专利名称：照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种照明装置，该装置可以是，例如手电筒或闪光灯，或者仅仅是照明设备的一部分。
背景技术：
照明装置特别是手电筒被用于满足不同的家庭、工作场所和娱乐的需要。普通的手电筒通常使用钨丝电灯泡，最近以石英电灯泡作为光源，但是它们耗能较高。由于高功率或超亮发光二极管(LED)能够在输出同等的光的同时消耗极少的能量，产生较低热量，而且工作寿命很长，它们的应用变得越来越普遍。然而，与普通的电灯泡相比，这种LED发射的光具有相对较窄的照明角度。这不合适于传统的照明系统，特别是用于产生相对较宽的平行光束时。
本发明的目的是通过提供改进的或是新的照明装置以消除或至少减少这种缺陷。
发明内容
根据本发明，提供一种照明装置，包括光源，用于发射相对于中心轴线角度相对较小的光束；发散光学元件，其位于光源前方，用于接收从光源发出的光，该发散光学元件具有与光源的中心轴线位于同一直线上的中心轴线；和会聚光学元件，其位于光源前方，用于接收来自发散光学元件的光，该会聚光学元件具有与发散光学元件的中心轴线位于同一直线上的中心轴线；光源发射的角度相对较小的光束由发散光学元件发散，然后被会聚光学元件会聚成为相对较宽的基本平行的光束。
优选的是，光源包括发光二极管。
在第一个优选实施例中，发散光学元件包括凸面反射镜以反射从光源发出的光，同时会聚光学元件包括凹面反射镜以反射经凸面反射镜反射的光。
更优选的是，凸面反射镜置于凹面反射镜前方，并面向凹面反射镜，并且具有可以使光源发出的光通过以到达凸面反射镜的孔。
还更优选的是，照明装置包括固定件，用于将光源完全保持在凹面反射镜的反射面的后方。
进而更优选的是，所述固定件被固定在凹面反射镜的后面。
还更优选的是，所述固定件具有通向凹面反射镜反射面的通道，光源被置于该通道中。
优选的是，所述照明装置包括位于凹面反射镜前方的透光盖，凸面反射镜位于该透光盖上。
更为优选的是，所述凹面反射镜具有周边，所述盖设置在该周边上。
优选的是，照明装置具有位于光源和凸面反射镜之间的会聚透镜，用于使光源发出的光到达凸面反射镜前会聚成基本平行的光束。
更优选的是，所述会聚透镜被放置成完全位于凹面反射镜的反射面之后。
更优选的是，凸面和凹面反射镜分别具有大致抛物线型的反射镜。
更优选的是，凸面和凹面反射镜以两者的焦点重合的方式设置。
在第二个实施例中，发散光学元件包括用于发散从光源发出的光的发散透镜，会聚光学元件包括用于会聚来自发散透镜的光的会聚透镜。
优选的是，会聚透镜设置于发散透镜的前方。
更优选的是，照明装置包括固定件，用于固定光源和发散透镜。
更优选的是，所述固定件包括具有分别用于固定光源和发散透镜的相对的第一和第二端部的圆筒，第二端部包括端壁，所述端壁形成发散透镜。
优选的是，照明装置包括反射杯，该反射杯与中心轴线同轴放置，并位于会聚透镜后方。
更优选的是，光源完全位于反射杯后方，发散透镜置于反射杯中。
更优选的是，发散透镜被设置用于使光源发出的角度相对较窄的光束发散成角度相对较宽的光束，发散后的光束的顶点落入反射杯中。
更优选的是，发散透镜被设置用于使光源发出的角度相对较窄的光束发散成角度相对较宽的光束，发散后的光束的顶点落在光源前方，并在光源外面。
将参照附图仅以示例的方式详细的描述本发明，其中图1是根据本发明的照明装置的第一实施例的侧剖面图；图2是具有图1所示的照明装置的手电筒的侧剖面图；图3是改进了的图1中的照明装置的侧剖面图；图4是具有图3所示的照明装置的手电筒的侧剖面图；图5是根据本发明的照明装置的第二实施例的侧剖面图；和图6是具有图5所示的照明装置的手电筒的侧剖面图。
具体实施例方式
首先参见附图的图1和2，其中示出了具有实施本发明的第一照明装置50的手电筒10，照明装置50形成了手电筒10的照明前端50。手电筒10包括长椭圆形的外壳20，该外壳具有开口前端24、中部25和闭合后端26、位于外壳一侧的ON/OFF开关30和位于外壳相对侧的磁性保险器(magnetic catch)32。
外壳的后端26限定用于固定电池28的内舱27。位于外壳中部25的电子电路29控制由电池28激励的照明前端50的操作。开关30与电池28等串联以控制照明前端50的开和关。
几乎被完全置于开口前端24中的照明前端50，包括超亮LED40、圆形凹面光反射镜41、圆形凸面光反射镜43和透明(或半透明)的圆盘状盖45。使用中LED40发出相对于中心轴线x角度较窄的光束(超过总的光输出的90％)，通常圆锥角在10°至20°范围内，例如15°。
凹面反射镜41置于LED40前方，且其关于轴线x与LED40中心对准，凹面反射镜41具有抛物线型凹反射面42。凹面反射镜41的后部整体延伸以形成管状固定件47以固定LED40，使其完全位于反射面42的后方。固定件47具有中心通道48，通向反射面42并在前端的反射面42上形成中心孔，通道的后端沿x轴接收并放置LED40。
凹面反射镜41具有圆环状周边，盖45跨过它通过作为外壳前端24的一部分的螺旋环22被定位。盖45具有中心孔46，通过凸面镜的轴向杆将凸面反射镜43固定于盖45的内表面上。凸面反射镜43具有接近双曲线(近抛物线)的凸反射面44，其中心轴线与LED40和凹面反射镜41的轴线重合。
两个反射镜41和42同轴排列并相对彼此定位以使它们的焦点重合。这种排列使得从中心入射到凸面反射镜43上的相对较窄的平行光束首先被反射镜43反射，然后再被另一个凹面反射镜41反射以形成相当宽的平行光束。
现在描述照明前端50的操作。由LED 40发射的角度较窄的光束穿过通道48和凹面反射镜41，然后入射到凸面反射镜43上，接下来被凸面反射镜43反射并照到凹面反射镜41上，最后被凹面反射镜41反射以形成较宽的平行光束向前通过盖45投射，以用于照明。
照明前端50还可被改进成图3和4中所示的设计，其中加入了双凸会聚透镜51，这是主要的区别。透镜51被置于LED 40和凸面反射镜43之间，并被完全置于凹面反射镜41的反射面42的后面。固定件47具有单独的限定了通道48的圆柱芯49，它插入固定件47中透镜51的后方，以将透镜51固定到放置芯49的固定件腔的略微缩小的端部。
透镜51用于将LED 40发出的有角度的光束在到达凸面反射镜43之前会聚成平行光束。通过透镜51将LED光束修正为平行光束后，可以用真抛物线型凸面反射镜43来代替非标准的、制造相对较难且造价较高的近抛物线型凸面反射镜。
现在参照图5和6，其中示出了一种应用了本发明实施例的第二照明装置150的不同的手电筒110，同样作为照明前端150使用。手电筒110的直立外壳120具有将照明前端150连于其上的上端124、中部125和底座126。底座126限定了用于固定向照明前端150提供能量的可充电电池组128的内舱127。
手电筒110包括位于中部125中的电子电路129以控制照明前端150的操作，电池组128经过on/off开关130与该电路串联。开关130可在外壳120前侧进行操作以转换照明前端150的开和关。
照明前端150具有由三个同样的照明单元153组成的三角形阵列以获得范围更广的照明，每一个都包括超亮LED 140、凸面会聚透镜141、平凹发散透镜143和抛物线型反射杯148，所有的这些都沿着公共的中心轴线y同轴排列。各照明单元153一起全部装入椭圆形罩壳155中，该椭圆形罩壳可以上下枢转地铰接于外壳120上，以便以可调节的角度照明。罩壳155具有由圆盘状的透明(或半透明)的盖156闭合的开口前端。
在工作时，每个LED 140都从置于其中的内置灯丝F1发射出关于Y轴具有相对较窄角度的光束(大于总的光输出的90％)，一般为圆锥角在10°至20°范围内，例如15°。
现在更加详细的描述照明单元153的结构。每个LED 140被同轴固定于圆筒147中的后端，圆筒的前端具有形成发散透镜143的透明壁。会聚透镜141被置于发散透镜143的前方，同时，在会聚透镜141的后方，反射杯148被朝向前放置。反射杯148具有管状后端149，该后端设置在LED固定件147的前端周围以使发散透镜143固定于反射杯148中，同时LED 140完全位于反射杯148后方。一般的，三个会聚透镜141被一体成型于安装于盖156后方的单独的塑料圆盘上。
现在描述照明单元153的操作。由LED 140发射出的具有相对较窄角度的光束通过发散透镜143，然后被发散成相对较宽角度的光束。变宽的光束具有顶点F2，这束光束接着通过会聚透镜141，被会聚成相对较宽的平行光束向前通过盖156投射以照明。
由于有角度的光束变宽了，它的顶点F2远离LED灯丝F1向前移动并落到LED 140主体的外部。另外，顶点F2落到反射杯148中，并且最好与它的焦点重合以便聚集以更大的角度在主光束外辐射的剩余光线(少于10％)，并将其反射，以与上述平行光束一起直接向前投射。
可以理解，这里所说的所有的反射镜和透镜，特别是包括反射镜41和43和透镜141和143都是基本的光学元件，因为它们处理光线并且在此都共同被称为反射镜和透镜。
本发明在此处的描述仅仅是作为示例，本领域的普通技术人员对所述的实施例作的不同的变型和/或改造均不脱离本发明附加的权利要求的范围。
权利要求
1.一种照明装置，包括光源，用于发射相对于中心轴线具有较小角度的光束；发散光学元件，其位于光源前方以接收从光源发出的光，所述发散光学元件具有与光源的中心轴线位于同一直线上的中心轴线；和会聚光学元件，其位于光源前方，用于接收来自发散光学元件的光，所述会聚光学元件具有与发散光学元件的中心轴线位于同一直线上的中心轴线；其中从光源发出的具有相对较窄角度光束被发散光学元件发散后由会聚光学元件会聚成相对较宽的基本平行的光束。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于所述光源包括发光二极管。
3.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于所述发散光学元件包括凸面反射镜，以反射来自光源的光，所述会聚光学元件包括凹面反射镜，以反射来自所述凸面反射镜的光。
4.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于所述凸面反射镜置于凹面反射镜前方并面向凹面反射镜，并且还具有使光源发出的光穿过并到达凸面反射镜的孔。
5.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于包括固定光源的固定件，将光源完全固定于凹面反射镜反射面的后方。
6.如权利要求5所述的照明装置，其特征在于所述固定件固定在凹面反射镜的后面。
7.如权利要求6所述的照明装置，其特征在于所述固定件具有通向凹面反射镜的反射面的通道，并且光源被固定于该通道中。
8.如权利要求3至7中任一项所述的照明装置，其特征在于还包括透光盖，其位于凹面反射镜的前方，所述凸面反射镜位于其上。
9.如权利要求8所述的照明装置，其特征在于所述凹面反射镜具有周边，所述盖被放置于该周边上。
10.如权利要求3至7中任一项所述的照明装置，其特征在于还包括会聚透镜，位于光源和凹面反射镜之间，用于使光源发出的光在到达凸面反射镜之前被会聚成基本平行的光束。
11.如权利要求10所述的照明装置，其特征在于所述会聚透镜完全位于凹面反射镜的反射面后方。
12.如权利要求3至7中任一项所述的照明装置，其特征在于所述凸面和凹面反射镜分别包括大致抛物线型的反射镜。
13.如权利要求12所述的照明装置，其特征在于所述凸面和凹面反射镜设置为两者的焦点重合。
14.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于所述发散光学元件包括发散透镜以发散光源发出的光，所述会聚光学元件包括会聚透镜以会聚来自发散透镜的光。
15.如权利要求14所述的照明装置，其特征在于所述会聚透镜位于发散透镜前方。
16.如权利要求14所述的照明装置，其特征在于包括固定件，用于固定光源和发散透镜。
17.如权利要求16所述的照明装置，其特征在于所述固定件包括圆筒，该圆筒具有分别用于固定光源和发散透镜的相对的第一和第二端部，第二端部包括形成发散透镜的端壁。
18.如权利要求14至17中任一项所述的照明装置，其特征在于还包括关于中心轴线同轴地放置并位于会聚透镜后方的反射杯。
19.如权利要求18所述的照明装置，其特征在于所述光源完全位于反射杯的后方，并且所述发散透镜被置于反射杯中。
20.如权利要求18所述的照明装置，其特征在于所述发散透镜被设置用于将从光源发出的具有相对较窄角度的光束发散成具有相对较宽角度的光束，发散后的光束的顶点落入反射杯中。
21.如权利要求14至17中任一项所述的照明装置，其特征在于所述发散透镜被设置用于将从光源发出的具有相对较窄角度的光束发散成具有相对较宽角度的光束，发散后的光束的顶点落在光源的前方和外部。
全文摘要
照明装置(50)包括光源(40)如LED、用于接收来自LED(40)的光的凸面反射镜(43)、用于接收来自凸面反射镜(43)的光的凹面反射镜(41)。来自LED(40)的相对较窄角度的光束被凸面反射镜(43)发散，然后被凹面反射镜(41)会聚成相对较宽的平行光束。两个反射镜(43和41)可以分别被平凹透镜和凸透镜(143和141)代替。
文档编号F21W131/30GK1807973SQ20051011995
公开日2006年7月26日 申请日期2005年9月29日 优先权日2004年10月7日
发明者吕达年, 方时觉, 简超华 申请人:春南电器制造厂有限公司