光分配器的制作方法

专利名称：光分配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光分配器。具体地，本发明涉及一种具有纹理的光收集表 面的光分配器面板。本发明适用于通过光源来照亮面板的照明装置。该装置可 用作闪光灯的光分配器或可用作灯具。
背景技术：
US20040179372 (Guenieri)公开了一种光棒(light stick),其中LED在
透明杆内部向下传播光。杆的外部具有多个径向分配光的凹槽。该装置中的凹 槽位于LED的相对表面上。该说明书没有公开用凹槽来捕获光的内容。
US5006971 (Jenkins)公开了一种由圆柱形透镜包围但与之相分离设置的 LED阵列，该透镜包括多个条纹。这些条娜来分配光。定位二极管使光线以 较高的入射角投射到透镜上。该专利没有公开用条 捕获光的内容。
由本申请人Eveready Battery Company, Inc.提出的US6004003 (Dalton等
人)公开了具有局部反射抛物线反射器的闪光灯，该反射器具有有纹理的外表 面来分酉腿过反射表面的光。有纹理的表面位于反射器朝向光源的相反侧上。 该专利没有公开用有纹理的表面来收集灯发出的光的内容。
除非有反证，否则现有技术中的任何参考文献并不构成这样一种事实，即 这种现有技术对于本发明涉及的本领域技术人员在本申请的优先权日时是公知 的。

发明内容
本发明的实施例提供了一种光分配器和最接近光分配器的第一表面的光 源，其中第一表面至少局部是有纹理的。 光源雌是LED。
该LED可具有准直3tl竟。 LED也可没有准直邀竟。
偏转器可与LED相关联。这起到将光偏转向第一表面的作用。 可旋转偏转器来M^入射到第一表面上的光量。
光M"^位于相对于第1面使至少一部分光以大于临界角的角)gA射在第 —表面上的緣
除了临界角外，第1面还可以是有纹理的。
反射器可与光源相关联，以将没有直接入射到第1面上的至少一部分光 反射到第一表面上。
光源可位于相对于第1面使大部分的光直接落到第一表面上的位置。
光源和第一表面之间的角度可发生变化。这可用来改变光输出。
光分配器可以是基本为平面的面板。
光分配器的第1面可以是曲面。
光分配可以是管状的。
光分配器可以是圆柱形的。
可在第1面的不同区域处4顿多种模式的纹理。
光分配器可以^3g明的。
光分配器可以是半透明的。
第一表面可以是半透明的。
第一表面可以是半透明的，分配器的主体可以^3t明的。
这里常用的"有纹理的表面'不仅仅包括线性凹槽，还包括倒可粗糙、斑点 和其他纹理的表面。当需要时，可直接用这里用来区别不同类型表面的诸如"线 '战ij瘃'和"粗糙面'的词语或其〗顿当的描舰行駄。
可Mil刮擦、亥鹏鹏他使表面粗糙的方》妹使板的表面产生纹理。另外, 可使用施加具有有纹理的图案的材料层来取代刻蚀或其他方式使板的表面粗 糙。因而，可在板的表面上施加树脂、塑料或包括具有适当光学特性的适用于 使光线反射或折射到敬上的颗粒的类似材料的粘性层。
板可以是{封可适当的透光材料，诸如玻璃或塑料材料。板可以是无光泽的 白色。可通a^粒模制(particle moulding)形成板。板可以;iil明的或半透明 的。可在模制工艺期间通a^择适当的模具表面或在局部或旨模具表面上加 A^面涂层来形成纹理。
依据本发明的实施例的照明^S可包括光分配器、反射器和光源，其中光 分配器包括面对反射器的有纹理的表面，并且其中如此设置光分配器、反射器 和光源使得来自光源的没有直接入射到有纹理的表面上的光的至少一部分被反
射器g以入射到有纹理的表面上。 分配器可以是管状的。 SM器可位于管状分配器内。
反射器可以题于包含一个或多个电源的中空主体形式。
依据本发明的实施例的照明^S可包括两个或更多个光源，其中分配器具
有第一和第二相对端，在反射器和分配器之间存在空隙，并且其中至少一个第 一光源位于接近第一相对端的位置并被定位成将光线透射到反射器和分配器之 间的空隙中，以及至少一个第二光源位于接近第二相对端的位置并被定位 光线透射到反射器和分配器之间的空隙中。 空隙可以是气隙。
空隙可以至少部分地i真充了半透明自明的材料。
依据本发明的另一个实施例，照明装置可包括光分配器、电源围绕物 (enclosure)和光源，其中光分配器可包括有纹理的表面，并且其中如此设置光 分配器和光源使至少一部分来自光源的光直接入射到有纹理的表面上，该分配 器是至少部分中空的并且包含围绕物。
照明驢可包括折射率偏转器来将来自光源的光弓l导到有纹理的表面上。
偏转器可以是圆锥形的。
管状光分配器的内表M15J以是有纹理的，并且可體一个或多个光源来传 播光以入射到有纹理的表面上。
本发明的另一个实施例提供了一种包括管状光分配器元件的区域灯(area light),其中管状光分配器的夕卜表面是有纹理的，并且设置一个或多个光源来传 播光以入射到有纹理的表面上。
本发明的另一个实施例麟了一种包括区域灯和方向灯(directional light) 的照明装置，其中区域灯包括具有有纹理的光分配器的光分配器，该光分配器 适于捕i^自光源的至少一部分光并辐射捕捉到的光。
方向灯可适于被旋转。
光分配器的外表面可以是有纹理的，并可设置一个或多个光源来传播光以 入射到有纹理的表面上，闪光灯包括位于管状光分配器内并适于沿,方向反 射光的反射器。
反射器可适于相对于管状光分配器沿基麟由向反射光的一部分。本发明的另一个实施例提供了一种组合的区域灯和闪光灯，包括管状光分 配器和反射器，其中g器和管状光分配器可相互滑动以便当该装置用作闪光
灯时允许反射器i4A管状光分配器，并且其中当该装置用作区域灯时反射器可 以至少部分i^人管状光分配器中收回。
本发明的另一个实施例,了一种闪光灯，包括具有第一方向束的光源， 该闪光灯包括设置来从方向束形成第二方向束的射束形^3t镜。
术语"临界角"用来指如果第一表面是光滑时将j顿的标称临界角。假定表 面的粗糙化能使以大于临界角进行入射的光通过被反射或衍射到光分配器中而 被捕获。鄉束角和表面法线之间领时寻临界角。


參考附图仅借助实例来描述本发明的实施例，其中
图1示出与平滑表面相邻的光源；
图2示出与有纹理的表面相邻的光源；
图3示出另一个实施例的有纹理的光扩散器；
图4示出发光二极管(LED);
图5示出没有准直透镜的LED;
图6示出与有纹理的表面相关联的LED;
图7示出具有衍射光栅的LED;
图8示出平MM板及相关联的光源；
图9示出圆纟 照明设备和相关联的光源；
图10示出弯曲的照明设备；
图11示出另一种弯曲的照明设备禾湘关联的光源；
图12示出具有弯曲的有纹理的表面的平MM板；
图13示出在外表面上具有光源和有纹理的表面的管状光分配器；
图14示出在凸表面上具WW纹理的表面和光源的弯曲板光分配器；
图15示出适于插入诸如图13的光分配器中的反射器；
图16示出具体体1^发明的双功能灯的第一视图； 图17示出图16的灯处于其闪光灯模式时的第二丰见图； 图18示出具体体现本发明的包括聚光器的圆tt^灯； 图19示出适用于图18的灯的反射器；
图20A、 B和C示出具体体1^发明的箱灯以及反射器的截面图； 图21示出图20的灯的修改型式； 图22示出具体体现本发明的平板灯； 图23示出图22的灯的侧视图24A和B示出在平面组件中j柳垂直定向的LED或'高角度'LED的光
分配的平面图和端视图25A和B示出在具有明显深度的组件中^ffi垂直定向的LED的光分配 的平面图和端视图26A和B示出在平面组件中使用低角度的LED的光分配的平面图和端
视图27示出平MM板电池操作的灯；
图28-34示出可用于本发明的实施例中的一些t試的实例；
图35示出用圆锥形光束来改变分配器的交叉平面的效果；
图36示出本发明的另一个实施例；
图37示出用于图36的实施例中的电池围缀吻；
图3843示出多种替换构造的电池围绕物；
图44示出依据本发明的实施例的组合的闪光灯和区鄉丁；
图45示出在本发明的实施例中实施的LED和^tl竟排列；
图46示出依据本发明的实施例的另一种组合的闪光灯禾呕域灯；
图47示出图46的照明，的截面；
图48示出本发明使用圆锥形光偏转器来将光偏转至光分散管的另一个实
施例；
图49示出具体体现本发明并适于基本从其全部外表面发射光的照明装置。
具体实施例方式
本发明Affi^E察当光源位于接近透明或半透明主体的平面或其t^面并 且该表面是有划痕的、有凹槽的、有图案的或有纹理的时，该^M现出皿较 该平面^f滑时更亮的照明的事实而得出了本发明。
还没有充分分析具体体现本发明的光分配器的性能的理由。然而，可以用 超出临界角的入射到表面上的光的捕捉来对一，征做出一种可能的解释。换
句话说，处于入射余角或至少处于大于临界角的入射角的光并没有完全地被反 射离开板，而是至少被表面的不规则性捕获并折射到板中。本申请人没有断言
这是观察到的现象的唯一机制^要机制，但其作为工作itn在这里指出。
外观亮度的第二个可能的机制^il31纹理化来,光，使得更多光被弓l导 向板的外部(也就是，光分量被更多地向板表面法线弓l导而不是基本平行于板 平面传播或者出现在与光线iiA板时的路径相平行的光线路径中。在平板的情 况中，当光没有被t^时，它与特定光线相平行i舰过，它来源于所述特定光 线，因此该光具有相当均匀的亮度，而被均匀地分配。穿过有纹理的表面的光 被散射，且较少部分将M，其定向与光源的主轴相平行。假定有纹理的表面 的用途是用易于以一定角度偏转具有更多垂直于表面的分量的光线的表面来捕 捉光，有效地增加垂直于面板而不是平行于面板出现的光量。因而，将发出更 多定向为至少部分地与表面相垂直的光(参见例如图2和3)。此外，这是可能 的假设而不是被证实了的理论。
已经发现以下因素将影响从面板发出的光的亮度
纹理的类型(凹槽、表面粗,等)； 凹槽的定向或排列(alignment); 凹槽或表面不规则处的间隔； 纹理的尺寸(宽度、深度、长度)。
图1示出了位于接近块102的第一表面106的^g上的透明材料102和光 源104的平面块。
光线108、 112被示为入射在临界角线110的任一侧的表面106上。以小 于临界角的角J^A射在表面106上的光线108 ^A块中，并如图戶标在114处 发生衍射。以大于临界角的角^A射在表面106上的光线112如图所示在116 处发生反射。以临界角入射在表面上的光线(未示出)将沿着表面106被偏转。 参考表面106的垂直线来测定入射角G和临界角。
作为实例图中示出的字母'TVP'和'i;'仅仅指示i妙卜部的媒介的RI (M)和 块的RI (L)之间的折射率(RI)的差异。在该实例中，L表示较低的RI， M 表示较高的RI。块具W^^某介更高的RI的情况也落A^发明的范围中。
本发明Ai^见察到，在图1的體中，来自光源104的从板102的相对侧 出现的光看上去没有来自图2的设置的光亮。
图2示出了具有有纹理的表面206和相关联的光源204的透明或半透明材 料202的块。以小于临界角的角度入射表面206的射束208被有纹理的表面散 射，且1分光214iJA块202中，而一部分光218可以被反射离开块。
在图2中，示出的纹理是有细微间隔的粗糙表面206。
在该实例中，光源被认为是位于距离有纹理的表面206距离'TT的位置处 的点光源。D的最小极限可对应于光源的外部外壳。实际上，光駒具有一种 或多种尺寸，其还可影响光分配器的性能。
在图3中，纹理是较不密,型的并用于表示以截面示出的间隔开的划痕' 或凹槽330。在该实施例中，凹槽是间隔开的并提供基本上平坦的表面316， 而凹槽的壁给来自光源304的入射光皿倾斜面320。在临界角310下的， 308无论^A射至,斜表面320还是平表面316上,被吸收。超过临界角入 射平表面316的光线312将在328处发生反射，而入射倾斜面320的光线314 将被吸收322到块302中，即使该光线具WS光线314更大的入射角。
在图3的设置中，在凹槽基本上横过光轴的情况下，凹槽的"近壁330可
以接收到来自光源的很少的光甚至没有接收到光，或者入射角对于这种落在该 壁上的光来说太大而不能折射到块302中。然而，在图3的结构中，大部分光 将,平坦部分和壁320上。
假如，凹槽与光轴基本平行而不是与光轴相横断的话，那么光将縱凹槽 的任一HJl。
在纹理由凹槽构成的情况中，凹槽的壁的表面的特性可影响凹槽捕捉的光 量。与光线相平行的光滑的凹槽可能无法捕捉到超出临界角的光，而具有粗糙 侧壁的凹槽可以捕捉至鹏出临界角的光。 .
图4示出了发光二极管402。这种二极管基本通过从卞"和"n"掺杂的半导
体材料之间的结鄉光棘行工作。鄉的舰常呈圆锥形^H角臓面图案 406。可提供透镜404来将光聚焦成较窄的射束、平行的射束或会聚的射束。 在图4中，射束被示为被准直为与光轴408相平行的射束。
图5示出二极管502,从该二极管已经去除了透镜使得光的辐射图案是圆 锥形射束。示出的该二极管502与有纹理的表面506相邻。二极管射束轴被示 为与表面506平行。如此设置二极管使得光线508和光线504之间的光落在表 面506上，而光线504和510之间的剩余光没有入射在该表面上。可JIJ共g
器(未示出)来使光线504和510之间的光朝表面506反射回去。 LED是较白炽灯泡更为定向的光源。
在图6中，改变了二极管602相对于表面606的方向，以使得用于限定来 自二极管的锥形光束的光线604和610直接入射在表面606上。这确保了来自 二极管602的大部分^A射在表面606上。
在这种布置的变型中，二极管602可相对于表面606进行旋转，以改变相 对于表面606的轴的角度，以便调制来自二极管602的入射到表面606上的光
量，掛共一种用于控帝崃自光分配器的光的亮度的體。
图7示出了用衍射光栅704来将来自二极管702的光衍射到表面706上的
实施例。还可用棱镜来代替光栅。
如图2-7所示，光源可产生具有射束轴的光束。iM束轴可定向为近似与 有纹理的表面相平行或者可向该表面倾斜。当射束轴和有纹理的表面之间的偏 离角(diverging angle)使^^J"束的夕卜部光线入射到有纹理的表面时可以捕捉到 一些光。这由偏离角的正切值限定为小于D/L，其中L是分配g轴向上的长 度。图6和7示出了利用有纹理的表面的轴会聚。会聚的角度可小于45°。会 聚角可在0°-20°的范围内。
图8示出了具WW纹理的表面806的平板802。沿着，804设置了一个 或多个光源808，以及^W边源812设置了一个或多个光源。可如图所示改变 光源的排列，以提供面板的更均匀的照明。然而，并不需要该排列是交错的并 且可以使用相对的LED。
图8示出的设置的一个效果是其允许与如图24A和B、 25A和B， 25A和 B所示的LED的光轴与面板相垂直的设置相比具有好的光分布的平面设置。 图24A和B示出与面板2402相垂直并与其具有小距离的LED 2406，以, 平面组件。由于LED最,面板2402导致光没有被很好地分配，使得l产 生的光点2404是具有非常有限的直径的非常亮的点。
图25A和B示出垂直定向，于使光更为均匀分配的距离处的LED。然 而，因为LED必须位于距离面板显著距离的位置处，因此，这并不是平面组 件。
图26A和B示出如图8所排列的LED。光遍布在面板的大区:^i:，以提 供平面组件的照明的更为均匀的分布。
图35 ^出用锥,束3502改变平面交叉角的效果的示意性图解。与页 平面相垂直并由线3504表示的第一平面成一定角度以与射束3502的上侧相交 叉。因此3510^意性示出会聚的辐射图案。
由线3506标的第二平面与射束3502的上侧相平行。因此，平面3506
并不与射束的上侧相交叉。该平面将产生具有近似平行的侧和开放端的照明图 案，与在3512録出的相类似。
第三平面3508相对于射束3502的上纖发生偏离，因此它不与射束上侧 交叉于射束的右顶点。在3514 ^出图解的平面3508上的照明图案为发散的 和开放端的。
LED可位于平面3504、 3506、 3508上部的多个垂直的距离处以改变照明 图案。因此射束角与平面的定向也将影响照明图案。因而，通雌择二极管与 光分配器的相对位置以皿束相对于分配器的定向，可选择照明图案，应特 定应用。
图9示出了具有围绕fr^内部職的光源906和908的管状光分配器902。 内表面是有纹理的。
图10示出了具有设置为基本上在分配器的线性轴方向上TO光的有纹理 的表面1004和光源1006、 1008的弯曲的光分配器1002。
图11示出了与图10的分配，似的分配器，但是其中光源在与如图10 所示的传播方向基本相横断的方向上传播光。
图12示出了具有成一定角度或弯曲的有纹理的表面1206的光分配器 1202。可设计有纹理的表面的出现以捕捉由光源1204传播的大部分的光。
图13示出了管状的光分配器1302，其中有纹理的表面1304和相关联的 光源1306、 1308位于外表面上。在这种设置中，光可以最初被传播到管的内 部，并Mil管的侧和/游辭皮再辐射回来。
图14示出了具有位于凸表面上的有纹理的表面1404和光源1406、 1408 的弓形的光分配器1402。
图15示出适于插入诸如图13示出的管中的g器1502。该反射器可具 有基本上呈锥形的截面轮廓，或由适当的曲线限定的旋转表面来产生想要的射 束形状。反射器的轴可与管1302的轴相一致。反射器的轮廓可被设计成产生 包括与管轴相平行的一部分光的射束。反射器1502可具有圆形的顶点而不是
尖顶点。
反射器1502可设置为滑入分配器1302来产生闪，束，或可从分配器 1302中滑出来产生区鄉丁。参考图16和17示出了这种布置。
在图16中，示出两个目t示灯1602具有主体1604及基座1606，该基座可 以包含电池、蓄电池等^^合LED 1610、 1618供电。鄉器1606安驗基座上， 并适于装配在管状光扩散器1612内，该扩散器外表面1614是有纹理的。管状 扩散器1612具有位于与外壳1604相邻的端的第一环形缘1608，并且该ii^ii 于如图17所示滑入外壳1604中。在可选的实施例中，扩散器,于滑到外壳 1604外部。
环形缘1608和环形缘1616承载LED 1610和1618。可如此定向这些LED， 使得它们发出的大部分光落到管状扩散器1612的有纹理的表面1614上。安装 在边缘1608、 1616之间的透明或半透明盖子(未示出)可用来包围有纹理的 表面1614和LED 1610、 1618。
当扩散器1612位于其延长的位置上时，它起到如上戶皿的区鄉了的作用。 在这种结构中，入射至l仮射器上的至少一部分光可在通常为径向的方向上被朝 外反射来增大区域灯效应。
当扩散器縮回到外壳中时，反射器1606位于扩散器1612中，因而iJA管 空腔的光被向前反射(也就是，朝向反射器的顶点)，因it燥置1602起到闪光 灯的作用。
夕卜壳1604可以錢明的或半透明的，因此，当扩散器1612位于中间位置 时，光还可通过外壳1604被扩散。可选他，外壳1604是可反射性的以使光回 至U扩散器，或者外壳1604可以是不透明的。
即使当装置处于闪光灯模式时，还是可经由有纹理的表面发出特定量的 光。这在闪光灯掉落以及主要光轴模糊的情况中非常有用。
提供了适当的电连接及开关(未示出)。所述连接可以是柔软的引线。还 可在扩散器的光滑表面上使用透明导体。
图18示出一种具W^纹理的内壁1804以及M31反射器1806在一端闭合 的圆柱灯1802。圆柱体位预子1812上，LED 1808设置在圆柱体的下部内。 设置反射器1806来将来自LED 1808的光反射回到有纹理的壁1804上。目 器1806可以是部分球形镜，并且可以是例如示出的凸面的、或凹面的或任何
其^t当将光，回至暖面1804的皿。可以如此^SLED 1808，使得它们 的光轴1810入射在目器1806的中心上。可调整圆柱体的高度和g器1806 的轮廓来产生特定的光学效果。
图19示出了适用于图18的灯中的凸面反射器。
图20示出了具有凸面侧2006、 2008的箱状灯2002，相应的"隐鶴的" 直立壁也可以是凸面的。沿着箱的底部设置LED 2010,并且可如此mg LED 2010使得它们的光轴入射在flTI部处的反射器表面2004上。内表面至直立壁 是有纹理的，但是为了改善图的清晰度，因此图中未示出纹理。反射器2004 适于将光反射回到捕捉光的有纹理的直立壁的内表面。
图20B ^iM反射器表面2004的横截面，以及图20C JiiM:反射器2004
的纵截面。
图21是图20的灯的变型，其中底板2112是弯曲的以定向LED 2110使 得它们的光轴2114入射在反射器2004的中心上。
图22示出了具有夹在面板2204和2206之间的有纹理的光捕捉表面2208 的平面面板灯。棱镜输入2210将来自LED 2212的光偏转至有纹理的表面 2208。可通过作为内部图案的金字塔形或四面体形投影或凹陷(d印resskm)来 形成图案化。可在一个板上形成图案且在另一个IO:形成配合脊。这可M在 第一个板上形成图案以及将第二板模制到第一板上来完成。脊或凹槽的表面可 以是粗糙的。
图23是图22的灯的侧视图，示出了来自LED 2212的锥形光束的偏转。 面板2204的壁2302可以是反射性的以撤足后散射光2304，并将其反射回到壁 2208。
图27示出了具有面板2704及有纹理的表面2706和LED 2708、 2710的 平面面板闪光灯2702。电池舱2712可包含一个或多个电池或高容量蓄电池。 外壳2714 S^面板2704的二极管侧。
图中未示出电连接和开关。
光源可以是二极管。二极管可以是白光二极管。
可依据入射光的角度来改变纹理的类型，以控制从光分配器发出的光的强 度。因而，可〗顿凹槽图案，其中凹槽的间隔随着与光源距离的增大而减小。 可选地，随着凹槽和光源之间的距离的增大，可将凹槽的定向从相对于光轴更
为平行的定向改变成更为横断的定向。凹槽之间的间距或距离可随着与光源的 距离的增大而减小。还可使用多种形式的纹理的混合，诸如凹槽和粗糙化。还 可在本发明船中4顿纹理的其他变型。因而，例如，可4顿图案来提供来自 光分配器的光的更均匀的分布。相反地，可使用图案来产生更敲"更暗的"区 域。
可在没有纹理的表面上应用透明电极来向一个或多个LED供电。 当在几个实施例中分酉读面被示为与有纹理的面平行时，并不需要情况一 定是这样。当分配表面不与有纹理的面平行时，可获得棱镜效应，其中可通过 棱镜来改变发出的光的总体方向。然而，当使用随机图案作为纹理时，来自有 纹理的表面的光的方向可以是随机的。在这种情况中，棱镜效应不会待别显著。 然而，当使用更为规则的图案作为有纹理的表面时，例如平行的凹槽，将更容 易控制方向。
图28-34示出了一些可用于本发明的实施例中的凹槽戯鹏的图案。 图28示出了重叠圆的图案。每个圆表示与来自光源的入射光成不同角度 定向的表面。因而，可在围绕圆的不同点媳见察到不同的光捕捉图案。 图29的图案Mi^续，的螺旋形凹槽形成的。 图30示出了相对于来自光源的光的轴的斜纹图案。 图31示出了菱形图案。 图32示出了与光轴基械断的凹槽的图案。
图33示出了与光轴基本平行的图案。如上所讨论的，在光平行于入射光 的方向并超出船临界角地入射到凹槽中的点时，如果凹槽表面是光滑的，则 光将被大大反射。然而，除了沿着光轴前进的光之外，入射角的角度不与光轴 相平行。射束扩展角提供从光轴分散不断增加地朝向射束边缘的角度的入射 光。因而，可臓到超出临界角的光。这将产生例如在3302示出的心形图案。
图34示出了从点辐射的图案。如果凹槽是光滑的，贝鹏出想象中的临界 角的侧边少量光将被捕捉。
图36示出了本发明的照明,3600形式的替换实施例，该照明装置3600 具有圆柱形3602形式的管状辐射元件。LED 3608位于基座3610中并被定向 以照射圆柱体3602的有纹理的内表面3604。为了清楚起见，从图中省略了纹 理3604的前部。呈管状元件3606形式的内部围绕物位于圆柱体3602内。还
可提供盖子或支架3612 ，载额外的LED 3614，以从顶部朝下照谢圆柱体
3602。如果需要，可M31在圆柱体3602或围绕物3606的光滑表面上施加透明
导电材料诸如铟锡氧化物来形成电连接，因此可无需可视电缆便将电源掛共给 LED。图36中示出了图解的透明导体3618。还可将盖子(lid) 3612用铰链接
合至圆柱体3602或是可拆卸的，并且可,适当的电接角,来将LED连接 至电池电源。在光分配器圆柱体3602内设置围^tl 3606鄉紧凑的布置，其 中用装置的大部分外表面来分配光。这可包括电池和电子电路。这将使其可以 获得一种照明装置，其中用装置的大部分外部来传播光。在分配器3602内部 设置围纟Ml 3606可,光输出与，体积的高比率。
可如此设计照明装置，使得发光表面与，体积的比例增大或最大化。因 而，可以制作基本上全部的纵向表面用于传播光的照明装置。另外，可如此设 计照明装置使得^I过装置的顶部发光。通过在适当的位置和方向上提供围绕 外壳的巻形式的光分配器并定位光源，基本上该装置的旨表面均可以是发光 表面。
围绕物3606可具有反射表面来增加照明装置3600提供的照明。可M^t
围^t/施加反射!M形成反射表面。
可用空气填充圆柱体3602的有纹理的表面和围绕物3606之间的环形空 间，或者该环形空间可包含光传播材料。光传播材料可以是透明的。可提供具 有有助于将光朝着照明装置3600的外部偏转的折射率轮廓的光传播材料。例 如，可i顿具有不同的折射率的第一和第二材料的紧密配合的同心管，内同心 管具有较低的折射率，因此光线将朝外弯曲。可在管之间使用光学等级的粘合 剂。可使用多个这种同心管来加强这种偏转，或者可使用具有径向渐变的折射 率的管。
围缴吻3606适于包含用^合照明，供电的电池，如图37例证性示出的。 在图37中，示出的电池3704位于电池围绕物3706内部。虽然图7仅仅示出 了单个电池，但是围绕物3706可以具有足够的长度来包含串联的两个或更多 个电池组。麟电连接、弓践和连接电池到LED的开关来将电源衝共给光源。
在一些情况中，可能需要仅具有局部区域灯。在这种情况中，1分光分 配器壁可以是反射性的而不是有纹理的。作为替换，还可使用可移动的反射插 入物3616来^j共全区域灯^部区域灯的选择。反射插入物3616可位于^1则
上的光分配器内部来将光反射到另一侧。可使用外部反射器来代替内部反射 器°
围*嫩可以是{封可适当的微。图3843示出了多种可用来包含多个电池 的截面。
图38示出了适于容纳两个湘啲电池3804、 3806的椭圆形围台繊3802。 围绕物的长度可以足够允许电池堆叠。如果光源放置在避免凹面照明的地方， 则截面的凹面部分可在输出照明中产生阴影。如果需要的话，可在围绕物3802 的边界内部设置两个分离的电池凹进3808、 3810，或者围绕物3802可包含单 个空腔来保留一对电池。
图39示出适于容纳湘啲两个电池3904、 3906的"8字形"截面的围纟嫩 3902。
图40示出了适于容纳湘啲三个电池的圆臓面的围纟嫩4002。 图41示出了适于容纳三个电池的苜蓿叶形围绕物4102。 图42示出适于容纳四个电池的圆形围绕物4202。 图43示出适于容纳湘啲四个电池的四叶苜蓿(clover)形外壳4302。 图3843的实施例在围纟働内部可包含分离的电池"储藏仓(sib)"。
包围各种形沃的围绕物的光分配器可以是樹可适当的形状，例如圆形、椭 圆形、矩形、三角形或多边形，或者它与围绕物的形状相一致。光源可位于围 绕周边的位置，化光分布。
图44示出了具有形成为光散射(light dispersion)装置的主体4406并具有 方向灯4402的闪光灯。
光i[lt體4406可提供'全方位的"或全部环绕的光。这称为区域灯。光 t^管4406具WW纹理的内表面(未示出)，并围^^含用于驱动该，的电 池的围纟，4408。 LED 4410、 4412位于光，装置周围。在 的实施例中， 使用了总共6个LED。
照明装置4400被M^"稳定的基座4414，因此照明装置可定向成竖直的 方向。该基座可被提供有短腿(stub leg)。在一个实施例中，提供三个位于等 分布地围纟皿座的位置的短腿4418来加强在不平坦的表面上的稳定性。
围^t/4408可以是椭圆形的，并可适于包含MM成组的四个电池。
在一个实施例中，方向灯可安装在诸如枢轴4404的倾牵 置上，以允许
灯罩是倾斜的。这允许方向灯罩以优选的角度被指示。经由与枢轴装置4404 相关联的转接器装置，例如，经由导电弹簧和旋转的接触垫，可皿至灯罩4402 内的光源的电连接。
提供开关4416来操纵灯。这可以是多位置的开关，其提供两种或更多种 功能，诸如方向束、全方向或区域灯、方向和区域灯、区域灯的闪光操作等， 以及关断功能。可替换地，可Ji^独立的开M操纵区域灯和方向灯。
光分配器4406可以是部，明的，因此可S31光分配器4406看到围绕物 4408。因而，可SJi光分配器看到施加在围纟繊4408上的印刷物体、标记或 其他图,体。
如图45所示，在方向灯是LED 4502的情况中，可以不需要反射器，这 是因为来自LED的 常是方向性的。因而，可在不需要反射器的情况下通 过另一个聚焦透镜4504来聚焦Mt束以提供需要的射束宽度。这种布置能使 用更紧凑的灯罩。然而，当l顿荧光灯或其他"全定向"光源时，可^f共反射器。
图46示出体现本发明的另一种闪光灯。该闪光灯具有面向前的方向灯4602 和围绕围绕物4606的区J^丁 4604。方向灯4602可以是LED聚光灯。LED 4608、 4610为区域灯4604 ,光源。基座4612是可分离的以 进入光分配管4604 内部的入口。 SiSi^iA电池围缀吻4606的入口，因此可以更换电池。
提供开关4616来操纵安放于聚光灯罩4602内的聚光灯。另外，开关4616
可以是多功能的，以操纵区嫩丁功能，或者可以给区域灯皿分离的开关。 承载圈(cany loop) 4614可围纟^座4612进行枢轴旋转，并设计成当不
使用时可折叠平坦方iCA^座中，因此闪光灯4600可直立在基座上。 光分配器表面上可JiJ共半透明的标志4618。
光分配器禾啯纟嫩的微，以及LED的位置可设置成产生诸如光辐射图 案中的黑线的照明效果。
闪光灯4600的"向前'端可包括围離镜4620的包裹(wrap) 4620来允
剤则照明。这使得光鄉出围^tl竟的包裹的侧，因此如果闪光灯位于方向灯 的平台上，则可以对它进行检测，并且使用者可关闭闪光灯来停止消耗电池。 围^3t镜4620的，可与区域灯4604 —起形成于单件。
图47是沿着图46的线AA的截面图。围绕物4706包括电池。LED 4704 位于围绕物4706和光分配圆柱体4702之间的基座中。
图48示出供管状灯tm元件4804使用的图7的酉墮的^S。 LED 4802 提供锥形射束，其被引导到两层锥形射束偏转器4808的内部。射束偏转器具 有透明或半透明的内层4810以M明或半透明的夕卜层4812。夕卜层具有较内层 更大的折射率，因lt谢束朝着内层和外层的交叉平面(或锥形表面)相垂直的 方向偏转。这縮短了接收来自LED 4802的光所需的fW管4804的长度，并增
大了射束和 1"管的有纹理的表面之间的角度。因而，可用锥形折射率偏转器 来将来自光源的光弓l导至有纹理的表面。
图49示出了适于基本从其旨外表面发出光的照明装置4900。基本旨 外壳，包括圆l柱体4904、锥形上端4902以M形基座部分4922，被形成为 具有有纹理的内表面的光分配器。圆柱主体4904和内围绕物4906与图46的 对应特征相类似。然而，围纟鄉4906安驗"平台"4930上或多个翼梁(spar)
上，其用于保持围绕物。
代替具有平台4930，围纟 /4906的部分可以魏明的，以允i辣自二极
管4926的光穿过围绕物照谢基^: 4922。
可拆卸的基座4912还可制成光分配器，并包括一个或多个位于平台4930 下方空腔内并排列来照谢基座的光分配 4922的LED 4926。基座4922在 4924 ^hM阶梯状以为折叠手柄4914衝^g。
基座4912可以松开的方式通过倒可适当的连接装置诸如螺栓接头、可松 开的搭扣配合、开口连接等连接至主体4904上。围绕物4906可连接至主体或 基座4912上，并设计成当基座从主体断开时允许更换电池。
提供LED 4910和4908来照射主体4904。
掛共LED 4928来照谢向前锥形部分49020可选地，LED 4910可照射锥 形部分4902。
如果需要的话，可JOTS制开关配置来操纵多组LED。 图49的其他特M"应于图46的具有最后两个相同数字的特征。平台4930 可以，明的或半透明的。
附图中除了示出"规则的"图案之外，表面还可以被以倒可其〗M当的方式 粗糙化或图案化。可^M包含颗粒的层，其中所i^粒是具有足够的尺寸以产 生足够的表面尺寸的紊乱来获得期望的光学效果。可用喷砂处理来使表面变粗 糙。可如lt隨择面板的表面层使得在从模塑或其他帝ij造工艺y袖时，它形成表
面纹理。具有粗糙表面的模具可用来制造ig当的透镜面板。具有三角形或锥形 表面图案的模具可用来制造面 镜。纹理可包括同心环。纹理可包括其中表 面被粗糙化的凹槽。
制造光分配器的一个方法是利用模制工艺，其中M粒材料添加到透明或 半透明塑料材料中，然后其被模塑形成光分配器。如果颗粒具有较基体材料更 高的熔点，则它将在表面上形成纹理效果。这将起至iJ产生光捕捉效果的作用。 分散在材料中的颗粒还可产生光散射。添加颗粒材料还可称为"掺杂"。该过程 将导致获得表面是有纹理的材料，并且光Mt将实现于分配器的整个厚度。如 果需要的话，可将没有掺杂的透明或半透明的材料的外层施加于掺杂的透明或 半透明材料。
在一个实施例中，在ABS (丙烯腈丁二烯苯乙烯)或丙烯酸或其他适当 的透明材料中加入15%硅石，然后模制来形成需要形状的光分配器。
在一个实施例中，可直接由模塑工艺形成光分配器。在替换方法中，可形 成光分配器预成型件，然后继续处理以制得光分配器。该预成型件可以是较光 分配器需要的直径大的第一直径的管。可以将预成型件从第一直径往下拉到第 二直径。然后可以将该预成型件切害喊需要尺寸的分配器。
在本说明书中f顿了术语电池，但还可以^顿其他电剤t^S，诸如高容 量电容器或'超级电容器"。
无论哪里使用到，词语"包括"应理解为"开放式"的形态，也就是说，在使 用"包括'的情况中，并不限于"封闭式"的含义，也就是"仅仅由......组成"的含
义。出现的词语"包括'、"包f均具有相同的含义。
可以理解，这里公开和限定的本发明延伸至魁啲或从本文显而易见的两 个或更多个单独特征的全部任选组合。所有的这些不同组合构成了本发明的多 个替换方面。
虽然这里已经描述了本发明的具体实施例，但是对于本领域技术人员来 说，可在不脱离这些必需特征的情况下通过其他特殊的形式来实现本发明。因 而，这里的实施方式和实施例均应认为是所有示出的或未示出的所有方面，并 m本领域技术人员来说显而易见的，变型将落A^里的范围。
权利要求
1.一种光分配器元件，具有用来接收光的第一收集表面和用来分配光的第二表面，其中该收集表面至少部分地是有纹理的。
2. 如权利要求1所述的光分配器元件，其中光分配器元件是基本上平坦 的板。
3. 如权利要求1戶腿的光分配器元件，其中光分配器元件是弯曲的。
4. 如权利要求1所述的光分配器元件，其中光分配器元件是管状的。
5. —种光分配器，包括如权禾腰求1至4中任一J砂服的光分配器元件， 还包括一个或多个位置,有纹理的表面的光源。
6. 如权利要求5戶腐的光分配器，其中由光源产生的光具有射束轴，并且其中射束轴与有纹理的表面娥平行或与有纹理的表面会聚。
7. 如权利要求6所述的光分配器，其中射束轴与有纹理的表面呈小于45°的角度。
8. 如权利要求5所述的光分配器，其中光源包括一个或多个LED。
9. 如权利要求5或7所述的光分配器，其中该或^光源以射束传播光。
10. 如权利要求7所述的光分配器，其中如此定向光束使得光束的大部分 ^有纹理的表面上。
11. 如权利要求5至8中ft^项戶;M的光分配器，其中有纹理的表面的纹 理是变化的。
12. 如权利要求9戶腿的光分配器，其中有纹理的表面在相对于光源超出 临界角的区域中是有纹理的。
13. —种照明，，包括光分配器、目器和光源，其中光分配器包括面 对反射器的有纹理的表面，并且其中如此设置光分配器、反射器和光源使得来 自光源的没有直接入射在有纹理的表面上的光的至少一部分被反射器反射以入 射在有纹理的表面上。
14. 如权利要求13所述的照明装置，其中分配器是管状的。
15. 如权利要求14戶脱的照明體，其中反射驗于管状分配器内。
16. 如权禾腰求13至15中任一项戶鹏的照明體，其中反射器题于包 含一个或多个电源的中空主体形式。
17. 如权利要求13至16中任一项戶，的照明装置，包括两个或更多个光源，其中分配器具有第一和第二相对端，在目器和分配器之间存在空隙，并 且其中至少一个第一光源位置,第一相对端且被定向成传播光到反射器和分配器之间的空隙中，以及至少第二光源位置接近第二相对端且被定向成传播光 到反射器和分配器之间的空隙中。
18. 如权利要求17所述的照明装置，其中戶;M空隙是气隙。
19. 如权利要求17所述的照明装置，其中戶;M空隙至少部分地用半透明或透明材料填充。
20. —种照明CT，包括光分配器、电源围纟M/和光源，其中光分配器包 括有纹理的表面，并且其中如此设置光分配器和光源使得来自光源的光的至少 一部分直接入射在有纹理的表面上，分配器是至少部分中空的并包含围绕物。
21. —种照明體，具有如权利要求1至4中任一项戶脱的光分配器元件 或如权利要求5至12中任一项所述的光分配器，还包括折射率偏转器，用于 将来自光源的光弓l导朝向有纹理的表面。
22. 如权利要求20的照明驢，其中偏转器是圆锥形的。
23. —种区域灯，包括管状光分配器元件，其中管状光分配器的内表面是 有纹理的，并且设置一个或多个光源来传播光以入射到有纹理的表面上。
24. —种区域灯，包括管状光分配器元件，其中管状光分配器的外表面是 有纹理的，并且设置一个或多个光源来传播光以入射到有纹理的表面上。
25. —种照明装置，包括区fell;丁和方向灯，其中区域灯包括具有有纹理的 光分配器的光分配器，其适于捕捉来自光源的光的至少一部分并辐射捕捉的 光。
26. 如权利要求25所述的照明装置，其中方向灯适于被旋转。
27. —种闪光灯，包括管状光分配器，其中光分配器的外表面是有纹理的， 并且设置一个或多个光源来传播光以入射到有纹理的表面上，该闪光灯包括位 于管状光分配器内的反射器，该反射器适于沿,方向目光。
28. 如权利要求27所述的闪光灯，其中反射器适于相对于管状光分配器 沿基麟由向反射光的一部分。
29. —种组合的区域灯和闪光灯，包括管状光分配器和反射器，其中反射 器和管状光分配器可相互滑动以便当装置用作闪光灯时允许目器进入管状光 反射器，并且其中当，用作区域灯时g器能至少部分地从管状光分配器退出。
30. —种闪光灯，包括如权利要求5至io中任一项戶;M的光分配器。
31. —种闪光灯，包括具有第一方向束的光源，该闪光灯包括射束形成透镜，设置该透f魏由方向束形職二方向束。
32. —种照明装置，具有管状光分配器和一个或多^g于照射该分配器的 光源，以及包含在分配器内部的围绕物。
33. 如权利要求32戶脱的照明驢，其中臓围^tl与分配器同轴。
34. 如权利要求32或33戶鹏的照明體，其中戶脱围*微适于包含电源。
35. 如权利要求32至34中任一项戶皿的照明装置，其中所述围绕物适于 包含电子电路。
36. 如权利要求32或33戶腐的照明體，其适于最大化能传播光的體 的外表面。
37. —种制造光分配器的方法，包括在透明或半透明模具装料混合物中加 入颗粒材料，以及模制光分配器或光分配器预成型件。
38. 如权利要求37所述的方法，其中颗粒材料具有较模制，更高的熔点。
39. —种形成光分配器的方法，包括在透明或半透明模具装料混合物中加 入硅石，以及t莫制光^^配器或光分配器予贼型4牛。
40. 如权利要求39戶腿的方法，其中模具装料混^tl包括ABS。
41. 如权利要求39所述的方法，其中模具装料混合物包括丙烯酸材料。
42. —种照明，，包括包围围^^的光分配器，如此构造该装置，大 化发光表面与，体积的比率。
43. —种基本上如这里参考附图所描述的光分配器元件。
44. 一种基本上如这里参考附图所描述的光分配器。
45. —种基本上如这里参考附图所描述的区鄉丁。
46. —种基本上如这里参考附图所描述的闪光灯。
全文摘要
一种光分配器，包括具有有纹理的表面(206)和光分配表面的面板(202)。多个LED(204)位置接近有纹理的表面。一部分入射在有纹理的表面(206)上的光(208、212)被折射或反射(214、216)进入面板(202)，由此其可穿过分配表面进行传播。
文档编号F21V3/04GK101166931SQ200680014402
公开日2008年4月23日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年4月29日
发明者D·J·阿勒西奥, D·R·达尔顿, P·M·康里克 申请人:永备电池有限公司