装饰性LED集成照明器的制作方法

本发明涉及照明器并且特别地涉及装饰性元件，例如为用户提供可容易地改变的装饰性元件。

背景技术：

为了减少照明器发射的刺目和耀眼的光，可以使用装饰性元件。装饰性元件可以遮蔽照明器的一部分或全部以减少眩光。装饰性元件也可以用于美学目的。

US2011170294公开了具有底座的照明器，底座包括散热器和主要LED模块。多个可互换的装饰性元件中的一个设置成倚靠照明器底座。装饰性元件在适当的位置转配有多个可互换的套环组件中的一个。

技术实现要素：

实现具有容易地改变的装饰性元件的照明器将是有利的。还将期望的是，为用户提供适合于特定装饰性元件的各种光学结构。为了更佳地解决这些关注中的一个或多个，在本发明的第一方面中，提供了一种照明器，包括：

用于发射光的LED光引擎，

定位成接收所发射的光的光学结构，以及

装饰性元件，

其中所述装饰性元件通过所述光学结构可移除地定位成靠近所述光引擎，并且所述装饰性元件由用户可改变以提供可配置的光输出特性。

该布置使得由光引擎发射的光能够由用户进行配置以适合于它们的特定应用。在一个实施例中，光学结构可以布置成提供窄斑型波束图案，并且不同的光学结构可以布置成提供宽泛光型波束图案。在另一实施例中，可以改变装饰性元件以便优化波束图案，例如，窄角度的装饰性图案适合于提供斑型波束图案的光学结构，并且较宽角度的装饰性元件适合于提供泛光型波束的光学结构。这样的光学元件在本领域中是公知的，LED照明器内的趋势是制造一种借助其内部的LED的长寿命而不需要是用户可维修的产品。实际上，经常看到具有与光学元件包塑成型的LED光引擎的照明器。这意味着，如果用户改变其房间的一部分的功能性，例如将休息区改变为餐饮区，则照明要求对于这两种用途可能非常不同，并且照明器以及更具体地光学元件或结构可能不会很好地适合于新的照明要求。

将有利的是，给予用户一种照明器，其中光学结构可以改变以适合于新的照明要求并且光学结构可移除地定位装饰性元件。当房间的布置再次改变时，装饰性元件可以由用户改变以适合于新的照明要求。窄角度的装饰性元件，或者更极端地，在一端处具有光引擎的圆柱形装饰性元件，将在被光照的对象上产生聚集光斑。这是由于装饰性元件的形状将对以比装饰性元件的侧面相对于光引擎的角度更大的角度发射的光进行内部反射。也就是说，如果用户选取的装饰性元件例如是具有定位在一端处、向圆柱体内发射光的光引擎的圆柱体，则由光引擎以大于基本上平行于光引擎的法向的角度发射的光将撞击在圆柱体的内壁上并且被反射。可以以多种方式来调整该效果，第一且最简单的方式是调节圆柱体的长度。与长圆柱体相比，短圆柱体将具有撞击到其上的较少光，与其中所发射的较窄角度范围的光不撞击在圆柱体的内侧上的较长圆柱体相比，在短圆柱体中更大范围的成角度发射的光将离开。

还可以看出的是，如果光学结构设计成窄化或者准直由光引擎发射的光，则较宽角度的装饰性元件可能对照明器发射的光的角度范围没有影响。可以看出的是，所有组合是可能的，但是在大多情形中可能的是，用户希望将装饰性元件和光学结构二者调整成期望的光输出要求。

本发明还提供了一种安装照明器的方法，该方法包括：

在期望的位置中安装固定物的底座组件，

将至少一个连接器的一个部分安装至位于所述期望位置的电源，

选择提供可配置的光输出特性的装饰性元件，

靠近光引擎定位所述装饰性元件，

使用可移除地可附接的光学结构而靠近所述光引擎固设所述装饰性元件，

连接所述期望位置处的至少一个机械和电气连接，

利用装饰性盖体覆盖所述至少一个连接。

根据在下文中描述的（多个）实施例，本发明的这些和其他方面将是显然的，并且将参照它们来阐述本发明的这些和其他方面，所公开的步骤的顺序不是重要的。

附图说明

现在将参照附图详细描述本发明的示例，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的照明器，

图2示出了根据本发明的实施例的光引擎和光学结构。

图3示出了根据本发明的实施例的光引擎和光学结构的剖视图，

图4示出了根据本发明的实施例的光引擎、固定物和装饰性盖体的视图，

图5示出了根据本发明的实施例的光学结构的外部结构的视图，

图6示出了根据本发明的实施例的光学结构的内部结构的视图，

图7示出了根据本发明的实施例的由不具有光学结构的26个LED的阵列生成的照度的仿真视图，

图8示出了根据本发明的实施例的由具有光学结构的26个LED的阵列生成的照度的仿真视图，

图9示出了根据本发明的实施例的由光引擎生成并通过光学结构发射的光输出的极坐标图，

图10示出了根据本发明的实施例的装饰性元件的视图。

具体实施方式

本发明提供一种照明器。装饰性元件可以通过光学结构固设在靠近光引擎的位置中。

图1示出了包括光引擎1、光学结构2、装饰性元件3、装饰性盖体4和电线5的照明器。

光引擎1包括至少一个LED，在所示出的示例中，电气驱动器和至少一个LED装设在公共电路板上。

光学结构2提供了由LED光引擎发射的光的光学管理并且将装饰性元件3固设在靠近光引擎1的位置中。

可以提供装饰性盖体4，该盖体可以隐藏光引擎1和照明器的期望固定位置之间的电气和/机械连接。

在所示出的示例中，光引擎1位于距装饰性盖体4的远程位置处，并且提供电线5以提供光引擎1和装饰性盖体4所隐藏的电气连接之间的电气通路。

图2示出了光引擎1和光学结构2。在所示出的示例中，LED 6装设在印刷电路板（PCB）上。电气驱动器8也装设在该PCB 7上。将驱动器8和LED 6装设在公共PCB 7上的优点在于，该子组装件具有小形状因子并且可以合并在较小的LED光引擎1中。

光引擎1被设计成标准部件，也就是说，它是可以在一系列照明器中利用的单个设计。光学结构2可以改变为给予不同光学管理属性的另一光学结构。这允许用户通过简单地从光引擎1移除光学结构2并且利用不同的光学结构2进行替换而修改其照明器的光输出特性。在所示出的示例中，光引擎1不具有任何附加的冷却机制，诸如例如散热器，因为PCB 7经由光学结构2辐射由LED 6和电气驱动器8生成的热量。

图3示出了根据本发明的实施例的光引擎1的剖视图。在该示例中，光学结构2呈盘状以便在宽视角之上均匀地扩散由LED 6发射的光。该光学结构2具有创建多个次级光源图像的优点；这将给予观看者光学结构2后面大致均衡的光源的印象。光学结构2还可以是漫射器；这样的漫射器也将创建大致均匀的光源的视觉印象，而且，光学结构2可以是透镜和/或反射器。

（多个）LED 6装设在具有电气驱动器8的公共PCB 7上。在该示例中，PCB 7通过机械紧固件（例如，螺丝11）而附接至壳体12。在该示例中，光引擎1还通过机械紧固件（例如，平头螺丝13）附接至电线5。

在图3所示的实施例中，光学结构2具有围绕其外周延伸的突出的环形部分9。该环形部分9的目的是支撑装饰性元件3。装饰性元件可以制作有圆孔，其被设计成与光引擎1配合，即，圆孔可以具有比壳体12的直径更大但是比环形部分9的直径更小的直径，这将意味着，如果装饰性元件定位于环形部分上方，则其将在向上的竖直方向上自由移动，但是将不能够在向下的竖直方向上移动。

如图3中所示的光学结构2具有固定物10，在该示例中，该固定物10可以包括螺纹，其被设计成与壳体12中的匹配螺纹配合。以其他方式完成光学结构2到壳体12的附接也是可能的，例如，卡扣装接，其中固定物10的直径比壳体12的内部直径稍微大一些。壳体12或光学结构2的固定物10可以由诸如塑料之类的有弹性但可变形的介质制成。这将允许一旦已经移除外力可变形部件就返回至其最初的直径。这被称为弹性形变。可以施加小的剩余力，并且这将保持可变形部件处于弹性变形区间并且可以导致更加牢固的卡扣装接，因为两个部件向彼此施加小的力。这些类型的卡扣装接可以允许牢固的装接，其对用户而言仍然易于组装和拆卸而不需要另外的工具，它们还被设计成频繁地组装和拆卸而没有装接质量方面的显著降级。

光学结构2到壳体12的固定物10可以使用磁体来实现；这些可以具有永磁体类型或者电磁类型。如果使用永久型磁体，则将铁素体元件插入其他的配合部件中可能是有利的，例如，如果在光学结构2的固定物10中使用磁体，则可能有利的是，将铁素体元件插入壳体12中使得这两个部件相互磁性吸引。电磁紧固可以以与永磁体类型的固定物大致类似的方式起作用，然而，当不再向电磁体供给电力时，吸引将被移除，因而使得光学结构2能够从壳体12移除。

图4示出本发明的实施例，在该示例中，装饰性盖体4以最终位置示出，即，边缘16可以倚靠期望的固定位置的表面，这可以是天花板，水平表面的下表面，例如架子等。装饰性元件4的目的是通过隐藏固定物而为整个照明器提供更加美观的修饰。在该示例中，提供了机械连接14和电气连接15二者。在其他实施例（未示出）中，仅提供电气连接14，机械支撑通过电气连接15和电线5来实现。在所示出的示例中，机械连接14是与挂钩型固定物在期望的位置处配合的孔眼。机械连接14的其他示例包括但不限于，卡扣装接、可滑动螺栓和搭扣或者任何其他类型的两件或更多件装接。使用至少两个部件的机械连接14是有利的，因为这允许用户在期望的位置中可移除地附接照明器。

在图4所示的示例中，装饰性盖体4具有比壳体12的环形部分7更小的直径。环形部分17在该实施例中是壳体12的一部分并且不是光学结构2的一部分。该实施例允许用户在朝下的方向上沿电缆5移动装饰性盖体4，这将提供对机械连接14和电气连接15的访问。有利地，电气连接15是Mate-N-Lok® 连接器，其允许电源到照明器的快速且安全的断开。替代性地，可以使用螺丝终端块。

一旦电线5从电力断开，机械连接14就可以断开，这允许照明器从固定位置降低。可以操纵装饰性元件3（未示出）越过装饰性盖体4、电气连接15和机械连接14。一旦装饰性元件3脱离照明器，其就可以由用户改变以用于不同的装饰性元件3。操纵所装接的装饰性元件3越过机械连接14、电气连接15和装饰性盖体4。装饰性元件3可以具有圆形通孔，圆形通孔在直径方面比壳体12的小直径18更大，但是比壳体12的环形部分17的直径更小。装饰性元件3将由壳体12的环形部分17支撑于适当位置。然后用户连接电气连接15和机械连接14并且利用装饰性盖体4隐藏连接。

这允许用户选择给予不同光分布的光学结构2，并且允许将该光学结构2装接至其现有的光引擎1以获取期望的光分布特性，而不必改变整个照明器。这为用户带来时间和财务利益，并且为整个社会带来环境利益，因为当用户期望不同的光分布时，没有丢弃照明器的大部件。

图5示出了光学结构2的实施例。在该示例中，外表面19包括在轴方向上延伸的一系列同心脊。用于支撑装饰性元件3（未示出）的突出的环形部分9也是可见的。

图6示出了光学结构2的实施例。在该示例中，光学结构2的内表面20包括从中心点朝向突出的环形部分9向外延伸的一系列径向脊。示出了光学结构2的固定物10，该固定物将光学结构2固设到光引擎1的壳体12。

图7示出了根据本发明的实施例的由26个LED 6的阵列生成的照度的仿真视图。在该示例中，LED 6发射的光不会穿过光学结构。各个点光源是观察者能够清楚地看到并且可以感知为刺激的高照度。

图8示出了根据本发明的实施例的由26个LED 6的阵列生成的照度的仿真视图。在该示例中，由LED 6的阵列发射的光穿过在图5和6中详细示出的光学结构2。可以看出，包括轴向透镜和径向透镜的组合的光学结构2导致使得LED 6图像倍增的光学结构，并且因此观察者将具有跨光学结构2的表面19存在同等照度分布的视觉印象。该同等分布将减小对观察者的刺激，因为它们不再能够看到各个高照度的点光源。

图9示出了根据本发明的实施例的由LED 6发射的光在穿过图5和6中示出的光学结构2之后的光分布的极坐标图。其示出了光输出更加聚集在光学结构2的中间，并且因此适合于具有用于照明器下方的任务照明的良好光分布的总体照明。可以利用其他光学结构2以用于用户期望的不同光分布。

图10示出了装饰性元件3的实施例。装饰性元件3可以用作功能性目的以及美学目的。可以以各种方式来实现这一点。如果装饰性元件3不透明，则由光引擎1发射、穿过光学结构2并且撞击在装饰性元件3的内表面上的光将被反射并且将通过出射窗21离开装饰性元件3。

装饰性元件3可以制作有镜面或漫射内反射率，漫射反射率可以改进光的混合，并且因此，如果装饰性元件具有宽角度（相对于装饰性元件3的法向）和大出射窗21，则照明器发射的光将是均匀的。

装饰性元件3可以是透明的，并且其还可以具有内表面上的微结构。该微结构可以被设计成反射由光引擎1发射、已经穿过光学结构2并且正撞击在装饰性元件3上的光；这被称作全内反射（TIR）。

在本发明的另一实施例中，装饰性元件3可以依据光学结构2定制，例如，消费者可以购买提供来自照明器的期望光输出特性的装饰性元件3和光学结构2。消费者可能希望购买提供用于聚集的任务照明的窄斑型波束图案的光学结构2和装饰性元件3，或者他们可能希望购买提供用于一般光照的泛光型波束图案的光学结构2和装饰性元件3。

装饰性元件可以由提供期望的光学或者美学特性的任何材料制成。这可以包括例如但不限于，塑料、陶瓷、玻璃或金属。可以通过常规的制作技术来形成这些，例如，注射成型、铸塑成型、蜡模铸造、拔制、纺织、机械加工、车削、玻璃吹风，或者它们可以使用增材制造来制作，也就是说，3D打印。当装饰性元件3复杂时，或者消费者希望购买独特的或小体积的照明器时，增材制造给予许多益处。