技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種間隙構(gòu)件、一種透鏡和一種具有它們的照明裝置，更加詳細(xì)地，一種用于照明裝置的間隙構(gòu)件、一種在光通過其傳播的表面上具有高效率的亮度分布的用于照明裝置的透鏡，和一種具有該間隙構(gòu)件和該透鏡的照明裝置。

背景技術(shù)：

因?yàn)長ED(發(fā)光二極管)消耗小的功率、具有長的壽命期，并且能夠以低的成本操作，所以它們用作用于各種電子組件、電子顯示板和照明裝置等的光源。然而，為了利用LED替代現(xiàn)有光源，需要克服以下問題，例如高價(jià)格、易于受熱或濕度危害、低顯色性和低亮度。

在本技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)提出用于通過向LED另外地提供透鏡而實(shí)現(xiàn)所期望的發(fā)光特性的照明裝置。通常，在用于照明裝置的透鏡中，存在用于漫射光以實(shí)現(xiàn)寬廣輻射表面的透鏡和用于在寬廣輻射表面上集中具有高亮度的光的透鏡。

此外，越來越多地圍繞LED形成反射板以增加從LED燈輻射的光的效率，并且在另外地配備有透鏡的一些照明裝置中設(shè)置一種以預(yù)定距離使透鏡和LED分隔開的構(gòu)件從而防止在透鏡和LED之間的接觸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一個(gè)實(shí)施例提供一種用于照明裝置的間隙構(gòu)件，其中在照明裝置中包括的透鏡并不直接地?cái)D壓LED。

一個(gè)實(shí)施例提供一種用于照明裝置的間隙構(gòu)件，該間隙構(gòu)件具有用于增加從照明裝置發(fā)射的光的效率的反射板。

一個(gè)實(shí)施例提供一種用于照明裝置的間隙構(gòu)件，該間隙構(gòu)件改進(jìn)了照明裝置的耐電壓性。

一個(gè)實(shí)施例提供一種用于照明裝置的間隙構(gòu)件，該間隙構(gòu)件具有用于增加從照明裝置發(fā)射的光的效率的反射板并且改進(jìn)照明裝置的耐受電壓(withstand voltage)，其中照明裝置的透鏡并不直接地?cái)D壓LED。

一個(gè)實(shí)施例提供一種透鏡，該透鏡能夠使得輻射表面的亮度適合期望的亮度并且使功耗最小化，由此實(shí)現(xiàn)一種高效率的照明裝置。

一個(gè)實(shí)施例提供一種照明裝置，該照明裝置包括用于照明裝置的透鏡和/或用于照明裝置的間隙構(gòu)件，該透鏡使得可以在光被輻射的表面上實(shí)現(xiàn)高效率的亮度分布。

一個(gè)實(shí)施例提供一種照明裝置，該照明裝置具有優(yōu)良的散熱和防水特性。

一個(gè)實(shí)施例提供一種照明裝置，該照明裝置能夠容易地實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)光分布。

一個(gè)實(shí)施例提供一種照明裝置，該照明裝置具有改進(jìn)的耐電壓性。

一個(gè)實(shí)施例提供一種照明裝置，該照明裝置能夠易于維修。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的透鏡包括：圓形入射表面，所述圓形入射表面具有橫越表面的皺紋表面和在皺紋表面的兩側(cè)處形成的棱鏡表面；以及出射表面，所述出射表面向外部折射并且透射通過入射表面在內(nèi)部傳播的光。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的透鏡包括：圓形入射表面，所述圓形入射表面垂直于光軸；以及出射表面，所述出射表面折射并且透射通過入射表面在內(nèi)部傳播的光，其中該入射表面具有光漫射表面和亮度增強(qiáng)表面，所述光光漫射表面向外部漫射光，所述亮度增強(qiáng)表面被形成為在光漫射表面的縱向方向上穿過入射光的中心以補(bǔ)償在輻射表面的中心部分處的亮度。

根據(jù)實(shí)施例的透鏡包括：圓形入射表面，所述圓形入射表面垂直于光軸；以及出射表面，所述出射表面折射并且透射通過入射表面在內(nèi)部傳播的光，其中在從透鏡輻射光的表面中的輻射區(qū)域是近似矩形的，該近似矩形的長邊的長度是從光源到輻射表面的高度的2.5倍，該近似矩形的短邊的長度是從光源到輻射表面的高度的1.6倍，并且UP/RT是0.88。

根據(jù)實(shí)施例的間隙構(gòu)件包括：環(huán)形反射部分，所述環(huán)形反射部分具有朝向中心的傾斜表面；以及環(huán)形壁，所述環(huán)形壁與反射部分共軸地向下延伸，并且具有平坦環(huán)形狀。

根據(jù)實(shí)施例的照明裝置包括：基板；發(fā)光單元，所述發(fā)光單元包括在基板上安裝的多個(gè)LED；外殼體，所述外殼體容納發(fā)光單元；透鏡，所述透鏡設(shè)置在發(fā)光單元上；第一防水環(huán)，所述第一防水環(huán)被設(shè)置成圍繞透鏡；以及外殼蓋，所述外殼蓋具有暴露透鏡的開口，并且與外殼體和第一防水環(huán)組合。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種用于照明裝置的間隙構(gòu)件，其中在照明裝置中包括的透鏡不直接地?cái)D壓LED。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種用于照明裝置的間隙構(gòu)件，該間隙構(gòu)件具有用于增加從照明裝置發(fā)射的光的效率的反射板。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種用于照明裝置的間隙構(gòu)件，該間隙構(gòu)件改進(jìn)了照明裝置的耐電壓性。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種用于照明裝置的間隙構(gòu)件，該間隙構(gòu)件具有用于增加從照明裝置發(fā)射的光的效率的反射板并且改進(jìn)照明裝置的耐受電壓，其中照明裝置的透鏡并不直接地?cái)D壓LED。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種透鏡，該透鏡能夠使得輻射表面的亮度適合期望的亮度并且使功耗最小化，由此實(shí)現(xiàn)一種高效率的照明裝置。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種照明裝置，該照明裝置包括用于照明裝置的透鏡和/或用于照明裝置的間隙構(gòu)件，該透鏡使得可以在光被輻射的表面上實(shí)現(xiàn)高效率的亮度分布。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種照明裝置，該照明裝置使用具有優(yōu)良散熱效果的外殼，并且通過將散熱板附著到發(fā)光單元的底部而具有散熱特性。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種照明裝置，該照明裝置通過包括防水環(huán)而具有優(yōu)良防水特性。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種照明裝置，該照明裝置能夠容易地實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)光分布。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種照明裝置，該照明裝置使得更換透鏡是容易的。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種照明裝置，該照明裝置具有改進(jìn)的耐電壓性。

一個(gè)實(shí)施例可以提供一種照明裝置，該照明裝置易于維修。

附圖簡要說明

圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的照明單元的側(cè)視圖；

圖2是圖1的發(fā)光單元的側(cè)視橫截面圖；

圖3是圖1的發(fā)光單元的平面視圖；

圖4是示出圖1的發(fā)光單元的另一實(shí)例的視圖；

圖5是示出圖1的發(fā)光單元的另一實(shí)例的視圖；

圖6是示出圖1的發(fā)光單元的另一實(shí)例的視圖；

圖7是圖1的間隙構(gòu)件的側(cè)視橫截面圖；

圖8是圖1的間隙構(gòu)件的透視圖；

圖9是圖1的間隙構(gòu)件的平面視圖；

圖10是圖1的間隙構(gòu)件的底視圖；

圖11是圖1的間隙構(gòu)件的另一實(shí)例的透視圖；

圖12是圖1的間隙構(gòu)件的另一實(shí)例的平面視圖；

圖13是圖1的間隙構(gòu)件的另一實(shí)例的底視圖；

圖14是示出當(dāng)亮度分布形成圓形時(shí)的輻射表面的視圖；

圖15是示出當(dāng)亮度分布形成正方形時(shí)的輻射表面的視圖；

圖16是帶有僅具有棱鏡表面的入射表面和平坦出射表面的透鏡的側(cè)視橫截面圖；

圖17是示出利用包括圖16的透鏡的照明單元的空間光分布的視圖；

圖18是帶有僅具有棱鏡表面的入射表面和球形出射表面的透鏡的側(cè)視橫截面圖；

圖19是示出利用包括圖18的透鏡的照明單元的空間光分布的視圖；

圖20是示出利用包括圖18的透鏡的照明單元的空間光分布的視圖；

圖21是帶有具有棱鏡表面和皺紋表面的入射表面和球形出射表面的透鏡的透視圖；

圖22是帶有具有棱鏡表面和皺紋表面的入射表面和球形出射表面的透鏡的平面視圖；

圖23是帶有具有棱鏡表面和皺紋表面的入射表面和球形出射表面的透鏡的側(cè)視橫截面圖；

圖24是示出從圖1的照明單元的LED發(fā)射的光的光路徑的視圖；

圖25是示出利用使用圖21的透鏡的照明單元的空間光分布的視圖；

圖26是示出利用使用圖21的透鏡的照明單元的空間光分布的視圖；

圖27是示出根據(jù)FTE計(jì)算器的、輻射表面的亮度分布的視圖；

圖28是示出利用使用試驗(yàn)實(shí)例5的透鏡的照明單元的空間光分布的視圖；

圖29是示出利用使用試驗(yàn)實(shí)例5的透鏡的照明單元的空間光分布的視圖；

圖30是示出根據(jù)第二實(shí)施例的照明單元的側(cè)視橫截面圖；

圖31是示出根據(jù)第三實(shí)施例的照明單元的側(cè)視橫截面圖；

圖32是示出根據(jù)第四實(shí)施例的照明單元的側(cè)視橫截面圖；

圖33根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置的分解透視圖；

圖34是從上方看到的、根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置的透視圖；

圖35是從下方看到的、根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置的透視圖；

圖36是根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置的橫截面視圖；

圖37是示出照明裝置的發(fā)光單元的視圖；

圖38是從上方看到的、根據(jù)第七實(shí)施例的照明裝置的透視圖；

圖39是根據(jù)第八實(shí)施例的照明裝置的橫截面視圖；以及

圖40是從上方看到的、根據(jù)第九實(shí)施例的照明裝置的透視圖。

具體實(shí)施方式

在描述實(shí)施例中，每一個(gè)層的“上方”或“下方”的引用，如果未被具體地述及，則是假設(shè)透鏡140在此處的一側(cè)是“上方”并且發(fā)光單元101在此處的一側(cè)是“下方”。

在描述實(shí)施例中，雖然照明單元100意指包括透鏡140、間隙構(gòu)件130和發(fā)光單元101的組件，但是當(dāng)具體間隙構(gòu)件并不存在時(shí)，如在圖31中，則照明單元100意指包括透鏡140和發(fā)光單元101的組件。第一到第五實(shí)施例描述照明單元100，并且包括第六實(shí)施例的其他實(shí)施例描述照明裝置。

當(dāng)在圖中示出代表空間的坐標(biāo)軸時(shí)，將首先描述坐標(biāo)軸。為了描述的方便和清楚起見，在圖中，每一個(gè)層的厚度或尺寸已夸大、省略或示意地示出。此外，每一個(gè)組件的尺寸并不完全地代表實(shí)際尺寸。如下地在此后參考附圖描述實(shí)施例。

圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的照明單元的側(cè)視圖，圖2是圖1的發(fā)光單元的側(cè)視橫截面圖，圖3是圖1的發(fā)光單元101的平面視圖，圖4是示出圖1的發(fā)光單元101的另一實(shí)例的視圖，圖5是示出圖1的發(fā)光單元101的另一實(shí)例的視圖，并且圖6是示出圖1的發(fā)光單元的另一實(shí)例的視圖。

參考圖1，照明單元100包括發(fā)光單元101、間隙構(gòu)件130和透鏡140。照明單元100能夠被安裝于以規(guī)則間隔設(shè)置的路燈、諸如室外燈的外部燈，并且為外部燈的前部和路燈與室外燈之間的區(qū)域以適當(dāng)?shù)墓夥植己土炼确植歼M(jìn)行照明。

發(fā)光單元101在基板110上配備有多個(gè)LED 120，并且能夠以各種方式修改LED 120的布置。雖然圖2到6主要示出發(fā)光單元101的組件中的基板110和LED 120，但是如在圖33、36、37和39中所示，發(fā)光單元101可以另外地包括引導(dǎo)電極170、保護(hù)管180和連接端子190。

基板可以是鋁基板、陶瓷基板、金屬芯PCB和普通PCB等。此外，基板110由高效率地反射光的材料制成，或者表面可以具有高效率地反射光的顏色，例如白色和銀色。LED 120包括白色Led，或者可以選擇性地使用諸如紅色LED、藍(lán)色LED和綠色LED的彩色LED。LED 120的發(fā)光角度是120°～160°或者可以包括Lamertian形狀(全漫射表面)。

如在圖2和3中所示，發(fā)光單元101的基板110是具有預(yù)定直徑D1的圓形板并且直徑D1可以具有能夠容納在間隙構(gòu)件130下方的尺寸。可以在基板110的外周邊的預(yù)定部分處形成平坦部分114，其中平坦部分114表示組件之間的接合部或者防止其間的旋轉(zhuǎn)。

可以在基板110中形成多個(gè)螺釘孔113以通過將螺釘擰入螺釘孔113中而將基板110緊固到諸如路燈和室外燈的結(jié)構(gòu)，或者將基板110緊固到照明單元110的外殼。在這個(gè)構(gòu)造中，不僅螺釘，而且鉚釘或鉤子也可以插在螺釘孔113中。基板110可以不具有螺釘孔113。

圖3的發(fā)光單元101A具有被布置于基板110上的八個(gè)LED 120，并且例如該八個(gè)LED 120可以以規(guī)則間隔布置在離開基板110的中心具有預(yù)定半徑的圓上。該八個(gè)LED 120不僅可以被布置成圓，而且還可以被布置成橢圓或矩形。

圖4的發(fā)光單元101B具有被布置于基板110上的十個(gè)LED 120，并且例如示出在離開基板的中心具有預(yù)定半徑的圓上以規(guī)則間隔布置八個(gè)LED 120并且在該圓內(nèi)部布置兩個(gè)LED的實(shí)例。

圖5的發(fā)光單元101C具有被布置于基板110上的十二個(gè)LED 120，并且例如示出在離開基板的中心具有預(yù)定半徑的圓上以規(guī)則間隔設(shè)置八個(gè)LED 120并且在半徑小于以上圓的共軸圓上以規(guī)則間隔設(shè)置四個(gè)LED的實(shí)例。

根據(jù)圖6所示的發(fā)光單元101D，與圖5相比，在較小圓上的全部LED 120可以從基板的中心旋轉(zhuǎn)45°。

圖3到6所示LED 120的布置是一些實(shí)例，被布置于圓上的LED 120之間的距離可以根據(jù)輻射表面的所期望形狀而不均勻，并且LED 120在基板110上的布置形狀和數(shù)目可以根據(jù)光強(qiáng)度、光分布和亮度分布而改變，并且還可以隨著實(shí)施例的技術(shù)范圍而改變。如果在圖中或說明書中使用術(shù)語發(fā)光單元101而未指定具有LED 120的具體布置的發(fā)光單元101A、101B、101C和101D，則應(yīng)該理解該術(shù)語代表具有那些布置的發(fā)光單元。

圖7是圖1的間隙構(gòu)件130的側(cè)視橫截面圖，圖8是圖1的間隙構(gòu)件130的透視圖，圖9是圖1的間隙構(gòu)件130的平面視圖，圖10是圖1的間隙構(gòu)件130的底視圖，圖11是圖1的間隙構(gòu)件130的另一實(shí)例的透視圖，圖12是圖1的間隙構(gòu)件130的另一實(shí)例的平面視圖，并且圖13是圖1的間隙構(gòu)件130的另一實(shí)例的底視圖。

參考圖1和圖7到13，間隙構(gòu)件130具有以環(huán)的形狀朝向中心傾斜的反射部分132和以環(huán)的形狀與反射部分132共軸地向下延伸的壁131。此外，間隙構(gòu)件130具有完全平坦的環(huán)形狀，使得它具有其直徑為反射部分132的內(nèi)直徑的開口。

通過允許從LED發(fā)射的光被反射而不消失，反射部分132能夠增加照明裝置的光效率。光從反射部分132向上反射，使得反射部分132有助于光向上傳播。

反射部分132的底部與發(fā)光單元101的上表面的邊緣接觸并且壁131的內(nèi)周邊與發(fā)光單元101的外周邊接觸，使得發(fā)光單元101位于間隙構(gòu)件130中。為了防止發(fā)光單元101與間隙構(gòu)件130向上分離，優(yōu)選的是，反射部分132的內(nèi)直徑小于壁131的內(nèi)直徑和發(fā)光單元101的外直徑。

此外，間隙構(gòu)件130以預(yù)定間隙G1使基板110和透鏡140分隔開。因?yàn)樵撻g隙大于或者與被布置于基板110上的LED 120的厚度相同，所以透鏡140并不擠壓LED 120并且在透鏡140與基板110之間限定空間，使得可以實(shí)現(xiàn)光發(fā)射角度和光分布。

此外，間隙構(gòu)件130防止諸如照明裝置的外殼的其他構(gòu)件和除了發(fā)光單元101的底部之外的其他表面之間的接觸，并且當(dāng)間隙構(gòu)件130由絕緣材料制成時(shí)，間隙構(gòu)件130和發(fā)光單元101被絕緣。另外，通過將由絕緣材料制成的防熱襯墊或防熱板附著到發(fā)光單元101的底部，可以防止發(fā)光單元101中的問題(例如電短路、EMI和EMS)并且改進(jìn)耐電壓性。

可以用硅或硅樹脂填充空間105。發(fā)光單元101的LED 120通過開口133而被暴露，并且透鏡140的凸緣144被設(shè)置在間隙構(gòu)件130的上表面上。

平坦部分134可以在基板130的預(yù)定部分處形成，其中平坦部分134表示組件之間的接合部或者防止其間的旋轉(zhuǎn)。更加具體地，采取如下實(shí)施例，例如圖3到6所示的發(fā)光單元1101的基板110，其中在基板110的預(yù)定部分處形成平坦部分114，并且例如圖8到13所示間隙構(gòu)件130，其中在間隙構(gòu)件130中形成平坦部分134。參考圖10到13，因?yàn)椴粌H外部，而且間隙構(gòu)件130的平坦部分134的內(nèi)部也是平坦的，所以基板110被裝配于間隙構(gòu)件130中，且兩個(gè)平坦部分114和134相互接觸。因?yàn)楸?31的內(nèi)周邊和基板110的外周邊的預(yù)定部分是平坦的，所以它們不從所述位置旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)。

反射部分132朝向開口133的中心從壁131的上表面以預(yù)定傾斜度延伸。即，反射部分132從間隙構(gòu)件130的開口133的外部邊緣以預(yù)定角度θ1傾斜。透鏡140的棱鏡表面142布置在反射部分132的傾斜表面上方一定距離處，使得能夠根據(jù)傾斜角度θ1的寬度和反射部分132的寬度改變反射光的量。如在圖8到10中所示，反射部分132內(nèi)部的開口133可以被形成為具有預(yù)定直徑D2的圓。

在從LED 120發(fā)射的光中，到達(dá)反射部分132的光被從反射部分132反射并且通過透鏡140傳播到外部。因此，與不帶反射部分132的普通間隙構(gòu)件相比，實(shí)現(xiàn)改進(jìn)光效率的另外效果。已經(jīng)描述了與普通間隙構(gòu)件相比根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的間隙構(gòu)件130改進(jìn)了耐電壓性。

如在圖11到13以及17中所示，間隙構(gòu)件130可以具有被連接到基板110或引導(dǎo)電極170穿過的電極貫通部分135的電線(未示出)。

在圖8到13中，僅僅示出具有平坦部分134的間隙構(gòu)件130并且具有平坦部分134的間隙構(gòu)件130是優(yōu)選的實(shí)施例。然而，具有完全圓形形狀而不帶平坦部分134的間隙構(gòu)件130可以從構(gòu)件之間的位置旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，但是除了這個(gè)缺陷，它具有上述實(shí)施例的間隙構(gòu)件130具有的改進(jìn)光效率和耐電壓性的全部效果，并且因此，應(yīng)該理解未以限制性方式描述具有平坦部分134的間隙構(gòu)件130，而是描述了最佳實(shí)施例。

在描述透鏡140的形狀和結(jié)構(gòu)之前，在涉及本發(fā)明的實(shí)施例中提出的透鏡140是用于通常安裝在諸如路燈和室外燈的外部燈中的照明單元100的透鏡140；因此，需要首先知道在透鏡140中高效率的亮度分布是什么。

<高效率的亮度分布>

圖14是示出當(dāng)亮度分布形成圓形時(shí)的輻射表面的視圖并且圖15是示出當(dāng)亮度分布形成正方形時(shí)的輻射表面的視圖。

參考圖14和15，可以看到，通過減少由于光和死角區(qū)域A3的交迭而產(chǎn)生的光A2的浪費(fèi)，并且還減少輻射到無需被照亮的區(qū)域的光A1，與當(dāng)它是圓形時(shí)相比較，當(dāng)從照明單元100發(fā)射的光形成矩形亮度分布時(shí)，效率高。

比較使用具有圓形亮度分布的照明單元100的路燈和外部燈與使用具有正方形亮度分布的照明單元100的路燈和外部燈。與前者相比，后者能夠改進(jìn)相鄰路燈或相鄰室外燈之間的亮度分布并且減少或者消除死角區(qū)域A3，使得路燈或室外燈之間的距離在后者中可以比在前者中更大。此外，因?yàn)榭梢詼p小用于實(shí)現(xiàn)希望亮度所必要的路燈或室外燈的數(shù)目，所以能夠節(jié)約維修和操作成本。

雖然在圖15中示出四邊形的正方形亮度分布的實(shí)例，但是有利的是，形成矩形亮度分布，而非正方形，以便照亮窄并且長的區(qū)域，諸如照亮道路的路燈和室外燈。因此，根據(jù)照明單元100的使用，矩形亮度分布和正方形亮度分布之中的任何一種相對于另一種可能是有利的。

此后將逐漸地描述用于實(shí)現(xiàn)矩形亮度分布的透鏡140的結(jié)構(gòu)。

<用于實(shí)現(xiàn)非對稱亮度分布的透鏡的結(jié)構(gòu)-包括棱鏡表面的入射表面>

圖16是帶有僅僅棱鏡表面142的入射表面143和平坦出射表面145的透鏡的側(cè)視橫截面圖，并且圖17是示出包括圖16的透鏡140的照明單元100的空間光分布的視圖。

參考圖17，當(dāng)沿著X方向從前面看照明單元100時(shí)的光分布被示為B2并且當(dāng)沿著Y方向從前面看照明單元100時(shí)的光分布被示為B1。B2比B1更寬的原因是因?yàn)楣獗焕忡R表面142在Y方向上漫射。因此，這個(gè)非對稱亮度分布是相對近似矩形的，而非圓形亮度分布。然而，因?yàn)槔忡R表面142將光向外部分散，所以當(dāng)沿著X方向看照明單元時(shí)(B2)，中心部分被示為比其他輻射表面相對更暗。此外，類似地，當(dāng)沿著Y方向看時(shí)(B1)，光寬度是小的并且中心部分比其他輻射表面相對更暗。

因此，在帶有僅僅棱鏡表面142的入射表面142和平坦出射表面145的透鏡中，亮度分布不是均勻的。此外，當(dāng)使用多個(gè)照明裝置時(shí)，不必存在很多的光交迭并且形成很多黑暗死角區(qū)域以減少由于光交迭而引起的浪費(fèi)部分，使得仍然難以高效率地操作照明裝置。

因此，當(dāng)出射表面145是球形透鏡140時(shí)，它被描述為在輻射表面的中心部分處能夠補(bǔ)償減弱的亮度的透鏡140的結(jié)構(gòu)。

<在輻射表面的中心處能夠補(bǔ)償減弱的亮度的透鏡的結(jié)構(gòu)–帶有球形出射表面的透鏡>

圖18是帶有僅僅棱鏡表面的入射表面143和球形出射表面145的透鏡的側(cè)視橫截面圖，圖19是示出包括圖18的透鏡140的照明單元100的空間光分布的視圖，并且圖20是示出包括圖18的透鏡140的照明單元100的空間光分布的視圖。

比較圖17與圖19，能夠看到，當(dāng)從Y軸看時(shí)(B1)，與帶有平坦出射表面145的透鏡140相比，光強(qiáng)度改善，并且當(dāng)從X軸看時(shí)(B2)，光強(qiáng)度在中心部分處顯著地改善。然而，光強(qiáng)度在中心部分處仍然是小的，并且參考圖20，在輻射表面中亮度分布示出啞鈴或蝴蝶形狀。結(jié)果，因?yàn)槔脦в袃H僅棱鏡表面142的入射表面143和球形出射表面145的透鏡140仍然不可能實(shí)現(xiàn)近似矩形的亮度分布，所以需要另外地考慮在入射表面143上具有皺紋表面的透鏡140。

<帶有具有皺紋表面的入射表面的透鏡>

首先描述帶有具有皺紋表面141的入射表面143的透鏡140的全部構(gòu)造和包括該透鏡的照明單元100的構(gòu)造。圖21是帶有棱鏡表面142和皺紋表面141的入射表面143和球形出射表面143的透鏡140的透視圖，圖22是帶有具有棱鏡表面142和皺紋表面141的入射表面143和球形出射表面的透鏡140的平面視圖，圖23是帶有棱鏡表面142和皺紋表面141的入射表面143和球形出射表面145的透鏡140的側(cè)視橫截面圖，并且圖24是示出從圖1的照明單元100的LED 120發(fā)射的光的光路徑的視圖。

參考圖1以及圖21至23，透鏡140被設(shè)置在發(fā)光單元101上方。透鏡140具有入射表面143和出射表面145，并且在入射側(cè)處形成皺紋表面141和棱鏡表面142。圍繞透鏡140的入射表面143形成圓形凸緣144。

可以通過注射成型光透射性材料形成透鏡140，并且該材料可以是玻璃和塑料，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)和PC(聚碳酸酯)。

入射表面143垂直于光軸，并且皺紋表面141橫穿入射表面，優(yōu)選地通過入射表面143的中心。參考圖1和22，能夠看到，皺紋表面141沿著與光軸Z相垂直的X軸方向形成。當(dāng)沿著與皺紋表面141的縱向方向相垂直的平面(YZ平面)切割時(shí)，皺紋表面141可以具有弧形橫截面，或者可以具有拋物線、雙曲線和橢圓的若干部分的形狀。結(jié)果，當(dāng)從入射表面143看時(shí)，皺紋表面141具有圓形，并且更加詳細(xì)地，當(dāng)沿著與柱體的縱向方向平行的平面切割時(shí)，它具有切割柱體的凹陷表面。此外，皺紋表面141的寬度D4可以是入射表面的直徑D6的9％～40％。

棱鏡表面142在皺紋表面141的兩側(cè)處形成。棱鏡表面142的突出部和凹陷部沿著與光軸Z相垂直的軸線X方向延伸，其中突出部和凹陷部沿著垂直于皺紋表面141的縱向方向X和光軸Z的方向–Y、+Y連續(xù)地布置。當(dāng)它們沿著垂直于棱鏡表面142的皺紋表面141的縱向方向的平面YZ被切割時(shí)，突出部和凹陷部具有三角形橫截面。三角形突出部的兩側(cè)S1和S2可以具有相同或不同的長度和角度。

此外，在棱鏡表面142的突出部和凹陷部之間的間隙可以是恒定的或朝向兩側(cè)-Y軸和+Y軸變得更小。這個(gè)密度依賴于光分布。

棱鏡表面142位于皺紋表面141和凸緣144之間。通過沿著垂直于縱向方向的側(cè)向，例如沿著左右方向–Y、+Y布置，棱鏡表面142能夠增加沿著左右方向-Y、+Y的光分布。

出射表面145能夠向外部反射或折射入射光。出射表面145可以是非球面透鏡或球面透鏡并且能夠考慮到光分布和亮度分布來選擇非球面透鏡或球面透鏡的形狀。

在光發(fā)射角度通過棱鏡表面142、反射單元132和基板110的上表面中的至少一個(gè)而改變時(shí)，不通過出射表面145傳播到外部的反射光通過出射表面145傳播。

參考圖24，在從發(fā)光單元110的最外LED 120發(fā)射的光L1、L2和L3中，光L1和L2通過棱鏡表面142和出射表面145傳播到外部，而光L3被反射并且通過出射表面145傳播到外部，其中臨界光角度通過反射單元132、棱鏡表面、出射表面145和棱鏡表面142順序地改變。從發(fā)光單元110的中心處的LED 120發(fā)射的光L4通過透鏡140的皺紋表面141而被折射和漫射并且通過出射表面145傳播到外部。

從上方觀察帶有具有皺紋表面141的入射表面143的透鏡140和包括該透鏡100的照明單元100的結(jié)構(gòu)，并且此后描述空間光分布和亮度分布。

圖25是示出使用圖21的透鏡140的照明單元100的空間光分布的視圖并且圖26是示出使用圖21的透鏡140的照明單元100的空間光分布的視圖。參考圖25，當(dāng)沿著X方向從前面看照明單元100時(shí)的光分布被示為B2，并且當(dāng)沿著Y方向從前面看照明單元100時(shí)的光分布被示為B1。B2比B1更寬的原因是因?yàn)楣獗焕忡R表面142在Y方向上漫射。然而，不象圖19，因?yàn)橥哥R140具有皺紋表面141，所以當(dāng)從X軸和Y軸看時(shí)，能夠看到空間光分布改善。即，與圖19相比，光分布在光軸Z周圍顯著地大。此外，當(dāng)從Y軸方向看時(shí)(B1)，光寬度是大的，并且與圖19相比，更多的光被輻射到輻射表面，并且當(dāng)從X軸方向看時(shí)(B2)，與圖19相比，在X軸周圍，比其他輻射表面相對更暗的區(qū)域顯著地減小。

參考圖26，當(dāng)光通過透鏡140輻射時(shí)，輻射光的輻射區(qū)域具有近似矩形形狀。這個(gè)形狀與圖20的啞鈴或絲帶形狀具有顯著的差異。類似于圖17，棱鏡表面142的效果在于光在Y軸方向上漫射，并且皺紋表面141的效果在于光被輻射而不使圍繞X軸的區(qū)域黑暗。與圖18所示的透鏡140相比，另外地提供到圖21的透鏡的皺紋表面141用作補(bǔ)償輻射表面的中心區(qū)域中的亮度的亮度增強(qiáng)表面。

參考圖23詳細(xì)描述了當(dāng)出射表面145是球面透鏡或非球面透鏡時(shí)的情形。在這個(gè)構(gòu)造中，h1是棱鏡表面的厚度，h2是凸緣144的厚度，h3是透鏡140的厚度，D3是在相鄰棱鏡之間的間隙，D4是皺紋表面141的寬度，D6是透鏡140除了凸緣144之外的寬度，r是出射表面145的曲率半徑，S1是棱鏡表面142的橫截面中的一側(cè)，并且S2是棱鏡表面142的橫截面中的另一側(cè)。代表球面透鏡形的出射表面145的公式如<公式1>。

[公式1]

$z=\frac{\frac{1}{r}{\left(\frac{D6}{2}\right)}^2}{1+\sqrt{1-{\left(\frac{1}{r}\right)}^2{\left(\frac{D6}{2}\right)}^2}}$

在<公式1>中，關(guān)系得以滿足，z是從入射表面143到出射表面145的高度，D6是透鏡140除了凸緣144之外的寬度，并且r是出射表面145的曲率半徑。

代表圓錐形透鏡形的出射表面145的公式如<公式2>。

[公式2]

$z=\frac{\frac{1}{r}{\left(\frac{D6}{2}\right)}^2}{1+\sqrt{1-(1+k){\left(\frac{1}{r}\right)}^2{\left(\frac{D6}{2}\right)}^2}}$

在<公式1>中，關(guān)系得以滿足，z是從入射表面143到出射表面145的高度，D6是透鏡140除了凸緣144之外的寬度，r是出射表面145的曲率半徑，并且k是圓錐常數(shù)。

代表非球面透鏡形的出射表面145的公式如<公式3>所示

[公式3]

$z=\frac{\frac{1}{r}{\left(\frac{D6}{2}\right)}^2}{1+\sqrt{1-(1+k){\left(\frac{1}{r}\right)}^2{\left(\frac{D6}{2}\right)}^2}}+\underset{n=2}{\overset{10}{\&Sigma;}}{C}_{2n}{\left(\frac{D6}{2}\right)}^{2n}$

在<公式3>中的符號(hào)與在<公式2>中的那些相同，并且C_2n是非球形表面常數(shù)。任何球形表面或非球形表面可以用于出射表面145的形狀，只要它們滿足<公式1>、<公式2>和<公式3>，特別地，該形狀依賴于<公式2>中的圓錐常數(shù)k，即，它在K＝0時(shí)變成球體，在-1<k<0時(shí)變成橢圓，在K＝1時(shí)變成拋物線，在k<-1時(shí)變成雙曲線，并且在k>0時(shí)變成扁球。

因?yàn)榇嬖诔錾浔砻?45滿足公式的大量情形，并且通過幾個(gè)代表性實(shí)例看到對于每一種情形的照明單元100的效率。通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序FTE計(jì)算器獲取了仿真數(shù)據(jù)，以便了解照明單元100的效率并且使用計(jì)算機(jī)程序的仿真的目的是從Energy Star(能源之星)獲取認(rèn)證并且同時(shí)檢查照明單元100的效率。因此，此后檢查來自Energy Star的認(rèn)證和仿真數(shù)據(jù)。

<來自Energy Star的認(rèn)證和輻射表面光效率的檢查>

Energy Star是在美國關(guān)于能量效率的國際計(jì)劃并且還是美國的DOE和EPA的共同計(jì)劃，并且將標(biāo)記“ENERGY STAR”給予滿足能量效率準(zhǔn)則的產(chǎn)品。很多消費(fèi)者更喜歡獲取了來自美國的Energy Star的標(biāo)記的產(chǎn)品并且獲取來自Energy Star的標(biāo)記的產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)在州政府中是不同的，使得從Energy Star獲取認(rèn)證在很大程度上有助于提高產(chǎn)品的商業(yè)價(jià)值。

來自Energy Star的認(rèn)證意味著照明裝置能夠照亮希望區(qū)域以在預(yù)定亮度下以較低的功率照明并且能夠降低必要的照明裝置的數(shù)目，使得它們能夠被視為高效率照明裝置。

在結(jié)合本發(fā)明提出的實(shí)施例中，所提出的透鏡140是由通常被安裝于諸如路燈和室外燈的外部燈中的照明單元100使用的透鏡140；因此，它們必須滿足Energy Star標(biāo)準(zhǔn)中的Outdoor Area&Parking Garage of Category A(A類的室外地區(qū)&停車庫)。計(jì)算機(jī)程序FTE計(jì)算器被用于檢查該標(biāo)準(zhǔn)是否得以滿足并且顯然本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地獲得該計(jì)算機(jī)程序。

圖27是示出根據(jù)FTE計(jì)算器的輻射表面的層壓分布的視圖。參考圖27，RT是Rectangular Target(矩形靶)，UP是Uniform Pool(均勻池)，UR是Uniform Rectangle(均勻矩形)，Sideward(側(cè)向)是沿著+Y、-Y方向的亮度分布，F(xiàn)orward(前向)是沿著+X方向的亮度分布，并且Backward(后向)是沿著–X方向的亮度分布。待觀察的仿真數(shù)據(jù)基于當(dāng)全部光源在10m的高度處，并且在圖27中柵格的寬度在長度和寬度這兩方面都是10m時(shí)輻射表面的亮度分布。例如，當(dāng)Sideward是2.5時(shí)，它意味著亮度分布是在沿著+Y方向25m和沿著–Y方向25m內(nèi)的空間。在照明裝置具有大約9000lm的光源輸出的假設(shè)下，仿真數(shù)據(jù)基于Energy Star標(biāo)準(zhǔn)中的Outdoor Area&Parking Garage of Category A(A類的室外地區(qū)&停車庫)中的Unshielded(非屏蔽)；因此，在此情形中，用于滿足Energy Star的FTE值(lm/W)應(yīng)該是53。測量到120W的輸入功率。在該實(shí)施例中，Uniform Rectangle UR、Uniform Pool UP在Rectangular Target RT中占據(jù)的比率(此后被稱作“Covered(覆蓋)”)和在Rectangular Target RT和Uniform Rectangle UR中Sideward的寬度越大，則照明裝置越高效率。此后，詳細(xì)地描述Covered。例如，假定在從照明裝置發(fā)射的光被輻射的輻射區(qū)域中最大亮度值是30并且最小亮度值是1。值30和1不是絕對值，而是兩個(gè)值的比率。此外，指定亮度值在1到30的范圍中的區(qū)域S1。此外，當(dāng)指定區(qū)域S1中的平均亮度值大于6(這是最小亮度值的六倍)時(shí)，除去亮度值是1的區(qū)域。

當(dāng)在除去亮度值是1的區(qū)域之后最小亮度值是1.1時(shí)，輻射區(qū)域是亮度值在1.1到30的范圍中的區(qū)域S2。當(dāng)確定S2中的平均亮度值小于6.6(這是最小亮度值1.1的六倍)時(shí)，S2被指定為Uniform Pool(UP)。如果它大于6.6，則重復(fù)以上過程直至平均亮度值不超過最小亮度值的六倍，并且Sn被指定為Uniform Pool(UP)。圍繞如上所述指定的Sn的矩形是Rectangular Target T。因此，Covered代表(UP/RT)*100。

雖然仿真數(shù)據(jù)是基于假設(shè)和值被測量的，但是可以根據(jù)照明裝置的使用、安設(shè)高度、輸入電壓和光的輸出強(qiáng)度改變所需FTE數(shù)值、Covered和高效率的形狀。例如，在仿真中使用的數(shù)值是一些實(shí)例并且可以是基于FTE計(jì)算器中的Unshielded(非屏蔽)類型測量的，并且據(jù)此，所需FTE數(shù)值可以改變，例如37、48和70。

在全部試驗(yàn)中h1是1mm，h3是14.6mm，并且D6是45m，但是當(dāng)出射表面145是球面透鏡時(shí)r是24.64m，并且當(dāng)出射表面是非球面透鏡時(shí)r是17mm。當(dāng)出射表面145是非球形表面時(shí)，請求用于雙曲線的圓錐常數(shù)，并且僅僅使用C₄、C₆和C₈，非球面常數(shù)，這對于限定透鏡140的形狀而言是具有實(shí)質(zhì)性意義的。在此情形中，在C₄為-9.7407e^-8、C₆為4.1275e^-8并且C₈為-4.1969e^-12時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

在試驗(yàn)實(shí)例1中，出射表面145是不帶皺紋表面141的球面透鏡形狀，其中Covered是76％，F(xiàn)TE(lm/W)是53，F(xiàn)TE(Rectangular Target)的Forward和Backward是1.9，Sideward是2.6，F(xiàn)TE(Uniform Target)的Forward和Backward是0.9，并且Sideward是2.0。

在試驗(yàn)實(shí)例2中，出射表面145是皺紋表面141曲率半徑為5mm并且皺紋表面141的寬度是8mm的球面透鏡形狀，其中Covered是84％，F(xiàn)TE(lm/W)是58，F(xiàn)TE(Rectangular Target)的Forward和Backward是1.7，Sideward是2.6，F(xiàn)TE(Uniform Target)的Forward和Backward是1.3，并且Sideward是2.1。

在試驗(yàn)實(shí)例3中，出射表面145是不具有皺紋表面141的非球面透鏡形狀，其中Covered是81％，F(xiàn)TE(lm/W)是55，F(xiàn)TE(Rectangular Target)的Forward和Backward是1.8，Sideward是2.5，F(xiàn)TE(Uniform Target)的Forward和Backward是0.9，并且Sideward是2.0。

在試驗(yàn)實(shí)例4中，出射表面145是皺紋表面141的曲率半徑為2mm并且皺紋表面141的寬度為4mm的非球面透鏡形狀，其中Covered是85％，F(xiàn)TE(lm/W)是58，F(xiàn)TE(Rectangular Target)的Forward和Backward是1.7，Sideward是2.5，F(xiàn)TE(Uniform Target)的Forward和Backward是1.3，并且Sideward是2.1。

在試驗(yàn)實(shí)例5中，出射表面145是皺紋表面141的曲率半徑為5mm并且皺紋表面141的寬度為8mm的非球面透鏡形狀，其中Covered是88％，F(xiàn)TE(lm/W)是60，F(xiàn)TE(Rectangular Target)的Forward和Backward是1.6，Sideward是2.5，F(xiàn)TE(Uniform Target)的Forward和Backward是1.3，并且Sideward是2.1。

在試驗(yàn)實(shí)例6中，出射表面145是皺紋表面141的曲率半徑為9.2mm并且皺紋表面141的寬度為12mm的非球面透鏡形狀，其中Covered是83％，F(xiàn)TE(lm/W)是57，F(xiàn)TE(Rectangular Target)的Forward和Backward是1.6，Sideward是2.4，F(xiàn)TE(Uniform Target)的Forward和Backward是1.2，并且Sideward是2.0。

在試驗(yàn)實(shí)例7中，出射表面145是皺紋表面141的曲率半徑為12mm并且皺紋表面141的寬度為16mm的非球面透鏡形狀，其中Covered是89％，F(xiàn)TE(lm/W)是61，F(xiàn)TE(Rectangular Target)的Forward和Backward是1.4，Sideward是2.1，F(xiàn)TE(Uniform Target)的Forward和Backward是1.2，并且Sideward是1.7。

示例性實(shí)施例如以下表格1。

<表格1>

圖28是示出利用使用試驗(yàn)實(shí)例5的透鏡140的照明單元100的、在空間中的光分布的視圖，并且圖29是示出利用使用試驗(yàn)實(shí)例5的透鏡140的照明單元100的、在空間中的光分布的視圖。參考圖28，當(dāng)沿著X方向從前面看照明單元100時(shí)的光分布被示為B2并且當(dāng)沿著Y方向從前面看照明單元100時(shí)的光分布被示為B1。參考圖29，能夠看到沿著Y軸方向的亮度分布比沿著X軸方向的亮度分布顯著地更寬并且是近似矩形的。比較圖28與圖25，能夠看到輻射表面的中心部分缺乏光并且在圖28和圖25這兩者中都不是黑暗的，但是相對于光的界面區(qū)域，在中心部分處存在過多的光，從而在圖25中，光未被均勻地分布于全部輻射表面之上。在另一方面，能夠看到在圖28的中心部分處的光比圖25更少，從而亮度分布在全部輻射表面之上是均勻的。

考慮圖28、圖29和以上看到的試驗(yàn)實(shí)例的數(shù)據(jù)，在以上試驗(yàn)實(shí)例中，試驗(yàn)實(shí)例是最高效率的。在試驗(yàn)實(shí)例5中，F(xiàn)TE(Rectangular Target)的Sideward是2.5，F(xiàn)TE(Uniform Target)的Sideward是2.1，這是試驗(yàn)實(shí)例中的高的水平，Covered是88％，這是最高的水平，并且FTE(lm/W)是60，這是最高的水平。因此，使用具有試驗(yàn)實(shí)例5的數(shù)值的透鏡140將是優(yōu)選的。

然而，用于評(píng)價(jià)透鏡140的效率的因素是各種各樣的，例如如上所述的Sideward的寬度、Covered、FTE(lm/W)數(shù)值，并且在全部因素中試驗(yàn)實(shí)例5不是絕對地優(yōu)良的。因此，在照明裝置的實(shí)際使用中，Sideward的寬度、Covered、FTE(lm/W)數(shù)值中的任何一個(gè)可能是重要的，其中不同于試驗(yàn)實(shí)例5的其他試驗(yàn)實(shí)例的透鏡或除了試驗(yàn)實(shí)例2和試驗(yàn)實(shí)例4至試驗(yàn)實(shí)例7的那些之外的透鏡140可能示出更加優(yōu)良的效率。然而，在被用于外部燈中的路燈和室外燈的照明裝置100中，顯然配備有透鏡140的照明單元100具有比普通照明裝置更高的效率，在透鏡140中，出射表面145具有球面或非球面，入射表面143具有棱鏡表面142和皺紋表面141，并且皺紋表面141的寬度是入射側(cè)的直徑的9％～40％，并且具有這些特征的透鏡140應(yīng)該被視為包括于本發(fā)明的精神中。此外，用于不同于路燈和室外燈的其他使用的、優(yōu)選地示出近似矩形的亮度分布的照明裝置100也可以配備有試驗(yàn)實(shí)例的透鏡140和其他等效透鏡140。

<使用具有球形或非球形出射表面和帶有皺紋表面和棱鏡表面的入射表面的透鏡的照明單元的實(shí)施例>

圖30是示出根據(jù)第二實(shí)施例的照明單元100A的側(cè)視橫截面圖。在第二實(shí)施例的說明中，對于與在第一實(shí)施例中的那些相同的組件參考第一實(shí)施例并且省略重復(fù)說明。

參考圖30，照明單元100A包括發(fā)光單元101、透鏡140和間隙構(gòu)件130。間隙構(gòu)件130可以是由具有環(huán)形狀的環(huán)氧樹脂或硅樹脂制成的，并且與發(fā)光單元101的基板110的上表面的邊緣和透鏡140的凸緣144的底部接觸。因此，它被設(shè)置在基板110與透鏡140之間，以預(yù)定間隙G1使基板110和透鏡140分隔開。由間隙構(gòu)件130限定的空間105能夠改進(jìn)發(fā)光單元101的LED 120的光方向分布。

同時(shí)，如果需要的話，可以將熒光物質(zhì)添加到間隙構(gòu)件。此外，可以利用反射性物質(zhì)涂覆發(fā)光單元101的基板110的上表面以反射傳播到基板110的光。

圖31是示出根據(jù)第三實(shí)施例的照明單元100B的側(cè)視橫截面圖。在第三實(shí)施例的說明中，對于與在第一實(shí)施例中的那些相同的組件參考第一實(shí)施例并且省略重復(fù)說明。

參考圖31，在照明單元100B中，透鏡140的向下凸出到發(fā)光單元101的凸緣144A替代間隙構(gòu)件130。透鏡140的凸緣144A能夠被布置成接觸發(fā)光單元101的基板110的上表面的邊緣，或者接觸基板110的外周邊和發(fā)光單元101的基板110的上表面的邊緣這兩者。

透鏡140的凸緣144A以預(yù)定間隙G1使發(fā)光單元101的基板110和透鏡140分隔開。

可以利用諸如硅或環(huán)氧樹脂的樹脂來填充在發(fā)光單元101與透鏡140之間的空間105，并且可以將熒光物質(zhì)添加到樹脂。

發(fā)光單元101的基板110被設(shè)置在透鏡140的凸緣144A下方并且透鏡凸緣144a相對于入射表面143是階梯形的。根據(jù)另一實(shí)例，可以圍繞基板的上表面的外周邊形成凸起，以保持在基板110與透鏡140之間的間隙。

圖32是示出根據(jù)第四實(shí)施例的照明單元100C的側(cè)視橫截面圖。在第四實(shí)施例的說明中，對于與在第一實(shí)施例中的那些相同的組件參考第一實(shí)施例，并且省略重復(fù)說明。

參考圖32，反射板155被設(shè)置在發(fā)光單元101的基板110上。反射板具有并不覆蓋LED 120而覆蓋在基板110上暴露未LED 120的區(qū)域的LED孔155A。因此，從LED 120發(fā)射的一些光能夠被從反射板155反射，從而反射光的數(shù)量增加并且提高了光效率。反射板155不必是獨(dú)立于基板110的構(gòu)件，并且通過增加基板110的上表面的反射率，基板110的上表面可以替代反射板155。此外，可以將漫射材料涂覆到反射板155的上表面。

間隙構(gòu)件130被設(shè)置在基板110與透鏡140的凸緣144之間，從而以預(yù)定間隙G1使基板110和透鏡140分隔開。在透鏡140與基板110之間限定空間105，從LED 120發(fā)射的光在基板110與透鏡120之間的空間105中漫射，并且能夠通過透鏡140的棱鏡表面142和皺紋表面141漫射所述漫射光。

同時(shí)，其他構(gòu)造與圖32所示的第四實(shí)施例相同，在第一實(shí)施例中描述的間隙構(gòu)件130可以替代第四實(shí)施例的間隙構(gòu)件130，這是第五實(shí)施例(未示出)。在第五實(shí)施例中，以與在第一實(shí)施例中描述的間隙構(gòu)件130的效果相同的方式改進(jìn)了耐電壓性和光效率這兩者，并且使用了在第四實(shí)施例中使用的反射板155，從而能夠更多地提高光效率。

此后描述包括照明單元100的照明裝置。

<包括照明單元的照明裝置>

圖33是根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置的分解透視圖，圖34是從上方看到的、根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置的透視圖，圖35是從下方看到的、根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置的透視圖，并且圖36是根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置的橫截面視圖。圖37是示出照明裝置的發(fā)光單元的視圖。參考圖33至36，根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置10包括外殼體300、在外殼體300的內(nèi)部凹槽中的散熱板200、在散熱板200上的發(fā)光單元101、在發(fā)光單元101上的間隙構(gòu)件130、在間隙構(gòu)件130上的透鏡140、在透鏡140的凸緣144上的第一防水環(huán)600以及在第一防水環(huán)600和外殼體300上的外殼蓋700。

外殼體300和外殼蓋700被螺釘組合和固定，以形成照明裝置的外殼900。

散熱板200耗散從發(fā)光單元101產(chǎn)生的熱。

發(fā)光單元101可以包括基板110、在基板110上安裝的多個(gè)LED 120以及向LED 120傳輸電力的引導(dǎo)電極170。

引導(dǎo)電極170通過貫通孔350而被部分地暴露于外部從而被與外部電源電連接，貫通孔350被形成為通過外殼體300的底部。

可以設(shè)置保護(hù)管180以覆蓋引導(dǎo)電極170的暴露部分，以便保護(hù)暴露的引導(dǎo)電極170不受諸如熱和濕度的外部環(huán)境影響，并且在引導(dǎo)電極170的下端處形成連接端子190，使得引導(dǎo)電極170通過連接端子190而被連接到外部電源。

透鏡140使得可以通過調(diào)節(jié)從發(fā)光單元101產(chǎn)生的光而實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)光分布。

間隙構(gòu)件130通過以預(yù)定間隙G1分隔開發(fā)光單元和透鏡140而在透鏡140與發(fā)光單元101之間形成空間，使得可以引發(fā)期望的光發(fā)射角度和光漫射。

第一防水環(huán)600被設(shè)置在外殼蓋700與透鏡400之間，以防止水流入照明裝置10中。

同時(shí)，可以在外殼體300的底部上的貫通孔350的外周邊上形成第二防水環(huán)650，以當(dāng)照明裝置10被附著到外部支撐構(gòu)件時(shí)防止水在內(nèi)部通過貫通孔350流動(dòng)。

<第六實(shí)施例>

此后，詳細(xì)描述根據(jù)第六實(shí)施例的照明裝置10，描述主要組件。

參考圖33至36，外殼體300可以具有其中帶有空間即內(nèi)部凹槽的圓形本體。此外，外殼蓋700被成形為對應(yīng)于外殼體300，具有帶有開口的圓環(huán)形狀。

外殼體300和外殼蓋700被組合，使得形成外殼900。外殼900形成照明裝置10的本體并且容納散熱板200、發(fā)光單元101、間隙構(gòu)件130、透鏡140和第一防水環(huán)600等。

即，散熱板200被設(shè)置在外殼體300的空間中即內(nèi)部凹槽中，發(fā)光單元101被設(shè)置在散熱板200上，間隙構(gòu)件130被設(shè)置在發(fā)光單元101的邊緣上，透鏡140被設(shè)置在間隙構(gòu)件130上，第一防水環(huán)600被設(shè)置在透鏡140的凸緣144上，并且外殼蓋700被設(shè)置在第一防水環(huán)600和外殼體300上。在這個(gè)構(gòu)造中，透鏡140通過外殼蓋700的開口而被暴露。

同時(shí)，外殼900的形狀，即，外殼體300和外殼蓋700的形狀不限于圓形，并且可以以各種方式修改。

外殼900優(yōu)選地由具有良好散熱性質(zhì)的材料即金屬制成，例如，鋁(Al)、鎳(Ni)、銅(Cu)、銀(Au)和錫(Sin)之一。此外，外殼900的表面可以被電鍍。可替選地，外殼900可以是由樹脂制成的。外殼體300的周邊具有內(nèi)壁和外壁，并且可以在內(nèi)壁和外壁之間形成第一孔310、第二孔320和第一散熱孔330。

此外，外殼蓋700的周邊也具有內(nèi)壁和外壁，并且可以在內(nèi)壁和外壁之間形成凸起710和第二散熱孔730。

在這個(gè)構(gòu)造中，可以不在形成第二孔320之處形成外殼體300和外殼蓋700的周邊的外壁。

參考圖36，凸起710可以具有螺釘凹槽750，并且被插入第一孔310中，螺釘800被插入螺釘凹槽750和第一孔310中，使得外殼體300和外殼蓋700能夠被牢固地組合和固定。

可以通過外殼體300的第一孔310，將螺釘800頭向下地插入，外殼蓋700的凸起710的螺釘凹槽750中。因?yàn)橥ㄟ^第一孔310插入螺釘800，所以螺釘800未被暴露于外殼蓋700的上表面上。然而，螺釘800的插入可以以各種方式修改。

如上所述，因?yàn)橥鈿?00能夠被螺釘800組合或分離，所以當(dāng)在照明裝置10中發(fā)生故障時(shí)，能夠通過插入或移除螺釘800而容易地執(zhí)行維修。

可以通過將螺釘插入外殼體300的第二孔320中，將照明裝置100緊固到諸如路燈或車輛燈的期望的外部支撐構(gòu)件。在這個(gè)構(gòu)造中，如上所述，在外殼體300和外殼蓋700的周邊中，外壁可以不在形成第二孔320之處形成，以容易地將螺釘插入第二孔320中。

外殼900的散熱孔930由外殼體300的第一散熱孔330和外殼蓋700的第二散熱孔730形成。利用散熱孔930增加了外殼900的表面面積，使得從發(fā)光單元101產(chǎn)生的熱能夠被有效地排放，并且如與當(dāng)沒有形成散熱孔930時(shí)相比，能夠減小照明裝置的重量。

參考圖35和圖36，可以通過外殼體300的底部形成貫通孔350。發(fā)光單元101的引導(dǎo)電極170的一個(gè)部分通過貫通孔350而被暴露于外部并且被連接到外部電源。

貫通孔350被形成位使得周邊360從外殼體300的底部凸出。因?yàn)樨炌?50的周邊360凸出，所以照明裝置10能夠被精確地安裝到外部支撐構(gòu)件。

此外，可以圍繞貫通孔360的外周邊裝配第二防水環(huán)650。當(dāng)照明裝置10被附著到外部支撐構(gòu)件時(shí)，第二防水環(huán)650通過防止水通過貫通孔350流入照明裝置10中而改進(jìn)了照明裝置10的可靠性。

在這個(gè)構(gòu)造中，可以圍繞貫通孔350的周邊360的外周邊形成與第二防水環(huán)650的形狀相對應(yīng)的環(huán)形凹槽660。

參考圖33、34和36，外殼蓋700的內(nèi)側(cè)770可以是傾斜的并且據(jù)此通過透鏡140發(fā)射的光能夠被有效地發(fā)出。此外，外殼蓋700的內(nèi)側(cè)770在外殼900內(nèi)側(cè)固定散熱板200、發(fā)光單元101、間隙構(gòu)件130、透鏡140和第一防水環(huán)600。

圖37示出發(fā)光單元101。

參考圖33和圖37，發(fā)光單元101可以包括基板110、在基板110上安裝的多個(gè)LED 120和向LED 120傳輸電力的引導(dǎo)電極170。發(fā)光單元101向照明裝置10供應(yīng)光。

發(fā)光單元101被成形為與外殼900的內(nèi)部凹槽的形狀相對應(yīng)，以在圓形板中被容納于外殼900中，如在圖中所示，但是不限于此。

基板是具有印刷電路的絕緣構(gòu)件并且可以是鋁基板、陶瓷基板、金屬芯PCB和普通PCB等。

一種高效率地反射光的顏色(例如白色)可以被應(yīng)用于基板110的表面。

可以在基板110上以陣列形式安裝LED 120，并且如果需要的話，LED 120的布置和數(shù)目可以以各種方式修改。

LED 120可以是發(fā)光二極管。作為發(fā)光二極管，可以選擇性地使用紅色LED、藍(lán)色LED、綠色LED和白色LED，并且能夠使用各種其他布置。

引導(dǎo)電極170具有的一端被連接到基板110，并且另一端通過貫通孔350而被暴露于外部，以與外部電源電連接，貫通孔350被形成為通過外殼體300的底部。

可以設(shè)置保護(hù)管180，以覆蓋引導(dǎo)電極170的另一端，以便保護(hù)暴露的引導(dǎo)電極170不受諸如熱和濕度的外部環(huán)境影響，并且在引導(dǎo)電極170的另一端處形成連接端子190，使得引導(dǎo)電極170通過連接端子190而被連接到外部電源。

同時(shí)，基板110可以進(jìn)一步提供有將交流電轉(zhuǎn)換成直流電并且供應(yīng)直流電的DC轉(zhuǎn)換器，或者保護(hù)照明裝置10不受靜電放電或電涌的保護(hù)性元件。

散熱板200可以被附著到發(fā)光單元101的底部。散熱板200能夠?qū)陌l(fā)光單元101產(chǎn)生的熱排放到外殼900的外部。

散熱板200是由熱傳導(dǎo)材料制成的，并且例如，可以是熱傳導(dǎo)硅襯墊或熱傳導(dǎo)膠帶中的任何一種。

透鏡140具有出射表面145和凸緣144。出射表面145調(diào)節(jié)從發(fā)光單元101產(chǎn)生的光的發(fā)光分布并且發(fā)出光。出射表面145通過外殼蓋700的開口而被暴露，使得能夠發(fā)出光。

可以圍繞出射表面145的底部以圓環(huán)形狀形成凸緣144，并且第一防水環(huán)600被設(shè)置在凸緣144上。

可以通過注射成型光透射性材料形成透鏡140，并且該材料可以是玻璃和塑料，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)和PC(聚碳酸酯)。雖然透鏡140被示為半球形形狀，但是能夠在照明裝置10中使用具有上述各種形狀的所有透鏡140。

此外，通過從外殼蓋700分離外殼體300，能夠容易地利用具有期望的發(fā)光分布的透鏡來替代透鏡140。因此，照明裝置能夠用于各種目的。

第一防水環(huán)600被設(shè)置在透鏡140的凸緣144上。

參考圖36，第一防水環(huán)600可以被形成為圓環(huán)形狀，以覆蓋凸緣144的上表面和周邊。即，如在圖中所示，第一防水環(huán)600可以被設(shè)置在透鏡140的凸緣144與外殼蓋700的內(nèi)側(cè)770之間。

第一防水環(huán)600可以由諸如防水橡膠或防水硅的防水材料制成。

在覆蓋凸緣144的上表面和周邊時(shí)，第一防水環(huán)600填充在透鏡140與外殼蓋700之間的空間，使得水不能通過該空間流入照明裝置中，并且照明裝置的可靠性得以改進(jìn)。

參考圖35和圖36，可以圍繞被形成為通過外殼體300的底部的貫通孔350的周邊的外周邊布置第二防水環(huán)650。當(dāng)照明裝置10被附著到外部支撐構(gòu)件時(shí)，第二防水環(huán)650通過防止水通過貫通孔350流入照明裝置10中而改進(jìn)了照明裝置10的可靠性。

在這個(gè)構(gòu)造中，可以圍繞貫通孔350的周邊360的外周邊來形成環(huán)形凹槽660。

第二防水環(huán)650可以由諸如防水橡膠或防水硅的防水材料制成。

<第七實(shí)施例>

此后，詳細(xì)描述根據(jù)第七實(shí)施例的照明裝置10，描述主要組件。在第七實(shí)施例的說明中，對于與在第六實(shí)施例中的那些相同的組件參考第六實(shí)施例并且省略重復(fù)說明。

圖38是從上方看到的、根據(jù)第七實(shí)施例的照明裝置的透視圖。參考圖38，外殼體300具有矩形本體，該矩形本體具有空間，即內(nèi)部凹槽。此外，與外殼體300的形狀相對應(yīng)，外殼蓋700被形成為矩形環(huán)形狀。

外殼體300和外殼蓋700被組合，使得形成具有矩形形狀的外殼900。外殼900形成照明裝置10的本體，并且容納散熱板200、發(fā)光單元101、間隙構(gòu)件130、透鏡140和第一防水環(huán)600等。

即，在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠以各種形狀修改外殼900。例如，外殼900的形狀可以是圓形、矩形、多邊形和橢圓形。

<第八實(shí)施例>

此后，詳細(xì)描述根據(jù)第八實(shí)施例的照明裝置，描述主要組件。在第八實(shí)施例的說明中，對于與在第六實(shí)施例中的那些相同的組件參考第六實(shí)施例并且省略重復(fù)說明。

圖39是根據(jù)第八實(shí)施例的照明裝置的橫截面視圖。

參考圖39，外殼體300的周邊具有內(nèi)壁和外壁，并且可以在內(nèi)壁和外壁之間形成第一孔310、第二孔(未示出)和第一散熱孔(未示出)。

此外，外殼蓋700的周邊也具有內(nèi)壁和外壁，并且可以在內(nèi)壁和外壁之間形成凸起710和第二散熱孔(未示出)。

參考圖39，凸起710可以具有螺釘孔750并且被第一孔310插入中，螺釘800被插入螺釘孔750和第一孔310中，使得外殼體300和外殼蓋700能夠被牢固地組合和固定。

可以通過外殼蓋700的凸起710的螺釘孔750，將螺釘800頭向上地插入外殼體300的第一孔310中。如上所述，通過插入螺釘800使其穿過螺釘孔750，螺釘800被暴露于外殼蓋700的上表面上，使得螺釘800能夠被容易地插入或移除。

因此，當(dāng)在照明裝置10中發(fā)生故障時(shí)，通過插入或移除螺釘800，維修得以容易地執(zhí)行。

同時(shí)，組合和固定外殼蓋700和外殼體300的方法不限于第六實(shí)施例和第八實(shí)施例并且可以以各種方式修改。

<第九實(shí)施例>

此后，詳細(xì)描述根據(jù)第九實(shí)施例的照明裝置10，描述主要組件。在第九實(shí)施例的說明中，對于與在第六實(shí)施例中的那些相同的組件參考第六實(shí)施例并且省略重復(fù)說明。

圖40是根據(jù)第九實(shí)施例的照明裝置的橫截面視圖。

參考圖40，外殼體300具有包含空間即內(nèi)部凹槽本體。此外，與外殼體300的形狀相對應(yīng)，外殼蓋700被形成為環(huán)形狀。

外殼體300和外殼蓋700被組合，使得形成外殼900。外殼900形成照明裝置10的本體并且容納散熱板200、發(fā)光單元101、間隙構(gòu)件130、透鏡140和第一防水環(huán)600等。

同時(shí)，在第九實(shí)施例中，替代在第六實(shí)施例中被形成用于將照明裝置100附著到壁等的第二孔320，在外殼900的周邊上形成螺紋320A。通過螺紋320A，如果需要的話，照明裝置能夠被緊固到外部支撐構(gòu)件例如壁、路燈和車輛。

即，可以在照明裝置被附著到外部支撐構(gòu)件例如壁、路燈和車輛之處形成與螺紋(320A)相對應(yīng)的螺紋凹槽(未示出)，使得通過將螺紋320A裝配到螺紋凹槽(未示出)中，照明裝置10能夠被附著到諸如壁、路燈和車輛的外部支撐構(gòu)件。

因此，可以將照明裝置10附著到諸如壁、路燈和車輛的外部支撐構(gòu)件而不使用螺釘。

同時(shí)，將照明裝置10附著到諸如壁、路燈和車輛的外部支撐構(gòu)件的方法不限于在第六實(shí)施例和第九實(shí)施例中描述的方法，并且可以以各種方式修改。

雖然以上描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是這些僅是實(shí)例而不限制本發(fā)明。此外，在不偏離本發(fā)明的基本特征的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以以各種方式改變和修改本發(fā)明。例如，可以修改在本發(fā)明實(shí)施例中詳細(xì)描述的組件。此外，由于修改和應(yīng)用而產(chǎn)生的差異應(yīng)該被理解成包括于在所附權(quán)利要求中描述的、本發(fā)明的范圍和精神中。