專利名稱：Led發光裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED發光裝置。
背景技術：
通常爬山或者野營的時候需要火炬燈和野營燈。火炬燈非常有用，尤其是在緊急的情況下具有豐富的光源，尤其是非常適用于登山，因為它們能在特定的方向提供更好的照明強度。但是，這樣的火炬燈并不適合于大面積照明，例如由于其光學元件而將光線僅僅在單一的方向上照明。旅行者通常需要兩種燈，即火炬燈和野營燈。因此，非常希望設計一種照明系統，其將火炬燈和野營燈的功能集成在一起。此外，在其他的應用情況下，使用者例如也希望能擁有具有可變光束角的臺燈。現有技術中存在以下幾種方案來解決上述技術問題:第一種方案是:將一種燈具加裝到系統中，以調整照明角度。上述方案的缺點在于操作比較復雜并且增加了照明裝置的成本。第二種方案是:在相同的照明裝置上加裝兩種不同的燈，這兩種不同的燈分別具有窄的和寬的光束角，如美國專利4502102中所公開的那樣。
發明內容
因此本發明的目的在于，提出一種LED發光裝置，其能克服現有技術中的各種解決方案的缺點，并且能方便地調整出射光的光束角，根據本發明的LED發光裝置能夠在定向照明和大面積照明之間進行切換，并且具有操作方便、成本低廉的優點。根據本發明提出了一種發光裝置，包括至少一個LED光源，其特征在于，還包括布置在所述至少一個LED光源的光路上的透鏡和反射器，所述光源可在相對于透鏡和反射器的在光路方向上的不同位置的第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置，所述至少一個光源所產生的至少部分光線至少經所述反射器調整到第一光束角，在所述第二位置，所述至少一個光源所產生的至少部分光線經所述透鏡調整到第二光束角，其中第二光束角大于所述第一光束角。根據本發明利用光源的可移動性以及由透鏡和反射器組成的光學組件共同實現了光束角的轉變，在光源的第一位置，至少利用反射器來實現較小的光束角，在光源的第二位置，利用透鏡來實現較大的光束角。優選地，還包括外殼，所述光源包括位于外殼的一端的第一光源，其中所述反射器位于所述第一光源的下游并且所述透鏡位于所述反射器的下游。從而使得在使用發光裝置的時候，在同一側就可產生具有不同光束角的光線。在該種情況下，優選地，所述第一光源所產生的光線經反射器和所述透鏡調整到第一光束角。根據本發明的一個優選方案，所述透鏡的外輪廓與所述反射器的外輪廓續接在一起并且所述反射器在外殼的一端限定出用于容納所述第一光源的第一容納腔。因此光源可以在反射器的兩個端部之間移動，即遠離所述透鏡的第一端和靠近所述透鏡的第二端之間移動。此外，所述透鏡的外輪廓與所述反射器的外輪廓續接在一起，提供了光線在各個方向上的擴散的可能性，為實現廣角度照明提供了可能性，此外還增加整個LED發光裝置的外觀的美觀性。根據本發明的一個優選方案，在所述第一位置，所述光源位于所述反射器的焦點并且所述光源所產生的光線經所述反射器反射后形成平行光束，所述平行光束入射到所述透鏡并經所述透鏡產生第一光束角。因此，透鏡對于平行光束的角度調整較小，實現了光束角較小的第一光束角。 優選地，在所述第二位置，所述光源位于所述反射器的靠近所述透鏡的第二端，所述光源所產生的光線入射到所述透鏡并產生具有第二光束角的光線。優選地，所述入射面和所述出射面之間的距離越小越好。在比較小的距離時，在光源位于第一位置時，透鏡對于輸出光的光束角的改變較小。該距離越小，透鏡對于輸出光的光束角的改變越小。根據本發明的另一個優選替換實施例，所述光源包括分別位于外殼兩側的第一光源和第二光源，所述反射器位于第一光源的光路上并且所述透鏡位于所述第二光源的光路上。在這種情況下，可以分別在兩端發出具有第一光束角的光束和具有第二光束角的光束。此時，在第一位置，僅僅利用反射器產生具有第一光束角的光束，而在第二位置，僅僅利用透鏡產生具有第二光束角的光束。優選地，所述第一光束角的角度范圍小于8°，以滿足定向照明的需求。優選地，反射器具有在橫截面上為拋物線形狀的輪廓。在光源位于所述反射器的焦點的情況下，拋物線形狀的輪廓尤其有助于輸出光束角較小的第一光束角。優選地，所述透鏡具有凹陷的圓弧形的入射面和設計為自由曲面的出射面。在光源位于第二位置時，凹陷的圓弧形的入射面有助于在各個方向接收入射光，入射光經過透鏡內部最終經設計為自由曲面的出射面出射。自由曲面的出射面用于對入射光進行重新分配。優選地，在所述第二位置，所述光源位于所述圓弧形的入射面的圓心位置。在光源位于圓心位置，反射器將基本上不會對于來自光源的光產生任何影響，僅僅透鏡改變來自光源的光的方向。優選地，所述入射面為半圓弧形。優選地，所述出射面旋轉對稱，以實現對稱的光分布圖案。所述出射面的形狀可設置用于產生均勻的圓形光分布圖案。根據本發明的一個優選方案，所述外殼包括至少在一端具有所述出光口的第二容納腔，另外的輔助組件設置在所述第二容納腔中。優選地，輔助組件包括散熱器，所述光源支撐在所述散熱器的至少一個側面上，通過散熱器的移動來實現所述光源的移動。散熱器承載光源以實現對于光源所產生的熱的較好散發。優選地，輔助組件還包括驅動器、電池以及用于連接所述驅動器和所述電池的電連接部，從而實現對光源的驅動。優選地，所述驅動器為升壓轉換器、降壓轉換器或者升-降壓轉換器。優選地，所述LED發光裝置還包括可由手進行操縱的開關，所述外殼在周壁上具有滑槽，所述開關可以經滑槽與所述散熱器連接并在所述滑槽中移動以控制所述光源在第一位置和第二位置之間切換，從而方便用戶手動在兩種光束角下切換。優選地，滑槽是沿著所述外殼的縱向軸線開設的線性槽。優選地，所述LED發光裝置為野營和火炬兩用燈。應該理解，以上的一般性描述和以下的詳細描述都是列舉和說明性質的，目的是為了對要求保護的本發明提供進一步的說明。
附圖構成本說明書的一部分，用于幫助進一步理解本發明。這些附解了本發明的實施例，并與說明書一起用來說明本發明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標號表示。圖中示出:圖1是根據本發明的第一具體實施例的LED發光裝置的在第一位置的示意圖；圖2是根據本發明的第一具體實施例的LED發光裝置的在第二位置的示意圖；圖3是根據本發明的第一具體實施例的LED發光裝置的反射器的示意圖；圖4是根據本發明的第一具體實施例的LED發光裝置的透鏡的示意圖。圖5是根據本發明的第二具體實施例的LED發光裝置的示意圖。
具體實施例方式圖1是根據本發明的第一具體實施例的LED發光裝置100的在第一位置的示意圖，圖2是根據本發明的第一具體實施例的LED發光裝置100的在第二位置的示意圖。圖1,2中示出了 LED發光裝置100包括殼體14、光源6、用于為光源6提供電能以及進行散熱的輔助組件，該輔助組件和光源6都位于殼體14內部。殼體14在一端具有開口 15，即出光口，為了調整光源6所產生的光的光輸出方向，設置了一個透鏡11和一個反射器7。二者順次設置在光輸出口上，反射器7圍繞光源6在光路方向上設置在光源6的下游。透鏡11緊鄰反射器7設置在反射器7的下游。從圖1中可以看出，此時光源6位于反射器7的遠離透鏡11的第一端，在該圖中，即位于反射器7的焦點位置。從而位于焦點位置處的光源6所產生的光可以經反射器7反射后形成平行光線，該平行光線接著入射到透鏡11中，由于透鏡11的入射面和出射面之間的距離較小，因此，對于平行光線的角度影響很小，使得輸出光的第一光束角保持在小于8°。為了實現較小的第一光束角，反射器7具有拋物線的形狀，如圖3所示出的根據本發明的第一具體實施例的LED發光裝置的反射器的示意圖，可以看出位于焦點位置處的光源所產生的光可以經反射器7反射后形成平行光線。透鏡11的入射面12和出射面13之間的距離越小，對于第一光束角的影響越小。從圖2中可以看出，此時，光源6位于反射器7的靠近透鏡11的第二端的第二位置，該第二位置同時是透鏡11的凹陷的在橫截面上為圓弧形入射面12的中心的位置，此時，光源6所產生的光線不再入射到反射器7上，而是直接入射到透鏡11上。此時反射器7對于最終的光分布沒有任何影響，因為LED光源6僅僅向前射出光。此時，僅僅具有自由形狀的透鏡11工作并且光束角會比較廣并且具有均勻的照明。從上可以看出，光源6的位置對于最終光束角的大小具有決定性的影響。由于透鏡11的出射面13為自由曲面，因此產生了均勻的廣泛的光分布，即實現了較大的光束角。如圖4所示出的根據本發明的第一具體實施例的LED發光裝置的透鏡11的示意圖，入射面12在橫截面上為圓弧形的，優選是半圓弧形，即立體上為球面或者半球面。出射面13設計為旋轉對稱。出射面13的主要功能是得到均勻的照明，例如圓形分布的照明-即蝙蝠形的光分布曲線。自由表面的形狀可以利用已知的算法來進行計算，例如Edge-ray理論、局部差分公式等方法，例如參考以下文章或書籍:tailored freeformoptical surfaces by Ries H,Muschaweck and nonimaging optics by Narkis Shatz andJohn C.Bortz0以及例如考慮到光通量守恒定律和斯涅爾定律，將想獲得的圓形光斑劃分成N等分，通過考慮輸入向量、法向向量和輸出向量的關系確定自由曲面的輪廓曲線中的點，具體參見文獻CN101749641A“用于大功率LED路燈照明的自由曲面偏光透鏡”。需要指出的是，要求出射的光束角為60度、100度或者120度，計算出來的曲線會有差別。第二光束角的范圍可以根據用戶的需求進行改變并且透鏡的形狀也可以相應地進行改變。光源6在從第一位置到第二位置的移動一直在由反射器7所限定的第一容納腔16中進行。光源6的這種移動性在根據本發明的LED發光裝置中這樣實現，即通過承載光源6的散熱器10的移動來實現。為了控制散熱器10的移動，LED發光裝置100還包括可由手進行操縱的開關1，外殼14在周壁上具有滑槽18，開關I可以經滑槽18與所述散熱器10連接并在所述滑槽18中移動以控制所述光源6在第一位置和第二位置之間切換。滑槽18是沿著所述外殼的縱向軸線開設的線性槽。除了控制光源6的運動以外，開關I還具有開啟和關閉發光裝置的功能。外殼14自身限定的腔體中設置輔助組件，輔助組件包括設置在所述散熱器10的第二側的驅動器2、電池3以及用于連接所述驅動器2和所述電池3的電連接部4。圖5是根據本發明的第二具體實施例的LED發光裝置的示意圖。與本發明的第一具體實施例不同的是，此時光源的數量可以設置為兩個。其中第一光源位于外殼的一端，在該端設置有反射器7。另外一個第二光源位于外殼的另一端，在該端上設置有透鏡11，反射器7位于第一光源的光路上并且透鏡11位于所述第二光源的光路上。此時，殼體14限定而成的第二容納腔具有兩個出光口，在容納腔中設置的輔助組件與第一具體實施例中略有不同，驅動器、電池以及用于連接所述驅動器和所述電池的電連接部設置在散熱器10的內腔中，散熱器10可以在兩側支撐分別支撐光源6。根據本發明的LED發光裝置100可以設置為兩用燈，即定向照明和廣角照明兩用燈，例如可以設計為野營和火炬兩用燈。以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。標號列表100 LED發光裝置I 光引擎2 驅動器3 電池4 電連接部6 光源7 反射器10散熱器11 透鏡
12入射面13出射面14 外殼15開口16第一容納腔17第二容納腔18 滑槽
權利要求
1.一種LED發光裝置(100)，包括至少一個LED光源￠)，其特征在于，還包括布置在所述至少一個LED光源(6)的光路上的透鏡(11)和反射器(7)，所述光源(6)可在相對于透鏡(11)和反射器(7)的在光路方向上的不同位置的第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置，所述至少一個光源(6)所產生的至少部分光線至少經所述反射器(7)調整為具有第一光束角的出射光束，在所述第二位置，所述至少一個光源(6)所產生的至少部分光線經所述透鏡(11)調整為具有第二光束角的出射光束，其中第二光束角大于所述第一光束角。
2.根據權利要求1所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，還包括外殼，所述光源包括位于外殼(14)的一端的第一光源。
3.根據權利要求2所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述反射器(7)位于所述第一光源的下游并且所述透鏡(11)位于所述反射器(7)的下游。
4.根據權利要求3所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述第一光源所產生的光線經所述反射器(7)和所述透鏡(11)調整到第一光束角。
5.根據權利要求4所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述透鏡(11)的外輪廓與所述反射器(7)的外輪廓續接在一起并且所述反射器(7)在外殼(14)的一端限定出用于容納所述第一光源的第一容納腔(16)。
6.根據權利要求4所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，在所述第一位置，所述第一光源位于所述反射器(7)的焦點并且所述第一光源所產生的光線所述反射器(7)反射后形成平行光束，所述平行光束入射到所述透鏡(11)并經所述透鏡(11)產生第一光束角。
7.根據權利要求4所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，在所述第二位置，所述光源(6)位于所述反射器(7)的靠近所述透鏡(11)的端部，所述光源(6)所產生的光線入射到所述透鏡(11)并產生具有 第二光束角的光線。
8.根據權利要求2所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，其中所述光源還包括位于外殼(14)的另一端的第二光源，所述反射器(7)位于第一光源的光路上并且所述透鏡(11)位于所述第二光源的光路上。
9.根據權利要求8所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，在所述第一位置，所述第一光源位于所述反射器(7)的焦點并且所述第一光源所產生的光線所述反射器(7)反射后形成平行光束并且出射，在所述第二位置，所述第二光源所產生的光線入射到所述透鏡并經所述透鏡(11)產生具有第二光束角的出射光。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述第一光束角的角度范圍小于8°。
11.根據權利要求1-9中任一項所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述反射器(7)具有在橫截面上為拋物線形狀的輪廓。
12.根據權利要求1-9中任一項所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述透鏡(11)具有在橫截面上為凹陷的圓弧形的入射面(12)和設計為自由曲面的出射面(13)。
13.根據權利要求12所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，在所述第二位置，所述光源(6)位于所述圓弧形的入射面(12)的圓心位置。
14.根據權利要求13所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述入射面(12)在橫截面上為半圓弧形。
15.根據權利要求12所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述出射面(13)旋轉對稱。
16.根據權利要求1-9中任一項所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述外殼(14)包括至少在一端具有用于所述光源的出光口(15)的第二容納腔(17)，另外的輔助組件設置在所述第二容納腔(17)中。
17.根據權利要求16所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述輔助組件包括散熱器(10)，所述光源(6)支撐在所述散熱器(10)的至少一個側面上，通過散熱器(10)的移動來實現所述第一光源出)的移動。
18.根據權利要求17所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述輔助組件還包括驅動器⑵、電池⑶以及用于連接所述驅動器⑵和所述電池(3)的電連接部(4)。
19.根據權利要求17所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述LED發光裝置(100)還包括可由手進行操縱的開關(I)，所述外殼(14)在周壁上具有滑槽(18)，所述開關(I)可以經滑槽(18)與所述散熱器(10)連接并在所述滑槽(18)中移動以控制所述光源(6)在第一位置和第二位置之間移動。
20.根據權利要求19所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述滑槽(18)是沿著所述外殼的縱向軸線開設的線性槽。
21.根據權利要求19所述的LED發光裝置(100)，其特征在于，所述LED發光裝置為野營和火炬兩 用燈。
全文摘要
本發明涉及一種LED發光裝置(100)，包括至少一個LED光源(6)，其特征在于，還包括布置在所述至少一個LED光源(6)的光路上的透鏡(11)和反射器(7)，所述光源(6)可在相對于透鏡(11)和反射器(7)的在光路方向上的不同位置的第一位置和第二位置之間移動，在所述第一位置，所述至少一個光源(6)所產生的光線至少經所述反射器(7)調整到第一光束角，在所述第二位置，所述至少一個光源(6)所產生的光線經所述透鏡(11)調整到第二光束角，其中第二光束角大于所述第一光束角。根據本發明的發光裝置具有能夠在定向照明和大面積照明之間進行切換的優點并且具有操作方便，成本低廉的優點。
文檔編號F21V7/06GK103206617SQ20121000775
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者胡飏, 林雪琴 申請人:歐司朗股份有限公司