用于優(yōu)先側(cè)分布的透鏡的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于來(lái)自具有軸(21)的光發(fā)射器的光的分布的透鏡(10)，所述透鏡包括(1)基部(11)，基部(11)形成基本上是矩形的對(duì)由內(nèi)表面(40)限定的發(fā)射器腔(12)的開(kāi)口；(2)橫貫所述軸的主輸出表面(60)；(3)反射表面(50)，被定位用于將從所述內(nèi)表面接收的光反射向所述主輸出表面，所述反射表面包括前彎曲和后彎曲(51，52)以及成對(duì)的基本上相同的側(cè)彎曲(53)，每個(gè)側(cè)彎曲鄰接前彎曲和后彎曲。側(cè)彎曲的結(jié)構(gòu)與前彎曲和后彎曲的結(jié)構(gòu)不相同，前彎曲和后彎曲的結(jié)構(gòu)彼此不相同。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于優(yōu)先側(cè)分布的透鏡

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及照明系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地，涉及用于利用發(fā)光二極管光源以預(yù)定義的光強(qiáng)度模式對(duì)區(qū)域進(jìn)行照明的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]存在對(duì)低成本和能量有效的照明設(shè)備的需求。發(fā)光二極管(LED)提供了能量有效的光源，并且隨著時(shí)間發(fā)光二極管技術(shù)的進(jìn)步正在提供甚至更大的這種效率。照明系統(tǒng)的一些典型應(yīng)用是道路和停車(chē)場(chǎng)照明，其中存在性能需求，例如光在要被照明的區(qū)域上被均勻分布而相鄰區(qū)域要基本上不存在光溢出的需求。在諸如機(jī)動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售場(chǎng)的“前沿(front-line)”照明之類(lèi)的應(yīng)用中，存在對(duì)引導(dǎo)光以吸引特定顧客注意在銷(xiāo)售場(chǎng)的前沿顯示的重要車(chē)輛的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一方面是一種用于將來(lái)自光發(fā)射器的光大部分引導(dǎo)向優(yōu)先側(cè)的改進(jìn)的透鏡。該具有軸的發(fā)射器可以包括至少一個(gè)發(fā)光二極管。這種透鏡可以包括發(fā)光二極管封裝，該發(fā)光二極管封裝具有在所述至少一個(gè)發(fā)光二極管上方的主透鏡。在這些實(shí)施例中，本發(fā)明的透鏡可以是在所述主透鏡上方的輔助透鏡。
[0004]本發(fā)明的透鏡包括形成對(duì)由內(nèi)表面限定的腔的開(kāi)口的基部、以及被定位以用于將從所述內(nèi)表面接收的光反射向橫貫所述軸的主輸出表面的反射表面。所述開(kāi)口可以容納穿過(guò)該開(kāi)口的所述發(fā)射器，使得所述腔可以圍繞所述發(fā)射器。
[0005]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述腔開(kāi)口基本上是矩形的。在此針對(duì)所述腔開(kāi)口使用的術(shù)語(yǔ)“基本上是矩形的”意味著:(I)所述腔開(kāi)口具有四個(gè)邊，以及(2)所述腔開(kāi)口的每個(gè)邊的橫截面尺寸的至少約三分之一是直的，或者較長(zhǎng)的邊(如果存在成對(duì)的較長(zhǎng)的邊的話)的橫截面尺寸的至少約三分之一基本上是直的。(應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到“正方形”是“矩形”的子集。)在某些實(shí)施例中，每個(gè)邊的橫截面尺寸的至少約一半基本上是直的，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使得每個(gè)邊的橫截面尺寸的至少約三分之二是直的是有利的。
[0006]在具有基本上是矩形的腔開(kāi)口的一些實(shí)施例中，所述腔開(kāi)口的每個(gè)邊的橫截面尺寸的至少約一半是直的。在一些其它版本的這種實(shí)施例中，所述腔開(kāi)口的每個(gè)邊的橫截面的至少約三分之二是直的。
[0007]在一些實(shí)施例中，內(nèi)表面可以被配置用于主要折射發(fā)射器光，并包括環(huán)繞內(nèi)表面，環(huán)繞內(nèi)表面從所述開(kāi)口延伸并在橫貫所述軸的內(nèi)端面處終止，并被定位用于將來(lái)自發(fā)射器的光折射向優(yōu)先側(cè)。在一些這種實(shí)施例中，環(huán)繞內(nèi)表面從所述開(kāi)口基本上平行于所述發(fā)射器軸地延伸。
[0008]應(yīng)當(dāng)注意到，雖然腔開(kāi)口和環(huán)繞內(nèi)表面的圓角并不顯著影響光分布，但是這種環(huán)繞提供了在本發(fā)明的透鏡的制造期間的優(yōu)點(diǎn)。具體地，在角落處的尖銳度的最小化有利于本發(fā)明的透鏡的精確模制。
[0009]基部限定了基本上垂直于所述軸的平面。在被配置用于將光導(dǎo)向優(yōu)先側(cè)的透鏡的實(shí)施例中，內(nèi)端面在前邊緣和后邊緣之間延伸，后邊緣比前邊緣距所述平面更遠(yuǎn)。在這些實(shí)施例中，內(nèi)端面可以包括相對(duì)于彼此成角度的前小平面和后小平面，并且所述前小平面和所述后小平面中的每個(gè)從所述前邊緣和所述后邊緣中的相應(yīng)的一個(gè)延伸到位于中央的側(cè)面到側(cè)面的接合處。在這些實(shí)施例中的一些中，內(nèi)端面包括成對(duì)的所述前小平面和所述后小平面的每個(gè)，每對(duì)所述小平面沿著位于中央的從前到后的接合處而鄰接，并從所述前后接合處延伸向所述基部。在一些版本的所述內(nèi)端面中，所述前小平面和所述后小平面基本上是平面的。
[0010]在本發(fā)明的透鏡的一些實(shí)施例中，所述反射表面從所述基部徑向地向所述內(nèi)表面的外面延伸遠(yuǎn)離所述軸，并圍繞所述內(nèi)表面。所述反射表面可以包括前彎曲和后彎曲以及成對(duì)的基本上相同的側(cè)彎曲，每個(gè)側(cè)彎曲鄰接所述前彎曲和所述后彎曲。所述前彎曲具有與所述后彎曲的結(jié)構(gòu)不相同的前彎曲結(jié)構(gòu)。所述側(cè)彎曲的結(jié)構(gòu)與所述前彎曲和所述后彎曲的結(jié)構(gòu)不相同。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“彎曲”指的是三維彎曲表面。
[0011]所述反射表面從基部邊緣向主輸出表面延伸。并且，在具有基本上是矩形的腔開(kāi)口的實(shí)施例中，所述基部邊緣與所述腔開(kāi)口的相應(yīng)邊相距基本上等距離的間隔。換言之，所述反射表面的基部邊緣也可以基本上是圍繞所述基本上是矩形的腔開(kāi)口的矩形。
[0012]所述腔開(kāi)口的圓角與所述反射表面的基部邊緣的另一方面是，這種制成圓形提供了從側(cè)彎曲到前彎曲和后彎曲的平滑過(guò)渡。
[0013]在被配置用于優(yōu)先側(cè)光分布的透鏡的實(shí)施例中，所述后彎曲在距所述基部平面比所述前彎曲距所述基部平面的距離更大的距離處終止。所述前彎曲和所述后彎曲優(yōu)選地均是兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
[0014]在用于優(yōu)先側(cè)光分布的透鏡的一些實(shí)施例中，所述主輸出表面被配置用于將光引導(dǎo)向所述優(yōu)先側(cè)。在一些這種實(shí)施例中，所述主輸出表面包括前扇區(qū)和后扇區(qū)，所述前扇區(qū)在所述發(fā)射器軸周?chē)缭酱笥?80°。所述前扇區(qū)和所述后扇區(qū)可以均是沿著包括所述發(fā)射器軸的從前到后的平面而兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
[0015]在一些這種實(shí)施例中，所述主輸出表面位于距所述基部平面有如下距離處，所述距離在沿著所述后扇區(qū)的后面時(shí)是最大的，并向著所述前扇區(qū)的前面而逐步減小。
[0016]所述主輸出表面具有包括前扇區(qū)部分和后扇區(qū)部分的邊緣。在一些變型中，所述前扇區(qū)邊緣部分在所述基部平面上的投影沿著圓形延伸。所述后扇區(qū)邊緣部分可以基本上是直線的，并在所述前扇區(qū)邊緣部分的端部之間延伸。
[0017]在一些實(shí)施例中，所述主輸出表面包括在從前到后的平面上的奇異點(diǎn)，所述從前到后的平面包括所述發(fā)射器軸。在一些這種實(shí)施例中，所述前扇區(qū)包括從所述奇異點(diǎn)延伸的凸彎曲。所述后扇區(qū)也可以包括從所述奇異點(diǎn)延伸的凸彎曲，所述后扇區(qū)沿著均包括所述奇異點(diǎn)以及所述前扇區(qū)邊緣部分的端部之一的平面而鄰接所述前扇區(qū)。所述奇異點(diǎn)可以從所述發(fā)射器軸向所述優(yōu)先側(cè)偏移。在一些實(shí)施例中，所述前扇區(qū)和所述后扇區(qū)均是沿著所述包括發(fā)射器軸的從前到后的平面而兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
[0018]當(dāng)本發(fā)明的透鏡被安裝在用于對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售場(chǎng)的前沿進(jìn)行照明的照明設(shè)備中時(shí)，內(nèi)端面的各小平面的側(cè)面面對(duì)結(jié)構(gòu)結(jié)合主輸出表面的結(jié)構(gòu)有利于在沿著該場(chǎng)的前沿的延伸的距離內(nèi)引導(dǎo)光。在這種應(yīng)用中，反射表面和主輸出表面的結(jié)構(gòu)的組合以在光極點(diǎn)處的期望的截止來(lái)使得背光減到最少，并最大化對(duì)前沿的照明，以及最小化被引導(dǎo)越過(guò)前沿的光。這產(chǎn)生了長(zhǎng)且窄的照明圖案，該照明圖案滿足對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售場(chǎng)的前沿照明的需求，但也可以用于對(duì)諸如單車(chē)道街道之類(lèi)的類(lèi)似區(qū)域的照明。
[0019]本發(fā)明的透鏡還可以包括從所述主輸出表面向所述基部平面延伸的外圍壁表面。在一些實(shí)施例中，所述外圍壁表面基本上是圓柱形的，并且基本上平行于所述發(fā)射器軸。外凸緣可以從所述外圍壁表面延伸遠(yuǎn)離所述發(fā)射器軸。
[0020]在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的透鏡在從前到后的方向上是兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
[0021]在此使用的關(guān)于內(nèi)端面和主輸出表面相對(duì)于發(fā)射器軸的術(shù)語(yǔ)“橫貫”意味著這些表面與發(fā)射器軸相交。在一些這種實(shí)施例中，內(nèi)端面和主輸出表面均基本上垂直于發(fā)射器軸。
[0022]在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中，包括在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”(各自以其各種形式)以及術(shù)語(yǔ)“有”均應(yīng)被理解為開(kāi)放式的術(shù)語(yǔ)，而不是限定性的術(shù)語(yǔ)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是從光輸出側(cè)示出透鏡的、本發(fā)明的透鏡的一個(gè)實(shí)施例的透明透視圖。
[0024]圖2是從基部側(cè)示出圖1的透鏡的透明透視圖。
[0025]圖3是圖1的透鏡的實(shí)施例的透明輸出側(cè)平面圖。
[0026]圖4是圖1的透鏡的實(shí)施例的透明基部側(cè)平面圖。
[0027]圖5是圖1的透鏡的實(shí)施例的透明側(cè)剖視圖。
[0028]圖6是圖1的透鏡的實(shí)施例的透明前剖視圖。
[0029]圖7是圖1的透鏡的實(shí)施例的透明后剖視圖。
[0030]圖8是從光輸出側(cè)示出圖1的透鏡的不透明透視圖。
[0031]圖9是從基部側(cè)示出圖1的透鏡的不透明透視圖。
[0032]圖10是圖1的透鏡的不透明輸出側(cè)平面圖。
[0033]圖11是圖1的透鏡的不透明基部側(cè)平面圖。
[0034]圖12是圖1的透鏡的不透明側(cè)剖視圖。
[0035]圖13是圖1的透鏡的不透明前剖視圖。
[0036]圖14是圖1的透鏡的不透明后剖視圖。
[0037]圖15是沿著圖3所示的部分15-15截取的、圖1的透鏡的從側(cè)面到側(cè)面的截面圖。
[0038]圖16是示出了透鏡的光分布的側(cè)向方面的另一從側(cè)面到側(cè)面的截面圖。
[0039]圖17是沿著圖4所示的部分17-17截取的、圖1的透鏡的從前到后的截面圖。
[0040]圖18是表示所述透鏡的優(yōu)先側(cè)光分布的另一從前到后的截面圖。
[0041]圖19是示出了圖16所示的透鏡的側(cè)面光輸出的光線追蹤。
[0042]圖20是示意性地示出了圖18所示的透鏡的優(yōu)先側(cè)光輸出的光線追蹤。
[0043]圖21是根據(jù)本發(fā)明的透鏡的三維極性強(qiáng)度分布的側(cè)視圖。
[0044]圖22是根據(jù)本發(fā)明的透鏡的三維極性強(qiáng)度分布的俯視圖。
[0045]圖23是根據(jù)本發(fā)明的透鏡的三維極性強(qiáng)度分布的仰視圖。
[0046]圖24是根據(jù)本發(fā)明的透鏡在被照明的基本上垂直于發(fā)射器軸的表面上的照明強(qiáng)度分布的二維國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)繪圖。
[0047]圖25是示出了基本上是矩形的腔開(kāi)口的變型的替代性實(shí)施例的不完整的基部側(cè)的平面圖。
[0048]圖26是示出了基本上是矩形的腔開(kāi)口的另一變型的另一替代性實(shí)施例的另一不完整的基部側(cè)的平面圖。
[0049]圖27是根據(jù)本發(fā)明的透鏡的替代性實(shí)施例的側(cè)剖視圖。
[0050]圖28是示出了圖27的透鏡的光分布的側(cè)面方面的從側(cè)面到側(cè)面的截面圖。
[0051]圖29是發(fā)光二極管封裝的一個(gè)示例的放大透視圖，并包括子基板上的八個(gè)發(fā)光二極管的陣列以及在所述發(fā)光二極管陣列上方的在上方模制的不對(duì)稱(chēng)主透鏡。
[0052]圖30是發(fā)光二極管封裝的另一示例的放大透視圖，并包括子基板上的四十八個(gè)發(fā)光二極管的陣列以及在所述發(fā)光二極管陣列上方的在上方模制的不對(duì)稱(chēng)主透鏡。
[0053]圖31是發(fā)光二極管封裝的又一示例的放大透視圖，該發(fā)光二極管封裝具有在子基板上的單個(gè)發(fā)光二極管，連同在所述發(fā)光二極管上方的在上方模制的半球狀主透鏡。
[0054]圖32是圖31的發(fā)光二極管封裝的放大側(cè)視圖。
[0055]圖33是圖31的發(fā)光二極管封裝的放大俯視圖。
[0056]圖34是另一示例性發(fā)光二極管封裝的放大俯視圖，該發(fā)光二極管封裝包括在子基板上的四個(gè)發(fā)光二極管的陣列以及在所述發(fā)光二極管上方的在上方模制的半球狀主透鏡，使得所述主透鏡的軸從所述發(fā)光二極管陣列的軸偏移。

【具體實(shí)施方式】
[0057]圖1-34示出了根據(jù)本發(fā)明的透鏡10的示例性實(shí)施例的各方面。透鏡10被配置用于將來(lái)自光發(fā)射器20的光的大部分引導(dǎo)向優(yōu)先側(cè)2。如圖16和18中看到的，發(fā)生器20具有軸21。
[0058]本發(fā)明的透鏡包括形成對(duì)腔12的開(kāi)口 30的基部11以及反射表面50，腔12由內(nèi)表面40限定,反射表面50被定位用于將從內(nèi)表面40接收到的光反射向橫貫軸21的主輸出表面60。在圖15-18中看到，基部11限定了基本上垂直于軸21的平面110。圖16和18示出了容納發(fā)射器20的開(kāi)口 30，發(fā)射器20穿過(guò)開(kāi)口 30，使得腔12圍繞發(fā)射器20。
[0059]圖4、11、25和26示出了具有四個(gè)邊的基本上為矩形的腔開(kāi)口 30。在圖4和11中，腔開(kāi)口 30A的每個(gè)邊的橫截面尺寸的大約三分之二是直的。圖25示出了基本上是矩形的腔開(kāi)口 30B，并且腔30B的每個(gè)邊的橫截面尺寸的大約三分之一是在弧形角32之間的直線31。以及，圖26示出了基本上是矩形的腔開(kāi)口 30C，并且每個(gè)邊的橫截面尺寸的大約一半基本上是在弧形角32之間的直線31。
[0060]圖1-18不出了被配置用于主要折射發(fā)射器光的內(nèi)表面40,并且內(nèi)表面40包括從開(kāi)口 30延伸并在內(nèi)端面42處終止的環(huán)繞內(nèi)表面41，內(nèi)端面42橫貫軸21，并被定位用于將來(lái)自發(fā)射器20的光折射向優(yōu)先側(cè)2，如同圖18中最佳地看到的那樣。
[0061]圖1、2、5-7、9、11和15-18示出了反射表面50，反射表面50從基部11徑向地向內(nèi)表面40的外面延伸遠(yuǎn)離軸21，并圍繞內(nèi)表面40。反射表面50包括前彎曲51和后彎曲52以及成對(duì)的基本上相同的側(cè)彎曲53，每個(gè)側(cè)彎曲53鄰接前彎曲51和后彎曲52。進(jìn)一步如圖5、17和18中看到的，前彎曲51具有與后彎曲52的結(jié)構(gòu)不相同的前彎曲結(jié)構(gòu)。圖17和18示出了后彎曲52在距基部平面110比前彎曲51終止之處距基部平面110的距離510更大的距離520處終止。圖4、5、11、17和18也示出了前彎曲51在距發(fā)射器軸21比后彎曲52終止之處距發(fā)射器軸21的距離521更大的距離511處終止，使得后彎曲以相對(duì)于平面110的、比前彎曲51與基部平面110之間的角度512更大的角度522延伸。圖4和11示出了均為兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的前彎曲51和后彎曲52。
[0062]圖6、15和16示出了側(cè)彎曲53的結(jié)構(gòu)與前彎曲51和后彎曲52的結(jié)構(gòu)不相同。圖15-18示出了反射表面50是凸的，并從基部邊緣54向主輸出表面60延伸。
[0063]圖2、4、9和11示出了基本上是矩形的腔開(kāi)口 30、以及基本上等距離地沿著腔開(kāi)口30的各個(gè)邊而間隔開(kāi)的基部邊緣54，使得反射表面50的基部邊緣54也基本上是圍繞基本上是矩形的腔開(kāi)口 30的矩形。在圖4和11中也看到，基部邊緣54具有比從前到后的尺寸541大的從側(cè)面到側(cè)面的尺寸542。圖4和11示出了基本上是方形的開(kāi)口 30，并且基部邊緣54在側(cè)向上距腔開(kāi)口 30的間距543大于在前向上的和在后向上的間距544，使得前彎曲51和后彎曲52從基部邊緣54的比側(cè)彎曲53所延伸自的邊更長(zhǎng)的邊延伸。
[0064]在圖15-18中進(jìn)一步看到，環(huán)繞內(nèi)表面42從開(kāi)口 30基本上平行于發(fā)射器軸21地延伸。圖11和15-18最佳地示出了包括前部43和后部44以及成對(duì)的側(cè)部45的內(nèi)環(huán)繞表面41。每個(gè)側(cè)部45在前部43和后部44之間延伸，并且每個(gè)側(cè)部45平滑地鄰接前部43和后部44。圖18不出了接收向前和向后發(fā)射的發(fā)射器光的前部43和后部44。前部43和后部44將這種發(fā)射器光折射遠(yuǎn)離軸21分別朝向反射表面50的前彎曲51和后彎曲52。圖16示出了每個(gè)均接收側(cè)向的發(fā)射器光并將這種光折射遠(yuǎn)離發(fā)射器軸21的側(cè)部45。
[0065]圖5_7、11和15-18示出了在前邊緣401和后邊緣402之間延伸的內(nèi)端面41。在圖5-7和15-18中最佳地看到，后邊緣402比前邊緣401距離平面110更遠(yuǎn)。在圖1_4、9和15-18中進(jìn)一步最佳地看到，內(nèi)端面42包括相對(duì)于彼此成角度的前小平面46和后小平面47，并且前小平面46和后小平面47各自從前邊緣401和后邊緣402中的相應(yīng)的一個(gè)延伸到位于中央的、側(cè)面到側(cè)面的接合處48。前小平面46和后小平面47被示出為基本上是平面的。在圖18中看到，端面41的這種成角度的結(jié)構(gòu)提供了所發(fā)射的光在發(fā)射器軸21周?chē)拇蠹s30°角的范圍內(nèi)的均勻分布，并通過(guò)使光傳播離開(kāi)緊挨在軸21附近的熱點(diǎn)位置而消除了沿著軸21的所謂的熱點(diǎn)。
[0066]圖1、2、4、9、15和16示出了內(nèi)端面42，包括成對(duì)的前小平面46和后小平面47中的每一個(gè)。每對(duì)的小平面沿著位于中央的前后接合處49而鄰接，并從前后接合處49向基部11延伸。在圖16中看到，成對(duì)的前小平面46和后小平面47( S卩，當(dāng)透鏡10被定向且發(fā)射器20向上發(fā)射光時(shí)從前后接合處49延伸向下的小平面)的這種側(cè)向成角度的結(jié)構(gòu)提供了所發(fā)射的光在發(fā)射器軸21周?chē)拇蠹s50°角的范圍內(nèi)的側(cè)向傳播，由此提供了對(duì)于對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售停車(chē)場(chǎng)的前沿進(jìn)行照明所需要的拉長(zhǎng)的照明圖案有利的、寬的光分布(在圖19中示意性地示出)。
[0067]圖1、3、5-8、10和12-18不出了被配置用于將光引導(dǎo)向優(yōu)先側(cè)2的主輸出表面60。主輸出表面60包括前扇區(qū)61和后扇區(qū)62。圖1、3、8和10示出了在發(fā)射器軸21周?chē)缭酱笥?80°的前扇區(qū)61。這些圖也示出了沿著包括發(fā)射器軸21的從前到后的平面13的、均為兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的前扇區(qū)61和后扇區(qū)62。
[0068]圖5、12、17和18最佳地示出了位于距基部平面110如下距離處的主輸出表面60，所述距離在沿著后扇區(qū)62的后面602是最大的，并向著前扇區(qū)61的前面610逐步減小。如圖18中看到的，主輸出表面60朝向優(yōu)先側(cè)2成角度，這有利于通過(guò)主輸出表面60將從內(nèi)表面40和反射表面50接收到的光折射向優(yōu)先側(cè)2，如同在圖20中示意性地示出的那樣。
[0069]主輸出表面60具有包括后扇區(qū)邊緣部分64和前扇區(qū)邊緣部分65的邊緣63。圖3和10示出了前扇區(qū)邊緣部分65在基部平面110上的沿著圓形延伸的投影。后扇區(qū)邊緣部分被示出為基本上是直線，并在前扇區(qū)邊緣部分65的端部651之間延伸。
[0070]主輸出表面被示出為包括在從前到后的平面13上的奇異點(diǎn)(singularitypoint)66。在圖15和16中最佳地看到，前扇區(qū)61包括從奇異點(diǎn)66延伸的凸彎曲，并且圖6最佳地示出了后扇區(qū)62包括從奇異點(diǎn)66延伸的凸彎曲。圖1、3、8和10最佳地示出了沿著平面67鄰接前扇區(qū)61的后扇區(qū)62，每個(gè)扇區(qū)包括奇異點(diǎn)66以及前扇區(qū)邊緣部分65的端部651之一。
[0071]圖27和28示出了具有從發(fā)射器軸21向優(yōu)先側(cè)2偏移的奇異點(diǎn)66的透鏡10B。
[0072]圖21-24示出了根據(jù)本發(fā)明的透鏡10的優(yōu)先側(cè)光分布。圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的透鏡10的三維極性強(qiáng)度分布的示例性側(cè)視圖，其示出了以在光極點(diǎn)位置18處的期望的截止來(lái)使背光減到最少，并最大化前向照明。圖21示出了 25°的主光束，所述25°是用于對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)前沿進(jìn)行照明并使得被引導(dǎo)超過(guò)該前沿的光減到最少的期望的方向。圖22和23示出了根據(jù)本發(fā)明的透鏡10的三維極性強(qiáng)度分布的示例性俯視圖和仰視圖，并示出了產(chǎn)生拉長(zhǎng)的照明圖案100的、光的60°側(cè)向傳播，其示例在圖24中示出。期望將這種拉長(zhǎng)的優(yōu)先側(cè)照明圖案100沿著機(jī)動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售停車(chē)場(chǎng)的前沿應(yīng)用或用于照明單行道街道。
[0073]圖1、5_8和12-18示出了還包括外圍壁80的透鏡10，外圍壁80具有從主輸出表面60向基部平面110延伸的外圍壁表面81。圖3-7示出了基本上是圓柱形的且基本上平行于發(fā)射器軸21的外圍壁表面81。外圍壁表面81被不出為具有適當(dāng)?shù)膱A柱形形狀,該圓柱形形狀具有以平行于基部平面110的平面截取的基本上是圓形的橫截面。圖15-18示出了基本上垂直于主平面110地從反射表面50向平面110延伸的外圍壁80的內(nèi)側(cè)82。內(nèi)側(cè)82被示出為基本上是圓柱形的，并具有以平行于基部平面110的平面截取的拉長(zhǎng)的橫截面，如圖4和11所示。外圍壁80的內(nèi)側(cè)82被示出為在從側(cè)面到側(cè)面的方向上拉長(zhǎng)，使得內(nèi)側(cè)的從側(cè)面到側(cè)面的尺寸大于內(nèi)側(cè)的從前到后的尺寸，這遵循反射表面50的結(jié)構(gòu)。
[0074]應(yīng)當(dāng)理解，外圍壁的許多其它結(jié)構(gòu)是可行的，包括但不限于通過(guò)除了直線以外的線的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的表面。在一些例子中，外圍壁表面81可以具有各種環(huán)形的形狀，包括沿著外圍壁表面在不同的位置處具有不同的橫截面結(jié)構(gòu)的形狀，或者可以相對(duì)于發(fā)射器軸成角度。
[0075]夕卜凸緣15被示出為從外圍壁表面81延伸遠(yuǎn)離發(fā)射器軸21。凸緣15被示出為具有八邊形的周邊，這有利于燈具組件裝配期間的透鏡安裝。在圖1、2、3和4中最佳地示出的凸緣15也具有透鏡類(lèi)型識(shí)別標(biāo)記16和定位器標(biāo)簽17，所述定位器標(biāo)簽17指示發(fā)光二極管陣列模塊中的透鏡位置。標(biāo)記16與標(biāo)簽17之間的方向表示圖24中所示的光分布100的優(yōu)先側(cè)2。這些標(biāo)記優(yōu)選地能夠被機(jī)器人裝備讀取以用于燈具組件裝配期間的正確的透鏡放置和取向。圖15和17示出了相對(duì)于發(fā)射器軸21沿著與光發(fā)射相反的方向延伸超出基部平面11的凸緣15。圖16和18示出了這種間距允許平面11定位在與發(fā)射器20的發(fā)光二極管相同的水平面處，以用于對(duì)發(fā)射器光的最有效的捕獲。
[0076]應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的透鏡10具有上述的結(jié)構(gòu)并允許在單件模具中模制透鏡10。換言之，透鏡結(jié)構(gòu)優(yōu)選地允許容易地從模具卸除透鏡，而無(wú)需像一些需要多件模具的透鏡的情況那樣地分離模具件。本發(fā)明的透鏡可以簡(jiǎn)單地從模具拔出。
[0077]圖29-34示出了包括至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED) 22的發(fā)射器20。光發(fā)射器20可以包括在所述至少一個(gè)發(fā)光二極管22的上方具有主透鏡24的發(fā)光二極管封裝23。在這種實(shí)施例中，本發(fā)明的透鏡10是置于主透鏡24上方的輔助透鏡。光發(fā)射器20可以具有圖31-33中所示的類(lèi)型，圖31-33示出了發(fā)光二極管封裝23D，單個(gè)發(fā)光二極管22在子基板26上、以及半球狀主透鏡24同軸地上方模制在子基板26上位于發(fā)光二極管22上方。
[0078]圖29和30示出了示例性發(fā)光二極管封裝23A和23B，每個(gè)發(fā)光二極管封裝23A和23B均包括在具有大于I的長(zhǎng)寬比的發(fā)光二極管組裝區(qū)域25上的發(fā)光二極管陣列22，并且主透鏡24被上方模制在子基板上位于發(fā)光二極管組裝區(qū)域25上方。在圖30中看到，該陣列可以包括發(fā)射具有不同顏色的不同波長(zhǎng)的光的發(fā)光二極管22，例如包括紅色發(fā)光二極管以及淺綠色或其它顏色，以實(shí)現(xiàn)自然的白光。在下面的申請(qǐng)中詳細(xì)描述了如同發(fā)光二極管封裝23A和23B的類(lèi)型的光發(fā)射器:2012年4月6日遞交的編號(hào)為第13/441，558號(hào)的申請(qǐng)，以及在2012年4月6日遞交的編號(hào)為第13/441,620號(hào)的申請(qǐng)。這兩個(gè)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
[0079]圖29、30和34示出了被配置用于將發(fā)光二極管發(fā)射的光折射向優(yōu)先方向2的發(fā)光二極管光發(fā)射器20的版本。在每個(gè)發(fā)光二極管封裝23A、23B和23C中，每個(gè)發(fā)光二極管陣列限定了發(fā)射器軸21。圖29和30示出了被配置用于將發(fā)光二極管發(fā)射的光折射向優(yōu)先側(cè)2的主透鏡24A。圖34示出了具有從發(fā)射器軸21偏移的中心線240的、半球狀的主透鏡24C。應(yīng)當(dāng)理解，為了更高的效率，發(fā)光二極管發(fā)射器20可以具有主透鏡，該主透鏡的中心線從發(fā)射器軸偏移，而且該主透鏡還被成形用于將發(fā)光二極管發(fā)射的光折射向優(yōu)先側(cè)2。在圖29和30中，主透鏡24A被示出為不對(duì)稱(chēng)的。
[0080]在利用多個(gè)發(fā)射器的設(shè)備中，多個(gè)發(fā)光二極管或發(fā)光二極管陣列可以以所述多個(gè)發(fā)光二極管或發(fā)光二極管陣列之間的間隔開(kāi)的關(guān)系而被直接布置在公共的子基板上，每個(gè)所述發(fā)光二極管或發(fā)光二極管陣列被在上方模制，并具有相應(yīng)的主透鏡。這種類(lèi)型的發(fā)光二極管發(fā)射器有時(shí)被稱(chēng)為板上芯片(chip-on-board)發(fā)光二極管。在這種實(shí)施例中，利用了多個(gè)本發(fā)明的透鏡10，并且每個(gè)透鏡10位于所述主透鏡中的相應(yīng)的一個(gè)的上方。所述多個(gè)透鏡10可以被模制為單件，所述單件可以具有圍繞所述多個(gè)透鏡中的每一個(gè)的單個(gè)凸緣。
[0081]雖然已經(jīng)結(jié)合特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明的原理，但是應(yīng)當(dāng)清楚地理解，這些描述僅僅是通過(guò)示例進(jìn)行的，而并不旨在限定本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于來(lái)自具有軸的光發(fā)射器的光的優(yōu)先側(cè)分布的透鏡，所述透鏡包括: 基部，所述基部形成基本上為矩形的對(duì)于腔的開(kāi)口； 內(nèi)表面，所述內(nèi)表面限定所述腔，并包括相對(duì)于彼此成角度的多個(gè)前小平面和后小平面； 主輸出表面，所述主輸出表面橫貫所述軸，并將光引導(dǎo)向所述優(yōu)先側(cè)；以及 反射表面，所述反射表面被定位以用于將從所述內(nèi)表面接收的光反射向所述主輸出表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其中所述光發(fā)射器包括至少一個(gè)發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡，其中: 所述光發(fā)射器包括發(fā)光二極管封裝，所述發(fā)光二極管封裝具有在所述至少一個(gè)發(fā)光二極管上方的主透鏡；以及 所述透鏡是置于所述主透鏡上方的輔助透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡，其中所述腔開(kāi)口的每個(gè)邊的橫截面尺寸的至少約一半是直的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡，其中所述腔開(kāi)口的每個(gè)邊的所述橫截面尺寸的至少約三分之二是直的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡，其中所述內(nèi)表面包括從所述開(kāi)口延伸并在內(nèi)端面處終止的環(huán)繞內(nèi)表面，所述內(nèi)端面橫貫所述軸，并被定位用于將來(lái)自所述發(fā)射器的光折射向所述優(yōu)先側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的透鏡，其中所述環(huán)繞內(nèi)表面從所述開(kāi)口基本上平行于所述發(fā)射器軸地延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透鏡，其中: 所述基部限定了基本上垂直于所述軸的平面；以及 所述內(nèi)端面在前邊緣和后邊緣之間延伸，所述后邊緣距所述平面比所述前邊緣距所述平面更遠(yuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的透鏡，其中所述前小平面和所述后小平面各自從所述前邊緣和所述后邊緣中的相應(yīng)的一個(gè)延伸到位于中央的側(cè)面到側(cè)面的接合處。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的透鏡，其中所述內(nèi)端面包括成對(duì)的所述前小平面和所述后小平面中的每一個(gè)，每對(duì)的小平面沿著位于中央的前后接合處相鄰接，并從所述前后接合處延伸向所述基部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的透鏡，其中所述前小平面和所述后小平面基本上是平面的。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡，其中所述反射表面從所述基部徑向地向所述內(nèi)表面的外面延伸遠(yuǎn)離所述軸，并圍繞所述內(nèi)表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的透鏡，其中所述反射表面包括前彎曲和后彎曲，所述前彎曲具有與所述后彎曲的結(jié)構(gòu)不相同的前彎曲結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的透鏡，其中所述前彎曲和所述后彎曲均是兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的透鏡，其中: 所述基部限定了基本上垂直于所述軸的平面；以及 所述反射表面的所述后彎曲在距所述平面比所述前彎曲距所述平面的距離更大的距離處終止。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的透鏡，其中所述前彎曲和所述后彎曲均是兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的透鏡，其中所述反射表面包括成對(duì)的基本上相同的側(cè)彎曲，每個(gè)所述側(cè)彎曲鄰接所述前彎曲和所述后彎曲。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡，其中所述主輸出表面包括前扇區(qū)和后扇區(qū)，所述前扇區(qū)在所述發(fā)射器軸周?chē)缭酱笥?80°。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的透鏡，其中所述前扇區(qū)和所述后扇區(qū)均是沿著包括所述發(fā)射器軸的從前到后的平面而兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的透鏡，其中: 所述基部限定了基本上垂直于所述軸的基部平面；以及 所述主輸出表面位于距所述基部平面如下距離處，所述距離在沿著所述后扇區(qū)的后面時(shí)是最大的，并向著所述前扇區(qū)的前面而逐步減小。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的透鏡，其中: 所述主輸出表面具有包括前扇區(qū)部分和后扇區(qū)部分的邊緣； 所述前扇區(qū)邊緣部分在所述基部平面上的投影沿著圓形延伸；以及 所述后扇區(qū)邊緣部分基本上是直線的，并在所述前扇區(qū)邊緣部分的端部之間延伸。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的透鏡，其中: 所述主輸出表面包括在從前到后的平面上的奇異點(diǎn)，所述從前到后的平面包括所述發(fā)射器軸； 所述前扇區(qū)包括從所述奇異點(diǎn)延伸的凸彎曲；以及 所述后扇區(qū)包括從所述奇異點(diǎn)延伸的凸彎曲，所述后扇區(qū)沿著均包括所述奇異點(diǎn)以及所述前扇區(qū)邊緣部分的端部之一的平面而鄰接所述前扇區(qū)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的透鏡，其中所述奇異點(diǎn)從所述發(fā)射器軸向所述優(yōu)先側(cè)偏移。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的透鏡，其中所述前扇區(qū)和所述后扇區(qū)均是沿著所述從前到后的平面兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
25.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡，其中: 所述基部限定了基本上垂直于所述軸的基部平面； 從所述主輸出表面向所述基部平面延伸的外圍壁表面；以及 外凸緣，從所述外圍壁表面延伸遠(yuǎn)離所述發(fā)射器軸。
26.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透鏡在從前到后的方向上是兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
27.一種用于來(lái)自具有軸的光發(fā)射器的光的優(yōu)先側(cè)分布的透鏡，所述透鏡包括: 基部，所述基部形成基本上為矩形的對(duì)于由內(nèi)表面限定的腔的開(kāi)口 ； 主輸出表面，所述主輸出表面橫貫所述軸，并將光引導(dǎo)向所述優(yōu)先側(cè)；以及反射表面，所述反射表面被定位用于將從所述內(nèi)表面接收的光反射向所述主輸出表面，所述反射表面包括前彎曲和后彎曲以及成對(duì)的基本上相同的側(cè)彎曲，每個(gè)所述側(cè)彎曲鄰接所述前彎曲和所述后彎曲，所述側(cè)彎曲的結(jié)構(gòu)與所述前彎曲和所述后彎曲的結(jié)構(gòu)不相同，所述前彎曲和所述后彎曲的結(jié)構(gòu)彼此不相同。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的透鏡，其中所述光發(fā)射器包括至少一個(gè)發(fā)光二極管。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的透鏡，其中: 所述光發(fā)射器包括發(fā)光二極管封裝，所述發(fā)光二極管封裝具有在所述至少一個(gè)發(fā)光二極管上方的主透鏡；以及 所述透鏡是在所述主透鏡上方放置的輔助透鏡。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的透鏡，其中: 所述腔開(kāi)口基本上是矩形的；以及 所述反射表面從基部邊緣向所述主輸出表面延伸，所述基部邊緣與所述腔開(kāi)口的相應(yīng)邊相距基本上等距離的間隔。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的透鏡，其中: 所述基部限定了基本上垂直于所述軸的平面；以及 所述后彎曲在距所述平面比所述前彎曲距所述平面的距離更大的距離處終止。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的透鏡，其中所述前彎曲和所述后彎曲均是兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的透鏡，其中所述前彎曲和所述后彎曲均是兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
34.根據(jù)權(quán)利要求28所述的透鏡在從前到后的方向上是兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
35.一種用于來(lái)自具有軸的光發(fā)射器的光的分布的透鏡，所述透鏡包括: 基部，所述基部形成基本上是矩形的對(duì)于由內(nèi)表面限定的發(fā)射器腔的開(kāi)口 ； 主輸出表面，所述主輸出表面橫貫所述軸，并包括在從前到后的平面上的奇異點(diǎn)，所述從前到后的平面包括所述發(fā)射器軸；以及 反射表面，所述反射表面被定位用于將從所述內(nèi)表面接收的光反射向所述主輸出表面。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的透鏡，其中所述光發(fā)射器包括至少一個(gè)發(fā)光二極管。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的透鏡，其中所述腔開(kāi)口的每個(gè)邊的橫截面尺寸的至少約一半是直的。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的透鏡，其中所述腔開(kāi)口的每個(gè)邊的所述橫截面尺寸的至少約三分之二是直的。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的透鏡，其中所述內(nèi)表面包括從所述開(kāi)口基本上平行于所述發(fā)射器軸地延伸的環(huán)繞內(nèi)表面。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的透鏡，其中所述反射表面從基部邊緣向所述主輸出表面延伸，所述基部邊緣與所述腔開(kāi)口的相應(yīng)邊相距基本上等距離的間隔。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的透鏡，其中所述反射表面從基部邊緣向所述主輸出表面延伸，所述基部邊緣與所述腔開(kāi)口的相應(yīng)邊相距基本上等距離的間隔。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的透鏡，其中所述反射表面包括前彎曲和后彎曲以及成對(duì)的基本上相同的側(cè)彎曲，每個(gè)所述側(cè)彎曲鄰接所述前彎曲和所述后彎曲，所述側(cè)彎曲的結(jié)構(gòu)與所述前彎曲和所述后彎曲的結(jié)構(gòu)不相同，所述前彎曲和所述后彎曲的結(jié)構(gòu)彼此不相同。
43.根據(jù)權(quán)利要求36所述的透鏡在從前到后的方向上是兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的。
【文檔編號(hào)】F21V5/08GK104302971SQ201380024065
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月7日
【發(fā)明者】M·A·卡斯蒂羅 申請(qǐng)人:克里公司