CN101761862B - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可发出不同色光的照明装置。该照明装置包括一个光源模组及一个可透光的光学元件。该光源模组用于发出单一色光。该光学元件具有多个透光区域，该多个透光区域中的至少一者包含有至少一种荧光粉，该至少一种荧光粉在该单一色光的激发下发出不同于该单一色光的其它色光，该光学元件绕该光源模组旋转以使该光源模组发出的单一色光选择性地照射至该多个透光区域中的至少一者上。所述照明装置结构简单，有利于应用及推广。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置，尤其涉及一种可发出不同色光的照明装置。
背景技术
发光二极管(LED，Light Emitting Diode)具有亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，因而被当作理想光源而广泛应用在现有的各种照明场合中，具体可参见Joseph Bielecki等人在文献2007 IEEE，23rd IEEE SEMI-THERMSymposium中的Thermal Considerations for LED Components in an Automotive Lamp一文。
在现有的照明装置中，可将多个发光二极管组合在一起以发出不同色光，从而获得较丰富的照明效果。此类照明装置通常是通过控制多个发出单一色光的发光二极管的通电时间，以使该多个发光二极管轮流进行发光来达成发出不同色光的目的。然而，为了控制上述多个发光二极管的通电时间，需要相对应地设计较复杂的驱动电路，此增加了照明装置设计的难度，并且不利于照明装置的使用推广。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种简单实用且可发出不同色光的照明装置。
一种照明装置，其包括一个光源模组及一个可透光的光学元件。该光源模组用于发出单一色光。该光学元件具有多个透光区域，该多个透光区域中的至少一者包含有至少一种荧光粉，该至少一种荧光粉在该单一色光的激发下发出不同于该单一色光的其它色光，该光学元件绕该光源模组旋转以使该光源模组发出的单一色光选择性地照射至该多个透光区域中的至少一者上。
与现有技术相比，所述照明装置的光学元件包含至少一种荧光粉，且该光学元件可绕该光源模组旋转，以使光源模组发出的单一色光通过该光学元件的不同透光区域射出，并且该多个透光区域中的荧光粉吸收该单一色光并将对该单一色光进行转换，从而使该光学元件在旋转时发出多种不同的色光，达到丰富照明效果的目的。所述照明装置结构简单，便于应用及推广。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的照明装置的结构分解示意图。
图2是图1所示照明装置的光学元件沿II-II线的剖面示意图。
图3是图1所示照明装置的结构示意图。
图4是图3所示照明装置沿IV-IV线的剖面示意图。
图5是图1中光学元件包括一种荧光粉的色度图。
图6是图1中光学元件包括两种荧光粉的色度图。
图7是本发明第二实施例提供的照明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，以对本发明实施例作进一步地详细说明。
请参阅图1，本发明第一实施例提供的一种照明装置，其包括：一个光源模组11，一个可透光的光学元件12，以及一个用于驱动光学元件12绕该光源模组11旋转的驱动模组15。
该光源模组11包括一个电路板111、一个设置在该电路板111上的固态发光元件，以及一个散热装置113。其中，该发光二极管112及该散热装置113分别设置在该电路板111的相对的两侧。具体地，所述固态发光元件112可为发出单一色光的发光二极管。在本实施例中，所述发光二极管112为蓝色发光二极管，其发出波长为410nm至490nm中任意波长的蓝光，优选地，所述蓝光的波光为465nm，且该蓝光的光谱的半高宽(FWHM)不超过30nm。该电路板111可通过外接电源以对发光二极管112供电。该散热装置113可具体为散热鳍片，并可通过导热胶，如银胶等粘贴在该电路板112上，从而通过该电路板111与发光二极管112形成热性连接，使得发光二极管112在发光时所发出的热量可通过该电路板112传导至散热鳍片113上进行散热，由此，该发光二极管112可保持在正常的工作温度下工作，以保障其发光特性。
该照明装置100可进一步包括一个透明承载架14以承载该光源模组11。该透明承载架14具有一个中空主体部140，以及由该中空主体部140的两侧向该中空主体部140的空腔14A内延伸形成的两个卡扣部142。具体地，该中空主体部140具有一个第一中空圆柱轮廓，该两个卡扣部142分别开设与电路板111的两侧相适配的凹槽1420。该电路板111的两侧可卡设在该两个卡扣部142内。
请一起参阅图2，该光学元件12具有一个第二中空圆柱轮廓，且该第二中空圆柱轮廓由多个形状大小相等的弧形透光区域I、II、III所组成。该多个弧形透光区域I、II、III沿该圆柱轮廓的圆周方向排列，且每个弧形透光区域I、II、III所对应的圆弧角θ与该发光二极管112的发光角度相等。在本实施例中，所述发光二极管112的发光角度为120度，对应地，该圆弧角θ也为120度。
该光学元件12可由以下材料制成，如树脂(Resin)、硅胶(Silicone)、高分子聚合物(Polymer)或玻璃等。其中，树脂材料为环氧树脂(Epoxy)或聚碳酸树脂(Polyethyleneterephthalate)等，高分子聚合物为聚碳酸酯(Poly Carbonate，PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)等。
该弧形透光区域I、II、III内分别掺杂一种可转换波长的物质121。如图2所示，在本实施例中，该可转换波长的物质121为荧光粉，弧形透光区域I、II、III分别掺杂红、黄、绿三色荧光粉121。所述荧光粉121的材料为硫化物(Sulfides)、铝酸盐(Aluminates)、氧化物(Oxides)、硅酸盐(Silicates)或氮化物(Nitredes)等。具体的，所述荧光粉121的材料可以为Ca2Al12O19:Mn，(Ca，Sr，Ba)Al2O4:Eu，Y3A15O12Ce3+(YAG)，Tb3Al5O12:Ce3+(YAG)，BaMgAl10O17:Eu2+(Mn2+)，Ca2Si5N8:Eu2+，(Ca，Sr，Ba)S:Eu2+，(Mg，Ca，Sr，Ba)2SiO4:Eu2+，(Mg，Ca，Sr，Ba)3 Si2O7:Eu2+，Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+，Y2O2S:Eu3+，(Sr，Ca，Ba)SixOyNz:Eu2+，(Ca，Mg，Y)SiwAlxOyNz:Eu2+，CdS，CdTe或CdSe等。
该中空圆柱轮廓的两端分别为一个开口端120及一个封闭端122，其中，该封闭端122与一个激励单元15，如马达或汽缸机械耦合，而开口端120开设有该空腔14A。进一步地，该照明装置100还包括有两个轴承16，如滚珠轴承以连接该光学元件12与该透明承载架14。
请一起参阅图3，组装时，先将光源模组11由该开口端120放置入透明承载架14的空腔14A内，其中，电路板111的两端插设在与其相适配的凹槽1420内，由此，该透明承载架14与该光源模组11一体并承载该光源模组11，优选地，该发光二极管112位于该光学元件12的轴心上。
进一步地，将两个轴承16套设在该透明承载架14的两端120、122，再将透明承载架14与该两个轴承16作为一个整体套设入光学元件12内，从而使得该两个轴承16与光学元件12的开口端120及封闭端122相啮合。由此，该两个轴承16连接该透明承载架14与光学元件12，且该透明承载架14与该光学元件12同轴。当固定透明承载架14而对激励单元15通电时，该激励单元15可驱动该光学元件12绕该透明承载架14及该光源模组11旋转，且其旋转轴为该光学元件12的中心轴。该发光二极管112发出的光可透过该透明承载架14后进一步照射至光学元件12上。
请一并参阅图4-6，本发明提供的照明装置100的工作原理如下：
如图5所示出的色度图(Chromaticity Diagram，CIE)，荧光粉121(如红、黄、绿荧光粉)全部吸收波长为A的单一色光后，其被激发并发出波长为B的其它色光。如果波长为A的单一色光只有部分光被该荧光粉121吸收，则其转换后所发出的光的波长值对应于AB连线上其中一点(不包括A点与B点)。以本实施例为例，发光二极管芯片112发出波长为465nm的蓝光A，当激励单元15驱动光学元件12沿图4箭头S所示的方向旋转，使得蓝光A照射至透光区域II时，由于透光区域II掺杂黄色荧光粉121，当黄色荧光粉121完全吸收该蓝光A时，其转换后发出波长为575nm的黄光B。当该黄色荧光粉121仅部分吸收该蓝光A时，其转换后发出的光的波长对应于AB连线上的一点。可以理解的是，当该黄色荧光粉121对该蓝光A的吸收比例不同时，由光学元件12射出的光的波长也不同。另外，当该黄色荧光粉121只吸收部分蓝光A并转换发出一种不同于该蓝光A的其它色光时，该其它色光可与完全未被吸收的蓝光A混光以形成另一色光。
当然，该弧形透光区域I、II、III也可以掺杂多种荧光粉121。如图6所示，当弧形透光区域II掺杂绿、黄两种荧光粉121，且所述蓝光A(波长为465nm)分别被该黄、绿两种荧光粉121完全吸收时，其转换后发出的光分别为黄光B和绿光C(波长分别为575nm和540nm)。如果该蓝光A只有部分被该黄、绿荧光粉121吸收，则经该黄、绿荧光粉121转换后的光的波长对应于由A、B、C三点所围成的区域内的其中一点(不包括A、B、C三点)。
进一步地，弧形透光区域I、II、III对单一色光A的吸收及转换的能力还取决于透光区域I、II、III中荧光粉121的分布密度，当荧光粉121的分布密度较大时，其吸收及转换的能力较强。在本实施例中，为了使照明装置100发出更丰富且渐变的色光，优选地，每个弧形透光区域I、II、III所掺杂的荧光粉121沿光学元件12的圆周方向呈不同的分布。例如，弧形透光区域II内所掺杂的黄色荧光粉121的密度沿图4中箭头S的反方向逐渐增大，当光学元件12沿图4箭头S所示的方向旋转，使得蓝光A依次照射该透光区域II的掺杂黄色荧光粉121浓度较小的区域及掺杂黄色荧光粉121浓度较大的区域时，由光学元件12射出的光中黄光的比例将逐渐变大。从而使得照明装置100发出的光随着光学元件12的旋转呈现出更加丰富且变化的色彩。
该光学元件12也可以只包含一种荧光粉121，且该荧光粉121沿光学元件12的圆周方向呈不同的分布密度。所述发光二极管111发出位于绿光区至紫光区的单一色光以激发该荧光粉121。另外，可以理解的是，为了使照明装置100在光学元件12旋转过程中可发出单一蓝光，光学元件12中还可进一步包括有完全不掺杂荧光粉121的透明区域，或是进一步将该透明区域挖空，由此，光学元件12在旋转过程中，单一蓝光可完全透射出去。
在另一实施例中，所述红、黄、绿荧光粉121也可不掺杂在光学元件12中，而是涂布在该光学元件12的对应于该弧形透光区域I、II、III的表面(如内表面或外表面)，以形成一个薄膜层。
在驱动方式方面，本实施例中利用激励单元15驱动光学元件12旋转而光源模组11及透明支撑架14固定，使得光学元件12可绕光源模组11旋转。可以理解的是，所述激励单元15也可机械连接该透明支撑架14，以驱动该透明支撑架14带动光源模组11绕其轴心旋转，而光学元件12固定不同，同样可达到使照明装置100发出不同色光的目的。当然，该光学元件12的旋转也可以利用手动方式实现。
荧光粉121也可以通过其他形式设置在该光学元件12上。请一并参见图7，在光学元件12的表面设置有多个密布的凹槽124，荧光粉(图7未示出)与液态胶体混合后填充于该多个凹槽124内，再进一步采用加热或照射UV光将该胶体固化。由于该荧光粉混合在液态胶体内，因此，可防止荧光粉直接与空气接触而产生老化的现象，有效保障荧光粉的光转换特性。
当然，该可转换波长的物质也可以采用射出成型(Injection Molding)的方法掺杂于该光学元件12中，并不局限于具体实施例。
本发明第一、第二实施例所述的照明装置100具有结构简单的优点，有利于应用及推广。
可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，例如，省略第一实施例中的透明支撑架14而用其它支撑机构固持光源模组，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种照明装置，其包括：
一个用于发出单一色光的光源模组；及
一个透光的光学元件，该光学元件具有多个透光区域，该多个透光区域中的至少一者包含有至少一种荧光粉，该至少一种荧光粉在该单一色光的激发下发出不同于该单一色光的其它色光，该光学元件绕该光源模组旋转以使该光源模组发出的单一色光选择性地照射至该多个透光区域中的至少一者上。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该光源模组包括至少一个固态发光元件。
3.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，该至少一个固态发光元件发出的单一色光为蓝光。
4.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，该光学元件具有一个第一中空圆柱轮廊，该多个透光区域为沿该第一中空圆柱轮廓的圆周方向排列的多个弧形区域。
5.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，该至少一种荧光粉包含多种，该光学元件的相邻两个弧形区域包含不同的荧光粉。
6.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，该至少一种荧光粉沿该圆周方向具有不同的分布密度。
7.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，该至少一个固态发光元件设置在该第一中空圆柱轮廊的轴心上，每个弧形区域所对应的圆弧角与该至少一个固态发光元件的发光角度相等。
8.如权利要求4所述的照明装置，其特征在于，进一步包括套设在该光学元件内的透明承载架以承载该光源模组。
9.如权利要求8所述的照明装置，其特征在于，该光源模组进一步包括一个电路板，该至少一个固态发光元件设置在该电路板上并与该电路板形成电性连接。
10.如权利要求9所述的照明装置，其特征在于，该透明承载架包括一个第二中空圆柱轮廓及由该第二中空圆柱轮廓的两侧向第二中空圆柱轮廓的空腔内延伸形成的两个卡扣部，该电路板的两侧分别卡扣在该两个卡扣部上。
11.如权利要求10所述的照明装置，其特征在于，进一步包括至少一个轴承，该至少一个轴承设置在该透明承载架与该光学元件之间以连接该透明承载架与该光学元件并使该透明承载架与该光学元件同轴。
12.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该至少一种荧光粉涂布在该光学元件的对应于多个透光区域的表面上。
13.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该至少一种荧光粉掺杂在该光学元件中。
14.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，该光学元件对应于该多个透光区域的表面开设有多个凹槽，该至少一种荧光粉掺杂在该多个凹槽内。
15.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，进一步包括一个激励单元，该激励单元连接于该光学元件的一端以驱动该光学元件旋转。
16.如权利要求15所述的照明装置，其特征在于，该激励单元为马达或旋转汽缸。
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