具有一体灯罩的全内反射透镜制造技术

本发明专利技术涉及具有一体灯罩的全内反射透镜。一种全内反射(TIR)透镜具有一体灯罩，该灯罩适于所需形状因子(例如PAR-38)的灯。TIR透镜的尺寸和形状可以被调整以对灯的光输出进行优化，而几乎无需考虑所需形状因子。一体的灯罩可以在垂直于光轴的方向上将TIR透镜的前表面延伸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及照明设备，尤其涉及具有一体灯罩的全内反射(TIR)透镜。
技术介绍
白炽灯泡已有100多年历史。尽管它仍然被广泛使用，但是正有很多努力针对用 更具能量效率的发光技术来代替白炽灯泡，这些发光技术例如紧凑的荧光灯泡或者基于发 光二极管(LED)的灯。这些新技术所面临的一个挑战在于与支撑白炽灯泡的实体设施相结合。例如，许 多现有的照明固定设备提供了标准的螺纹插口，具有标准螺纹基座的白炽灯泡能够插入这 些插口中，使得用户能够容易地更换烧坏的灯泡。大多数建筑物已经永久性地安装了照明 固定设备，例如安装到天花板中的“筒”状灯具、能够沿轨道布置各个照明固定设备的“轨 道”灯具等。这些固定设备经常被设计成容纳具有各种标准形状因子(form factor)的白 炽灯泡。标准电灯泡形状因子的一种示例是“PAR-38”。这个本领域的术语指的是这样的灯 泡带有抛物面铝反射器、使光能够逸出的透明或半透明前盖、直径为八分之38英寸(4. 75 英寸，或107. 95毫米(mm))。PAR-38灯泡常用于例如下列应用中凹入式照明固定设备、保 安灯具、聚光灯或其他需要直接的光的应用。为了便于从白炽灯泡转换到更新的技术，有利的是把基于LED或其他更具能量效 率的技术的灯制造成具有与针对白炽灯泡而涉及的现有固定设备相兼容的形状因子和螺 纹基座，从而消除为了容纳新类型的灯具而更换现有照明固定设备所带来的成本和难度。为了成功地作为现有电灯泡的替代物，基于LED的灯应当具有与所要代替的灯泡 相近的形状因子以及与现有的照明设备相兼容的电连接。另外，这样的灯还应当耐用、提供 令人满意的光质量、并具有吸引人的外观。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了带有一体灯罩的全内反射(TIR)透镜，这些透镜能够用在 基于LED的灯中。TIR透镜的尺寸和形状可以被调整以针对灯的光输出而进行优化，而几乎 无需考虑特定应用所需的形状因子。一体灯罩可以把TIR透镜的前表面(即来自光源的光 出射处的表面)从光轴向外扩展，以更好的匹配特定灯的形状因子，同时在光的质量方面 提供美学优点并给所安装的灯提供装饰性外观。在一些实施例中，TIR透镜和盖可以被调 整以用在更换灯泡的灯中，这样的灯对应于标准的形状因子(例如PAR-38)。根据一种实施例，透镜组件包括全内反射(TIR)主体部件和盖部件。TIR主体部件关于光轴大体上圆柱对称，其外表面具有沿着光轴的变尖形状，使得IlR主体部件在一端 处比另一端处更宽。变尖形状提供了全内反射，以把来自较窄那端附近的光源位置的光导 向较宽那端。与IlR主体部件一体的盖部件被布置在IlR主体部件的较宽那端。盖部件在 垂直于光轴的方向上的宽度比IlR主体部件的最宽直径更大，在沿光轴的方向上的厚度比 TIR主体部件的厚度更小。盖部件可以比TIR主体部件薄得多。例如，盖部件的厚度可以小于透镜组件的总 厚度的约10%，并可以是总厚度的至少约5%。类似地，盖部件可以比TIR主体部件的较宽那端宽得多。例如，IlR主体部件的最 宽直径可以不大于盖部件宽度的约40%，并可以至少是盖部件宽度的约25%。下面的详细说明与附图一起，可以提供对于本专利技术的性质和优点的更好理解。附图说明图1是根据本专利技术实施例的透镜的侧面剖视图。图2是图1的透镜的正视图。图3A是根据本专利技术的实施例的微透镜的正视图。图;3B是根据本专利技术的实施例的微透镜的侧视图。图4是图1的透镜的侧视图。图5是图1的透镜的后视图。图6是图1的透镜的后方立体图。图7A是灯的简化剖视侧视图，该灯包含根据本专利技术实施例的透镜。图7B是灯的正面立体图，该灯包含根据本专利技术实施例的透镜。图8A是基于LED的光源的俯视图，该光源适于与根据本专利技术实施例的透镜一起使用。图8B是基于LED的光源的侧面剖视图，该光源适于与根据本专利技术实施例的透镜一 起使用。具体实施例方式本专利技术的某些实施例涉及基于LED的灯所用的辅助透镜，尤其涉及具有一体灯罩 的辅助透镜。灯罩可以被形成为全内反射(TIR)透镜的前表面的向外径向延伸物，罩的前 表面上可以设有微透镜图案以使光分布成在美学方面具有令人愉悦的效果。图1是根据本专利技术实施例的透镜100的侧剖视图。透镜100具有TIR主体部分 102，该部分带有从前表面106经过该部分向后表面108延伸的大体圆柱形开口通道104。 光源(未具体示出)可以布置在光源位置110处，光源位置110在后端(由后表面108限 定)处与开口 104接近。下文中将描述基于LED的光源的具体示例，该光源适于与透镜100 一起用作为光源。TIR主体部分102优选地成形为将光从位置110处的光源经过前表面106向外导 向，从而提供照明。尤其是，IlR主体部分102的外侧表面112关于光轴101大体(即，在 制造公差的范围内)对称，并优选为曲面，以从位置110处的光源向前表面106提供光的全 内反射。例如，在一些实施例中，侧表面112的形状可以在柱坐标(r，z)中由下面的式子描述，其中ζ是沿光轴101的纵坐标，而r是表示离光轴101的距离的径向坐标 在式(1)中，c (曲率)和k(圆锥常数)是能够针对特定光源对全内反射和/或 光输出进行优化而调节的常数。在针对用于具有12-LED的光源的PAR-38灯而优化的一种 实施例(如下所述)中，c = 0.181，k =-1.1192。对于其他的应用，这些值可以改变。在 一些实施例中，Z = O的平面(式(1)描述的圆锥体的顶点)并不与透镜100的后表面108 精确相符。例如，在适于用在PAR-38灯中的一种实施例中，ζ = 0的平面在后表面108之 后约2. 2mm处，对应于光源位置110。在上文引用的美国专利申请No. 12/420，802中可以找 到对于具体LED光源的表面112的更多成形示例。透镜100的厚度(沿ζ方向)可以被选择来对光输出进行优化，所述光输出受到 与要使用透镜100的灯相关联的总体形状因子约束。在适于用在PAR-38灯中的一种实施 例中，透镜100约为25mm厚。内侧壁103也关于光轴101大体对称，并且限定了经过透镜中部的开口通道104。 内侧壁103可以具有轻微的变尖形(taper，例如约Γ、2. 5°、5°等的内倾角)以便于制 造；这样，例如，开口通道104可以在前表面106处比后表面108处略宽。在一些实施例中， 存在开口通道104提供了光在中心区域的碰撞以及更强的光反射，还使一个光源内来自多 个LED的光混合，以改善光输出的均勻性。开口通道104的半径可以被选择来对光输出进行优化，受到下述约束对于透镜 100内任意的特定Z值，开口通道104的半径必须小于满足式(1)的半径r。在适于用在 PAR-38灯中的一种实施例中，开口通道104在后表面108处具有约4. 3mm的半径，并在前表 面106处具有约4. 8mm的半径。在工作中，来自大致位于110处的光源的光从后方进入透镜100。光中的一些从 内部照射到表面112，并向着前表面106受到内反射，从而减少了经过透镜100侧面的光 损耗并增大了经过前表面106的光输出。注意，全内反射不一定要100%有效，也可以发 生一些光损耗。例如，透镜100的效率可以是70%或更高；在一些实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种透镜组件，包括：全内反射（ＴＩＲ）主体部件，该部件具有第一端、与所述第一端相反的第二端、以及外表面，所述ＴＩＲ主体部件关于光轴大体上圆柱形对称，所述外表面具有变尖形状，使得所述ＴＩＲ主体部件在所述第二端处比在所述第一端处更宽，所述变尖形状提供全内反射，以把来自所述第一端附近的光源位置的光导向所述第二端；以及盖部件，其布置在所述ＴＩＲ主体部件的所述第二端处并与所述ＴＩＲ主体部件是一体的，所述盖部件在垂直于所述光轴的方向上具有比所述ＴＩＲ主体部件的最宽直径更大的宽度，并在沿着所述光轴的方向上具有比所述ＴＩＲ主体部件的厚度更小的厚度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴·江，
申请(专利权)人：里德安吉公司，
类型：发明
国别省市：US