專利名稱：具有l(wèi)ed、光導和反射器的光源的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及照明，并且更具體地涉及結(jié)合固態(tài)照明技術(shù)的照明設備。
背景技術(shù)：
已經(jīng)將包括發(fā)光二極管(LED)的固態(tài)照明技術(shù)看作生產(chǎn)燈的方式，該燈具有比傳統(tǒng)白熾燈更大的能量效率以及比傳統(tǒng)緊湊型熒光燈更小的負面環(huán)境影響。已經(jīng)引入了使用固態(tài)照明技術(shù)的多個所謂的轉(zhuǎn)型燈。然而，從消費者的觀點看，這些傳統(tǒng)轉(zhuǎn)型燈的顯著缺點在于它們看起來不像傳統(tǒng)的白熾燈。這對于意味著替代傳統(tǒng)BlO大燭臺風格的白熾燈的轉(zhuǎn)型而言特別如此。LED和/或其他固態(tài)照明部件生成必須通過使用熱管理系統(tǒng)(散熱器)來散發(fā)的大量熱。通常，通過在突出到燈泡中的金屬不透明底座上安裝LED/多個LED來實現(xiàn)該熱管理系統(tǒng)。該基座將熱從LED轉(zhuǎn)移走，但是導致傳統(tǒng)BlO轉(zhuǎn)型燈看起來非常不同于傳統(tǒng)BlO白熾燈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例克服了上面討論的關(guān)于傳統(tǒng)BlO轉(zhuǎn)型燈的各種問題。S卩，如在此描述的實施例提供了一種光學設計，該光學設計創(chuàng)建給出閃光外觀的發(fā)射圖樣，所述閃光外觀類似于傳統(tǒng)白熾BlO燈的閃光外觀。一個或多個發(fā)光二極管(LED)隱藏在燈的基座中， 該燈具有例如以傳統(tǒng)白熾BlO燈的光定形的外殼。LED/多個LED發(fā)出的光通過光管由全內(nèi)反射導向反射器，該反射器引導光進入期望發(fā)射圖樣。光管包括諸如丙烯酸塑料的透明材料。因此，對于觀察者，從反射器反射的光似乎是從燈外殼內(nèi)懸掛的點發(fā)出的，這非常類似于傳統(tǒng)BlO白熾燈泡。在實施例中，提供一種LED燈。該LED燈包括封閉在外殼中的透明光管，其中光管具有下部和上部。該LED燈還包括在光管下部的下端處的凹部中的LED，和由光管上部的上端中的缺口形成的反射器。光管的下部采集從LED發(fā)出的光，光管的上部將采集的光引導到反射器上，并且反射器在徑向上反射引導的光。在相關(guān)實施例中，反射器可以具有由多部分曲線限定的旋轉(zhuǎn)表面，其中多部分曲線的第一部分可以具有第一長度的半徑，多部分曲線的第二部分可以具有第二長度的半徑，并且第一長度和第二長度可以是不同的。在其他相關(guān)實施例中，相對于多部分曲線的第二部分，多部分曲線的第一部分在豎直方向上可以具有更大分量以在向上的方向上反射更多的光。在另一其他相關(guān)實施例中，相對于多部分曲線的第一部分，多部分曲線的第二部分在水平方向上可以具有更大分量以在向下的方向上反射更多的光。在又一其他相關(guān)實施例中，旋轉(zhuǎn)表面可以由貝塞爾曲線形成。
在另一相關(guān)實施例中，可以通過缺口外表面的金屬化或通過利用白色材料填充缺口或通過向缺口超聲波焊接注模白色部件來形成反射器。在又一相關(guān)實施例中，光管的下部可以是復合型拋物線聚能器(CPC)，其中復合型拋物線聚能器可以校準從LED發(fā)出的光。在其他相關(guān)實施例中，光管的上部可以是向光管的上端收窄的錐形圓柱，其中該錐形圓柱可以從復合型拋物線聚能器向反射器引導經(jīng)校準的光。在其他相關(guān)實施例中，錐形圓柱可以部分地由錐角限定，其中錐角的增加可以導致反射器對光的更強反射，并且其中錐角的減小可以導致反射器對光的更低強度的反射。在另一其他相關(guān)實施例中，錐形圓柱可以部分地由圓柱長度限定，并且其中圓柱長度的增加可以導致通過錐形圓柱側(cè)面發(fā)出的光增加。在又一相關(guān)實施例中，外殼可以是傳統(tǒng)BlO白熾燈泡的形狀。在其他相關(guān)實施例中，光管、LED和反射器的尺寸可以被確定使得光管能夠適合于傳統(tǒng)BlO白熾燈泡形狀的外在另一實施例中，提供一種用于LED燈的光導。該光導包括具有下端和上端的復合型拋物線聚能器，其中下端最接近LED;具有寬端和窄端的錐形圓柱，其中寬端耦合至復合型拋物線聚能器的上端；以及反射器，其中該反射器由錐形圓柱窄端處的缺口形成。復合型拋物線聚能器和錐形圓柱使用全內(nèi)反射來從LED向反射器導引光，并且反射器在徑向上反射導引的光。在相關(guān)實施例中，復合型拋物線聚能器可以接收從LED發(fā)出的光并且校準它，并且錐形圓柱可以從復合型拋物線聚能器向反射器引導經(jīng)校準的光。在另一相關(guān)實施例中， 復合型拋物線聚能器和錐形圓柱可以是透明的，并且光可以從復合型拋物線聚能器和錐形圓柱兩者的外邊緣發(fā)出。在又一相關(guān)實施例中，反射器可以具有由多部分曲線限定的旋轉(zhuǎn)表面，其中多部分曲線的第一部分可以具有第一長度的半徑，多部分曲線的第二部分可以具有第二長度的半徑，并且第一長度和第二長度可以是不同的。在又一相關(guān)實施例中，所有復合型拋物線聚能器、錐形圓柱和反射器的尺寸可以被確定使得能夠適合于傳統(tǒng)BlO白熾燈泡形狀的外殼。在又一實施例中，提供一種在徑向上反射由LED發(fā)出的光的方法。該方法包括接收從LED發(fā)出的光；通過使用耦合至錐形圓柱的復合型拋物線聚能器經(jīng)由全內(nèi)反射來向反射器傳輸接收的光；以及利用反射器在徑向上反射傳輸?shù)墓?。在相關(guān)實施例中，傳輸可以包括在復合型拋物線聚能器內(nèi)校準接收的光，以及將錐形圓柱內(nèi)經(jīng)校準的光引導到反射器。在另一相關(guān)實施例中，反射可以包括經(jīng)由由錐形圓柱窄端處的缺口限定的反射器在徑向上反射傳輸?shù)墓狻?br>

根據(jù)如在附圖中圖示的、在此公開的特定實施例的以下描述，在此公開的前述和其他對象、特征和優(yōu)勢將是明顯的，在附圖中，同樣的參考字符遍及不同的視圖指代相同的部分。附圖不一定是按比例的，作為代替將重點放在圖示在此公開的原理上。圖1示出了根據(jù)在此公開的實施例的、包括光導的LED燈的部件視圖。圖2示出了根據(jù)在此公開的實施例的、包括光導的LED燈的俯視圖。圖3示出了根據(jù)在此公開的實施例的光導的側(cè)視圖。
圖4示出了根據(jù)在此公開的實施例的、包括光導和外殼的LED燈的側(cè)視圖。圖5圖示了根據(jù)在此公開的實施例的、由光導執(zhí)行的方法的流程圖。
具體實施例圖1示出了根據(jù)在此公開的實施例的LED燈100的部件視圖。LED燈100包括LED 102和光導200。光導200由具有下部106和上部108的光管107和反射器112形成。在某些實施例中，LED 102是固定在芯片上或其他襯底材料上的單個發(fā)光二極管，而在其他實施例中，LED 102包括多個發(fā)光二極管。如自始至終使用的那樣，短語“發(fā)光二極管”或“LED” 可以包括任何類型的固態(tài)光反射器，諸如但不限于傳統(tǒng)LED、有機LED (OLED)等。在某些實施例中，光管107具有基座104。LED 102位于光管107下部106的下端105處的凹部150 內(nèi)。該凹部優(yōu)選地是半球形以降低反射損耗，但是可以是用于容納LED的任何合適形狀。在某些實施例中，凹部150內(nèi)的LED 102隱藏在光管107的基座104中?；?04可以裝有凸緣以提供穩(wěn)定性和安裝的簡便性。在某些實施例中，散熱器或其他熱管理系統(tǒng)或設備(未示出)形成LED燈100的基座104的部件，以引導熱離開LED 102。散熱器或其他熱管理系統(tǒng)可以是固定的或否則耦合至LED燈100，但是這不是必須的。反射器112由光管107上部108的上端111中的缺口 110形成。光管107的下部 106采集從LED 102發(fā)出的光。光管107的上部108將該采集的光引導到反射器112上。 然后，反射器112在徑向上反射該引導的光。反射器112足夠小以至于其產(chǎn)生類似于白熾燈泡中燈絲的閃光外觀。取決于缺口 110表面的曲率(在此其也可以稱作旋轉(zhuǎn)表面113)，反射器112可以采用各種形狀。也就是說，缺口 Iio表面的曲率(S卩，旋轉(zhuǎn)表面113)確定反射器112的曲率。 以該方式改變反射器112的曲率導致適于不同應用的不同發(fā)射圖樣的產(chǎn)生。例如，在某些應用中，可能更期望具有更多的前向發(fā)射，而在壁燈應用中可能更希望具有更多的側(cè)向發(fā)射以便照亮墻壁和天花板而達到墻面泛光照明效果。替代地，在高安裝的枝形吊燈中，可能更希望具有朝向觀察者的更多向下引導的光，該觀察者的眼睛恰好在枝形吊燈的水平之下。因此，例如，在某些實施例中，旋轉(zhuǎn)表面113在形狀上是圓錐形，這導致圓錐形反射器。 在其他實施例中，旋轉(zhuǎn)表面113可以導致具有彎曲形狀的反射器112。在某些實施例中，該彎曲形狀可以是貝塞爾曲線。在某些實施例中，旋轉(zhuǎn)表面113由多部分曲線130限定。多部分曲線130具有至少兩部分。在某些實施例中，多部分曲線130的第一部分131具有第一長度的半徑，而多部分曲線130的第二部分132具有第二長度的半徑。這些長度可以是導致產(chǎn)生多部分曲線的任何尺寸，諸如圖1中示出的多部分曲線130，并且在某些實施例中， 這些長度是不同的。改變多部分曲線130的一個或兩個部分的長度(通過改變?nèi)笨诒砻?13)將導致對 LED燈100的發(fā)射圖樣的改變。多部分曲線130的每個部分可以被認為具有水平分量和豎直分量兩者，其中水平分量相對于LED燈100的中心125 (圖2中所示)在水平方向上并且豎直分量相對于LED燈100的中心125在豎直方向上。例如，增加多部分曲線130的第一部分131的豎直分量將導致相對于LED燈100離軸地且在向上的方向上反射更多的光。類似地，增加多部分曲線130的第二部分132的水平分量將導致相對于LED燈100離軸地且在向下的方向上反射更多的光。
反射器112可以以任何已知方式形成。例如，反射器112可以是超聲波焊接到光管 107中的缺口 110的注模部件。替代地，缺口 110可以由白色材料填充以形成反射器112。 替代地，缺口 110的外表面可以涂覆有反射材料，諸如但不限于銀，這導致了缺口 110外表面的金屬化。如上所述，光管107具有下部106和上部108。在某些實施例中，下部106是復合型拋物線聚能器(CPC)。復合型拋物線聚能器校準從LED發(fā)出的光。也就是說，LED 102處光的發(fā)射角不同于復合型拋物線聚能器頂部的發(fā)射角(即，在此處該復合型拋物線聚能器與光管107的上部108交會)。如其名稱所暗示的那樣，復合型拋物線聚能器的豎直截面的外邊緣形狀是拋物線，也就是說被定形成類似于拋物線。復合型拋物線聚能器的寬度因此取決于拋物線每側(cè)的上升斜率。在某些實施例中，光管107的上部108是錐形圓柱。該錐形圓柱從下部106/復合型拋物線聚能器向反射器112引導經(jīng)校準的光。錐形圓柱從下部106/復合型拋物線聚能器向光管107的上端111收窄。該逐漸變細使得經(jīng)校準的光被引導到反射器112。在某些實施例中，該錐形圓柱部分地由錐角限定。該錐角是錐形圓柱豎直截面的外邊緣與從錐形圓柱和復合型拋物線聚能器交會的點繪制的豎直線之間的角。錐角的增加導致反射器112 對光的更強反射，而錐角的減小導致反射器112對光的不太強的反射。也就是說，錐形圓柱的上端越細(即，窄)，則反射器112對光的反射越強。在某些實施例中，附加地或替代地，錐形圓柱部分地由圓柱長度限定。圓柱長度是從錐形圓柱與復合型拋物線聚能器交會的點到錐形圓柱交會反射器112的最上邊緣的錐形圓柱的高度的測量結(jié)果。錐形圓柱長度的增加導致通過錐形圓柱側(cè)面發(fā)出的光增加。在某些實施例中，光管107封閉在外殼190中，諸如如圖4中所示。在某些實施例中，光管107是透明的。替代地或附加地，在某些實施例中，光管107可以是整體或部分半透明或半透徹的(translucent)。而且，在某些實施例中，光管107的整體或部分可以由透明、 半透明、半透徹或不透明材料或它們的組合圍繞。光管107可以由諸如但不限于丙烯酸樹脂的介電材料制成。外殼190可以是任何形狀，并且在某些實施例中，外殼190是傳統(tǒng)BlO 白熾燈泡的形狀(例如，大燭臺形狀)。在某些實施例中，外殼190還包含LED 102(圖4中未示出)、基座104和反射器112。在此類實施例中，光管107、LED 102和反射器112所有的尺寸被確定使得它們能夠適合于外殼190。在圖3中更詳細地示出了光導200。光導200包括復合型拋物線聚能器202 (等同于圖1中示出的光管107的下部106，并且擁有關(guān)于圖1在上面描述的所有性質(zhì))、錐形圓柱204 (等同于圖1中示出的光管107的上部108，并且擁有關(guān)于圖1在上面描述的所有性質(zhì))以及反射器206 (等同于圖1中示出的反射器112，并且擁有關(guān)于圖1在上面描述的所有性質(zhì))。復合型拋物線聚能器202具有下端210和上端212。下端210最接近LED (圖 3中未示出)。錐形圓柱204具有寬端214和窄端216。寬端214耦合至復合型拋物線聚能器202的上端212。反射器206由錐形圓柱204窄端216處的缺口形成。復合型拋物線聚能器202和錐形圓柱204的組合使用全內(nèi)反射來將從LED發(fā)出的光導引到反射器206。然后，反射器206在徑向上反射導引的光。更具體地，復合型拋物線聚能器202接收從LED發(fā)出的光并且校準它，并且錐形圓柱204從復合型拋物線聚能器202向反射器206引導經(jīng)校準的光。
如同圖1中所示和上面描述的光管107 —樣，在某些實施例中，復合型拋物線聚能器202和錐形圓柱204是透明的。因此，在此類實施例中，光從復合型拋物線聚能器202和錐形圓柱204 (即，光管107)兩者的外邊緣114 (圖2中示出)發(fā)出。替代地，在某些實施例中，光僅從錐形圓柱204的外邊緣114 (圖2中示出)發(fā)出，或僅從復合型拋物線聚能器 202的外邊緣114 (圖2中示出)發(fā)出。注意，在某些實施例中，復合型拋物線聚能器202和錐形圓柱204每個可以是透明的；半透明的；半透徹的；由透明的、半透明的、半透徹的、 或不透明的材料或這些材料的組合或這些材料中任何材料的組合圍繞。而且，在某些實施例中，光導200被包含在外殼內(nèi)，諸如但不限于傳統(tǒng)BlO白熾燈泡形狀的外殼。在此類實施例中，所有復合型拋物線聚能器202、錐形圓柱204和反射器206的尺寸被確定使得能夠適合于外殼。圖5示出了由圖1示出的LED燈100和/或圖3中示出的光導200執(zhí)行的方法的流程圖。該方法導致諸如圖1所示的LED 102之類的LED發(fā)出的光在徑向上反射。第一，接收從諸如圖1所示的LED 102之類的LED發(fā)出的光，步驟501。然后，通過使用耦合至錐形圓柱(例如，圖1中所示的元件108)的復合型拋物線聚能器(例如，圖1中所示的元件106) 經(jīng)由全內(nèi)反射來向反射器(例如，圖1中所示的元件112)傳輸接收的光，步驟502。最后，通過利用反射器在徑向上反射傳輸?shù)墓?，步驟503。在某些實施例中，傳輸可以包括在復合型拋物線聚能器內(nèi)校準接收的光，步驟504，以及將錐形圓柱內(nèi)經(jīng)校準的光引導到反射器，步驟505。附加地或替代地，在某些實施例中，反射可以包括經(jīng)由由錐形圓柱窄端處的缺口限定的反射器在徑向上反射傳輸?shù)墓?，步驟506。在某些實施例中，反射器可能不是必需的并且因此可以不包括反射器。在此類實施例中，光管107上部108的端部處的缺口 110/錐形圓柱204具有光滑的表面，在該情況中，經(jīng)由全內(nèi)反射傳輸由LED 102發(fā)出的光；或粗糙的表面，在該情況中，在缺口 110處散射由LED 102發(fā)出的光；或它們的組合(例如，缺口的第一部分具有光滑的表面，而缺口的其余部分具有粗糙的表面)。除非另外指出，對詞語“基本上”的使用可以被理解為包括精確關(guān)系、條件、布置、 取向和/或其他特性、以及如本領域普通技術(shù)人員理解的其到一定程度的變形，所述程度使得這樣的變形不會本質(zhì)上影響所公開的方法和系統(tǒng)。貫穿本公開的整體，除非另外具體指出，對于修飾名詞的冠詞“一”或“一個”的使用可以被理解為為了簡便而使用并且包括一個、或多于一個所修飾的名詞。除非另外在此規(guī)定，描述和/或以其他方式通過圖繪出以與另外的事物通信、與另外的事物關(guān)聯(lián)和/或基于另外的事物的元素、組件、模塊和/或其部件可以被理解為以直接和/或間接的方式如此通信、與其關(guān)聯(lián)、和/或基于其。盡管已經(jīng)關(guān)于方法和系統(tǒng)的具體實施例描述了它們，但是它們不限于此。按照上述教導，顯然很多修改和變型可以變得明顯。本領域的那些技術(shù)人員可以做出在此描述的和圖示的細節(jié)、材料和部件布置中的很多附加改變。
權(quán)利要求
1.一種LED燈，包括封閉在外殼中的透明光管，其中所述光管具有下部和上部；LED，其在所述光管的下部的下端處的凹部中；以及反射器，其由所述光管的上部的上端中的缺口形成；其中所述光管的所述下部采集從所述LED發(fā)出的光，所述光管的所述上部將采集的光弓I導到所述反射器上，并且所述反射器在徑向上反射引導的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈，其中所述反射器具有由多部分曲線限定的旋轉(zhuǎn)表面， 其中所述多部分曲線的第一部分具有第一長度的半徑，其中所述多部分曲線的第二部分具有第二長度的半徑，并且其中所述第一長度和所述第二長度是不同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED燈，其中相對于所述多部分曲線的所述第二部分，所述多部分曲線的所述第一部分在豎直方向上具有更大分量以在向上的方向上反射更多的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED燈，其中相對于所述多部分曲線的所述第一部分，所述多部分曲線的所述第二部分在水平方向上具有更大分量以在向下的方向上反射更多的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED燈，其中所述旋轉(zhuǎn)表面由貝塞爾曲線形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈，其中通過所述缺口外表面的金屬化或通過利用白色材料填充所述缺口或通過向所述缺口超聲波焊接注模白色部件來形成所述反射器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈，其中所述光管的所述下部是復合型拋物線聚能器，其中所述復合型拋物線聚能器校準從所述LED發(fā)出的光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED燈，其中所述光管的所述上部是向所述光管的所述上端收窄的錐形圓柱，其中所述錐形圓柱從所述復合型拋物線聚能器向所述反射器引導經(jīng)校準的光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED燈，其中所述錐形圓柱部分地由錐角限定，其中所述錐角的增加導致所述反射器對光的更強反射，并且其中所述錐角的減小導致所述反射器對光的更低強度的反射。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED燈，其中所述錐形圓柱部分地由圓柱長度限定，并且其中所述圓柱長度的增加導致通過所述錐形圓柱側(cè)面發(fā)出的光增加。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈，其中所述外殼是傳統(tǒng)BlO白熾燈泡的形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LED燈，其中所述光管、所述LED和所述反射器的尺寸被確定使得所述光管能夠適合于所述傳統(tǒng)BlO白熾燈泡形狀的外殼。
13.一種用于LED燈的光導，包括復合型拋物線聚能器，其具有下端和上端，其中所述下端最接近LED ；錐形圓柱，其具有寬端和窄端，其中所述寬端耦合至所述復合型拋物線聚能器的所述上端；以及反射器，其中所述反射器由所述錐形圓柱窄端處的缺口形成；其中所述復合型拋物線聚能器和錐形圓柱使用全內(nèi)反射來將從所述LED發(fā)出的光導引到所述反射器，并且其中所述反射器在徑向上反射導引的光。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光導，其中所述復合型拋物線聚能器接收從所述LED發(fā)出的光并且校準它，并且其中所述錐形圓柱從所述復合型拋物線聚能器向所述反射器引導經(jīng)校準的光。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光導，其中所述復合型拋物線聚能器和錐形圓柱是透明的，并且其中光從所述復合型拋物線聚能器和所述錐形圓柱兩者的外邊緣發(fā)出。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光導，其中所述反射器具有由多部分曲線限定的旋轉(zhuǎn)表面，其中所述多部分曲線的第一部分具有第一長度的半徑，其中所述多部分曲線的第二部分具有第二長度的半徑，并且其中所述第一長度和所述第二長度是不同的。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光導，其中所有所述復合型拋物線聚能器、所述錐形圓柱和所述反射器的尺寸被確定為能夠適合于傳統(tǒng)BlO白熾燈泡形狀的外殼。
18.一種在徑向上反射由LED發(fā)出的光的方法，所述方法包括 接收從LED發(fā)出的光；通過使用耦合至錐形圓柱的復合型拋物線聚能器經(jīng)由全內(nèi)反射來向反射器傳輸接收的光；以及利用所述反射器在徑向上反射傳輸?shù)墓狻?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述傳輸包括 在所述復合型拋物線聚能器內(nèi)校準接收的光；以及將所述錐形圓柱內(nèi)經(jīng)校準的光引導到所述反射器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述反射包括經(jīng)由由所述錐形圓柱的窄端處的缺口限定的反射器在徑向上反射傳輸?shù)墓狻?br> 全文摘要
公開了一種包括光導/光管的LED燈和使用光導/光管反射光的方法。該LED燈包括封閉在外殼中的透明光管，其中光管具有下部和上部。燈還包括下部的下端處的凹部中的LED，和由上部的上端中的缺口形成的反射器。下部可以是復合型拋物線聚能器，并且上部可以是錐形圓柱。光管的下部采集從LED發(fā)出的光，光管的上部將采集的光引導到反射器上，并且反射器在徑向上反射引導的光。
文檔編號F21K99/00GK102326022SQ201080008164
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日
發(fā)明者羅 H. 申請人:奧斯蘭姆施爾凡尼亞公司