專利名稱：全向燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大致涉及一種照明裝置，更特別地涉及一種 具有固定光源的全向燈。
背景技術(shù)：
常規(guī)燈泡是全向的，但是它們的照明在超過一短距離時(shí)并不 強(qiáng)烈。為了提供能夠?qū)⑺恼彰魍渡涞礁h(yuǎn)距離上的燈，已經(jīng)研發(fā) 了手電筒和聚光燈。這些裝置聚焦光束以便其在更遠(yuǎn)的距離上傳 播，但是燈的全向性損失。因此，許多設(shè)備已經(jīng)研發(fā)了這樣的燈具，其具有圍繞軸線以 高速旋轉(zhuǎn)的聚焦光束。這些快速旋轉(zhuǎn)的燈首先提供超過固定位置光 源能力的全向燈，但是作用于燈泡的機(jī)械力縮短了這種旋轉(zhuǎn)燈泡的 壽命，從而使得它們不可接受。美國(guó)專利No. 4054791描述了一種具有高速旋轉(zhuǎn)光束的便攜式 提燈(lantern)。反射鏡相對(duì)于豎直方向以45度角安裝并以高速旋 轉(zhuǎn)。結(jié)果得到快速旋轉(zhuǎn)的聚光燈光束，其提供一種強(qiáng)烈的全向燈。然而，已經(jīng)確定由于以45度角安裝的平坦、平面物品的固有 不穩(wěn)定性，因此以45度角定位的快速旋轉(zhuǎn)反射鏡存在旋轉(zhuǎn)問題。 從而，在高速旋轉(zhuǎn)下，振動(dòng)出現(xiàn)，并且不能得到更高的旋轉(zhuǎn)速度。美國(guó)專利No. 5126923描述了一種使用單個(gè)光源的全向燈，其 將光束引導(dǎo)到一對(duì)以每秒數(shù)百轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)的反射鏡上。所述反射鏡以 "X"構(gòu)形安裝以提供無振動(dòng)操作。光束被分成兩半并由所述反射 鏡沿相反的方向引導(dǎo)。美國(guó)專利No. 5057827公開了一種用于產(chǎn)生光幻覺(optical illusion)的裝置。旋轉(zhuǎn)件旋轉(zhuǎn)，并且光圖像沿徑向方向從旋轉(zhuǎn)件 產(chǎn)生。圖7示出了使用單個(gè)光圖像元件202的實(shí)施例。元件202沿 著一管的中心軸線設(shè)置并在該管內(nèi)定位，所述管在從電動(dòng)機(jī)206延 伸的一端204處鉆孔。鉆孔的管允許在該鉆孔管的一端內(nèi)部放置 LED或激光二極管，對(duì)于來自基座內(nèi)固定光源的光束傳導(dǎo)不通過。 該鉆孔管然后安裝到電動(dòng)機(jī)的實(shí)際軸并旋轉(zhuǎn)。反射表面212在中空 軸204的軸向端處鉸鏈安裝在鉸鏈210上。反射表面可以用于將元 件202發(fā)射的光重新引導(dǎo)到發(fā)光表面214上。在光入射的地方，觀 察者將觀察到表面214上點(diǎn)亮的像素或光點(diǎn)。反射表面212的樞轉(zhuǎn) 通過連接到桿218和載體220的控制器216控制。由于反射表面 212安裝在旋轉(zhuǎn)中空軸的軸向端部上，因此裝置可能受到平衡方面 的問題。同樣，由于光源在電動(dòng)機(jī)上方安裝在中空軸中，因此將能 量提供到光源更復(fù)雜。希望提供一種無振動(dòng)、利用低功率并提供高輸出的照明系統(tǒng)。 此外，希望提供一種緊湊、容易制造和相對(duì)便宜的照明系統(tǒng)。同樣， 希望提供一種與已知光源相比，呈現(xiàn)較低環(huán)境危險(xiǎn)和安全性增加的 照明系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容在一個(gè)實(shí)施例中，照明裝置具有基座、安裝在基座上的電動(dòng) 機(jī)和安裝在電動(dòng)機(jī)上的旋轉(zhuǎn)組件。基座接收散射光并將該散射光聚 焦為光束。電動(dòng)機(jī)具有設(shè)置成接收光束的可旋轉(zhuǎn)中空軸。旋轉(zhuǎn)組件
包括聯(lián)結(jié)到電動(dòng)機(jī)的中空軸的可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸，以便光學(xué)軸和電動(dòng)機(jī) 的中空軸一起旋轉(zhuǎn)。反射器定位在光學(xué)軸中，其中通過電動(dòng)機(jī)的中 空軸接收的光束入射反射器并通過光學(xué)軸的側(cè)壁被引導(dǎo)?；梢跃哂邪惭b在其中的光源。光源可以是LED陣列?；?座可以包括定位在LED陣列中心處的準(zhǔn)直光學(xué)元件。準(zhǔn)直光學(xué)元件 可以是錐形反射器。定位在光學(xué)軸中的反射器以從大約35度AOI 至大約55度AOI角的范圍的角度傾斜。反射器可以以約45度AOI 的角度傾斜。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種照明裝置，其具有電動(dòng)機(jī)， 旋轉(zhuǎn)組件和反射器。電動(dòng)機(jī)具有定位以接收光束的可旋轉(zhuǎn)中空軸。 旋轉(zhuǎn)組件安裝在電動(dòng)機(jī)上并包括聯(lián)結(jié)到電動(dòng)機(jī)中空軸的可旋轉(zhuǎn)光 學(xué)軸，以便光學(xué)軸和電動(dòng)機(jī)的中空軸一起旋轉(zhuǎn)。反射器定位在光學(xué) 軸中，其中通過電動(dòng)機(jī)的中空軸接收的光束傳播通過可旋轉(zhuǎn)光學(xué) 軸，并且入射反射器，并通過光學(xué)軸的側(cè)壁被引導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種照明裝置，其具有電動(dòng) 機(jī)，旋轉(zhuǎn)組件和主要的光學(xué)系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)具有定位成接收光束的可 旋轉(zhuǎn)中空軸。旋轉(zhuǎn)組件安裝在電動(dòng)機(jī)上并包括聯(lián)結(jié)到電動(dòng)機(jī)中空軸 的可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸，以便光學(xué)軸和電動(dòng)機(jī)的中空軸一起旋轉(zhuǎn)。主要的 光學(xué)系統(tǒng)定位在可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸上，其中通過電動(dòng)機(jī)的中空軸接收的 光束傳播通過可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸，并且入射主要的光學(xué)系統(tǒng)并通過旋轉(zhuǎn) 光學(xué)軸的側(cè)壁被引導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種方法，其通過利用多個(gè)LED 產(chǎn)生集中光束并以從約3000rpm至約lOOOOrpm的速率范圍360° 掃描該集中光束來提供全向照明。


為了更完整的理解本發(fā)明的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)結(jié)合所附附圖參考 下面的詳細(xì)說明。圖1是全向燈系統(tǒng)的實(shí)施例的前透視圖，其中其頂罩被去除。圖2是圖1所示全向燈系統(tǒng)的前透視圖，其中其頂罩在原位。圖3是基座子組件的一部分的頂端正視圖。圖4是全向燈的實(shí)施例的截面示意圖。圖5是從電動(dòng)機(jī)延伸到頂罩中的旋轉(zhuǎn)子組件的透視圖。圖6是裝配在圖5所示的光學(xué)軸內(nèi)的主要光學(xué)系統(tǒng)的透視圖。圖7是主要光學(xué)系統(tǒng)包含在其中的光學(xué)軸的可替換實(shí)施例。圖8是全向燈系統(tǒng)的另 一 實(shí)施例的示意圖。圖9是完全裝配的圖8所示的照明裝置的示意圖。圖10-13是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的照明系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
不同于傳統(tǒng)的泛光照明(flood illumunation)，其中光子在 大面積上以連續(xù)方式分布(disburse),本發(fā)明照明裝置的實(shí)施例 沿特定方向引導(dǎo)集中光束，即聚光，并以高速沿著完整的圓掃描該 光束。使用人眼每秒取樣大約30幀的事實(shí)，在對(duì)眼睛取樣一次的 時(shí)間內(nèi)，光束將進(jìn)行至少一次完整的360度掃描，從而給予照明是 連續(xù)的印象。圖1是全向燈系統(tǒng)10的實(shí)施例的前透視圖，其中其頂罩32 (見圖2)被去除。燈系統(tǒng)IO包括三個(gè)主要部分基座子組件11， 定位在殼體12中的電動(dòng)機(jī)14，和旋轉(zhuǎn)子組件16?；咏M件11 包括多個(gè)部分，其包括殼體18， LED陣列20，和光束引導(dǎo)光學(xué)系 統(tǒng)22。電動(dòng)機(jī)14包括中空軸24，其朝著基座子組件殼體18向下 延伸，如圖所示。旋轉(zhuǎn)子組件16包括聯(lián)結(jié)到電動(dòng)機(jī)14的中空軸 24的光學(xué)軸26、和定位在光學(xué)軸26中的主要光學(xué)系統(tǒng)(optics)(未示出)。形成在光學(xué)軸26中的窗口 30將光引導(dǎo)到外部環(huán)境， 如下文所詳細(xì)描述的那樣。圖2是圖1所示全向燈系統(tǒng)10的前透視圖，其中其頂罩32 在原位。頂罩32優(yōu)選是透明的并由塑料或玻璃構(gòu)成。可替換地， 頂罩32可以利用常規(guī)技術(shù)著色。頂罩32保護(hù)光學(xué)軸26和光學(xué)系 統(tǒng)不受其中放置燈系統(tǒng)10的環(huán)境影響。此外，頂罩可以基本上是 透明的，并包括覆蓋一部分頂罩的不透明罩，用于阻礙輻射沿預(yù)選 定的方向傳播。同樣，頂罩可以包括用于提高預(yù)選定區(qū)域的亮度的 反射器?，F(xiàn)在將描述燈系統(tǒng)10的操作。LED陣列20由12伏DC電源供 電。從LED陣列20發(fā)射的光通過光束控制光學(xué)系統(tǒng)被收集、聚焦 和準(zhǔn)直。在優(yōu)選實(shí)施例中，光束控制光學(xué)系統(tǒng)包括以錐形棱鏡的形 式定位在基座子組件11中的光束引導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)22，和定位在電動(dòng) 機(jī)的中空軸24中的聚焦和準(zhǔn)直透鏡(未示出)。準(zhǔn)直光沿著電動(dòng)機(jī) 14的中空軸24和聯(lián)結(jié)到電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)子組件16被向上引導(dǎo)， 在其處它入射到主要反射器上，并被引導(dǎo)穿過形成在光學(xué)軸26中 的窗口 30，然后通過頂罩32出射。電動(dòng)機(jī)14以范圍從大約3000rpm 至大約10000rpm的速度旋轉(zhuǎn)。出射到放置燈系統(tǒng)10的環(huán)境中的光 呈現(xiàn)出是連續(xù)的。由于使用LED，因此照明裝置比常規(guī)照明源例如 汞燈更安全。圖3是定位在殼體18中的基座子組件11的一部分的頂端正 視圖。如前所述，基座子組件ll包括殼體18、 LED陣列20和光束
控制光學(xué)系統(tǒng)22的一部分。優(yōu)選地，殼體18由塑料制成，盡管它 不必須如此。光束控制光學(xué)系統(tǒng)定位在其中的殼體18的內(nèi)部表面 涂敷有反射材料，例如鋁層(flashing),如從構(gòu)造汽車的前燈反 射器可獲知的。殼體18優(yōu)選地具有圓柱形狀，盡管它可以具有其 它形狀，特別是取決于它的應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，LED陣列20 是環(huán)的形式，所述環(huán)圍繞殼體18的內(nèi)周壁，并定位在殼體18的基 座處。LED陣列20通過對(duì)于每個(gè)LED具有單獨(dú)安裝結(jié)構(gòu)的環(huán)形成。 安裝結(jié)構(gòu)例如可以是孔或狹縫，或任何其它設(shè)計(jì)為保持LED的結(jié) 構(gòu)。每個(gè)LED設(shè)有其自己的布線。具有LED的LED陣列安裝在基座 子組件11的底板上。LED陣列20可以安裝在基座子組件11的其 它部分上，如參考圖8所述，并且不需要是環(huán)的形式。收集光學(xué)系 統(tǒng)定位在殼體18的基座上，優(yōu)選地在其中心處。聚焦和準(zhǔn)直光學(xué) 系統(tǒng)(未示出)定位在電動(dòng)機(jī)的中空軸24內(nèi)部。圖4是全向燈的實(shí)施例的截面示意圖。光路如陰影線所示。 電動(dòng)機(jī)14的中空軸24直接延伸到收集光學(xué)系統(tǒng)22上方的基座子 組件11中。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)是無電刷電動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)14 卡接(snap)在基座子組件11上。旋轉(zhuǎn)子組件16裝配在電動(dòng)機(jī) 14的頂部上并優(yōu)選卡接到適合的位置。由于三個(gè)部件之間的該卡 接型裝配，因此成本最小化以及裝配得到簡(jiǎn)化，因?yàn)檫@三個(gè)部件可 以作為完成的組件輸送到裝配線。在優(yōu)選的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)子組件 16由塑料制成，盡管它不必須如此。旋轉(zhuǎn)子組件16包括光學(xué)透射 的光學(xué)軸，其連接到電動(dòng)機(jī)的中空軸24以便它與中空軸一起旋轉(zhuǎn)。 此外，主要光學(xué)系統(tǒng)28裝配到光學(xué)軸內(nèi)部，如參考圖5所述。在 一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)軸可以通過出于慣性考慮優(yōu)選由塑料制成的中 空管形成，但是不必須是塑料。旋轉(zhuǎn)子組件16的光學(xué)軸26與電動(dòng)
機(jī)14的軸一起旋轉(zhuǎn)，而在圖4的截面圖中未示出的頂罩32保持靜 止。圖5是從電動(dòng)機(jī)14延伸到頂罩32中的光學(xué)軸26的透視圖。 在本實(shí)施例中，光學(xué)軸26是中空的圓柱軸，其具有開口的頂端。 窗口 30形成在光學(xué)軸26的一側(cè)中，光束將通過它被引導(dǎo)，如下文 的詳細(xì)描述。光學(xué)軸26的內(nèi)部設(shè)有剛好定位在窗口 30下方的邊緣 (rim)(未示出)，其有助于正確地定位和支撐插入到光學(xué)軸中的 主要光學(xué)系統(tǒng)28，如參考圖6所述。圖6是裝配在圖5所示的光學(xué)軸26中的主要光學(xué)系統(tǒng)28的 透視圖。如前所述，圖5所示的光學(xué)軸26是中空的并具有開口的 頂部。主要光學(xué)系統(tǒng)28是圓柱的形狀，其底部部分以范圍從約35 度至約55度的入射角(AOI)、更優(yōu)選地以45度AOI的角度被切割。 主要光學(xué)系統(tǒng)28的底部成角度表面涂敷有反射材料例如鋁或銀以 形成反射器。反射器也可以涂敷有在特定波長(zhǎng)處具有反射屬性的材 料，即用于紅外波長(zhǎng)的金。在本實(shí)施例中，反射器示出為平面件， 盡管它不必須是。反射器可以是彎曲的以便它具有例如凹或凸的反 射表面。主要光學(xué)系統(tǒng)插入到中空軸的頂部中，并由形成在中空軸 的內(nèi)部上的邊緣(未示出)定位和支持。主要光學(xué)系統(tǒng)28利用環(huán) 氧樹脂類和/或機(jī)械緊固件例如螺釘或銷固定在中空軸的內(nèi)部。旋 轉(zhuǎn)子組件16從而設(shè)有一個(gè)反射表面。圖7是主要光學(xué)系統(tǒng)的可替換實(shí)施例并解決平衡問題。如前 所述，光學(xué)軸是光學(xué)透射的。在本實(shí)施例中，主要光學(xué)系統(tǒng)28利 用透明的丙烯酸桿(或任何其它光學(xué)透射的材料)形成。所述桿以 相對(duì)于桿的端部從約35度至約55度范圍的角度被切割成兩半，更 優(yōu)選地，以約45度的角度。反射涂層應(yīng)用到圓柱桿的上半部的成
角度的表面，然后這兩塊優(yōu)選利用環(huán)氧樹脂反向結(jié)合在一起。由于 使用實(shí)心的柱體，因此本實(shí)施例提供平衡系統(tǒng)10。如參考美國(guó)專利No. 4054791所討論的，提供對(duì)稱的兩個(gè)反射鏡(mirror)系統(tǒng)， 因?yàn)榭紤]僅利用一個(gè)反射表面不能得到平衡的系統(tǒng)。圖8是全向燈系統(tǒng)10的另一實(shí)施例的示意圖。用于基座子組 件和電動(dòng)機(jī)的殼體未示出以便簡(jiǎn)化本實(shí)施例的描述。在本實(shí)施例 中，LED陣列20是安裝在基座子組件殼體頂部中的陣列，其中LED被朝向子組件的底板。定位在基座子組件的底板上的是反射拋物面 反射器(parabolic dish) 34，向上指向LED。拋物柱面反射器作 用為光束收集器。光束收集器34收集光束，并將它們引導(dǎo)到光束 準(zhǔn)直器33上，其準(zhǔn)直光束并將它們引導(dǎo)到電動(dòng)機(jī)的中空軸24。定 位在電動(dòng)機(jī)14的中空軸24中的是光束縮減光學(xué)系統(tǒng)，優(yōu)選是兩個(gè) 間隔的透鏡的形式。然后將光束引導(dǎo)到主要光學(xué)系統(tǒng)28。 圖9是完全裝配的圖8所示的照明裝置的示意圖。 在優(yōu)選實(shí)施例中，用于本發(fā)明實(shí)施例中的LED陣列可以是圖1 或圖8所示的任一構(gòu)形。更優(yōu)選地，為了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例從照明 系統(tǒng)10得到真正的白光，當(dāng)需要時(shí)，以下述量使用紅、綠和藍(lán)色 LED: 50%藍(lán)(470nm); 25%紅(635nm);和25%綠(525nm)?？?替換地，可以提供控制器，其允許改變每種顏色的單獨(dú)輸出以便用 戶可以控制他們?cè)敢庥檬裁搭伾珌碚彰鳌Ｈ缫阎?，LED通過環(huán)或 陣列均勻分散。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的照明系統(tǒng)10將所有電子設(shè)備 容納基座子組件中，由此簡(jiǎn)化裝置的構(gòu)造和制造。由于它們將電流轉(zhuǎn)換為光的高效率，同時(shí)產(chǎn)生很少的熱量， 因此選擇陣列形式的LED。在優(yōu)選實(shí)施例中，LED陣列消耗不大于 90瓦的功率。優(yōu)選地，安裝結(jié)構(gòu)在陣列中具有孔，所述孔封裝每 個(gè)LED,由此捕獲單獨(dú)的LED的熱量并將其散發(fā)到整個(gè)陣列的更大 的傳導(dǎo)表面，所述表面吸收和輻射熱量，使其離開LED朝向殼體 18的外部表面。通過使光源定位在在此所述的各個(gè)實(shí)施例的主要光學(xué)系統(tǒng)的 反射表面下方，與現(xiàn)有技術(shù)中所述的在反射表面之上相反，存在的 好處在于光源產(chǎn)生的熱量可以被隔離以減小或防止LED陣列20和 電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的熱量對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的損害。過多的熱量，特別是任何 燈絲燈泡產(chǎn)生的熱量，如果不仔細(xì)隔離，可以很快損害光學(xué)表面和 電動(dòng)機(jī)14本身。在此所述的實(shí)施例包含并將光源產(chǎn)生的熱量與電 動(dòng)機(jī)14和光學(xué)元件隔離。任何產(chǎn)生的熱量被隔離并利用已知的散 熱技術(shù)引導(dǎo)遠(yuǎn)離光學(xué)系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)14，從而提供具有長(zhǎng)壽命周期 的系統(tǒng)10。從而，將LED放置在基座中允許對(duì)于LED的機(jī)械保護(hù) 以及熱隔離和熱傳導(dǎo)。它還允許來自LED陣列的總照明輸出的特定 方向控制。電動(dòng)機(jī)的中空軸是導(dǎo)管，來自LED的總照明通過它到達(dá)主要 光學(xué)系統(tǒng)，例如反射鏡。中空軸將LED和它們產(chǎn)生的熱量與主要光 學(xué)系統(tǒng)隔離。更特別地，燈系統(tǒng)10被安裝成使得基座子組件12安裝到一 結(jié)構(gòu)，并且電動(dòng)機(jī)14安裝到不同的結(jié)構(gòu)。LED環(huán)和電動(dòng)機(jī)14每個(gè) 包含在它們自己的空間中。通過對(duì)于LED產(chǎn)生的安裝孔，每個(gè)LED 由LED環(huán)圍繞。LED環(huán)直接連接到基座子組件12，由LED產(chǎn)生的熱 量將被捕獲并直接引導(dǎo)到基座子組件12的殼體，以及向外到基座 子組件12安裝在其上的結(jié)構(gòu)。同樣地，電動(dòng)機(jī)包含在它自己的空 間中并通過電動(dòng)機(jī)14的頂部安裝到一結(jié)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)14產(chǎn)生的熱量 通過該結(jié)構(gòu)的頂部和側(cè)面被捕獲并向下引導(dǎo)到相同的基板，以及從
該結(jié)構(gòu)的表面向外輻射。此外，主要光學(xué)系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)子組件16被設(shè)計(jì)為在電動(dòng)機(jī)上具 有最小的負(fù)荷。利用每英寸大約一盎司的負(fù)荷，電動(dòng)機(jī)14經(jīng)歷很少的扭轉(zhuǎn)負(fù)載并運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生最少熱量。無刷電動(dòng)機(jī)14可以連續(xù)操 作，同時(shí)消耗小于10的總瓦數(shù)?？紤]到熱量增加，電動(dòng)機(jī)14通過 其頂部安裝到安裝結(jié)構(gòu)，其允許任何通過電動(dòng)機(jī)14產(chǎn)生和輻射的 熱量被吸收和引導(dǎo)到殼體的外部表面，其中它將被輻射到外部空 氣。這些散熱技術(shù)確保光學(xué)系統(tǒng)不受到過熱的影響，過熱將導(dǎo)致光 學(xué)系統(tǒng)的快速劣化，以及確保任何電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量也被引導(dǎo)遠(yuǎn)離 光學(xué)系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)。這允許長(zhǎng)壽命的產(chǎn)品，其應(yīng)當(dāng)經(jīng)歷超過30， 000 小時(shí)的使用壽命。現(xiàn)在描述系統(tǒng)10的操作。電動(dòng)機(jī)14通電以便它的中空軸以 及從而旋轉(zhuǎn)子組件16光學(xué)軸旋轉(zhuǎn)。主要反射鏡位于光學(xué)軸的頂端 處并通過電動(dòng)機(jī)被旋轉(zhuǎn)。通過反射鏡表面的特定設(shè)計(jì)，主要反射鏡 可以在非常限定和特定的區(qū)域中分布輸出光。這消除了在除了需要 的區(qū)域以外的任何區(qū)域中分布的光。光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)還提供不能由 任何其它類型的固定照明源提供的屬性。光引擎(light engine) 以均勻的圖案分布它的光，而沒有亮斑或死區(qū)。光源被通電，由此 產(chǎn)生的光通過光束控制光學(xué)系統(tǒng)向上引導(dǎo)通過中空軸24以及進(jìn)入 旋轉(zhuǎn)子組件16的光學(xué)軸，其中在那里它入射主要光學(xué)系統(tǒng)的反射 表面并被引導(dǎo)出光學(xué)軸的窗口 30 (圖5)或通過光學(xué)軸的一側(cè)(圖 7)。裝置可以構(gòu)造為永久連接到一結(jié)構(gòu)，例如車輛，或它可以是 移動(dòng)的以便它可以在不同地方之間移動(dòng)。裝置的結(jié)構(gòu)提供緊湊的封 裝，機(jī)械封套優(yōu)選不大于約12X12X12英寸，重量不超過10磅。 由于它優(yōu)選使用LED技術(shù)，因此它具有好的耐久性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該裝 置可以利用"運(yùn)動(dòng)場(chǎng)照明"充滿10,000平方英尺區(qū)域，而僅消耗 不大于100W燈泡的功率。裝置通過例如12伏的電池供電，或它可以插入能量源例如車 輛的點(diǎn)煙器中，或可以提供AC/DC轉(zhuǎn)換器以將該裝置插入到壁插座 中?？商鎿Q地，裝置可以通過其它能量源例如太陽供電，只要提供 足夠的電流。優(yōu)選地，功率系統(tǒng)10是低功率、低電壓系統(tǒng)。通過 利用中空軸電動(dòng)機(jī)，光源和供電該光源的源例如電池定位在一起。 由于光源不需要在電動(dòng)機(jī)上方移動(dòng)，因此所有有源的電部件可以位 于基座內(nèi)的固定的平臺(tái)上，從其上功率能夠在更可靠和持久的基礎(chǔ) 上分布。光源可以選擇以便它具有特定波長(zhǎng)，從而它可以在某些條件 下使用，例如對(duì)于霧的黃光。此外，光源可以由例如紅外激光器的 微波輻射源替換。頂罩32可以是透明的或它可以具有顏色，取決于裝置將被使 用的應(yīng)用。此外，頂罩32在一些應(yīng)用中是不需要的。同樣，頂罩 可以是透明的并具有部分覆蓋其一部分的不透明罩。圖10-13是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的照明系統(tǒng)50的示意圖。 在本實(shí)施例中，存在基座子組件52和組合的電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)組件54。 基座子組件52包括多個(gè)LED 56，每個(gè)具有連接到其輸出的光纜58。 光纜的輸出向基座子組件52的中心引導(dǎo)并聚焦到透鏡60上。電動(dòng) 機(jī)/旋轉(zhuǎn)組件54位于基座子組件52的頂部上，并具有透鏡62，其 與基座子組件中的透鏡60對(duì)準(zhǔn)。光纜64從透鏡的輸出延伸到反射 器66。電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)組件一起旋轉(zhuǎn)。由LED產(chǎn)生的光源經(jīng)由光纜 向上引導(dǎo)到反射器，其中它反射到旋轉(zhuǎn)組件外。
裝置不僅可以用于泛光照明，而且可以通過停止電動(dòng)機(jī)14和 旋轉(zhuǎn)子組件16的旋轉(zhuǎn)從而用于照明非常聚焦的區(qū)域。裝置還可以 設(shè)有上下翻轉(zhuǎn)光束和擴(kuò)寬或變窄照明區(qū)域的能力。通過提供附加的 光學(xué)系統(tǒng)例如傾斜反射鏡，光束的垂直控制可以通過操縱基座子組件12內(nèi)的光束控制光學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，裝置的從停止/啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)14到傾斜光束的所有控制將遠(yuǎn)離裝置而被控制，例如無線控制。用于該裝置的應(yīng)用范圍可以從圍繞農(nóng)業(yè)機(jī)械到施工設(shè)備到建 筑結(jié)構(gòu)、例如谷倉(cāng)和倉(cāng)庫(kù)、停車場(chǎng)的泛光照明。此外，裝置可以替 換傳統(tǒng)的車輛照明系統(tǒng)。軍事應(yīng)用可以包括領(lǐng)空或基于地面的車輛或固定物體周圍的紅外(IR)飽和度，使嘗試采集作為目標(biāo)的所述 物體的IR敏感系統(tǒng)失靈。同樣，裝置可以用于海洋應(yīng)用。當(dāng)然， 各個(gè)元件需要被做成防水的。裝置是值增加照明系統(tǒng)，其與固定的LED源相比，成倍增加 可用的流明。隨著LED在流明輸出增加以及在功率輸入減小，在 LED的固定陣列可獲得的總流明輸出增加之前，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例 的裝置具有一定的寬裕度將甚至進(jìn)一步改進(jìn)的LED結(jié)合到本裝置 中。特別是，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的照明裝置的流明輸出超過傳統(tǒng)的 固定光源至少IO個(gè)因子。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括電動(dòng)機(jī)，具有定位成接收光束的可旋轉(zhuǎn)中空軸；安裝在電動(dòng)機(jī)上的旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(zhuǎn)組件包括聯(lián)結(jié)到電動(dòng)機(jī)中空軸的可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸，從而光學(xué)軸和電動(dòng)機(jī)的中空軸一起旋轉(zhuǎn)；和反射器，定位在光學(xué)軸中，其中通過電動(dòng)機(jī)的中空軸接收的光束傳播通過可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸，并且入射所述反射器并被引導(dǎo)通過光學(xué)軸的側(cè)壁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，還包括聯(lián)結(jié)到 電動(dòng)機(jī)的基座，其中基座容納產(chǎn)生光束的光源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的照明裝置，其特征在于，光源是LED環(huán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的照明裝置，其特征在于，光源是LED陣列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的照明裝置，其特征在于，還包括定位在 LED環(huán)中心處的準(zhǔn)直光學(xué)元件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的照明裝置，其特征在于 是錐形反射器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于 從約35度AOI至約55度AOI角的角度傾斜。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的照明裝置，其特征在于，反射器以約45，準(zhǔn)直光學(xué)元件 ,反射器以范圍 度AOI的角度傾斜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，還包括覆蓋旋 轉(zhuǎn)組件的頂罩。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的照明裝置，其特征在于，頂罩由塑料制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的照明裝置，其特征在于，頂罩由玻璃制成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9的照明裝置，其特征在于，頂罩由著色 材料制成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9的照明裝置，其特征在于，頂罩由透明 材料制成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9的照明裝置，其特征在于，頂罩基本上 由透明材料制成并包括覆蓋其一部分的不透明罩。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，還包括基座， 其中所述基座包括殼體；沿殼體的內(nèi)周定位的LED陣列；和 定位在殼體中心處的光束引導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，光學(xué)軸是中 空的并具有形成在光學(xué)軸的側(cè)壁中的窗口。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，光學(xué)軸是實(shí) 心透明的丙烯酸桿。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，電動(dòng)機(jī)以范圍從約3000rpm至約10000rpm的速率旋轉(zhuǎn)中空軸。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15的照明裝置，其特征在于，LED陣列通 過對(duì)于每個(gè)LED具有單獨(dú)安裝位置的環(huán)形成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，反射器是平 面的。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，反射器是曲 線的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的照明裝置，其特征在于，反射器是凸的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21的照明裝置，其特征在于，反射器是凹的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其其特征在于，可旋轉(zhuǎn)光 學(xué)軸是中空的。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，可旋轉(zhuǎn)光學(xué) 軸由實(shí)心透明材料制成。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的照明裝置，其特征在于，該材料是丙 烯酸。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，還包括基座， 其中基座包括殼體；定位在殼體頂部中的LED陣列，其中LED陣列將其照明引導(dǎo)到殼體的底部；和定位在殼體底板上的光束收集器。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的照明裝置，其特征在于，光束收集器 是反射拋物面反射器。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1的照明裝置，其特征在于，光學(xué)軸是光 學(xué)透射的。
30. —種照明裝置，包括電動(dòng)機(jī)，具有定位成接收光束的可旋轉(zhuǎn)中空軸； 安裝在電動(dòng)機(jī)上的旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(zhuǎn)組件包括聯(lián)結(jié)到電動(dòng)機(jī)中空軸的可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸，從而光學(xué)軸和電動(dòng)機(jī)的中空軸一起旋轉(zhuǎn)；禾口主要光學(xué)系統(tǒng)，定位在可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸中，其中通過電動(dòng)機(jī)的 中空軸接收的光束傳播通過可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸，并且入射所述主要光學(xué) 系統(tǒng)并被引導(dǎo)通過可旋轉(zhuǎn)光學(xué)軸的側(cè)壁。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30的照明裝置，其特征在于，主要光學(xué)系 統(tǒng)是反射器。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30的照明裝置，其特征在于，主要光學(xué)系 統(tǒng)通過一塊實(shí)心透明丙烯酸桿形成，該桿己經(jīng)被在傾斜面上被切割 為兩個(gè)部分，其中反射涂層形成在傾斜切割表面上并且該部分結(jié)合 到實(shí)心透明丙烯酸桿的剩余部分。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30的照明裝置，其特征在于，光學(xué)軸是光 學(xué)透射的。
34. —種提供全向照明的方法，該方法包括以下步驟利用多個(gè)LED產(chǎn)生集中光束；和以范圍從約3000rpm至約10000rpm的速率360°掃描該集中光束。
全文摘要
一種光引擎，其通過產(chǎn)生沿特定方向的聚集光束并以完整的圓以高速掃描該光束，使其產(chǎn)生呈現(xiàn)為全向光源。光引擎包括通過卡接型裝配彼此聯(lián)結(jié)的子組件，以便成本最小化以及裝配得到簡(jiǎn)化。
文檔編號(hào)G02B26/08GK101213482SQ200680024172
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日
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