CN102141231A - 光源 - Google Patents

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Abstract

提供一种光源，其包括：固定至第一和第二末端部件(2、3)的管(1)，所述管(1)具有侧面区域(10)，其中所述侧面区域(10)的一部分包括所述光源的光输出耦合表面(11)；安装到所述第一末端部件(2)的至少一个发光二极管(4)和安装到所述第二末端部件(3)的至少一个发光二极管(5)，所述第一和第二发光二极管(4、5)中的每一个都沿所述管(1)的主延伸方向(99)发光；和覆盖除所述光输出耦合表面(11)之外的所述管(1)的所有内表面的反光片(6)。

Description

光源
技术领域
本发明涉及光源。
背景技术
现有技术的管状LED发光器件是已知的，其包括沿所述管的延伸方向布置且朝所述管的光输出耦合表面发光的多个LED。已知的管状LED发光器件的一个变化方案包括每个LED均具有约0.06至0.5W的光学功率的低功率LED，而已知的管状发光器件的另一个变化方案包括每个LED均具有约0.5至1W的光学功率的高功率LED。所述第一低功率LED变化方案的缺点是每个LED具有低的光学效率。因此，必须使用大量的LED，导致这类发光器件的成本高。所述第二高功率LED变化方案可具有较高的光学效率，使得必须使用较少的LED。然而，对于给定的管状发光器件的长度，LED必须放置为彼此相隔一定的距离，使得LED沿所述管以离散方式可见。这导致不期望的不均匀发光特性和耀眼，甚至在光输出耦合表面上使用特殊覆盖物以避免亮点和暗点的器件中也是如此，其原因是常用的扩散型覆盖物不能完全除去光输出耦合表面上的亮点和暗点。
发明内容
本发明的一个目的是提供包括发光二极管的光源。
该目的通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求涉及有利的结构和发展。
根据本发明的一个实施方案，该光源包括固定至第一末端部件和第二末端部件且布置在所述第一和第二末端部件之间的管。该管沿从第一末端部件朝第二末端部件的主延伸方向延伸，其中所述第一末端部件、所述管和第二末端部件限定和封闭内部体积。
而且，所述管具有管壁，所述管壁具有将所述第一末端部件连接至第二末端部件的侧面区域，其中所述侧面区域的一部分形成所述光源的光输出耦合表面。
所述光源还包括位于所述光源内部体积中且安装到所述第一末端部件的至少一个第一发光二极管(LED)，和位于所述光源内部体积中且安装到所述第二末端部件的至少一个第二发光二极管。所述至少一个第一发光二极管和至少一个第二发光二极管中的每一个都沿主要光束路径发光，其中所述主要光束路径沿所述管的方向进行取向。特别地，所述至少一个第一LED和至少一个第二LED沿相反的方向发光，即，所述至少一个第一LED朝所述第二末端部件发光，而所述至少一个第二LED朝所述第一末端部件发光。
主要光束路径在此处及下文是指LED的平均发光方向，其中所述LED可以以例如朗伯角形分布或其它角形分布发光。
此外，所述光源包括覆盖除所述光输出耦合表面之外的所述管的所有内表面的反光片。
与所属领域中已知的管状LED发光器件相比，根据本发明的光源包括朝所述管的主延伸方向发光的第一和第二LED。换言之，从LED向光输出耦合表面发出的光明显减少或甚至被避免，使得可以克服现有技术的缺点。由于覆盖除所述光输出耦合表面之外的所述管的所有内表面的反光片，所以可以将由所述第一和第二LED发出的光更均匀地引到所述光输出耦合表面，使得可以获得更均匀的发光。
在另一实施方案中，所述第一和第二LED中的每个均包括多个LED。特别地，多个第一LED可以安装到第一末端部件，多个第二LED可以安装到第二末端部件，使得由所述光源发出的光的强度可以增加并适于期望的强度。所述多个LED可以以由所有的多个LED中或所述多个LED中的至少几个形成的一组或几组布置在各末端部件上。
而且，所述至少一个第一和/或所述至少一个第二LED可以包括透镜，例如硅胶透镜，其适合于适应LED的发光特性。在多个LED的情况下，每个LED都可具有透镜。所述LED优选发出适合于发光目的的白光，例如暖白光或冷白光。此外，或者作为替代方案，所述LED中的至少一个可以发出彩色光。
优选地，所述第一和第二LED可具有大于0.5W的光学功率，尤其优选具有约1W或甚至更大的光学功率。由于所述第一和第二LED不向光输出耦合表面直接发出光，而是主要沿所述管的延伸方向发光，所以通过光输出耦合表面不能直接观察到LED，使得与现有技术的管状LED发光器件相比避免了亮点和暗点。
在另一实施方案中，所述反光片包括银层，这是因为银对于可见波长的光具有高反射率。特别地，所述反光片对于由所述第一和第二LED发射的光可具有至少95％、优选至少98％和尤其优选约99％的反射率。
所述反光片可以是柔性的箔，使其可以形成为任意期望的形状，并且可以覆盖任意成形的管内表面。有利的是，这可以为设计光源且尤其是管的形状提供高度的灵活性。而且，可以避免用反射材料镀覆或涂覆所述管和/或所述末端部件。
特别地，所述反光片可由银箔或涂有银层的塑料箔形成。此外，所述反光片可包括一个或更多个片或箔。例如，所述管可具有圆筒形或矩形截面，使其可以为中空圆筒形或中空矩形管。在管具有矩形截面的情况下，可用反光片覆盖后部内表面(即与光输出耦合表面相对的内表面)和内侧壁(即将后部内表面连接至光输出耦合表面的内表面)。
在另一实施方案中，所述管包括支撑反光片的后部，使得所述后部被所述反光片覆盖。而且，所述管可包括包含所述光输出耦合表面的前部。因此，通过将后部固定至前部，可以形成所述光源的管。所述管的两部设计可有助于制造所述管，尤其有助于用反光片覆盖所述内表面。所述管的前部可以是透明的，或者可以具有形成光输出耦合表面的透明区域。所述后部可以是透明的或不透明的。
此外，所述管，或者在所述管的两部设计的情况下，所述管的至少前部可以包含透明塑料，例如聚碳酸酯或者有机玻璃或者玻璃，或者可由这些材料中的一种制成。
而且，所述管可以填充有空气。有利的是，这可意味着，在制造所述光源时不必采取特殊的预防措施，尤其是所述光源(尤其是所述管)可以不必是气密性的，所述光源不必抽空，或者所述管不必充填特殊气体如惰性气体。
在另一实施方案中，所述第一和第二末端部件的每一个都包括反射器状凹陷，使得所述末端部件中的每一个都具有形成为反射杯并可装有至少一个第一LED或至少一个第二LED的凹槽。换言之，所述至少一个第一LED或至少一个第二LED安装在各个末端部件的反射器状凹陷中。优选地，所述凹陷或凹槽适应于所述管的形状，使得从各个末端部件及其凹陷平稳过渡到所述管。
而且，所述第一和第二末端部件的反射器状凹陷可用反光片覆盖，使得除所述光输出耦合表面之外的所述光源的所有内表面(包括除所述光输出耦合表面之外的所述光源的所有内表面以及所述末端部件的所述反射器状凹陷的表面)都被反光片覆盖。
所述反射器状凹陷可形成为沿所述管的主延伸方向引导所述LED发射的光，这可以增加从管的光输出耦合表面发出的光的均匀性。
在另一实施方案中，所述第一和第二末端部件各自包括散热器。各散热器可以包括冷却体，并且可以安装或固定到第一或第二末端部件，或者可以与第一或第二末端部件整体形成。有利的是，由至少一个第一LED或所述至少一个第二LED产生的热可以传递到所述第一和第二末端部件，并且可以通过散热器进一步耗散到周围环境中，使得可以对所述LED提供有效的冷却。散热器可以包括叶片、肋片、鳍片或其组合，或者其他适合于增加散热器的表面积以增加从散热器到周围环境的传热的装置。
第一和第二末端部件可包含铝或可由铝制成。或者，第一和第二末端部件可由优选具有高导热性的其它材料例如铜制成。而且，在末端部件包括散热器的情况下，散热器可由铝或其它具有高导热性的材料例如铜制成。
在另一实施方案中，光输出耦合表面包括扩散或折射片。所述扩散或折射片可定位在光输出耦合表面上和/或连接至光输出耦合表面，并且可适合于使由光源发出的光进一步均匀化。扩散或折射片可具有散射中心，通过该散射中心可以使光的空间和/或角度分布增加和/或随机化。例如，这类散射中心可以是反射的或折光的。例如，可以将颗粒形式的散射中心嵌入例如由塑料组成的透明基体中。作为一个替代方案，散射中心还可以由表面或界面结构形成，其可以是不规则的或规则的。不规则结构可以通过例如表面的粗糙结构形成，而规则结构可具有例如微棱镜结构。
在另一实施方案中，所述光源还包括用于控制至少一个第一LED和第二LED的电子控制装置。该电子控制装置具有例如驱动电路，被便利地设计用于控制光源的LED。该控制装置可以体现为控制芯片，例如IC芯片，并且还可以提供用于将光源电连接至外部电源的合适连接器。控制装置可以布置在由管和末端部件形成的内部空间之内或之外。或者，控制装置可放置在末端部件的凹槽或散热器内或这些元件之一的外侧上。
而且，光源可包括标准T5或T8灯座，使得光源可以用作常规放电管的替代物。
附图说明
结合附图，通过以下示例性实施方案的说明，其他特征、优点和便利之处将变得明显。
图1显示根据本发明一个实施方案的光源的示意图。
图2显示根据本发明另一实施方案的具有多个LED的末端部件的示意图。
相同的、相同类型的和起相同作用的元件在附图中用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1显示光源100，所述光源100包括管1，所述管1布置在第一末端部件2和第二末端部件3之间。管1沿由虚线99所示出的主延伸方向延伸，并且具有与末端部件2、3结合的两个开口，使得管1、第一末端部件2和第二末端部件3限定并封闭内部体积。
管1具有管壁，所述管壁具有形成管1外表面的侧面区域10且将第一末端部件2连接至第二末端部件3。侧面区域10的一部分形成光源100的光输出耦合表面11，其中管1至少在由光输出耦合表面11所限定的区域内是透明的。
此外，反光片6覆盖除光输出耦合表面11之外的管1的所有内表面。反光片6包含银层。特别地，反光片6是涂银的塑料箔，对可见光具有约99％的反射率。
至少一个第一LED 4和至少一个第二LED 5位于光源100的内部体积中。至少一个第一LED 4安装到第一末端部件2，并且在工作期间沿主要光束路径发光，所述主要光束路径沿管1的延伸方向99取向，并且用箭头40示出。至少一个第二LED 5安装到第二末端部件3，并且在工作期间也沿主要光束路径发光，所述主要光束路径沿管1的延伸方向99取向，并且用箭头50示出；使得至少一个第一LED 4和至少一个第二LED 5沿相对的方向发光，即至少一个第一LED 4朝第二末端部件3发光，而至少一个第二LED 5朝第一末端部件2发光。
主要光束路径40、50示出LED的平均发光方向，而LED可以以例如朗伯角形分布或其它角形分布发光。特别地，沿管1的延伸方向99导向的主要光束路径意味着，由第一和第二LED4、5发射的光的一部分可以直接发射到管壁，因此也可以直接发射到光输出耦合表面。
第一和第二LED 4、5发射白光，例如暖白光或冷白光，并且具有约1W光学功率。将结合图2描述LED的其他结构。
第一和第二末端部件2、3各自均具有分别安装第一和第二LED4、5的反射器状凹陷。如图1所示，反光片6覆盖末端部件2、3的凹陷。
而且，光源100具有与末端部件2、3整体形成的散热器7、8，其可以将由LED 4、5产生的热耗散到周围环境中。末端部件2、3和散热器7、8由铝制成。
由于覆盖管1的所有内表面的反光片6和末端部件2、3的反射器状凹陷，可以使由LED 4、5发出的光在光源100的内部体积中有效地随机化，使得光源100通过光输出耦合表面以均匀发光特性发光。
光源100还可以包括用于控制LED 4、5的电子控制装置(未显示)，其例如可以置于散热器7、8之一的凹槽内或靠近散热器7、8之一。
为了提高穿过光输出耦合表面11而发出的光的均匀性，可以将一个或几个扩散和/或反光片定位在光输出耦合表面11上(未显示)。
所示实施方案的管1具有在末端部件2、3之间的约600mm的长度和矩形截面，使得光输出耦合表面11是平坦的，并且管具有两个侧壁和与光输出耦合表面11相对的后壁，其被反光片6覆盖。为了有助于制造光源100，管具有两部分，即由两个侧壁和后壁构成的后部和包括光输出耦合表面11且固定至后部的前部。管1由透明塑料例如聚碳酸酯或有机玻璃制成。或者，管1可由玻璃制成。
光源100可包括标准T5或T8灯座，使得光源可用作常规放电管的替换物。
图2更详细地显示用于图1光源100的第一末端部件2的另一示例实施方案，沿管1的延伸方向99且与LED 4的发光方向相对的方向观察。对应的第二末端部件3与图2的第一末端部件2类似。
在该特定实施方案中，六个LED 4分为三组(每组两个LED 4)安装。每个LED 4具有约1W的光学输出功率，使得具有两个这种末端部件的光源可发出具有约12W的光学功率的光。已发现该光学功率适合于例如具有约600mm的管长的光源100。每个LED 4是可表面安装的，并且具有硅胶透镜以适应发光特性。LED 4不需要其他封装物或其他光学装置。因此举例来说，OSLON型LED(制造商：OSRAM OptoSemiconductor GmbH)是合适的。LED可设计用于产生混合颜色的光，或者特别是白光。每个LED都具有约3mm×3mm的表面积。
此外，由图2可见，末端部件2具有适于结合图1描述的矩形管1(具有相同尺寸的截面)的矩形形状。末端部件2具有如图1所示的反射器状凹陷，其中安装有多个LED并且被反光片覆盖。末端部件2的反射器状凹陷具有与矩形的较长侧垂直的深度为约25mm和高度为约20mm(与矩形的较短侧对应)的抛物线形截面。
根据附图所示实施方案的光源100可以包括说明书概述部分中描述的其他或替代特征或其组合。
由于中空管，所以本发明的光源提供了具有高功率LED和包括反光片的特殊设计的光学系统的“空气引导”技术，以经由光输出耦合表面提供均一和均匀的发光。此外，由于反光片，可以改善效率和紧密性，这是因为光学装置、热装置和电子装置全都可以集成在光源中。由于反光片的使用，管的内表面可以任意形成。
本发明的光源可用于室内照明或例如用作冰箱照明。
本发明不受基于示例性实施方案的描述的限制。相反，本发明涵盖任何新的特征以及特征的任何组合，尤其包括本专利的权利要求中的特征的任何组合，即使该特征或该组合自身在专利权利要求或示例性实施方案中并未明确指出。

Claims (15)

1.一种光源，包括：
-固定至第一和第二末端部件(2、3)的管(1)，所述管(1)具有侧面区域(10)，其中所述侧面区域(10)的一部分包括所述光源的光输出耦合表面(11)，
-安装到所述第一末端部件(2)的至少一个第一发光二极管(4)和安装到所述第二末端部件(3)的至少一个第二发光二极管(5)，所述第一和第二发光二极管(4、5)中的每一个都沿所述管(1)的主延伸方向(99)发光，和
-覆盖除所述光输出耦合表面(11)之外的所述管(1)的所有内表面的反光片(6)。
2.根据权利要求1所述的光源，其中所述反光片(6)包括银层。
3.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述反光片(6)对于由所述第一和第二发光二极管(4、5)所发出的光具有至少95％的反射率。
4.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述管(1)具有圆筒形或矩形截面。
5.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述管(1)包括支撑所述反光片(6)的后部和包括所述光输出耦合表面(11)的前部，所述前部固定至所述后部。
6.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述管(1)是填充有空气的。
7.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述第一和第二末端部件(2、3)中的每一个均包括反射器状凹陷，所述凹陷支撑所述至少一个第一或第二发光二极管(4、5)。
8.根据权利要求7所述的光源，其中所述反射器状凹陷中的每一个都由所述反光片(6)覆盖。
9.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述第一和第二末端部件(2、3)中的每一个都包括散热器(7、8)。
10.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述第一和第二末端部件(2、3)包含铝。
11.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述管(1)由塑料或玻璃制成。
12.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述光输出耦合表面(11)包括扩散和/或折射片。
13.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述第一和第二发光二极管(4、5)中的每一个都包括多个发光二极管。
14.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述第一和第二发光二极管(4、5)中的每一个都包括硅胶透镜。
15.根据权利要求1或2所述的光源，还包括用于控制至少一个所述第一和第二发光二极管(4、5)的电子控制装置。
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