改进的led照明装置的制作方法

专利名称：改进的led照明装置的制作方法
技术领域：
本发明领域涉及手持式或便携式照明装置，包括照明装置和照明 装置部件。
背景技术：
发光二极管("LED")已经用于各种应用，包括照明观测，从远 程控制传递信息以及在巨大的电视屏幕上形成图像。近年来，LED已 经用于便携式照明装置，例如手电筒，因为，其中与通常用于常规型 照明装置的白炽灯相比，LED能够持续更长时间并且更耐用。
虽然LED可具有超过白炽灯的理想特性，但可对使用LED作为 其主光源的现有照明装置做出改进。例如，当前的LED照明装置通常 未能产生投射可观距离的优质光束。 一个原因是可用的LED灯基本上 相对于LED的位置以角度小于180。的模式辐射光。图1示出了一种 典型LED灯的亮度或辐射模式。典型的LED灯包括LED和设置在 LED上方的透镜。从典型的LED灯发出的光线基本上为锥形-亮度 (以百分比表示)基本上集中在中心轴线11周围并随球面角e增加而 非线性地减少。现有的LED照明装置没有提供有效地获取在中心轴线 周围集中的更亮光线的反射器/灯组合。因此，尽管可用的LED照明 装置可适合于照明紧邻的周围区域，但光束能够投射的距离有限。
为了设法克服这种缺陷， 一些装置使用多个LED或LED灯和白 炽灯的组合。然而，此类装置涉及更大的复杂性，消耗更多能量并且 制造成本更多。因此，本发明提供了能量有效的LED照明装置，其改 进了光学性能并且投射优质光束。
另外，当对光源例如LEDs做出改进时，便携式照明装置的操作 引起的另一个问题是有效地散发光源产生的增加的热量。因此，本发明提供了有效地散发来自便携式照明装置的光源的热量的组件。本发 明还提供了用于减少光源产生的热量并且使用更少能量照明光源的装 置。

发明内容
本发明涉及具有改进的光学性能的便携式照明装置。本发明还改 进了便携式照明装置的效率。
在一个实施例中，照明装置包括能源、光源、反射器和保持器。 反射器具有第 一开口端、第二开口端和在开口端之间延伸的抛物线轮 廓。反射器还具有位于抛物线轮廓外部的焦点，这尤其便于更有效地 准直从光源辐射的更亮的光线。保持器相对于反射器保持光源使得由 光源产生的光被反射器反射。光源和反射器的相对位置可以改变。在 本发明的 一个实施例中，提供了唯一 能源组件以并排布置的方式保持 电池。
任选地，反射器的抛物线轮廓可基本上符合根据公式r2=4fz的轮 廓，其中焦距，即顶点和焦点之间的距离介于0.020-0.050之间或0.035 英寸。替代地，从顶点到较小开口的距离和焦距之间的比值大于1.5:1， 小于6.5:1，介于1.5:1至6.5:1之间，3.0:1到3.4:1之间,或为3.2:1。 光源也可为包括LED的灯。照明装置还可包括热连接至光源和主壳体 的热沉壳体。照明装置还可包括电流调制电路以输送脉冲电流或热补 偿脉冲电流至光源。
在照明装置中，本发明包括便携式电源、光源和可移动的曲线形 状反射器。光源包括LED和透镜，并且光基本上相对于LED位置以 小于180°的角度从光源辐射。可移动的反射器包括抛物线轮廓和位 于抛物线轮廓外部的焦点。另外，反射器可以沿平行于抛物线主轴的 方向运动。照明装置还可包括热连接至光源的热沉。
在本发明的另一个方面中，照明装置包括便携式能源、LED灯和 一电路，该电路包括电连接LED灯的第一引线和便携式能源的热沉壳 体。热沉壳体还热连接至LED灯以便基本上散发由LED灯产生的热
10量。
在本发明的另外一个方面中，改进的能源组件包括以并排布置方 式保持的电池。


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图1为典型的LED灯的亮度或辐射模式的俯视图。 图2根据本发明的照明装置的透视图。 图3为图2的照明装置沿3-3表示的平面的剖视图。 图4为图2的照明装置的前端沿3-3表示的平面的放大剖视图， 其中照明装置示于关闭位置。
图5为图2的照明装置的后端沿3-3表示的平面的放大剖视图。
图6为尾帽触点的透视图。
图7为隔离的开关组件的剖视图。
图8A是电流调制电路的框图。
图8B是电流调制电路的一个实施例的示意图。
图9是热沉壳体的剖视图。
图IO是反射器的剖视图。
图ll是图7的开关组件的剖视图，其被旋转以示出锁定接片。
图12是图7的开关组件的剖视图，其被旋转以示出锁定接片。
图13根据本发明的照明装置的另一个实施例的透视图。
图14为图13的照明装置沿14-14表示的平面的剖视图。
图15为图13的照明装置的前端沿14-14表示的平面的放大剖视图。
图16A是隔离的能源组件的正面透视图。 图16B是隔离的能源组件的背面透视图。
具体实施例方式
参看图2和13，以透视图的方式示出了呈照明装置10和200形 式的便携式照明装置，它们各为本发明的一个实施例。每个照明装置IO和照明装置200包括有本发明的各种特征。这特征在下文详细描述 并且在用于示出本发明的优选实施例的附图中示出。然而，应当清楚 地理解，本发明并不限于在此所述的照明装置。相反，本发明包括具 有本发明的各种特征中的一个或多个的照明装置。还应当理解，本发 明涉及如下所述的照明装置的每一个发明特征。
参看图2和3，照明装置10包括头部组件20、筒管12、光源14 和尾帽组件30。头部组件20和光源14绕筒管12的前端设置。尾帽 组件30封闭筒管12的尾端。
参看图3和4，筒管12为适于接收至少一个能源例如电池16的 中空结构。在该说明性实施例中，筒管12包括形成在其前端外径上的 前螺紋18和形成在其尾端内径上的尾螺紋22。筒管12还包括直径减 小的区域24，该区域24包括前渐缩部26和尾渐缩部27。在该说明性 实施例中，优选地三个电池16串联地设置在筒管12中。然而，本发 明所属领域的普通技术人员应当理解，筒管12还可以被构置成包括单 个电池、两个电池、多于三个电池或其它串联或并联布置的适当的便 携式能源。在优选实施例中，电池16为碱性干电池。
参看图3和5，尾帽组件30包括尾帽28、传导性弹簧元件32和 尾帽触点38。尾帽28优选地包括外螺紋34的区域，以用于接合形成 在筒管12内部上的相配尾螺紋22。本发明所属领域的普通技术人员 应当认识到可以使用其它合适的措施来连接尾帽28至筒管12。
密封元件36可以设置在尾帽28和筒管12之间的交界处以便提供 不透水的密封。密封元件36可为O形环或其它适当的密封装置。在 一个优选实施例中，密封元件36为单向阀，该单向阀被定向成使得防 止从外部流入照明装置10内部同时容许照明装置内的过压逸出或排 放到大气。径向脊35可设置在尾帽28和筒管12之间的交界处以保证 筒管12的端部并不抵靠尾帽28的邻近凸缘提供气密密封，该气密密 封阻碍来自照明装置内部的过压气体的流动。
单向阀在照明装置中的设计和使用在美国专利No.5，003，440 、 5，113，326、 5，207，502、 5,349,506和5,485,360中更充分地描述，它们所有都授予Anthony Maglica，在此引入作为参考。
参看图5，尾帽触点38设置在传导性弹簧元件32和尾帽28之间。 传导性弹簧元件32电连接至尾帽触点38和电池16的壳体电极。尾帽 触点38电连连接至传导性弹簧元件32和筒管12。
参看图6，尾帽触点38包括环39和两个延伸部41。两个延伸部 41基本上相隔180。设置并且基本上从环39的外周边垂直地延伸。每 一个延伸部41还包括从环39的外周边沿径向向外延伸的轮廓43。由 于轮廓43，当尾帽组件30与筒管12装配时，延伸部41与筒管12的 内径摩擦地接合并电连接。按这种方式，该说明性实施例公开了一种 在电池16和筒管12之间提供电连接而不需要尾帽28传导任何的电流 的方法。相应地，如果需要，尾帽28可由非导电体如塑料或橡胶制造。
在一个替代实施例中，可以使用尾帽嵌件来在电池16和筒管12 之间提供电连接。这种嵌件在美国专利4,819,141、 4，823，242 、 4,864,474、 5,003,440、 5,008,785、 5,113,326、 5,121,308、 5,193,898、 5,207,502、 5，267，130、 5，349，506、 5,455,752、 5,485,360、 5,528,472、 5,722,765、 5,836,672、和6,086,219中示出和描述，它们在此引入作为 参考。
在一个替代实施例中，筒管内的传导性套筒可接合尾帽触点38 的延伸部41以提供电路径。此类套筒在Anthony Maglica的美国专利 4,656,565和4,851,974中描述，它们在此引入作为参考。在一个替代 实施例中，筒管内的传导性条带可接合延伸部41以便提供电路径。此 类条带示于美国专利No.6，585，391中。此类套筒或条带将容许筒管由 非导体如塑料或橡胶制造。
在另一个替代实施例中，尾帽组件30可构置成不带尾帽触点38 而尾帽28用作导电体。在该替代实施例中，当尾帽组件30安装于筒 管12上时，弹簧元件32在电池16的壳体电极和尾帽28之间形成电 路径。电路径还通过例如交界部和/或配合螺紋在尾帽28和筒管12之 间形成。为了便于电流动，例如通过阳极氧化除去设置在尾帽/筒管触 点处的已有表面处理。相应地，在该替代实施例中，尾帽28为导体例如铝。
参看图3，不管使用的尾帽组件实施例，传导性弹簧元件32朝向 照明装置10的前部推动电池16。因此，后方电池的中心电极与其前 方电池的壳体电极电接触。按这种方式，包含中筒管12中的电池16 电连接。参看图4，最前方电池16的中心电极被推动到与开关组件40 接触。
参看图4,开关组件40设置在筒管12的前端周围，尤其相对于 反射器保持着光源14。光源14包括第一电极58和第二电极59。
光源14可为任何适当的产生光的装置。例如，光源14可LED灯、 白炽灯或弧光灯。在该说明性实施例中，光源14优选地为LED灯， 其基本上以少于180。的球面角辐射光。适当的光源14为由Lumileds Lighting, San Jose, California制造的LED发射器LXHL-PWOl。
开关组件40包括用于保持光源14的特征部。另外，其中，开关 组件40包括便于闭合和中断光源14的电路的特征部。开关组件40 还包括有效地散发由光源14产生的热量的特征部。
参看图7，开关组件40包括上绝缘体42和开关子装置60。开关 子装置60包括热沉壳体44、电路组件50、上传导性弹簧元件52、源 触点54和下绝纟彖体56。
其中，电路组件50优选地控制流向光源14的能量。在一个说明 性实施例中，电路组件50包括电路板62、触点插头64、第一触点46 和笫二触点48。
电路板62包括适于控制输送至光源14的电流的电流调制电路。 优选地，电流调制电路将来自电池16的直流电调制成脉冲电流。另外 优选地，在必要的情况下，根据由光源14产生的热量自动调节输送至 光源14的脉沖电流的占空系数。
参看图8A，电流调制电路15的一个说明性实施例以框图形式示 出。当照明装置打开并且电能被输送至电流调制电路15时，脉冲发生 器21控制电源开关23以调节输送至光源14的电流。在一个优选实施 例中，电源开关23为带有连接至其门的脉冲发生器21的金属氧化物半导体场效应晶体管("MOSFET")。电源开关23可为其它适当的装 置，例如晶体管双极结型晶体管。另外，在一个优选实施例中，脉沖 发生器21为包括比较器和二极管与电阻器系统的电路。
电流调制电路15还包括检测光源14产生的热量的对温度敏感的 电阻器25。在一个优选实施例中，对温度敏感的电阻器25为热敏电 阻。热敏电阻的设置可使得可以检测光源14产生的热量。热敏电阻可 以连接至脉沖发生器21以便调节输送至光源的脉冲电流的占空系数。 例如，当热敏电阻检测光源温度过高时，降低脉冲电流的占空系数以 避免光源过热。另外，如果热敏电阻检测光源温度过低，脉沖信号的 占空系数增加以便保证光源14产生具有适当光强度和一致色彩的光。 图8B示出了根据本发明的电流调制电路15的一个实施例的示意图， 其中热敏电阻表示为Tl。
通过热补偿脉冲电流信号驱动光源14比通过直流信号具有若干 优点。其中，脉冲电流信号减少了光源14产生的热量从而延长了光源 的寿命。另外，脉冲电流信号消耗能量更少从而延长了电池的寿命。 此外，脉冲电流信号容许更高峰值电流供向光源从而改进了光源可产 生的亮度。通过根据光源14产生的热量调节输送至光源的能量，可以 防止对光源的热损害。
另外，尽管此处公开的电源电路使用MOSFET、脉沖发生器和热 敏电阻，但本发明并不限于包括在此公开的这些电子器件的组合的电 路。本发明所属领域的普通技术人员将会认识到，还可使用其它电路 设计，例如包括微处理器和对照表的电路来输送脉沖电流信号或温度 调节脉沖电流信号至光源。
回头参看图7，通过第一触点46和第二触点48有助于从电路板 62上的电流调制电路15到光源14的电连接。第一和第二触点优选地 选择性地焊接于电路板62上。第一和第二触点还设置成接收光源14 的电极58、 59。
第一触点46构置成适于摩擦地接收光源14的第一电极58。在该 说明性实施例中，第一触点46包括一对挠性倾斜表面66以便接收第一电极58。还可使用其它适当的方法或构型来在导体之间建立电连 接。例如，第一电极58可以通过焊接电连接至第一触点46。
第二触点48构置成适于摩擦地接收光源的第二电极59并且与热 沉壳体44电连接。在该说明性实施例中，第二触点48包括一对挠性 倾斜表面67和电连接至倾斜表面67的连接元件68。该对挠性倾斜表 面67接收第二电极59。还可使用其它适当的方法或构型来在导体之 间建立电连接。例如，第二电极59可以通过焊接电连接至第二触点 48。
第二触点48的连接元件68将第二触点48电连接至热沉壳体44。 在该说明性实施例中，连接元件68摩擦地与热沉壳体44的热沉插头 72接合。还可使用其它适当的方法或构型来在导体之间建立电连接。
第一触点46和第二触点48可以由形成为所需构型的导电材料片 材制成。为了便于成形/形成该导电材料片材，可以在导体薄板中使用 释放切口。在一个优选实施例中，第一和第二触点由铜合金片材制成。
仍然参看图7，电路组件50的触点插头设置在电路板62上与第 一触点46和第二触点48所处的位置相反的一侧上。其中，触点插头 64便于将电池16电连接至电流调制电路15。在该说明性实施例中， 触点插头64被选择性地电连接至电流调制电路15。触点插头64还构 置成适于接收上传导性弹簧元件52。
电路组件50设置在热沉壳体44中。参看图9，在一个是实施例 中，热沉壳体44大体为带有封闭端的中空圆柱体。其中，热沉壳体 44热连接光源14和筒管12，并且将光源14的笫二电极59电连接至 筒管12。通过使用热沉壳体44和筒管12吸收和/或散发光源14产生 的热量，照明装置IO更有效地保护光源14免受热造成的损害。优选 地，热沉壳体44为导体，例如铝。
参看图7、 9、 11和12，热沉壳体44包括热沉插头72、前表面 71、 一对开口 74、内侧肩部76、外渐缩部78、前卡合沟槽82和尾卡 合沟槽87。两个开口 74通过前表面71延伸并且其尺寸提供了光源14 的电极的通路以与电路组件50的第一和第二触点46、 48连接。前卡合沟槽82包括基本上垂直于热沉壳体44的轴线的肩部91。前卡合沟 槽82用于接收上绝缘体42的锁定接片84。尾卡合沟槽87包括基本 上垂直于热沉壳体44的轴线的肩部93。尾卡合沟槽87用于接收下绝 缘体56的锁定接片79。
热沉壳体44的内侧肩部76的大小和位置用于接收电路组件50。 热沉壳体44的外渐缩部78优选地以基本上等于筒管12的尾渐缩部 27的角度的角度渐缩(示于图4中)。热沉壳体44的外渐缩部78尺 寸还使得一旦设置在筒管12中，将会通过筒管12的尾渐缩部27限制 热沉壳体44以及因而开关组件40的轴向运动。
参看图7，上弹簧元件电连接触点插头64和源触点54。在该说明 性实施例中，上弹簧元件52为螺旋弹簧，其内径尺寸用于安装在触点 插头64上。上弹簧元件52的尾端通过源触点54接收。
源触点54电连接上弹簧元件52和电池16。在该说明性实施例中， 源触点54被末端开口的接纳部接收，该接纳部带有从接纳部的开口端 悬垂的凸缘81。在一个优选实施例中，源触点54为导体，例如铜合 金。
参看图7和11，其中，下绝缘体56包含电路组件50、上传导性 弹簧元件52和热沉壳体44中的源触点54。下绝缘体56包括锁定接 片79、背面88、凹槽89、通孔83和埋头孔肩部85。图7示出了升离 下绝缘体肩部85的源触点凸缘81。图11示出了接触下绝缘体肩部81 的源触点凸缘81。在一个优选实施例中，下绝缘体为非导体，例如塑 料。
参看图11，下绝缘体56通过装入尾卡合沟槽87并由肩部93约 束的锁定接片79固定于热沉壳体44上。电路组件50接收在热沉壳体 44的内侧肩部76中。上弹簧元件52的前端安装在电路组件50的触 点插头64上方。上弹簧元件52的尾端通过源触点54接收。源触点 54可滑动地设置于下绝缘体56的通孔83中。源触点54的凸缘81靠 在埋头孔肩部85上，该肩部85限制源触点54沿尾部方向的轴向位移。 这样装配的情况下，上弹簧元件52将电路组件50向前偏压抵靠热沉壳体44的内侧肩部76。上弹簧元件52还沿尾部方向抵靠下绝缘体56 的埋头孔肩部85偏压源触点54。
优选地，源触点54的轴向长度的尺寸使得其封闭端总是在背面 88的前方并且保持在由下绝缘体56的凹槽89限定的包覆之内。在所 示实施例中，凹槽89为截头圆锥形空腔，其底部面向照明装置10的 后方。凹槽89的尺寸设定成比延伸超出电池壳体的电池的中心电极的 高度更深。
这样设置的情况下，当电池16被向前推压抵靠下绝缘体56的背 面88时，电池16的中心电极与源触点54接合并且将其凸缘81升离 下绝缘体的埋头孔肩部85，如图7所示。同时，上弹簧元件52沿向 后方向推动源触点54抵靠电池的中心电极以便实现与电池16的弹簧 偏压电连接。按这种方式，开关子装置60提供了一种简单构型，其增 强了甚至当照明装置震动或掉落时部件之间的电连接，这种震动或掉 落可能引起电池16突然在筒管12内沿轴向移动。此外，因为上弹簧 元件可以吸收由于例如误操作引起的沖击应力，因此更好地保护了电 池的中心电极和照明装置部件，例如电路组件50。
另外，因为源触点54的封闭端在背面88的前方，如果电池16 向后插入筒管12中以使得其壳体电极指向前方，则没有与源触点54 形成连接。当电池正确插入时，最前方的电池的中心电极被推动与源 触点54形成接触并且压缩上弹簧元件52。这种结构用于立即告知用 户电池安装不正确，并且还可保护照明装置的电子器件不被反向电流 影响或损害。在保护照明装置的电子器件以防反向电流的另一个实施 例中，二极管可以选择性地设置于电路中。图8B示出了此类电路的 一个实施例的示意图，其中如果电池安装不正确，二极管D102-C防 止反向电流。
因此，现在已经描述了开关子装置60的结构并且组装。参看图3 和4,开关子装置60基本上设置在筒管12的前端上。不存在进一步 组装的情况下，开关子装置60在传导性弹簧元件32的作用下被向前 推动直到热沉壳体44的外渐缩部78接触到筒管12的尾渐缩部27。参看图4和12，上绝缘体42安装在开关子装置60上，并且，尤 其限制开关子装置60沿向后反向的轴向运动超出预定距离。上绝缘体 42在热沉壳体44的前卡合沟槽82处安装在开关子装置60上。
参看图7和12，上绝缘体42包括锁定接片84、中心间隙92和渐 缩部96。中心间隙92的尺寸用于为光源14及其电极58、 59提供间 隙以便固定在热沉壳体44上。渐缩部96与筒管12的前渐缩部26相 对应。参看图12，每一个锁定接片84的尺寸用于装入前卡合沟槽82 并在向前方向上由肩部91约束。参看图4，通过将上绝缘体42固定 于设置于筒管12中的开关子装置60上，上绝缘体42防止在没有电池 16安装在照明装置10中的情况下开关子装置60落下至筒管12的后 部，并可能地落出照明装置的后端。在一个优选实施例中，上绝缘体 42为非导体，例如塑料。
参看图7,光源14热连接至热沉壳体44并电连接至电路组件50。 在该说明性实施例中，光源14包括第一电极58、第二电极59、灯95 和嵌片98。光源14的嵌片(slug) 98固定至热沉壳体44以便于输送 光源14产生的热量至热沉壳体44。优选地，导热粘合剂层应用在嵌 片98和热沉壳体44之间。同时，因为嵌片98可以不是电中性的，导 热粘合剂优选地是电绝缘体。第一和第二电极58、 59分别摩擦地与第 一和第二触点46、 48接合。
参看图4，头部组件20设置在筒管12的前端。头部组件20包括 面盖102、透镜104、反射器106和套筒108。反射器106和透镜104 由面盖102刚性地固定就位，该面盖102通过螺紋与套筒108连接。 套筒108包括形成在其内径上的螺紋112，其与筒管12的前螺紋18 接合。这样设置，反射器106可通过相对于筒管12旋转头部组件20 而沿照明装置10的轴向移动。
反射器曾经用于便携式照明装置以便重定向光并增加光能够投射 的距离。反射器具有用于反射来自光源的光线并形成光束的高反射面。 优选的是抛物线形反射器，因为抛物线具有聚集从其焦点发出的光线 并将它们作为平行于抛物线主轴的平行光束反射的光学特性。通过准直光线，否则会散开的光线被设置成形成可投射可观距离的光束。
尽管应用了反射器，特别地，LED照明装置在光束能够投射的距 离上仍然受到限制。这是因为需要适当构置的部件的有效组合来有效 地获取由可用LED灯产生的光，该LED灯基本上在小于180。的角度 上球形地辐射。尽管一些LED灯自称能具有基本上大于180。的辐射 模式，但许多LED灯很少(少于最大光强度的10%)或没有光辐射 超出180。，或者参看图1，对于0>90°，很少或没有光辐射。
参看图4和10,反射器106具有第一端114、第二端116、轮廓 118和支撑件122。在该说明性实施例中，第一端114适于发射一束光， 而第二端116为限定轮廓118的端部的开口。在一个优选实施例中， 轮廓118为具有关于其主轴121轴对称的反射面的一段抛物线。
参看图10,第二端116的定位使得抛物线的焦点94设置于轮廓 118的反射面的外部。轮廓118优选地符合根据公式r2=4fz的抛物线 形，其中"r"为垂直于轴线121的抛物线剖面的半径，"f"为焦距或从 抛物线顶点到焦点的距离，"z"为沿着轴线121的距离。
在一个优选实施例中，尺寸f是小于0.080英寸，0.020-0.050英 寸，或者0.035英寸。另外，在一个优选实施例中，顶点和第二端116 之间的距离(见示于图10的"s")为0.080-0.130英寸，0.109-0.115英 寸，或0.112英寸；第一开口端114具有0.7-0.8英寸或0.741-0.743英 寸的直径；第二开口端116具有0.2-0.3英寸或0.247-0.253英寸的直 径。此外，在这个优选实施例中，第二端离顶点的距离和尺寸，'f"之间 的比值为大于1.5:1,小于6.5:1，介于1.5:1至6.5:1， 3.0:1至3.4:1 的范围之间或3.2:1。而且，在这个优选实施例中，第一端离顶点的距 离与尺寸"f"之间的比值为大于20:1，小于40:1，介于25:1至30:1范 围之间，或28:1。
其中，说明性的反射器106更有效地聚集以基本上锥形形式辐射 或亮度强度基本上密集在中心的光线，例如常规型LED灯产生的光 线。通过限定焦距和构置此处所述的反射器，实现一种较窄或较深的 抛物线轮廓，其便于获取从光源辐射的更多光。当光从设置在焦点的理论点辐射时，抛物线轮廓最有效地准直光。较深的抛物线轮廓还用 于使得光源显得更像朝着反射面的一个点。所公开的反射器便于聚集
和反射并不基本上均匀地球形辐射的光线。利用这些方法，反射器106 有利地产生投射远距离的改进的和准直的光束。
如上所述的说明性的照明装置10还是用于沿轴向相对于反射器 106移动光源14的一个实施例。通过相对于筒管12旋转头部组件20， 头部组件20沿着筒管12的前螺紋18行进并且引起反射器106沿轴向 相对于光源14移动。通过改变光源14相对于反射器的轴向位置，照 明装置10有利地改变光源产生的光的散射。按这种方式，照明装置 IO可产生聚光照明，即准直的光束，以及泛光照明，即宽散射的光。 尽管如上所述的实施例使用配合的螺紋实现反射器和光源之间的相对 轴向位移，但可以使用其它合适的装置，例如凸轮或导向器。
在说明性实施例的一种优选实施方案中，由飞行器质量的热处理 过的铝制造总体上形成照明装置IO外表面的尾帽28、筒管12、面盖 102和套筒108,该铝可选择地阳极氧化。非传导性部件优选地由聚酯 塑料或用于绝缘和耐热的其它适当材料制成。反射器106的反射轮廓 118优选地为计算机生成的抛物线的一部分，其被金属化以便保证高 精度光学特性。任选地，反射轮廓118可包括用于耐热的电铸镍衬底。
尽管此处所公开的实施例示出了基本上平面的透镜104，照明装 置IO还可结合有包括弯曲表面的透镜以进一步改进照明装置10的光 学性能。例如，透镜可在透镜表面的整个或部分中包括双凸轮廓或平 凸轮廓。
密封元件例如O形环75也可引入面盖102和透镜104、面盖102 和套筒108以及套筒108和筒管12之间的分界处以提供不透水的密 封。
现在将描述照明装置10的电路。参看图3、 4、 5和7,示出了处 于打开或关闭(OFF)位置的照明装置10的电路。当头部组件20旋 转以使开关组件40沿向前方向充分平移使得热沉壳体44的外渐缩部 78与筒管12的尾渐缩部27电连接时，电路闭合，或处于接通(ON)位置。 一旦电路闭合，电通过其与设置于其前方的电池的壳体电极相 连的中心触点从后方电池传导。然后电能从最前方的电池传导至电路
组件50的源触点54。然后电能选择地通过电路组件50的电子器件传 导至光源14的第一电极58。在经过光源14之后，电能通过连接至电 路组件50的第二触点48的第二电极59显现。第二触点48电连接至 热沉壳体44,该热沉壳体44电连接至筒管的尾渐缩部27。筒管12 连接至尾帽触点38,该尾帽触点38与传导性弹簧元件32电接触。最 后，尾帽组件30的传导性弹簧元件32通过与最后面的电池的壳体电 极电连接而接通电路。按照这种方式，形成了提供电能以便照亮光源 的电路。
参看图4,为了断开照明装置10的电路，用户旋转头部组件20 以沿向后方向平移开关组件40直到热沉壳体44的外侧渐缩部78与筒 管12的尾渐缩部27分离。
尽管已经描述了在筒管/热沉壳体渐缩分界处断开和闭合电路的 旋转式开关，电路可在其它位置闭合或断开。而且，尽管已经描述了 旋转式开关，但此处所述的本发明的各个方面并不由采用的这种开关 方案限制。可采用其它适当的开关装置，例如按钮开关或电子开关。
转向图13和14,照明装置200为本发明的替代实施例。照明装 置200包括功能等效于用于照明装置10的如上所述的部件的若干部 件。照明装置200包括头部组件220、筒管212和尾帽组件230。头部 组件220包括头部202、透镜204和反射器206。尾帽组件230包括尾 帽208和弹簧元件214。头部组件220和尾帽组件230均通过螺紋接 合至筒管212。
参看图15，反射器206包括挠性接片216，头部202包括锁定沟 槽217。在透镜204插置在反射器206和头部202的前凸缘之间的情 况下，反射器206通过将挠性接片216插入锁定沟槽217而固定至头 部202。照明装置200还包括开关组件240，该开关组件240包括上绝 缘体242和开关子装置260。开关子装置260包括热沉壳体244、电路 组件250、上传导性弹簧元件252、源触点254和下绝缘体256。开关组件240采用如上所述的卡合安装特征装配。开关组件240设置在筒 管212的前端上。光源211通过热沉壳体244接收并与之热连接以及 热连接至筒管212。光源211的电极选择地电连接至电路组件250。
参看图14，照明装置200还包括用于照亮光源211的能源组件 210。在一个优选实施例中，能源组件210保持着以并列式布置的多个 能源。参看图16A和16B，能源组件210包括壳体219、导体227、 前触点221、径向触点223和能源，例如电池225。壳体219包括以接 收电池225的接纳部229。导体227选择地设置在壳体219中以便串 联或并联地电连接电池225。在这个优选实施例中，电池225串联地 电连接。串联电路的终端连接至前触点221和径向触点223。
参看图14、 16A和16B,能源组件210的尺寸设置成被布置在筒 管212中。前触点221与源触点254连接。径向触点223设置在壳体 219的外侧特征周围并且沿径向从其向外延伸。这样构置的情况下， 当能源组件210安装在筒管212中时，径向触点223与筒管212接合 并电连接。尽管该说明性实施例包括三个径向触点223，本发明并不 限制径向触点的数量。例如，能源组件210可包括单个径向触点。另 外，尽管所示的径向触点223基本上设置在能源组件210的尾端，但 径向触点223可设置在其它位置以便在电池225和筒管212之间建立 电连接。
因为能源组件210将电池225直接连接到筒管，尾帽组件230不 用来导电。相应地，如果需要的话，包括尾帽228和弹簧元件214的 尾帽组件230可由非导体或不良导体制造。
参看图14和15，照明装置200的电路通过旋转头部组件220而 断开和闭合。当开关组件240平移并且引起热沉壳体244与筒管212 的渐缩部227电连接时，电路闭合。 一旦电路闭合，电能从能源组件 210传导至源触点254并传导至电路组件250。然后电能流过光源211、 热沉壳体244并到达筒管212。筒管电连接至能源组件210的径向触 点223以接通电路。按照这种方式，形成了提供电能以便照亮光源211 的电路。为了断开照明装置200的电路，用户旋转头部组件220以便沿向 后方向平移开关组件240直到热沉壳体244与筒管212的后渐缩部227 分离。
因此，示出并描述了一种新颖的便携式光发射组合和装置。尽管 此处描述了本发明的优选实施例，本发明所属领域的普通技术人员可 以设想许多的改型、变更、替代实施例和替代材料，并使用它们实现 本发明的各个方面。可以想象所有这类替代实施例都在所附权利要求 所述的本发明的'范围内。
权利要求
1.一种照明装置，包括能源；连接至所述能源的光源；反射光的反射器，包括第一开口端、第二端和在所述第一开口端与所述第二端之间延伸的抛物线轮廓，其中所述抛物线轮廓的焦点位于所述抛物线轮廓的外部；保持器，其相对于所述反射器保持所述光源，使得由所述光源产生的光被所述反射器反射。
2. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述光源和 所述反射器的相对位置可变。
3. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一开 口端大于所述第二端，其中第二端离所述抛物线轮廓的顶点的距离和 焦点离所述抛物线轮廓的顶点的距离之间的比值大于1.5:1 。
4. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一开 口端大于所述第二端，其中第二端离所述抛物线轮廓的顶点的距离和 焦点离所述抛物线轮廓的顶点的距离之间的比值小于6.5:1 。
5. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一开 口端大于所述第二端，其中第二端离所述抛物线轮廓的顶点的距离和 焦点离所述抛物线轮廓的顶点的距离之间的比值介于3.0:1和3.4:1之 间。
6. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述第一开 口端大于所述第二端，其中第二端离所述抛物线轮廓的顶点的距离和 焦点离所述抛物线轮廓的顶点的距离之间的比值是3.2:1 。
7. 根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述抛物线 轮廓基本上符合根据公式r2=4fz的轮廓，其中"r"是抛物线轮廓垂直 于反射器轴线的半径，"f"是焦点和所述抛物线轮廓的顶点之间的距 离，设置为0.035英寸，而"z"是沿反射器轴线方向的距离。
8. 根据权利要求l所述的照明装置，其特征在于，所述光源是 LED灯。
9. 根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述LED 灯基本上以小于180。的角度辐射光。
10. 根据权利要求1所述的照明装置，还包括连接至一主壳体的 头部组件，其中所述反射器安装至所述头部组件，所述主壳体包含所 述能源，并且相对于所述主壳体旋转所述头部组件断开或闭合所述能 源和所述光源之间的电路径。
11. 根据权利要求1所述的照明装置，还包括主壳体和电路，其 中所述电路包括热沉壳体，所述热沉壳体接收所述光源并将所述光源 热连接至所述主壳体。
12. 根据权利要求11所述的照明装置，其特征在于，所述热沉壳 体将所述光源电连接至所述主壳体。
13. 根据权利要求1所述的照明装置，还包括连接至所述能源的 电流调制电路，其中所述电流调制电路输送脉冲电流至所迷光源。
14. 根据权利要求13所述的照明装置，其特征在于，所述电流调 制电路包括脉沖发生器、电源开关和对温度敏感的电阻器，其中所述 电流调制电路输送热补偿脉沖电流至所述光源。
15. 根据权利要求1所述的照明装置，还包括连接至所述能源的 电流调制电路，其中所述电流调制电路输送热补偿电流至所述光源。
16. 根据权利要求1所述的照明装置，还包括用于输送热补偿脉 冲电流信号至所述光源的装置。
17. 根据权利要求1所述的照明装置，还包括尾帽、主壳体和能 源组件，其中所述尾帽安装在所述主壳体上，所述主壳体接收所述能 源组件，所述能源组件接收所述能源并将所述能源电连接至所述主壳 体而不通过所述尾帽导电。
18. —种照明装置，包括 便携式能源；LED灯，其基本上在小于180。的角度上球形地辐射光，该LED灯连接至便携式能源；以及抛物线形反射器，其反射由所述LED灯辐射的光，所述反射器包 括第一开口端、第二开口端和在所述端部之间延伸的轴线，其中所述 抛物线形反射器的焦点并不位于所述第一开口端和所述第二开口端之 间，焦距介于0.020-0.050英寸之间。
19. 根据权利要求18所述的照明装置，其特征在于，所述反射器 可沿平行于所述抛物形反射器的主轴的方向运动。
20. —种照明装置，包括 便携式电源；连接至所述便携式电源的光源，包括LED和透镜，其中所述透镜 设置在LED上方使得光基本上相对于LED位置以小于180。的角度从 所述光源辐射；以及用于反射从所述光源辐射的光的可移动的抛物线形反射器，包括 第一开口端、第二开口端和在第一开口端和第二开口端之间延伸的抛 物线轮廓，其中抛物线的焦点位于抛物线轮廓的外部。
21. 根据权利要求20所述的照明装置，其特征在于，所述反射器 可沿平4于于该抛物线的主轴的方向运动。
22. 根据权利要求20所述的照明装置，还包括热连接至所述光源 的热沉。
23. —种照明装置，包括 能源；连接至所述能源的光源；用于反射来自所述光源的光的反射器，包括第一开口端、第二开口端和在所述第一开口端和所述第二开口端之间延伸的抛物线轮廓，所述第一开口端适于发射光束，其中所述抛物线轮廓的焦点并不位于 第一开口端和第二开口端之间；以及连接至所述光源的电流调制电路，其中所述电流调制电路输送脉 冲电流至所述光源。
24. 根据权利要求23所述的照明装置，其特征在于，所述电流调制电路包括脉沖发生器和电源开关。
25. 根据权利要求24所述的照明装置，其特征在于，所述脉冲发 生器包括比较器。
26. 根据权利要求24所述的照明装置，其特征在于，所述电源开 关是晶体管。
27. 根据权利要求23所迷的照明装置，其特征在于，所述电流调 制电路根据所述光源产生的热量调制所述脉冲电流。
28. 根据权利要求23所述的照明装置，其特征在于，所述电流调 制电路根据所述光源的温度调节所述脉冲信号的占空系数。
29. 根据权利要求23所述的照明装置，其特征在于，所述电流调 制电路包括检测由所述光源产生的热量的对温度敏感的电阻器。
30. 根据权利要求29所述的照明装置，其特征在于，所述对温度 敏感的电阻器是热敏电阻。
31. —种照明装置，包括 便携式能源；LED灯，其基本上在小于180。的角度上球形地辐射光，并连接至 所述便携式能源；以及用于反射由所述LED灯辐射的光的反射器，包括第一开口端、第 二开口端和在所述第一开口端和所述第二开口端之间延伸的抛物线轮 廓，所述抛物线轮廓符合根据公式r2=4fz的轮廓，其中"r"是抛物线 轮廓垂直于反射器轴线的半径，"f"是焦点和所述抛物线轮廓的顶点之 间的距离，设置成介于0.020-0.050英寸之间，而"z"是沿反射器轴线 方向的3巨离；其中，所迷第一开口端的直径大于所述第二开口端，所述第二开 口端的直径介于0.20-0.30英寸之间。
32. 根据权利要求31所述的照明装置，其特征在于，所述第一开 口端大于所述第二端，第二端离所述抛物线轮廓的顶点的距离和焦点 离所述抛物线轮廓的顶点的距离之间的比值大于1.5:1 。
33. 根据权利要求31所述的照明装置，其特征在于，所述第一端的直径为0.70-0.80英寸。
34. —种照明装置，包括 便携式能源；包括第一引线和第二引线的LED灯；和一电路，该电路包括电连接所述第一引线和所述便携式能源的热 沉壳体，其中所述热沉壳体还热连接至所述LED灯以基本上散发离所 述LED灯产生的热量。
35. 根据权利要求34所述的照明装置，还包括适于包含所述便携 式能源的主壳体，其中所述热沉壳体热连接至所述主壳体。
36. —种能源组件，包括 多个能源；和适于接收所述多个能源的壳体，所述壳体包括多个导体、第一电 极、第二电极和外部特征部；其中所述多个导体选择地设置成电连接成一电路布置的所述多个 能源，其中所述电路布置包括第一终端和第二终端，其中所述第一终 端连接至所述第一电极，所述第二终端连接至所述第二电极，并且所 述第二电极绕所述壳体的外部特征部设置。
37. 根据权利要求36所述的能源组件，其特征在于，所述壳体包 括设置成保持成并排布置的所述多个能源保持的接纳部。
38. 根据权利要求37所述的能源组件，其特征在于，所述多个能 源为多个电池。
39. 根据权利要求36所述的能源组件，其特征在于，所述电路布 置为串联电路。
40. 根据权利要求36所述的能源组件，其特征在于，所述电路布 置为并联电路。
41. 根据权利要求36所述的能源组件，其特征在于，所述多个能 源为多个电池。
42. —种照明装置，包括一种能源组件，包括多个能源和壳体，所述壳体适于接收所述多个能源，所述壳体具有多个导体、第一电极、第二电极和外部特征部， 其中所述多个导体选择地设置成电连接成一电路布置的所述多个能 源，所述电路布置包括第一终端和第二终端，所述第一终端连接至所 述第一电极，所述第二终端连接至所述第二电极，并且所述第二电极绕所述壳体的外部特征部设置；连接至所述多个能源的光源；和构置成适于接收所述能源组件的筒管，其中所述筒管适于导电； 其中，所述能源组件的所述第二电极与所述筒管电接触。
43. 根据权利要求42所述的照明装置，其特征在于，所述筒管包 括基本上与所述能源组件的所述外部特征部相对应的内部特征部，其 中所述能源组件的所述第二电极摩擦地接合至所述内部特征部。
44. 根据权利要求42所述的照明装置，还包括反射由所述光源产生的光的反射器，所述反射器具有第一开口端、第二端和在所述第一 开口端和所述第二端之间延伸的抛物线轮廓，其中所述抛物线轮廓的焦点位于所述抛物线轮廓的外部。
45. 根据权利要求42所述的照明装置，其特征在于，所述能源组 件的所述壳体包括设置成保持成并排布置的所述多个能源保持的接纳 部。
46. 根据权利要求42所述的照明装置，其特征在于，所述能源组 件的所述电路布置为串联电路。
47. 根据权利要求42所述的照明装置，其特征在于，所述能源组 件的所述电路布置为并联电路。
48. 根据权利要求42所述的照明装置，其特征在于，所述多个能 源为多个电池。
49. 一种照明装置，包括 能源；连接至所述能源的光源；设置成检测所述光源的温度的对温度敏感的电阻器；连接至所述对温度敏感的电阻器的电流调制电路，其中所述电流调制电路输送热补偿脉冲电流至所述光源。
50. 根据权利要求49所述的照明装置，其特征在于，脉冲电流通 过根据由所述对温度敏感的电阻器检测到的所述光源的温度调节脉冲 电流的占空系数而进行热补偿。
51. 根据权利要求50所述的照明装置 源的温度升高，脉冲电流的占空系数就减'J
52. 根据权利要求50所述的照明装置 温度降低，脉沖电流的占空系数就增加。
53. 根据权利要求50所述的照明装置 LED。
54. 根据权利要求49所述的照明装置 敏感的电阻器是热敏电阻。
55. 根据权利要求49所述的照明装置，还包括电连接至所述电流 调制电路的二极管，其中如果所述能源被反向地安装，所述二极管防 止电流。，其特征在于，如果所述光 ，其特征在于，如果光源的 ，其特征在于，所述光源是 ,其特征在于，所述对温度
全文摘要
提供了带有改进光学性能和效率的照明装置。该照明装置包括能源、光源、反射器和保持器。反射器具有第一开口端、第二端和在第一开口端和第二端之间延伸的抛物线轮廓。抛物线的焦点位于抛物线轮廓外部。反射器还可相对于光源运动。照明装置可包括输送脉冲或热补偿脉冲电流至光源的电路。照明装置还可包括热沉壳体。
文档编号F21L4/04GK101305240SQ200580033586
公开日2008年11月12日 申请日期2005年8月10日 优先权日2004年8月20日
发明者A·马格利卡, J·K·奥法雷, S·H·韦斯特 申请人:美光工具公司