CN102128360A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种照明装置，包括：至少一个第一发光单元；发光功率小于所述第一发光单元的发光功率的至少一个第二发光单元；其中，所述第二发光单元分布于所述第一发光单元之间，使得所述照明装置能够进行均匀的照明。根据本发明实现了照明装置的均匀照明。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及照明装置。
背景技术
为了获得合适的照明功率，一个照明装置可以包括多个发光单元，通过同时驱动这些发光单元发光来实现照明。
图1示出了现有技术中的照明装置的横截面示意图。如图1所示，该照明装置10包括功率相同的多个发光单元U1至U4。显然，图1只是一个示意图，该照明装置10可以包括其它任意合适数目的发光单元。
为了获得足够的发光功率，可以通过利用具有较高发光功率的发光单元来制造照明装置。
发明内容
本发明的目的是，提供一种可以进行均匀的照明的照明装置。这里所说的“均匀”是指照明装置发出的照明光在空间上的波动尽量小。但不意味着照明光在空间上不能有强弱变化。也就是说，照明光可以在空间上分布得大体一致，也可以从一个空间位置到另一个空间位置大体均匀地渐变。而无论是大体一致的分布，还是大体均匀的渐变，本发明的目的是使得照明装置发出的照明光在空间上的分布尽量平滑。
根据本发明的一个实施例，提供一种照明装置，包括：至少一个第一发光单元；发光功率小于所述第一发光单元的发光功率的至少一个第二发光单元；其中，所述第二发光单元分布于所述第一发光单元之间，使得所述照明装置能够进行均匀的照明。
根据本发明的另一个实施例，提供一种布置照明装置的方法，包括：在至少一个第一发光单元之间设置发光功率小于所述第一发光单元的发光功率的至少一个第二发光单元，使得所述照明装置能够进行均匀的照明。
根据本发明的上述实施例，第二发光单元能够对第一发光单元之间的照明“间隙”或者“波谷”进行补偿，从而使照明更加均匀。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1示出了现有技术中的照明装置的横截面示意图。
图2是示出根据本发明第一实施例的照明装置的横截面示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的照明装置的横截面示意图。
图4示出了图2所示的根据本发明的照明装置和图1所示的现有技术的照明装置在工作时的照明效果。
图5是示出根据本发明的一个实施例的照明装置的俯视示意图。
图6是示出根据本发明的一个实施例的照明装置的俯视示意图。
图7是示出根据本发明的一个实施例的照明装置的俯视示意图。
图8是示出根据本发明的原理的示意图。
图9示意性示出了根据低功率发光单元的出光角度、距离散光装置的距离来合理确定低功率发光单元的数量和相互间距的原理。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明提供了一种照明装置，其包括至少一个高功率发光单元和至少一个低功率发光单元；其中，所述低功率发光单元分布于所述第一发光单元之间，使得所述照明装置可以进行均匀的照明。
需要注意的是，在本说明书中，当提及“高功率发光单元”时，并不意味着所有高功率发光单元的功率都是一样的，而是可以不同。例如，当有目的地实现照明的变化时，这些高功率发光单元的功率可以是不同的。当谈及“低功率发光单元”、“第一发光单元”、“第二发光单元”等时也是一样。另外，所谓“高功率”、“低功率”或者类似的术语的含义是相对的，即两种发光单元的功率相比有高有低，而不是指各发光单元的功率具体有多高、多低。而且“高功率”、“低功率”的这种含义是指，例如“第一发光单元(高功率发光单元)”的总体与“第二发光单元(低功率发光单元)”的总体之间的比较。例如，如果要实现从一端到另一端均匀变化的照明，可以按照本发明在一列高功率发光单元之间插入低功率发光单元。但是，在照明强的一端的低功率发光单元的功率可能比照明弱的一端的高功率发光单元的功率还要高。
根据本发明的第一实施例，高功率发光单元可以布置成一维阵列。在这种情况下，可以在每两个高功率发光单元之间设置至少一个低功率发光单元，使照明装置可以均匀地进行照明。
根据本发明的第二实施例，高功率发光单元可以布置成二维阵列的形式。在这种情况下，通过使低功率发光单元分散于高功率发光单元之中，使照明装置可以进行均匀的照明。
无论是一维阵列，还是二维阵列，都可以进行弯曲，从而形成空间结构，例如曲线、弧面、球形、螺旋形等等，以便用于不同目的的照明。
第一实施例
在本发明的第一实施例中，高功率发光单元布置成一维形式。具体来说，至少一个高功率发光单元可以排列成行，在每两个高功率发光单元之间可以设置有至少一个低功率发光单元，使照明装置可以均匀地进行照明。
图2是示出根据本发明第一实施例的照明装置的横截面示意图。
如图2所示，照明装置20包括多个高功率发光单元H1至H4以及多个低功率发光单元L1至L3，其中每两个高功率发光单元之间设置有一个低功率发光单元。
需要指出，为了便于说明，此处示出的高功率发光单元的数目为4个、低功率发光单元的数目为3个、设置在每两个高功率发光单元之间的低功率发光单元的数目为1个，但是显然本发明不限于此。高功率发光单元的数目、低功率发光单元的数目以及设置在两个高功率发光单元之间的低功率发光单元的数目可以是任意合适的数目。例如，图3示出了根据本发明的一个实施例的照明装置的横截面示意图，在图3示出的说明性例子中，在距离较远的高功率发光单元H2和H3之间设置的低功率发光单元的数目是2个，而在距离较近的其它高功率发光单元之间设置的低功率发光单元的数目是1个。显然，图3只是一个示例，本发明也不限于图3所示的具体配置。
同时，低功率发光单元不一定设置在高功率发光单元的连线上。例如，当在两个高功率发光单元之间设置两个低功率发光单元时，可以将低功率发光单元设置在所述连线的两侧。另外，低功率发光单元也可以具有不同的发光功率。例如，可以在高功率发光单元之间设置一个低功率发光单元，而在低功率发光单元和高功率发光单元之间，在适当位置还可以设置有更低功率的发光单元，以进一步使照明均匀化。
图2中所示的发光单元可以是任意合适的发光器件。优选地，这些发光单元是LED。在发光单元是LED的情况下，可以采用任何合适颜色LED。
例如，高功率发光单元和低功率发光单元可以是相同颜色的LED，例如都是白光LED、红光LED或蓝光LED等。
再例如，高功率发光单元和低功率发光单元可以是颜色不同的LED，例如，为了获得较好的混色性，高功率发光单元是白光LED而低功率发光单元是红光LED。
此外，在图2中为了进行说明，将高功率发光单元示出为等间距设置，并且将两个高功率发光单元之间的低功率发光单元示出为距两个高功率发光单元的距离相同。但是显然本发明不限于此。高功率发光单元之间可以不是等间距的，低功率发光单元也可以不是位于两个高功率发光单元的正中间。此外，在两个高功率发光单元之间存在多个低功率发光单元的情况下，这些低功率发光单元之间可以是等间隔地设置，也可以不是等间隔地设置。
图4示出了图2所示的根据本发明的照明装置和图1所示的现有技术的照明装置在工作时的照明效果。其中图4a的左部示出的是图2所示的根据本发明的照明装置的俯视图而图4a的右部示出的是图1所示的根据现有技术的照明装置的俯视图；此外，图4b的左部示出的是图2所示的根据本发明的照明装置在工作时的照明效果，而图4b的右部示出的是图1所示的现有技术的照明装置在工作时的照明效果。在图4a中，较大的方块示意性地表示高功率发光单元，而较小的方块示意性地表示低功率发光单元。
从图4中显然可以看出，图2所示的根据本发明的照明装置获得了较为均匀的照明，这是由于低功率发光单元的照明光对高功率发光单元之间的照明间隙进行了填补。
此外，如图2所示，根据本发明第一实施例的照明装置还可以包括分别与高功率发光单元和低功率发光单元电连接以便供电和承载发光单元的基材22。基材可以是与发光单元电连接并承载发光单元的任意合适的基材。例如，基材可以是刚性基材，如用于LED线条灯的印刷电路板等；或者可以是柔性基材，如用于LED软管灯的芯线等。
此外，图2所示的多个高功率发光单元(例如H1至H4)之间、多个低功率发光单元(例如L1至L3)之间可以采用任意合适的连接方式。例如，多个高功率发光单元之间可以是串联连接或并联连接(图2未示出)；多个低功率发光单元之间可以是串联连接或并联连接(图2未示出)。
此外，根据本发明的照明装置还可以进一步包括散热单元、光学灯罩、接口单元等。
第二实施例
根据本发明的第二实施例与第一实施例的区别仅仅在于在第二实施例中高功率发光单元的排列方式为二维阵列。因此，下文中重点讨论与第一实施例的不同之处，而关于其它相同或相似的部分，将省略对它们的重复描述。
在本发明的第二实施例中，高功率发光单元排列成二维阵列的形式，使得包括这些发光单元的照明装置可以均匀地进行照明。该二维阵列可以是任意形式的阵列。例如，该二维阵列可以是由多行组成的阵列，或者，该二维阵列也可以是由阵列单元组成的阵列。
例如，在二维阵列是由多行组成的阵列的情况下，每一行都可以是根据本发明第一实施例的一维阵列，使得包括这些发光单元的照明装置可以进行均匀的照明。或者，在二维阵列是由多行组成的阵列的情况下，所述二维阵列可以包括至少一行高功率发光单元，而在每两行高功率发光单元之间设置有至少一行低功率发光单元，即，相当于将本发明第一实施例中的高功率发光单元和低功率发光单元分别扩展为高功率发光单元行(或列)和低功率发光单元行(或列)。
图5是示出根据本发明的一个实施例的照明装置50的俯视图。其中，附图标记H表示大功率发光单元，附图标记L表示小功率发光单元。如图5所示，多个发光单元排列成由多行构成的二维阵列。在所述阵列的每行中，在每两个高功率发光单元之间设置有至少一个低功率发光单元。
图6是示出根据本发明的另一个实施例的照明装置60的俯视图。其中，附图标记H表示大功率发光单元，附图标记L表示小功率发光单元。如图6所示，二维阵列包括至少一行高功率发光单元，而在每两行高功率发光单元之间设置有至少一行低功率发光单元。
此外，图5-6所示的只是示例，本发明不限于图5-6所示具体的配置，元件的数目、阵列的行数、元件的间距等也可以是其它任意合适的值。
由于在高功率发光单元之间设置了用于改善发光均匀性的低功率发光单元，设置成二维阵列的照明装置在工作时可以进行均匀的照明。
另一方面，例如，在二维阵列是由阵列单元组成的阵列的情况下，可以在阵列单元的中部设置低功率发光单元，使得包括这些发光单元的照明装置可以均匀地进行照明。当然，低功率发光单元也可以以其它方式分散在阵列单元中。
该阵列单元可以是任意合适的形状。例如，该阵列单元可以是矩形、三角形、六边形等。
图7是示出根据本发明另一个实施例的照明装置70的俯视图。在图7所示的例子中，该二维阵列由三角形的单元阵列(由点划线标出)组成，其中附图标记H表示大功率发光单元，附图标记L表示小功率发光单元。
如图7所示，在高功率发光单元构成的三角形的单元阵列的中部设置有低功率发光单元。这样，高功率发光单元在阵列单元中部相对较弱的照明强度可以由低功率发光单元来弥补，从而实现了均匀的照明。
显然，图7所示的只是一个示例，本发明不限于图7所示具体的配置，元件的数目、阵列单元的形状、元件的间距等也可以是其它任意合适的配置。
与第一实施例类似，根据本发明第二实施例的照明装置还可以包括分别与高功率发光单元和低功率发光单元电连接以便供电和承载发光单元的基材。基材可以是与发光单元电连接并承载发光单元的任意合适的基材。例如，基材可以是刚性基材；或者可以是柔性基材。
此外，与第一实施例类似，在根据本发明第二实施例的照明装置中，多个高功率发光单元之间、多个低功率发光单元之间可以采用任意合适的连接方式。例如，多个高功率发光单元之间可以是串联连接或并联连接；多个低功率发光单元之间可以是串联连接或并联连接。
此外，与第一实施例类似，根据本发明第二实施例的照明装置还可以进一步包括散热单元、光学灯罩、接口单元等。
高功率发光单元和低功率发光单元的关系
如上所述，本发明的实施例利用低功率发光元件对高功率发光元件之间较弱的照明区域进行补偿。图8是示出根据本发明的原理的示意图。
在图8中，横轴表示空间位置，而纵轴表示相对光强；实线表示高功率发光元件单独发光时的光强分布，虚线表示低功率发光元件单独发光时的光强分布，而点划线则表示低功率发光元件和高功率发光元件一起发光时的光强分布。可以看出，低功率发光元件对高功率发光元件的照明区域进行了适当的补偿，使得可以对高功率发光元件之间较弱的照明区域进行补偿。
当布置低功率发光元件和高功率发光元件时，可以根据许多因素来配置低功率发光元件和高功率发光元件的位置和数量，使得照明装置整体的照明较为均匀。例如，可以根据低功率发光单元的功率、出光角度、与高功率发光单元的发光功率的比值或距散光装置的距离等来确定低功率发光单元的位置和数量。
另一方面，在低功率发光单元的数量和位置确定的情况下，为了达到良好的补偿效果，可以合理搭配低功率发光单元的出光角度和距离散光装置的距离。图9示意性示出了低功率发光单元的出光角度和距离散光装置的距离对补偿效果的影响。在图9中，附图标记P表示散光板，H和L分别表示高功率发光单元和低功率发光单元。
如图9所示，当低功率发光单元L在位置b时，低功率发光单元L以θ1的出光角就足以对高功率发光单元H之间的较弱的照明区域进行补偿。然而，如果低功率发光单元L被设置在更靠近散光板的位置a时，低功率发光单元需要更大的出光角θ2来对高功率发光单元H之间的较弱的照明区域进行补偿。因此，为了获得好的补偿效果，在低功率发光单元出光角度一定的情况下，可以增大或者减小低功率发光单元距离散光板的距离，或者增减低功率发光单元的数量。在其他因素固定的情况下，也可以调整低功率发光单元本身的出光角度。
图9所示的情形是从低功率发光单元所补偿的空间范围的角度来考虑。此外，例如在空间范围满足要求的情况下，还可以从照明度的角度来考虑。例如还可以根据低功率发光单元与高功率发光单元的发光功率的比值等来确定低功率发光单元的数量和间距。
例如，当不同的高功率发光单元之间的发光功率不同时，可以在发光功率较大的高功率发光单元附近设置较多的低功率发光元件。
例如，当高功率发光单元与低功率发光单元的发光功率的比值较大时，可以在高功率发光单元之间设置较多的低功率发光单元。
以上列举的因素只是示例，显然还可以根据任意其它合适的因素来确定低功率发光单元和高功率发光单元的关系(包括位置关系和数量关系)。
此外，确定低功率发光单元和高功率发光单元的关系(包括位置关系和数量关系)，或者确定低功率发光单元的出光角度、距散光板的距离或者功率等的过程可以基于图8、图9所示的原理通过任意常规的计算方法实现，在此不再赘述。或者，也可以根据这些因素通过有限次的实验来确定低功率发光单元和高功率发光单元的规格选择和恰当的布置。
其它实施例
结合上面的讨论，本申请显然也还公开了一种布置照明装置的方法。所述方法包括：在至少一个高功率发光单元之间设置发光功率小于该高功率发光单元的发光功率的至少一个低功率发光单元，使得所述照明装置可以进行均匀的照明。其中高功率发光单元可以被布置成一维阵列或二维阵列。
在高功率发光单元被布置成一维阵列的情况下，在每两个所述高功率发光单元之间可以设置有至少一个低功率发光单元。
在高功率发光单元被布置成由阵列单元组成的二维阵列的情况下，在每个所述阵列单元中可以设置有至少一个低功率发光单元。
在高功率发光单元被布置成由至少两行组成二维阵列的情况下，在每行高功率发光单元中，在每两个高功率发光单元之间可以设置有至少一个低功率发光单元。
在高功率发光单元被布置成包括至少两行高功率发光单元的情况下，在每两行所述高功率发光单元之间可以设置有至少一行低功率发光单元。
此外，所述低功率发光单元的功率、出光角度、数目、相对于高功率发光单元的位置、与高功率发光单元的发光功率的比值以及距散光装置的距离可以被配置为对高功率发光单元之间的照明进行正确的补偿。
此外，所述至少一个高功率发光单元可以等间隔地或不等间隔地排列，所述至少一个低功率发光单元可以等间隔地或不等间隔地排列。
此外，所述高功率发光单元和所述低功率发光单元可以都是白光发光二极管，或者所述高功率发光单元是白光发光二极管而所述低功率发光单元是红光发光二极管。
此外，所述高功率发光单元和所述低功率发光单元可以布置在刚性基材或柔性基材上。
另外，无论是在照明装置的制造过程中，还是在使用本发明的方法布置照明装置的过程中，都可以将前述一维阵列或者二位阵列进行变形，形成三维结构，例如弧形、曲面、螺旋形、球形等等。这里所说的变形包括对实体结构(例如挠性基材)进行变形，也包括对阵列进行虚拟的变形，并按照变形后的阵列直接制造照明装置或者布置照明装置。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上虽然结合附图详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，而并不构成对本发明的限制。对于本领域的技术人员来说，可以对上述实施方式作出各种修改和变更而没有背离本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附的权利要求及其等效含义来限定。

Claims (20)

1.一种照明装置，包括：
至少一个第一发光单元；
发光功率小于所述第一发光单元的发光功率的至少一个第二发光单元；
其中，所述第二发光单元分布于所述第一发光单元之间，使得所述照明装置能够进行均匀的照明。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一发光单元排列成一维阵列。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其中每两个所述第一发光单元之间设置有至少一个第二发光单元。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述第一发光单元排列成二维阵列。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中所述二维阵列由阵列单元组成，在每个所述阵列单元中设置有至少一个第二发光单元。
6.根据权利要求4所述的照明装置，其中所述二维阵列由至少两行组成，在每行第一发光单元中，在每两个第一发光单元之间设置有至少一个第二发光单元。
7.根据权利要求4所述的照明装置，其中，所述二维阵列包括至少两行第一发光单元，其中在每两行所述第一发光单元之间设置有至少一行第二发光单元。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的照明装置，所述至少一个第一发光单元等间隔地或不等间隔地排列，所述至少一个第二发光单元等间隔地或不等间隔地排列。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的照明装置，其中，所述第一发光单元和所述第二发光单元都是白光发光二极管，或者所述第一发光单元是白光发光二极管而所述第二发光单元是红光发光二极管。
10.根据权利要求1-7中任意一项所述的照明装置，其中，所述第一发光单元和所述第二发光单元设置在刚性基材或柔性基材上。
11.根据权利要求2-7中任意一项所述的照明装置，其中，所述一维阵列或者二维阵列弯曲为三维形状。
12.根据权利要求1-7中任意一项所述的照明装置，其中，所述第二发光单元的功率、出光角度、数目、相对于第一发光单元的位置、与第一发光单元的发光功率的比值以及距散光装置的距离被配置为对第一发光单元之间的照明进行正确的补偿。
13.一种布置照明装置的方法，包括：
在至少一个第一发光单元之间设置发光功率小于所述第一发光单元的发光功率的至少一个第二发光单元，使得所述照明装置能够进行均匀的照明。
14.根据权利要求13所述的布置照明装置的方法，其中第一发光单元被设置成一维阵列。
15.根据权利要求14所述的布置照明装置的方法，其中在每两个所述第一发光单元之间设置有至少一个第二发光单元。
16.根据权利要求13所述的布置照明装置的方法，其中第一发光单元被设置成二维阵列。
17.根据权利要求16所述的布置照明装置的方法，其中所述二维阵列由阵列单元组成，在每个所述阵列单元中设置有至少一个第二发光单元。
18.根据权利要求16所述的布置照明装置的方法，其中所述二维阵列由至少两行组成，在每行第一发光单元中，在每两个第一发光单元之间设置有至少一个第二发光单元。
19.根据权利要求16所述的布置照明装置的方法，其中所述二维阵列包括至少两行第一发光单元，其中在每两行所述第一发光单元之间设置有至少一行第二发光单元。
20.根据权利要求13所述的布置照明装置的方法，其中，所述第二发光单元的功率、出光角度、数目、相对于第一发光单元的位置、与第一发光单元的发光功率的比值以及距散光装置的距离被配置为对第一发光单元之间的照明进行正确的补偿。
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