CN105960560A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

一种照明装置(1，11，21)包括基板(4，14，24)、多个光源(3，13，23)和透光材料的外壳(2，12，22)。基板具有第一侧面(4a，14a，24a)和第二侧面(4b，14b，24b)并且多个光源被布置在基板的第一侧面上。光源具有共同的大体输出方向。外壳被布置成包围基板使光透射，具有所述外壳的第一部分(2a，12a，22a)和相对于基板与第一部分基本相反布置的外壳的第二部分(2b，12b，22b)。多个第一光学元件(6，16，26)可以面对基板的第一侧面沿着外壳的第一部分与多个光源的输出方向基本相对地布置。基板适于允许光的透射。多个第一光学元件被布置成使由光源发射的光的一部分透射并且使由光源发射的光的一部分反射通过基板朝向外壳的第二部分。

Description

照明装置

技术领域

本发明大体设计用于提供期望的光分布的照明装置，并且更具体地涉及成本高效的照明装置、尤其用于灯具和改型安装件。

背景技术

如今，在开发和改善可替代的照明装置上的兴趣归因于市场上的白炽灯泡的去除而大大地增加。这进一步导致对降低的生产成本和增加了可替代的照明装置的性能的增加的需求。例如，具有发光二极管的照明装置与其他传统照明相比具有数个优点，包括例如高能量效率、高的光输出和长的使用寿命。因此，发光二极管也开始被包含到照明装置内，代替办公室和其他一般地点常见的传统荧光灯和白炽灯。

然而，一般照明中的发光二极管的使用通常与涉及诸如有限的输出分布等的不令人满意的照亮分布的问题相关联。大量的发光二极管一般是用于提供具有在许多方向上发射光的期望的光分布的照明装置的必要条件。然而，随着增加数量的发光二极管或光源，高的成本不可避免地随之而来，以及增加了对用于提供容纳增加数量的光源用的高效放置的可用空间的需求，导致降低了用于照明装置的成本效率。此外，增加照明装置的数量导致更复杂且错综的结构并因此带来对生产工艺的较高要求。

对于具有从灯基部突出的基板的照明装置来说的一般问题在于多个光源需要布置在基板上以提供期望的光分布。此外，为提供更多或更少的全方向照明，基板的两侧需要布置有多个光源，导致高的生产成本和低效率的生产。

然而，凭借简单且成本高效的生产过程来提供具有改进的照亮分布的照明装置将是有利的。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用用于简单且成本高效的照明装置的几个组成部件来提供具有改进的光分布的照明装置以便至少部分克服以上提到的问题。

这个和其他目的通过一种包括基板、多个光源和外壳的照明装置来实现。基板具有第一侧面和第二侧面，并且多个光源被布置在基板的第一侧面上。光源具有共同的大体输出方向。包围基板的透光材料的外壳被布置成使光透射。外壳具有外壳的第一部分和相对于基板与第一部分基本相反地布置的外壳的第二部分。

多个第一光学元件被面对基板的第一侧面沿着外壳的第一部分与多个光源的输出方向基本相对地布置。基板适于允许光的透射。多个第一光学元件被布置成使由光源发射的光的一部分透射并且使由光源发射的光的一部分反射通过基板朝向外壳的第二部分。优选地，照明装置被布置成使没有透射通过外壳的第一部分的光反射经过基板朝向外壳的第二部分，在那里光将从照明装置出射。

发明人已认识到：通过提供适于允许光的透射的基板并将反射与透射的效果组合在一元件中，可以用较少生产步骤以更高效的方式生产成本高效的照明装置。结果，可以提供允许光源被布置在基板的仅一侧上的照明装置。从光源发射的光可以覆盖具有共同的大体输出方向的第一半球形的至少一部分。通过改变具有共同的大体输出方向的光的一部分的方向性，对于照明装置的光输出分布可以被增加。通过使光发射，光输出分布可以被增加以覆盖相对于基板在相反方向上的第二半球形的至少一部分，用于更加全方向的光分布。因此，照明装置可以在具有被布置在基板的仅一侧上的光源的情况下照亮相对于基板的相反方向。

优选地，由第一光学元件反射朝向外壳的第二部分的光的部分是在由多个光源发射的总光的30％与70％之间。所以，光的基本部分被反射并经由外壳的第二部分从照明装置出射，以此使得更加平衡的光输出能够用于实现更加全方向的光分布。通过使光的基本相同部分经由外壳的第一部分和经由外壳的第二部分出射，可以实现甚至更均一的光分布。这是当由多个光源产生的光的大约50％被多个第一光学元件反射时的情况。

根据本本发明的实施例，基板可以至少部分包括被布置成使从第一光学元件反射的光朝向外壳的第二部分透射的透光材料。透光基板可以允许反射光到达外壳的第二部分。透光材料可以例如是透明的或半透明的。

根据本发明的实施例，基板可以包括用于使从第一光学元件反射的光至少部分朝向外壳的第二部分透射的至少一个通孔。基板可以布置有通孔以允许反射光到达外壳的第二部分。

根据本发明的实施例，基板的第二侧面可以被沿着外壳的第二部分附接。通过将基板与外壳附接，可以提供更紧凑且空间高效的照明装置。

根据本发明的实施例，多个第一光学元件可以被布置成使被透射通过第一光学元件的光折射，提供了增加的角度散开。通过使从第一光学元件出射的光折射，可以允许光的进一步的操纵使得期望的光输出分布被提供用于第一光输出分布。第一光输出分布对应于被透射通过第一光学元件和外壳的第一部分的光。通过折射，第一光分布的形状和形式可以基于预定的要求来调适。

根据本发明的实施例，多个第二光学元件可以被沿着外壳的第二部分布置，并且所述多个第二光学元件可以被布置成使反射的光折射，提供了增加的角度散开。通过提供多个第二光学元件，对于在第一光输出分布的相反方向上的第二光输出分布，角度散开可以被增加。第二光输出分布对应于被透射通过外壳的第二部分的光。因此，通过提供对于第一光学元件和第二光学元件两者的折射效果，可以改善光输出分布的均匀度和形状。

根据本发明的实施例，多个第一光学元件可以被布置成使由多个光源发射的光的一部分在邻接于各光源的方向上朝向外壳的第二部分反射。第一光学元件的反射部分可以优选地具有突出的形状使得入射光被以邻接于光源的角度反射以避免归因于光被反射回到光源而造成的光的损失。突出的形状可以在光源的方向上突出。反射突出形状的形状可以例如是三角形、半球形、椭圆形、u形等。也可以想到允许朝向各光源的侧面的反射的其他形状。

根据本发明的实施例，第一光学元件中的每一个可以包括镜子和在镜子的各侧上的透镜，透镜可以被布置成使被透射通过第一光学元件的光散开。可以利用光学组成部件来创建第一光学元件和照明装置。

根据本发明的实施例，多个第一光学元件可以包括被布置成使光部分反射并且使光部分透射的涂层。涂层可以提供简单的生产步骤。此外，通过提供涂层，透射率可以随着从第一光学元件的中央开始的增加的角度而逐渐地增加。发射的光的强度可以在发射的中央附近最大，并且可以随着从该发射中央开始的增加的角度而减小。因此，可以有利的是，反射率在各第一光学元件的中央的、在各第一光学元件的光强度最高的区域中最高，并且随着围绕该点的增加的角度而减小。通过逐渐地限定反射率，可以感受到更均匀且平滑的光输出分布。

根据本发明的实施例，透光材料可以包括用于散射和/或转换由光源发射的光的波长的颗粒。

根据本发明的实施例，照明装置可以包括被布置用于将电压或功率从外部电源提供至所述多个光源的电连接器安装件，并且电连接器安装件可以被附接至外壳的一个端部。电连接器安装件可以是改型安装件，像例如公知的E14、E26或E27螺纹安装件，或者卡口型安装件。

根据本发明的实施例，光源可以被电连接至被布置成控制提供至光源的电压的电路。电路可以优选地是用于驱动光源的诸如驱动器单元或驱动器电路等的驱动器组成部件。电路可以适于修改从关于发射的光的至少一个参数。电路可以例如通过控制提供至光源的电压来修改光的强度。此外，电路可以控制发射光的光源的数量和从光源中的每一个发射的光的强度。在一些实施例中驱动器可以被电连接至电连接器安装件。

本发明的进一步特征和利用本发明的优点将在研究随附权利要求和以下描述时变得显而易见。本领域技术人员可认识到，本发明的不同特征可以组合以创建除以下描述的那些以外的实施例，而不脱离本发明的范围。

附图说明

包括其特定特征和优点在内的本发明的多个方面将从以下详述的描述和附图中容易地得到理解，其中：

图1图示出根据本发明的示例实施例的照明装置的截面侧视图；

图2示出根据示例实施例的照明装置的截面侧视图；

图3图示出根据本发明的示例实施例的照明装置的截面侧视图的切块。

具体实施方式

现在将在下文中参照示出了发明的优选实施例的附图更充分地描述本发明。然而，该发明可以以很多不同的形式来体现并且不应该被解释为限于这里所陈述的实施例；而是，这些实施例是为了彻底性和完整性而提供，并且将发明的范围完整地传达给技术人员。相似的附图标记始终是指相似的元件。

现在参见附图并且特别是图1，描绘有包括包围着被布置在基板4上的多个光源3的外壳2的照明装置1的截面侧视图，并且外壳2的端部被附接至电连接器安装件5、在该情况中是标准带螺纹的安装件。照明装置1在图1中被布置用于改型的安装件，即，以装配在初始设计用于诸如灯泡等的传统照明装置的灯具中。然而，其他电连接器安装件是可想到的，诸如卡口安装件、夹持安装件、插头安装件或可想到用于灯具的任何安装件。

如图1中图示出的，多个光源3、在这里是三个发光二极管被安装在基板4上、诸如在第一表面4a上的PCB上，使得光源3中的每一个面对相同的方向并具有共同的大体输出方向。基板4基本平行于紧固装置轴线、在该实施例中是围绕电连接器安装件5居中的旋转轴线。

光源3面对着外壳2的第一部分2a，外壳2的第一部分2a具有与各光源3相对布置的第一光学元件6。被布置在外壳2的第一部分2a中的第一光学元件6中的每一个是被配置成使来自光源3的光既反射又透射的反射件和透射件的组合。外壳2可以包括被布置成使从外壳2出射的光散射和扩散的透光材料。外壳2具有相对于基板4与第一部分2a大体相反的第二部分2b。多个第二光学元件7被从电连接器安装件5沿着第二部分2b布置到顶部。图1中的第一光学元件6具有被布置成使光在各光源3的一侧或两侧朝向被布置在光源3的任一侧上的第二光学元件7反射的突出部分。第二光学元件7优选地被布置在与通孔4c相同的高度中、即在光源3之间。

为提供倾斜的反射，第一光学元件5的反射部分可以具有诸如三角形状、半球形状等的突出形状，然而，也可以想到提供使光在各光源3侧面反射的角度的其他形状。多个第一光学元件6可以包括反射涂层。反射涂层可以被布置成使得光的一部分被反射而其余的被透射通过第一光学元件6。反射性可以被分级使得一个部分与另一个相比具有较高的反射性以提供期望的光分布。参照图1，由第一光学元件6的突出部分反射的光在各光源3的侧面被导向并且通过通孔或透射区域4c穿过基板4朝向基本与外壳2的第一部分2a相对布置的外壳2的第二部分2b、特别是朝向第二光学元件7。如图1中图示出的，第二光学元件7是被布置成增加反射光的出射光的角度散开(angular spread)的透镜。通过提供根据图1的照明装置1，可以获得更全方向的光输出分布。

在图1中描绘了光的示意性射线以图示出通过照明装置1的光学路径并描述第一光学元件6、通孔4c和第二光学元件7的功能性。被安装在基板4的第一侧面4a上的光源3在朝向第一光学元件6的相同方向上发射光，其中光源3的中央输出方向相对于基板4的平面大体垂直。光源3的中央输出方向大体垂直于用于紧固装置、即电连接器安装件5的旋转轴线。到达第一光学元件6的光或者被透射并折射通过元件或者被反射。如果光被透射通过第一光学元件6而没有折射，则它会继续在由光源3发射时的光的光输出方向上，这通过虚线图示出。然而，由于第一光学元件6在该实施例中包括诸如凹透镜等的透镜和镜子，所以从元件6出射的光被折射并且当从照明装置1出射时提供了在附加输出方向上的光。对于两个光源3，针对两个光源中的每一个绘制了两个示意性光射线，一个光射线代表在第一光学元件6的反射部分，诸如镜子，的中央的入射光射线，并且另一个光射线代表在第一光学元件6的周缘反射部分的入射光。这些光射线中的每一个被透射通过通孔4c朝向第二光学元件7以被折射并增加对于反射光的光输出分布。在周围的从反射光继续的虚线代表如果光没有被第二光学元件7折射的话的射线。

现在参照图2，描绘了如图1中所描述的照明装置11的截面侧视图，但是在该情况中没有增加来自从外壳12的第二部分12b出射的光的角度散开的任何第二光学元件，并且基板14根据发明的实施例包括透射材料14c。外壳12的具有第一光学元件16的第一部分12a如图1中所描述地布置，然而，光源13被安装在透光基板14、诸如透光PCB上。

基板14大体布置成使可见波长的光透射。从第一光学元件16反射的光因此可以被朝向外壳12的第二部分12b透射通过透射材料。沿着与具有第一光学元件16的外壳12的第一部分12a的相反侧面布置的外壳12的第二部分12b可以包括散射颗粒，诸如高散射非吸收颗粒，诸如例如TiO₂、Al₂O₃或SiO₂。外壳13中的散射颗粒可以使出射光扩散，提供了较柔和且更均匀分布的光输出分布。散射颗粒可以被集成在片材中，或者可以被添加在数个允许扩散性的层中。

另外，外壳12并且特别是外壳12的第一光学元件16和第一部分12a可以包括散射颗粒、诸如例如TiO₂、Al₂O₃或SiO₂。透射率通过与入射光的量相比被透射通过材料的光的量来确定。散射颗粒的量可以确定被透射的光的量和多少光被反射回来。增加散射体的量可以降低透射率。对于一些实施例，第一光学元件16可以因此被集成在外壳12中。散射颗粒的厚度可以确定反射率和透射率。扩散部分可以被集成在片材中，或者被添加在数个允许扩散性的层中。散射颗粒的厚度或浓度上的变化因此可以提供跨越第一光学元件6中的每一个的变化的反射率幅值。

参照图3，图示出根据本发明的实施例的照明装置21的切块截面侧视图。照明装置21的截面切块侧视图描绘了具有电连接器安装件25的紧凑型照明装置的一部分。照明装置21通过提供如下基板24提供了紧凑型照明装置：该基板24具有被安装在第一侧面24a上的多个光源23，而基板的相反侧面、第二侧面24b被沿着外壳22的第二部分22b的内侧面从照明装置的基部25附接至外壳22的周缘部分。另外，外壳22的第一部分22a的一部分可以被附接至第一基板侧面24a以进一步提供紧凑型照明装置21。

基板24布置有通孔24c使得反射光可以被从第一光学元件26朝向外壳22的第二部分22b、特别是朝向第二光学元件27透射。通过与基板24有关地放置外壳22，可以提供紧凑型照明装置21。第一光学元件26在图3中图示出的实施例中是反射件和透镜的组合。

参照图3，第一光学元件26的中央部分被布置成使光反射而第一光学元件26的周缘部分包括被布置成使光折射以增加角度散开的透镜，如用示意性光射线图示出的。从外壳22的第一部分22a出射的光通过透镜被折射以增加输出的光分布。描述了折射光路径的示意性光射线也被图示在图3中。从光源23发射的光到达第一光学元件26并且被朝向基板24中的通孔24c反射。反射光通过通孔24c穿过基板24并继续朝向外壳22的第二部分22b以被透射并折射通过第二光学元件27，使得提供了对于从外壳22的第二部分22b出射的光的增加的输出光分布。

对于一些实施例，如图3中，第一光学元件26和第二光学元件27可以被分别集成在外壳22的第一部分22a和外壳22的第二部分22b中。

外壳2、12、22、第一光学元件6、16、26和/或第二光学元件7、27可以包括聚合物材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯、PMMA或PC聚碳酸酯。可替代地，外壳2、12、22可以由玻璃制成。光源3、13、23可以包括集成光学元件、诸如透镜以根据预定方向进一步引导光朝向第一光学元件6、16、26。第一光学元件6、16、26可以在一些实施例中被集成在外壳2、12、22的第一部分2a、12a、22a中，使得第一部分6、16、26可以包括透镜形状和反射部分，在该实施例中反射部分被布置在中央而透镜被设置在第一光学元件6、16、26的周缘部分中，然而，反过来也是可想到的。另外，第一光学元件6、16、26可以在一些实施例中包括被布置成使光的一部分反射的具有折射涂层的折射透镜。然而，第一光学元件6、16、26也可以被布置在外壳2、12、22的第一部分2a、12a、22a与光源3、13、23之间、即在外壳2、12、22的内侧。

照明装置1、11、21可以特别有利地用于改型的荧光或固态照明或灯具。

术语“外壳2、12、22的第一部分2a、12a、22a”可以一般被解释为沿着外壳2、12、22从安装件朝向突出外壳2、12、22的端部伸出的侧面，覆盖着外壳的被布置在光源3、13、23的在光源3、13、23的光输出方向上的前方的至多一部分。术语“外壳2、12、22的第二部分2b、12b、22b”可以一般被解释为与外壳的第一部分2a、12a、22a相反地沿着外壳2、12、22从基部朝向突出外壳的端部伸出的侧面。外壳的第二部分2b、12b、22b覆盖外壳的被布置在光源3、13、23的后方、因此是光源3、13、23的光输出方向的相反方向的至多一部分。

用于驱动光源的驱动器单元或驱动器电路(图中未示出)可以被布置在基板4、14、24上。驱动器单元和/或驱动器电路可以适于修改从光源发射的光的至少一个参数、诸如光的强度。驱动器电路控制到光源的电流和电压。驱动器电路和/或驱动器单元被进一步电连接至电连接器安装件。驱动器电子器件可以被布置在基板上。

尽管已参照其具体实施例描述了发明，但很多不同的更改、修改等将对于本领域技术人员变得显而易见。例如，在一些实施例中，第一光学元件6、16、26的反射部分可以被布置在元件6、16、26的周缘部分中，而透射部分被布置在第一光学元件6、16、26的中央。系统的一部分可以被省略、互换或以各种方式布置，系统仍可以能够执行本发明的方法。照明装置不需要具有如图1至图3中图示出的改型安装件，照明装置可以被集成在任何类型的灯具中，诸如吊灯、户外城市美化灯具、楼道照明和从全方向光分布受益的其他平面灯具。

另外，可以由本领域技术人员在实践所要求保护的发明时从对附图、公开和随附权利要求的研究中理解并实现对所公开的实施例做出的其他变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单一个处理器或其他单元可以满足权利要求中所记载的数个项目的功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施这个纯粹的事实不表明这些措施的组合不能有利地使用。

Claims (15)

1.一种照明装置(1，11，21)，包括：

基板(4，14，24)，具有第一侧面(4a，14a，24a)和第二侧面(4b，14b，24b)；

多个光源(3，13，23)，被布置在所述基板的所述第一侧面上，所述光源具有共同的大体输出方向，

包围所述基板的透光材料的外壳(2，12，22)，被布置成透射光，具有所述外壳的第一部分(2a，12a，22a)和所述外壳的相对于所述基板与所述第一部分基本相反地布置的第二部分(2b，12b，22b)；

其特征在于，

多个第一光学元件(6，16，26)被面对所述基板的所述第一侧面沿着所述外壳的所述第一部分与所述多个光源的输出方向基本相对地布置，

其中所述基板适于允许光的透射，

其中所述多个第一光学元件被布置成使由所述光源发射的光的一部分透射并且使由所述光源发射的所述光的一部分反射通过所述基板朝向所述外壳的所述第二部分(2b，12b，22b)，和

其中所述多个第一光学元件中的每一个被布置用于使来自所述光源的所述光折射和反射。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述光的由所述第一光学元件朝向所述外壳的所述第二部分反射的部分在由所述多个光源发射的总光的30％与70％之间。

3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中所述基板至少部分包括被布置成使从所述第一光学元件反射的光朝向所述外壳的所述第二部分透射的透光材料。

4.根据权利要求1所述的照明装置，其中所述基板包括用于使从所述第一光学元件反射的光至少部分朝向所述外壳的所述第二部分透射的至少一个通孔(4c，24c)。

5.根据前述权利要求中的任一个所述的照明装置，其中所述基板的所述第二侧面被沿着所述外壳的所述第二部分附接。

6.根据前述权利要求中的任一个所述的照明装置，其中多个第二光学元件(7，27)被沿着所述外壳的所述第二部分布置，并且所述多个第二光学元件被布置成使所述反射的光折射，提供了增加的角度散开。

7.根据前述权利要求中的任一个所述的照明装置，其中所述多个第一光学元件被布置成使由所述多个光源发射的所述光的一部分在与各光源相邻的朝向所述外壳的所述第二部分的方向上反射。

8.根据前述权利要求中的任一个所述的照明装置，其中所述多个第一光学元件中的每一个包括镜子和在所述镜子的各侧上的透镜，所述透镜被布置用于通过对于被透射通过所述第一光学元件的光的折射提供了增加的角度散开。

9.根据前述权利要求中的任一个所述的照明装置，其中所述多个第一光学元件包括被布置成使部分地反射光并且部分地透射光的涂层。

10.根据前述权利要求中的任一个所述的照明装置，其中所述透光材料包括用于散射和/或转换由所述光源发射的光的波长的颗粒。

11.根据前述权利要求中的任一个所述的照明装置，其中所述光源被电连接至被布置成控制提供至所述光源的电压或功率的电路。

12.根据前述权利要求中的任一个所述的照明装置，其中所述照明装置包括被配置成将电压从外部电源提供至所述多个光源的电连接器安装件(5，15，25)，所述电连接器安装件被附接至所述外壳的一个端部。

13.根据权利要求12所述的照明装置，其中所述电连接器安装件是改型安装件。

14.根据前述权利要求中的任一个所述的照明装置，其中所述光源是发光二极管。

15.根据权利要求12所述的照明装置，其中所述基板平行于所述电连接器安装件的旋转轴线，和/或其中所述光源的中央输出方向垂直于针对所述电连接器安装件的所述旋转轴线。