使用发光二极管的改良光源和从中采集辐射能量的改良方法

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使用发光二极管的改良光源和从中采集辐射能量的改良方法

时间:2019-11-26本站浏览次数:438

       

使用发光二极管的改良光源和从中采集辐射能量的改良方法

一个发光二极管(LED)或白炽光源被置于一个设置用以反射来自LED或白炽光源的光线的反射器之内,此光线由发光二极管或白炽光源在反射器所定义的外围正向立体角之内辐射发出。一个透镜被纵向置于LED或白炽光源之前,用以将光线聚焦至预定的图样,此光线是由LED或白炽光源在透镜定义的中心正向立体角范围内辐射发出。由此组合构成的装置投射含有中心正向立体角辐射光和外围正向立体角辐射光的光束。

图4是本发明的另一个实施方案的透视图。LED光源18和第二透镜10被置于凹面反射器17之内,图3的侧面剖面图对其给予了最清楚的显示。在图3的实施方案中,透镜10是与LED源18本身相独立的构件。在图3的实施方案中,透镜10显示为具有一个后表面23,该表面与LED源18的封装的前表面相一致。透镜10的前表面具有复合的曲率,即一个球状外围或方位环(azimuthalring)状表面27和中心半球状表面部分25,其中表面27具有大致以发射器12为中心的第一曲率半径r1;中心半球状表面部分25以较小的第二曲率半径r2的表面自表面27延伸,其中r2<透镜10可被引入替代LED源18的封装中的透镜。

本发明收集在两个区域或光束的所有LED能量。第一个区域是大约正向2π球面度的立体角(侧面剖面图中45度半角),第二个区域是在,例如正向0.6π球面度和2.12π球面度之间的立体角内(分别相应侧面剖面图中47度半角和95度半角)由LED源1或18所辐射的能量。这两束光束之间精确的角度划分线可以根据即将实施的应用而变化。因此本发明可基本上控制LED源1或18所辐射的全部能量,仅伴有表面的、少量形状(figure)损失和由半球状透镜2的悬置装置9所致的少量损失。形状损失包括光学系统某些方面的缺陷所致的光损失,这些缺陷源于光路中的接缝、边缘、嵌条和其它机械破裂没有用数学锐度完美定义,而是由具有波长或更高量级的微观粗糙程度或物理公差的三维材料物体形成的事实。由于菲涅尔透镜的边缘并不是无限锋锐,或至少在大于一个波长的尺度下至少是部分程度上具有锐度缺失所导致的损失就是上述形状损失的一个例子。

在图示的实施方案中,透镜被相对LED光源安排和设置,使得中心正向立体角延伸到以光轴为中心大约0.6π球面度的立体角。反射器相对LED光源安排设置,使得外围正向立体角延伸到以光轴为中心大约2π球面度的立体角。更具体的,反射器被相对LED光源安排和设置,使得外围正向立体角从以光轴为中心大致0.6π球面度的立体角延伸到以光轴为中心大致2π球面度的立体角。

立体角以球面度为单位度量,全空间所对向的立体角是。

本发明定义为一个装置,该装置包括一个LED光源,一个设置用以反射来自LED光源的光线的反射器,其中所述光线由LED光源在所述反射器定义的外围正向立体角之内辐射发出,以及一个纵向设置于LED光源之前用以将光线聚焦为预定图样的透镜,其中所述光线由LED光源在上述透镜定义的中心正向立体角之内辐射发出,如此,该装置投射包含有辐射于中心正向立体角和外围正向立体角的光的光束。鉴于前述光源在示意性实施方案中被描述为LED,必须清楚的知道,白炽光源或其它光源可完全等价地将之替代。因此,在说明书中“光源”一词被用及的任何地方,它都必须理解为包含LED,白炽光,电弧,荧光或等离子电弧或其它现在已知或将来设计的等效光源,无论是不是在可见光波段。光源还可进一步集合性的包括组构成一个阵列的多个这样的LED,白炽光,电弧,荧光或等离子光源或任意其它现在已知或将来设计的光源。 中心正向立体角和外围正向立体角是以光源的光轴为中心,在大约0.6π球面度的立体角处彼此区分开。光源包括一个LED发射器和该LED发射器所置于其中的封装。该封装包括一个封装透镜,用以将LED发射器发出的光被该封装的折射最小化。系统透镜被纵向置于此封装透镜之前。

对于本领域普通技术人员而言对被要求保护的主题进行的非实质的改变,无论现在已知还是即将发明,都被清楚地考虑为等效地在权利要求书的范围之内。因此,对本领域普通技术人员来说现在已知或将被知晓的明显替换被定义为在被定义的要素范围之内。

此外,当被实施为闪光灯时,本发明可具有多个开关和聚焦选项或其组合。例如,一个尾盖开关(atailcapswitch)可以与一个通过扭转闪光灯头部或其它部分实现手动操作的聚焦或缩放装置相结合。此尾盖开关可被实现为一个扭转通/断开关,滑动开关,摇臂开关或按钮开关,并可与电开关相结合以聚焦。该开关的本质、形状和位置及其激活的控制可采取任何现在已知或将被发明的形式,并可与一个手动、机动、自动和采用其它任何现在已知或将被发明的形式的聚焦装置相结合。

对于本领域普通技术人员而言对被要求保护的主题进行的非实质的改变,无论现在已知还是即将发明,都被清楚地考虑为等效地在权利要求书的范围之内。因此,对本领域普通技术人员来说现在已知或将被知晓的明显替换被定义为在被定义的要素范围之内。

在图示的实施方案中,透镜被相对LED光源安排和设置,使得中心正向立体角延伸到以光轴为中心大约0.6π球面度的立体角。反射器相对LED光源安排设置,使得外围正向立体角延伸到以光轴为中心大约2π球面度的立体角。更具体的,反射器被相对LED光源安排和设置,使得外围正向立体角从以光轴为中心大致0.6π球面度的立体角延伸到以光轴为中心大致2π球面度的立体角。

该权利要求书因而应被理解为包括上文具体阐明和描述的内容,概念上等价的内容,可被明显替代的内容以及实质上引入本发明本质思想的内容。




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