专利名称：发光体的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光体，尤其涉及在医疗处理情况下用于治疗区照明，如牙医使用的，或者用于精密机加工的，例如钟表匠使用的便携式发光体。
背景技术：
这类发光体从现有技术中可以得知。尤其是例如在用户头上随身携带的、用于上述的应用领域的小而轻的发光体。在医疗领域，这样的发光体例如在手术时常常辅助手术灯使用。不仅在医疗领域，而且在精密机加工领域，从发光体辐射的光强度具有决定性的意义。
为了实现上述目的，迄今为止在现有技术中基本上采用两类发光体。一方面，在现有技术中迄今为止采用借助玻璃纤维技术或者液体光导反射光的发光体。虽然这种发光体具有相当高的光强度，然而其缺点为，为了在玻璃纤维或者在液体光导体内产生和传输光，它需要一个昂贵的、大的、重的单元，这对于随身携带来说太大和太重了。为此必需的电缆也常常是不方便的，因为它限制了移动性。
另一方面，众所周知，基本上有必要在头上借助一条皮带保持该便携式台灯的发光体。这样的灯按照经典方式装备完全标准的白炽灯泡。当这样的便携式台灯借助于电池供电，虽然它相当轻，并因此也是可便携的，然而该形式的缺点是在用白炽灯泡实现这样的灯时，80％能量转变为热，而只有20％的能量转变为光。因此，为了在医疗或精密机械感兴趣的应用领域作为可便携的发光体应用，在尚且合理的电池大小情况下，这样的解决方案常常光线太弱。因为通过总功率上升来提高发光功率的尝试在这样传统的灯上是徒劳的，因为这时灯太热，以致通过这样的灯会使得工作区域经受太强的、在医疗领域不合理的——热效果。
在此还需要提及的是，现有技术中也研究了通过应用卤素灯达到发光强度所希望的最大值。然而对于在本文开始指出的应用领域中的治疗领域的应用，这类灯仍然太热。
发明内容
因此，本发明的任务是提供改进的发光体，尤其是改进的、在头上可便携的发光体。
本任务通过如权利要求1所述的发光体解决。
本发明包含如下技术方案，即通过使用发光二极管作为发光手段，一方面，可以得到一较轻的、因此可便携的发光体，另一方面，在较低能耗下同时实现低的散热。按照这种方式，通过使用发光二极管作为本发明的发光体的发光手段，可以有效地避免现有技术中公知的、具有太大的散热问题。
为了同时得到本发明的发光体的光电效益或发光强度的最大化，本发明的优选实施形式使用了第二聚焦透镜，该第二聚焦透镜安排在发光二极管辐射方向第一聚焦透镜之前。这样的第二聚焦透镜最好具有一定的曲率半径，安排在距第一聚焦透镜一定距离，在对于本文开始所述的应用领域，典型地，在沿第一聚焦透镜的光学轴约25cm到约50cm的距离处，光强度可以达到从约19,000勒克司(Lux)到约50,000勒克司。
同时有利地只引起少量的发热，在本发明的实施例中，在发光二极管上导致约55℃的最高温度，至少低于60℃。最终，本发明的发光体的效率显著地增高，因为发光二极管约80％的能量转变为光，而只有约20％的能量转变为热能。因此，应用本发明的发光体借助于电池可以非常长时间移动工作，同时在前述领域中不丧失大的发光强度。
本发明的优点是要在现有技术中借助于公知的发光二极管只能以直接在发光二极管上产生最大10,000勒克司的发光强度的背景下进行评估。因此，在对于本文开始所述的处理中离开发光二极管约30cm处的距离，用现有技术只可以达到离10,000勒克司很远的值。
在本发明的优选实施例中，借助于容置发光二极管的专用外罩的外罩形式，达到特别是在离开发光二极管从约25cm到50cm的距离内，最好在约30cm处发光强度的进一步最大化。该专用外壳形式充分利用了本发明的见解，即在本文开始列举的应用领域，在医疗或精密机械领域，仅仅根据尤其离开发光二极管约25cm到约50cm，最好在30cm的距离，可达到的最高发光强度进行发光体的评估。
与此相对，光锥大小的最大化只起着次要的作用，因为在本文开始处列举的应用领域内，工作区域大多是极小的。所以对于本文开始所述目标在离开发光二极管约25cm到约50cm的距离，最好为30cm的距离处，能够提供从约3cm到8cm的直径的光锥就足够了。因此可以借助于本发明的外罩通过应用的透镜对由发光二极管产生的发光光束接着进行聚焦，以便使离发光二极管约25cm到约50cm，最好为约30cm处的发光强度达到最高值。
为此最好应用具有一定开角的外罩。较好开角从约40°到约80°，更好在约50°到约70°，最好在约58°到约64°。
如果第二聚焦透镜的外轮廓具有相对于外罩开角具有例如为约1°到约2°的较大开角时也是有益的。因为以这种方式在第二聚焦透镜和外罩之间就会产生空气间隙。该空气间隙导致发光效率进一步最佳化。
本发明的其它优选实施例在从属权利要求中给出。
以下参照附图对本发明的优选实施例加以说明。附图中图1示出了本发明的发光体的第一实施例的截面；图2以放大形式示出了图1的实施例的外罩；图3只示出了图1的实施例的第二聚焦透镜；图4示出了本发明的发光体的第二实施例的截面；
图5以放大形式示出了图4的实施例的外罩。
具体实施例方式
图1示出了本发明的发光体1的第一实施例。图1所示的发光体1尤其适用于作为医疗或精密机械加工领域之照明的便携式发光体1，其具有围绕转轴2a轴对称、基本上呈漏斗形的外罩2。
发光二极管4处于外罩2内。该发光二极管4由未图示的电源，例如一可携带的电池，以公知方式通过未示出的导线供电。
一处于发光二极管4辐射方向的第一聚焦透镜6直接靠在发光二极管4上。第一聚焦透镜6具有基本上与郎伯曲线相当的辐射特性。第一聚焦透镜6由玻璃或其它适合的透明且光折射的材料构成。
第一聚焦透镜6基本上为半球形。半球具有2.5mm的曲率半径。在发光二极管4的辐射方向2a上——在图1中为向上——具有半球凸面。在附图的线5的下方，该半球圆柱形地向下朝向发光二极管的方向延长到部分6a，添加线5仅是为了便于理解。部分6a只在附图内通过指引线5界定地示出。然而，在实际上部分6a与透镜6的半球连接成一体，并因此也由与半球同一材料构成，并具有与半球相同的5mm直径。部分6a的直径基本上相当于图1未详细示出的发光二极管4的发光部的直径。
在外罩2内还设置有第二聚焦透镜8。第二透镜8由PMMA晶体构成，然而也可以由玻璃或由其它任何合适的透明的且折射的材料构成。第二聚焦透镜8具有基本上圆柱形的凹部10。该凹部10面向第一透镜6。凹部深度P(参看图3)这样安排，使得第一聚焦透镜6包括其部分6a一起能够完全处于凹部10内。凹部10面向第一透镜6的底面12在朝向第一聚焦镜6的方向上弯曲地形成。
此外，沿着第一聚焦透镜6的光学轴2a在第一聚焦透镜6和底面12之间存在距离a。该距离a为1.8mm。在该中间空间存在空气。底面12的曲率半径约为9mm，因此基本上大于第一聚焦透镜6的、面向底面12的半球形表面的2.5mm的曲率半径。
第二聚焦透镜8是这样构成的，使得在图3所示的它的最大外径b基本上与图2所示的外罩2的最大内径c＝26mm相当。此外，可选择地，具有约24mm到约35mm外径的实施例也是可能的。在这种情况下，其它的尺寸应当相应地匹配。
在第二聚焦透镜8或者外罩2的内径C的直径范围内，在图3中突出地示出的第二聚焦透镜8的外壁16的部分14与第一聚焦透镜6和第二聚焦透镜8的光学轴2a平行。这对于在图2突出地示出的于外罩2的内壁20的上部分18也是如此。然而部分18在光轴2a的方向具有长度e＝7.7mm，大于第二聚焦透镜8的上部分14的长度d＝5.9mm。因此外罩2的内壁20的部分18与第2聚焦透镜8的部分14的重叠尺寸约为f＝1.8mm。然而，该尺寸e和d可任意改变，并且也可以是同样大小的。
此外，正如从图1所看到的，在部分14的外表面26和底面24之间，第2聚焦透镜8具有平截头圆锥形的、向着发光二极管方向收缩倾斜的部分26。
在第二聚焦透镜8的倾斜的外表面26和与其相应的同样地呈平截头圆锥形倾斜的外罩2之内壁20的部分28之间也存在空气隙30。空气间隙30从其最大外延开始，紧邻发光二极管4，在朝向上部分14的方向上连续减小。在部分14的范围内，在外壁14和外罩2的内壁18之间不再存在任何空气间隙。
在第二聚焦透镜8的底面24下面，按照图1所示的方式继续延长约长度g＝6.8mm。外罩2的终端32离开发光二极管4的中央约为距离h＝6mm。然而g和h的大小可任意地改变，并且也可以是相同的。
在发光二极管4下面被空气填充的范围34例如可以用于引导为发光二极管4供电的电缆。
图2以放大形式示出了图1的第一实施形态1的外罩2。图2尤其是用于精确地描述对本发明很重要的外罩2内壁20的下部分28的开角α。该开角α在图1和图2所示本发明的发光体的实施例1内为58°。由于外罩2的壁厚，在外罩2的外表面34a上测得的外罩2的外表面的倾角为60°。同样基于外罩2的壁厚，在外罩2的部分18的范围内，外罩2的最大外径i为28mm。因为外罩2的壁厚可任意地放大，所以外罩2的倾角β和最大外径i也可以采用其它的任意值。
在图2所示的其它尺寸为j＝9mm，k＝13mm，i＝4.5mm，m＝10mm和n＝13mm。
因为第二透镜8的外廓的下部分26具有开角约65°，也就是它也比外罩2的内壁28的开角α大约7°，所以出现图1中所示的空气间隙30以图1所示的连续地减小的方式形成。
图3只示出了第二聚焦透镜8。在图3另外示出第二聚焦镜8的尺寸为o＝17.8mm，p＝6mm，q＝6.6mm和r＝9.54mm。这时这样选择高度p，使得第一聚焦透镜6一方面可以完全地安放到凹部10内，而在另一方面可以保证根据图1的间距a。这样选择凹部10的直径q，以使得第一聚焦透镜6可以没有问题地，即很轻松地插入凹部10内。因为从图1可以看到，不希望在第一聚焦透镜6和第二聚焦透镜8之间在凹部10的范围内直接接触。
图4示出了根据本发明的发光体的第二实施例的截面。相同功能的部件用与以前相同的符号示出。第二实施例200基本上与图1所示的第一实施例1相当。在上述实施例中，说明为不超出对于本技术领域的普通技术人员来说普遍的容差范围任意可变的尺寸在本实施例200中也可以任意地改变。
与第一实施例1相反，第二实施例200首先在外罩2内壁20的部分28的范围内改变外罩2的开角。这种开角2的改变在只示出外罩2的图5中放大地示出。在图4和图5所示的第二实施例200中的角度α为64°。基于该较大的开角α，在图4的实施例中，空气间隙30进一步朝向第2聚焦透镜8的上部分14方向或者外罩2的内壁20的上部分18的方向向上延伸。于是第二聚焦透镜8的下部分26的倾斜在第二实施例200不对第一实施例而改变地保持在32.5°。因此导致空气间隙30较缓慢地减小。
图4所示的尺寸为f＝1.4mm，a＝2.3mm，g＝7.3mm，h＝6mm。图5所示的尺寸为α＝64°，β＝60°，i＝28.4mm，c＝26.1mm，e＝7.7mm，j＝9mm，k＝13mm，l＝4.5mm，m＝10mm和n＝13mm。无论在图1所示的实施例1或在图4所示的实施例200中，发光二极管的功率均为43W。在这样的功率情况下产生约55℃的最大热量，然而至少小于60℃。
特别是由于前面详细示出的尺寸，两个发光体1和200都可以借助于相应的固定装置固定在使用者的头部进行携带。在此，发光二极管4经外罩2的敞开的区域34有利地借助未图示的电缆与可移动的能源，例如便携电池连接。该电池例如也可以承载在本发明的发光体用户的头上，从而整体地提供便携和可移动的光源装置。
无论是图1所示的本发明的发光体第一实施例1或者第二实施例200，在从直径约为3cm到8cm的光锥内的光学轴2a上，在离开第二聚焦透镜8约30cm的距离处产生约30,000勒克司的光强度。上述的具有直径约30mm的第2聚焦透镜8的实施例在离开第二透镜8约30cm的距离上，沿着直径约为3cm到约8cm的光锥的光学轴2a产生约50,000勒克司的光强度。
权利要求
1.一种发光体(1，200)，尤其是用于医疗或精密机械加工领域照明的便携式发光体，它具有如下部件外罩(2)，由外罩(2)保持的发光二极管(4)，由外罩(2)保持的、处于发光二极管(4)的照射方向(2a)内的第一聚焦透镜(6，6a)，由外罩(2)保持的、处于发光二极管(4)的照射方向(2a)内的、位于第一聚焦透镜(6，6a)之后、基本上具有圆柱形凹部(10)的第二聚焦透镜(8)；其特征在于，面向第一聚焦透镜(6，6a)的凹部(10)的底面(12)朝向第一聚焦透镜(6，6a)的方向弯曲地形成。
2.根据权利要求1所述的发光体，其中底面(12)的曲率半径比第一聚焦透镜(6，6a)朝向底面(12)弯曲侧的曲率半径大，较佳至少大二倍，更好至少大3倍，最好至少大3.5倍。
3.根据前述权利要求之一的发光体，其中，第一聚焦透镜(6)朝向底面(12)的弯曲侧至少部分地安放在凹部(10)内。
4.根据前述权利要求之一的发光体，其中，第一聚焦透镜(6)安放在凹部(10)内。
5.根据前述权利要求之一的发光体，其中，在第一聚焦透镜(6)和底面(12)之间沿着聚焦透镜(6，6a)的光轴限定一定的间距(a)。
6.根据前述权利要求之一的发光体，其中，该间距(a)约为1到3mm，较好地为1.8mm到2.3mm。
7.根据前述权利要求之一的发光体，其中，发光二极管(4)具有约0.5～5W的功率，最好具有约2～4W的功率。
8.根据前述权利要求之一的发光体，其中，外罩(2)具有至少朝向第二聚焦透镜(8)的圆锥面形内壁(28)，该内壁在发光二极管(4)的照射方向(2a)至少分段地具有约40°～80°，较好约50°～70°，最好约58°～64°的开角。
9.根据前述权利要求之一的发光体，其中，在外罩(2)的内壁(20，28)和第二聚焦透镜(8)之间至少局部地限定一定的间隙，较好是在发光二极管(4)的照射方向连续地减小的空气间隙(30)。
10.一种光源，具有根据前述权利要求之一所述的发光体和一个电源，该电源是便携的，较佳地包含一电池，与发光二极管连接，并且对发光二极管进行供电。
全文摘要
本发明涉及发光体(1，200)，尤其涉及用于医疗或精密机械加工领域的便携式发光体(1，200)，它包含外罩(2)，由外罩(2)保持的发光二极管(4)，由外罩(2)保持的、处于发光二极管(4)照射方向的第一聚焦透镜(6，6a)，由外罩(2)保持的、位于第一聚焦透镜(6)之后、发光二极管(4)内的、主要具有圆柱形凹部(10)的第二聚焦透镜(8)；其特征在于，面向第一聚焦透镜(6，6a)的凹部(10)的底面(12)朝向第一聚焦透镜(6，6a)的方向弯曲地形成。
文档编号F21V5/04GK1727744SQ200510087318
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月28日 优先权日2004年7月30日
发明者史蒂夫·贝克 申请人:希格玛牙科系统有限责任公司