專利名稱：具有一體燈罩的全內(nèi)反射透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及照明設(shè)備，尤其涉及具有一體燈罩的全內(nèi)反射(TIR)透鏡。
背景技術(shù)：
白熾燈泡已有100多年歷史。盡管它仍然被廣泛使用，但是正有很多努力針對(duì)用 更具能量效率的發(fā)光技術(shù)來代替白熾燈泡，這些發(fā)光技術(shù)例如緊湊的熒光燈泡或者基于發(fā) 光二極管(LED)的燈。這些新技術(shù)所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)在于與支撐白熾燈泡的實(shí)體設(shè)施相結(jié)合。例如，許 多現(xiàn)有的照明固定設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的螺紋插口，具有標(biāo)準(zhǔn)螺紋基座的白熾燈泡能夠插入這 些插口中，使得用戶能夠容易地更換燒壞的燈泡。大多數(shù)建筑物已經(jīng)永久性地安裝了照明 固定設(shè)備，例如安裝到天花板中的“筒”狀燈具、能夠沿軌道布置各個(gè)照明固定設(shè)備的“軌 道”燈具等。這些固定設(shè)備經(jīng)常被設(shè)計(jì)成容納具有各種標(biāo)準(zhǔn)形狀因子(form factor)的白 熾燈泡。標(biāo)準(zhǔn)電燈泡形狀因子的一種示例是“PAR-38”。這個(gè)本領(lǐng)域的術(shù)語指的是這樣的燈 泡帶有拋物面鋁反射器、使光能夠逸出的透明或半透明前蓋、直徑為八分之38英寸(4. 75 英寸，或107. 95毫米(mm))。PAR-38燈泡常用于例如下列應(yīng)用中凹入式照明固定設(shè)備、保 安燈具、聚光燈或其他需要直接的光的應(yīng)用。為了便于從白熾燈泡轉(zhuǎn)換到更新的技術(shù)，有利的是把基于LED或其他更具能量效 率的技術(shù)的燈制造成具有與針對(duì)白熾燈泡而涉及的現(xiàn)有固定設(shè)備相兼容的形狀因子和螺 紋基座，從而消除為了容納新類型的燈具而更換現(xiàn)有照明固定設(shè)備所帶來的成本和難度。為了成功地作為現(xiàn)有電燈泡的替代物，基于LED的燈應(yīng)當(dāng)具有與所要代替的燈泡 相近的形狀因子以及與現(xiàn)有的照明設(shè)備相兼容的電連接。另外，這樣的燈還應(yīng)當(dāng)耐用、提供 令人滿意的光質(zhì)量、并具有吸引人的外觀。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了帶有一體燈罩的全內(nèi)反射(TIR)透鏡，這些透鏡能夠用在 基于LED的燈中。TIR透鏡的尺寸和形狀可以被調(diào)整以針對(duì)燈的光輸出而進(jìn)行優(yōu)化，而幾乎 無需考慮特定應(yīng)用所需的形狀因子。一體燈罩可以把TIR透鏡的前表面(即來自光源的光 出射處的表面)從光軸向外擴(kuò)展，以更好的匹配特定燈的形狀因子，同時(shí)在光的質(zhì)量方面 提供美學(xué)優(yōu)點(diǎn)并給所安裝的燈提供裝飾性外觀。在一些實(shí)施例中，TIR透鏡和蓋可以被調(diào) 整以用在更換燈泡的燈中，這樣的燈對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)的形狀因子(例如PAR-38)。根據(jù)一種實(shí)施例，透鏡組件包括全內(nèi)反射(TIR)主體部件和蓋部件。TIR主體部件關(guān)于光軸大體上圓柱對(duì)稱，其外表面具有沿著光軸的變尖形狀，使得IlR主體部件在一端 處比另一端處更寬。變尖形狀提供了全內(nèi)反射，以把來自較窄那端附近的光源位置的光導(dǎo) 向較寬那端。與IlR主體部件一體的蓋部件被布置在IlR主體部件的較寬那端。蓋部件在 垂直于光軸的方向上的寬度比IlR主體部件的最寬直徑更大，在沿光軸的方向上的厚度比 TIR主體部件的厚度更小。蓋部件可以比TIR主體部件薄得多。例如，蓋部件的厚度可以小于透鏡組件的總 厚度的約10%，并可以是總厚度的至少約5%。類似地，蓋部件可以比TIR主體部件的較寬那端寬得多。例如，IlR主體部件的最 寬直徑可以不大于蓋部件寬度的約40%，并可以至少是蓋部件寬度的約25%。下面的詳細(xì)說明與附圖一起，可以提供對(duì)于本發(fā)明的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的更好理解。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡的側(cè)面剖視圖。圖2是圖1的透鏡的正視圖。圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的微透鏡的正視圖。圖;3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的微透鏡的側(cè)視圖。圖4是圖1的透鏡的側(cè)視圖。圖5是圖1的透鏡的后視圖。圖6是圖1的透鏡的后方立體圖。圖7A是燈的簡(jiǎn)化剖視側(cè)視圖，該燈包含根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡。圖7B是燈的正面立體圖，該燈包含根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡。圖8A是基于LED的光源的俯視圖，該光源適于與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡一起使用。圖8B是基于LED的光源的側(cè)面剖視圖，該光源適于與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡一 起使用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及基于LED的燈所用的輔助透鏡，尤其涉及具有一體燈罩 的輔助透鏡。燈罩可以被形成為全內(nèi)反射(TIR)透鏡的前表面的向外徑向延伸物，罩的前 表面上可以設(shè)有微透鏡圖案以使光分布成在美學(xué)方面具有令人愉悅的效果。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡100的側(cè)剖視圖。透鏡100具有TIR主體部分 102，該部分帶有從前表面106經(jīng)過該部分向后表面108延伸的大體圓柱形開口通道104。 光源(未具體示出)可以布置在光源位置110處，光源位置110在后端(由后表面108限 定)處與開口 104接近。下文中將描述基于LED的光源的具體示例，該光源適于與透鏡100 一起用作為光源。TIR主體部分102優(yōu)選地成形為將光從位置110處的光源經(jīng)過前表面106向外導(dǎo) 向，從而提供照明。尤其是，IlR主體部分102的外側(cè)表面112關(guān)于光軸101大體(即，在 制造公差的范圍內(nèi))對(duì)稱，并優(yōu)選為曲面，以從位置110處的光源向前表面106提供光的全 內(nèi)反射。例如，在一些實(shí)施例中，側(cè)表面112的形狀可以在柱坐標(biāo)(r，z)中由下面的式子描述，其中ζ是沿光軸101的縱坐標(biāo)，而r是表示離光軸101的距離的徑向坐標(biāo)
在式(1)中，c (曲率)和k(圓錐常數(shù))是能夠針對(duì)特定光源對(duì)全內(nèi)反射和/或 光輸出進(jìn)行優(yōu)化而調(diào)節(jié)的常數(shù)。在針對(duì)用于具有12-LED的光源的PAR-38燈而優(yōu)化的一種 實(shí)施例(如下所述)中，c = 0.181，k =-1.1192。對(duì)于其他的應(yīng)用，這些值可以改變。在 一些實(shí)施例中，Z = O的平面(式(1)描述的圓錐體的頂點(diǎn))并不與透鏡100的后表面108 精確相符。例如，在適于用在PAR-38燈中的一種實(shí)施例中，ζ = 0的平面在后表面108之 后約2. 2mm處，對(duì)應(yīng)于光源位置110。在上文引用的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/420，802中可以找 到對(duì)于具體LED光源的表面112的更多成形示例。透鏡100的厚度(沿ζ方向)可以被選擇來對(duì)光輸出進(jìn)行優(yōu)化，所述光輸出受到 與要使用透鏡100的燈相關(guān)聯(lián)的總體形狀因子約束。在適于用在PAR-38燈中的一種實(shí)施 例中，透鏡100約為25mm厚。內(nèi)側(cè)壁103也關(guān)于光軸101大體對(duì)稱，并且限定了經(jīng)過透鏡中部的開口通道104。 內(nèi)側(cè)壁103可以具有輕微的變尖形(taper，例如約Γ、2. 5°、5°等的內(nèi)傾角)以便于制 造；這樣，例如，開口通道104可以在前表面106處比后表面108處略寬。在一些實(shí)施例中， 存在開口通道104提供了光在中心區(qū)域的碰撞以及更強(qiáng)的光反射，還使一個(gè)光源內(nèi)來自多 個(gè)LED的光混合，以改善光輸出的均勻性。開口通道104的半徑可以被選擇來對(duì)光輸出進(jìn)行優(yōu)化，受到下述約束對(duì)于透鏡 100內(nèi)任意的特定Z值，開口通道104的半徑必須小于滿足式(1)的半徑r。在適于用在 PAR-38燈中的一種實(shí)施例中，開口通道104在后表面108處具有約4. 3mm的半徑，并在前表 面106處具有約4. 8mm的半徑。在工作中，來自大致位于110處的光源的光從后方進(jìn)入透鏡100。光中的一些從 內(nèi)部照射到表面112，并向著前表面106受到內(nèi)反射，從而減少了經(jīng)過透鏡100側(cè)面的光 損耗并增大了經(jīng)過前表面106的光輸出。注意，全內(nèi)反射不一定要100%有效，也可以發(fā) 生一些光損耗。例如，透鏡100的效率可以是70%或更高；在一些實(shí)施例中，該效率是約 80% -85%。前表面106也可以關(guān)于光軸101大體對(duì)稱，該表面在TIR主體部分102的整個(gè)徑 向并從IlR主體部分102向外延伸，從而提供了蓋部分114。蓋部分114優(yōu)選為與IlR主體 部分102是一體的(即，是連續(xù)的一塊材料)，使得這兩部分之間不存在材料分界。蓋部分114可以是圓形(例如盤形)，并盡可能地薄。一般而言，蓋部分114可以 厚到足以提供剛性和強(qiáng)度，并且薄到使得由主體部分108的側(cè)表面112所提供的全內(nèi)反射 不受到不利影響。例如，蓋部分114可以是1.5毫米厚。在該實(shí)施例中，前表面106設(shè)有微 透鏡圖案，如下文所述。蓋部分114的半徑可以根據(jù)需要來選擇。在一些實(shí)施例中，蓋部分114可以通過 如下所述的微透鏡來提供進(jìn)一步的光束整形。蓋部分114還可以提供美學(xué)和/或保護(hù)性的 優(yōu)點(diǎn)。例如，如下所述，蓋部分114可以幫助遮蔽基于LED的光源以不被用戶看到，和/或 將可能造成破壞的外部物體阻擋在基于LED的光源的區(qū)域以外。在圖1的實(shí)施例中，凸緣116從蓋部分114的外周邊緣向后延伸。凸緣116的尺
5寸和形狀可以被調(diào)整，從而為將透鏡100安裝在燈(例如下述的燈)中而提供支撐和對(duì)準(zhǔn)。 在所示的示例中，凸緣116具有變尖形的外表面118。凸緣116的厚度和形狀可以根據(jù)需要 改變，并且可以優(yōu)選地修改以便于將透鏡100安裝在特定的燈中。在適于PAR-38燈的一種 實(shí)施例中，凸緣116具有約Ilmm的厚度(在ζ方向)。還可以在蓋部分114的外周邊緣處設(shè)置多個(gè)安裝支柱120 ；在一些實(shí)施例中，安裝 支柱120與凸緣116 —體，并且可以從凸緣116的材料局部地突起。可以設(shè)置任何數(shù)目的 安裝支柱120。例如，一個(gè)或兩個(gè)安裝支柱120可能足以將透鏡100緊固在燈中；三個(gè)安裝 支柱120可以給前表面106限定平面方向；可以根據(jù)需要而提供更多的支柱120以增強(qiáng)安 裝的穩(wěn)定性和/或安全性；因此，各種實(shí)施例可以具有不同數(shù)目的安裝支柱。圖2是透鏡100的正視圖，示出了具有微透鏡200圖案的前表面106。在該實(shí)施 例中，微透鏡200是六邊形緊密排列的，以蜂房圖案填滿前表面106。也可以替換成其他圖 案。圖3Α和圖;3Β分別是一個(gè)微透鏡200的正視圖和側(cè)視圖。如圖3Α所示，微透鏡 200可以是橫向尺度為L(zhǎng)的正六邊形。如圖:3Β所示，微透鏡200可以具有曲率半徑R和高 度H。參數(shù)L、R和H可以被改變，以產(chǎn)生具有不同的光束擴(kuò)散特性的光束。在適于PAR-38 燈的一種實(shí)施例中，L=L 51mm, R = 2. 00mm, H = O. 20mm。這提供了大約20-24° (半高 全寬，即FWHM)的“中等”光束擴(kuò)散。其他的參數(shù)選擇會(huì)產(chǎn)生不同的光束擴(kuò)散。例如L = 1. 33mm、R = 3. Omm 和 H = 0. Imm 提供了大約 12-15° FffHM 的“窄”光束擴(kuò)散；L = 3. 0mm、 R= 3. OOmm和H = 0.55mm提供了大約32-36° FWHM的“寬”光束擴(kuò)散。應(yīng)當(dāng)注意，決定光 束形狀的(R、H、L)值選擇可以與式(1)的曲率參數(shù)k和c的選擇在很大程度上無關(guān)。上述 美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/420, 802中描述了微透鏡的更多示例。圖4-圖6分別是透鏡100的側(cè)視圖、后視圖和后方立體圖，進(jìn)一步圖示了零件的 布局。如圖所示，凸緣116可以從蓋部分114的整個(gè)周邊向后延伸。凸緣116可以具有變 尖形的外表面118，安裝支柱120可以從這個(gè)變尖形表面突起。由圖4可以最佳地看到，安 裝支柱120的后表面可以延伸到略微超過凸緣116的后端。(例如，安裝支柱120可以比凸 緣116的前后方向厚度長(zhǎng)大約1.5mm。)由圖5和圖6可以最佳地看到，在一種實(shí)施例中， 五個(gè)安裝支柱120等距圍繞凸緣116的周邊；其他實(shí)施例可以包括安裝支柱的其他數(shù)目和 /或布局。由圖5可以最佳地看到，安裝支柱120可以是大體上圓柱形，具有從后表面向前 延伸的中心孔502。孔502可以容納銷、支柱、螺釘?shù)龋栽跓糁袑?duì)準(zhǔn)和/或夾持透鏡100。另外，由圖5和圖6可見，透鏡100的蓋部分114的后表面504可以包括從IlR主 體部分102向凸緣116延伸的平坦表面區(qū)域。在透鏡100中，IlR主體部分102的外表面112被成形為提供全內(nèi)反射，防止了光 損耗。內(nèi)部的開口通道104容易在中心區(qū)域?qū)膺M(jìn)行準(zhǔn)直。前表面106上的微透鏡200能 夠使光均勻地分布，并對(duì)光束進(jìn)行成形，以提供所需的照明區(qū)域。透鏡100的尺度和形狀可 以根據(jù)需要來基于例如下述考慮因素進(jìn)行選擇光源、所需的光束準(zhǔn)直度、要使用透鏡100 的燈的總體形狀因子等。優(yōu)選為與IlR主體部分102—體的蓋部分114提供了進(jìn)一步的光分布(通過微透 鏡200)以及美學(xué)和/或保護(hù)性方面的優(yōu)點(diǎn)。因此，在一些實(shí)施例中，希望蓋部分114幾乎 延伸到要使用透鏡100的燈的外徑處。例如，在用于PAR-38燈的一種實(shí)施例中，蓋部分114
6具有大約102. 6mm的直徑。這稍微小于標(biāo)準(zhǔn)PAR-38燈泡的107. 95mm直徑。這種設(shè)計(jì)選擇 給其他的周邊透鏡夾持和支撐結(jié)構(gòu)留下了空間，這些結(jié)構(gòu)的示例將在下文中說明。也可以 根據(jù)特定的燈的形狀因子和總體設(shè)計(jì)來選擇不同的直徑?？梢岳斫?，這里描述的透鏡100是示例性的，可以有各種變更和修改形式?？梢愿?變TIR主體部分和/或蓋部分的尺寸、形狀和曲率?？梢允褂闷渌奈⑼哥R圖案。如上所 述，優(yōu)選地，可以針對(duì)特定的光源和燈形狀因子，來對(duì)TIR主體部分102和微透鏡200的尺 寸和形狀進(jìn)行優(yōu)化。此外，盡管開口通道104能夠給一些光源構(gòu)造提供改善的透鏡性能，但 是開口通道104的存在情況是可選的，一些實(shí)施例可以提供不帶任何通孔的實(shí)心IlR透鏡 主體。優(yōu)選地，可以在不對(duì)透鏡100的光學(xué)特性造成不利影響的同時(shí)，針對(duì)燈的形狀因 子來對(duì)蓋部分114的尺寸和形狀進(jìn)行優(yōu)化。提供蓋部分104作為透鏡100的一體部分而不 是添加單獨(dú)的蓋子可以通過減少光路中折射表面界線的數(shù)目，來減少光損耗。IlR主體部分102和蓋部分114的相對(duì)厚度(沿光軸)也可以根據(jù)需要而改變。 應(yīng)當(dāng)注意，蓋部分114沒有向光軸反方向提供顯著的全內(nèi)反射，所以較厚的蓋部分可能造 成較寬的光散射和較弱的中心光束。(在一些應(yīng)用中，這種效果可能是有利的。)因此，IlR 主體部分102的變尖形外表面112優(yōu)選地沿著光軸延伸足夠遠(yuǎn)，以提供所需的準(zhǔn)直度和光 輸出；蓋部分114可以保持較薄。例如，在一種上述的實(shí)施例中，蓋部分114的平坦部分具 有大約1. 5mm的厚度，而透鏡100具有約25mm的厚度；在此情況下，蓋部分114的厚度約為 透鏡100總厚度的6%。在其他實(shí)施例中，蓋部分114可以相對(duì)更厚(例如總厚度的10% ) 或相對(duì)更薄(例如總厚度的5%或更小)。TIR主體部分102的寬度(垂直于光軸)優(yōu)選地由對(duì)輸出光進(jìn)行優(yōu)化的需要來確 定。蓋部分114幾乎不具有光學(xué)效果，因此其尺度可以根據(jù)美學(xué)和制造方面的考慮因素來 選擇。例如，蓋部分114的寬度優(yōu)選地基于要使用透鏡100的燈的所需美感外觀和形狀因子 來確定。因此，在蓋部分114與IlR主體部分102相交的位置，蓋部分可以比TIR主體部分 的寬度寬得多。例如，在一種實(shí)施例中，IlR主體部分102的最大寬度在蓋部分114的寬度 的25%到40%之間。在其他實(shí)施例中，IlR主體部分的最大寬度可以例如小于蓋部分114 的寬度的一半，或小于其寬度的75%。蓋部分114的厚度可以根據(jù)制造工藝和所需的耐久性來確定。例如，較厚的蓋部
分114可能更容易在模制處理中受到平坦度扭曲的影響，而較薄的蓋部分可能更容易斷 m農(nóng)。凸緣116對(duì)于透鏡100的光學(xué)特性具有的影響可以忽略，并可以被略去或者由其 他的加強(qiáng)和/或?qū)?zhǔn)結(jié)構(gòu)來代替。例如，可以使用對(duì)準(zhǔn)片(tab)、凹口等。另外，盡管所示凸 緣116與透鏡100的其他部分是一體的，但是在一些實(shí)施例中，凸緣或其他加強(qiáng)和/或?qū)?zhǔn) 結(jié)構(gòu)可以被單獨(dú)形成，并附接到一體的透鏡蓋的背面或周邊邊緣。透鏡100可以由任何合適的光學(xué)透明材料來制造。在一些實(shí)施例中，使用傳統(tǒng)的 光學(xué)塑料，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)；也可以使用其他光學(xué)透明的塑料或玻璃。透 鏡100例如可以用制造塑料物品的傳統(tǒng)技術(shù)(例如模制)來制造。蓋部分114和TIR主體 部分102優(yōu)選地由相同材料形成為一個(gè)一體的對(duì)象，從而減少可能造成光損耗的材料分界 面的數(shù)目。因此，例如，透鏡100可以在一個(gè)模制處理中形成。
透鏡100可以被集成到具有所需形狀因子的、基于LED的燈中。圖7A和圖7B示 出了一種示例，圖7A和圖7B分別是包含了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡100的燈700的簡(jiǎn)化 剖視側(cè)視圖和正面立體圖。在該示例中，燈700是對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)PAR-38燈的、基于LED的替代 品，并且具有與傳統(tǒng)的白熾PAR-38燈泡基本相同的尺寸和總體形狀。燈700包括螺紋基座702和框架704。螺紋基座702可以與標(biāo)準(zhǔn)的白熾燈泡插口 在電氣和機(jī)械方面兼容?？蚣?04可以由鋁或其他金屬或其他材料制成，該框架具有與傳 統(tǒng)的PAR-38燈泡大致類似形狀的外表面705。在一些實(shí)施例中，框架704可以被設(shè)計(jì)來便 于散熱并可以包括各種開口、翅片等，從而能夠通風(fēng)和/或減輕重量。如圖7A最佳地看到的，框架704限定了平臺(tái)706。平臺(tái)706夾持光源707，該光源 可以是基于LED的光源(下文中描述了一種示例)?？蚣?04和平臺(tái)表面706可以包含電 連接件(未示出)，以從螺紋基座702向光源707提供電能。在一些實(shí)施例中，這些連接件 可以包括暴露的導(dǎo)線和/或布置在平臺(tái)706的表面上的元件。框架704還包括向燈700的正面延伸的臂708。臂708可以被成形來容納透鏡100， 臂708的一部分或全部可以包括安裝結(jié)構(gòu)710，該結(jié)構(gòu)接納了透鏡100的安裝支柱120并與 之連接，從而將透鏡100相對(duì)于光源707和框架704夾持到位。在一些實(shí)施例中，臂708可 以延伸到向前略微超過透鏡100的前表面106。臂708可以由周邊金屬肋711彼此連接，所 述肋保護(hù)透鏡100并提供了下述表面用戶可以握持該表面以便于將燈700安裝在照明固 定設(shè)備中和/或從照明固定設(shè)備拆下燈700。在該實(shí)施例中，透鏡100的蓋部件114延伸到金屬肋711的內(nèi)邊緣。這種構(gòu)造保 護(hù)了蓋部件114的邊緣，同時(shí)提供了由蓋部件114將燈700的正面覆蓋的美學(xué)優(yōu)點(diǎn)。透鏡 100的前表面106上的微透鏡200將光擴(kuò)散，使得無論燈700是否正在發(fā)光，從正面看到燈 700的人都不會(huì)清楚地看到平臺(tái)表面706或其上可能布置的任何導(dǎo)線或其他功能元件。這 樣，在從正面觀看燈700時(shí)，就像通常被安裝在凹入式或筒式照明固定設(shè)備中時(shí)那樣，蓋部 件114可以提供下述美學(xué)優(yōu)點(diǎn)把燈具700內(nèi)的工作結(jié)構(gòu)遮住，以免用戶看到。當(dāng)燈100安 裝在凹入式照明固定設(shè)備中時(shí)，蓋部件114還限制了對(duì)燈700的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行訪問，從而可 以有助于保護(hù)光源708和/或有關(guān)的導(dǎo)線或其他部件免受破壞。圖8A和圖8B分別是基于LED的光源800的俯視圖和側(cè)面剖視圖，該光源適于與 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的透鏡100 —起使用(例如在圖7的燈700中)。光源800可以構(gòu)建在 襯底802上，例如處在由側(cè)壁805所限定的凹部804中。多個(gè)(例如12個(gè))LED 806布置 在凹部804內(nèi)。LED 806例如可以是白光LED，這些白光LED具有相似的或不同的色溫。在 一些實(shí)施例中，LED 806是藍(lán)光LED管芯，每個(gè)管芯的頂表面被涂敷了黃色熒光涂層；也可 以使用其他類型的LED。凹部804至少部分地填充有光學(xué)透明材料(例如硅酮凝膠)以保護(hù)LED 806。主 透鏡808布置在凹部804上方，并可以延伸到凹部804中，例如圖8B所示那樣。在一些實(shí)施例中，光源800可以類似于2009年4月8日提交、共同轉(zhuǎn)讓并共同在 審的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/420,800中以及2009年4月8日提交、共同轉(zhuǎn)讓并共同在審的美 國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/167，761中所描述的光源構(gòu)造。例如，LED 806可以包括具有不同 色溫的LED;可以以允許單個(gè)LED 806和/或成組LED 806受到獨(dú)立電流控制的方式提供 電連接件，從而允許通過對(duì)發(fā)送到不同LED 806的相對(duì)電流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，來對(duì)光源800產(chǎn)生的光的色溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。在其他實(shí)施例中，也可以使用其他類型和構(gòu)造的LED?？梢岳斫猓旧暾?qǐng)中所述的燈和基于LED的光源是示例性的，可以有各種變更和 修改形式?；贚ED的燈可以構(gòu)造成各種形狀因子，包括與多種現(xiàn)有燈泡型號(hào)兼容的形狀 因子；電連接和光輸出可以是各種各樣的。特定的燈中的光源也可以是各種各樣的，并可以 包括任意數(shù)目和布局的LED。在一些示例中，來自不同色彩LED的光可以由IlR透鏡混合， 以產(chǎn)生白光或其他所需的照明效果。盡管已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例而描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以 有多種修改形式。例如，本申請(qǐng)中所述的某些實(shí)施例適于用在PAR-38燈中，并具有符合標(biāo) 準(zhǔn)PAR-38形狀因子的尺度。但是本發(fā)明不限于PAR-38燈或任何特定的形狀因子。事實(shí)上， 如上所述，可以針對(duì)適于用在各種不同燈中的不同LED光源構(gòu)造來對(duì)IlR透鏡進(jìn)行優(yōu)化?？?以給任何IlR透鏡增加一體的蓋子(例如本申請(qǐng)中所述的)，也可以針對(duì)與特定燈的形狀因 子的兼容性而對(duì)透鏡和蓋子的尺度進(jìn)行優(yōu)化。因此，本申請(qǐng)中所述的所有示例都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為 是示例性而不是限制性的。如上所述，蓋子和一體透鏡的蓋部分的形狀可以根據(jù)美學(xué)考慮因素來選擇。例如， 盡管已經(jīng)描述了與某些傳統(tǒng)的燈的形狀因子相容的圓形蓋子，但是蓋部分也可以是非圓形 (例如橢圓或矩形)。類似地，盡管一些實(shí)施例中所示的蓋部分是平坦的，但是蓋部分的表 面也可以是彎曲的。因此，盡管已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例而描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)覆蓋 所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部修改形式和等同形式。
權(quán)利要求
1.一種透鏡組件，包括全內(nèi)反射(TIR)主體部件，該部件具有第一端、與所述第一端相反的第二端、以及外 表面，所述IlR主體部件關(guān)于光軸大體上圓柱形對(duì)稱，所述外表面具有變尖形狀，使得所述 IlR主體部件在所述第二端處比在所述第一端處更寬，所述變尖形狀提供全內(nèi)反射，以把來 自所述第一端附近的光源位置的光導(dǎo)向所述第二端；以及蓋部件，其布置在所述IlR主體部件的所述第二端處并與所述IlR主體部件是一體的， 所述蓋部件在垂直于所述光軸的方向上具有比所述TIR主體部件的最寬直徑更大的寬度， 并在沿著所述光軸的方向上具有比所述TIR主體部件的厚度更小的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡組件，其中，所述蓋部件的厚度不大于所述透鏡組件的 總厚度的約10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡組件，其中，所述蓋部件的厚度在所述透鏡組件的總厚 度的約5%到約10%之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡組件，其中，所述IlR主體部件的最寬直徑不大于所述蓋 部件的寬度的約40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡組件，其中，所述IlR主體部件的最寬直徑在所述蓋部件 的寬度的約25%到約40%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡組件，其中，所述IlR主體部件還包括內(nèi)側(cè)壁，所述內(nèi)側(cè) 壁限定了從所述第一端向所述第二端縱向延伸的中心開口通道，所述中心開口通道以所述 光軸為中心并關(guān)于所述光軸大體對(duì)稱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡組件，其中，所述中心開口通道穿過所述蓋部件而延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡組件，其中，所述HR主體部件的內(nèi)側(cè)壁和外表面被成形 為對(duì)于來自光源內(nèi)的多個(gè)發(fā)光二極管的光提供混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡組件，其中，所述內(nèi)側(cè)壁相對(duì)于所述光軸以約Γ到約 5°之間的角度變尖，使得所述開口通道在所述第二端處比在所述第一端處更寬。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡組件，其中，所述IlR主體部件和所述蓋部件由聚甲基 丙烯酸甲酯制造。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡組件，還包括凸緣，所述凸緣布置在所述蓋部件的周邊 邊緣附近并從其向后延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的透鏡組件，還包括從所述凸緣向后延伸的多個(gè)安裝支柱。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的透鏡組件，其中，所述凸緣和所述安裝支柱與所述蓋部件 和所述IlR主體部件一體地形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡組件，其中，所述蓋部件具有布置到其前表面的多個(gè)微 透鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡組件，其中，所述蓋部件的前表面是圓形的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的透鏡組件，還包括多個(gè)安裝支柱，所述安裝支柱從所述蓋 部件的周邊邊緣附近的區(qū)域向后延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有一體燈罩的全內(nèi)反射透鏡。一種全內(nèi)反射(TIR)透鏡具有一體燈罩，該燈罩適于所需形狀因子(例如PAR-38)的燈。TIR透鏡的尺寸和形狀可以被調(diào)整以對(duì)燈的光輸出進(jìn)行優(yōu)化，而幾乎無需考慮所需形狀因子。一體的燈罩可以在垂直于光軸的方向上將TIR透鏡的前表面延伸。
文檔編號(hào)F21V5/04GK102128413SQ20101061192
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者吳·江 申請(qǐng)人:里德安吉公司