Led 設(shè)備中的屏蔽構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】一種LED設(shè)備(10)，其用于沿向下方向(48)和向外方向(49)朝向優(yōu)選側(cè)(36)照明，所述LED設(shè)備包括位于LED封裝(14)和副透鏡構(gòu)件(20)上方的層形式的屏蔽構(gòu)件(24)。所述屏蔽構(gòu)件(24)具有屏蔽部(26)及其周圍的大致平坦的非屏蔽部(28)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述屏蔽部(26)在副透鏡構(gòu)件(20)的透鏡部(32)的一部分上方延伸。罩(40)優(yōu)選相對(duì)于副透鏡構(gòu)件(20)、主透鏡(16)和LED封裝(14)固定所述屏蔽構(gòu)件(24)，所述屏蔽構(gòu)件(24)優(yōu)選被夾持在所述罩(40)與所述副透鏡構(gòu)件(20)的凸緣(34)之間。
【專利說明】LED設(shè)備中的屏蔽構(gòu)件
[0001]本申請(qǐng)是名稱為“LED設(shè)備中的屏蔽構(gòu)件”、國際申請(qǐng)日為2008年5月2日、國際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2008/005854、國家申請(qǐng)?zhí)枮?00880014626.0的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明大體上涉及照明系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地涉及用于利用LED (發(fā)光二極管)源朝向優(yōu)選側(cè)以預(yù)定光強(qiáng)圖案照亮區(qū)域的照明設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0003]不斷需求低成本且節(jié)能的照明設(shè)備。LED提供節(jié)能的光源，并且隨著時(shí)間的推移LED技術(shù)的進(jìn)步正在提供更高的效率。利用LED作為光源的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)只不過是這種光源的小尺寸轉(zhuǎn)化成包含這種光源的燈具中的低材料用量，從而帶來附隨的成本效益。
[0004]各種用途的照明系統(tǒng)的優(yōu)選性能要求涉及不期望照明區(qū)域中的“光溢出”的自由度。例如，優(yōu)選的是道路和停車場照明系統(tǒng)在待照明區(qū)域上具有優(yōu)異的光分布，但是相鄰區(qū)域盡可能免于照明。更具體地說，在向道路或停車場提供照明時(shí)，需要能夠同時(shí)向下和優(yōu)選橫向方向引導(dǎo)光而避免相鄰房產(chǎn)上的侵入照明。當(dāng)利用LED作為光源時(shí)可能難以解決此類擔(dān)憂，尤其是在單個(gè)燈具中利用許多LED的情況下更是如此。
[0005]已研制出具有光屏蔽的各種LED燈具。在以下的美國專利中公開了這種現(xiàn)有技術(shù)燈具的實(shí)例:專利N0.7，019，334(Yatsuda等)、專利N0.6，972，439 (Kim等)以及專利公報(bào)N0.US 2006/0175626(Wall Jr.)和 US 2006/0158080(Nakano 等)。
[0006]具有屏蔽的現(xiàn)有技術(shù)的LED燈具具有本發(fā)明要解決的某些缺點(diǎn)和不足。具體地說，需要帶有定向屏蔽的改進(jìn)LED燈具，所述定向屏蔽便于精確制造同時(shí)具有改進(jìn)光分布效果(包括避免非優(yōu)選側(cè)光分布)。理想的是，制造成本經(jīng)濟(jì)的帶定向屏蔽的LED燈具能夠沿優(yōu)選方向在大照明區(qū)域提供高水平輸出，同時(shí)最小化沿非優(yōu)選方向的光。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供帶定向屏蔽的LED照明設(shè)備，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的包括以上涉及的某些問題和缺點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的另一目的是提供包括多LED燈具的帶定向屏蔽的LED照明設(shè)備，該定向屏蔽性質(zhì)上便于精確制造。
[0009]本發(fā)明的又一目的是提供帶定向屏蔽的LED照明設(shè)備，其具有以上優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)的光分布效果，包括避免非優(yōu)選側(cè)的光分布。
[0010]本發(fā)明的再一目的是提供帶定向屏蔽的LED照明設(shè)備，該定向屏蔽特別適于向道路和停車場之類的大照明區(qū)域提供高水平光輸出的LED燈具。
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供帶定向屏蔽的LED照明設(shè)備，其具有以成本經(jīng)濟(jì)的方式利用上述型式的屏蔽引導(dǎo)光的上述優(yōu)點(diǎn)。
[0012]從以下說明和附圖將會(huì)清楚本發(fā)明的這些和其它目的。
[0013]本發(fā)明是一種用于沿向下和向外方向朝向優(yōu)選側(cè)的改進(jìn)照明的LED設(shè)備。該設(shè)備為這樣的類型，其包括:安裝板；該安裝板上的具有主透鏡的LED封裝，所述主透鏡具有中央軸線；以及副透鏡構(gòu)件，其位于所述主透鏡上方并且在二者之間建立光路。本發(fā)明的該改進(jìn)設(shè)備包括位于所述安裝板、LED封裝和副透鏡構(gòu)件上方的層形式的屏蔽構(gòu)件，該屏蔽構(gòu)件具有屏蔽部及其周圍的大致平坦的非屏蔽部。
[0014]在某些優(yōu)選實(shí)施方式中，所述屏蔽構(gòu)件具有與所述光路對(duì)準(zhǔn)的屏蔽構(gòu)件孔，所述屏蔽部界定該屏蔽構(gòu)件孔。最優(yōu)選的是，所述副透鏡構(gòu)件包括透鏡部及其周圍的凸緣；并且所述屏蔽部在所述副透鏡構(gòu)件的透鏡部的一部分上方延伸。非常希望的是，所述屏蔽構(gòu)件具有與所述光路對(duì)準(zhǔn)的屏蔽構(gòu)件孔，所述屏蔽部界定該屏蔽構(gòu)件孔。
[0015]優(yōu)選的是，所述副透鏡構(gòu)件是非對(duì)稱的并具有這樣的照明圖案，該照明圖案具有優(yōu)選側(cè)和非優(yōu)選側(cè)。所述屏蔽部定位成攔截所述非優(yōu)選側(cè)上的光。優(yōu)選實(shí)施方式包括相對(duì)于所述副透鏡構(gòu)件、所述主透鏡和所述LED封裝固定所述屏蔽構(gòu)件的罩。所述罩具有與所述光路對(duì)準(zhǔn)的開口。
[0016]優(yōu)選實(shí)施方式包括夾持在所述罩與所述副透鏡構(gòu)件的凸緣之間的屏蔽構(gòu)件。優(yōu)選的是，所述副透鏡構(gòu)件的凸緣抵靠所述安裝板。當(dāng)所述罩被固定就位時(shí)，所述屏蔽構(gòu)件的非屏蔽部以及所述副透鏡構(gòu)件的凸緣被夾持。
[0017]在某些實(shí)施方式中，在所述屏蔽構(gòu)件與所述副透鏡之間布置彈性襯墊。最優(yōu)選的是，所述屏蔽部具有面向所述副透鏡的反射表面。
[0018]在非常優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述LED封裝、副透鏡構(gòu)件和屏蔽部為多個(gè)LED封裝、多個(gè)副透鏡構(gòu)件和多個(gè)屏蔽部。優(yōu)選的是，所述LED封裝在所述安裝板上相互隔開。非常優(yōu)選的是，各副透鏡構(gòu)件均位于對(duì)應(yīng)LED封裝的主透鏡上方，各主透鏡/副透鏡構(gòu)件對(duì)建立光路并具有中央軸線。還優(yōu)選的是，存在所述屏蔽構(gòu)件的多個(gè)屏蔽部。各屏蔽部均局部定位在各主透鏡/副透鏡構(gòu)件對(duì)上方，從而攔截從對(duì)應(yīng)LED封裝發(fā)射的一部分光。
[0019]用于沿向下和向外方向朝向優(yōu)選側(cè)照明的LED設(shè)備在一些實(shí)施方式中可包括安裝板以及其上的具有主透鏡的LED封裝，該主透鏡具有中央軸線。該改進(jìn)設(shè)備包括位于安裝板和LED封裝上方的層形式的屏蔽構(gòu)件。所述屏蔽構(gòu)件具有屏蔽部及其周圍的大致平坦的非屏蔽部。
[0020]這里所用的術(shù)語“向下”是為了方便本發(fā)明及其方面的描述，而不以任何方式規(guī)定設(shè)備沿任何取向的使用。換言之，“向下”不由重力方向限制。因而，若包含這里公開的本發(fā)明的光弓I導(dǎo)LED設(shè)備的燈具向上而非向下取向，或者沿某一橫向取向方向，則術(shù)語“向下”含有這樣的意義。由于本發(fā)明設(shè)備的重要應(yīng)用為從豎直光柱照明地面，因而使用了術(shù)語“向下”。注意，附圖基本上將這樣的“向下”方向示出為大致向上，因?yàn)樵诹Ⅲw圖中副透鏡的復(fù)合外透鏡表面的形象在這樣的取向最佳清楚可見。
[0021]這里所用的術(shù)語“LED封裝”是指包括基底、基底上的至少一個(gè)LED (有時(shí)稱為“模(die)”)以及模上方的主透鏡的組件。一個(gè)或多個(gè)——通常為幾個(gè)——LED封裝設(shè)置在安裝板上而形成稱為“LED模塊”的形式。一個(gè)或多個(gè)LED模塊用作各種創(chuàng)新燈具的光源。
[0022]本發(fā)明設(shè)備的最典型應(yīng)用是用于將多個(gè)此種裝置設(shè)置在所謂的LED模塊上時(shí)，在燈具內(nèi)使用一個(gè)或多個(gè)LED模塊以實(shí)現(xiàn)期望的照明。道路和停車場為這樣的應(yīng)用，不過還存在此種裝置的多種其它應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]附圖示出了包括本發(fā)明的上述特點(diǎn)和特征的優(yōu)選實(shí)施方式。從這些說明和附圖將容易理解本發(fā)明。在附圖中:
[0024]圖1是本發(fā)明的LED照明設(shè)備的立體圖，該LED照明設(shè)備是燈具的一部分；
[0025]圖2是圖1的照明設(shè)備的正視圖；
[0026]圖3是圖1的照明設(shè)備的分解立體圖；
[0027]圖4是圖1的照明設(shè)備的俯視圖；
[0028]圖5是屏蔽構(gòu)件層的屏蔽部的局部視圖；
[0029]圖6是沿圖4中所示的剖面7-7剖取的剖視圖；
[0030]圖7-8是圖1的照明設(shè)備的副透鏡之一的立體圖，主要示出了副透鏡的外透鏡表面；
[0031]圖9是內(nèi)裝有包括本發(fā)明LED設(shè)備的燈具的燈柱的示意立體圖；該燈柱沿道路側(cè)定位。
[0032]圖10是例如圖9中的具有上述照明設(shè)備但是不帶屏蔽層的燈具的二維光強(qiáng)分布。該燈具在本發(fā)明中未示出但不是現(xiàn)有技術(shù)。
[0033]圖11是例如圖9中的具有上述照明設(shè)備且?guī)в衅帘螌拥臒艟叩亩S光強(qiáng)分布。

【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1-4和圖9示出用于沿向下方向48和向外方向49朝向優(yōu)選側(cè)36照明的LED設(shè)備10。LED設(shè)備10包括:安裝板12 ;該安裝板上的具有主透鏡16的LED封裝14，該主透鏡16具有中央軸線18 ;以及副透鏡構(gòu)件20，其位于主透鏡16上方并在二者之間建立光路
22。如圖1和圖2所示，安裝板12連接至散熱片54。一個(gè)或多個(gè)(通常為幾個(gè))LED封裝14布置在安裝板12上而形成所謂的LED模塊58。一個(gè)或多個(gè)LED模塊58用作各種創(chuàng)新燈具。
[0035]如圖3中所示，層形式的屏蔽構(gòu)件24位于安裝板12、LED封裝14以及副透鏡構(gòu)件20上方。屏蔽構(gòu)件24具有屏蔽部26及其周圍的基本平坦的非屏蔽部28，如圖6中所見。圖5和圖6示出屏蔽構(gòu)件24具有與光路22對(duì)準(zhǔn)的屏蔽構(gòu)件孔30，屏蔽部26界定屏蔽構(gòu)件孔30。
[0036]如圖7和圖8中所示，副透鏡20包括基本透明的透鏡部32及其周圍的凸緣部34。透鏡部32與凸緣部34相鄰，如圖7和圖8中所示。屏蔽部26在副透鏡構(gòu)件20的一部分上方延伸。副透鏡構(gòu)件20是非對(duì)稱的，并具有照明圖案50，該照明圖案50具有優(yōu)選側(cè)36和非優(yōu)選側(cè)38，如圖9-11中所示。屏蔽部26定位成攔截非優(yōu)選側(cè)38上的光。
[0037]在圖10和圖11中，副透鏡20限定由附圖標(biāo)記36表示的優(yōu)選側(cè)。圖10和圖11還以附圖標(biāo)記38表示朝向相反的非優(yōu)選側(cè)38的方向。
[0038]圖10和圖11示出包含LED封裝14、單個(gè)主透鏡16以及單個(gè)副透鏡20的實(shí)施方式的二維光強(qiáng)分布50。利用光線跟蹤軟件模擬從LED設(shè)備10中發(fā)出的照度而產(chǎn)生圖10和圖11中的圖案50。
[0039]圖11中的照明圖案50的亮度示出利用屏蔽構(gòu)件層24的相對(duì)強(qiáng)度分布，表明從設(shè)備10發(fā)出的很大比例的光被設(shè)備10的屏蔽構(gòu)件層24朝向優(yōu)選側(cè)36重新引導(dǎo)，并且非優(yōu)選側(cè)38上僅有少量侵入光。圖10示出在不存在屏蔽構(gòu)件層24的情況下的相對(duì)強(qiáng)度分布，表明來自設(shè)備10的光不受阻擋，從而在非優(yōu)選側(cè)38上產(chǎn)生大量侵入光。
[0040]圖1-4示出罩40相對(duì)于副透鏡20、主透鏡16及LED封裝14固定屏蔽構(gòu)件24。罩40具有與光路22對(duì)準(zhǔn)的開口 42，如圖1-3中所示。屏蔽構(gòu)件24被夾持在罩40與副透鏡構(gòu)件20的凸緣34之間。
[0041]如圖6中所示，當(dāng)罩40被固定就位時(shí)，屏蔽構(gòu)件24的非屏蔽部28和副透鏡構(gòu)件20的凸緣34被夾持。在某些實(shí)施方式中，副透鏡20的凸緣34抵靠安裝板12被夾持。
[0042]在某些實(shí)施方式中，如圖6中所示，屏蔽構(gòu)件24的屏蔽部26具有面向副透鏡構(gòu)件
20的反射表面44。在LED設(shè)備10的另一實(shí)施方式中，封閉屏障構(gòu)件層-例如襯墊46-
被夾持在屏蔽構(gòu)件24與副透鏡構(gòu)件20之間，如圖3所示。在LED設(shè)備10的再一實(shí)施方式中，鋁層56被夾持在安裝板12與副透鏡20之間，如圖3中所見。
[0043]LED設(shè)備10可僅由安裝板12上的一個(gè)LED封裝14以及對(duì)應(yīng)的主透鏡16、副透鏡構(gòu)件20和屏蔽構(gòu)件24構(gòu)成，或者由安裝板12上的多個(gè)LED封裝14以及對(duì)應(yīng)的主透鏡16、副透鏡構(gòu)件20和屏蔽構(gòu)件24構(gòu)成。
[0044]在圖3中所示的某些實(shí)施方式中，多個(gè)LED封裝14在安裝板12上相互隔開。在某些實(shí)施方式中還存在多個(gè)副透鏡構(gòu)件20，如圖3中所示。各副透鏡構(gòu)件20位于對(duì)應(yīng)的LED封裝14的主透鏡16上方。各主透鏡/副透鏡構(gòu)件對(duì)52建立光路22，并具有中央軸線18，如圖6中所示。在某些實(shí)施方式中還存在屏蔽構(gòu)件24的多個(gè)屏蔽部26，如圖3中所示。如圖3和圖6中所示，各屏蔽部26均局部位于各主透鏡/副透鏡構(gòu)件對(duì)52上方，從而攔截從對(duì)應(yīng)的LED封裝14發(fā)射的一部分光路22。
[0045]這里論述和示出的多個(gè)部件可應(yīng)用寬范圍材料。盡管已根據(jù)【具體實(shí)施方式】描述了該設(shè)備的原理，然而應(yīng)當(dāng)清楚地知道這些描述僅以示例方式做出，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LED設(shè)備，其用于沿向下方向和向外方向朝向優(yōu)選側(cè)照明，所述LED設(shè)備包括:(a)安裝板；和(b)該安裝板上的LED裝置， 所述LED設(shè)備還包括: 非對(duì)稱的透鏡構(gòu)件，其具有位于所述LED裝置上方的透鏡部并且與所述LED裝置建立光路，所述透鏡構(gòu)件具有包括優(yōu)選側(cè)和非優(yōu)選側(cè)的照明圖案；以及 位于所述安裝板、LED裝置和透鏡構(gòu)件上方的層形式的屏蔽構(gòu)件，所述屏蔽構(gòu)件具有與所述光路對(duì)準(zhǔn)的屏蔽構(gòu)件孔、界定所述屏蔽構(gòu)件孔的屏蔽部、以及大致平坦的非屏蔽部，所述屏蔽部在所述透鏡部的一部分上方延伸。
2.按照權(quán)利要求1所述的LED設(shè)備，其特征在于: 所述LED裝置是包括主透鏡的LED封裝； 所述透鏡構(gòu)件是與所述主透鏡建立光路的副透鏡構(gòu)件。
3.按照權(quán)利要求2所述的LED設(shè)備，其特征在于，所述LED設(shè)備還包括相對(duì)于所述副透鏡構(gòu)件和所述LED封裝固定所述屏蔽構(gòu)件的罩。
4.按照權(quán)利要求3所述的LED設(shè)備，其特征在于，所述罩具有與所述光路對(duì)準(zhǔn)的開口。
5.按照權(quán)利要求3所述的LED設(shè)備，其特征在于，所述屏蔽構(gòu)件被夾持在所述罩與所述副透鏡構(gòu)件的凸緣之間。
6.按照權(quán)利要求5所述的LED設(shè)備，其特征在于，所述副透鏡構(gòu)件的凸緣抵靠所述安裝板。
7.按照權(quán)利要求5所述的LED設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述罩被固定就位時(shí)，所述屏蔽構(gòu)件的非屏蔽部以及所述副透鏡構(gòu)件的凸緣被夾持。
8.按照權(quán)利要求2所述的LED設(shè)備，其特征在于，所述LED設(shè)備還包括布置在所述屏蔽構(gòu)件與所述透鏡構(gòu)件之間的彈性襯墊。
9.按照權(quán)利要求1所述的LED設(shè)備，所述LED設(shè)備包括: 在所述安裝板上相互隔開的多個(gè)LED裝置； 多個(gè)所述透鏡構(gòu)件，各透鏡構(gòu)件均位于對(duì)應(yīng)LED裝置上方，各透鏡構(gòu)件/LED裝置對(duì)建立光路；以及 所述屏蔽構(gòu)件的多個(gè)屏蔽部，各屏蔽部均局部位于各透鏡構(gòu)件上方，以攔截從對(duì)應(yīng)LED裝置發(fā)射的一部分光。
10.按照權(quán)利要求9所述的LED設(shè)備，其特征在于: 所述多個(gè)LED裝置是多個(gè)LED封裝，每個(gè)LED封裝均包括主透鏡； 所述多個(gè)透鏡構(gòu)件是多個(gè)副透鏡構(gòu)件，各副透鏡構(gòu)件均位于對(duì)應(yīng)LED封裝的主透鏡上方，各王透鏡/副透鏡構(gòu)件對(duì)建立光路。
11.按照權(quán)利要求10所述的LED設(shè)備，其特征在于，對(duì)于所述屏蔽構(gòu)件的各屏蔽部，屏蔽構(gòu)件孔與對(duì)應(yīng)光路對(duì)準(zhǔn)，并且所述屏蔽部界定所述屏蔽構(gòu)件孔。
12.按照權(quán)利要求10所述的LED設(shè)備，其特征在于，所述LED設(shè)備還包括相對(duì)于所述副透鏡構(gòu)件和所述LED封裝固定所述屏蔽構(gòu)件的罩。
13.按照權(quán)利要求12所述的LED設(shè)備，其特征在于，所述罩具有多個(gè)開口，每個(gè)開口與對(duì)應(yīng)光路對(duì)準(zhǔn)。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK104315413SQ201410564690
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2008年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2007年5月3日
【發(fā)明者】K·S·威爾考克斯 申請(qǐng)人:克里公司