CN102072468A - 有色光led灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种有色光LED灯,包含功率为0.5W以上的白光或暖白光LED,灯罩利用大量的微小颗粒反射该LED的光线,经过多次不规则的反射后,改变原具特定方向的光线,转换成各方向漫射的光线,因而随形于该灯罩的几何形状形成均匀的发光表面,以及灯头与该灯罩固接在一起而封闭该LED。该灯罩或另一灯罩过滤光线而决定该有色光LED灯的照射光颜色。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED灯,尤其涉及一种发出均匀柔和有色光的LED灯。
背景技术
LED是用半导体材料制成的,其发光的波长(决定颜色)是是由该半导体材料的能带间隙决定。发展初期,采用砷化镓(GaAs)的LED只能发出红外线或红光,随着材料科学的进步,现今已可制造白光及各种颜色的LED。然而,要得到特定颜色的LED,必须调配特定配方的半导体材料及制程,不然就是使用不同波长的LED调合出所要的颜色,或是混入荧光剂把特定波长的光转化成其它颜色的光。一些特别颜色的LED更存在一些问题,例如有些粉红色LED是在蓝光LED涂上荧光漆或指甲油,但荧光漆或指甲油有可能剥落,而有些则用白光LED加上粉红色磷光体或染料,可是在短时间内会褪色;某些颜色的LED很难制造或者制造成本很高。同一批生产的LED彼此之间会有颜色的差异,不同批生产的LED更容易有颜色的差异。对于有色光LED灯的制造商而言,为了生产不同颜色的LED灯,必须承受前述种种不利因素,而且必须准备各种不同颜色的LED。
另一方面,LED近似点光源,因此LED灯会有眩光现象,尤其在高功率LED的应用上,更容易造成眼睛的不适。
此外,LED的发光角度约在120度以内,因此,比起白炽灯及卤素灯,LED灯的光线较集中在前方,侧向的照射极不均匀,照射的空间较小。
这些因素不利于LED在有色灯的应用,因此有加以改良的需求。
发明内容
本发明的目的之一,在于提出一种发出均匀柔和的有色光的LED灯,特别是一种高功率白光或暖白光LED的应用。
根据本发明,一种有色光LED灯包含交流或直流白光或暖白光LED(该LED通常为功率在0.5W以上的LED)以及扩散灯罩与滤光灯罩和灯头固接在一起而封闭该LED。该扩散灯罩介于该滤光灯罩及LED之间,或该滤光灯罩介于该扩散灯罩及LED之间。该扩散灯罩利用大量的微小颗粒反射该LED的光线,转换成各方向漫射的光线,因而随形于该扩散灯罩的几何形状形成均匀的发光表面。该滤光灯罩过滤光线而决定该有色光LED灯的照射光颜色。
根据本发明,一种有色光LED灯包含交流或直流白光或暖白光LED(该LED通常为功率在0.5W以上的LED)以及灯罩与该灯罩固接在一起而封闭该LED。该灯罩利用大量的微小颗粒反射该LED的光线,转换成各方向漫射的光线,因而随形于该灯罩的几何形状形成均匀的发光表面,且过滤光线而决定该有色光LED灯的照射光颜色。
本发明中,经过灯罩的扩散及滤光处理,将点光源的白光或暖白光LED转换成颜色确定的有色面光源;极大地提高了照明效果且便于生产。
附图说明
图1是根据本发明的光学设计的第一实施例的示意图;
图2是根据本发明的光学设计的第二实施例的示意图;
图3是根据本发明的光学设计的第三实施例的示意图;
图4是根据本发明的光学设计的第四实施例的示意图;
图5A及图5B是根据本发明的扩散灯罩的形状设计的示意图;
图6是根据本发明的有色光LED灯;以及
图7是根据本发明的有色光LED灯。
具体实施例
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细描述。
首先说明根据本发明的光学设计。如图1所示,在白光或暖白光LED 10前方有扩散灯罩12及滤光灯罩14。在此实施例中,扩散灯罩12是介于LED 10及滤光灯罩14之间,在其它实施例中,也可以改为滤光灯罩14介于LED 10及扩散灯罩12之间。白光或暖白光LED 10是直流电LED或交流电LED,其功率在0.5瓦(W)以上,用以提供光通量。LED 10的发光角度依其光学设计而定,没有严格的限制,当其点亮时将发出特定角度的光线,颜色以白光或暖白光为主。扩散灯罩12的作用是将近似点光源扩散成为面光源。具体而言,扩散灯罩12利用大量的微小颗粒反射LED 10的白光或暖白光,经过多次不规则的反射后,改变原具特定方向的光线,转换成各方向漫射的光线,因而随形于扩散灯罩12的几何形状形成均匀的发光表面。在此实施例中,扩散灯罩12包含透明基材121,例如玻璃或压克力,其外表面122上有扩散层124,或其内表面126上有扩散层128,或同时具有扩散层124及128。扩散层124或128是将硅胶或透明树酯材料混合二氧化钛、二氧化硅或其它成份的微小颗粒,喷涂在已经成形的透明基材121上。滤光灯罩14亦包含透明基材141,例如玻璃或压克力,其外表面142上有滤光层144,或其内表面146上有滤光层148,或同时具有滤光层144及148。滤光层144或148是涂布在已经成形的透明基材141上的颜料,例如金属氧化物颜料。当LED 10发光时,白光或暖白光经过扩散灯罩12而变得均匀柔和,再经过滤光灯罩14后剩下特定波长的光线,其颜色由滤光层144及/或148决定。
图2是光学设计的第二实施例的示意图,其使用兼具扩散及滤光的灯罩16。灯罩16包含透明基材161,例如玻璃或压克力,其外表面162上有滤光层164,其内表面166上有扩散层168。灯罩16的制备是在已经成形的透明基材161上涂布颜料形成滤光层164,以及喷涂硅胶或透明树酯材料与二氧化钛、二氧化硅或其它成份的微小颗粒的混合物形成扩散层168。利用扩散层168中大量的微小颗粒反射LED 10的白光或暖白光,经过多次不规则的反射后,改变原具特定方向的光线,转换成各方向漫射的光线,再经滤光层164定出照射光的颜色。在其它实施例中,也可以将滤光层164和扩散层168一起制作在透明基材161的外表面162上,或内表面166上,或同时在外表面162及内表面166上;也可以对调滤光层164和扩散层168的位置,让扩散层168在透明基材161的外表面162上,滤光层164在透明基材161的内表面166上。
图3是光学设计的第三实施例的示意图,扩散灯罩18是在透明材料中混入大量的二氧化钛、二氧化硅或其它成份的微小颗粒后,再予以成形;滤光灯罩20是在透明材料中混入颜料,再予以成形而制成有颜色的透光基材。在此实施例中,扩散灯罩18是介于LED 10及滤光灯罩20之间,在其它实施例中,也可以改为滤光灯罩20介于LED 10及扩散灯罩18之间。
图4是光学设计的第四实施例的示意图,灯罩22是在透明材料中混入颜料后,再予以成形而制成有颜色的透光基材,再于其内表面222上喷涂硅胶或透明树酯材料与二氧化钛、二氧化硅或其它成份的微小颗粒的混合物形成扩散层224。在其它实施例中,也可以将扩散层224改为在有颜色的透光基材的外表面上或同时在内表面及外表面上。
上述四个实施例是说明实现扩散层及滤光层的几个典型的方式,此技术领域之人士可根据该等实施例设计各种变化的实施例,例如,使用图1的扩散灯罩12搭配图3的滤光灯罩20;使用图1的滤光灯罩14搭配图3的扩散灯罩18;将颜料和微小颗粒皆混入透明材料中,再予以成形制成兼具扩散及滤光的灯罩。
图5A及图5B是两个扩散灯罩的形状设计的示意图,如图5A所示,若LED10的出光角度在60度以内,则选择细长形扩散灯罩24;如图5B所示,若LED10的出光角度在100度以上,则选择圆球形扩散灯罩26。这些形状的设计可以得到较佳均匀度的发光表面。
如图6所示,根据本发明的有色光LED灯是将灯罩28与灯头30固接在一起而封闭白光或暖白光LED 10。在此实施例中,灯罩28是在透明基材的内表面282上喷涂扩散层284。由于灯罩28与灯头30封闭LED 10,因此从外部看来,灯罩28犹如一个均匀发光的表面光源,不但消除眩光现象,而且获得较佳的侧向照射,扩大光照射空间。有色光LED灯的制造商可以预先制造上述的半成品,在接获订单后才根据需求的颜色选用颜料32涂布在灯罩28的外表面286上形成滤光层。如此,制造商可以大量制造单一的半成品,供制成各种颜色的有色光LED灯,而且大幅缩短从订货到出货的时间。灯头30如果使用标准灯头,则根据本发明的有色光LED灯可以取代现有的有色光灯泡。所谓标准灯头,是指目前已经标准化,可以直接插入通用灯座的灯头,例如钨丝灯泡所用的E12、E14、E17、E26、E27,或卤素灯泡所用的MR16及GU10等等。图6所示的灯头30是钨丝灯泡所用的标准灯头,其具有彼此绝缘的第一电极302与第二电极304,第一电极302是圆柱状且有螺纹的金属壳。LED 10是连接在第一电极302与第二电极304之间。
本案发明人在专利申请案号098115441中曾经提出可直接替换传统灯泡的LED灯,图7是本发明结合该发明之结构的实施例,其使用图1的扩散灯罩12及滤光灯罩14,灯头30除了第一电极302与第二电极304以外,尚包含电路板306以焊锡焊接至第一电极302,以及电阻值介于50至50000欧姆之间的电阻器308在第一电极302的内部。LED 10焊接在电路板306上,扩散灯罩12以胶合或卡合方式固接在电路板306上,滤光灯罩14以胶合或卡合方式固接在第一电极302的顶端上,电阻器308的两端分别焊接至电路板306及第二电极304,因而与LED 10串联在第一电极302及第二电极304之间构成一个回路。导热系数介于0.25至30W/mK之间的导热绝缘材料34充填在第一电极302的内部,机械性接触导电路板306及第一电极302,提供热通道帮助LED 10散热至第一电极302,从其发散至周围环境。因为第一电极302是大面积的金属导体,其上更具有螺纹,所以可以很有效地帮助LED 10散热。也可以直接将LED 10机械性接触导热绝缘材料34,或将导热件的两端分别机械性接触LED 10及导热绝缘材料34。有关可帮助LED 10散热的灯头30的更多细节请参考专利申请案号098115441。有色光LED灯的制造商可以预先制造不含滤光灯罩14的半成品,在接获订单后才根据需求的颜色选用滤光灯罩14固接至灯头30上,不但简化零组件管理,而且大幅缩短从订货到出货的时间。
对于有色光LED灯的制造商而言,如前述实施例所展示的,只需要一种白光或暖白光LED,不必准备各种颜色的LED,想要生产特定颜色的LED灯,只需要选用该颜色的滤光灯罩,因此有利于生产管理,而且降低成本。更特别的是,根据本发明可以生产任何颜色的LED灯,而且减少颜色差异的问题。
本发明中,经过灯罩的扩散及滤光处理,将点光源的白光或暖白光LED转换成颜色确定的有色面光源;极大地提高了照明效果且便于生产。
以上,仅为本发明的较佳实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (26)
1.一种有色光LED灯,其特征在于,包含:
直流电或交流电白光或暖白光LED;
扩散灯罩,利用大量的微小颗粒反射该LED的光线,转换成各方向漫射的光线,因而随形于该扩散灯罩的几何形状形成均匀的发光表面;
灯头与该扩散灯罩固接在一起而封闭该LED;以及
固接在该灯头上的滤光灯罩,过滤该LED的光线而决定该有色光LED灯的照射光颜色。
2.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该扩散灯罩介于该滤光灯罩及LED之间。
3.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该滤光灯罩介于该扩散灯罩及LED之间。
4.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该扩散灯罩包含:
透明基材;以及
含有该大量的微小颗粒的扩散层,该扩散层在该透明基材的外表面上,或内表面上,或外表面上及内表面上。
5.如权利要求4所述的有色光LED灯,其特征在于,该扩散层包含硅胶或透明树酯材料与该大量的微小颗粒的混合物。
6.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该扩散灯罩包含透明基材,该大量的微小颗粒在该透明基材中。
7.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该大量的微小颗粒包含二氧化钛或二氧化硅。
8.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该LED具有出光角度在60度以内,该扩散灯罩具有细长形状。
9.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该LED具有出光角度在100度以上,该扩散灯罩具有圆球形状。
10.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该滤光灯罩包含:
透明基材;以及
含有颜料的滤光层,该滤光层在该透明基材的外表面上,或内表面上,或外表面上及内表面上。
11.如权利要求10所述的有色光LED灯,其特征在于,该颜料包含金属氧化物颜料。
12.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该滤光灯罩包含有颜色的透光基材。
13.如权利要求1所述的有色光LED灯,其特征在于,该灯头包含:
彼此绝缘的第一及第二电极;以及
位于第一电极内部的电阻值介于50至50000欧姆之间的电阻器,该电阻器与该LED串联在该第一及第二电极之间。
14.如权利要求13所述的有色光LED灯,其特征在于,该灯头还包含导热系数介于0.25至30W/mK之间的导热绝缘材料填充在该第一电极的内部且机械性地接触该第一电极,提供热通道帮助该LED散热至该第一电极。
15.一种有色光LED灯,包含:
直流电或交流电白光或暖白光LED;
灯罩;以及
灯头与该灯罩固接在一起而封闭该LED;
其中,该灯罩利用大量的微小颗粒反射该LED的光线,转换成各方向漫射的光线,因而随形于该灯罩的几何形状形成均匀的发光表面,且过滤该LED的光线而决定该有色光LED灯的照射光颜色。
16.如权利要求15所述的有色光LED灯,其特征在于,该灯罩包含:
透明基材;以及
含有该大量的微小颗粒的扩散层,该扩散层在该透明基材的外表面上,或内表面上,或外表面上及内表面上。
17.如权利要求16所述的有色光LED灯,其特征在于,该扩散层包含硅胶或透明树酯材料与该大量的微小颗粒的混合物。
18.如权利要求15所述的有色光LED灯,其特征在于,该灯罩包含透明基材,该大量的微小颗粒在该透明基材中。
19.如权利要求15所述的有色光LED灯,其特征在于,该大量的微小颗粒包含二氧化钛或二氧化硅。
20.如权利要求15所述的有色光LED灯,其特征在于,该LED具有出光角度在60度以内,该灯罩具有细长形状。
21.如权利要求15所述的有色光LED灯,其特征在于,该LED具有出光角度在100度以上,该灯罩具有圆球形状。
22.如权利要求15所述的有色光LED灯,其特征在于,该灯罩包含:
透明基材;以及
含有颜料的滤光层,该滤光层在该透明基材的外表面上,或内表面上,或外表面上及内表面上。
23.如权利要求22所述的有色光LED灯,其特征在于,该颜料包含金属氧化物颜料。
24.如权利要求15所述的有色光LED灯,其特征在于,该灯罩包含有颜色的透光基材。
25.如权利要求15所述的有色光LED灯,其特征在于,该灯头包含:
彼此绝缘的第一及第二电极;
位于该第一电极的内部的电阻值介于50至50000欧姆之间的电阻器,该电阻器与该LED串联在该第一及第二电极之间。
26.如权利要求25所述的有色光LED灯,其特征在于,该灯头还包含导热系数介于0.25至30W/mK之间的导热绝缘材料填充在该第一电极的内部且机械性地接触该第一电极,提供热通道帮助该LED散热至该第一电极。
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