CN102829438A - 制造用于发光体的罩的方法、罩和照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了制造用于发光体的罩的方法、罩和照明装置。制造用于发光体的罩的方法包括：将一种或多种荧光粉均匀地分布在用于制造罩的透明物质中；以及将分布有一种或多种荧光粉的透明物质成型为罩。

Description

制造用于发光体的罩的方法、罩和照明装置

技术领域

本发明涉及照明领域，具体地涉及制造用于发光体的罩的方法、罩和照明装置。

背景技术

当今，诸如T5和T8管的传统荧光灯以及紧凑型荧光粉灯(compactfluorescent lamp，简称CFL)被广泛用于各种应用环境，例如办公室、商店、家庭等。尽管荧光灯的加工和应用已经很成熟，但是由于汞的使用而导致荧光灯有毒。此外，荧光灯相对来说寿命短、光效低。

近来，随着基于固态发光的发光二极管(Light-emitting Diode，简称LED)的发展，存在许多基于传统荧光灯外型设计但是内部具有LED芯片的灯。由于这种灯的大小与传统灯的机械部件相兼容，因而这种灯被称作改进型灯，并且这种灯易于安装而不需额外成本。此外，这种灯寿命长、功耗低并且环保。

然而，基于LED的改进型灯仍面临以下困难，这些困难妨碍它们被更广泛地使用。这些困难包括光分布均匀性、显色指数(color renderingindex)、颜色稳定性、发光效率和成本。

图1示出了一种基于LED的改进型灯100的结构。具体地，图1A示出了基于LED的改进型灯100的总体结构图，图1B示出了基于LED的改进型灯100的局部放大图，图1C示出了基于LED的改进型灯100的结构爆炸图。如图1所示，基于LED的改进型灯100具有透明灯罩101、发射蓝光的LED 102、LED驱动支架103、电极端盖104、散热器105和PCB板或铝基板106。LED 102为插脚式LED或贴片式LED，并且在LED 102的表面涂覆有黄色荧光粉。这种灯的缺点在于，光分布不连续、荧光粉受热后色温偏移或光效降低、显色指数(Color Rendering Index，简称CRI)低(典型地约70-80)、成本高于传统灯管。

此外，图2示出了一种运用远程荧光粉结构的灯具示意图。具体地，图2A示出了这种灯的总体结构图，图2B示出了这种灯的结构爆炸图。如图2A-2B所示，该灯具有透明件201、附着在透明件201的下表面上的荧光粉层202、反射器203、发射蓝光的LED 204、表面贴有LED驱动电路元件的LED铝基板205、外壳206和散热器207。其中，由于荧光粉(荧光粉层202)没有被直接涂覆在LED芯片的表面或是掺杂于LED表面直接接触的封装材料中，而是被应用于灯罩上，因而降低了荧光粉的温度并且改善了光分布的均匀性。但是，如果荧光粉层202直接涂覆在透明件201表面，会导致在荧光粉层202和透明件201之间存在光学界面。光被该光学界面反射或折射，因而降低了这种结构的发光效率。此外，荧光粉层202和透明件201的热膨胀系数往往不同，在不同的应用环境中，在荧光粉层202和透明件201之间可能出现分裂或其他可靠性问题。另外，这种分层结构仅适用于规则形状的平面灯罩，例如圆形的灯罩。而表面涂覆荧光粉的工艺难以用于加工复杂形状的灯管。

因而，期望一种能够解决上述问题的技术。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个主要目的在于，提供用于发光体的罩的方法、罩和照明装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种制造用于发光体的罩的方法，包括：将一种或多种荧光粉均匀地分布在用于制造罩的透明物质中；以及将分布有一种或多种荧光粉的透明物质成型为罩。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于发光体的罩，其中，罩由透明物质和一种或多种荧光粉制成，以及一种或多种荧光粉均匀地分布在透明物质中。

根据本发明的又一个方面，提供了一种照明装置，包括发光体和上述罩，发光体的设计和上述罩的设计相互配合以发光。

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1A-1C示意性地示出了现有技术中的灯管的结构图；

图2A-2B示意性地示出了现有技术中的一种运用远程荧光粉结构的灯具示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的制造用于发光体的罩的方法的流程图；

图4示意性地示出了利用普通灯罩和利用根据本发明的实施例制造出的灯罩来发光的效果对比图；以及

图5A-5D示出了根据本发明的一个示例的照明装置的结构图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

以下将参照图3来描述根据本发明的实施例的制造用于发光体的罩的方法。

如图3所示，在步骤S302中，可以将一种或多种荧光粉均匀地分布在用于制造罩的透明物质中。

具体地，可以按照预定比例准备一种或多种荧光粉和透明物质；以及混合一种或多种荧光粉和透明物质，以使得一种或多种荧光粉均匀地分布在透明物质中。

优选地，一种或多种荧光粉受激发所发出的光的颜色与发光体发出的光的颜色相匹配，以使得经由罩发出的光为白色光。例如，当发光体发出蓝色的光时，荧光粉受激发所发出的光的颜色可以为黄色。当发光体发出红色的光时，荧光粉受激发所发出的光的颜色可以为绿色和/或蓝色，当发光体发出绿色的光时，荧光粉受激发所发出的光的颜色可以为红色和/或蓝色。

优选地，当发光体的发出蓝色的光时，可以使用两种或两种以上荧光粉，其中一种荧光粉受激发所发出的光的颜色为黄色而另一种荧光粉受激发所所发出的光的颜色为红色。更优选地，红色荧光粉的比例可以根据应用要求精确控制。这种颜色组合的优点在于显色性高，并且具有这种颜色组合的装置可以发出的光更接近自然光。

透明物质可以为透明塑料。透明塑料包括但不限于聚碳酸酯(polycarbonate)、聚丙烯(polypropylene)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，简称PMMA)。其中，聚甲基丙烯酸甲酯也被称作亚克力或者压克力。

在透明物质可以为透明塑料的情况下，该塑料可以呈现颗粒状或粉末状。在塑料呈现颗粒状或粉末状的情况下，可以将荧光粉和塑料颗粒或塑料粉末充分混合以使得荧光粉均匀地分布在塑料颗粒或塑料粉末中。

根据需要，透明物质还可以是其它高分子材料。例如，与该罩配合的发光体可以为发光二极管。当然，发光体也可以是其他任何适当的发光器件。

荧光粉包括但不限于铝酸盐类例如掺杂有元素铈(cerium，Ce)的钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet，简称YAG)、硅酸盐类、氮化物、氧化物、或其他适当的荧光粉。

接下来，在步骤S304中，可以将分布有一种或多种荧光粉的透明物质成型为罩。

如果透明物质为预热后成型的物质，则例如可以对分布有一种或多种荧光粉的透明物质加热以得到分布有一种或多种荧光粉的、流体状态的透明物质，然后以预定方式将流体状态的透明物质成型为罩。其中，预定方式可以包括但不限于一次或多次挤压成型法、共挤压成型法、或注入成型法。

如果透明物质为以其他方式成型的物质，则可以按照其他适当方式对分布有荧光粉的透明物质进行成型。

优选地，如果透明物质为预热后成型的物质，则将分布有一种或多种荧光粉的透明物质成型为罩的步骤可以包括：对分布有一种或多种荧光粉的透明物质加热以得到分布有一种或多种荧光粉的、流体状态的透明物质；以挤压成型法或共挤压成型法将流体状态的透明物质固化；以切粒法对固化后的透明物质进行处理以获得含有一种或多种荧光粉的透明物质颗粒；以及挤压成型法、或共挤压成型法或注入成型法将所得到透明物质颗粒成型为罩。

同上述的反复成型，可以使荧光粉更加均匀地分布在罩中。根据需要，也可以进行三次或更多次的成型，以使得荧光粉特别均匀地分布在罩中。

罩的厚度的范围可以在0.5mm-5mm内，例如，罩的厚度可以为例如1mm。但这仅是以示例的方式给出罩的厚度，根据实际应用以及所采用发光体的光学属性，罩的厚度可以更厚或更薄，罩中所含荧光粉的浓度也可以相应调节。

在根据上述方法制造的灯罩中，荧光粉可以被均匀地嵌入在透明物质中(例如，塑料或其他材质等)，而不会出现脱离、易裂等问题。不同的荧光粉和各种透明物质可以被容易地混合，以形成各种不同形状并用于各种应用。利用适当的模制工具可以实现不同的形状(例如二维形状和三维形状)可以容易地实现多种成份的结合，从而使具有该罩的照明装置实现不同的色温或其他光学性能。

以下将参照图4来示出利用普通灯罩和利用根据本发明的实施例制造出的灯罩来发光的效果对比图。在图4中，以在2英尺的T8管上布置196颗蓝光LED为例。

具体地，在(a)中示出了利用普通灯罩来发光的效果图，而在(b)中示出了利用根据本发明的实施例制造出的灯罩来发光的效果图。

通过比较效果图(a)和(b)，可以明显看出，如(a)所示，利用普通灯罩发出的蓝色光亮度很不均匀，而如(b)所示，利用根据本发明的实施例制造出的灯罩所发出的白色光亮度非常均匀，这在照明领域尤其是日常照明应用中是非常有利的。

根据本发明的一个实施例，可以提供一种用于发光体的罩。该罩可以由透明物质和一种或多种荧光粉制成，以及一种或多种荧光粉均匀地分布在透明物质中。

优选地，一种或多种荧光粉受激发所发出的光的颜色与发光体的发出的光的颜色相匹配，以使得经由罩发出的光为白色光。例如，当发光体发出红色的光时，荧光粉受激发所发出的光的颜色可以为绿色和蓝色，当发光体发出绿色的光时，荧光粉受激发所发出的光的颜色可以为红色。当发光体发出蓝色的光时，荧光粉受激发所发出的光的颜色可以为黄色。

优选地，当发光体的发出蓝色的光时，可以使用两种荧光粉，其中一种荧光粉受激发所发出的光的颜色为黄色而另一种荧光粉受激发所发出的光的颜色为红色。更优选地，红色荧光粉的比例可以根据应用要求精确控制。这种颜色组合的优点在于显色性高，并且具有这种颜色组合的装置可以发出的光更接近自然光。

透明物质可以为透明塑料。透明塑料包括但不限于聚碳酸酯(polycarbonate)、聚丙烯(polypropylene)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，简称PMMA)。其中，聚甲基丙烯酸甲酯也被称作亚克力或压克力。

例如，与该罩配合的发光体可以为发光二极管。当然，发光体也可以是其他任何适当的发光器件。

荧光粉包括但不限于铝酸盐类例如掺杂有元素铈(cerium，Ce)的钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet，简称YAG)、硅酸盐类、氮化物、氧化物、或其他适当的荧光粉。

罩的厚度的范围可以在0.5mm-3mm内，例如，罩的厚度可以为例如1mm。但这仅是以示例的方式给出罩的厚度，根据实际应用以及所采用发光体的光学属性，罩的厚度可以更厚或更薄，罩中所含荧光粉的浓度也可以相应调节。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种照明装置，包括发光体和上述的罩，发光体的设计和上述罩的设计相互配合来发光。鉴于在上面对罩进行了详细的描述，在此为了简明而不再重复对罩的描述。

其中，为了使发光体和罩配合发出适当的光，可以对发光体的排列布局、发光光谱和发光强度等中的一种或多种进行设计，以及对罩的厚度和/或罩中所含各种荧光粉的浓度进行设计。

以下参照图5来描述根据本发明的一个示例的照明装置500的结构。

具体地，图5A示出照明装置500的总体结构图，图5B示出了照明装置500的局部放大图，图5C示出了照明装置500的爆炸图，以及图5D示出了照明装置500的截面图。

如图5所示，照明装置500包括电极端盖501、LED驱动器支架502、LED驱动503、灯罩504、LED PCB板505、散热硅脂层(或散热硅胶体垫)506和散热器507。其中，在灯罩504的内部均匀分布有荧光粉。为了简明，在此不再重复对灯罩504的描述。

要注意的是，图5仅是给出了照明装置的一个示例性结构。在此，电极端盖501、LED驱动器支架502、LED驱动503、LED PCB板505、散热硅脂层(或散热硅胶体垫)506和散热器507均可以根据需要而有所改变，而不局限于附图中示出和本文中所描述的形式。

根据本发明的实施例，荧光粉可以被均匀地嵌入在透明物质中(例如，塑料、玻璃等)，而不会出现脱离、易裂等问题。不同的荧光粉和各种透明物质可以被容易地混合，以形成各种不同形状并用于各种应用。利用适当的模制工具可以实现不同的形状(例如二维形状和三维形状)可以容易地实现多种成份的结合，从而使具有该罩的照明装置实现不同的色温和其他光学性能。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (17)

1.一种制造用于发光体的罩的方法，包括：

将一种或多种荧光粉均匀地分布在用于制造所述罩的透明物质中；以及

将分布有所述一种或多种荧光粉的透明物质成型为所述罩。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述将一种或多种荧光粉均匀地分布在用于制造所述罩的透明物质中的步骤包括：

按照预定比例准备所述一种或多种荧光粉和所述透明物质；以及

混合所述一种或多种荧光粉和所述透明物质，以使得所述一种或多种荧光粉均匀地分布在所述透明物质中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述透明物质为预热后成型的物质，以及所述将分布有所述一种或多种荧光粉的透明物质成型为所述罩的步骤包括：

对分布有所述一种或多种荧光粉的透明物质加热以得到分布有所述一种或多种荧光粉的、流体状态的透明物质；以及

以挤压成型法、共挤压成型法或注入成型法将所述流体状态的透明物质成型为所述罩。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述透明物质为预热后成型的物质，以及所述将分布有所述一种或多种荧光粉的透明物质成型为所述罩的步骤包括：

对分布有所述一种或多种荧光粉的透明物质加热以得到分布有所述一种或多种荧光粉的、流体状态的透明物质；

以挤压成型法或共挤压成型法将所述流体状态的透明物质固化；

以切粒法对固化后的透明物质进行处理以获得含有所述一种或多种荧光粉的透明物质颗粒；以及

以挤压成型法、或共挤压成型法或注入成型法将所得到的透明物质颗粒成型为所述罩。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种荧光粉的受激发所发出的光与所述发光体的发出的光的颜色相匹配，以使得经由所述罩发出的光为照明用白色光。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种荧光粉受激发所发出的光的主体颜色为黄色，以及所述发光体的发出的光的颜色为蓝色。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种荧光粉包括两种或以上荧光粉，一种荧光粉受激发所发出的光的颜色为黄色而其余荧光粉受激发所发出的光的颜色为红色和/或绿色，以及所述发光体的发出的光的颜色为蓝色。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述透明物质为透明塑料。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述发光体为发光二极管。

10.一种用于发光体的罩，其中，所述罩由透明物质和一种或多种荧光粉制成，以及所述一种或多种荧光粉均匀地分布在所述透明物质中。

11.根据权利要求10所述的罩，其中，所述一种或多种荧光粉受激发所发出的光的颜色与所述发光体的发出的光的颜色相匹配，以使得经由所述罩发出的光为照明用白色光。

12.根据权利要求10所述的罩，其中，所述一种或多种荧光粉的受激发所发出的光的主体颜色为黄色，以及所述发光体的发出的光的颜色为蓝色。

13.根据权利要求10所述的罩，其中，所述一种或多种荧光粉包括两种荧光粉，一种荧光粉受激发所发出的光的颜色为黄色而其余荧光粉受激发所发出的光的颜色为红色和/或绿色，以及所述发光体的发出的光的颜色为蓝色。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的罩，其中，所述透明物质为透明塑料。

15.根据权利要求10至13中任一项所述的罩，其中，所述发光体为发光二极管。

16.一种照明装置，包括发光体和根据权利要求10至15中任一项所述的罩，所述发光体的设计和所述罩的设计相互配合以发光。

17.根据权利要求16所述的照明装置，其中，

所述发光体的设计包括排列布局、发光光谱和发光强度中的至少一项；以及

所述罩的设计包括所述罩的厚度和/或罩中所含一种或多种荧光粉中的每种荧光粉的浓度。

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