CN105650597A - 光照装置及利用光照装置的制冷器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光照装置及利用光照装置的制冷器，该光照装置包括具有发光主轴的发光二极管(LED)。该光照装置还包括定位成邻近LED的透镜元件。透镜元件具有由围绕旋转轴线至少部分地旋转剖面轮廓来限定的几何形状。透镜元件相对于LED定位成使得旋转轴线与LED的发光主轴相交。透镜元件可操作以向从LED发出的至少一些光线应用全内反射。

Description

光照装置及利用光照装置的制冷器
技术领域
本发明的实施例涉及光照装置。
背景技术
巨大的制冷单元对向单元内搁架的容纳物提供合适光照问题提出特别的挑战。已提出了基于LED(发光二极管)的光照系统。
图1是用于制冷器的光照装置的传统透镜元件100的一部分的等距视图。应当注意到，该透镜元件是细长的，沿透镜元件的长度尺寸截取的剖面具有均匀的剖面轮廓。在实际安装中，一系列LED定位在透镜元件100的基部104处的槽102内。
图2是利用透镜元件100的该传统的照明装置的剖视图。图2的视图的剖面是沿在与透镜元件100的长度尺寸垂直的平面中截取的。LED200图示为定位在上述的透镜元件100的槽102中。光线轨迹线202、204、206、208和210图示于附图中。这些仅仅是能够用于展示透镜元件100的光传播效果的多束光线轨迹中的几束。例如，图2中所示的所有的光线轨迹都离开透镜元件100到达附图的向左方向。类似的光线轨迹还能够图示成沿向右方向离开透镜元件100，但是被省略以简化附图。
透镜元件100的光传播特性中的一部分是由于光线202、204、206的折射。然而，对于光线208、210而言，其在折射之前首先经历内反射(分别在点212、214处)并且沿向左方向离开透镜元件100。
本发明的发明人现在认识到有机会提供用于光照灯具的透镜，该透镜相比传统的透镜系统更均匀并且更高效地传播光。
发明内容
本申请的发明目的在于提供一种光照装置及利用关照装置的制冷器，以通过该光照装置提供更均匀并且更高效的光传播。
在一些实施例中，本申请提供一种光照装置包括LED，该LED具有发光主轴。该光照装置还包括定位成邻近LED的透镜元件。透镜元件具有由围绕旋转轴线至少部分地旋转剖面轮廓来限定的几何形状。透镜元件相对于LED定位成使得旋转轴线与LED的发光主轴相交。透镜元件可操作以向从LED发出的至少一些光线应用全内反射。
本申请还提供一种光照装置，包括：细长支承构件；多个LED(发光二极管)，所述多个LED沿所述支承构件安装，所述LED中的每个LED都具有相应的发光主轴；和多个透镜元件，所述多个透镜元件中的每个透镜元件都在使得每个透镜元件基本包绕所述LED中相应的一个LED的位置处安装于所述支承构件上，所述透镜元件基本彼此相同，所述透镜元件中的每个透镜元件都具有由围绕旋转轴线至少部分地旋转剖面轮廓来限定的几何形状；所述透镜元件中的每个透镜元件都相对于由所述每个透镜元件包绕的相应的LED定位成使得限定所述每个透镜元件的几何形状的旋转轴线与由所述每个透镜元件包绕的相应的LED的相应的发光主轴相交，所述透镜元件中的每个透镜元件都可操作以向从由所述每个透镜元件包绕的相应的LED发出的至少一些光线应用全内反射。本申请又提供一种一种制冷器，包括：封闭的制冷空间；多个搁架，所述多个搁架位于所述制冷空间中以用于保持待制冷的物品；多个门，以用于允许进入所述搁架；多个竖直延伸的竖框，所述多个竖直延伸的竖框散布在所述门中，每个竖框都包括内部表面，所述内部表面相对于所述封闭的制冷空间面向内；和多个光照装置，每个光照装置都安装在所述竖框中相应一个竖框的内部表面上；其中所述光照装置中的每个光照装置都包括：细长支承构件，所述细长支承构件竖直地定向并且安装在所述竖框中相应的一个竖框上；和多个LED(发光二极管)，所述多个LED沿所述支承构件安装，所述LED中的每个LED都具有相应的发光主轴，每个LED的相应的发光主轴都水平和直接地定向成离开所述竖框中一个相应的竖框；和多个透镜元件，每个透镜元件都在使得每个透镜元件都基本包绕所述LED中相应的一个LED的位置处安装于所述支承构件上，所述透镜元件基本彼此相同，所述透镜元件中的每个透镜都具有由围绕旋转轴线至少部分地旋转剖面轮廓来限定的几何形状；所述透镜元件中的每个透镜元件都相对于由所述每个透镜元件包绕的相应的LED定位成使得限定了所述每个透镜元件的几何形状的旋转轴线与由所述每个透镜元件包绕的相应的LED的相应的发光主轴相交，所述透镜元件中的每个透镜元件都可操作以向从由所述每个透镜元件包绕的相应的LED发出的至少一些光线应用全内反射。
附图说明
图1是用于光照装置的传统透镜元件的一部分的等距视图。
图2是与结合图1所参照的装置相似的光照装置的剖面图。
图3是根据一些实施例的光照装置的局部透视图。
图4是包括在图3的光照装置中的透镜元件的等距视图。
图5是图3的光照装置的一部分的剖视图。
图6是图3的光照装置的一部分的示意性平面图。
图7是图3的光照装置的各个方面的方框图。
图8是图3的光照装置的剖面图。
图9是根据一些实施例的结合诸如图3的光照装置之类的光照装置的制冷器的示意性平面图。
图10是图3的光照装置的另一个实施例的一部分的透视图。
具体实施方式
一些实施例涉及光照装置，其中为光照装置中的每个LED提供单个透镜元件。透镜元件具有对来自LED的一些光线应用全内反射(TIR)并且相对于LED改进光线传播效率的旋转几何形状。光照装置可以适于用于制冷单元，并且可以相比传统的光照装置提供改进的效率。
图3是根据一些实施例的光照装置300的局部透视图。光照装置300包括细长支承构件302，该细长支承构件仅有一部分在附图中可见。光照装置300还包括多个透镜元件304，该多个透镜元件安装于支承构件302上并且沿该支承构件的长度设置。透镜元件304中仅有两个在图3中可见。光照装置300的所有的透镜元件都可以基本彼此相同。
图4是图3中可见的透镜元件304中的一个透镜元件的等距视图。透镜元件304例如可以由诸如聚碳酸酯或丙烯酸之类的透明塑料形成。透镜元件304例如可以通过注射成型过程形成。
图5是光照装置300的一部分的剖视图。图5的视图是在彼此垂直的两个平面处剖切的。其中的一个平面由图4中的线A-A示出。另一个平面示出了剖面轮廓502。透镜元件304的几何形状(如图4和图5中最佳可见)由围绕在图5中以附图标记504标记的旋转轴线旋转剖面轮廓502来限定。(图5中仅以502示出了所述剖面轮廓的一半；整个剖面轮廓将示于后续附图、即图8中)。图5的视图的第二剖切平面由图4中的线B-B示出。应当理解，由围绕旋转轴线旋转剖面轮廓来限定几何形状的术语与通过围绕与圆间隔开并且位于圆的平面中的旋转轴线旋转圆来形成三维环面图像是类似概念。在透镜元件304的情况下，剖面轮廓的旋转角度是局部的；例如，在该示例性实施例中是180度。
再次参照图5，LED506也示于附图中。LED506也被包括在图3中可见的光照装置300中(LED在图3中不可见)。继续参照图5，每个LED506都邻近透镜元件304中相应的一个透镜元件并且基本由该透镜元件包绕。继续参照图5，位于视图左侧的LED506图示为具有发光主轴508。(光照装置300中每个其它的LED506都可以具有类似定向的发光主轴)。最佳见于图5中的510，相关LED506的发光主轴508与限定了相关透镜元件304的几何形状的旋转轴线504相交——并且可以与之垂直。此外，每个LED506都定位在其相关的透镜元件304的封装(footprint)内。这是每个透镜元件304及其相关LED506在一些实施例中相对于彼此的定位。
图5中510处所示的点可以被称为发光主轴508与旋转轴线504之间的交点，该两个轴线在上文讨论过。在一些实施例中，LED506可以定位在交点510处或该交点之上。在其它实施例中，LED506可以定位在交点510之下。
参照图3和图5，LED506和透镜元件304安装在其上的支承构件302的表面可以被认为是支承构件302的“主要表面”。通过图5应当认识到，透镜元件304的旋转轴线(例如，轴线504)定向成与支承构件302的主要表面平行并且与支承构件504的长度尺寸垂直。
图6是光照装置300的一部分的示意性平面图。细长支承构件302同样部分可见，并且六个LED506的组沿支承构件302的长度尺寸定位。每个LED506都图示为定位在相关透镜元件304的封装中。(透镜元件304由虚线方形示意性地示于图6中；对透镜元件形状更写实的图示例如见于图4中)。回到图6，在一些实施例中，一个或多个具有相关透镜元件的额外的六个LED的组可以在附图中不可见的部分处沿支承构件302定位。其它组或者其它数量的LED的分组可以用于其它的实施例中。
图7是光照装置300的各个方面的方框图。LED506中典型的一个LED图示为安装于电路板702上，该电路板也是光照装置300的部件。(电路板702可以由上文提到的图7中未示出的支承构件来支承)。与LED506相关的透镜元件304同样由虚线示意性地示出。光照装置可以通过电路板702和布线706连接到电源704。
图8是光照装置300的剖视图，其中该剖面在与支承构件302的长度尺寸垂直的平面中并且在LED506中的一个的位点处被截取。用于限定透镜元件304的几何形状的完整剖面轮廓502示于图8中。LED506的发光主轴508也再次示于图8中。从透镜元件304发出的示例性光线大体由附图标记802表示。附图标记802指向表示所有的图示光线的虚线环路。在图8中的页面内，发出光线的一些路径可以被折射而不被反射，而其它光线可以在内反射之后被折射。具体而言，透镜元件304可以操作成使得其向从LED506发出的至少一些光线应用全内反射(TIR)。通过透镜元件304的旋转形状，这可以有助于改进并且增强来自光照装置300的光沿图5中轴线504所示的方向的分布。应当领会，反射光线可以大体在远离反射点的位置处从透镜元件发出。
再次参照图8，透镜元件304的剖面轮廓502被图示为在该实施例中相对于轴线508对称。然而，在其它实施例中，剖面轮廓的构型可以不对称。例如，在一些实施例中，剖面轮廓的构型例如可以使得大部分或所有来自LED506的光被引导至左侧或右侧，如图8中可见。
图8示出了照明物体的前表面804的光线802，该物体(未相对于前表面804单独示出)位于制冷器外壳(图8中未具体示出)中的搁架(图8中未示出)上。剖面轮廓502的精确尺寸和构型可以根据将被照明的制冷外壳/搁架的几何形状发生变化；适于具体应用的尺寸和构型可以基于本文中包含的公开内容确定而无需过度实验。
图9是根据一些实施例的制冷器900的示意性平面图。该制冷器包括外壳902，该外壳限定了封闭的制冷空间904。(尽管存在制冷器900的冷却元件，但未对其进行图示)。外壳902包括后壁905以及侧壁907和909。
制冷器900还包括位于制冷空间904中的搁架906。搁架906用于保持待制冷的物品(未示出)。
外壳902还包括门912以用于准许进入搁架906。竖直延伸的竖框914散布在门中。竖框中的每一个都具有内部表面916，该内部表面相对于封闭的制冷空间904面向内。每个竖框914的内部表面916都具有以竖直取向安装于其上的光照装置300(如上所述)。
制冷器900还包括拐角竖框920，该拐角竖框邻近侧壁907、909的前边缘竖直地延伸。(即，每个拐角竖框920都定位在制冷器900的前部拐角处)。竖框920中的每一个都具有以竖直取向安装于其内部表面上的光照装置300a。
图10是光照装置300a中的一个的局部透视图，该光照装置是上述的光照装置300的备选实施例。光照装置300a可以包括所有上述的光照装置300的元件。此外，光照装置300a包括安装于支承构件302上的镜子1002。镜子1002可以与支承构件302的平面垂直地定向，并且可以沿支承构件302的长度尺寸的至少一部分延伸。镜子1002的反射侧面可以面向LED(图10中不可见)并且朝向安装于支承构件302上的相关透镜元件304。光照装置300a可以安装于拐角竖框920上，使得其镜子的反射侧面背向制冷器900的相邻侧壁。因此，镜子可以从LED向搁架906反射光线。
具有如本文中所描述的实施例的透镜布置的照明装置可以提供对制冷器内照明物体的更高效和更均匀的光线分布。因此可以节省能量。此外，相比图1中所示的传统透镜，本文中所描述的实施例的透镜布置可以使用更少的材料，并且可以相比传统的透镜更易密封。此外，本文中所描述的实施例的透镜布置可以相比传统的透镜产生更少的分色。
透镜元件304和/或具有伴随一系列LED布置成行的这种透镜元件的光照装置300已被描述成主要用于应用于照亮制冷器。然而，其它的应用也是可能的，包括用于浅箱标志或其它的标记应用，或者用于搁架下方光照，或者作为壁带照明装置，或者作为所谓的“整墙照明”(即，用光照明整个墙壁而不是主要照明墙壁上有限的区域或点的光照装置)。
技术效果是在光照制冷器的内部或者其它的光照应用中提供改进的效率。
本文中所描述的实施例仅仅是为了说明目的。相关技术领域的普通技术人员可以认识到，通过对上面描述的进行改型和变型，可以实施其它的实施例。

Claims (20)

1.一种光照装置，包括：
发光二极管(LED)，所述发光二极管具有发光主轴；和
透镜元件，所述透镜元件定位成邻近所述LED，所述透镜元件具有由围绕旋转轴线至少部分地旋转剖面轮廓来限定的几何形状；
所述透镜元件相对于所述LED定位成使得所述旋转轴线与所述LED的发光主轴相交，所述透镜元件可操作以对从所述LED发出的至少一些光线应用全内反射。
2.根据权利要求1所述的光照装置，其特征在于，所述旋转轴线与所述LED的发光主轴垂直。
3.根据权利要求1所述的光照装置，其特征在于，所述光照装置还包括：
细长支承构件，所述LED和所述透镜元件安装在所述细长支承构件上。
4.根据权利要求3所述的光照装置，其特征在于：
所述LED是第一LED；并且
所述透镜元件是第一透镜元件；
所述光照装置还包括：
多个透镜元件，除了所述第一透镜元件，所述多个透镜元件也安装在所述细长支承构件上，所有的所述透镜元件都基本彼此相同；和
多个LED，除了所述第一LED，所述多个LED也安装在所述细长支承构件上，所述多个LED中的每个LED都定位在所述多个透镜元件中的相应一个透镜元件的封装内。
5.根据权利要求1所述的光照装置，其特征在于，所述透镜元件形成为使得其所述几何形状由围绕所述旋转轴线将所述剖面轮廓旋转基本180°来限定。
6.根据权利要求1所述的光照装置，其特征在于，所述透镜元件由塑料形成。
7.根据权利要求6所述的光照装置，其特征在于，所述透镜元件使用注射成型过程形成。
8.根据权利要求1所述的光照装置，其特征在于：
当所述LED处于照明条件下时，所述LED发出的一些光线在未反射的情况下通过所述透镜元件折射，并且所述LED发出的其它光线在已经通过所述透镜内反射之后通过所述透镜折射。
9.一种光照装置，包括：
细长支承构件；
多个LED(发光二极管)，所述多个LED沿所述支承构件安装，所述LED中的每个LED都具有相应的发光主轴；和
多个透镜元件，所述多个透镜元件中的每个透镜元件都在使得每个透镜元件基本包绕所述LED中相应的一个LED的位置处安装于所述支承构件上，所述透镜元件基本彼此相同，所述透镜元件中的每个透镜元件都具有由围绕旋转轴线至少部分地旋转剖面轮廓来限定的几何形状；
所述透镜元件中的每个透镜元件都相对于由所述每个透镜元件包绕的相应的LED定位成使得限定所述每个透镜元件的几何形状的旋转轴线与由所述每个透镜元件包绕的相应的LED的相应的发光主轴相交，所述透镜元件中的每个透镜元件都可操作以向从由所述每个透镜元件包绕的相应的LED发出的至少一些光线应用全内反射。
10.根据权利要求9所述的光照装置，其特征在于，对于所述透镜元件中的每个透镜元件而言，所述旋转轴线与由所述每个透镜元件包绕的相应的LED的相应的发光主轴垂直。
11.根据权利要求9所述的光照装置，其特征在于，所述透镜元件中的每个透镜元件都由塑料形成。
12.根据权利要求9所述的光照装置，其特征在于：
所述多个透镜元件包括至少六个透镜元件；并且
所述多个LED包括至少六个LED。
13.根据权利要求9所述的光照装置，其特征在于：
所述支承构件具有主要表面，所述LED和所述透镜元件安装在所述主要表面上；并且
限定了所述透镜元件的几何形状的旋转轴线定向成(a)与所述支承构件的主要表面平行；并且(b)与所述支承构件的长度尺寸垂直。
14.根据权利要求9所述的光照装置，其特征在于，所述光照装置还包括：
镜子，所述镜子在所述支承构件上安装成(a)与所述支承构件的平面垂直；(b)沿所述支承构件的长度尺寸的至少大部分延伸；并且(c)面向安装于所述支承构件上的LED。
15.一种制冷器，包括：
封闭的制冷空间；
多个搁架，所述多个搁架位于所述制冷空间中以用于保持待制冷的物品；
多个门，以用于允许进入所述搁架；
多个竖直延伸的竖框，所述多个竖直延伸的竖框散布在所述门中，每个竖框都包括内部表面，所述内部表面相对于所述封闭的制冷空间面向内；和
多个光照装置，每个光照装置都安装在所述竖框中相应一个竖框的内部表面上；
其中所述光照装置中的每个光照装置都包括：
细长支承构件，所述细长支承构件竖直地定向并且安装在所述竖框中相应的一个竖框上；和
多个LED(发光二极管)，所述多个LED沿所述支承构件安装，所述LED中的每个LED都具有相应的发光主轴，每个LED的相应的发光主轴都水平和直接地定向成离开所述竖框中一个相应的竖框；和
多个透镜元件，每个透镜元件都在使得每个透镜元件都基本包绕所述LED中相应的一个LED的位置处安装于所述支承构件上，所述透镜元件基本彼此相同，所述透镜元件中的每个透镜都具有由围绕旋转轴线至少部分地旋转剖面轮廓来限定的几何形状；
所述透镜元件中的每个透镜元件都相对于由所述每个透镜元件包绕的相应的LED定位成使得限定了所述每个透镜元件的几何形状的旋转轴线与由所述每个透镜元件包绕的相应的LED的相应的发光主轴相交，所述透镜元件中的每个透镜元件都可操作以向从由所述每个透镜元件包绕的相应的LED发出的至少一些光线应用全内反射。
16.根据权利要求15所述的制冷器，其特征在于，对于所述透镜元件中的每个透镜元件而言，所述旋转轴线与由所述每个透镜元件包绕的相应的LED的相应的发光主轴垂直。
17.根据权利要求15所述的制冷器，其特征在于，所述透镜元件中的每个透镜元件由塑料形成。
18.根据权利要求15所述的制冷器，其特征在于，所述光照装置中的每个光照装置都包括至少六个所述透镜元件。
19.根据权利要求15所述的制冷器，其特征在于：
对于所述光照装置中的至少一个而言，相应的支承构件具有主要表面，所述LED和所述相应的光照装置的透镜元件安装于所述主要表面；并且
限定了所述相应的光照装置的透镜元件的几何形状的旋转轴线定向成(a)与所述相应的支承构件的主要表面平行；并且(b)与所述相应的支承构件的长度尺寸垂直。
20.根据权利要求15所述的制冷器，其特征在于，所述制冷器还包括：
拐角竖框，所述拐角竖框定位于所述制冷器的前部拐角处，所述拐角竖框竖直地延伸并且具有面向所述制冷器的后壁的内部表面；和
拐角光照装置，包括：
相应的细长支承构件，所述相应的细长支承构件竖直地定向并且安装于所述拐角竖框上；
多个LED(发光二极管)，所述多个LED沿所述拐角光照装置的支承构件安装，所述LED中的每个LED都具有相应的发光主轴，每个LED的相应的发光主轴都水平和直接地定向成离开所述拐角竖框；
多个透镜元件，每个透镜元件都在使得每个透镜元件基本包绕所述LED中相应的一个LED的位置处安装于所述拐角光照装置的支承构件上，所有的透镜元件都基本彼此相同，所述透镜元件中的每个透镜元件都具有由围绕旋转轴线至少部分地旋转剖面轮廓来限定的几何形状；
所述透镜元件中的每个透镜元件都相对于由所述每个透镜元件包绕的相应的LED定位成使得限定了所述每个透镜元件的几何形状的旋转轴线与由所述每个透镜元件包绕的相应的LED的相应的发光主轴相交，所述透镜元件中的每个透镜元件都可操作以向从由所述每个透镜元件包绕的相应的LED发出的至少一些光线应用全内反射；和
镜子，所述镜子在所述拐角光照装置的支承构件上安装成(a)与所述拐角光照装置的支承构件的平面垂直；(b)沿所述拐角光照装置的支承构件的长度尺寸的至少大部分延伸；并且(c)面向安装于所述拐角光照装置的支承构件上的LED。
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