔn)射束分配，這也稱為平行光能束。這是與產(chǎn)生散射陣列的光能的常規(guī)白熾燈泡相比較的。
[0004]除將光能聚焦在選擇區(qū)域內(nèi)之外，大體上期望定向燈應(yīng)當(dāng)發(fā)射柔和的光學(xué)上舒適的光束。盡管如前述段落中論述的用于定向燈的拋物線或雙曲線反射鏡形狀可用于定向光，但該形狀將趨于產(chǎn)生高強度光束，這可令使用者的眼睛不舒服。此外，使用此反射鏡的燈陣列可能需要高密度的光(g卩，多個密集的燈)以提供光學(xué)環(huán)境內(nèi)的均勻的覆蓋。結(jié)果，需要更多功率(即，瓦數(shù))來照明空間，同時附帶成本上的增加。
[0005]定向燈必須消散相對較大量的熱，因為用于燈照明的幾乎百分之七十(70%)的電能轉(zhuǎn)換成熱。將認(rèn)識到的是，由凹入安裝施加的空間限制可約束或限制可用于熱消散的通路。因此，必須提供適合的熱沉。
[0006]將有利的是提供一種光學(xué)系統(tǒng)，其投射寬的柔和(即，光學(xué)上舒適)的發(fā)射光，且提供用于熱消散的有效通路，同時光學(xué)上成本效益合算。
[0007]因此，將期望的是提供一種光引擎，其解決上文所述的問題中的至少一些。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]如本文所述，示例性實施例克服了本領(lǐng)域中已知的以上或其它缺點中的一個或多個。
[0009]本公開內(nèi)容的一個方面涉及一種定向燈組件。在一個實施例中，定向燈組件包括:光源；反射鏡，其具有第一部分和第二部分且操作成將從光源發(fā)射的光引導(dǎo)至目標(biāo)區(qū)域；熱沉，其圍繞反射鏡且操作成消散由光源產(chǎn)生的熱；以及，光擴散透鏡，其布置在光源上且操作成將光透射到目標(biāo)區(qū)域，其中反射鏡的第二部分徑向地布置在第一部分的外側(cè)且與熱沉整體組合形成。
[0010]本公開內(nèi)容的另一方面涉及一種用于定向燈組件的反射鏡，該定向燈組件具有用于產(chǎn)生光源的光引擎、操作成消散由光源產(chǎn)生的熱的熱沉，以及操作成將光透射到目標(biāo)區(qū)域的透鏡蓋。在一個實施例中，反射鏡包括:第一反射鏡部分，其具有用于容納光引擎的孔口且具有限定圓錐角Θ的第一圓錐表面；第二反射鏡部分，其布置成與第一反射鏡部分組合且徑向地布置在第一反射鏡部分的外側(cè)，并且具有限定圓錐角β的第二圓錐表面，第二圓錐表面與熱沉整體組合形成。
[0011]示例性實施例的這些和其它方面和優(yōu)點將從連同附圖考慮的以下詳細(xì)描述中變得清楚。然而，將理解的是，附圖僅出于圖示目的設(shè)計，且并未作為限制本發(fā)明的限定，為此應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求。本發(fā)明的另外的方面和優(yōu)點將在以下描述中闡明，且從描述中部分地清楚，或可通過實施本發(fā)明理解到。此外，本發(fā)明的方面和優(yōu)點可借助于所附權(quán)利要求中特別指出的工具和組合來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0012]在附圖中:
圖1示出了結(jié)合本公開內(nèi)容的方面的用于定向燈組件的光學(xué)系統(tǒng)的一個實施例的斷面?zhèn)炔客敢晥D。
[0013]圖2為圖1中所示的定向燈組件的斷面頂視圖。
[0014]圖3為大致沿圖2的線3-3截取的定向燈組件的放大截面視圖。
[0015]圖4為隨著結(jié)合本公開內(nèi)容的方面的圓錐形反射鏡組件的一個實施例的圓錐角和高度比變化的光效率和光分布輪廓的點圖。
[0016]在適用的情況下，相似的參考標(biāo)號表示貫穿這幾個視圖的相同或?qū)?yīng)的構(gòu)件和單元，其并未按比例，除非另外規(guī)定。
_7] 公開實施例的詳細(xì)描述
參看圖1，結(jié)合本公開內(nèi)容的方面的定向燈組件的一個實施例大體上通過參考標(biāo)號10指出。公開實施例的方面大體上針對一種定向燈組件10，其包括光源102、反射鏡120、圍繞光源102的熱沉130，以及布置在光源102上的光擴散透鏡140。在一個實施例中，反射鏡120構(gòu)造成將由光源102產(chǎn)生的光引導(dǎo)至目標(biāo)區(qū)域(未示出)。光擴散透鏡140構(gòu)造成產(chǎn)生越過目標(biāo)區(qū)域的光的大致均勻分布。
[0018]在一個實施例中，反射鏡120包括第一部分122和第二部分124。如圖1的實施例中所不，反射鏡120的第二部分124相對于縱向?qū)ΨQ軸線1A徑向地布置在第一部分122外側(cè)，且與熱沉130的上部整體地形成。在一個實施例中，反射鏡120的第一部分122包括用于容納光引擎100的孔口 126。熱沉130支承反射鏡120的第一部分122，且整體地形成其第二部分124以增加由光源102產(chǎn)生的熱的消散。光擴散透鏡140與由光源102產(chǎn)生的光相互作用以將光透射到目標(biāo)區(qū)域，且光從反射鏡120的第一部分122和第二部分124反射。
[0019]光引擎100包括單個光源102，諸如發(fā)光二極管(LED)。在一個實施例中，光引擎102包括板上芯片(COB)發(fā)光二極管。盡管公開的實施例的方面大體上在本文中以包括單個板上芯片發(fā)光二極管的光引擎100的背景描述，但多種光源中的任一種可在結(jié)合本公開內(nèi)容的方面的定向燈組件10中使用。例如，定向燈組件10可包括LED陣列，或其它固態(tài)發(fā)光源，諸如有機發(fā)光二極管(OLED)和聚合物發(fā)光二極管(PLED)。因此，將認(rèn)識到的是，本文的公開內(nèi)容僅為定向燈組件10的一個實施例的示例，且應(yīng)當(dāng)鑒于所附的權(quán)利要求組來廣義理解。
[0020]在圖1中所示的實施例中，光引擎100布置在熱沉130內(nèi)且由控制電子裝置104供能。圖1中所示的控制電子裝置104封裝在定向燈組件10的下端蓋106內(nèi)。
[0021]如上文所述，反射鏡120的第一部分122包括用于容納光引擎100 (且更具體而言光源102)的孔口 126。在一個實施例中，第一部分122還構(gòu)造成將光引擎100固定到熱沉130，從而產(chǎn)生第一熱消散通路，S卩，用于消散由光源102產(chǎn)生的熱的通路。此外，第一部分122布置在熱沉130的腔132內(nèi)，且由圖1和圖2中所示的沿第一部分122的下側(cè)布置的若干軸向柱134固定到其上。
[0022]參看圖1和圖2，在所述的實施例中，第一反射鏡部分122限定大體上具有截頭形狀的第一圓錐表面128，其從光源102發(fā)散。更具體而言，第一圓錐表面128構(gòu)造成使得截頭體的較小截面的端部限定用于容納光產(chǎn)生元件102的孔口 126。截頭體的較大截面的端部或底座與腔132的邊緣136鄰接。
[0023]反射鏡120的第二部分124徑向地布置在第一部分122的外側(cè)且限定第二圓錐表面138。如圖1和圖2中所示，第二圓錐表面138相對于中心縱向?qū)ΨQ軸線1A徑向地在第一圓錐表面128的外側(cè)。第二圓錐表面138大體上具有截頭形狀，其從光源102發(fā)散。
[0024]參看圖3，第一圓錐表面128限定在大約二十八度(28° )到大約三十八度(38° )之間的范圍內(nèi)的圓錐角Θ。第二圓錐表面138限定在大約八十度(80° )到大約九十度(90° )之間的范圍內(nèi)的圓錐角β。在一個實施例中，第二圓錐表面138以角β發(fā)散，角β為第一圓錐表面128的角傾斜的大約兩倍以上。結(jié)果，沒有從光源102到第二圓錐表面138的直接〃視線〃，且由第二圓錐表面138再引導(dǎo)的光必須首先與光擴散透鏡140相互作用或從其轉(zhuǎn)向。即，當(dāng)一部分光最初透射穿過光擴散透鏡140時，另一部分光例如朝第二圓錐表面138反射回到定向燈組件10中。結(jié)果，光從第二圓錐表面138再引導(dǎo)朝向和穿過光擴散透鏡140，使得產(chǎn)生較柔和的更均勻的光分布。
[0025]為了理解該效果，人們可從光源102看到光的第一部分，其由第一圓錐表面128引導(dǎo)或反射且透射到目標(biāo)區(qū)域的第一部分。此外，與光擴散透鏡140相互作用的來自光源102的光的另一部分再引導(dǎo)回第二圓錐表面138或向下朝第二圓錐表面138再引導(dǎo)。光然后被第二圓錐表面138反射且再次朝擴散透鏡140透射。在光的第二或隨后的重復(fù)反射中，光透射穿過透鏡140，但朝向目標(biāo)區(qū)域的第二較大部分。結(jié)果，第一圓錐表面128和第二圓錐表面138的成角度構(gòu)造(也稱為階梯構(gòu)造)實現(xiàn)了較柔和的更均勻的光分布。
[0026]參看圖3，第二反射鏡部分124與熱沉130整體組合形成。第二反射鏡部分124與熱沉130的整合提供了用于熱消散的第二通路，熱消散的第一通路由第一反射鏡部分122形成。取決于第二反射鏡部分124的表面面積，該第二通