專利名稱：改進(jìn)的led照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域涉及手持式或便攜式照明裝置，包括照明裝置和照明 裝置部件。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管("LED")已經(jīng)用于各種應(yīng)用，包括照明觀測，從遠(yuǎn) 程控制傳遞信息以及在巨大的電視屏幕上形成圖像。近年來，LED已 經(jīng)用于便攜式照明裝置，例如手電筒，因?yàn)?，其中與通常用于常規(guī)型 照明裝置的白熾燈相比，LED能夠持續(xù)更長時(shí)間并且更耐用。雖然LED可具有超過白熾燈的理想特性，但可對使用LED作為 其主光源的現(xiàn)有照明裝置做出改進(jìn)。例如，當(dāng)前的LED照明裝置通常 未能產(chǎn)生投射可觀距離的優(yōu)質(zhì)光束。 一個(gè)原因是可用的LED燈基本上 相對于LED的位置以角度小于180。的模式輻射光。圖1示出了一種 典型LED燈的亮度或輻射模式。典型的LED燈包括LED和設(shè)置在 LED上方的透鏡。從典型的LED燈發(fā)出的光線基本上為錐形-亮度 (以百分比表示)基本上集中在中心軸線11周圍并隨球面角e增加而 非線性地減少?，F(xiàn)有的LED照明裝置沒有提供有效地獲取在中心軸線 周圍集中的更亮光線的反射器/燈組合。因此，盡管可用的LED照明 裝置可適合于照明緊鄰的周圍區(qū)域，但光束能夠投射的距離有限。為了設(shè)法克服這種缺陷， 一些裝置使用多個(gè)LED或LED燈和白 熾燈的組合。然而，此類裝置涉及更大的復(fù)雜性，消耗更多能量并且 制造成本更多。因此，本發(fā)明提供了能量有效的LED照明裝置，其改 進(jìn)了 學(xué)性能并且投射優(yōu)質(zhì)光束。另外，當(dāng)對光源例如LEDs做出改進(jìn)時(shí)，便攜式照明裝置的操作 引起的另一個(gè)問題是有效地散發(fā)光源產(chǎn)生的增加的熱量。因此，本發(fā) 明提供了有效地散發(fā)來自便攜式照明裝置的光源的熱量的組件。本發(fā) 明還提供了用于減少光源產(chǎn)生的熱量并且使用更少能量照明光源的裝 置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的光學(xué)性能的便攜式照明裝置。本發(fā)明還改 進(jìn)了便攜式照明裝置的效率。在一個(gè)實(shí)施例中，照明裝置包括能源、光源、反射器和保持器。 反射器具有第一開口端、笫二開口端和在開口端之間延伸的拋物線輪 廓。反射器還具有位于拋物線輪廓外部的焦點(diǎn)，這尤其便于更有效地 準(zhǔn)直從光源輻射的更亮的光線。保持器相對于反射器保持光源使得由 光源產(chǎn)生的光被反射器反射。光源和反射器的相對位置可以改變。在 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了唯一能源組件以并排布置的方式保持 電池。任選地，反射器的拋物線輪廓可基本上符合根據(jù)公式r2=4fz的輪 廓，其中焦距，即頂點(diǎn)和焦點(diǎn)之間的距離介于0.020-0.050之間或0.035 英寸。替代地，從頂點(diǎn)到較小開口的距離和焦距之間的比值大于1.5:1 ， 小于6.5:1,介于1.5:1至6.5:1之間，3.0:1到3.4:1之間，或?yàn)?.2:1。 光源也可為包括LED的燈。照明裝置還可包括熱連接至光源和主殼體 的熱沉殼體。照明裝置還可包括電流調(diào)制電路以輸送脈沖電流或熱補(bǔ) 償脈沖電流至光源。在照明裝置中，本發(fā)明包括便攜式電源、光源和可移動的曲線形 狀反射器。光源包括LED和透鏡，并且光基本上相對于LED位置以 小于180°的角度從光源輻射?？梢苿拥姆瓷淦靼⊕佄锞€輪廓和位 于拋物線輪廓外部的焦點(diǎn)。另外，反射器可以沿平行于拋物線主軸的 方向運(yùn)動。照明裝置還可包括熱連接至光源的熱沉。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，照明裝置包括便攜式能源、LED燈和體。熱沉殼體還熱連接至LED燈以便基本上散發(fā)由LED燈產(chǎn)生的熱 量。在本發(fā)明的另外一個(gè)方面中，改進(jìn)的能源組件包括以并排布置方 式保持的電池。


圖1為典型的LED燈的亮度或輻射模式的俯視圖。 圖2根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的透視圖。 圖3為圖2的照明裝置沿3-3表示的平面的剖視圖。 圖4為圖2的照明裝置的前端沿3-3表示的平面的放大剖視圖， 其中照明裝置示于關(guān)閉位置。圖5為圖2的照明裝置的后端沿3-3表示的平面的放大剖視圖。圖6為尾帽觸點(diǎn)的透視圖。圖7為隔離的開關(guān)組件的剖視圖。圖8A是電流調(diào)制電路的框圖。圖8B是電流調(diào)制電路的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖9是熱沉殼體的剖視圖。圖10是反射器的剖視圖。圖11是圖7的開關(guān)組件的剖視圖，其被旋轉(zhuǎn)以示出鎖定接片。圖12是圖7的開關(guān)組件的剖視圖，其被旋轉(zhuǎn)以示出鎖定接片。圖13根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。圖14為圖13的照明裝置沿14-14表示的平面的剖視圖。圖15為圖13的照明裝置的前端沿14-14表示的平面的放大剖視圖16A是隔離的能源組件的正面透視圖。 圖16B是隔離的能源組件的背面透視圖。參看圖2和13，以透視圖的方式示出了呈照明裝置10和200形 式的便攜式照明裝置，它們各為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。每個(gè)照明裝置 IO和照明裝置200包括有本發(fā)明的各種特征。這特征在下文詳細(xì)描述 并且在用于示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖中示出。然而，應(yīng)當(dāng)清楚 地理解，本發(fā)明并不限于在此所述的照明裝置。相反，本發(fā)明包括具 有本發(fā)明的各種特征中的一個(gè)或多個(gè)的照明裝置。還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā) 明涉及如下所述的照明裝置的每一個(gè)發(fā)明特征。
參看圖2和3，照明裝置10包括頭部組件20、筒管12、光源14 和尾帽組件30。頭部組件20和光源14繞筒管12的前端設(shè)置。尾帽 組件30封閉筒管12的尾端。
參看圖3和4，筒管12為適于接收至少一個(gè)能源例如電池16的 中空結(jié)構(gòu)。在該說明性實(shí)施例中，筒管12包括形成在其前端外徑上的 前螺紋18和形成在其尾端內(nèi)徑上的尾螺紋22。筒管12還包括直徑減 小的區(qū)域24，該區(qū)域24包括前漸縮部26和尾漸縮部27。在該說明性 實(shí)施例中，優(yōu)選地三個(gè)電池16串聯(lián)地設(shè)置在筒管12中。然而，本發(fā) 明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，筒管12還可以被構(gòu)置成包括單 個(gè)電池、兩個(gè)電池、多于三個(gè)電池或其它串聯(lián)或并聯(lián)布置的適當(dāng)?shù)谋?攜式能源。在優(yōu)選實(shí)施例中，電池16為堿性干電池。
參看圖3和5，尾帽組件30包括尾帽28、傳導(dǎo)性彈簧元件32和 尾帽觸點(diǎn)38。尾帽28優(yōu)選地包括外螺紋34的區(qū)域，以用于接合形成 在筒管12內(nèi)部上的相配尾螺紋22。本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到可以使用其它合適的措施來連接尾帽28至筒管12。
密封元件36可以設(shè)置在尾帽28和筒管12之間的交界處以便提供 不透水的密封。密封元件36可為O形環(huán)或其它適當(dāng)?shù)拿芊庋b置。在 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，密封元件36為單向閥，該單向閥被定向成使得防 止從外部流入照明裝置10內(nèi)部同時(shí)容許照明裝置內(nèi)的過壓逸出或排 放到大氣。徑向脊35可設(shè)置在尾帽28和筒管12之間的交界處以保證 筒管12的端部并不抵靠尾帽28的鄰近凸緣提供氣密密封，該氣密密 封阻礙來自照明裝置內(nèi)部的過壓氣體的流動。單向閥在照明裝置中的設(shè)計(jì)和使用在美國專利No.5，003，440 、 5，113，326、 5,207,502、 5,349,506和5,485,360中更充分地描述，它們 所有都授予Anthony Maglica，在此引入作為參考。
參看圖5，尾帽觸點(diǎn)38設(shè)置在傳導(dǎo)性彈簧元件32和尾帽28之間。 傳導(dǎo)性彈簧元件32電連接至尾帽觸點(diǎn)38和電池16的殼體電極。尾帽 觸點(diǎn)38電連連接至傳導(dǎo)性彈簧元件32和筒管12。
參看圖6，尾帽觸點(diǎn)38包括環(huán)39和兩個(gè)延伸部41。兩個(gè)延伸部 41基本上相隔180。設(shè)置并且基本上從環(huán)39的外周邊垂直地延伸。每 一個(gè)延伸部41還包括從環(huán)39的外周邊沿徑向向外延伸的輪廓43。由 于輪廓43，當(dāng)尾帽組件30與筒管12裝配時(shí)，延伸部41與筒管12的 內(nèi)徑摩擦地接合并電連接。按這種方式，該說明性實(shí)施例公開了一種 在電池16和筒管12之間提供電連接而不需要尾帽28傳導(dǎo)任何的電流 的方法。相應(yīng)地，如果需要，尾帽28可由非導(dǎo)電體如塑料或橡膠制造。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，可以使用尾帽嵌件來在電池16和筒管12 之間提供電連接。這種嵌件在美國專利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，它們在此引入作為 參考。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，筒管內(nèi)的傳導(dǎo)性套筒可接合尾帽觸點(diǎn)38 的延伸部41以提供電路徑。此類套筒在Anthony Maglica的美國專利 4,656,565和4，851，974中描述，它們在此引入作為參考。在一個(gè)替代 實(shí)施例中，筒管內(nèi)的傳導(dǎo)性條帶可接合延伸部41以便提供電路徑。此 類條帶示于美國專利No. 6,585,391中。此類套筒或條帶將容許筒管由 非導(dǎo)體如塑料或橡膠制造。
在另一個(gè)替代實(shí)施例中，尾帽組件30可構(gòu)置成不帶尾帽觸點(diǎn)38 而尾帽28用作導(dǎo)電體。在該替代實(shí)施例中，當(dāng)尾帽組件30安裝于筒 管12上時(shí)，彈簧元件32在電池16的殼體電極和尾帽28之間形成電 路徑。電路徑還通過例如交界部和/或配合螺紋在尾帽28和筒管12之間形成。為了便于電流動，例如通過陽極氧化除去設(shè)置在尾帽/筒管觸
點(diǎn)處的已有表面處理。相應(yīng)地，在該替代實(shí)施例中，尾帽28為導(dǎo)體例 如鋁。
參看圖3，不管使用的尾帽組件實(shí)施例，傳導(dǎo)性彈簧元件32朝向 照明裝置10的前部推動電池16。因此，后方電池的中心電極與其前 方電池的殼體電極電接觸。按這種方式，包含中筒管12中的電池16 電連接。參看圖4，最前方電池16的中心電極被推動到與開關(guān)組件40 接觸。
參看圖4,開關(guān)組件40設(shè)置在筒管12的前端周圍，尤其相對于 反射器保持著光源14。光源14包括第一電極58和第二電極59。
光源14可為任何適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)生光的裝置。例如，光源14可LED燈、 白熾燈或弧光燈。在該說明性實(shí)施例中，光源14優(yōu)選地為LED燈， 其基本上以少于180。的球面角輻射光。適當(dāng)?shù)墓庠?4為由Lumileds Lighting, San Jose， California制造的LED發(fā)射器LXHL-PWOl。
開關(guān)組件40包括用于保持光源14的特征部。另外，其中，開關(guān) 組件40包括便于閉合和中斷光源14的電路的特征部。開關(guān)組件40 還包括有效地散發(fā)由光源14產(chǎn)生的熱量的特征部。
參看圖7，開關(guān)組件40包括上絕緣體42和開關(guān)子裝置60。開關(guān) 子裝置60包括熱沉殼體44、電路組件50、上傳導(dǎo)性彈簧元件52、源 觸點(diǎn)54和下絕緣體56。
其中，電路組件50優(yōu)選地控制流向光源14的能量。在一個(gè)說明 性實(shí)施例中，電路組件50包括電路板62、觸點(diǎn)插頭64、第一觸點(diǎn)46 和第二觸點(diǎn)48。
電路板62包括適于控制輸送至光源14的電流的電流調(diào)制電路。 優(yōu)選地，電流調(diào)制電路將來自電池16的直流電調(diào)制成脈沖電流。另外 優(yōu)選地，在必要的情況下，根據(jù)由光源14產(chǎn)生的熱量自動調(diào)節(jié)輸送至 光源14的脈沖電流的占空系數(shù)。
參看圖8A,電流調(diào)制電路15的一個(gè)說明性實(shí)施例以框圖形式示 出。當(dāng)照明裝置打開并且電能被輸送至電流調(diào)制電路15時(shí)，脈沖發(fā)生器21控制電源開關(guān)23以調(diào)節(jié)輸送至光源14的電流。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施 例中，電源開關(guān)23為帶有連接至其門的脈沖發(fā)生器21的金屬氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管("MOSFET")。電源開關(guān)23可為其它適當(dāng)?shù)难b 置，例如晶體管雙極結(jié)型晶體管。另外，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，脈沖 發(fā)生器21為包括比較器和二極管與電阻器系統(tǒng)的電路。
電流調(diào)制電路15還包括檢測光源14產(chǎn)生的熱量的對溫度敏感的 電阻器25。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，對溫度敏感的電阻器25為熱敏電 阻。熱敏電阻的設(shè)置可使得可以檢測光源14產(chǎn)生的熱量。熱敏電阻可 以連接至脈沖發(fā)生器21以便調(diào)節(jié)輸送至光源的脈沖電流的占空系數(shù)。 例如，當(dāng)熱敏電阻檢測光源溫度過高時(shí)，降低脈沖電流的占空系數(shù)以 避免光源過熱。另外，如果熱敏電阻檢測光源溫度過低，脈沖信號的 占空系數(shù)增加以便保證光源14產(chǎn)生具有適當(dāng)光強(qiáng)度和一致色彩的光。 圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的電流調(diào)制電路15的一個(gè)實(shí)施例的示意圖， 其中熱敏電阻表示為T1。
通過熱補(bǔ)償脈沖電流信號驅(qū)動光源14比通過直流信號具有若干 優(yōu)點(diǎn)。其中，脈沖電流信號減少了光源14產(chǎn)生的熱量從而延長了光源 的壽命。另外，脈沖電流信號消耗能量更少從而延長了電池的壽命。 此外，脈沖電流信號容許更高峰值電流供向光源從而改進(jìn)了光源可產(chǎn) 生的亮度。通過根據(jù)光源14產(chǎn)生的熱量調(diào)節(jié)輸送至光源的能量，可以 防止對光源的熱損害。
另外，盡管此處公開的電源電路使用MOSFET、脈沖發(fā)生器和熱 敏電阻，但本發(fā)明并不限于包括在此公開的這些電子器件的組合的電 路。本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到，還可使用其它電路 設(shè)計(jì)，例如包括微處理器和對照表的電路來輸送脈沖電流信號或溫度 調(diào)節(jié)脈沖電流信號至光源。
回頭參看圖7，通過第一觸點(diǎn)46和第二觸點(diǎn)48有助于從電路板 62上的電流調(diào)制電路15到光源14的電連接。第一和第二觸點(diǎn)優(yōu)選地 選擇性地焊接于電路板62上。第一和第二觸點(diǎn)還設(shè)置成接收光源14 的電極58、 59。第一觸點(diǎn)46構(gòu)置成適于摩擦地接收光源14的第一電極58。在該 說明性實(shí)施例中，第一觸點(diǎn)46包括一對撓性傾斜表面66以便接收第 一電極58。還可使用其它適當(dāng)?shù)姆椒ɑ驑?gòu)型來在導(dǎo)體之間建立電連 接。例如，第一電極58可以通過焊接電連接至第一觸點(diǎn)46。
第二觸點(diǎn)48構(gòu)置成適于摩擦地接收光源的第二電極59并且與熱 沉殼體44電連接。在該說明性實(shí)施例中，第二觸點(diǎn)48包括一對撓性 傾斜表面67和電連接至傾斜表面67的連接元件68。該對撓性傾斜表 面67接收第二電極59。還可使用其它適當(dāng)?shù)姆椒ɑ驑?gòu)型來在導(dǎo)體之 間建立電連接。例如，第二電極59可以通過焊接電連接至第二觸點(diǎn) 48。
第二觸點(diǎn)48的連接元件68將第二觸點(diǎn)48電連接至熱沉殼體44。 在該說明性實(shí)施例中，連接元件68摩擦地與熱沉殼體44的熱沉插頭 72接合。還可使用其它適當(dāng)?shù)姆椒ɑ驑?gòu)型來在導(dǎo)體之間建立電連接。
第一觸點(diǎn)46和第二觸點(diǎn)48可以由形成為所需構(gòu)型的導(dǎo)電材料片 材制成。為了便于成形/形成該導(dǎo)電材料片材，可以在導(dǎo)體薄板中使用 釋放切口。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二觸點(diǎn)由銅合金片材制成。
仍然參看圖7，電路組件50的觸點(diǎn)插頭設(shè)置在電路板62上與第 一觸點(diǎn)46和第二觸點(diǎn)48所處的位置相反的一側(cè)上。其中，觸點(diǎn)插頭 64便于將電池16電連接至電流調(diào)制電路15。在該說明性實(shí)施例中， 觸點(diǎn)插頭64被選擇性地電連接至電流調(diào)制電路15。觸點(diǎn)插頭64還構(gòu) 置成適于接收上傳導(dǎo)性彈簧元件52。
電路組件50設(shè)置在熱沉殼體44中。參看圖9，在一個(gè)是實(shí)施例 中，熱沉殼體44大體為帶有封閉端的中空圓柱體。其中，熱沉殼體 44熱連接光源14和筒管12，并且將光源14的第二電極59電連接至 筒管12。通過使用熱沉殼體44和筒管12吸收和/或散發(fā)光源14產(chǎn)生 的熱量，照明裝置IO更有效地保護(hù)光源14免受熱造成的損害。優(yōu)選 地，熱沉殼體44為導(dǎo)體，例如鋁。
參看圖7、 9、 11和12，熱沉殼體44包括熱沉插頭72、前表面 71、 一對開口 74、內(nèi)側(cè)肩部76、外漸縮部78、前卡合溝槽82和尾卡合溝槽87。兩個(gè)開口 74通過前表面71延伸并且其尺寸提供了光源14 的電極的通路以與電路組件50的第一和笫二觸點(diǎn)46、 48連接。前卡 合溝槽82包括基本上垂直于熱沉殼體44的軸線的肩部91。前卡合溝 槽82用于接收上絕緣體42的鎖定接片84。尾卡合溝槽87包括基本 上垂直于熱沉殼體44的軸線的肩部93。尾卡合溝槽87用于接收下絕 緣體56的鎖定接片79。
熱沉殼體44的內(nèi)側(cè)肩部76的大小和位置用于接收電路組件50。 熱沉殼體44的外漸縮部78優(yōu)選地以基本上等于筒管12的尾漸縮部 27的角度的角度漸縮(示于圖4中)。熱沉殼體44的外漸縮部78尺 寸還使得一旦設(shè)置在筒管12中，將會通過筒管12的尾漸縮部27限制 熱沉殼體44以及因而開關(guān)組件40的軸向運(yùn)動。
參看圖7，上彈簧元件電連接觸點(diǎn)插頭64和源觸點(diǎn)54。在該說明 性實(shí)施例中，上彈簧元件52為螺旋彈簧，其內(nèi)徑尺寸用于安裝在觸點(diǎn) 插頭64上。上彈簧元件52的尾端通過源觸點(diǎn)54接收。
源觸點(diǎn)54電連接上彈簧元件52和電池16。在該說明性實(shí)施例中， 源觸點(diǎn)54被末端開口的接納部接收，該接納部帶有從接納部的開口端 懸垂的凸緣81。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，源觸點(diǎn)54為導(dǎo)體，例如銅合 金。
參看圖7和11，其中，下絕緣體56包含電路組件50、上傳導(dǎo)性 彈簧元件52和熱沉殼體44中的源觸點(diǎn)54。下絕緣體56包括鎖定接 片79、背面88、凹槽89、通孔83和埋頭孔肩部85。圖7示出了升離 下絕緣體肩部85的源觸點(diǎn)凸緣81。圖11示出了接觸下絕緣體肩部81 的源觸點(diǎn)凸緣81。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，下絕緣體為非導(dǎo)體，例如塑 料。
參看圖11，下絕緣體56通過裝入尾卡合溝槽87并由肩部93約 束的鎖定接片79固定于熱沉殼體44上。電路組件50接收在熱沉殼體 44的內(nèi)側(cè)肩部76中。上彈簧元件52的前端安裝在電路組件50的觸 點(diǎn)插頭64上方。上彈簧元件52的尾端通過源觸點(diǎn)54接收。源觸點(diǎn) 54可滑動地設(shè)置于下絕緣體56的通孔83中。源觸點(diǎn)54的凸緣81靠在埋頭孔肩部85上，該肩部85限制源觸點(diǎn)54沿尾部方向的軸向位移。 這樣裝配的情況下，上彈簧元件52將電路組件50向前偏壓抵靠熱沉 殼體44的內(nèi)側(cè)肩部76。上彈簧元件52還沿尾部方向抵靠下絕緣體56 的埋頭孔肩部85偏壓源觸點(diǎn)54。
優(yōu)選地，源觸點(diǎn)54的軸向長度的尺寸使得其封閉端總是在背面 88的前方并且保持在由下絕緣體56的凹槽89限定的包覆之內(nèi)。在所 示實(shí)施例中，凹槽89為截頭圓錐形空腔，其底部面向照明裝置10的 后方。凹槽89的尺寸設(shè)定成比延伸超出電池殼體的電池的中心電極的 高度更深。
這樣設(shè)置的情況下，當(dāng)電池16被向前推壓抵靠下絕緣體56的背 面88時(shí)，電池16的中心電極與源觸點(diǎn)54接合并且將其凸緣81升離 下絕緣體的埋頭孔肩部85，如圖7所示。同時(shí)，上彈簧元件52沿向 后方向推動源觸點(diǎn)54抵靠電池的中心電極以便實(shí)現(xiàn)與電池16的彈簧 偏壓電連接。按這種方式，開關(guān)子裝置60提供了一種簡單構(gòu)型，其增 強(qiáng)了甚至當(dāng)照明裝置震動或掉落時(shí)部件之間的電連接，這種震動或掉 落可能引起電池16突然在筒管12內(nèi)沿軸向移動。此外，因?yàn)樯蠌椈?元件可以吸收由于例如誤操作引起的沖擊應(yīng)力，因此更好地保護(hù)了電 池的中心電極和照明裝置部件，例如電路組件50。
另外，因?yàn)樵从|點(diǎn)54的封閉端在背面88的前方，如果電池16 向后插入筒管12中以使得其殼體電極指向前方，則沒有與源觸點(diǎn)54 形成連接。當(dāng)電池正確插入時(shí)，最前方的電池的中心電極被推動與源 觸點(diǎn)54形成接觸并且壓縮上彈簧元件52。這種結(jié)構(gòu)用于立即告知用 戶電池安裝不正確，并且還可保護(hù)照明裝置的電子器件不被反向電流 影響或損害。在保護(hù)照明裝置的電子器件以防反向電流的另一個(gè)實(shí)施 例中，二極管可以選擇性地設(shè)置于電路中。圖8B示出了此類電路的 一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中如果電池安裝不正確，二極管D102-C防 止反向電流。
因此，現(xiàn)在已經(jīng)描述了開關(guān)子裝置60的結(jié)構(gòu)并且組裝。參看圖3 和4，開關(guān)子裝置60基本上設(shè)置在筒管12的前端上。不存在進(jìn)一步組裝的情況下，開關(guān)子裝置60在傳導(dǎo)性彈簧元件32的作用下被向前 推動直到熱沉殼體44的外漸縮部78接觸到筒管12的尾漸縮部27。
參看圖4和12，上絕緣體42安裝在開關(guān)子裝置60上，并且，尤 其限制開關(guān)子裝置60沿向后反向的軸向運(yùn)動超出預(yù)定距離。上絕緣體 42在熱沉殼體44的前卡合溝槽82處安裝在開關(guān)子裝置60上。
參看圖7和12，上絕緣體42包括鎖定接片84、中心間隙92和漸 縮部96。中心間隙92的尺寸用于為光源14及其電極58、 59提供間 隙以便固定在熱沉殼體44上。漸縮部96與筒管12的前漸縮部26相 對應(yīng)。參看圖12，每一個(gè)鎖定接片84的尺寸用于裝入前卡合溝槽82 并在向前方向上由肩部91約束。參看圖4，通過將上絕緣體42固定 于設(shè)置于筒管12中的開關(guān)子裝置60上，上絕緣體42防止在沒有電池 16安裝在照明裝置10中的情況下開關(guān)子裝置60落下至筒管12的后 部，并可能地落出照明裝置的后端。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，上絕緣體 42為非導(dǎo)體，例如塑料。
參看圖7,光源14熱連接至熱沉殼體44并電連接至電路組件50。 在該說明性實(shí)施例中，光源14包括第一電極58、第二電極59、燈95 和嵌片98。光源14的嵌片(slug) 98固定至熱沉殼體44以便于輸送 光源14產(chǎn)生的熱量至熱沉殼體44。優(yōu)選地，導(dǎo)熱粘合劑層應(yīng)用在嵌 片98和熱沉殼體44之間。同時(shí)，因?yàn)榍镀?8可以不是電中性的，導(dǎo) 熱粘合劑優(yōu)選地是電絕緣體。第一和第二電極58、 59分別摩擦地與第 一和第二觸點(diǎn)46、 48接合。
參看圖4，頭部組件20設(shè)置在筒管12的前端。頭部組件20包括 面蓋102、透鏡104、反射器106和套筒108。反射器106和透鏡104 由面蓋102剛性地固定就位，該面蓋102通過螺紋與套筒108連接。 套筒108包括形成在其內(nèi)徑上的螺紋112，其與筒管12的前螺紋18 接合。這樣設(shè)置，反射器106可通過相對于筒管12旋轉(zhuǎn)頭部組件20 而沿照明裝置10的軸向移動。
反射器曾經(jīng)用于便攜式照明裝置以便重定向光并增加光能夠投射 的距離。反射器具有用于反射來自光源的光線并形成光束的高反射面。優(yōu)選的是拋物線形反射器，因?yàn)閽佄锞€具有聚集從其焦點(diǎn)發(fā)出的光線 并將它們作為平行于拋物線主軸的平行光束反射的光學(xué)特性。通過準(zhǔn) 直光線，否則會散開的光線被設(shè)置成形成可投射可觀距離的光束。
盡管應(yīng)用了反射器，特別地，LED照明裝置在光束能夠投射的距 離上仍然受到限制。這是因?yàn)樾枰m當(dāng)構(gòu)置的部件的有效組合來有效 地荻取由可用LED燈產(chǎn)生的光，該LED燈基本上在小于180°的角度 上球形地輻射。盡管一些LED燈自稱能具有基本上大于180。的輻射 模式，但許多LED燈很少(少于最大光強(qiáng)度的10%)或沒有光輻射 超出180°，或者參看圖l，對于0>90°，很少或沒有光輻射。
參看圖4和10，反射器106具有第一端114、第二端116、輪廓 118和支撐件122。在該說明性實(shí)施例中，第一端114適于發(fā)射一束光， 而第二端116為限定輪廓118的端部的開口。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中， 輪廓118為具有關(guān)于其主軸121軸對稱的反射面的一段拋物線。
參看圖10，第二端116的定位使得拋物線的焦點(diǎn)94設(shè)置于輪廓 118的反射面的外部。輪廓118優(yōu)選地符合根據(jù)公式r2=4fz的拋物線 形，其中"r"為垂直于軸線121的拋物線剖面的半徑，"r'為焦距或從 拋物線頂點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離，"z"為沿著軸線121的距離。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)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，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，頂點(diǎn)和第二端116 之間的距離(見示于圖10的"s")為0.080-0.130英寸，0.109-0.115英 寸，或0.112英寸；第一開口端114具有0.7-0.8英寸或0.741-0.743英 寸的直徑；第二開口端116具有0.2-0.3英寸或0.247-0.253英寸的直 徑。此外，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第二端離頂點(diǎn)的距離和尺寸"f"之間 的比值為大于1.5:1,小于6.5:1，介于1.5:1至6.5:1， 3.0:1至3.4:1 的范圍之間或3.2:1。而且，在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一端離頂點(diǎn)的距 離與尺寸"f"之間的比值為大于20:1，小于40:1，介于25:1至30:1范 圍之間，或28:1。
其中，說明性的反射器106更有效地聚集以基本上錐形形式輻射 或亮度強(qiáng)度基本上密集在中心的光線，例如常規(guī)型LED燈產(chǎn)生的光線。通過限定焦距和構(gòu)置此處所述的反射器，實(shí)現(xiàn)一種較窄或較深的 拋物線輪廓，其便于獲取從光源輻射的更多光。當(dāng)光從設(shè)置在焦點(diǎn)的 理論點(diǎn)輻射時(shí)，拋物線輪廓最有效地準(zhǔn)直光。較深的拋物線輪廓還用 于使得光源顯得更像朝著反射面的一個(gè)點(diǎn)。所公開的反射器便于聚集
和反射并不基本上均勻地球形輻射的光線。利用這些方法，反射器106 有利地產(chǎn)生投射遠(yuǎn)距離的改進(jìn)的和準(zhǔn)直的光束。
如上所述的說明性的照明裝置10還是用于沿軸向相對于反射器 106移動光源14的一個(gè)實(shí)施例。通過相對于筒管12旋轉(zhuǎn)頭部組件20， 頭部組件20沿著筒管12的前螺紋18行進(jìn)并且引起反射器106沿軸向 相對于光源14移動。通過改變光源14相對于反射器的軸向位置，照 明裝置10有利地改變光源產(chǎn)生的光的散射。按這種方式，照明裝置 IO可產(chǎn)生聚光照明，即準(zhǔn)直的光束，以及泛光照明，即寬散射的光。 盡管如上所述的實(shí)施例使用配合的螺紋實(shí)現(xiàn)反射器和光源之間的相對 軸向位移，但可以使用其它合適的裝置，例如凸輪或?qū)蚱鳌?br> 在說明性實(shí)施例的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，由飛行器質(zhì)量的熱處理 過的鋁制造總體上形成照明裝置10外表面的尾帽28、筒管12、面蓋 102和套筒108，該鋁可選擇地陽極氧化。非傳導(dǎo)性部件優(yōu)選地由聚酯 塑料或用于絕緣和耐熱的其它適當(dāng)材料制成。反射器106的反射輪廓 118優(yōu)選地為計(jì)算機(jī)生成的拋物線的一部分，其被金屬化以便保證高 精度光學(xué)特性。任選地，反射輪廓118可包括用于耐熱的電鑄鎳襯底。
盡管此處所公開的實(shí)施例示出了基本上平面的透鏡104，照明裝 置IO還可結(jié)合有包括彎曲表面的透鏡以進(jìn)一步改進(jìn)照明裝置10的光 學(xué)性能。例如，透鏡可在透鏡表面的整個(gè)或部分中包括雙凸輪廓或平 凸輪廓。
密封元件例如0形環(huán)75也可引入面蓋102和透鏡104、面蓋102 和套筒108以及套筒108和筒管12之間的分界處以提供不透水的密 封。
現(xiàn)在將描述照明裝置10的電路。參看圖3、 4、 5和7,示 了處 于打開或關(guān)閉(OFF)位置的照明裝置10的電路。當(dāng)頭部組件20旋轉(zhuǎn)以使開關(guān)組件40沿向前方向充分平移使得熱沉殼體44的外漸縮部 78與筒管12的尾漸縮部27電連接時(shí)，電路閉合，或處于接通(ON) 位置。 一旦電路閉合，電通過其與設(shè)置于其前方的電池的殼體電極相 連的中心觸點(diǎn)從后方電池傳導(dǎo)。然后電能從最前方的電池傳導(dǎo)至電路 組件50的源觸點(diǎn)54。然后電能選擇地通過電路組件50的電子器件傳 導(dǎo)至光源14的第一電極58。在經(jīng)過光源14之后，電能通過連接至電 路組件50的第二觸點(diǎn)48的第二電極59顯現(xiàn)。第二觸點(diǎn)48電連接至 熱沉殼體44，該熱沉殼體44電連接至筒管的尾漸縮部27。筒管12 連接至尾帽觸點(diǎn)38，該尾帽觸點(diǎn)38與傳導(dǎo)性彈簧元件32電接觸。最 后，尾帽組件30的傳導(dǎo)性彈簧元件32通過與最后面的電池的殼體電 極電連接而接通電路。按照這種方式，形成了提供電能以便照亮光源 的電路。
參看圖4，為了斷開照明裝置10的電路，用戶旋轉(zhuǎn)頭部組件20 以沿向后方向平移開關(guān)組件40直到熱沉殼體44的外側(cè)漸縮部78與筒 管12的尾漸縮部27分離。
盡管已經(jīng)描述了在筒管/熱沉殼體漸縮分界處斷開和閉合電路的 旋轉(zhuǎn)式開關(guān)，電路可在其它位置閉合或斷開。而且，盡管已經(jīng)描述了 旋轉(zhuǎn)式開關(guān)，但此處所述的本發(fā)明的各個(gè)方面并不由采用的這種開關(guān) 方案限制。可釆用其它適當(dāng)?shù)拈_關(guān)裝置，例如按鈕開關(guān)或電子開關(guān)。
轉(zhuǎn)向圖13和14,照明裝置200為本發(fā)明的替代實(shí)施例。照明裝 置200包括功能等效于用于照明裝置10的如上所述的部件的若干部 件。照明裝置200包括頭部組件220、筒管212和尾帽組件230。頭部 組件220包括頭部202、透鏡204和反射器206。尾帽組件230包括尾 帽208和彈簧元件214。頭部組件220和尾帽組件230均通過螺紋接 合至筒管212。
參看圖15,反射器206包括撓性接片216，頭部202包括鎖定溝 槽217。在透鏡204插置在反射器206和頭部202的前凸緣之間的情 況下，反射器206通過將撓性接片216插入鎖定溝槽217而固定至頭 部202。照明裝置200還包4舌開關(guān)組件240，該開關(guān)組件240包4舌上絕緣體242和開關(guān)子裝置260。開關(guān)子裝置260包括熱沉殼體244、電路 組件250、上傳導(dǎo)性彈簧元件252、源觸點(diǎn)254和下絕緣體256。開關(guān) 組件240采用如上所述的卡合安裝特征裝配。開關(guān)組件240設(shè)置在筒 管212的前端上。光源211通過熱沉殼體244接收并與之熱連接以及 熱連接至筒管212。光源211的電極選擇地電連接至電路組件250。
參看圖14，照明裝置200還包括用于照亮光源211的能源組件 210。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，能源組件210保持著以并列式布置的多個(gè) 能源。參看圖16A和16B,能源組件210包括殼體219、導(dǎo)體227、 前觸點(diǎn)221、徑向觸點(diǎn)223和能源，例如電池225。殼體219包括以接 收電池225的接納部229。導(dǎo)體227選擇地設(shè)置在殼體219中以便串 聯(lián)或并聯(lián)地電連接電池225。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電池225串聯(lián)地 電連接。串聯(lián)電路的終端連接至前觸點(diǎn)221和徑向觸點(diǎn)223。
參看圖14、 16A和16B,能源組件210的尺寸設(shè)置成被布置在筒 管212中。前觸點(diǎn)221與源觸點(diǎn)254連接。徑向觸點(diǎn)223設(shè)置在殼體 219的外側(cè)特征周圍并且沿徑向從其向外延伸。這樣構(gòu)置的情況下， 當(dāng)能源組件210安裝在筒管212中時(shí)，徑向觸點(diǎn)223與筒管212接合 并電連接。盡管該說明性實(shí)施例包括三個(gè)徑向觸點(diǎn)223，本發(fā)明并不 限制徑向觸點(diǎn)的數(shù)量。例如，能源組件210可包括單個(gè)徑向觸點(diǎn)。另 外，盡管所示的徑向觸點(diǎn)223基本上設(shè)置在能源組件210的尾端，但 徑向觸點(diǎn)223可設(shè)置在其它位置以便在電池225和筒管212之間建立 電連接。
因?yàn)槟茉唇M件210將電池225直接連接到筒管，尾帽組件230不 用來導(dǎo)電。相應(yīng)地，如果需要的話，包括尾帽228和彈簧元件214的 尾帽組件230可由非導(dǎo)體或不良導(dǎo)體制造。
參看圖14和15，照明裝置200的電路通過旋轉(zhuǎn)頭部組件220而 斷開和閉合。當(dāng)開關(guān)組件240平移并且引起熱沉殼體244與筒管212 的漸縮部227電連接時(shí)，電路閉合。 一旦電路閉合，電能從能源組件 210傳導(dǎo)至源觸點(diǎn)254并傳導(dǎo)至電路組件250。然后電能流過光源211、 熱沉殼體244并到達(dá)筒管212。筒管電連接至能源組件210的徑向觸點(diǎn)223以接通電路。按照這種方式，形成了提供電能以便照亮光源211 的電路。
為了斷開照明裝置200的電路，用戶旋轉(zhuǎn)頭部組件220以便沿向 后方向平移開關(guān)組件240直到熱沉殼體244與筒管212的后漸縮部227 分離。
因此，示出并描述了一種新穎的便攜式光發(fā)射組合和裝置。盡管 此處描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可 以設(shè)想許多的改型、變更、替代實(shí)施例和替代材料，并使用它們實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的各個(gè)方面。可以想象所有這類替代實(shí)施例都在所附權(quán)利要求 所述的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括便攜式能源；包括第一引線和第二引線的LED燈；其特征在于，所述照明裝置還包括一電路，該電路包括電連接所述第一引線和便攜式能源的熱沉殼體，其中所述熱沉殼體熱連接至所述LED燈以便基本上散發(fā)從所述LED燈產(chǎn)生的熱量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的照明裝置，還包括適于包含所述便攜式 能源的主殼體，其中所述熱沉殼體熱連接至所述主殼體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的照明裝置，還包括具有第一觸點(diǎn)和第二 觸點(diǎn)的電路組件，其中所述電路組件構(gòu)造成控制流向LED燈的能量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中，所述熱沉殼體具有前 表面，至少一個(gè)開口延伸通過所述前表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其中，所述LED燈延伸通 過所述至少一個(gè)開口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中，所述熱沉殼體具有尺 寸和位置適于容納所述電路組件的肩部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其中，所述主殼體具有尾漸 縮部，該尾漸縮部具有漸縮的角度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的照明裝置，其中，所述熱沉殼體包括喇 叭形區(qū)域，其尺寸設(shè)置成與主殼體的直徑減小區(qū)域的尾漸縮部配合， 使得熱沉殼體的喇叭形區(qū)域與主殼體的直徑減小區(qū)域電連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明裝置，其中，所述熱沉殼體的喇叭 形區(qū)域的尺寸設(shè)置成使得一旦被布置主殼體上，熱沉殼體的軸向運(yùn)動 被主殼體的喇叭形區(qū)域所限制。
10. —種照明裝置，包括便攜式能源；包括第一引線和第二引 線的LED燈；其特征在于，所述照明裝置還包括電路組件，其構(gòu)造成控制流向LED燈的能量；以及熱沉殼體，其熱連接至所述LED燈以便基本上散發(fā)從所述LED 燈產(chǎn)生的熱量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明裝置，還包括適于包含所述便攜 式能源的主殼體，其中所述熱沉殼體熱連接至所述主殼體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的照明裝置，其中，所述電路組件具有 第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置，其中，所述熱沉殼體具有 前表面，至少一個(gè)開口延伸通過所述前表面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，其中，所述LED燈延伸 通過所述至少一個(gè)開口 。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的照明裝置，其中，所述熱沉殼體具有 尺寸和位置適于容納所述電路組件的內(nèi)側(cè)肩部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的照明裝置，其中，所述主殼體包括直 徑減小區(qū)域。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明裝置，其中，所述熱沉殼體包括 喇叭形區(qū)域，其尺寸設(shè)置成與主殼體的直徑減小區(qū)域的尾部配合，使 得熱沉殼體的喇叭形區(qū)域與主殼體的直徑減小區(qū)域電連接。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的照明裝置，其中，所述熱沉殼體的外 漸縮部的尺寸設(shè)置成使得一旦被布置主殼體上，熱沉殼體的軸向運(yùn)動 被主殼體的尾漸縮部所限制。
全文摘要
提供了帶有改進(jìn)光學(xué)性能和效率的照明裝置。該照明裝置包括能源、光源、反射器和保持器。反射器具有第一開口端、第二端和在第一開口端和第二端之間延伸的拋物線輪廓。拋物線的焦點(diǎn)位于拋物線輪廓外部。反射器還可相對于光源運(yùn)動。照明裝置可包括輸送脈沖或熱補(bǔ)償脈沖電流至光源的電路。照明裝置還可包括熱沉殼體。
文檔編號F21Y101/02GK101676596SQ200910173560
公開日2010年3月24日 申請日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者A·馬格利卡, J·K·奧法雷, S·H·韋斯特 申請人:美光工具公司