具有可调整灯模块的照明设备的制作方法

本专利申请基于2014年5月23日提交的临时申请序列号62/002,283、以及2015年4月23日提交的美国专利申请号14/694,773，该临时申请的公开内容以引用方式全文并入本文并且要求其优先权。

技术领域

示例性实施例涉及灯具，例如被设计用于为街道、小路、停车场或其他区域提供照明的室外灯具。

背景技术：

灯具或照明设备与电光源一起使用，以便在室内应用和室外应用两者中提供美观且具功能性的壳体。一类灯具为街灯，通常用于需要大量光照的道路、人行道、公园、停车场或其他大型区域的室外照明。街灯通常包括附接到杆或柱以提供升高的照明位置的灯具。近年来，包括街灯在内的照明应用已经趋向于使用发光二极管(LED)作为光源，取代了常规的白炽灯和荧光灯。

技术实现要素：

根据示例性实施例，灯模块包括可旋转的基座、安装座、发光器和光学元件。基座包括盘和从盘延伸的突出部。安装座可旋转地连接到突出部。发光器连接到安装座。光学元件定位在发光器上方。

根据另一个示例性实施例，灯模块包括具有突出部的可旋转基座、安装座、电路板和光学元件。安装座可旋转地连接到突出部。电路板包括连接的LED并且连接到安装座。光学元件具有定位在LED上方的光导元件。

在另一个示例性实施例中，灯具包括壳体和多个灯模块。壳体包括支承件。光模块包括可旋转地连接到支承件的基座。安装座可旋转地连接到基座，具有至少一个LED的发光装置连接到安装座，并且光学元件定位在LED上方。

附图说明

通过结合附图对各种示例性实施例进行的描述将更加清楚地展示示例性实施例的以上方面和特征，在这些附图中：

图1为根据示例性实施例的灯具的透视图；

图2为图1的灯具的前视图；

图3为图1的灯具的右侧视图；

图4为图1的灯具的透视分解图；

图5为根据另一个示例性实施例的灯具的透视图；

图6为图5的灯具的前视图；

图7为图5的灯具的左侧视图；

图8为图5的灯具的透视分解图；

图9为示例性灯模块的透视分解图；

图10为图9的灯模块的透视图；

图11为图9的灯模块的右侧视图；

图12为图9的灯模块的顶视图；

图13为图9的灯模块的前视图；

图14为根据示例性实施例的图9灯模块的光学元件的透视后视图；

图15为示例性壳体中的图9的灯模块的剖面透视图；

图16为另一个示例性灯模块的透视分解图；

图17为图16的灯模块的顶部透视图；

图18为图16的灯模块的底部透视图；

图19为图16的灯模块的顶视图；

图20为图16的灯模块的右侧视图；

图21为图16的灯模块的前视图；

图22为图16的灯模块的底视图；

图23为图16的示例性泛光光学元件的后透视图；

图24为图23的前透视图；

图25为图23的前视图；

图26为图23的后视图；

图27为示例性聚光光学元件的后透视图；

图28为图27的前透视图；

图29为图27的前视图；

图30为图31的后视图；

图31为图16的示例性灯模块、示例性泛光光学元件、以及示例性泛光遮蔽罩的顶部透视图；以及

图32为图16的示例性灯模块、示例性聚光光学元件、以及示例性聚光遮蔽罩的顶部透视图。

具体实施方式

根据各种示例性实施例，灯具组件包括壳体10A、10B和多个灯模块12。在各种示例性实施例中，壳体10由铝制成，但也可以使用其他金属、聚合物或复合材料。壳体10可以被构造成包含基于所需用途和光输出呈不同图案的各种灯模块10。例如，图1至图4示出使用灯模块12的5×5阵列的壳体，并且图5至图8示出使用灯模块12的3×3阵列的壳体。在其他可供选择的实施例中，使用灯模块12的不同图案，包括任何类型的曲线、直线和不均匀的图案分布。灯模块包括一个或多个发光器、或示例性发光二极管(LED)模块。壳体10和灯模块12可利用其他光源，例如其他固态光源、灯芯光源、荧光光源、等离子体光源、或气体光源。

图1至图4示出示例性泛光壳体10A，其被设计成以基本上竖直的取向来定位。壳体10A可安装到杆、柱、桩或其他类似结构。壳体10A包括支承件14和反射器16。在所示出的示例性实施例中，支承件14连接到柱18或从该柱整体地延伸。如本领域的普通技术人员将理解的，支承件14容纳用于对LED模块进行供电、引导和/或控制的各种部件。部件可包括传动器、电源、电源转换器、电机，和/或通信设备(诸如能够利用Wi-Fi或蓝牙的设备)。

反射器16枢转地连接到支承件14，并且根据所示出的实施例是相对于柱18可旋转的，以便允许用户选择性地引导从反射器16发射的光。在一个示例性实施例中，反射器16的旋转在大约-5度与+30度之间，该旋转通过反射器16的纵轴线与柱18的纵轴线之间的相对位置来测量。在一个可供选择的实施例中，反射器16的旋转在0度与+20度之间。

如图4最清楚所示，反射器16部分地围绕多个灯模块12。具有用于接纳灯模块12的多个端口22的支承件20定位在反射器16中，或与反射器16整体地形成。具有一系列开口的罩24围绕LED模块12定位，并且例如通过机械紧固件(诸如螺钉或搭扣配合连接器)连接到反射器16。垫圈26和框架28也(例如通过机械紧固件)连接到反射器16。根据另外的实施例，框架28支撑外漫射器或透镜(未示出)，以用于保护模块12并且(如果需要)提供发射光的附加控制。

图5至图8示出示例性壁安装壳体10B，其被设计成以从壁延伸的基本上水平的取向来定位。壳体10B连接到壁或其他类似结构，并且包括支承件30和反射器32。支承件30可包括顶部和底部，其(例如通过机械紧固件)可释放地或永久地连接在一起。如本领域的普通技术人员将理解的，支承件30容纳用于对LED模块12进行供电、引导和/或控制的各种部件。部件可包括传动器、电源、电源转换器、电机，和/或通信设备(诸如能够利用Wi-Fi或蓝牙的设备)。具有第一区段34A和第二区段34B的托架将支承件30连接到壁或其他类似结构。第一区段34A例如通过一个或多个机械紧固件安装到壁，并且第二区段34B连接到支承件30。第一区段34A和第二区段34B各自包括彼此可滑动地配合的一对夹片36A、36B。壁安装反射器32类似于泛光反射器16并且可包括类似部件。壁安装反射器32枢转地连接到支承件30，并且如以上所讨论的选择性地相对于支承件30旋转。

图9至图14示出根据示例性实施例的利用多个LED的灯模块12。灯模块12被描述成合并在图1至图8的泛光壳体10A和壁安装壳体10B中，尽管它可在任何类型的灯具或壳体中使用。灯模块12包括基座50、安装座52、LED板54、垫圈56和光学元件58。

基座50包括盘60和从盘60延伸的突出部62。突出部具有成角度的后表面64、可旋转地接纳安装座52的凹轴承面66、以及连接后表面64和轴承面66的弯曲顶部68。沟槽70A、70B在突出部62中形成，例如在突出部62的第一侧面和第二侧面和/或轴承面66上形成。根据图9所示的示例性实施例，第一组沟槽70A在突出部62的第一侧面上形成，并且第二组沟槽70B在突出部62的第二侧面上形成。在可供选择的实施例中，一组沟槽仅在单个侧面上形成，或一组连续沟槽延伸横跨轴承面66。沟槽70A、70B是具有成角度侧壁和平面底壁的基本上V-形，但是也可使用其他形状和构造。狭槽72定位在围绕延伸通过轴承面66的孔74的后表面64中。狭槽72接纳延伸通过孔74的紧固件76，以便将基座50连接到安装座52。

安装座52可旋转地连接到基座50，以使得用户可调整安装座52的取向。安装座52具有啮合基座50的凹轴承面66的凸轴颈面78、以及接纳LED板54的壁80。轴颈面78在轴承面66上旋转。一个或多个齿82从轴颈面78延伸，以便啮合基座50上的沟槽70A、70B。在各种示例性实施例中，取决于所需构造，两个独立齿82从轴颈面78的任一个侧面延伸，单个齿82从轴颈面78的一个侧面延伸，或单个齿82延伸横跨轴颈面78。V形沟槽70A、70B允许齿82从一个沟槽滑动到如用户所选择的另一个，并且保持在所需沟槽中。沟槽70A、70B是间隔开的，以限定安装座52与基座50之间的具体角度。指示器可在轴颈78的一个或多个表面(例如侧表面)上形成以便向用户指示设置角度。指示器还可定位在突出部62上或模块12上的别处。在各种示例性实施例中，安装座52相对于基座50在大约0度与大约75度之间以5度间隔旋转。在各种可供选择的实施例中，安装座52可在基座50上在0度与75度之间连续旋转。

狭槽84延伸通过壁80和轴颈面78，以便接纳延伸通过突出部62的紧固件76，并且螺母86连接到紧固件76。狭槽84的尺寸被设置成允许安装座52相对于基座50移动。在一个可供选择的实施例中，偏置构件(未示出)可定位在螺母86与安装座52之间。偏置构件提供充分的力以便将齿82偏置到所选的沟槽70A中，或在不利用沟槽的实施例中，基本上保持安装座52相对于基座50的位置。当改变安装座52的位置时，用户例如通过向安装座52施加力来压缩偏置构件，以便将齿82从沟槽70A移除。在其他可供选择的实施例中，可使用基座50与安装座52之间的不同连接。例如，安装座52可通过非手动部件在基座50上旋转，该非手动部件诸如利用电机、一个或多个齿轮、或其他旋转致动器的自动化构造。

在各种示例性实施例中，安装座52用作散热器以耗散LED 88和LED板54所产生的热量。壁80的后表面和/或轴颈面78可包括散热片或其他散热结构。在一个示例性实施例中，轴颈面78具有通过轴颈面后部的一组狭槽，以便形成一个或多个散热突出部。一个或多个孔延伸到壁80中，以便接纳一个或多个紧固件90来将LED板54连接到安装座52。

在一个示例性实施例中，LED板54包括印刷电路板和连接到其的一个或多个光源，例如LED光源88。根据图9所示的示例性实施例，LED板54包括两行4个LED 88，但是也可根据所需的光输出和光学元件58使用其他构造和任何数目的LED。LED板54电连接到诸如驱动器(未示出)的电源，并且包括连接到光源的一个或多个迹线或路径(未示出)。LED板54中的一个或多个孔接纳紧固件90以便将LED板54连接到安装座52。如本领域普通技术人员在观看本公开时将理解的，LED板54可以是各种尺寸和形状，并且利用各种光源、材料和其他构造。垫圈56定位在LED板54与光学元件58之间，例如围绕LED板54的外边缘延伸。

光学元件58连接到安装座52并且定位在LED板54上方。在一个示例性实施例中，光学元件48包括一对侧夹片92A、92B，并且安装座52可具有一对配合沟槽、狭槽、或被设计成可释放地接纳夹片92A、92B的其他结构。夹片92A、92B可释放地将光学元件58固定到安装座52，使得可以根据需要交换不同光学元件。可使用其他连接，包括一个或多个紧固件。定位在LED板54与光学元件58之间的垫圈56形成密封。光学元件58包括一个或多个元件，例如光导凸出部。在一个示例性实施例中，一个光导凸出部与每个LED 88对齐—如所示出的根据示例性LED板54的两行4个光导凸出部。光学元件58由聚合物材料制成，例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。在各种示例性实施例中，光学元件58是全内反射光学元件。可根据光源、所需发射光、以及其他设计和实用考虑，利用不同类型的光学元件和不同材料。

在图9至图15所示的示例性实施例中，光学元件58的光导特征包括具有顶部、第一侧面和第二侧面的一系列棱镜94。如图12中最清楚示出的，顶部是平坦的，并且第一侧面和第二侧面是弯曲的，但是可根据所需光输出使用平坦的侧面。棱镜94通过平坦的谷部96彼此间隔开。

如图14中最清楚示出的，光导特征的后部包括从光学元件58朝向LED 88延伸的拱顶98。拱顶98具有基本上V形的顶部凹陷100。凹陷定位在LED 88上方或周围。光学元件58引导从LED 88发射的光，以使得来自每个LED 88的光和来自每个灯模块12的光重叠并且混合在一起，以便提供具有平滑过渡的基本上均匀的光分布。

图15示出根据示例性实施例的定位在端口22中的灯模块12。如所描绘的，如箭头A1所指示的，安装座52可相对于基座50围绕第一旋转轴线旋转，并且如箭头A2所指示的，基座50可相对于支承件20(例如在端口22中)围绕第二旋转轴线旋转。基座50可以旋转360度，但是在可供选择的实施例中，基座50的旋转可限于预先确定的范围。在图14所示的示例性实施例中，基座50由用户手动旋转，并且包括凸轮杆102以便选择性地锁定和释放基座50的位置。图15示出处于锁定位置的与盘60齐平的凸轮杆102，从而防止基座50的旋转。当需要旋转时，用户将凸轮杆102枢转到解锁位置，从而允许基座50旋转。在各种可供选择的实施例中，其他锁定机构可用于紧固基座50的位置。

安装座52围绕第一轴线的旋转以及基座50围绕第二轴线的旋转允许用户选择性地定位一个或多个灯模块12，以便调整从给定灯具发射的光。用户可定制灯模块12的取向，以便将光引导到所需区域并且调整在给定区域上的光分布。因为可单独调整每个灯模块12，所以灯具可被构造成能够在宽范围的区域上方发射光。

图16至图22示出另一个示例性灯模块112。灯模块112包括基座150、安装座152、LED板154、垫圈156和光学元件158。基座150包括盘160和从盘160延伸的突出部162。突出部162具有可旋转地接纳安装座152的凹轴承面。安装座152可旋转地连接到基座150，以使得用户可调整安装座152的取向。安装座152具有啮合基座150的凹轴承面的凸轴颈面、以及接纳LED板154的壁180。在此实施例中，不使用沟槽或齿。

具有第一部分和第二部分的狭槽184延伸通过壁180。在一个示例性实施例中，第一部分接纳延伸通过突出部162的紧固件176。螺母186连接到紧固件176，并且可以被选择性地拧紧或拧松。用户设置安装座152相对于基座150的角度，并且拧紧紧固件176以便固定安装座152的位置。第二部分接纳穿过安装座152并且连接到LED板154的一个或多个导体(未示出)。在各种示例性实施例中，安装座152用作散热器以耗散LED板154所产生的热量。如在图19中最清楚示出的，安装座152可包括散热片182或其他散热结构。

在一个示例性实施例中，LED板154包括印刷电路板和一个或多个光源。垫圈156定位在LED板154与光学元件158之间，例如围绕LED板154的外边缘延伸。光学元件158例如通过一个或多个机械紧固件(诸如夹片或螺钉)连接到安装座152。定位在LED板154与光学元件158之间的垫圈156形成密封。垫圈156包括覆盖狭槽184的第一部分和第二部分的密封元件157。密封元件157可包括一个或多个开口以允许导体穿过垫圈。

在某些示例性实施例中，任选的遮蔽罩188可连接到灯模块112。遮蔽罩188放置在光学元件158上方，并且至少部分地围绕该光学元件。遮蔽罩188的尺寸、形状和设计被构造成能够防止光被发射到灯模块112的侧面和后面或使这样的光最小化。这防止光泄漏到不希望的地方，例如可位于灯具后方的住宅区。

基座150也可包括锁定基座150的位置的旋转锁定组件。锁定组件包括凸轮臂190和可移动止动件192。当凸轮臂190处于降低位置时，止动件192啮合盘或定位在壳体中的其他结构，从而防止基座的旋转。当凸轮臂190升高时，凸轮啮合止动件192，从而将其移出与壳体的啮合并且允许用户根据需要旋转基座150。当凸轮臂190降低时，止动件192被移动以防止基座150的旋转。导体连接器194也可附接到基座，以允许导体与灯模块112的快速连接和断开。

图23至图26最清楚地示出光学元件158的示例性实施例，例如用于使光散布在区域上的泛光光学元件。光学元件158包括一个或多个元件，例如从基座202延伸的光导凸出部200。在一个示例性实施例中，一个光导凸出部200与每个LED对齐。光导凸出部200包括曲线的顶部204和曲线的底部206。光导凸出部200之间的中间突出部208也从基座202延伸。中间突出部208包括直线的部分210和曲线的部分212。基座202包括围绕LED板154延伸的边缘。图31示出具有光学元件158和遮蔽罩188的灯模块112。

图27至图30示出光学元件220的另一个示例性实施例，例如用于使光聚焦在具体区域上的聚光光学元件。光学元件220包括从基座224延伸的光导凸出部222。光导凸出部222包括围绕圆形凹槽230定位的顶边226和底边228。截柱232从基座朝向光板154延伸，具有接纳LED或近似定位在LED上方的开口。图32示出具有聚光光学元件220和第二遮蔽罩240的灯模块112。

根据这些实施例和其他实施例，某些灯具可用于不同的照明应用。例如，外部光分布可以分成类型I-V光分布。类型I提供用于对小路和人行道进行照明的窄线性光束分布。类型II提供比类型I更宽的线性分布以便适应更宽的长度(诸如车行道)。类型III提供比类型I和类型II更宽的光束分布，以便给从光源向下和向外引导的更大区域提供照明。类型IV大部分向外引导光，并且被设计成能够在区域周边处使用或安装在壁上。类型V提供来自光源所有侧的基本上均匀的光分布，通常以方形图案或圆形图案。通过调整灯模块12的取向，用户可通过单个灯具获得这些通用光分布，以及获得其他更具体的可定制光分布。

尽管灯模块12、112被示出成手动定位的，但是各种可供选择的实施例可利用自动化定位和/或远程定位(未示出)。可通过一个或多个电机(诸如步进电机)以及齿轮或其他旋转定位装置来实现反射器16、32、基座50和安装座52的旋转。可在每个灯具处或远程地(例如从独立计算装置，诸如手机、平板电脑、膝上型计算机、台式计算机或远程服务器)控制自动化定位。可通过有线连接或无线地(例如通过Wi-Fi或蓝牙通信接口)发送用于控制一个或多个电机的指令。还提供另外的控制以允许用户从预先设置的构造选择光分布，并且单独修改每个模块的位置。

出于解释基本原理和实际应用的目的提供了某些示例性实施例的上述具体描述，从而使得本领域的技术人员能够理解各种实施例的公开内容以及适用于所构想的特定用途的各种修改。此描述并非旨在为详尽的或将本公开限制于所公开的示例性实施例。本文所公开的任何实施例和/或元件可彼此结合，形成未具体公开的各种另外的实施例。因此，另外的实施例是可能的并且旨在涵盖于本说明书和所附权利要求的范围内。本说明书描述了具体实例，以便达成也可能以另一种方式来完成的更普遍的目标。

如在本申请中所用，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“向上”、“向下”和其他取向描述词旨在方便本申请的示例性实施例的描述，并且不旨在将本申请的示例性实施例的结构限制于任何特定的位置或取向。如本领域的普通技术人员所理解，诸如“基本上”或“大约”的程度术语是指在给定值之外的适当范围，例如与所描述的实施例的制造、装配和使用相关的通用公差。