CN102472433A - 具有发光二极管的发光装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的发光装置(1)具有一个至少部分地透光的管子(2)和多个发光二极管(LED)(4)，其中LED(4)彼此相邻并且平行于管纵轴线(L)地布置在管子(2)内部。此外，在管子(2)内部设有至少一个单独的光学装置，例如为每个LED(4)设有单独的反射器(5)以及圆柱形的聚光透镜，以便在目标表面上实现能预定的光强分布。

Description

具有发光二极管的发光装置

技术领域

本发明涉及一种管形的发光装置，具有发光二极管(LED：Lichtemittierende Diode)。

LED的概念在此不仅理解为发出可见光(可见的电磁射束(VIS)；白色或彩色)的二极管，而且也理解为发出红外射束(IR)或紫外射束(UV)的二极管。

背景技术

LED在长形的发光装置中用作为管形的日光灯的替代物已经由大量文献中已知。例如在此可参见文献US 2002/060526 A1和US2005/225979 A1。在这些文献中，多个LED布置在长形的电路板上，它们又布置在一个透明的管子中，该管子可以被插入常用的管形的日光灯的灯座中。由于该LED灯设计用于一般性的照明，因此它不适合于那些需要特殊的光强分布的特殊的照明任务。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于发光二极管(LED)的管形的发光装置，从而获得可预定的光强分布。

该目的通过一种发光装置实现，其具有一个至少部分地透光的管子和多个发光二极管(LED)，其中LED彼此相邻并且平行于管纵轴线地布置在管子内部，其特征在于，在所述管子内部设有至少一个单独的光学装置。

由从属权利要求给出了特别有利的实施方式。

本发明的基本思想在于，在管形的发光装置中基于LED设有至少一个单独的光学装置，利用该光线装置可以既在发光装置的纵轴的方向上又特别在垂直于纵轴的平面中获得期望的光强分布。因此特别也能开辟这样的应用领域，它们迄今为止在另一种所谓孔径灯、即管形的灯、例如那些基本上仅仅在相对狭长的角度范围中利用高光强发光的日光灯中保留使用。此外，管子不必一定是直的，而是在对于预定的应用有利时可以是弯曲的。

单独的光学装置的概念在此可以理解为一个或多个光学元件，它们并不集成在LED的壳体中。但本发明也还包括这些情况，其中所应用的LED自身已经具有一个集成在LED壳体中的光学件。单独的光学装置的概念根据本发明特别也包括柱面透镜，其在期望的照明-或光强分布方面形成来自于LED的光线或一般的电磁射束。柱面透镜可以由一个部分组成，但也可以由多个部分组成，例如在特别长的、根据本发明的发光装置中。

为了在需要照射的表面或目标对象上实现足够高的照射强度，柱面透镜优选地设计为聚光透镜。在此证明为有利的是，至少是柱面透镜的背离LED的表面形成为凸出的并且该表面的曲率相应于管子的壁的内表面的曲率。由此能实现，这样布置柱面透镜，即柱面透镜的背离LED的表面抵靠在管子的壁的内表面上。以这种方式，柱面透镜可以特别节省空间地布置在管子内部。备选地，可以通过使用浸没法使得在柱面透镜和管子的壁之间的过渡部中的光损失最小化。管子的横截面优选的是圆形。

此外优选的是，即至少一个光学装置包括反射器，在反射器中布置了LED。用于每个LED的反射器优选地具有单独的漏斗形的凹处，其中相应的LED布置在配属的漏斗形的凹处的狭窄的端部上，也就是说在反射器底部上。反射器可以是由一个部分或由多个部分组成的。在一个优选的实施方式中，反射器是由多个部分组成的，其中为每个LED设有一个分开的单独的反射器元件。这具有的优点除了高效地聚光和使光形成之外还在于，可以根据需要非常灵活地实现不同长度的LED-反射器-模块。为此，两个或多个LED包括相应的反射器元件，根据发光装置的需要的长度将反射器元件彼此相邻地布置在一个共用的长形的支架上。根据有意地应用发光装置的需要，也可以有利地将柱面透镜集成在长形的LED-反射器-透镜-模块中。在此，柱面透镜布置在具有LED的排成行的反射器元件的开口上。最后，也可以将两个或多个LED-反射器-模块或LED-反射器-透镜-模块布置在另一个共用的支架上，其随后布置在一个合适的管子中。该支架也可以由单独地、彼此连接的部件组成。通过发光装置的模块化的结构可以相对简单地构造或更换单独的组件或模块。

此外，在根据本发明的发光装置中应用的LED不必全部发出相同波长的光。根据应用情况也可以有利的是，将例如发出不同光色的LED或VIS-/IR-/UV-LED进行组合。

特别在应用高功率LED时，可以有利的是，至少在支架中设置至少一个用于引导冷却剂的通道，以便能实现有效地冷却LED。可替换地，可以在支架和玻璃管-内壁之间通过合适的措施、如涂敷导热膏来使得热传递更容易。最后，可以将管子的内腔完全地或部分地填充液体，以便有效地分配LED的热量并且通过管子的壁导出。

为了补偿公差和为了提高结构的机械稳定性、特别是振动稳定性，有利的是，插入一个或多个弹性元件，其将一个或多个组件(支架、柱面透镜)压向管子的内壁。

此外，根据本发明的发光装置也适用于这些应用，其中在管子外面的介质不是外界空气或者另一种气体，而是液体。在此，在必要时相应地设计光学参数、例如聚光透镜的焦距。这种应用例如是利用预定的光强分布照射电解液池中的太阳能电池。在此目标是，使太阳能电池通过光的入射有传导能力，以便能实现电流流动和应用电解液中的离子。这种方法是已经已知的，例如参见文献EP 0 171129 A2。

附图说明

下面根据实施例详细地说明本发明。图中示出：

图1a在俯视图中示出了根据本发明的发光装置，

图1b示出了根据图1a的发光装置的沿切线AB的横截面图，

图2a示出了根据本发明的发光装置的第二实施例，

图2b示出了根据图2a的发光装置的正视图，

图3示出了根据图1a的发光装置的LED-反射器-模块，

图4示出了根据图1a的发光装置的测量的光强分布。

具体实施方式

在以下的附图中，相同的参考标号表示相同的或相同类型的特征。

图1在俯视图中示意性地示出了根据本发明的发光装置1，图1b示出了沿着线AB的横截面图。发光装置1特别用于照亮扩大的表面或者说对象。在此，发光装置1和/或需要照亮的目标可以根据需要在照射期间也彼此相对运动。

发光装置1具有由玻璃制成的管子2，在其内腔中布置有：一个长形的金属支架3；在一个印刷电路板(PCB)上的六个Diamond或

Compact类型的LED4(OSRAM OptoSemiconductors公司)；六个分开对应于LED4的单独的反射器5；以及一个长形的双凸面的、由石英玻璃制成的柱面透镜6。长形的支架3的外轮廓在横截面中的第一侧上这样设计为部分圆形，即它贴入(einschmiegt)管子2的内表面中。在支架3的另一侧上在纵向方向上成排地安装了六个LED4以及所属的六个反射器5。每个反射器5在俯视图中具有一个矩形的基本形状，带有不对称的凹处7，该凹处-从四角形的反射器开口边缘8出发-朝向于反射器底部变细并且在一个孔处终止，配属的LED4穿过该孔伸出。基于反射器不对称的设计，发光装置1特别适合待照射的表面，其中垂线未在LED-反射器-元件4，5上示出。反射器5的整个表面，包括凹处7，带有反射层(未示出)。在反射器开口边缘8上方，圆柱形聚光透镜6被在反射器5的平行于纵轴线在两侧延伸的狭窄的凸起部9，10围住。圆柱形聚光透镜6的外表面的曲率和反射器5的那个外部的、背离反射器开口的部段一样符合于管子2的内表面的曲率。由此，通过相对紧凑且拥挤的结构形式获得了管子2的内腔的优化的利用。为了实现冷却，支架3配有两个纵向孔11a，11b，用于引导冷却液体。

图2a，2b示意性地示出了根据本发明的发光装置1′的另一个实施例的俯视图或截断的正视图。在此同样也将六个LED4包括附属的六个反射器5′排列地布置在扁平棍形状的支架31上，并且因此形成了LED-反射器-模块40(也参见图3)。反射器5′在此不同于第一个实施例对称地设计。根据需要，这种LED-反射器-模块40也可以或多或少地包括LED-反射器-元件4，5′。LED-反射器-模块40通过角轨12固定在长形的支架3′的一侧上。在另一侧上，长形的支架3′的外轮廓在横截面中设计为部分圆形并且贴入玻璃管2的内表面中。根据发光装置1′的需要的长度，在长形的支架3′上也可以布置多个LED-反射器-模块40(未示出)。由此当-根据应用情况-需要不同长度的发光装置1′时，这种模块化的方案是非常灵活的。在反射器开口边缘8′和管子2的内表面之间布置有长形的双凸面的柱面透镜6′。柱面透镜6′的外表面的曲率在此也相应于管子2的内表面的曲率。此外，反射器开口8′的轮廓匹配于柱面透镜6′的面对的表面的曲率。柱面透镜6′在其两个端部上借助安装在长形的支架3′上的保持板13(在图2中仅仅在一个端部上可见)保持。

为了对LED供电，设有相应的供电装置(未示出)。此外可以将驱动器电路完全地或部分地布置在PCB上。根据应用情况、例如在液体中，管形的发光装置的两个端部被合适地关闭(未示出)。

图4示出了根据图1a的发光装置的测量的光强分布。y-轴线示出了沿管形的发光装置的纵轴线的分布，x-轴线与其垂直。如明显可见地，发光装置产生了几乎为矩形的、长形的光强分布，具有相对恒定的发光强度。

Claims (13)

1.一种发光装置(1，1′)，具有一个至少部分地透光的管子(2)和多个发光二极管(LED)(4)，其中所述LED(4)彼此相邻并且平行于管纵轴线(L)地布置在所述管子(2)内部，其特征在于，在所述管子(2)内部设有至少一个单独的光学装置(5，6；5′，6′)。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述至少一个光学装置包括一个柱面透镜(6，6′)。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其中，所述柱面透镜(6，6′)设计为聚光透镜。

4.根据权利要求3所述的发光装置，其中，所述柱面透镜(6，6′)的背离所述LED(4)的表面形成为凸出的，并且其中，所述表面的曲率相应于所述管子(2)的壁的内表面的曲率。

5.根据权利要求3所述的发光装置，其中，所述柱面透镜(6，6′)的背离所述LED(4)的所述表面抵靠在所述管子(2)的所述壁的内表面上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的发光装置，其中，所述至少一个光学装置包括长形的反射器(5，5′)，在所述反射器中布置了所述LED(4)。

7.根据权利要求6所述的发光装置，其中，用于每个LED(4)的所述反射器具有单独的漏斗形的凹处(7)，并且其中相应的所述LED(4)布置在配属的所述漏斗形的凹处(7)的狭窄的端部上。

8.根据权利要求7所述的发光装置，其中，所述反射器是由多部分组成的，并且其中，为每个LED(4)设有一个分开的单独的反射器元件(5，5′)。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的发光装置，其中，所述柱面透镜(6，6′)布置在所述反射器的或所述反射器元件(5，5′)的开口上。

10.根据权利要求8所述的发光装置，其中，两个或多个LED(4)包括相应的反射器元件(5′)，所述反射器元件(5′)彼此相邻地布置在一个共用的长形的支架(31)上，作为长形的LED-反射器-模块(4，5′，31)。

11.根据权利要求10所述的发光装置，其中，一个柱面透镜(6′)布置在所述反射器元件(5′)的开口上，作为长形的LED-反射器-透镜-模块(4，5′，6′，31)。

12.根据权利要求10或11所述的发光装置，其中，两个或多个LED-反射器-模块或LED-反射器-透镜-模块布置在一个共用的支架上。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的发光装置，其中，所述支架(3)具有至少一个通道(11a，11b)，用于引导冷却剂。

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