具有led和改进的反射准直器的照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明装置，该照明装置包括具有适于包含用于在主方向发射光的至少一个LED的光源连接器的外壳和连接到外壳的反射准直器。本发明还涉及用于制造这种照明装置的方法。
【背景技术】
[0002]首段中提到的照明装置类型是众所周知的。例如，专利公告US 7891842-B2公开了具有定位于外壳中的LED和附接于这个外壳的反射器的照明装置。反射器被设计为一般地截锥形体，其可大致使LED发射的光准直。多个通风口在反射器体的反射表面中形成。这些通风口在照明装置的操作期间允许LED生成的热量的耗散。为了改进散热，具有附加开口的环形法兰(flange)形成在锥形反射器体的主要端部。
[0003]已知的照明装置继承了不同缺点。如提到的专利公告的图所示，所选择的用于使LED产生的光准直的反射器设计需要‘深’或‘长’的反射器。因此，已知的反射器的‘纵横比’(长度/直径)是相当高的。而且，反射器中的通风口可能干扰反射器的反射质量。当反射器被设计为反射准直器以用于使LED产生的光发射为大致平行的光束时，这个缺点是尤其成问题的。最后，由LED在反射器内部生成的热量的耗散不是最优的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服或至少减轻这些和可能的其他缺点。更详细地，本发明旨在提供结合了紧凑设计与最优的准直性质的照明装置。发明的照明装置应另外示出改进的散热。
[0005]这些和可能的其它目的通过包括具有适于包含用于在主方向发射光的至少一个LED的光源连接器的外壳和连接到外壳的反射准直器的照明装置而实现，其中准直器包括多个反射区段，多个反射区段借助于适合于热通风的空气狭缝被相互间隔开，该区段适于将由光源生成的侧向发射光反射向大致平行于所述主方向的方向，且包括反射准直器的照明装置适于将由光源生成的中心发射光准直向大致平行于所述主方向的方向。
[0006]本发明基于由发明者获取的如下见解，已知的照明装置的紧凑度和散热可通过使用其中准直器是由若干相互分离的反射区段组成的设计而被大幅度地改进。这些区段本质上是具有不同焦距(在焦点和抛物线顶点之间的距离)的抛物线反射轮廓的部分。这些区段以这样的方式按顺序定位，即空气狭缝存在于相邻的区段之间。这种类型的空气狭缝还可以存在于外壳和与外壳相邻的区段之间。然而，后者类型的空气狭缝对于本发明的工作不是必不可少的。外壳可被体现为光源已安装在其上的基底。然而，外壳还可以是光源(如果需要的话，与电子设备和接线一起)定位在其中或其上的碗状或盒装的容器。折射准直器优选体现为光学透镜。尤其是，通过折射准直器，实现了光束的中心部分也被发出作为平行于主方向的光线，这与例如通过整个光发射窗发出光且仅包括反射区段的准直器相反。此外，在仅包括反射区段的准直器中，中心区段(例如接近光轴或光平面)几乎与主方向平行地延伸，因此使所述准直器表现得相对深且因此具有不利的高纵横比。菲涅尔透镜是最优选的，因为它保持照明装置的紧凑度。因此，当这样的菲涅尔透镜定位于反射准直器的中心部分上或内部时，装置的纵横比会几乎不变或没有改变。
[0007]反射区段优选是环形的、线形、圆形或多边形的，因为这些是反射器最常用的形式。除外部反射区段和相对中心的反射区段之外，所有的(其它、中间的)反射区段可以是双面反射区段。双面反射区段要被理解为在单件中制成的且在两个侧面上均反射(即具有反射的第一主表面和反射的第二主表面)的整体区段，两个侧面一般具有相互不同的轮廓。备选地，双面区段要被理解为包括具有转向彼此的非反射侧面的两个或更多单面反射区段的布置和组合，且该单面反射区段一起实际上形成整体的、单件双面反射区段。这些反射区段被保持器保持在适当位置。通常，反射准直器然后按照如下工作:
[0008]-第一反射区段通过它的第一反射主表面将来自光源的光作为一次反射光反射到第二反射区段上，第二反射区段在径向方向进一步远离如由照明装置发出进入目标方向的光束的中心轴或平面，即在圆形反射区段的情况下，第二反射区段是更大外径的反射区段;
[0009]-对应第二区段通过它的第二反射主表面将一次反射光作为二次反射光反射到与目标区域的目标方向大致平行的方向中，该目标方向通常对应于照明装置的光轴。用如下方式选择第一和第二反射区段的倾斜角和范围/尺寸(但是这通常适用于所有反射区段)，基本上没有直射或反射光射线路径的闭塞(阴影)发生，且基本上所有的(即多于90%或多于95%或甚至98%的)来自光源的光被捕获并准直。
[0010]光学概念收集并准直来自朗伯光源(例如其可以是LED)的所有光，即准直效率接近100% (不考虑相对小的反射损失)。光学概念还对紧凑短弧高压气体放电灯或卤素白炽灯起作用，且它可被设计用于覆盖比这种均匀发射的光源的半球立体角更大的半球立体角。
[0011]由于分区段准直器的设计，长或深的反射准直器体不再必要。因此，照明装置的‘纵横比’可被设计得相对小。而且，相对大的空气狭缝可被设计在反射准直器和外壳之间、以及在相邻的反射区段之间。反射区段可以是薄的，并且由于他们的定向，反射区段对空气流动示出非常小的阻力。因此，由LED在外壳和准直器定义的空间中生成的热量现在可以通过空气穿过这些空气狭缝的对流流动相对容易地通风到周围环境。因此，本发明的设计为实现低纵横比和用于在照明装置的前端的散热的最优设计提供了大量自由。
[0012]如在下文中会更详细地示出的，发明设计的反射准直器尤其适合于准直侧向发射光。这要被理解为，以远离由LED发射的光的主方向的大于近似30°的角度发射的光。以较小角度发射的光一一通常称为中心发射光一一可仍然是非准直的或可以通过不同的组件被准直。发射光的后者部分不能被如根据本发明设计的反射准直器高效地准直。词语‘近似’指示，尽管30°角被认为是最优的，但是还可选择稍微更小或更大的角度。所述角度还可以是25°或35°或在20°和40°之间的范围中的任何角度。表述‘大致平行’意指，被准直的光与发射光的主方向平行，其中具有最多20°的变化，优选最多10°且最优选最多5°。本发明被认为体现在永久包括一个或多个LED的照明装置以及适于光源连接器处的LED的摄入或交换的装置二者中。后者连接器布置用于在照明装置的LED和电源之间的电接触。
[0013]可选地，在穿过光源的横截面中查看，横向于反射区段且沿目标方向，双面反射区段被布置在嵌套配置中。反射区段的这种布置使得，来自源的、在从目标方向的增加的离轴角度发射的光射线，在从光发射窗中心的增加的径向距离处离开光发射窗。与阿贝正弦条件一致，满足这些特性的准直器产生相对恒定的放大倍数。阿贝正弦条件是必须被透镜或其它光学系统满足的条件，以便透镜或其它光学系统产生在目标区域的离轴以及在轴物体的清晰图像。对于照明装置，这在图案边缘转化为良好的截止。
[0014]本发明的照明装置的有趣实施例具有如下特征，光源连接器被设计为包括定位成线的多个LED，且其中反射区段具有纵向形状并定位成对，该对与由LED定义的线大致平行地延伸。这个实施例在所谓的‘线照明’中尤其有用。在这样的实施例中，反射器区段对的单独区段被定位在装置操作期间由多个LED发射的光束的主方向定义的‘光学平面’的两侧。
[0015]原则上，多个LED可被定位成曲线，但是优选将他们定位成直线。在后者的设计中，纵向反射区段也会具有直的形式，该形式可以比弯曲的形式更容易地被制造。LED线可被设计为每个光源位置具有单个LED，但是每个光源位置具有两个或更多紧邻的LED的线也是可行的。定位在线中的LED被设计为使得相邻的LED是紧挨在一起的，但是在线中相邻的LED还可以是有一定的一一优选相同的一一距离。LED可定位于平面表面上，但是将LED定位于台阶结构上也是可能的。
[0016]本发明的照明装置的另一个有趣的备选实施例具有如下特征，光源连接器被设计为包括定位于密集封装的阵列中的一个或更多LED，且其中反射区段是环形的。本发明的这个实施例对于聚光照明应用是特别值得关注的，其中光源大致与紧凑盘状的光源相似。所述光源可包括单个高功率LED或定位成紧挨在一起的若干类似的LED。使用对称地定位于接近的距离的三个、四个或七个LED的紧凑设计在这方面是有利的。LED可作为单独的LED封装或作为所谓的板载芯片阵列可用。
[0017]在本发明的范围内，各种环形区段可被应用于照明装置中。因此，具有多角、矩形和正方形形状的反射区段的反射准直器都是可行的，以及包括椭圆