CN102859271B - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种照明装置和制造该种照明装置的方法。本创造性概念是基于在至少部分柔性的片状组件上制造照明装置，该片状组件卷成管使得照明装置的光源被布置在管内。柔性片片状组件被布置成使得管提供混光腔和用于照明装置的光出射面。因此，管状照明装置对于易于组装和光引擎的功能即刻传递了必要的光学和机械特性。

Description

照明装置
技术领域
本发明总体涉及照明装置，并且更具体而言，涉及一种包括至少一个光源的照明装置，该光源用于提供光，被布置于具有用于由该光源提供的光的光出射面的细长中空、管状构件中。本发明还涉及一种用于制造这样一种照明装置的方法。
背景技术
近来，随着包括发光二极管(LED)的照明装置用作诸如常规灯泡等的传统照明装置的替代，也开始了目标是荧光管的应用。美国专利No.7,114,830B2公开了这样一种照明装置，其包括其中插入了多个LED的细长中空刚性管。该细长中空管为由LED提供的光提供具有光出射面的混光腔。该管是刚性的并且通常由硬塑料或玻璃制成，这将LED制造与安装的灵活性以及该照明装置的其他功能限制到管中。照明装置意图用于常规荧光照明器材中的荧光灯管的直接替代。
发明内容
本发明的目的是提供一种替代的、改进的照明装置，其可以以低廉和灵活的方式来制造和组装。
根据本发明的第一方面，这些或者其他目的由一种照明装置实现，所述照明装置包括至少一个用于提供光的发光光源、和细长中空管状构件。其中，该光源布置于管状构件内，并且管状构件包括用于由光源提供的光的光出射面。管状构件由至少部分柔性的片状组件形成，该片状组件包括基底部，光源布置在所述基底部的上侧上，和至少一个透明或半透明部，用于提供光出射面。该片状组件适合于卷成管，使得将光源布置于管内。
因此，提供一种管状照明装置，该照明装置对于易于组装和光引擎的功能即刻传递了必要的光学和机械特性。由柔性片片状组件形成的管对于由光源提供的光提供混光腔。片状组件可设计成提供必要的刚度以及合适的热界面，以便易于与诸如外部透明管的组装。片状组件可以是全部或部分柔性的，即，片状组件可以包括刚性部，片状组件的柔性部围绕该刚性部折叠以形成管状构件。基本上，照明装置的所有功能都可以集成在柔性片片状组件上。这可以有利地采用2d处理技术并且使用精确的厚度控制来完成。而且，由于光源布置在管状片状组件内，这一布置内在地提供了电气安全，保护光源以避免用于直接接入光源。
根据照明装置的实施例，照明装置还包括布置在透明部的第一光学层。优选地，将该第一层提供到未卷曲状态的柔性片片状组件，未卷曲状态即当片状组件基本上布置成平面薄片时，这是有利的。这允许更容易的光学层压或者更大面积的层压，以切割到之后需要的大小。这有利于柔性片片状组件的大规模生产。
根据照明装置的实施例，第一光学层是漫射层和波长变换层中的一个，其有利于用于从照明装置提供平滑的光输出或光的期望波长。漫发射层和波长变换层可以集成到一块膜片上，或者作为单独膜片进行添加，或者每个添加到多个层中，以便允许分级光变换或者漫射。如上所述，安装膜片/薄片材料的优势在于简化(2d)处理，而且对厚度控制也非常重要。波长变换层的厚度通常需要在±2％以内，采用其他方法则难以实现。
根据照明装置的实施例，第一光学层通过层叠、沉积的方式用于透明或半透明部，或者通过挤压、共挤压的方式用在透明或半透明部的大部分中。这还使得将波长变换和散射功能结合在一个组件中成为可能。
根据照明装置的实施例，透明或半透明部布置为单独的箔，所述箔互连到所述基底部边缘以形成柔性片片状组件。而允许每个部分的不同的光学特性。
根据照明装置的实施例，透明或半透明部还布置为具有漫射面、半透明膜和反射图案中的一个，或者包括反射或漫射颗粒。例如，通常用于体积漫射组件中的高反射率不透明颗粒可集成在膜内。这允许出射窗口亮度分布的设计以及LED光源亮度的降低。
根据照明装置的实施例，柔性片片状组件还包括布置在侧边或靠近所述光源布置的反射层。由于不需要外部反射体，这提高了光引擎(即照明装置)的性能。而且，照明装置光分布的设计可提高不同应用中的效率。反射层还可包括用于热管理的散热功能。
根据照明装置的实施例，基底部是反射的或集成了反射功能。相比于在透明底部的顶端增加反射片，这使得可以使用较少组件来形成照明装置。
根据照明装置的实施例，基底部是全部或者部分透明或半透明箔。如果要求一些光是反向散射的(例如，改善灯具的装饰外观)，则这是有利的。
根据照明装置的实施例，照明装置还包括一透明中空外体。该透明中空提布置在外体内片状组件。在该实施例中，柔性片片状组件提供以下一种预组装，在该预组装中，所有必需的电、光功能可以被集成在片状组件中，从制造的角度来看这是非常有利的，并且这可以易于与诸如玻璃管等的外体组装以形成最终的组装。采用玻璃管可为照明装置提供额外的电气隔离和机械保护层。此外，例如当提供玻璃管替换时，具有玻璃包围的照明装置的外观增加了产品相似度。
根据照明装置的实施例，外体布置为具有反射部和/或漫射的半透明部，从成本的角度来看这是有利的。
根据照明装置的实施例，光源包括至少一个发光二级管LED或LED管芯。
根据照明装置的实施例，外体在排空、充满气体、或者充满液体或凝固材料(如硅胶)之后密封。照明装置内的受控气氛对光源(如LED)和/或波长变换层的性能和/或寿命都有利，这可以通过提供例如干燥气氛、惰性气氛或者去除了氧气的活性气氛来实现。
根据本发明的第二个方面，提供了一种用于制造照明装置的方法，其包括：将至少一个光源安装到一全部或部分柔性片的上表面以提供至少部分柔性的片状组件；向该柔性片上提供透明或半透明部；向该透明或半透明部的上表面提供光学层；以及将柔性片片状组件卷成管使得光源布置在管内。该管具有一混光腔，以及透明或半透明部对于由所述光源提供的光提供从所述管的光出射面管。
根据方法的实施例，该方法还包括封闭该管，从而提供了封闭的管状封装以向带电部件提供电绝缘。通过封闭管，形成了独立式照明装置。独立式照明装置也适合于插入到外体(例如如上所述的玻璃管)中。柔性片在插入到外管之前形成在封闭管中的柔性片提供额外的电绝缘，这在外体损坏的情况下是有利的。
应该注意到，本发明涉及权利要求中描述的特征的所有可能组合。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明的这一和其它方面，附图示出了本发明的实施例。
图1a-1b是根据本发明照明装置的实施例的示意性横截面侧视图；
图2a-2c是根据本发明照明装置的实施例的示意性横截面侧视图；
图3a-3b是根据本发明照明装置的实施例的示意性横截面侧视图，其中在图3a中示出了用于制造照明装置的工序；
图4a-4b是根据本发明照明装置的实施例的示意性横截面侧视图；
图5a-5b是根据本发明照明装置的实施例的示意性横截面侧视图，其中在图5a中示出了用于制造照明装置的工序；
图6是根据本发明照明装置的实施例的示意性横截面侧视图。
具体实施方式
图1a是以未卷曲状态图示了根据本创造性概念的照明装置101。照明装置包括基于载体箔120的片状组件100，该载体箔120在这里为透明柔性箔。透明载体箔通常由合适的聚合物制成，该聚合物是透明的或者漫射的。此外，载体箔可以是包括多层的堆叠箔。光源111在此处包括用于光生成的发光二极管(LED)的线性阵列，其被布置在载体箔120的上侧121。光源111由带有封装LED的印刷电路板(PCB)组成。光源111借助于诸如硅胶或二元热胶等的粘合剂附接到载体箔120。任何适当的粘合剂(优选地，其具有好的导热性)都是可适用的。可替换地，光源可以借助于诸如螺旋弹簧等机械固定被附接。在阵列的边缘设置用于光源的适当的电气连接部件(未示出)，作为PCB上的电连接器或焊盘。电气连接部件还被布置为电气连接到用于单个应用可适用的电源。
如在图1b中所描绘的，在将光源111布置在置于合适位置的同时，将照明装置100卷成管，即细长、中空、管状构件。为了固定管形状，在形成管时彼此相邻的载体箔120的边缘用胶水粘在一起或沿着管焊接。
可替换地，管形状可以例如通过布置诸如管的尾部的O型圈(未示出)或者管的尾部的夹子(未示出)等支撑件来保持。正如将在下文描述的，在将片状组件插入到外体之前，还可以将两侧固定在一起形成刚性管来将片状组件卷成或固定成片状组件最终的刚性形状。在这种情形下，分别在插入之前或者插入之后，刚性管在某些区域可以是折叠和展开。
通过固定管形状，形成了独立式照明装置100。优选地选择载体箔120的刚度使得光源101具有足够的机械性能以处理和用于为包含在管内的电子器件提供保护。
如上所述，载体箔是适合于卷成管的片状组件的基础片状组件。片状组件有可能卷成管的要求意味着片状组件至少是部分柔性的，使得其一部分可以卷曲以使得片状组件能够形成中空管。例如，一个可能的方案是被定义为在其上布置了光源的片状组件的一部分基底部是刚性的，而透明部是柔性的使得其能够在基底部之上卷曲。相反也是可适用的，即：基底部是柔性的而透明部是刚性的。
片状组件此处基于简单的载体箔。然而，片状组件也可以是多个箔的堆叠。在可替换实施方式(未示出)中，载体箔的每侧提供不同的光学特性。例如，载体箔可以在上侧121是部分白色，在下侧是部分黑色。此外，载体箔可以包含诸如公司标志、技术数据、对齐标识等文本，以利于在照明装置制造过程中的进一步处理。载体箔可以是反光的或者甚至吸收的。此外，载体箔可以直接配备导电表面或导电轨道，以便为光源提供电能。
在载体箔120上侧121的光源111被布置在由片状组件形成的管内。管为由光源111提供的光提供混光腔。透明部122(此处是透明载体箔120的一部分)相对于光源111布置在管的相对侧。透明(或者可替换地，半透明)部120提供从管的光出射面。
参见图2，在照明装置201的实施例中，片状组件200包括载体箔220。载体箔220的上侧221布置有导电轨道(未示出)，光源211连接到该轨道。光源211包括白色LED。此外，由载体箔220的基底部的侧面布置的透明部222具有布置在上侧221的光学层230。光学层230是白色漫射膜，通过层压方式用于载体箔220。可以针对照明装置的每个单独应用选择漫射膜的颜色。在图2b中，片状组件200卷成管，使得光源211布置在管内，并且相对于带有漫射层230的透明部222布置。在照明装置的这一实施例中，参见图2c，还将片状组件200插入到透明中空外体——玻璃管240中。外体还可由适合的透明聚合物材料制成。优选地，就管的直径和光的长度而言，设置外体的尺寸以与由片状组件200形成的管的大小匹配。
片状组件200布置成在插入到外玻璃管240之后由于其自身弹力而在直径上扩展，使得实现了与玻璃管240内壁的良好接触。
在一个实施方式中，片状组件用胶水粘到外体的内表面上。可以选择胶水以从照明装置的热传递，或者可以选择具有适于减少菲涅尔反射的折光指数的胶水。
可替换地，片状组件采用例如螺旋弹簧或采用将片状组件保持为期望的形状的固体形状(未示出)来进行组装片状组件。固体形状还具有添加功能，例如在载体箔与灯头之间进行电接触。
当将卷曲的片状组件插入到外体时，片状组件的管形状的固定不再是必需的。然而，出于一些不同的原因，将片状组件固定为独立单元也可能是有利的。首先，如果外体损坏，独立、封闭的片状组件提供额外的安全。封闭的片状组件提供了绝缘导管，片状组件箔组件内的任何电线可以被认为是由外体和封闭的片状组件双重绝缘的。因此，如果外体(例如外玻璃管)损坏，则封闭的片状组件仍能确保安全。然后，对于市电绝缘驱动器的需求没那么迫切。此外，片状组件能够自行封闭，以简化与外管的组装或者避免灯管使用寿命过期后载体箔的松弛。
本创造性概念的附加有益效果是使用寿命结束时拆卸更简单，因为外体在移除片状组件后能够回收再利用。
参照图3a和3b，将在下文描述根据本创造性概念的照明装置301的组装。首先提供透明载体箔320。载体箔的基底部意图用于承载装置的光源。在载体箔320约一半的上表面上沉积含磷材料330，此部分意图用于照明装置301的光输出。含磷材料是波长可变换材料并且与LED组合使用以产生可见光。这对于本领域技术人员是已知的，并且在此不做进一步讨论。粘合剂(优选填缝粘合胶)350涂于载体箔320上表面的基底部，该粘合剂用于将光源(PCB上的蓝色LED)311附接至载体箔320。选择粘合剂以将PCB的良好的机械和热连接固定到载体箔320。PCB在这一实施例中是金属芯(MC)PCB，但任何合适类型也是可使用的。在光源311上添加白色高反射罩360用于基本上覆盖载体箔320的基底部。此外，反射罩360被调整为相对于载体箔311的上表面仅蓝色LED向上露出，即，PCB和光源粘合剂被覆盖。这里，反射罩360是自粘箔。例如当光源被布置在相对宽的PCB或者引线框架上的LED阵列时，反射罩360有利地用于掩盖不需要暴露的部分光源，这适用于增加光源的散热片表面是适用的。附加地，例如，如果将硅胶胶水将光源附接到载体箔，则过量的硅胶会流到反射罩下面而后固化。
在图3b中，由载体箔320形成的片状组件300、光源311、含磷层330和反射罩360已经被卷成管并且被插入玻璃管340中。这里，在形成管时彼此相邻的载体箔320的边缘没有被彼此固定。当反射罩360是自粘箔时，其在可替换的实施例中还被用来通过将尺寸设计成覆盖彼此相邻的载体箔边缘来固定管形状，其尺寸设计成与相互抵靠的载体箔边缘重叠。
参照图4a和4b示出了了根据本创造性概念的照明装置401和制造该照明装置的可替换方法的实施例。这里，包括蓝色LED的光源411直接附接到不透明箔420，该不透明箔420在载体箔自身中集成了光学反射器功能，而这一功能由在前述例子中的白色反射罩引入。不透明箔420可以是金属箔，例如如铝，优选地，可以被选择以在蓝色光谱内通过足够高的光反射率(当采用蓝光源时)。单独的透明载体箔422通过层压方式在整个表面区域之上设置有波长变换箔430。
在可替换的实施例中，通过根据本领域内的公知技术的沉淀、层压、挤压或复合挤压的方式，单独的透明载体箔或普通载体箔的透明部设置有含磷材料或另外的或附加的光学层(例如漫射面、半透明膜、反射图案等)。因此，可以有利地在片状组件中集成许多不同的光学功能片状组件。在平面膜上提供光学层将特别有利，因为这允许沉积具有厚度和均匀性高可控的波长变换材料，例如无机磷或有机磷或量子点。波长变换层或其它光学层可以以单层、多层或混合层来沉积。波长变换箔和半透明箔或反射图案的结合可用于控制照明装置的光输出，并且局部调节照明装置的亮度。也可以使用半透明箔而不用添加波长变换材料。
透明载体箔422和不透明箔420通过焊接连接的方式顺序互连形成片状组件。可替换地，通过粘合剂、胶带或其它适合的方式来提供互连。
参见图4b，片状组件400形成管，该管插入到外玻璃管440中。如在图4b所描述的，管是封闭的，即透明载体箔422和不透明载体箔420在两端以焊接连接的方式互相连接，形成纵向连接，这种纵向连接足够牢固以在如果玻璃管损失时提供电气安全。
可替换地，可以通过焊堆叠多层冲压柔性箔来提供分开的载体箔之间的互连。
在如参照图5a和5b所描述的照明装置501的实施例中，替换在互连上使用LED，管芯513布置在导线轨512上并设置有保护硅胶罩511。最终的光源子组件514用粘合剂550粘到透明载体箔520上。如前所述，载体箔520设置有含磷材料530。最终的片状组件500被卷成管并插入到外管540中。外管是TLD反射管540，即一种布置有通常沿管绕其内表面541的半圆周设置的反射层并且在在相反的一半圆周具有透明表面542的玻璃管。设置卷曲管的位置使得光源514被布置在外管540的该反射表面。
可以用不同的方式将载体箔插入到外体。根据本创造性概念，将载体箔插入到外体的一种有效方法是使用聚四氟乙烯(Teflon)插片。将片状组件置于插片上。将片状组件和插片依次变成卷或管，并且插入到外体。然后再抽出插片，使片状组件在外体内自行定位。如果片状组件能自行封闭，则可以插入箔片组件而不用插片，例如，通过将它滑动或者吹动进入外体。
在实施例中，在组装了片状组件和外体后，将照明装置腔排空或者充满气体并密封。可替换地，照明装置腔可充满液体或凝固态材料(如硅胶)。
外体可以是圆柱状的，但也可能是其它管状形状。在图6中，示出了外体640的椭圆形截面。当具有柔性但还是弹性的载体箔时，片状组件600将适应外体640的形状。此外，如在图6的照明装置中图示的，LED阵列不一定必须是LED上的单个直线。示出了之间具有明显间距LED阵列611的多条线。这里，照明装置601的椭圆形截面有利于用于提供低亮度值和减少眩光。
可替换地，线性阵列可以由具有片上LED的PCB板组成，或者是具有LED管芯和焊线的线性引线框架，此外，该线性引线框架可以是局部或者全部长度二次成型的硅胶。LED或LED管芯可与波长变换材料结合。线性组件也可以基于具有导电表面的箔。线性排列中的LED适合于本创造性概念，但其它排列也是适用的。在本发明实施例中个，线性阵列装备有独立透镜或普通线性透镜。
此外，在照明装置可替换的实施例中，光源可与布置在外体内侧的光源(未示出)结合。透明中空外体侧面上的光源结构可以是片状组件的一部分，但是可替换地也可以是独立光源或与外部部件(例如灯头)集成。处于装饰目的或重点照明或例如夜灯，可以在侧面增加LED。出于这些目的，侧面的LED可以设置有至电源的独立连接和驱动器。
本领域技术人员意识到本发明不以任何方式受限于上述优选实施方式。相反地，在所附权利要求范围内的许多修改和变化是可能的。

Claims (16)

1.一种照明装置(101,201,301)，包括：
至少一个用于提供光的光源(111,211,311)；以及
细长中空管状构件，
其中，所述光源(111,211,311)布置于所述管状构件内，并且其中所述管状构件包括用于由所述光源(111,211,311)提供的光的光出射面(122,222)；
其特征在于：
所述管状构件由至少部分柔性的片状组件(100,200,300)形成，其中，所述片状组件包括：
基底部，具有上侧(121,122)，所述光源在所述上侧处布置到所述片状组件(100,200,300)的上表面；以及
至少一个透明或半透明部(122,222)，用于提供所述光出射面，
其中，所述片状组件(100,200,300)适于卷成管，使得将所述光源布置于所述管内。
2.根据权利要求1所述的照明装置，还包括布置在所述透明部的第一光学层(230)。
3.根据权利要求2所述的照明装置，所述第一光学层是漫射层和波长变换层中的一个。
4.根据权利要求2所述的照明装置，所述第一光学层通过层叠、沉积的方式用于所述透明或半透明部，或者通过挤压的方式用于所述透明或半透明部的大部分中。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中所述挤压为共挤压。
6.根据权利要求4所述的照明装置，所述透明或半透明部布置为单独的箔，所述箔互连到所述基底部边缘以形成所述柔性的片状组件。
7.根据前述权利要求任一项所述的照明装置，所述透明或半透明部还布置为具有漫射面、半透明膜和反射图案中的一个，或者包括反射或漫射颗粒。
8.根据权利要求1所述的照明装置，所述柔性的片状组件还包括布置在侧边或靠近所述光源布置的反射层。
9.根据权利要求1至6任一项所述的照明装置，所述基底部是反射的或集成了反射功能。
10.根据权利要求1至6任一项所述的照明装置，所述基底部是全部或者部分透明或半透明箔。
11.根据权利要求1至6任一项任一项所述的照明装置，还包括透明中空外体，其中所述片状组件布置在所述外体内。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其中所述外体布置为具有反射部和/或漫射的半透明部。
13.根据权利要求1至6任一项所述的照明装置，其中所述光源包括至少一个发光二极管LED或LED管芯。
14.根据权利要求11所述的照明装置，所述外体在排空、充满气体、或者充满液体或凝固材料之后密封。
15.一种用于制造照明装置的方法，包括通过以下步骤提供至少部分柔性的片状组件：
将至少一个光源安装到完全或部分柔性片的上表面；
向所述柔性片提供透明或半透明部；
向所述透明或半透明部的上表面提供光学层；以及
将所述柔性片片状组件卷成管使得所述光源布置在所述管内，
其中，所述管提供混光腔，以及所述透明或半透明部对于由所述光源提供的光提供从所述管的光出射面。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括封闭所述管，从而提供封闭的管状封装以向带电部件提供电绝缘。
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