LED交通信号器以及用于其的光学元件制造技术

本发明专利技术涉及LED交通信号器以及用于其的光学元件。照明装置包括具有开口端和几何轴线的外壳以及沿着光轴设置的至少一个光源。该照明装置进一步包括外光学元件，其具有焦点并且封闭该外壳的该开口端，该光学元件包括会聚外表面和与源自内光学元件的光配合的发散内表面。另外，该照明装置包括光源和外光学元件之间的内光学元件，该内光学元件将来自从焦点偏移的光源的光朝外光学元件重新定向。

【技术实现步骤摘要】
该申请对应的美国申请是要求在2008年9月4日提交的美国临时申请号61/094,253的权益的2009年9月4日提交的PCT申请号PCT/US2009/056029的部分继续申请。
本公开涉及照明装置。更具体地，本公开涉及用于控制源自相对小的光源的光的高效信号灯。
技术介绍
信号发送灯的当前构造允许通过采用多个透镜来控制光，这些多个透镜包括第一会聚透镜和第二扩散透镜(参见图1)。例如，美国专利号5,947,587(其通过引用结合于此)公开了包括箱形外壳1的信号灯，该箱形外壳1具有由扩展窗口3封闭的开口端2。LED4聚集在外壳1的中心轴线6周围并且正透镜7(其描述为菲涅耳透镜)插入该扩展窗口和LED之间。LED4设置在具有是菲涅耳透镜7的表面积的25％的表面积的阵列中。菲涅耳透镜7起到会聚光束图案的作用并且然后扩展窗口3扩散光。使用两个光学元件(即，菲涅耳透镜和扩展窗口)导致通过这两个光学部件的光损失。此外，需要制造两个独立的光学部件并且将其组装成信号灯，这增加了制造成本以及LED信号器的效率。因此，发展在会聚光之前扩散光以便控制光散布到场上同时使用较小的塑料部件的高效信号发送灯，这是可取的。
技术实现思路
在一个实施例中提供照明装置。该照明装置包括具有开口端的外壳、封闭该外壳的该开口端并且包括会聚外表面和发散内表面的折射光学元件，以及与该折射光学元件配合的光源。该光源靠近该折射光学元件的焦点设置。该光学元件可包括内表面，其具有与射入光线的轨迹正交的参考平面。备选地，该光学元件可包括准直透镜，该内表面配置为平面的并且与从光源发出的光线正交，并且该外表面配置成重新定向光线以提供大体上准直的光束图案。在另一个实施例中，提供照明装置。该照明装置包括具有开口端和几何轴线的外壳以及沿着光轴设置的至少一个光源。该照明装置进一步包括外光学元件，其具有焦点并且封闭该外壳的开口端，该光学元件包括会聚外表面和与源自内光学元件的光配合的发散内表面。另外，该照明装置包括在光源和外光学元件之间的内光学元件，该内光学元件将来自从焦点偏移光源光朝外光学元件重新定向。外和内光学元件可关于几何轴线旋转对称。内光学元件的内表面可以是多小平面型的，外光学元件的外表面可以是光滑的。光源可包括第一和第二光源，该第一光源比该第二光源更接近内光学元件设置。外光学元件可配置成与第二光源配合来提供大体上准直的光束图案。在再另一个实施例中，提供照明装置。该照明装置包括具有开口端的外壳和至少两个会聚透镜。定位一个会聚透镜来收集来自光源的光的大部分并且定位另一个会聚透镜来封闭信号灯的开口端并且对于给定规格散布光。可选地，至少一个光源沿着光轴设置并且外壳具有几何轴线。在再另一个实施例中，提供照明装置。该照明装置包括具有开口端的外壳、光源和会聚透镜。该会聚透镜包括弯曲的入光面、全内反射面和出光面，其中该弯曲的入光面配置成将来自光源的光朝该全内反射面的中心会聚。附图说明图1是现有技术的信号灯的示意截面图。图2是具有带有远侧会聚表面的正透镜的信号灯的示意截面图。图3是具有带有能模塑的多小平面型内表面的正透镜的信号灯的第二实施例的示意截面图。图4A是与光源配合用于在新颖的信号灯的第三实施例中使用的两个光学元件的示意图。图4B是与光源配合用于在新颖的信号灯的实施例中使用的两个光学元件的备选示意图。图5是在图3中示出的与光源配合的透镜的侧视图。图6是在图5中示出的光学元件的光学模拟光线追踪屏幕截图。图7是参考内参考平面的分布曲线的示意垂直截面图。图8是根据本公开的方面的示范性透镜的部分侧视图。图9是示出弯曲的入光面实施例的TIR元件的截面观察光线图。图10是具有模具加工圆角的TIR元件的截面观察光线图。图11是根据本公开的方面的信号灯的示意截面图。具体实施方式现在将参照附图描述本公开的一个或多个实现，其中类似的标号用于指代所有类似的元件。图2公开了信号灯8，该信号灯8包括折射光学元件10(其示出为准直透镜)，该折射光学元件10与位于该光学元件的焦点处的点光源12配合。该准直透镜10包括内表面14和外表面16。该内表面14形状适于使得它与从点光源12发出的光线18正交，使得这些射入光线在该内表面14处发生最小折射或不发生折射。外表面16配置成重新定向光线来提供大体上准直(平行或近似平行)的光束图案。例如，光线的大部分在大约20°束角内的情况被认为适于形成近似准直(近似平行)的光束图案。图2还示意地描绘了用于多个LED24的支承22。虚拟点光源12(如上文提到的)设置在透镜10的焦点处。支承22(其在描绘的实施例中是印刷电路板)从准直透镜10的焦点向内偏移并且处于垂直于中心轴线26。LED24聚集在准直透镜10的中心轴线26周围，该中心轴线26也可以是信号灯外壳28(其包括LED24和准直透镜10)的中心轴线。信号灯的外壳28具有由准直透镜10封闭的开口端。支承22上的LED24足够接近中心轴线26并且从透镜10的焦点向内设置以产生与由虚拟点光源12产生的光束图案相似的光束图案。图3描绘了信号灯48的备选实施例。图3描绘了折射光学元件50，其与设置在该光学元件的焦点处的虚拟点光源52配合。透镜50可以关于中心轴线66旋转对称。如果期望形成不对称的光束图案，则透镜50的内表面54可以采用例如圆型或线性(方形或菱形)模式的模式设置。光学元件50包括内表面54和外表面56。与在图2中示出的实施例相比，内表面54与菲涅耳透镜(其中内表面是多小平面型的)相似地配置。然而，内表面54采周可以注入模塑折射光学元件50这样的方式形成多小平面型的。这样做，每个小平面(在图3中示出的每取向)的大致上水平的部分至少大致上平行于光学元件50和信号器外壳68的中心轴线66或成某一角度使得光学元件50可以从模具中弹出。例如，每个小平面的水平部分58在朝水平部分的最外边缘60的方向上从水平部分的最内边缘62偏离平行于中心轴线66的线(与从模具中弹出的方向一致)倾斜。每个小平面还包括大体上垂直的部分64来将光朝着光学元件50的外表面56折射。外表面56配置成使光束图案变窄。如果表面54与源自点源的光正交，外表面56(与上文描述的外表面16相似)配置成重新定向光线来产生大体上准直(平行或近似平行)的光束图案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明装置，包括：具有开口端和几何轴线的外壳（28；68）；至少一个光源（304），其沿光轴设置，所述光轴（302）关于所述几何轴线（310）成角度；以及至少两个会聚透镜（306；314），其中定位一个会聚透镜来收集来自光源的光的大部分并且定位另一个会聚透镜来封闭所述信号灯的所述开口端并且对于给定规格散布所述光。

【技术特征摘要】
2011.03.04 US 13/0408741.一种照明装置，包括：
具有开口端和几何轴线的外壳（28；68）；
至少一个光源（304），其沿光轴设置，所述光轴（302）关于所述几何轴线（310）成角度；以及
至少两个会聚透镜（306；314），其中定位一个会聚透镜来收集来自光源的光的大部分并且定位另一个会聚透镜来封闭所述信号灯的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E迪比，
申请(专利权)人：通用电气照明解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US