專利名稱：發(fā)光二極管聚光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于基于LED (基于發(fā)光二極管)的聚光燈,且尤其是有關(guān)于(但非排他地)具有20°或更小的發(fā)射角度的聚光燈。
背景技術(shù)：
發(fā)射白光LED( “白色LED”)在所屬領(lǐng)域中已知并且是相對新近的創(chuàng)新。直到開發(fā)出以電磁譜的藍(lán)色/紫外線部分發(fā)射的LED，開發(fā)基于LED的白光源才變成實用。如所教示，例如在第5，998，925號美國專利中，白色LED包含一個或一個以上磷光體材料(即光致發(fā)光材料)，其吸收所述LED所發(fā)射的部分輻射并重新發(fā)射不同顏色(波長)的輻射。通常，所述LED芯片產(chǎn)生藍(lán)光且所述磷光體材料吸收一定百分比的所述藍(lán)光并重新發(fā)射黃光或綠光與紅光、綠光與黃光或黃光與紅光的組合。由所述LED產(chǎn)生而不被所述磷光體材料吸收的藍(lán)光部分與所述磷光體材料所發(fā)射的光組合提供了對人眼呈現(xiàn)為近乎白色的光。目前，關(guān)注最多的是使用高亮度白色LED以取代常規(guī)白熾燈泡、鹵素反射器燈及熒光燈。利用高亮度白色LED的大多數(shù)照明裝置包括多個LED取代常規(guī)光源組件及利用現(xiàn)有光學(xué)組件(例如反射器及/或透鏡)的布置。理想上聚光燈將產(chǎn)生照度(入射于表面上的每單位面積的光通量(功率))，所述照度跨所述燈的發(fā)射角度(光束擴(kuò)展)大體上是均勻的。然而，因為來自一盞燈的光發(fā)射局限于經(jīng)選擇的發(fā)射角度內(nèi)，所以這可導(dǎo)致的一較大比例的光發(fā)射集中于所述軸上，由此進(jìn)一步降低發(fā)射角度內(nèi)的照度均勻性。不像接近地近似于點光源的白熾燈，基于LED的燈產(chǎn)生經(jīng)常遠(yuǎn)離點光源的光，適合于要求開發(fā)LED燈的新光學(xué)布置以用于一般照明應(yīng)用。需要具有20°或更小的經(jīng)選擇的發(fā)射角度的基于LED的聚光燈。由Haitao YANG于2010年3月10日申請的共同待審中的第12/721，311號美國專利申請案(第US2010/0237760號公開案)教示基于LED的嵌燈，其包括導(dǎo)熱本體；多個發(fā)光二極管(LED)，其配置為陣列并經(jīng)安裝而與所述本體熱連通；及位于LED平面前面的反光罩。所述罩具有至少兩個平截頭圓錐(即其最高點被平行于底座的平面截斷的圓錐體)反光表面，所述表面圍繞LED陣列且經(jīng)配置使得在操作中所述燈所發(fā)射的光是在經(jīng)選擇的發(fā)射角度內(nèi)。雖然此配置可產(chǎn)生40°和更大的發(fā)射角度的良好的均勻照明，但是此配置不適于具有較小發(fā)射角度的聚光燈，且尤其是具有緊湊形狀因數(shù)的聚光燈。授予Mass技術(shù)有限公司(香港)的第CN201368347Y號中國專利教示LED反射器燈，其包括安裝于相應(yīng)光源面板上的至少兩個LED光源，所述面板又經(jīng)安裝以熱接觸至少一個導(dǎo)熱平板的相對面。在底部具有插槽的反射器杯使LED光源面板及導(dǎo)熱平板能插入所述反射器杯的底部，使得LED光源與所述反射器杯的中垂軸平行。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，一種LED聚光燈，其可操作以產(chǎn)生具有相對于所述聚光燈的發(fā)射軸測量的經(jīng)選擇的發(fā)射角度的光，所述聚光燈包括一盤形反射器及多個LED，其中所述LED經(jīng)配置使得在操作中每一者在與所述聚光燈的發(fā)射軸呈大體徑向方向上發(fā)射光，且其中每一 LED的光發(fā)射軸經(jīng)配置以與所述聚光燈的發(fā)射軸呈至少40°的角度。所述LED可配置使得其發(fā)射軸與所述聚光燈的發(fā)射軸呈銳角而在40°到85°的范圍中的角度處?；蛘咚鯨ED可經(jīng)配置使得其發(fā)射軸與所述聚光燈的發(fā)射軸呈鈍角而在95°到140°的范圍中的角度處。以此方式配置所述LED的發(fā)射軸使得能制造具有緊湊形狀因數(shù)及狹窄發(fā)射角度的聚光燈。在一個布置中，所述LED經(jīng)配置使得其發(fā)射軸大體上與所述聚光燈的發(fā)射軸正交。優(yōu)選的是所述LED經(jīng)配置為至少一個線性陣列，所述線性陣列位于與所述LED的發(fā)射軸及所述聚光燈的發(fā)射軸相互正交的線上。有利的是所述反射器包括與LED相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)大體拋物面反光表面(如通過橢圓的旋轉(zhuǎn)而界定的橢圓拋物面二次曲面)。所述反射表面可包括連續(xù)光滑表面或多面表面。在優(yōu)選的實施方案中，所述聚光燈進(jìn)一步包括導(dǎo)熱襯底，所述LED以熱連通方式安裝于所述導(dǎo)熱襯底上。在一個布置中，所述襯底為大體上平面的且所述LED安裝到所述襯底的相對面。優(yōu)選的是所述LED經(jīng)配置為所述襯底的相對面上的相應(yīng)線性陣列，且所述反射器包括與每一 LED相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)拋物面反光表面部分。例如在其中所述襯底是平面的一個實施方案中，四個LED經(jīng)配置為所述襯底的相對面上的相應(yīng)線性陣列，且所述反射器包括四個拋物面反光象限?；蛘撸鲆r底可為多邊形的形狀并且所述LED安裝到所述襯底的相應(yīng)面。優(yōu)選的襯底幾何形狀可包含三角形、正方形、長方形、五邊形及六邊形。為進(jìn)一步幫助耗散所述LED所產(chǎn)生的熱量，所述襯底可進(jìn)一步包括肋部分，其從所述襯底的一個或一個以上角落在徑向方向上延伸及/或從LED之間的襯底的面延伸。所述導(dǎo)熱襯底可包括金屬芯印刷電路板(MCPCB)。為幫助耗散所述LED所產(chǎn)生的熱量，所述襯底具有盡可能高的熱導(dǎo)率且優(yōu)選是至少ISOWnr1Ir1且有利的是至少ZOOWnT1K'所述襯底可包括鋁、鋁合金、鎂合金、銅、導(dǎo)熱陶瓷材料。與通過熱傳導(dǎo)及熱對流的過程而被動地耗散熱量的導(dǎo)熱襯底一樣，所述襯底也可包括主動冷卻，例如微熱回路或熱電冷卻元件。通常所述聚光燈經(jīng)配置使得所述發(fā)射角度是20°或更小并且優(yōu)選的是少于約10。。所述聚光燈可進(jìn)一步包括定位于反射器開口上方的光發(fā)散透光蓋。此蓋使得能通過改變所述蓋而更改所述聚光燈的發(fā)射角度。所述聚光燈可進(jìn)一步包括導(dǎo)熱本體且其中所述襯底與所述本體熱連通。所述本體的形狀優(yōu)選的是大體圓柱形、大體圓錐形或大體半球形的形狀。有利的是所述本體經(jīng)配置使得所述聚光燈可直接配合于現(xiàn)有照明器具中，且優(yōu)選經(jīng)配置使得其具有類似于標(biāo)準(zhǔn)形狀的形狀因數(shù)，例如多面反射器(MR) MR16或MRll，或拋物面鋁化反射器(PAR)PAR20、PAR30、PAR38、PAR56 或 PAR64。所述反射器可包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯、丙烯酸或其它聚合物材料，且有利的是具有表面金屬化以最大化所述反射器的反射率?；蛘咚龇瓷淦骺砂▽?dǎo)熱材料，例如鋁、鋁合金或鎂合金。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種LED聚光燈，其可操作以發(fā)射具有相對于所述聚光燈的發(fā)射軸測量的經(jīng)選擇的發(fā)射角度的光，包括一盤形反射器及多個LED，每一 LED具有相應(yīng)光發(fā)射軸，其中所述LED經(jīng)配置使得在操作中每一者在大體上與所述聚光燈的發(fā)射軸正交的徑向方向上發(fā)射光，且其中所述反射器包括多個大體拋物面反光表面部分，其中每一反光表面部分與所述LED中的相應(yīng)一者相關(guān) 聯(lián)。優(yōu)選的是所述LED經(jīng)配置為至少一個線性陣列并且位于與所述LED的發(fā)射軸及所述聚光燈的發(fā)射軸相互正交的線上。有利的是所述聚光燈進(jìn)一步包括大體上平面導(dǎo)熱襯底，且其中所述LED與所述襯底熱連通而安裝到所述襯底的相對面。


為更好地了解本發(fā)明，現(xiàn)將參考附圖僅通過實例描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的LED聚光燈，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的LED聚光燈的透視圖；圖2是圖1的LED聚光燈的分解透視圖；圖3是圖1的聚光燈的端視圖；圖4是聚光燈反射器的透視圖；圖5是說明本發(fā)明的聚光燈的操作原理的穿過圖3的線“A-A”的示意剖面圖；圖6是多面聚光燈反射器的透視圖；圖7a到7c展示根據(jù)本發(fā)明的LED聚光燈的替代光學(xué)配置的示意平面圖；及圖8a及Sb是說明根據(jù)本發(fā)明的LED聚光燈的替代光學(xué)配置的示意剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例涉及基于LED的聚光燈，其包括通常大體呈拋物面形狀的盤形反射器及多個LED，所述LED的發(fā)射軸經(jīng)配置以與所述聚光燈的發(fā)射軸呈至少40°的角度而在大體徑向方向上延伸。在優(yōu)選的實施例中，所述LED經(jīng)配置使得其發(fā)射軸大體上與所述聚光燈的發(fā)射軸正交。以此方式配置所述LED的發(fā)射軸，尤其是將其配置為大體上與所述聚光燈的發(fā)射軸正交，能實現(xiàn)具有緊湊形狀因數(shù)的聚光燈(例如多面反射器MR16 (02"或050 mm域MRlI (01 5”或040 mm))，所述聚光燈仍具有狹窄發(fā)射角度Θ (通常小于20° )。為幫助散熱，所述LED可經(jīng)安裝而與導(dǎo)熱襯底熱連通。在一個布置中，所述襯底大體上呈平面的形狀且所述LED安裝到所述襯底的相對面。為使更多LED能并入具有緊湊形狀因數(shù)的聚光燈中并由此產(chǎn)生更大發(fā)射強(qiáng)度，所述LED可被配置成在徑向方向上延伸的線性陣列。為確保光的均勻發(fā)射，所述反射器有利地包括多個大體拋物面反光表面部分，其中每一反光表面部分與LED中的相應(yīng)一者相關(guān)聯(lián)。在其它實施例中，所述襯底可為多邊形的形狀，例如三角形、正方形或長方形、五邊形或六邊形的形狀，且所述LED安裝到所述襯底的每一面。貫穿本專利說明書，相同參考數(shù)字用于表示相同零件?，F(xiàn)在將參考圖1到4描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的基于LED的聚光燈10，其中圖1是所述聚光燈的透視圖，圖2是所述聚光燈的分解透視圖，圖3是所述聚光燈的端視圖及圖4是聚光燈反射器的透視圖。聚光燈10經(jīng)配置以產(chǎn)生白光，所述白光具有 3100K的相關(guān)色溫(CCT)、 250流明的發(fā)射強(qiáng)度及10° (點)的標(biāo)稱(經(jīng)選擇)光束擴(kuò)展(發(fā)射角度Θ -從中心軸12測量的發(fā)散角度)。所述聚光燈通常在IOOcm的距離處產(chǎn)生 1400勒克司(Lux)的照度，并預(yù)期用作對可從12V交流供應(yīng)器操作的MR16鹵素?zé)舻哪芰坑行鎿Q件。
聚光燈10包括中空的大體圓錐形導(dǎo)熱本體14，其外表面類似于圓錐的平截頭體；即一個圓錐體，其最高點(頂點)被平行底座的平面截斷(即平截頭圓錐)。出于美學(xué)原因，本體14的形狀因數(shù)經(jīng)配置以類似于標(biāo)準(zhǔn)MR16本體形狀。配置本體14使得其形狀因數(shù)類似于標(biāo)準(zhǔn)形狀另外使燈10能在現(xiàn)有照明器具(例如聚光燈器具、軌道照明器具或凹陷式照明器具)中直接改裝。本體14由壓鑄鋁制造且如所展示可包括橫向延伸的散熱翼片(葉脈)16，其圍繞本體14的外彎曲表面圓周式隔開。如所展示，翼片16沿平截頭圓錐本體14的長度以螺旋方式延伸。在所述本體的前部(即所述圓錐體的底座)，翼片16與環(huán)形輪緣18 一起界定配置為環(huán)形陣列的多個空氣入口 20，所述環(huán)形陣列允許在所述翼片之間從所述本體的正面到所述本體的后面的氣流22 (圖1中的粗箭頭所指示)以增加所述聚光燈的冷卻?；蛘咚霰倔w可由鋁合金、鎂合金、負(fù)載金屬的塑料材料或?qū)崽沾刹牧?例如鋁碳化硅(AlSiC))構(gòu)造。優(yōu)選的是所述本體是導(dǎo)熱的且具有至少ISOWnr1Ir1的熱導(dǎo)率。聚光燈10進(jìn)一步包括雙插針連接器底座24⑶5. 3或GX5. 3以使所述聚光燈能使用標(biāo)準(zhǔn)照明器具(未展示)直接連接到12V交流電源。將了解，取決于預(yù)期的應(yīng)用可使用其它連接器帽，例如(例如)用于IlOV及220V操作的雙插針扭鎖器(卡口)GUlO底座或Edison螺旋底座。如所展示，連接器帽24可安裝到本體14的經(jīng)截斷的最高點。聚光燈10進(jìn)一步包括安裝于本體14的正面(即所述圓錐體的底座)內(nèi)的盤形反射器26，其經(jīng)配置以界定所述聚光燈的經(jīng)選擇的發(fā)射角度(光束擴(kuò)展)(即θ=10° )。反射器26的內(nèi)表面包括如通過橢圓的旋轉(zhuǎn)而界定的四個橢圓拋物面二次曲面26a、26b、26c、26d。如將進(jìn)一步描述，每一拋物面表面與相應(yīng)LED相關(guān)聯(lián)。如所展示，反射器26可包括多面反射器，但其也可包括連續(xù)彎曲表面。反射器26優(yōu)選地由ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)或另一聚合物材料制造，所述聚合物材料例如聚碳酸酯或丙烯酸，其具有反光表面，例如應(yīng)用于其內(nèi)表面的鉻、鋁或銀的金屬化層?；蛘叻瓷淦?6可包括具有良好的熱導(dǎo)率(即通常至少ISOWnr1Ir1且優(yōu)選地至少ZOOWmH的材料(例如鋁或鋁合金)以幫助散熱。為進(jìn)一步幫助散熱，反射器26可熱耦合到本體14。如最佳在圖2中所見到，平面導(dǎo)熱襯底28可安裝于本體14內(nèi)的徑向延伸插槽30中。襯底28優(yōu)選地經(jīng)安裝而與本體14熱連通。在一個實施例中，襯底28包括金屬芯印刷電路板(MCPCB)。如已知，MCPCB包括由金屬芯底座(通常為鋁)、導(dǎo)熱/電絕緣電介質(zhì)層及用于以所需的電路配置電連接電組件的銅電路層組成的層狀結(jié)構(gòu)。MCPCB28的金屬芯底座經(jīng)安裝而在導(dǎo)熱化合物的幫助下與導(dǎo)熱本體14熱連通，所述導(dǎo)熱化合物(舉例而言)例如為含有標(biāo)準(zhǔn)散熱器化合物(其含有氧化鈹或氮化鋁)的粘合劑。在替代布置中，所述襯底可包括具有良好的熱導(dǎo)率(即通常至少ISOWnr1Ir1且優(yōu)選地至少SOOWnr1Ir1)的其它材料，例如鋁合金、銅或銅合金。為進(jìn)一步幫助散熱，襯底28可進(jìn)一步并入有額外的冷卻裝置，例如微回路熱管的布置或基于Peltier-Seebeck效應(yīng)的熱電冷卻器。聚光燈10進(jìn)一步包括四個1.1ff LED32a到32d，其中相應(yīng)對的LED32a、32b及32c、32d安裝到襯底28的相對面。用于操作LED32的驅(qū)動器電路(未展示)可安裝到所述MCPCB并安放于本體14內(nèi)在所述反射器下方的空腔中。每一 LED32經(jīng)安裝而與所述襯底良好熱連通且可包括陶瓷封裝的1.1W基于氮化鎵的藍(lán)色發(fā)射LED芯片。所述LED芯片產(chǎn)生具有峰值波長在400nm到480nm的范圍中且通常為455nm的藍(lán)光。由于一般要求產(chǎn)生白光，因此每一 LED32進(jìn)一步包含一個或一個以上磷光體(光致發(fā)光)材料，其吸收由所述LED芯片發(fā)射的某一比例的藍(lán)光并發(fā)射黃光、綠光、紅光或其組合。與所述磷光體材料所發(fā)射的光組合的未被所述磷光體材料吸收的藍(lán)光為LED32帶來呈現(xiàn)白色的發(fā)射產(chǎn)物。所述磷光體材料(其通常是粉末形狀)與透明粘結(jié)劑材料(例如聚合物材料(例如熱或UV可固化硅酮或環(huán)氧樹脂材料))混合，且所述聚合物/磷光體混合物應(yīng)用于每一LED芯片的發(fā)光面。如已知，所述LED的發(fā)射產(chǎn)物的顏色及/或CCT是由所述磷光體材料組合物、磷光體材料的數(shù)量等決定。用以產(chǎn)生白光的所需顏色或CCT所要求的磷光體材料可包括呈粉末形狀的任意磷光體材料且可包括無機(jī)或有機(jī)磷光體，舉例而言，例如一般組合物為A3Si (0，D)5*A2Si(0，D)4的基于硅酸鹽的磷光體，其中Si是硅、O是氧、A包括鍶(Sr)、鋇(Ba)、鎂(Mg)或鈣(Ca)且D包括氯(Cl)、氟(F)、氮(N)或硫(S)。所述磷光體材料(其通常呈粉末形狀)與透明粘結(jié)劑材料(例如聚合物材料(例如熱或UV可固化硅酮或環(huán)氧樹脂材料))混合，且所述聚合物/磷光體混合物以具有均勻厚度的一個或一個以上層的形式應(yīng)用于光導(dǎo)32的發(fā)光面。所述聚光燈的發(fā)射產(chǎn)物的顏色及/或CCT是由所述磷光體材料組合物及磷光體材料的數(shù)量決定。用以產(chǎn)生白光的所需顏色或CCT所要求的磷光體材料可包括呈粉末形狀的任意磷光體材料且可包括無機(jī)或有機(jī)磷光體，舉例而言，例如一般組合物為A3Si (0，D)5*A2Si(0，D)4的基于硅酸鹽的磷光體，其中Si是硅、O是氧、A包括鍶(Sr)、鋇(Ba)、鎂(Mg)或鈣(Ca)且D包括氯(Cl)、氟(F)、氮(N)或硫(S)?；诠杷猁}的磷光體的實例揭示于美國專利案第7，575，697號“銪活化的基于硅酸鹽的綠色磷光體”(轉(zhuǎn)讓給Intematix公司)、第7，601，276號“兩相的基于硅酸鹽的黃色磷光體”(轉(zhuǎn)讓給Intematix公司)、第7，655, 156號“基于娃酸鹽的橙色磷光體”(轉(zhuǎn)讓給Intematix公司)及第7，311，858號“基于硅酸鹽的黃色-綠色磷光體”(轉(zhuǎn)讓給Intematix公司)中。所述磷光體也可包括例如在美國專利案第7，541，728號“基于鋁酸鹽的綠色磷光體”(轉(zhuǎn)讓給Intematix公司)及第7，390, 437號“基于招酸鹽的藍(lán)色磷光體”(轉(zhuǎn)讓給Intematix公司)中教示的基于鋁酸鹽的材料，如美國專利案第7，648，650號“鋁硅酸鹽橙色-紅色磷光體”(轉(zhuǎn)讓給Intematix公司)中所教示的鋁硅酸鹽磷光體，或例如在2009年12月7日申請的共同待審中的第12/632，550號美國專利申請案(第US2010/0308712號公開案)中教示的基于氮化物的紅色磷光體材料。將了解，所述磷光體材料不限于本文所描述的實例且可包括任意磷光體材料，其包含氮化物及/或硫酸鹽磷光體材料、氧氮化物及氧硫酸鹽磷光體或石榴石材料(YAG)。根據(jù)本發(fā)明，每一 LED32經(jīng)配置使得其發(fā)射軸34a、34b、34c、34d大體上與所述聚光燈的發(fā)射軸12正交。如圖3中所展示，每一對LED32a、32b和32c、36d經(jīng)配置為線性陣列，其中將每一 LED定位在離所述聚光燈的發(fā)射軸12相同距離d處。將了解，所述LED經(jīng)配置為線性陣列且位于與LED34的發(fā)射軸及所述聚光燈的發(fā)射軸12相互正交的線40上。由于所述LED的發(fā)射軸在徑向方向上隔開，因此反射器26包括經(jīng)配置為象限的四個橢圓拋物面二次曲面反光表面部分26a、26b、26c、26d。每一拋物面表面以相關(guān)聯(lián)LED為中心。通過以此方式配置反射器26,聚光燈10產(chǎn)生大體上圓形的光發(fā)射。如圖2及4中所展示，反射器26進(jìn)一步包括其底座中的徑向延伸通槽36，由此使反射器26能越過襯底28插入到本體14中。反射器26可進(jìn)一步包含從插槽36延伸的相應(yīng)通孔38以使反射器26能越過具有安裝在適當(dāng)位置的LED32的襯底28而插入。任選地，如圖2中所指示，所述聚光燈可進(jìn)一步包括安裝到反射器26的正面開口 的透光正面蓋(窗)42。為易于了解，蓋42在圖1中未展示。通常蓋42包括透光(透明)窗，例如聚合物材料，例如聚碳酸酯或丙烯酸或玻璃。還設(shè)想蓋42包括透鏡，例如菲涅耳(Fresnel)透鏡，由此能通過改變所述蓋而更改所述聚光燈的發(fā)射角度。通常蓋42將包括光發(fā)散透鏡，但也可包括發(fā)散透鏡。圖5是展示本發(fā)明的聚光燈10的操作原理的穿過圖3的線“A-A”的示意剖面圖。為易于了解，LED32在圖5中表示為點光源，但將了解，實踐上每一 LED可包括發(fā)光元件的ID或2D陣列。此外，圖5中僅表示位于紙的平面內(nèi)的光線。如從附圖中可見到，LED32中的每一者經(jīng)配置使得其發(fā)射軸34與所述聚光燈的發(fā)射軸12正交。在操作中，LED32在與所述聚光燈的發(fā)射軸12呈大體徑向方向上發(fā)射光44,且然后此光被反射器26的相關(guān)聯(lián)內(nèi)拋物面反光表面反射，使得來自所述聚光燈的光發(fā)射大體上局限于發(fā)射角度Θ (例如10° )。反射器26可經(jīng)配置使得在經(jīng)選擇的發(fā)射角度Θ內(nèi)發(fā)生半高全寬(FWHM)發(fā)射。將LED32的發(fā)射軸34配置為大體上與所述聚光燈的發(fā)射軸12正交使得所述LED在大體徑向方向上發(fā)射光，使得能制造具有緊湊形狀因數(shù)及狹窄發(fā)射角度的聚光燈。此外通過配置反射器26使得每一 LED具有相關(guān)聯(lián)拋物面反光表面，確保了所述聚光燈產(chǎn)生大體上圓形發(fā)射產(chǎn)物。圖6是用于本發(fā)明的聚光燈的替代多面反射器26的透視表示法。反射器26具有與圖4的反射器相同的形狀，其中反光拋物面表面是通過連接平面表面而界定。盡管本發(fā)明的出現(xiàn)與具有小形狀因數(shù)的例如MR16及MRll的LED聚光燈有關(guān)，但也設(shè)想本發(fā)明應(yīng)用于其它燈，包含拋物面鋁化反射器(PAR)燈，例如PAR20 (02.5”或06.5 cm)、PAR30 (03.75”或09.5 cm)、PAR38 (04.75"或012.2 cm)、PAR56 (07”或017.5隱)及 PAR64 (08”或020 cm)燈。圖7a到7c是適用于較大形狀因數(shù)聚光燈的根據(jù)本發(fā)明的LED聚光燈的替代光學(xué)配置的示意端視圖。在這些聚光燈中，襯底28是多邊形的形狀，且一個或一個以上LED安裝到所述襯底的相應(yīng)面。例如圖7a中，襯底28在軸向12方向上是三角形的形狀且相應(yīng)LED32a.32b.32c安裝到襯底28的每一面。根據(jù)本發(fā)明，每一 LED32經(jīng)配置使得其發(fā)射軸34a.34b.34c在徑向方向上延伸且大體上與所述聚光燈的發(fā)射軸12正交。反射器26包括三個扇區(qū)，每一扇區(qū)包括拋物面反光表面部分26a、26b、26c，其中每一表面部分與LED中的相應(yīng)一者相關(guān)聯(lián)。為幫助耗散所述LED所產(chǎn)生的熱量，襯底28可進(jìn)一步包括相應(yīng)肋部分，其從所述襯底的每一角落在徑向方向上延伸。肋部分的此配置增加了所述襯底的熱質(zhì)量，這對于較高功率聚光燈特別重要。
圖7b展示聚光燈，其中襯底28在軸向方向上是正方形的形狀且相應(yīng)LED32a、32b、32c、32d安裝到襯底28的每一面。根據(jù)本發(fā)明，每一 LED經(jīng)配置使得其發(fā)射軸34a、34b、34c、34d是在徑向方向上且大體上與所述聚光燈的發(fā)射軸12正交。在此配置中，反射器26包括四個象限拋物面反光表面部分26a、26b、26c、26d，其中每一表面部分與LED中的相應(yīng)一者相關(guān)聯(lián)。如所展示，且為幫助散熱，襯底28可進(jìn)一步包括相應(yīng)肋部分46，其從所述襯底的每一角落在徑向方向上延伸。在圖7c中，襯底28在軸向方向上是長方形的形狀且八個LED32a到32h安裝到襯底28的面。如所說明，單一 LED32a、32e安裝到每一較短端面且三個LED32b到32d與32f到32h的線性陣列安裝到較長側(cè)面。每一 LED經(jīng)配置使得其發(fā)射軸34a到34h是在大體徑向方向上且大體上與所述聚光燈的發(fā)射軸12正交。在此配置中，反射器26包括八個扇區(qū)，所述扇區(qū)包括拋物面反光表面部分26a到26h，其中每一表面部分與相應(yīng)LED相關(guān)聯(lián)。為幫助散熱，襯底28可進(jìn)一步包括相應(yīng)肋部分46,其從所述襯底的每一角落在徑向方向上延 伸。另外，盡管圖7c中未展示，但襯底28可進(jìn)一步包括相應(yīng)肋部分，其從所述襯底的面在徑向方向上從LED對之間延伸。本發(fā)明的聚光燈不限于所描述的特定實施例，且可做出在本發(fā)明的范圍內(nèi)的變動。例如，如圖8a及Sb中所展示，LED32可經(jīng)配置使得其發(fā)射軸34以不同于與發(fā)射軸12呈90°的角度而在與所述聚光燈的發(fā)射軸12呈大體徑向方向上延伸。在圖8a中，LED32經(jīng)配置使得其發(fā)射軸34以與所述聚光燈的發(fā)射軸12呈銳角φ在大體徑向方向上延伸。通常φ可在40°到85°的范圍中。在圖8b中，LED32經(jīng)配置使得其發(fā)射軸34以與所述聚光燈的發(fā)射軸12呈鈍角φ在大體徑向方向上延伸。通常φ可在95°到140°的范圍中。不只標(biāo)準(zhǔn)形狀，本體14還可具有非標(biāo)準(zhǔn)形狀因數(shù)并經(jīng)配置使得所述燈可在標(biāo)準(zhǔn)照明器具中改裝。此類幾何形狀的實例可取決于所預(yù)期的應(yīng)用而包含例如大體圓柱形或大體半球形的本體。此外所述發(fā)明性概念可應(yīng)用于具有其它發(fā)射角度(例如從窄點(Θ =8° )到寬泛光(θ=60° )的范圍變化的發(fā)射角度)的燈。通常對于向下照明及一般照明應(yīng)用，所述發(fā)射角度Θ是大約30°、45°或60°。將了解，根據(jù)本發(fā)明的聚光燈可包括其它LED芯片，例如基于碳化硅(SiC)、硒化鋅(ZnSe)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁(AlN)或氮化鋁鎵(AlGaN)的LED芯片，其發(fā)射藍(lán)光或紫外光。
權(quán)利要求
1.一種LED聚光燈，其可操作以發(fā)射具有相對于所述聚光燈的發(fā)射軸測量的經(jīng)選擇的發(fā)射角度的光，所述聚光燈包括 一盤形反射器，及 多個LED，每一 LED具有相應(yīng)光發(fā)射軸， 其中所述LED經(jīng)配置使得在操作中每一者在與所述聚光燈的所述發(fā)射軸呈大體徑向方向上發(fā)射光，且其中每一 LED的所述光發(fā)射軸經(jīng)配置以與所述聚光燈的所述發(fā)射軸呈至少40°的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光燈，其中所述LED經(jīng)配置使得所述LED的發(fā)射軸與所述聚光燈的所述發(fā)射軸呈銳角而在40°到85°的范圍中的角度處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光燈，其中所述LED經(jīng)配置使得所述LED的發(fā)射軸與所述聚光燈的所述發(fā)射軸呈鈍角而在95°到140°的范圍中的角度處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光燈，其中所述LED經(jīng)配置使得所述LED的發(fā)射軸大體上與所述聚光燈的所述發(fā)射軸正交。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚光燈，其中所述LED經(jīng)配置為至少一個線性陣列，所述線性陣列位于與所述LED的所述發(fā)射軸及所述聚光燈的所述發(fā)射軸相互正交的線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求5所述的聚光燈，其中所述反射器包括多個大體拋物面反光表面部分，其中每一反光表面部分與所述LED中的相應(yīng)一者相關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光燈，且其進(jìn)一步包括導(dǎo)熱襯底且其中所述LED經(jīng)安裝而與所述襯底熱連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚光燈，其中所述襯底為大體上平面的且所述LED安裝到所述襯底的相對面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚光燈，其中所述LED經(jīng)配置為線性陣列，所述線性陣列位于與所述LED的所述發(fā)射軸及所述聚光燈的所述發(fā)射軸相互正交的線上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚光燈，其中所述反射器包括多個大體拋物面反光表面部分，其中每一反光表面部分與所述LED中的相應(yīng)一者相關(guān)聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚光燈，其中所述襯底是多邊形且所述LED安裝到所述襯底的面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚光燈，其中所述襯底選自由下列各項組成的群組三角形、正方形、長方形、五邊形及六邊形。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚光燈，其中所述反射器包括多個大體拋物面反光表面部分，其中每一反光表面部分與所述LED中的相應(yīng)一者相關(guān)聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的聚光燈，其中所述襯底進(jìn)一步包括若干肋部分，所述肋部分從所述襯底的至少一個角落及/或至少一個面在徑向方向上延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚光燈，其中所述襯底具有選自由下列各項組成的群組的熱導(dǎo)率至少ISOWnr1Ir1及至少ZOOWnT1K'
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚光燈，其中所述襯底包括選自由下列各項組成的群組的材料金屬芯印刷電路板、鋁、鋁合金、鎂合金、銅及導(dǎo)熱陶瓷材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光燈，其中所述聚光燈的所述經(jīng)選擇的發(fā)射角度是20°或更小。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光燈，其中所述聚光燈的所述經(jīng)選擇的發(fā)射角度是10°或更小。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光燈，且其進(jìn)一步包括定位于反射器開口上方的光發(fā)散誘光蓋。
20.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚光燈，且其進(jìn)一步包括導(dǎo)熱本體且其中所述襯底與所述本體熱連通。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的聚光燈，其中所述本體的形狀選自由下列各項組成的群組大體圓柱形、大體圓錐形及大體半球形的形狀。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的聚光燈，其中所述本體經(jīng)配置使得所述聚光燈可配合于現(xiàn)有照明器具中。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的聚光燈，其中所述本體經(jīng)配置使得所述本體具有類似于標(biāo)準(zhǔn)形狀的形狀因數(shù)，所述標(biāo)準(zhǔn)形狀選自由下列各項組成的群組MR16、MRl1、PAR20、PAR30、PAR38、PAR56 及 PAR64。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光燈，其中所述反射器選自由下列各項組成的群組丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯、丙烯酸酯、聚合物材料、鋁、鋁合金及鎂合金。
25.—種LED聚光燈，其可操作以發(fā)射具有相對于所述聚光燈的發(fā)射軸測量的經(jīng)選擇的發(fā)射角度的光，所述聚光燈包括 一盤形反射器，及 多個LED，每一 LED具有相應(yīng)光發(fā)射軸， 其中所述LED經(jīng)配置使得在操作中每一者在大體上與所述聚光燈的所述發(fā)射軸正交的徑向方向上發(fā)射光，且其中所述反射器包括多個大體拋物面反光表面部分，其中每一反光表面部分與所述LED中的相應(yīng)一者相關(guān)聯(lián)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的聚光燈，其中所述LED經(jīng)配置為至少一個線性陣列，所述線性陣列位于與所述LED的所述發(fā)射軸及所述聚光燈的所述發(fā)射軸相互正交的線上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的聚光燈，且其進(jìn)一步包括大體上平面導(dǎo)熱襯底且其中所述LED與所述襯底熱連通而安裝到所述襯底的相對面。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種LED聚光燈，其可操作以發(fā)射具有相對于所述聚光燈的發(fā)射軸測量的經(jīng)選擇的發(fā)射角度的光，所述聚光燈包括一盤形(拋物面)反射器及多個LED，其中所述LED經(jīng)配置使得在操作中每一者在與所述聚光燈的所述發(fā)射軸呈大體徑向方向上發(fā)射光，且其中所述LED的光發(fā)射軸經(jīng)配置以與所述聚光燈的所述發(fā)射軸呈至少40°的角度。在優(yōu)選的實施例中，所述LED經(jīng)配置使得其發(fā)射軸大體上與所述聚光燈的所述發(fā)射軸正交，且所述反射器包括與所述LED中的相應(yīng)一者相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)拋物面反光表面部分。
文檔編號F21V7/00GK103003624SQ201180034986
公開日2013年3月27日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者楊海濤, 李依群 申請人:英特曼帝克司公司