CN105452753A - 发光设备 - Google Patents

Abstract

一种发光设备(1)包括：至少一个光源(2)；以及光导单元，光导单元至少包括第一光导(3)和第二光导(4)，第一光导和第二光导每个都包括当在操作中时被设置为接收从至少一个光源发射的光的光输入端表面(6、31、41)和光输出表面(7、32、42)；第一光导和第二光导的在光输出端表面附近的至少一部分(8)以弯曲半径(R)弯曲；光导单元的至少第一光导在横截面内是环形的；并且光导单元的第一光导和第二光导被设置成嵌套关系。

Description

发光设备

技术领域

本发明涉及包括至少一个光源和光导单元的发光设备，光导单元包括至少两个光导。

背景技术

在现有技术的发光设备中，已知使用LED以便于将光导靠近发光设备的光源的发光区域放置以获得高耦合效率。对于具有主透镜的LED而言，为了获得高耦合效率，侧反射器是必要的。

使用诸如中等功率LED和平坦(远程)磷光体模块之类的平坦发射源，可能以高耦合效率非常靠近发射表面放置光导。

从具有郎伯光源的平坦PCB转到更加全面的光发射并且同时为了看起来和感觉更像灯丝而将发射表面向上移动，有必要将光导弯曲。在US2012/0026748中描述了具有光导单元的现有技术发光设备，光导单元包括具有弯曲部分的光导。

然而，光导的无光泄漏发生的最大可能弯曲是受到限制的。为了说明性目的，图1示出了弯曲光导L。光可以从顶部被引导到侧发射平面。光导L的无从侧面的光泄漏发生的最大弯曲(即最小半径R)依赖于光导的厚度d。无光泄漏发生的比值R/d的最大值还依赖于光导和其周围环境(其可以例如是空气或者备选地是合适的并且优选地透明的包层)的折射率。

对于相比于发光设备中的总的可用空间而言具有相对大的发射区域的光源，对最大弯曲的限制是个问题，其可能导致发生通过发光设备的光导的侧表面的不需要的光泄漏。这转而导致发光设备的经妥协的光分布。

发明内容

本发明的目的是克服这一问题，并且提供发光设备，使用该发光设备，发光设备的光导单元可以覆盖光源的整个发光区域，同时仍然有可能提供具有大的弯曲的光导单元。弯曲一词指示光导的曲率，并且与光导的弯曲半径成反比。

根据本发明的第一方面，借助于包括至少一个光源和光导单元的发光设备实现这一目的和其它目的，光导单元至少包括第一光导和第二光导，第一光导和第二光导每个都包括光输入端表面和光输出表面，光输入端表面被设置为当在操作中时接收从至少一个光源发射的光，第一光导和第二光导的在光输出端表面附近的至少一部分以弯曲半径R弯曲，光导单元的至少第一光导在横截面内是环形的，并且光导单元的第一光导和第二光导被设置成嵌套关系。

因此，提供发光设备，利用该发光设备，光导可以被提供有更大的最大弯曲(即更小的半径R)，因为每个光导可以被提供有更小的厚度(特别地，光导单元的总厚度的一半)，而不发生光泄漏。因此，可以避免通过发光设备的光导的侧表面发生光泄漏。这转而导致发光设备的显著改善的光分布。而且，这种发光设备的光导可以收集来自光源的所有发光区域的光。

在实施例中，第一光导和第二光导包括第一表面和第二表面，并且被设置为使得第一光导和第二光导中的一个光导的第一表面平行于并且邻近第一光导和第二光导中的另一光导的第二表面延伸。

在另一实施例中，第一光导和第二光导中的一个光导的第一表面被设置为邻接第一光导和第二光导中的另一光导的第二表面。

因此，提供了具有特别简单并且耐用的结构和构造的发光设备。

在实施例中，光导单元进一步包括中心腔，第一光导和第二光导围绕该中心腔延伸。优选地，在实施例中，光导单元的第二光导在横截面内也是环形的。因此，在实施例中，光导单元在垂直于光导单元的中心轴延伸的横截面上看为环形的。

从而，中心腔因此在光导单元的整个高度方向上延伸，高度方向平行于光导单元的中心轴或者光轴。此外，成为可能的是，提供具有甚至更大中心腔的光导单元，以便将发光设备适配于环形光源而同时仍然提供显著改善的光分布。

在实施例中，发光设备进一步包括被设置为与第一光导和第二光导成嵌套关系的至少一个其它光导。

因此，提供发光设备，利用该发光设备，光导单元的每个光导可以被提供有甚至更小的厚度并且因此甚至更大的弯曲，而无光泄漏发生；和/或利用该发光设备，来自光源的甚至更大发光表面区域的光可以通过耦合到光导中而被收集。

优选地，光导单元基本上是漏斗形的。

在实施例中，在平行于光导单元的中心轴延伸的横截面上看，光导单元基本上是漏斗形的。

在实施例中，光导单元进一步包括两个光输出端表面。

因此，提供发光设备，利用该发光设备，光可以同时在两个方向上从光导单元的光导发射。这种发光设备具有如下优势，即其可以被制作为旋转对称或者其可以被制作为看似白炽灯丝，从而向其提供使查看者特别愉悦的外观。

在实施例中，光导单元的光输出端表面是波浪形的。

这向发光设备提供了更像灯丝的外观。此外，波浪形光输出端表面提供了用于调谐和适配设备的光分布的附加参数，因为可以更改波浪形状的幅度和/或频率。

在实施例中，光导单元的光输出端被提供有多个棱镜结构。

因此，提供了具有增强的闪烁效果的发光设备，即随着使用者看发光设备的视角而改变的光分布。注意，这种闪烁效果还可以借助于例如磷光体获得。

用于在根据本发明的发光设备中使用的优选光源包括但不限于郎伯光源(特别地平坦郎伯光源)、LED、多个LED、或者远程磷光体光源、或者其组合。光源可以安装在印刷电路板(PCB)上。

根据本发明的第二方面，以上目的和其它目的借助于灯(像例如包括基座和被设置在该基座上的根据本发明的发光设备的灯泡)实现。

优选地，灯进一步包括覆盖发光设备的外盖体或者外泡体。

这些类型的灯特别适合用于代替熟知的白炽类型的灯。

注意，本发明涉及权利要求中记载的特征的所有可能组合。

附图说明

现在将参照示出了本发明的(多个)实施例的附图更详细地描述本发明的这一方面和其它方面。

图1示出了图示了光导的弯曲半径R和厚度d的弯曲光导的原理图。

图2示出了包括两个嵌套光导的根据本发明的发光设备的第一实施例的横截面图。

图3示出了根据图1的发光设备的光分布。

图4示出了采用了根据本发明的发光设备的第二实施例的灯的横截面图。

图5示出了采用了根据本发明的发光设备的第三实施例的灯的横截面图。

图6示出了采用了根据本发明的发光设备的第四实施例的灯的横截面图。

图7示出了采用了根据本发明的发光设备的第五实施例的灯(特别地，蜡烛形泡体)的横截面图。

注意，相同的附图标记从始至终指代相同的元件。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的当前优选的实施例。然而，本发明可以以很多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文所陈述的实施例；反之，这些实施例被提供用于透彻性和完整性，并且向技术人员充分传达本发明的范围。

图2示出了根据本发明的发光设备1。发光设备1包括光源2和光导单元，该光导单元包括第一光导3和第二光导4。

通常，光导单元包括光输入端表面6和相对的光输出端表面7。从光源2发射的光在光输入端表面6处耦合到光导单元中，行进通过光导单元，并且在光输出端表面7处从光导单元发射。

通常，光导单元的第一光导3和第二光导4被设置成嵌套关系。通过“嵌套关系”要被理解为，第一光导3和第二光导4被设置为一个在另一个内，但是不必要彼此接触。换句话说，第二光导4被制作为如图2所示那样适配在第一光导3内，或者就此而言反之亦然。同样的事情适用于(加上必要的修改)其中光导单元包括多于两个光导的实施例。

因此，并且更特别地，第一光导3和第二光导4每个都包括光输入端表面31、41和光输出端表面32、42。从光源2发射的光在相应光输入端表面31、41处耦合到相应光导3、4中，行进通过相应光导3、4，并且在相应光输出端表面32、42处从相应光导3、4发射。

注意，实际上可能发生从光导的侧面的某些光泄漏。如果是这样，则总的光分布还可以通过控制允许的泄漏来调谐。

此外，第一光导3和第二光导4的靠近光输出端表面32、42的第一部分8以弯曲半径R被弯曲，而第一光导3和第二光导4的靠近光输入端表面31、41的第二部分9(并且因此与第一部分8相对)基本上是直的。因此，提供了基本上漏斗形的光导单元。

注意，在备选实施例中，光导3、4的基本上直的部分9可以被省略，和/或光导可以被提供有具有不同弯曲半径的不同部分。

在任何情况下，第一光导3和第二光导4每个都包括第一表面33、43和第二表面34、44。第一光导3和第二光导4被设置为使得第二光导4的第一表面43平行于并且邻接第一光导3的第二表面34延伸。

备选地，第一光导3和第二光导4被设置为使得第一光导3的第一表面33平行于并且邻接第一第二导3的第二表面44延伸。

在另一备选方案中，光导3和4可以借助于粘合剂或者另一合适材料被附接到彼此，这种材料优选地不对光强度产生不利影响，和/或光导3和4每个都可以被包在优选地透明的包层中，在这个意义上，第一光导3和第二光导4可以被设置为使得第二光导4的第一表面43平行于并且邻近于第一光导3的第二表现34延伸。

因此，同样地，第一光导3和第二光导4可以备选地被设置为使得第一光导3的第一表面33平行于并且邻近于第一第二导4的第二表面44延伸。

如图2所示，第一光导3和第二光导4每个都具有厚度d/2，使得它们具有组合厚度d。以这一方式，相比于具有厚度d的一个光导，决定光导3、4中的每个光导的最大可能弯曲的比值变为R/(d/2)或者2*R/d。换句话说，成为可能的是，向每个光导3、4提供之前的可能最大弯曲的两倍，而无从光导的光泄漏或者具有非常少的从光导的光泄漏。图3图示了得到的作为视角的函数的光分布。

明显地，可能提供具有光导单元的根据本发明的发光设备，光导单元具有多于两个这种光导，例如具有三个、四个或者五个光导。

换句话说，光导单元的第一光导3和第二光导4、以及任何其它光导(存在的情况下)因此被设置成嵌套关系。

此外，光导单元的第一光导3和第二光导4在围绕光导单元的中心轴5延伸的横截面内是环形的，使得光导单元被提供有中心腔15或者开口。

在图2中，中心腔15被示出为在光导单元的高度方向上延伸通过该光导单元的仅一部分，高度方向平行于中心轴5延伸。在其它实施例中，诸如图6所示的实施例中，然而，中心腔15可以在光导单元的高度方向上延伸通过整个光导单元。

明显地，如下备选实施例同样是可行的，其中环形形状在一个或者多个地方被中断和/或没有中心腔或者开口。

图2所示的光源2是平坦光源，诸如平坦远程磷光体光源。

另一备选方案是具有LED(优选地郎伯LED)的平坦PCB，虽然更小或者更宽角发射的LED也是合适的。郎伯LED是遵循郎伯余弦定理的光源，

I＝I₀cos(α)方程1

其中α等于视角，而I₀为α＝0(即垂直于LED)时的光强度。如可以从方程1导出的那样，接近α＝90的视角时的光强度是非常低的。商业上可获得的郎伯LED的示例是LuxeonRebel或者LuxeonK2LED。备选方案是平坦中等功率LED，诸如LUXEON3535。

应该注意，其它类型和数目的光源可以用于根据本发明的发光设备中，并且被认为落在此发明性概念的范围内。此外，不同颜色的光源和/或颜色组合的光源可以用于根据本发明的发光设备中。

用于光导的合适的材料可以是透明聚合物，像例如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、丙烯酸树脂、玻璃、或者其任何组合。

现在转到图4，示出了采用了根据本发明的发光设备1的第二实施例的灯101。发光设备1安装在基座12上，基座12包括用于将灯101安装在合适的插口中的螺纹13。

如图所示，图4所示的发光设备1包括作为光源被设置在具有相对大的中心开口的环形中的多个LED21、22、23。因此，光导单元(其优选地旋转对称并且整体上具有管状形状，该管状形状在光输出端表面7附近具有向外弯曲的部分)同样在横截面内为具有同样大的中心开口的环形形状。

此外，灯101可以是包括外盖体或者外泡体(未示出)的灯泡，外盖体或者外泡体优选地由玻璃制成，但是还可以由PC或者PMMA或者PUR或者PET制成，并且可以是漫射的或者透明的。

然而，当光导单元的发光端表面7的直径变大时，其可能干扰灯的轮廓，或者当靠近外泡体时，将在外泡体或者外盖体处给出不需要的照度分布。特别地，对于漫射外泡体或者外盖体而言，由于可能的照度梯度，这可能是不利的并且不需要的效果。因此，在图7所示的备选实施例中，灯104被提供有光导单元1，光导单元1被提供有整体上的圆锥形状，该圆锥形状的中心开口在光输入表面6侧具有其最小直径，并且在光输出端表面7附近向外弯曲之前，该直径增加。

然而，由于光导单元的光导和周围环境之间的有限折射率差，光导单元与郎伯发射平面的法线之间的角度受到限制。因此，在另一备选实施例中(未示出)，光导单元被成形为使得其在光输入端表面处开始，开始为基本上圆柱形的管，接着变窄为更小的直径，并且最终在光输出端表面附近被提供有最终弯曲以实现具有更大直径的发光侧。

现在参照图5，示出了采用根据本发明的发光设备1的第三实施例的灯泡102。发光设备1安装在基座12上，基座12包括用于将灯102安装在合适的插口中的螺纹13。此外，灯102包括外盖体或者外泡体11，其优选地由玻璃制成(但是塑料也是可能的)，并且可以是漫射的或者透明的。

在这一实施例中，发光设备1被提供有更像灯丝的外观，由于光导单元的光输出端表面7并且可选地还有光导单元的邻近光输出端表面7的部分被提供有波浪形状。通过改变这种波浪形状的幅度和频率，还可以调谐光分布。

此外，虽然未在图5中示出，可以在光导单元的光输出端表面7处提供小的棱镜结构，以便提供增强的闪烁效果。在备选方案中，这种闪烁效果可以通过提供代替棱镜结构的磷光体获得。明显地，在根据本发明的发光设备的任何实施例中，小的棱镜结构、磷光体等可以被提供在光导的光输出端表面处。

最后，图6示出了采用根据本发明的发光设备1的第四实施例的灯103。发光设备1安装在基座12上，基座12可以包括用于将灯103安装在合适插口中的螺纹(未示出)。此外，灯103包括外盖体或者外泡体(未示出)，其优选地由玻璃制成，并且可以是漫射的或者透明的。

在这一实施例中，光导单元在横截面内是漏斗形的并且是双面的，即其被提供有两个光输出端表面7a、7b，并且因此同样具有两个光输入端表面6a、6b。备选地，光导单元可以包括仅一个光输入端表面，并且光导单元的(多个)光导于是可以被分叉以提供两个光输出端表面。即两个光导的光输入端表面6a、6b被融合成一个光输入端表面。

在这一实施例中，成为可能的是，采用更厚的光导，这转而提供了更多的LED可以安装在光导之下。此外，利用这种光导单元，仍然可能使其旋转对称，但是还可能模仿其具有不完全旋转对称外观的白炽灯丝，而没有从侧表面的光泄漏。而且，可能向这一类型的光导单元的光输出端表面提供相似于上文联系图5描述的波浪形状。

本领域技术人员意识到，本发明决不限于上文描述的优选实施例。相反地，很多修改和变化可能在所附权利要求的范围内。

此外，对所公开的实施例的变化可以由技术人员在实践所要求保护的发明中，从学习附图、公开内容以及所附权利要求中理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或者步骤，并且不定冠词“一(a)”或者“一个(an)”不排除多个。仅凭在互相不同的从属权利要求中记载某些措施的事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (15)

1.一种发光设备(1)，包括：

至少一个光源(2)，以及

光导单元，至少包括第一光导(3)和第二光导(4)，所述第一光导和所述第二光导每个都包括当在操作中时被设置为接收从所述至少一个光源发射的光的光输入端表面(6、31、41)和与所述光输入端表面相对设置的光输出端表面(7、32、42)，

所述第一光导和所述第二光导的至少一部分(8)在所述光输入端表面和所述光输出端表面之间在所述光输出端表面附近以弯曲半径R弯曲，

所述光导单元的至少所述第一光导在横截面内是环形的，并且

所述光导单元的所述第一光导和所述第二光导被设置成嵌套关系。

2.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述第一光导和所述第二光导包括第一表面(33、43)和第二表面(34、44)，并且被设置为使得所述第一光导和所述第二光导中的一个光导的所述第一表面平行于并且邻近于所述第一光导和所述第二光导中的另一光导的所述第二表面延伸。

3.根据权利要求2所述的发光设备，其中所述第一光导和所述第二光导中的一个光导的所述第一表面被设置为邻接所述第一光导和所述第二光导中的另一光导的所述第二表面。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光导单元的所述第二光导在横截面内是环形的。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光导单元进一步包括中心腔(15)，所述第一光导和所述第二光导围绕所述中心腔延伸。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，并且进一步包括被设置为与所述第一光导和所述第二光导成嵌套关系的至少一个其它光导。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光导单元在垂直于所述光导单元的中心轴(5)延伸的横截面上看是环形的。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光导单元基本上是漏斗形的。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光导单元在平行于所述光导单元的中心轴(5)延伸的横截面上看基本上是漏斗形的。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光导单元包括两个光输出端表面(7a、7b)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光导单元的所述光输出端表面是波浪形的。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光导单元的所述光输出端表面被提供有多个棱镜结构。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述至少一个光源是郎伯光源。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述至少一个光源是LED、多个LED、或者远程磷光体光源。

15.一种灯，包括外盖体(11)、基座(12)、以及被设置在所述基座上并且由所述盖体所覆盖的根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备(1)。