CN101946116A - 照明系统、电极器件和光源 - Google Patents

Abstract

一种系统，其包括光源和电极器件(20，30，60)。该光源包括具有底座表面(42)的底座(40)，在该底座表面上提供至少两个接触元件。该电极器件具有至少两个电极(23，24，25，35)，所述电极优选用铁磁或电磁材料制成，并且在工作过程中具有不同的极性。邻近的电极相隔预定电极距离而排列。将两个电极提供在一层中并且排列成交叉梳状的构型。该光源具有以相隔相互间隔而排列的至少两个但优选是4个接触元件(43，53，63)，所述间隔基本上与所述电极距离一致。

Description

照明系统、电极器件和光源

技术领域

本发明涉及一种如在权利要求1前序部分(pre-characterizing part)限定的系统。本发明还涉及一种光源和一种电极器件，二者均适合于用在根据本发明的系统中。

背景技术

这种系统以Dipline商标在市场上出售，并且在网站http://www.magiclite.com/dipline/diplilne.shtml和http://www.magiclite.com/downloads/PDFs/dipline.pdf上有记载。Dipline发光面板系统在例如12V或24V的低电压下工作。这些系统发展(promote)为自供电的、平面的、柔性面板，其用作带电的墙壁或天花板表面。允许光源简单地放置在平面上的任何地方并且使其立即点亮。

在过去的几年中，例如LED产品或小型卤素灯的许多相对较小的光源(＝SLS)已经进入市场。这些产品中的大部分是改型翻新的，因此其能够仅仅以有限的投资而集成(integrate)在当前的基础结构中。然而，这对于利用SLS的全电势形成了限制。特别是，新建筑或住宅提供了摆脱照明设计中的现有范例的可能性。例如，已经证明，细长的SLS照明系统允许照明不引人注目地集成到建筑物中。除了该照明系统的不同外观之外，基于SLS的系统对于热管理、驱动器基础结构、机械固定装置和用户接口技术也需要新的解决方案。在家庭环境中的SLS集成的关键字值驱动器之一是自由定位的。消费者能够通过将SLS照明系统放在墙壁上或天花板上的任何位置而产生任何所希望的照明图案。此外，消费者可以通过将这些系统中的几个结合而在家里产生其自己的风格。为了使这种系统适当地工作，它应当允许易于定位的、固定的和立即的操作，并且它应当是坚固的。已知的电极器件是面板，且其电极是板形状电极，所述电极排列在层叠的位置。板状电极由板形状绝缘层分隔开，每个板状电极优选由装饰(和绝缘)层覆盖。这些面板通常具有1平方米的尺寸和大约3厘米的厚度。该电极器件能够用于形成正面的墙壁或天花板，或者可选择地能够用作现有的墙壁、天花板或地板上的覆层。该电极器件连接到电能供应系统。适合于用在已知系统中的光源具有针形的电接点，其能够刺穿该板形状电极和中间的绝缘层。该针形的电接点具有不同的长度，从而在将光源放在该电极器件上时，一个电极穿透这两个板状电极，而另一个电极仅穿透一个板状电极，因而实现与该电极器件的适当的电接触。穿透两个板状电极的针形电接点部分地涂敷有绝缘层以便防止两个板状电极经由该电接点而短路。该系统允许灯定位在任何所希望的位置，因此提供了设计照明和/或照度图案的很大的创造性自由度，并且依照需要的应用很容易换成适合的和/或所希望的光源。

然而，已知系统面临(encounter)各种问题，特别是：

在对工作过程中因为电极之间的电(和热)隔离层而由至少一个光源产生的热进行管理中的困难；

由于接通和断开光源，因至少一个光源的接触元件重复地热膨胀和收缩而使至少一个光源的接触元件与电极之间的电接触退化并且变得不可靠；

在当前的实施例中，虽然在移除至少一个光源之后穿孔的可见性应当会减小，但是用户仍然被限制为使用插接板一样的墙壁；

已知系统相对不易弯曲并且不能跟随载体材料的相对清晰(sharp)轮廓(如弯曲的墙壁)。

发明内容

本发明的目的在于解决(counteract)已知的现有系统的至少一个上面提到的问题。为此，如开始段落中描述的系统由权利要求1的特征部分进行限定。在其交叉梳状的构型中，这些电极提供为多个导电条，其彼此邻接地排列，并且当连接到电源和/或在该系统的工作过程中具有交变的极性。光源具有相隔相互间隔而排列的至少两个接触元件，该相互间隔基本上与所述电极距离一致。因此实现了光源在电极器件上的正确定位而不需要频繁地尝试正确地确定该光源的位置。这两个电极的特点是提供在一层中，这允许该电极器件相对较薄，例如几毫米，如5mm或3mm甚至1mm，因此允许该电极器件是相对可弯曲的。因此，根据本发明的电极器件能够适当地提供在具有清晰轮廓的现有表面上，例如地板、墙壁和/或天花板。此外，如果不需要机械固定，例如当光源定位在例如地板或工作台台面的水平面上，那么该光源的接触元件不需要穿透一个或多个电极层和该绝缘层。因此电接点能够任选地配置为具有仅仅置于该电极器件上的钝端表面(blunt end surface)，因此在移除该光源之后在该电极器件上不留下痕迹。可选择的是，电接点能够成形为细针，因此在光源从电极器件移走之后几乎不会留下任何可见的痕迹。当给电极器件配有装饰屏以便给其提供美感外观时这例如是方便的。在这种情况下，电接点仅仅必须刺穿该装饰屏。

根据本发明的系统的一个实施例的特征在于，电极用铁磁、亚铁磁或电磁材料制成，并且，给底座(base)配有至少一个铁磁、亚铁磁或电磁附着器件。因此，强加于灯的电接点使其足够长且足够厚以便将光源固定在电极器件上的需要不再是可适用的：取而代之的是，经由磁附着来实现将该光源固定在电极器件上。这允许经由小的位移而进行精确的定位，并且具有以下的附加优点，即不刺穿各个层以便在从该电极器件移除光源之后不会留下看得见的干扰痕迹。根据本发明的优选系统的特征在于，底座包括两对电接点以及邻近定位的磁附着器件，两个磁附着器件具有不同的极性，并且电极器件的电极排列成交叉梳状的磁构型。灯座(灯底座)(lamp base)的磁器件与电极器件的磁器件之间的相互排斥和/或吸引提供了如下优点，即当将光源安装在电极器件上时，光源和电极器件自动地占据彼此正确的位置。

在本发明的另一个实施例中，该系统的特征在于，给底座配有4个电接点，这4个电接点按照通常位于光源在电极器件上的随机位置处至少一对电接点电连接到具有不同极性的一对相邻电极的这种方式而相互定位，并且该系统的特征还在于依照图5B中所示的方案而使接触元件彼此电连接。该实施例的优点在于与具有三个接触元件的光源相比，其增大了光源在电极器件上正确定位的可能性。该系统的另一个实施例将正确定位光源的可能性增大到例如95％，其特征在于4个接触元件中的三个按照其形成等边三角形的这种方式而彼此排列，并且剩余的第4个接触元件提供在所述三角形的中心点。

根据本发明的系统的优选实施例的特征在于在该系统中的电极、接触元件、电极之间的间隔以及接触元件之间的距离的彼此的尺寸提供在下面的方程式所定义的范围内：

R/P＜(1-q/P)，以及

(1+q/P)＜1.5*R/P，其中

R是等边三角形的中心与其角之间的距离；

P(间距)是一个电极的宽度与具有两个电极之间的宽度为f*P的一个间隔的总和；以及

q是占空比q＝f*P。

这种系统允许光源总是正确地定位在电极器件上的任何位置，即至少一对电接点在光源位于电极器件上的任何位置处电连接到不同极性的一对相邻电极。结果，进一步改进了系统的用户友好度。可选择的是，对于下面的系统获得这一结果，所述系统的特征在于，具有5个或更多接触元件，其接点按照通常在光源位于电极器件上的随机位置处至少一对电接点电连接到具有不同极性的一对相邻电极的这种方式而彼此定位，并且依照图5B中所示的方案使接触元件彼此电连接。

本发明还涉及一种光源和一种电极器件，这种光源具有如权利要求1至9中任一项所限定的系统的所有光源特性，这种电极器件具有如权利要求1至9中任一项所限定的系统的所有电极器件特性。

附图说明

现在参照附图来阐释本发明，在附图中：

图1示出根据现有技术的系统；

图2示出根据本发明的电极器件的第一实施例的结构；

图3示出根据本发明的电极器件的第二实施例的结构；

图4A是根据本发明的光源底座的第一实施例的正视图；

图4B是如图4A中所示光源底座的第一实施例的横截面；

图5A是光源的电接点的电路布置，其中该光源具有两个电接点；

图5B是光源的电接点的电路布置，其中该光源具有四个电接点；

图6示出电极器件的电极与光源的电接点之间的尺寸关系；以及

图7是表明如图6中所示电极器件的电极与光源的电接点之间的尺寸关系的状况(regime)的图表。

具体实施方式

在图1中所示的已知的现有系统11中，电极器件1是其两个主表面覆盖有构成第一电极3和第二电极4的薄金属箔的绝缘板2。出于机械的和非强制的美学的理由，每个电极都覆盖有各自的屏5、6。已知的电极器件通常具有大约20mm的厚度T，并且绝缘板和屏通常由泡沫材料制成。光源7经由第一电接点8和第二电接点9而可机械地安装到电极器件1上。第一电接点8相对较短，因此其不能到达第二电极4而只能刺穿第一电极3，从而建立与第一电极3的电连接。第二电接点9相对较长，因此能刺穿电极3和4，从而建立与第二电极的电连接。为了避免与第一电极的电连接，第二电接点部分地配有绝缘层10。

图2是根据本发明的电极器件20的第一实施例的顶视图。该电极器件包括柔性板21，例如印刷电路板，在该柔性板21上或在该柔性板21中提供多个铁磁条22。所有铁磁条都沿一个方向延伸，等距离地放置，并且基本上提供在一层中，产生厚度大约为2mm的电极器件。这些铁磁条按照其构成交叉梳状构型的方式而进行电连接，这种交叉梳状构型即两个梳状结构具有不同的电极性和永久磁铁极性(electric and permanent magnetic polarity)。第一梳23连接到电源的负电极，第二梳24连接到电源的正电极。电压优选低于50V，例如24V，并且是直流，但是可选择的是，也可以是交流。为了避免消费者看见该电结构，电极器件任选地覆盖有不导电的薄的箔25。该箔可以是装饰元件，例如，对于在家内的应用，但其也可以对于常态的天花板或墙壁覆盖物起到底漆层的作用，所述覆盖物如(乳胶)漆、灰泥或墙纸。如果没有覆盖箔，那么优选给这些电极配有无腐蚀性的(堆叠的)材料以便保护这些铁磁条不受腐蚀。该材料可以是导电材料。

图3示出根据本发明的电极器件的第二实施例，其中将图2的交叉梳状电极构型的电极功能和铁磁或电磁功能分开。图3中所示实施例的电极器件30包括基底31，在该基底上提供铁磁或电磁层32。该层可以具体为一个密实(closed)层或带图案的结构，例如条状或块状图案。在该基底及其磁性层之上提供带有交叉梳状电极构型34、35的印刷电路板33(＝PCB)。在该基底、磁性层和PCB之上提供保护和/或有美感的屏36。光源(未示出)能够经由灯座(参见图4A和4B)而连接到该电极器件。在图3中，用等边五角形示意性地代表安装好的光源，等边五角形即光源具有五个电接点。该五角形的每个角都代表该光源的电接点。该光源可以是小型卤素灯，例如在工作过程中每个都具有20W额定功率的一个或多个卤素灯，或者该光源可以是一个或多个LED，每个LED都具有大约3W的额定功率。

图4A是根据本发明的光源的灯座40的第一实施例的正视图，图4B是沿着图4A中所示的所述光源的灯座40的IVB-IVB截取的横截面视图。该灯座包括相隔一定距离设置的至少两个磁铁41，所述距离等于多个铁磁条的间距(参见图2和图3)。在图4A中，这两个磁铁具有不同的极性以便允许将该光源自动地、正确地定位在图2中所示的电极器件上。磁铁也放置成与该灯座的底部42齐平。尽管这些铁磁条制成对于消费者而言是不可见的，但是这些磁铁能感应到这些铁磁条并且与之对准。一旦机械连接，灯座就由磁力吸附和保持。灯座的附加元件是至少两个电接点43，所述电接点靠近磁铁放置或者与磁铁相隔很近距离放置。每个电极都具有尖锐的针形端部44，贯穿安装台的底部一小段距离，并且能够(借助于磁力)刺穿漆、织物或纸屏的薄层。按照这种方式建立了在电极器件与光源之间的电连接。当移除保持器时，由电连接器所产生的穿孔小到在墙上几乎看不到这些穿孔。

在两电极系统的情况下(参见图4A)，最简单的连接方案就是将电接点连接到光源。然而，对于直流系统而言，该连接方案能够沿两个方向与电压相连。如果光源是小型卤素灯那么这没有问题。但是，如果光源是LED，那么会出现LED接反并且该LED不能工作的问题。通过利用如图5A中所示的连接方案50来解决该问题，该连接方案包括二极管51a、51b、51c、51d，LED52的灯座能够将其正电压加在上电极上且将其负电压加在下电极上，或反之亦然。在图5A中，LED52用其阳极连接到二极管51a和51b的阴极，并且LED52用其阴极连接到二极管51c和51d的阳极。二极管51a的阳极和二极管51c的阴极连接到公共的第一输入端子53a，二极管51b的阳极和二极管51d的阴极连接到公共的第二输入端子53b。

所提议的仅仅两个电接点的构型提出了光源将不能工作的问题。如果这两个电接点在单个电极条上对准，那么将没有电压差来驱动光源，因此该光源不工作。该问题通过选择具有带四个电极的灯座的光源来解决，所述四个电极例如排列成正方形构型或者排列成居中(centered)的等边三角形构型。在具有四个电接点的系统中，应当使用图5B中所示的连接方案50。其显示出许多第一二极管51a和相同数量的第二二极管51b，以及具有相同数量的电接点53的光源52，在图5B中，所述数量是4。LED52用其阳极连接到第一数量的二极管51a的阴极，LED52用其阴极连接到第二数量的二极管51b的阳极。第一数量的二极管51a的各自的二极管的每一个阳极都经由各自的电接点/输入端子53而连接到第二数量的二极管51b的各自的二极管的阴极。按照这种方式来驱动LED，而不考虑保持器的定向。在图5B中所示4个电接点的连接方案的基础上，本领域技术人员很容易设计5个或6个电接点的连接方案。

如果光源的4个电接点的构型与电极器件的尺寸不匹配，那么该光源和电极器件之间的电连接可能不在正确的位置。为了消除这种可能性并因此确保总是获得正确的位置以及光源总能工作，图6示出了描述电极器件60的电极61与光源62的电接点63之间的尺寸关系的尺寸参数的顶视图。光源的电接点排列在具有一定高度a的等边三角形的角和中心，位于中心的电接点与位于角的电接点隔开距离R(可以设想，位于角的所有三个电接点等距离地置于半径为R的圆上，中心的电接点位于所述圆的中心)。电极器件60的电极条61以间距P排列，间距P具有两个邻近的电极条之间的相互间隔f*P。下面的方程式能够从至少两个电接点总是位于不同极性的条上的这一条件得出：

$\begin{array}{cc}f\&CenterDot;P<\frac{1}{3}\&CenterDot;a<P& \frac{q}{P}<\frac{1}{2}\&CenterDot;\frac{R}{P}<1---\left(1\right)\end{array}$

$\begin{array}{cc}\frac{2}{3}\&CenterDot;a<(1-f)\&CenterDot;P& \frac{R}{P}<(1-\frac{q}{P})---\left(3\right)\end{array}$

$\begin{array}{cc}(1+f)\&CenterDot;P<a& (1+\frac{q}{P})<\frac{3}{2}\frac{R}{P}---\left(4\right)\end{array}$

借助于方程式(1)至(4)能够绘制图表70，并为每个方程式(1)至(4)标绘出适当的范围。当使用如图6中所示电极器件的电极与光源的电接点之间的尺寸关系的状况时满足所有的4个方程式，为此总是获得光源在电极器件上的正确位置。该状况用图7中的阴影区71来表示。根据该图表显而易见，该状况由方程式(3)和(4)来确定，同时间隔f*P最大是0.2*P，容许的半径R在0.67*P＜R＜P的范围内。

Claims (11)

1.一种系统，其包括电极器件和用于发射光的光源，

该光源包括具有底座表面的底座，在该底座表面上提供至少两个接触元件，

该电极器件具有至少两个电极，所述电极在工作过程中具有不同的极性，邻近的电极相隔预定电极距离而排列，

其特征在于，将两个电极提供在一层中并且排列成交叉梳状的构型，以及

该光源具有以相隔相互间隔而排列的至少两个接触元件，所述间隔基本上与所述电极距离一致。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该电极用铁磁、亚铁磁或电磁材料制成，并且，给该底座配有至少一个铁磁、亚铁磁或电磁附着器件。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，该底座包括两对电接点以及邻近定位的磁附着器件，这两个磁附着器件具有不同的极性，并且该电极器件的电极排列成交叉梳状的磁构型。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该电极器件面向该光源的表面配置有屏。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，每个电接点都具有针形的端部，用以刺穿该屏。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，给该底座配有多个电接点，这些电接点按照通常位于光源在该电极器件上的随机位置处至少一对电接点电连接到具有不同极性的一对相邻电极的这种方式而相互定位，并且该光源用其阳极连接到第一数量的二极管的阴极，该光源用其阴极连接到相同数量的第二二极管的阳极，该数量的第一二极管的各个二极管的每一个阳极经由相同数量的各个电接点/输入端子而连接到该数量的第二二极管的各个二极管的阴极，所述数量从3至8的范围选择。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，4个接触元件中的三个按照其形成等边三角形的这种方式而彼此排列，并且剩余的第4个接触元件提供在所述三角形的中心点。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在该系统中的电极、接触元件、电极之间的间隔以及接触元件之间的距离的彼此的尺寸提供在下面的方程式所定义的范围内：

R/P＜(1-q/P)，以及

(1+q/P)＜1.5*R/P，其中

R是等边三角形的中心与其角之间的距离；

P(间距)是一个电极的宽度与具有两个电极之间的宽度为f*P的一个间隔的总和；以及

q是占空比q＝f*P。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，该数量是4。

10.一种光源，其具有如权利要求1至9中任一项所限定的系统的所有光源特性。

11.一种电极器件，其具有如权利要求1至9中任一项所限定的系统的所有电极器件特性。

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