CN102777786A - 用于小型高功率发射器的点tir透镜系统 - Google Patents

Abstract

一种灯，其包括具有基底的单个发射器结构、全内反射（TIR）透镜以及支座，所述基底具有设置于其上的25个或者更多个发光二极管（LED）以及80瓦特或更高的额定功率，所述透镜具有设置在光学主体的阶梯状上表面上的多个折射表面区，所述支座具有多个凹口以及三个或者更多个支承部，所述多个凹口沿所述支座的内边缘设置并且配置为与所述透镜的凸缘径向压紧配合，所述支承部配置为将所述光学主体件相对于所述单个发射器结构置于中心。使用低于6的硬化剂与基础树脂的低重量比，例如，在1.5:1到2.5:1之间。

Description

用于小型高功率发射器的点TIR透镜系统

相关申请的交叉引用

本申请要求共同转让的、于2011年5月5日提交的第61/483,036号美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用并入本文以用于各种目的。本申请还涉及共同拥有的、于2010年4月8日提交的第12/756,861号美国专利申请（代理人案卷号为91924-000510US-776092）、于2011年12月28日提交的第13/338,912号美国专利申请（代理人案卷号为91924-001600US-808563）以及于2011年12月28日提交的第13/338,936号美国专利申请（代理人案卷号为1924-001700US-808564），以上申请的全部内容通过引用并且并入本文。

背景技术

本公开一般涉及照明装置及制造方法，具体地，涉及用于各种应用的基于LED的高功率窄光束光源。

随着基于发光二极管（LED）的照明源变得普及，更多的消费者要求高功率的窄光束光源。例如，在一些高顶棚照明应用中，充足的光可能需要达到12米或者更远，而在一些舞台照明应用中，充足的光可能需要达到40至60米。用于这些应用的常规照明设备通常利用较大的发射器和反射器外壳。需要反射器是因为利用这种较大的发射器，就可能难以利用非常大的次级透镜，例如，TIR次级透镜。常规方式具有局限，如以下更详细地描述。

因此，期望提供改进的基于LED的光源。

发明内容

本发明的实施方式提供了一般涉及基于发光二极管（LED）的照明系统的技术。更具体地，本发明的实施方式提供了全内反射（total-internal-reflection，TIR）透镜系统，其优选与小型高功率LED发射器集成。在一些实施方式中，照明系统能够利用单个发射器在长距离上实现超高勒克斯（lux）。仅通过示例的方式，描述了用于高顶棚照明或者舞台照明应用的、与80W发射器集成的点TIR透镜（spotTIR lens）系统。但是，应当认识到，本发明具有更宽泛的适用范围。

根据本发明的一些实施方式，一种灯包括具有基底的单个发射器结构、全内反射（TIR）透镜以及支座，所述基底具有设置于其上的25个或者更多个发光二极管（LED）以及80瓦特或更高的额定功率。透镜包括光学主体件，光学主体件在其下部具有基本笔直的内开放通道，所述内开放通道具有用于容纳单个发射器结构的下部开口。光学主体件具有阶梯状上表面以及多个折射表面区，所述阶梯状上表面限定从所述光学主体的内部延伸到光学主体的上部开口的渐宽腔体，多个折射表面区设置在所述光学主体的所述阶梯状上表面上。支座具有成型为容纳所述光学主体件的凹的内表面以及凸的外表面。支座还具有设置为包围所述光学主体件的所述下部开口的第一开口以及与所述第一开口相对的第二开口，其中所述光学主体件能够通过所述第二开口插入所述支座。支座还包括多个凹口、指宽大小的豁口以及三个或者更多个支承部，所述多个凹口沿所述支座的内边缘设置并且配置为与所述透镜的凸缘径向压紧配合，所述支承部设置在所述支座的所述第一开口周围，并且配置为将所述光学主体件相对于所述单个发射器结构置于中心。

在灯的实施方式中，透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，硬化剂与基础树脂的重量比小于6。在具体的实施方式中，基础树脂为PMMA，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。在另一实施方式中，基础树脂为环氧树脂，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。在又一实施方式中，基础树脂是硅树脂，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

在灯的一些实施方式中，灯被配置为在三米或者更远处提供均匀颜色的光。在一个实施方式中，灯被配置为在80%的光学效率下提供15度的FWHW（全宽半峰），其中光学效率被定义为通过次级TIR透镜的光输出与发射器的光输出之比。在一些实施方式中，灯的特征在于80mm的直径和50mm的高度。

根据本发明的又一实施方式，用于形成透镜的方法包括，通过模制具有小于6的硬化剂与基础树脂的重量比的硬化剂和基础树脂的混合物来形成透镜。在具体的实施方式中，基础树脂为PMMA，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。在另一实施方式中，基础树脂为环氧树脂或硅树脂，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

根据本发明的一些实施方式，一种灯包括具有基底的单个发射器结构、全内反射（TIR）透镜以及支座，所述基底具有设置于其上的多个发光二极管（LED）。透镜包括光学主体件，光学主体件在其下部具有基本笔直的内开放通道，所述内开放通道具有用于容纳单个发射器结构的下部开口。光学主体件具有上表面以及多个折射表面区，所述上表面限定从所述光学主体的内部延伸到上部开口的渐宽腔体，多个折射表面区设置在所述光学主体的所述上表面上。支座具有成型为容纳所述光学主体件的凹的内表面以及凸的外表面。支座还具有设置为包围所述光学主体件的所述下部开口的第一开口以及与所述第一开口相对的第二开口，其中所述光学主体件能够通过所述第二开口插入所述支座。支座还包括多个凹口以及三个或者更多个支承部，所述多个凹口沿所述支座的内边缘设置并且配置为与所述透镜的凸缘径向压紧配合，所述支承部设置在所述支座的所述第一开口周围，并且配置为将所述光学主体件相对于所述单个发射器结构置于中心。

在灯的实施方式中，光学主体件的上表面包括多个阶梯部。在另一实施方式中，灯还包括设置在所述光学主体的所述上表面上的多个折射表面区。

在灯的实施方式中，透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，硬化剂与基础树脂的重量比为4.1比2.1。在另一实施方式中，透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，硬化剂与基础树脂的重量比在1.5:1到2.5:1之间。

根据本发明的某个其它实施方式，一种灯，其包括具有基底的单个发射器结构、全内反射（TIR）透镜以及支座，所述基底具有设置于其上的25个或者更多个发光二极管（LED）以及80瓦特或更高的额定功率，所述透镜具有设置在光学主体的阶梯状上表面上的多个折射表面区，所述支座具有多个凹口以及三个或者更多个支承部，所述多个凹口沿所述支座的内边缘设置并且配置为与所述透镜的凸缘径向压紧配合，所述支承部配置为将所述光学主体件相对于所述单个发射器结构置于中心。在具体的实施方式中，透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，硬化剂与基础树脂的重量比小于6。在另一实施方式中，透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，硬化剂与基础树脂的重量比在1.5:1到2.5:1之间。

根据本发明的又一实施方式，一种形成透镜的方法包括：通过模制具有小于6的硬化剂与基础树脂的重量比的硬化剂和基础树脂的混合物来形成透镜。在具体的实施方式中，硬化剂与基础树脂的重量比在1.5:1到2.5:1之间。在另一实施方式中，硬化剂与基础树脂的重量比为4.1:2.1。

以下连同附图进行的详细描述将提供对本发明的本质和优势更好的理解。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的基于LED的灯的简化的横截面侧视图；

图2是根据本发明的具体实施方式的实现图1的发射器封装104的25管芯发射器的简化的俯视图；

图3分别图示了根据本发明的实施方式的，发射器、支座以及透镜分离时以及作为组装灯时的示例性灯的透视图；

图4分别示出了图3中的灯的俯视图、侧视图以及横截面图；

图5示出了根据本发明的实施方式的透镜的俯视图、侧视图以及横截面图；

图6示出了图5的透镜的另一透视图和俯视图；

图7图示了根据本发明的实施方式的透镜支座的各个视图；

图8图示了根据本发明的实施方式的图7的透镜支座的俯视图；

图9图示了根据本发明的实施方式的、具有支座的透镜的透视图以及支座的上部的详细视图；

图10分别图示了根据本发明的实施方式的、透镜和支座组合在分离位置和组装位置的透视图；

图11图示了根据本发明的实施方式的、组件中的透镜和支座组合的俯视图和横截面图。

具体实施方式

本发明的实施方式提供了一般地涉及基于发光二极管（LED）的照明系统的技术。更具体地，本发明的实施方式提供了全内反射（TIR）透镜系统，其优选与小型高功率LED发射器结合。在一些实施方式中，照明系统能够利用单个发射器在长距离上实现超高勒克斯（lux）。仅通过示例的方式，描述了用于高顶棚照明或者舞台照明应用的、与80W发射器结合的点TIR透镜系统。但是，应当意识到，本发明具有更宽泛的适用范围。

例如，在一些高顶棚照明应用中，充足的光可能需要达到12米或者更远，而在一些舞台照明应用中，充足的光可能需要达到40至60米。用于这些应用的常规照明设备通常利用较大的发射器和反射器外壳。需要反射器是因为利用这种较大的发射器，就会难以利用非常大的次级透镜，例如TIR次级透镜。然而，本发明的实施方式提供了与单个小型高功率LED发射器结合的TIR透镜。本发明的实施方式包含一些性能，例如TIR次级透镜和高功率小型发射器的光准直能力，以便在长距离上得到较高的勒克斯。

在一些实施方式中，照明系统包括25个管芯的发射器，其能够具有12mm×12mm那么小的尺寸，并且能够具有80W的额定功率。发射器封装括设置在多层基底上的25个LED管芯。较小的多层基底利用具有匹配的热性能和机械性能的材料，使其在所附接的发射器具有高达80W的功耗时，也能够保持平坦而不会变形。类似的多层基底在共同拥有的第12/756,861号美国专利申请中进行了描述，该申请的全部内容通过引用并入本文。

在一些实施方式中，照明系统能够在80%的光学效率下具有15度的FWHW（full width half max，全宽半峰），并且在3米以及更远处具有极好的亮度和色彩均匀性。这里，80%的光学效率被定义为通过次级TIR透镜的光输出与发射器的光输出之比。

在具体的实施方式中，具有受控的CTE（coefficient of thermalexpansion，热膨胀系数）的多层基底使发射器能够利用玻璃主透镜而不会破裂。就本发明的发明人所知，由于热膨胀失配可能导致分层或破裂，所以常规照明设备难以在高功率的LED或发射器上使用玻璃透镜。

以下更详细地描述照明设备和各个部件。

光学设计

由于80W发射器的尺寸，所以针对在窄角光束处具有高光学效率和极好强度及色彩均匀性的规格的光源设计光学器件是一项有挑战的任务。图6示出了根据本发明的实施方式的TIR透镜的透视图和俯视图。该创新的光学设计结合了透镜，该透镜的特征在于TIR性能，其确保了高效率、提供良好均匀性的顶部微透镜、实现窄束角的大尺寸以及减少透镜质量的阶梯式结构。当透镜较大时，光路也较长。因此，透射损耗变得明显。为了使损耗最小化，透镜的中心部分被切割成阶梯状，这不会改变光束角和光束均匀性方面的光学性能。但减少了透镜质量，并且降低了透射损耗。这还能够使制造过程更短并且更容易。以上的全部特征的结合使得该透镜对于在长距离上需要超高的中心勒克斯以及极好的色彩和亮度均匀性、例如高顶棚照明和舞台照明的应用来说是独特的。

下表总结了根据本发明的实施方式的具体TIR透镜系统的光学性能。

相反地，常规光学透镜系统会更大，并且不能提供以上所描述的15度的窄视角。以下表格中列出了常规系统的一些示例。

能够看到，本发明的实施方式的TIR透镜系统比常规光学器件更小，例如，80×50mm相比于约500×500mm。大尺寸的常规系统暗含通常在透镜系统中需要反射器。相反地，在本发明的实施方式中，能够使用次级TIR透镜。窄视角得益于小发射器和TIR透镜。另一方面，虽然80×50mm的TIR透镜能够在小型照明系统中使用，但是就本发明的发明人所知，在透镜制造中，80×50mm尺寸的单片TIR透镜被认为相对较大，并且在市场上无法获得。因此，如下面所描述的，用于制造这种大透镜的制造方法与常规方法截然不同。

TIR透镜的制造方法：

在一些实施方式中，可以连同例如MEKP的聚合催化剂一起使用用于浇铸的甲基丙烯酸甲酯“合成树脂”（简单的散装液体化学品），从模具中形成任何形状的硬化透明的PMMA。在模制过程中，出于固化的目的，聚合催化剂（硬化剂）被添加到基础树脂中。在两种材料混合之后，化学反应将产生热，热量取决于透镜的体积和环境温度。热量能够累积到足够引起透镜褐变，这能够导致明显的透射损耗。

本发明的发明人已经发现，为了成功地模制具有相对较大尺寸的透镜，重要的是了解材料的热性能以及制作工艺。否则，材料过热将引起透镜褐变，这会降低透镜效率。如果材料的热应力在透镜上不是均匀的，那么将降低材料的透射效率；因而也显著地降低光学效率。

本发明的发明人已发现，为了模制较大的透镜，硬化剂/基础树脂之比需要优化。例如，大（体积）透镜需要较小的比率，并且当环境温度较高时，需要较小的比率。

在一些实施方式中，使用硬化剂/基础树脂的较小比率，并且所得的透镜展示了较低的透射损耗。在常规方法中使用的典型基础树脂与硬化剂之比不适于制造大透镜。以下表格中示出了常规方法的一些示例。

相反地，这里描述的大TIR透镜的制造是利用从6:1到10:1的范围的比率。

除了这里所描述的次级TIR透镜之外，例如Par 38透镜和Par 30透镜的其它设备也得益于因其尺寸而导致的严格优化过程。

机械保持特征：

在本发明的实施方式中，透镜支座被设计为至少满足以下两个需求：1）稳固地支承透镜，以及2）允许通过手或者利用光推/拉力将透镜插入以及从透镜支座拔出透镜。通过透镜的凸缘直径与透镜支座的内边缘上的凹口之间的光径向压紧配合，透镜被稳固地支承在透镜支座中。在具体的实施方式中，在透镜支座的内边缘上，在围绕边缘的周边均匀地设置有14个凹口（tab）。凹口的尺寸和间隔被设计和优化，以实现光压配合。在透镜支座的边缘周边上，存在指宽尺寸的豁口（cut-out），其完成以下两件事情：1）当从支座拔出透镜时，有利于透镜支座弯曲，以及2）允许指甲（或平头螺丝刀的边缘）插入并且用于将透镜从透镜支座撬出。以上描述的特征中的一些特征在图7-9中示出。

常规透镜支座通常具有用于将透镜保持在支座中的夹子，夹子通常从边缘伸出。当从支座中取出透镜时，夹子常常会断裂，这阻止了支座被再利用。在本发明的实施方式中，透镜支座没有伸出的夹子，并且从透镜支座中取出透镜之后，透镜支座能够被再利用。

以下描述根据本发明的实施方式的具体实施方式的示例。

图1是根据本发明的实施方式的基于LED的灯100的简化横截面侧视图。关于轴线101圆柱对称的灯100具有外壳102，外壳102可由铝，其他金属、塑料和/或其他适当的材料制成。外壳102将灯100的各个部件保持在一起，并且能够向使用者提供方便的结构，从而在安装或者从灯具移除时紧握灯100。外壳102的外部可包括机械和/或电配件103，以将灯100紧固在灯具上和/或提供用于产生光的电功率。在一些实施方式中，外壳102可包括翅片结构或其他结构，以促进在灯100的工作期间产生的热的消散。外壳102的外部形状能够制造成符合标准灯的形状因数。

外壳102内存在发射器封装104。包104包括基底106，基底106上形成有凹槽107。基底106能够是具有陶瓷层和金属层的多层结构。在公开号为2010/0259930的美国专利申请中描述了一些示例，该申请的公开内容通过引用并入本文。也可以使用其他基底。

在基底106上的凹槽107内安装有LED 108。在一些实施方式中，凹槽107的上表面以若干金属焊盘来构图，每个金属焊盘容纳单个LED 108。每个LED 108可以是单独的半导体管芯结构，其制造为响应于电流而产生特殊颜色的光。在一些实施方式中，LED 108可覆盖有包含颜色转移磷光体的材料，以使得LED 108产生期望颜色的光。例如，发蓝光的LED管芯能够覆盖有包含黄色磷光体的材料；出现的蓝光和黄光混合物被感知为具有特定颜色温度的白光。如以下所描述的，在一些实施方式中，LED 108中的不同的LED能够产生不同颜色的光；LED 108无需是一致的。

灯100还包括主透镜110，主透镜110能够由玻璃、塑料或者其他光学透明材料制成，其被放置为将LED 108发射的光引导进次级光学器件112。次级光学器件112有利地包括全内反射（TIR）透镜，全内反射透镜还提供LED 108发射的光的颜色混合，以使得通过正面114出来的光束具有均匀的颜色。在公开号为2010/0091491的美国专利申请中描述了适当透镜的示例，该申请的公开内容通过引用并入本文；也可以使用其他颜色混合的透镜设计。

在一些实施方式中，可选地，灯100还可包括在透镜112的正面114上的扩散涂层120。涂层120还提供离开次级光学器件112的光的颜色混合而无需额外空间，这是设计具有紧凑形状因数的灯时的重要考虑。可以使用各种涂层120。在一些实施方式中，涂层120可以是全息扩散膜，例如由加利福尼亚的托伦斯的Luminit公司（Luminit Co.）（网址为www.lumintco.com）制造的光成形（light-shaping）扩散膜。在这些膜中，扩散涂层被提供为以期望的图案设置在可选的透明基底膜上的扩散材料（例如，丙烯酸、聚酯、聚碳酸酯、玻璃或者熔凝硅）。膜可以容易地应用到正面114。也可以应用其它类型的涂层，例如，能够直接将扩散材料应用到正面114。

在一些实施方式中，灯100包括控制电路116，控制电路116控制从外部电源（未示出）向LED 108提供的功率。在一些实施方式中，考虑到以下所描述的颜色调整，控制电路116允许向不同的LED 108供给不同数量的功率。

图2是根据本发明的具体实施方式的、实现图1的发射器封装104的25管芯发射器200的简化俯视图。在该实施方式中，基底206包括凹槽207，如图所示，在凹槽207中以5×5网格设置有25个LED 208。

在一些实施方式中，发射器200可包括不同颜色的LED管芯(dice)。例如，每个白色LED管芯可包括具有直接设置于其上的波长转换层的蓝光LED芯片，而每个红色LED管芯包括红光LED芯片。在一些实施方式中，通过直接设置在蓝光LED芯片上的一定量的波长转换材料，白色LED管芯被选择为产生冷白色、暖白色或者灰白色，例如，带绿色的白色。当来自不同颜色管芯的光被混合透镜112混合时，能够获得期望的光颜色温度。

如本文所使用的，“冷”白色和“暖”白色指的是所产生的光的颜色温度。例如，冷白色可对应于例如约4000K以上的颜色温度，而暖白色可对应于例如约3000K以下的颜色温度。此外，如本文所使用的用语“白光”或者“白色”可指带发白的颜色或者光的较宽范围，例如，冷白色、暖白色、带绿色的白色以及带红色的白色等。

在一些实施方式中，LED 208有利地设有电连接，以使得不同组的LED是可独立地寻址的，即，能够向不同组的LED供给不同的电流。这些电连接能够例如利用设置在基底206的表面上和/或基底206的电绝缘层之间的迹线实现。

当不同的LED组是可独立地寻址的时，包200提供发射器，该发射器能够通过调节例如利用控制电路116传送到不同组的LED 208的相对电流来进行调整，以产生期望颜色（例如，颜色温度）的光。用于调整发射器的技术例如已在第13/106,808号美国专利申请以及第13/106,810号美国专利申请中进行了描述，这两个申请的公开内容通过引用并入本文。

在另一些实施方式中，灯所产生的光的颜色温度能够通过选择LED来控制，以使得向全部LED 208供给相等的电流时获得期望的颜色（例如，颜色温度）。在另一些实施方式中，灯所产生的光的颜色温度能够通过选择白色LED管芯（W）和红色LED管芯（R）来控制，以使得向全部LED供给相等的电流时获得期望的颜色（例如，颜色温度）。针对给定的基底来选择LED能够通过在基底装配之前测试各个LED管芯来进行，以确定所产生的光的颜色温度，并根据颜色温度将LED管芯分级（bin）。因此，无需通过调节供给到不同组的LED的相对电流来进行颜色调整。

在图2的实施方式中，LED被排列以提供LED的大致均匀的圆形分布。也就是说，白色和红色LED被混合并且排列，以使得横跨发射器基底的不同部分产生具有大约相同亮度的暖光和冷光。这使得利用例如图1的TIR透镜112的次级光学器件的最佳颜色混合，能够从颜色不均匀的LED中产生均匀的白光。

参照以上对灯100的描述，以下描述各个具体的实施方式。

根据本发明的一些实施方式，灯包括具有基底的单个发射器结构、全内反射（TIR）透镜以及支座，所述基底具有设置于其上的多个发光二极管（LED）。图3分别图示了发射器310、支座320以及透镜330分离时以及作为组装灯时的示例性灯300的透视图。在一些实施方式中，发射器可具有25个或者更多个发光二极管（LED），以及80瓦特或者更高的额定功率。图4分别示出了灯300的俯视图、侧视图以及横截面图。

图5示出了根据本发明的实施方式的透镜500的俯视图、侧视图以及横截面图。如图所示，透镜500包括光学主体件510，光学主体件510在其下部具有基本笔直的内开放通道512。内开放通道512具有用于容纳单个发射器结构的下部开口513。光学主体件具有阶梯状上表面515以及设置在光学主体的阶梯状上表面上的多个折射表面区518，阶梯状上表面515限定从光学主体的内部延伸到上部开口的渐宽腔体516。图6示出了透镜500的另一透视图和俯视图。

图7图示了根据本发明的实施方式的透镜支座的各个视图。如图所示，支座700具有凹的内表面710以及凸的外表面720，凹的内表面710成型为容纳透镜的光学主体件。支座还具有设置为包围光学主体件的下部开口的第一开口712，以及与第一开口相对的第二开口714，其中光学主体件能够通过第二开口插入支座。支座700还具有三个或者更多个支承件716，支承件716设置在支座的第一开口周围，并且配置为将光学主体件相对于单个发射器结构置于中心。如图8所示，支座还包括多个凹口810，凹口810沿支座的内边缘设置并且被配置为与透镜的凸缘径向压紧配合。支座还具有指宽大小的豁口820，其用于将透镜插入支座以及将透镜从支座移除。

图9图示了具有支座的透镜的透视图以及支座的上部的详细视图。具体地示出了透镜的凸缘、支座的凹口以及边缘。图10分别图示了根据本发明的实施方式的、透镜和支座组合在分离位置和组装位置的透视图。图11图示了根据本发明的实施方式的、在组件中的透镜和支座组合的俯视图和横截面图。

在上述灯的实施方式中，透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，其中硬化剂与基础树脂的重量比小于6。在具体的实施方式中，基础树脂为PMMA，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。在另一实施方式中，基础树脂为环氧树脂，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。在又一实施方式中，基础树脂是硅树脂，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

在上述灯的一些实施方式中，灯被配置为在三米或者更远处提供均匀颜色的光。在一个实施方式中，灯被配置为以80%的光学效率提供15度的FWHW（全宽半峰），其中光学效率被定义为通过次级TIR透镜的光输出与发射器的光输出之比。在一些实施方式中，灯的特征在于80mm的直径和50mm的高度。

根据本发明的一些实施方式，灯包括具有基底的单个发射器结构、全内反射（TIR）透镜以及支座，所述基底具有设置于其上的25个或者更多个发光二极管（LED）和80瓦特或者更高的额定功率，所述全内反射透镜具有设置在光学主体的阶梯状上表面上的多个折射表面区，所述支座具有多个凹口以及三个或者更多个支承部，所述多个凹口沿支座的内边缘设置并且被配置为与透镜的凸缘径向压紧配合，所述支承部配置为将光学主体件相对于单个发射器结构置于中心。在具体的实施方式中，透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，其中硬化剂与基础树脂的重量比小于6。在另一实施方式中，透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，其中硬化剂与基础树脂的重量比在1.5:1到2.5:1之间。在上述附图中图示了以上特征中的一些特征。

根据本发明的又一实施方式，用于形成透镜的方法包括，通过模制具有小于6的硬化剂与基础树脂的重量比的硬化剂和基础树脂的混合物来形成透镜。在具体的实施方式中，硬化剂与基础树脂的重量比在1.5:1到2.5:1之间。在另一实施方式中，硬化剂与基础树脂的重量比为4.1:2.1。

根据灯的另一实施方式，用于形成透镜的方法包括：通过模制具有小于6的硬化剂与基础树脂的重量比的硬化剂和基础树脂的混合物来形成透镜。在一个实施方式中，基础树脂为PMMA，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。在另一实施方式中，基础树脂为环氧树脂，硬化剂与基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

因此，尽管已关于特殊的实施方式描述了本发明，但是应当理解，这些示例不是限制性的，并且本发明旨在覆盖公开内容的范围内的全部修改和等同。

Claims (28)

1.一种灯，包括：

单个发射器结构，具有基底，所述基底具有设置于其上的25个或者更多个发光二极管（LED）以及80瓦特或更高的额定功率；

全内反射（TIR）透镜，所述透镜包括：

光学主体件，在其下部具有基本笔直的内开放通道，所述内开放通道具有用于容纳所述单个发射器结构的下部开口；

所述光学主体件具有阶梯状上表面，所述阶梯状上表面限定从所述光学主体的内部延伸到所述光学主体的上部开口的渐宽腔体；以及

多个折射表面区，设置在所述光学主体的所述阶梯状上表面上；以及

支座，具有成型为容纳所述光学主体件的凹的内表面以及凸的外表面，所述支座具有设置为包围所述光学主体件的所述下部开口的第一开口以及与所述第一开口相对的第二开口，其中所述光学主体件能够通过所述第二开口插入所述支座中，所述支座还包括：

多个凹口，沿所述支座的内边缘设置并且配置为与所述透镜的凸缘径向压紧配合；

指宽大小的豁口；以及

三个或者更多个支承部，围绕所述支座的所述第一开口设置，并且配置为将所述光学主体件相对于所述单个发射器结构置于中心。

2.如权利要求1所述的灯，其中所述透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，硬化剂与基础树脂的重量比小于6。

3.如权利要求2所述的灯，其中所述基础树脂为PMMA，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

4.如权利要求2所述的灯，其中所述基础树脂为环氧树脂，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

5.如权利要求2所述的灯，其中所述基础树脂是硅树脂，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

6.如权利要求1所述的灯，其中所述灯被配置为在三米或者更远处提供均匀颜色的光。

7.如权利要求1所述的灯，其中所述灯被配置为在80%的光学效率下提供15度的FWHW（全宽半峰），其中所述光学效率被定义为通过次级TIR透镜的光输出与发射器的光输出之比。

8.如权利要求1所述的灯，其中所述灯的特征在于80mm的直径和50mm的高度。

9.一种形成如权利要求1所述的灯的方法，包括通过模制硬化剂和基础树脂的混合物来形成透镜，其中所述硬化剂与所述基础树脂的重量比小于6。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述基础树脂为PMMA，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述基础树脂为环氧树脂或者硅树脂，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

12.一种灯，包括：

单个发射器结构，其具有基底，所述基底具有设置于其上的多个发光二极管（LED）；

全内反射（TIR）透镜，所述透镜包括：

光学主体件，在其下部具有基本笔直的内开放通道，所述内

开放通道具有用于容纳所述单个发射器结构的下部开口；

所述光学主体件具有上表面，所述上表面限定从所述光学主体的内部延伸到所述光学主体的上部开口的渐宽腔体；以及多个折射表面区，设置在所述光学主体的所述上表面上；以及

支座，具有成型为容纳所述光学主体件的凹的内表面以及凸的外表面，所述支座具有设置为包围所述光学主体件的所述下部开口的第一开口以及与所述第一开口相对的第二开口，其中所述光学主体件能够通过所述第二开口插入所述支座中，所述支座还包括：

多个凹口，沿所述支座的内边缘设置并且配置为与所述透镜的凸缘径向压紧配合；以及

三个或者更多个支承部，设置在所述支座的所述第一开口周围，并且配置为将所述光学主体件相对于所述单个发射器结构置于中心。

13.如权利要求12所述的灯，其中所述光学主体件的所述上表面包括多个阶梯部。

14.如权利要求13所述的灯，还包括设置在所述光学主体的所述上表面上的多个折射表面区。

15.如权利要求12所述的灯，其中所述透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比为4.1比2.1。

16.如权利要求12所述的灯，其中所述透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比在1.5∶1到2.5∶1之间。

17.一种形成如权利要求12所述的灯的方法，包括：

采用重量比小于6的硬化剂和基础树脂的混合物来形成所述透镜。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比在1.5∶1到2.5∶1之间。

19.一种灯，包括：

单个发射器结构，具有基底，所述基底具有设置于其上的25个或者更多个发光二极管（LED）以及80瓦特或更高的额定功率；

全内反射（TIR）透镜，所述透镜包括设置在光学主体的阶梯状上表面上的多个折射表面区；以及

支座，具有多个凹口以及三个或者更多个支承部，所述多个凹口沿所述支座的内边缘设置并且配置为与所述透镜的凸缘径向压紧配合，所述支承部配置为将所述光学主体件相对于所述单个发射器结构置于中心。

20.如权利要求19所述的灯，其中所述透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，硬化剂与基础树脂的重量比小于6。

21.如权利要求19所述的灯，其中所述透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，硬化剂与基础树脂的重量比在1.5∶1到2.5∶1之间。

22.一种形成透镜的方法，包括通过模制硬化剂和基础树脂的混合物来形成透镜，其中硬化剂与基础树脂的重量比小于6。

23.如权利要求22所述的方法，其中硬化剂与基础树脂的重量比在1.5∶1到2.5∶1之间。

24.如权利要求22所述的方法，其中硬化剂与基础树脂的重量比为4.1∶2.1。

25.一种透镜组件，包括：

全内反射（TIR）透镜，所述透镜包括：

光学主体件，在其下部具有基本笔直的内开放通道，所述内开放通道具有用于容纳光源的下部开口；

所述光学主体件具有阶梯状上表面，所述阶梯状上表面限定从所述光学主体的内部延伸到所述光学主体的上部开口的渐宽腔体；以及

多个折射表面区，设置在所述光学主体的所述阶梯状上表面上；以及

支座，具有成型为容纳所述光学主体件的凹的内表面以及凸的外表面，所述支座具有设置为包围所述光学主体件的所述下部开口的第一开口以及与所述第一开口相对的第二开口，其中所述光学主体件能够通过所述第二开口插入所述支座中，所述支座还包括：

多个凹口，沿所述支座的内边缘设置并且配置为与所述透镜的凸缘径向压紧配合；

指宽大小的豁口；以及

三个或者更多个支承部，设置在所述支座的所述第一开口周围，并且配置为将所述光学主体件相对于所述光源置于中心。

26.如权利要求25所述的透镜组件，其中所述透镜包括硬化剂和基础树脂的混合物，硬化剂与基础树脂的重量比小于6。

27.如权利要求26所述的透镜组件，其中所述基础树脂为PMMA，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

28.如权利要求26所述的透镜组件，其中所述基础树脂为环氧树脂或硅树脂，所述硬化剂与所述基础树脂的重量比约为4.1比2.1。

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