[发明专利]便于透镜对准的LED灯具与制造方法

说明书

发明领域

本发明一般涉及LED灯具的领域，更具体地说，涉及用于各种高亮度区域照明应用的LED灯具，例如道路照明、工厂照明、停车场照明、商业建筑照明等领域，以及其制造方法。

发明背景

近年来，用于各种常用照明用途，在灯具发展中增加了对发光二极管(LED)的使用，而且随着在该领域取得了进展，这种趋势已经加速了。事实上，以前通常使用所谓的高强度放电(HID)灯的灯具供应的照明应用现在由LED灯具供应。在许多其他应用中，这样的照明应用包括道路照明、工厂照明、停车场照明，以及商业建筑照明。

在许多这样的产品中，在具有特定的光分布要求的大面积中实现高水平的照明尤为重要。一个例子是用于道路照明的灯具，在应用中，所述灯具通常沿道路边缘设置，而光分布期望沿道路长度的大部分，并且当然包括道路本身-通常排除离开道路的大量光。并且在这种情况下，期望最小化大型复杂的反射器的使用和/或改变多个光源的方向，以实现期望的照明图案。

为了实现适当的光分布，同时避免或最小化使用复杂的反射器和/或改变多个光源的方向，基于这一目的，这需要使用透镜系统。并且，由于透镜对准在透镜系统中起着作用，为了最大限度地发挥其效力，需要高精度的透镜对准。

同时，必须认识到，用于道路照明等中的LED灯具的制造等所涉及的是大量的制造，优选地是高效率地制造灯具，而不是制造非常高成本的精密仪器，如用于实验室等。更具体地讲，满足低成本经济、高效率制造是非常重要的，但仍需要实现高精度的透镜对准，以最大限度地提高用于道路照明等的高亮度LED灯具的性能。

发明内容

本发明是一种改进的具有高精度透镜对准的LED灯具，以及这种LED灯具的高效率制造方法。

本发明的方法是一种装配这类LED照明灯具的方法，包括(a)具有安装面的热传导结构，(b)其上间隔地具有多个LED阵列的电路板，多个主透镜中的每一个位于LED阵列中的相应LED阵列上方，和(c)具有多个次级透镜的单片式透镜元件，每个次级透镜定位成与主透镜中的相应主透镜对准。本发明的方法包括：提供穿过所述电路板的一组安装孔，和在所述电路板中的一组对准孔；提供穿过所述单片式透镜元件的一组安装孔和从该透镜元件的与电路板相邻的表面延伸的一组对准突起；提供在热传导结构中的第一和第二组紧固件容纳空腔，并且空腔在其安装面处开口；通过将第一组紧固件穿过电路板安装孔插入到所述第一组紧固件容纳空腔中，从而将电路板安装到所述安装面；通过将对准突起和对准孔配合接合，使得透镜元件相对于所述电路板对准；和通过将第二组紧固件穿过透镜元件安装孔插入到所述第二组紧固件容纳空腔中，从而将所述透镜元件安装在所述电路板上方。

本发明的照明装置包括：(1)多个主透镜，每个主透镜位于相应的LED阵列上方，LED阵列间隔地位于电路板上，所述电路板具有第一配合特征；和(2)在所述电路板上方的单片式透镜元件，所述单片式透镜元件包括多个次级透镜，每个次级透镜间隔地位于主透镜中的相应主透镜上方，所述单片式透镜元件具有定位和配置为与所述第一配合特征配合接合的第二配合特征，所述第一和第二配合特征接合以在其相应的主透镜上方精确对准所述次级透镜。

在一些实施例中，第二配合特征是从单片式透镜元件的与电路板相邻的表面延伸的突起，并且所述第一配合特征是形成在电路板上的LED支撑表面的互补孔。在这样的实施例中，透镜元件可具有从它的与电路板相邻的表面延伸的第一和第二突起，并且所述电路板限定(a)与第一突起形状互补的第一孔，以沿着所述电路板固定透镜元件的位置，和(b)容纳所述第二突起的第二孔，以防止所述透镜元件绕第一突起转动。第二孔可沿着所述第一和第二孔之间延伸的线伸长，以便于配合结构的接合。

本发明的某些实施例还包括热传导结构，其包括安装面，所述电路板和所述透镜元件被固定于该安装面。热传导结构具有在所述安装面处开口的第一组和第二组紧固件容纳空腔。利用紧固件延伸穿过电路板中的安装孔并延伸进入第一组紧固件容纳空腔中，所述电路板被安装到所述热传导结构。通过将紧固件插入穿过单片式透镜元件中的孔并插入到第二组紧固件容纳空腔中，单片式透镜元件被固定到所述热传导结构。

单片式透镜元件可以具有超出所述电路板的边缘延伸的周边部。这样的周边部优选环绕电路板，并接合垫圈以提供围绕电路板的防风雨密封。单片式透镜元件可以由聚合物材料制成，且单片式透镜元件的每一个孔中设有压缩限制性插入件。

本发明实现了想要的透镜的精确对准赋予光分布的全部好处，同时仍允许高效率的装配。