DE102012110757A1

DE102012110757A1 - Beleuchtungsapparat

Info

Publication number: DE102012110757A1
Application number: DE102012110757A
Authority: DE
Inventors: Chiu-Lin Yao; Been-Yu Liaw; Chih-Ming Wang; Ming-Chi Hsu; Yi-Jui Huang; Tsung-Xian Lee; Kuang-Ping Chao; Jhih-Sian Wang; Min-Hsun Hsieh; Chien-Liang Liu
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-05-16
Also published as: KR20130051893A; JP6145260B2; KR101816669B1; US9194541B2; CN103104834A; US20130121002A1; CN103104834B; CN107270145A; US20160047524A1; JP2013105748A; TW201319449A; TWI573955B; US9845933B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart einen Beleuchtungsapparat. Der Beleuchtungsapparat umfasst: eine innere Abdeckung mit einer oberen Oberfläche mit einer ersten Länge; einem Sockel, auf dem die innere Abdeckung angeordnet ist und der eine obere Oberfläche mit einer zweiten Länge aufweist; einen Halter, der den Sockel trägt; wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist.

Description

Hintergrund
Diese Anmeldung ist eine Teilfortsetzungsanmeldung der US-Patentanmeldung Nr. 13/293,427 mit dem Titel „Beleuchtungsapparat”, die am 10. November 2011 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Bezugnahme hierin in seiner Gesamtheit einbezogen ist.
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beleuchtungsapparat und insbesondere einen Beleuchtungsapparat mit einer Abdeckung, die einen Vorsprung aufweist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Licht-emittierenden Dioden (LEDs) der Halbleiterleuchtelemente weisen die Charakteristika eines geringen Stromverbrauchs, kleiner Hitzeentwicklung, langer Lebenszeit, Stoßfestigkeit, kleinen Volumens, schnellen Ansprechens und guter optoelektrischer Eigenschaften, wie Lichtemission mit einer stabilen Wellenlänge, auf, so dass die LEDs in Haushaltsanwendungen, Indikatorleuchten von Instrumenten, optoelektronische Produkte usw. eine breite Anwendung finden. So wie sich die optoelektronische Technik weiterentwickelt, weisen die Festkörper-Leuchtelemente eine große Entwicklung in der Lichteffizienz, Betriebsdauer und Helligkeit auf, und es wird angenommen, dass die LEDs in naher Zukunft den Hauptteil der Beleuchtungsvorrichtung stellen werden.
Neuerdings wurden LEDs für allgemeine Beleuchtungsanwendungen verwendet. Bei manchen Anwendungen besteht ein Bedarf für eine LED Lampe mit einem omnidirektionalen Lichtmuster. Allerdings eignen sich konventionelle LED Lampen nicht für diese Verwendung.
Zusätzlich können LEDs ferner mit anderen Komponenten verbunden werden, um einen Licht-emittierenden Apparat auszubilden. Die LEDs können auf einem Submount mit der Seite des Substrats montiert werden oder es kann ein Lötkugel- oder Klebermaterial zwischen dem Submount und den LEDs ausgebildet werden, woraus folglich ein Lichtemittierender Apparat ausgebildet wird. Zudem weist der Submount ferner das Schaltungslayout auf, dass mit der Elektrode der LEDs elektrisch verbunden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Beleuchtungsapparat bereit.
Der Beleuchtungsapparat umfasst: eine innere Abdeckung mit einer oberen Oberfläche mit einer ersten Länge; einem Sockel, auf dem die innere Abdeckung angeordnet ist und der eine obere Oberfläche mit einer zweiten Länge aufweist; und einem Halter, der den Sockel trägt, wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die anhängenden Zeichnungen sind enthalten, um ein einfaches Verständnis der Anmeldung bereitzustellen und sind hierin einbezogen und stellen einen Teil der Beschreibung dar. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsformen der Anmeldung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Anmeldung zu veranschaulichen.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Beleuchtungsapparats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A zeigt eine Querschnittsansicht einer Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2B zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Verbindungsmittel zeigt.
3 zeigt ein Koordinatensystem um die räumliche Verteilung der von dem Beleuchtungsapparat emittierten Beleuchtung zu beschreiben.
4A bis 4F zeigen Abdeckungen mit verschiedenen Formen.
5 zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Beleuchtungsapparats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein Schaltbild des Beleuchtungsapparats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8A zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8B zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8C zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8D zeigt eine Querschnittsansicht des Beleuchtungsapparats gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9A zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9B zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der siebten Ausführungsform, die verschiedene Rauhigkeitsdichten zeigt.
10A zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10B zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10C zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10D zeigt eine Querschnittsansicht der Abdeckung des Beleuchtungsapparats gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine Querschnittsansicht der inneren Abdeckung.
12A bis 12E zeigen simulierte Beleuchtungsintensitätsverteilungen bei verschiedenen Abständen (D).
13A bis 13C zeigen verschiedene Formen der inneren Abdeckung.
14A bis 14C zeigen simulierte Beleuchtungsintensitätsverteilungen.
15A bis 15E zeigen verschiedene Formen der inneren Abdeckung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum besseren und genaueren Erklären der Erfindung sollen die gleichen Bezeichnungen oder gleichen Bezugszeichen, die in verschiedenen Absätzen oder Figuren der Beschreibung gegeben werden oder auftauchen, die selbe oder gleichwertige Bedeutung haben, soweit es nicht irgendwo in der Beschreibung anderweitig definiert ist. Das Folgende zeigt die Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Einklang mit den Zeichnungen.
Die 1 und 2A zeigen einen Beleuchtungsapparat 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Beleuchtungsapparat 100 ist eine Glühbirne. Der Beleuchtungsapparat 100 umfasst eine Abdeckung 11; eine Lichtquelle 14; eine Schaltungseinheit 30, die mit der Lichtquelle 14 zum Steuern der Lichtquelle 14 elektrisch verbunden ist; und eine Wärmesenke 20, die zwischen der Abdeckung 11 und der Schaltungseinheit 30 zum Leiten der von der Lichtquelle 20 erzeugten Wärme weg von dem Beleuchtungsapparat 100 angeordnet ist.
Gemäß der 2A umfasst die Abdeckung 11 einen ersten Bereich 111 und einen zweiten Bereich 112 und definiert eine Kammer 113 dazwischen. Die Lichtquelle 14 ist innerhalb der Kammer 113 angeordnet. Der erste Abschnitt 111 ist in der Mitte der Abdeckung 11 angeordnet und der zweite Abschnitt 112 umgibt den ersten Abschnitt 111 und erstreckt sich symmetrisch vom ersten Bereich 111 in die entgegengesetzte Richtung. In einer Ausführungsform weisen der erste Abschnitt 111 und der zweiten Abschnitt 112 das gleiche Material auf. In dieser Ausführungsform weist der erste Abschnitt 111 der Abdeckung 11 einen Vorsprung 13 auf, der sich davon erstreckt und in Richtung der Lichtquelle 14 erstreckt, sodass der erste Abschnitt 111 eine mittlere Dicke größer als die des zweiten Abschnitts 112 aufweist. In einer Ausführungsform beträgt die mittlere Dicke des ersten Abschnitts 111 mindestens das Zweifache wie die des zweiten Abschnitts 112. Der Vorsprung 12 des ersten Abschnitts 111 weist eine gebogene Oberfläche 134 auf, die der Lichtquelle 14 gegenüberliegt, um eine innere Oberfläche zu definieren, und weist in einer Draufsicht eine Fläche auf, die größer als die der Lichtquelle 14 ist. In dieser Ausführungsform weist der Vorsprung 13 eine halbkreisförmige Form im Querschnitt auf, so dass der erste Abschnitt 111 eine nicht gleichmäßige Dicke aufweist, wo ein zentraler Abschnitt 131 des ersten Abschnitts 111 dicker als ein Randabschnitt 132 des ersten Abschnitts 111 ist. Im Gegensatz dazu weist der zweiten Abschnitt 112 eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke auf. Da die mittlere Dicke des ersten Abschnitts 111 größer als die des zweiten Abschnitts 112 ist, ist die Transmittanz des ersten Abschnitts 111 kleiner als die des zweiten Abschnitts 112, was dazu führt, dass ein Teil des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts vom ersten Abschnitt 111 reflektiert wird. Durch den Dickenunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 111, 112, kann ein omnidirektionales Lichtmuster erreicht werden. In einer Ausführungsform wird weniger als 80% des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts durch den ersten Abschnitt 111 transmittiert und mehr als 80% des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts wird durch den zweiten Abschnitt 112 transmittiert. Zusätzlich weisen der erste und zweite Abschnitt 111, 112 mehrere Diffuser-Teilchen auf, die darin gelöst sind, wie zum Beispiel TiO₂ oder SiO₂ oder Luft. Je mehr Diffuser-Teilchen vorhanden sind, umso niedriger wird die Transmittanz des ersten und zweiten Abschnitts 111, 112. Der Beleuchtungsapparat 100 umfasst ferner einen Halter 15, der die Lichtquelle 14 trägt und einen Umfang 151 aufweist, der mit der Abdeckung 11 verbunden ist. Der Halter 15 ist zwischen der Abdeckung 11 und der Wärmesenke 20 angeordnet und die Lichtquelle ist an/über dem Halter 15 direkt angeordnet. In einer anderen Ausführungsform ist die Lichtquelle 14 innerhalb der Mitte der Kammer 113 angeordnet und wird von dem Halter 15 über eine Säule (nicht gezeigt) gehalten. Der Halter 15 und die Säule weisen wärmeabgebende Eigenschaften auf, sodass die von der Lichtquelle 14 erzeugte Wärme an die Wärmesenke 20 über diese geleitet werden kann. Der Halter 15 und die Säule sind aus Quarz, Glas, ZnO, Al, Cu oder Ni hergestellt.
In dieser Ausführungsform weisen der Vorsprung 13 und die Abdeckung 11 (der erste Abschnitt 111 und der zweite Abschnitt 112) das gleiche Material auf und sind aus Formen wie Spritzgießen ausgebildet, wodurch diese monolithisch miteinander integriert werden, um ein Einzelstückobjekt auszubilden. Das „monolithische Integrieren” bedeutet, dass keine Grenze zwischen dem Vorsprung 13 und der Abdeckung 11 besteht. Es ist angemerkt, dass, wie in der 2B gezeigt, der zweite Abschnitt 112 einen oberen Teil 1121, der sich von dem ersten Abschnitt 111 erstreckt, und einen zweiten Teil 1122 aufweist, der sich von dem oberen Teil 1121 nach unten erstreckt. Der Halter 15 ist mit dem unteren Teil 1122 verbunden. In einer Ausführungsform sind der obere Teil 1121 und der untere Teil 1122 des zweiten Abschnitts 112 als zwei separate Teile ausgebildet und unter Verwendung eines Verbindungsmittels 19 zusammengesetzt, das in der Nähe des Halters 15 angeordnet ist, wie in der 2B gezeigt. Alternativ können die Verbindungsmittel 19 im zentralen Abschnitt der Abdeckung 11 (nicht gezeigt) ausgebildet sein. Die Verbindungsmittel 19 umfassen Schrauben, Klemmen, Schnallen oder Clips. In einer anderen Ausführungsform sind der obere Teil 1121 und der untere Teil 1122 als ein einstückiges Teil ausgebildet. Die Abdeckung 11 umfasst Glas oder Polymer, wie zum Beispiel Polyurethan (PU), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), oder Polyethylen (PE). Der Vorsprung 13 kann massiv oder hohl sein.
Darüberhinaus weist, gemäß der 2A, der Vorsprung 13 ferner eine reflektierende Beschichtung 133 auf, die auf der inneren Oberfläche ausgebildet ist. Folglich tritt, wenn das von der Lichtquelle 14 emittierte Licht in verschiedene Richtungen läuft, wie durch den Pfeil L angegeben, ein Teil des Lichtes durch den zweiten Abschnitt 112 und verlässt die Abdeckung 11, und ein Teil des in Richtung des Vorsprungs 13 emittierten Lichts wird im Wesentlichen durch die reflektierende Beschichtung 133 reflektiert und wird nach unten gerichtet, um die Abdeckung 11 zu verlassen, sodass ein Teil des Lichtes unter der Ebene (P) existiert. Die Lichtquelle 14 weist eine optische Achse (Ax, Θ = 0° wie in der 3 gezeigt) auf. Die Ebene (P, Θ = 90° wie in der 3 gezeigt) ist eine horizontale Ebene senkrecht zur optischen Achse und ist koplanar mit dem Halter 15, auf dem die Lichtquelle 14 angeordnet ist. Genauer gesagt, wie in der 3 gezeigt, wird ein Koordinatensystem verwendet, um die räumliche Verteilung der von der Lichtquelle 14 emittierten Beleuchtung oder des Beleuchtungsapparats 100 zu beschreiben. Eine Richtung der Beleuchtung wird durch die Koordinate Θ in einem Bereich von [0°, 180°] beschrieben. Durch die Tatsache, dass der Vorsprung 13 die darauf ausgebildete reflektierende Beschichtung 113 aufweist oder durch die Tatsache, dass der Dickenunterschied zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 111, 112 in Richtung der von dem Beleuchtungsapparat 100 emittierten Beleuchtung in einem Bereich von 135° bis –135° (ϕ₁ = 270°) zum Erzielen eines omnidirektionalen Lichtmusters liegt. Es ist angemerkt, dass „omnidirektionales Lichtmuster” bedeutet, dass mehr als 5% des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts im Bereich von –135° bis 135° (ϕ₂ = 90°) liegt. Das „im Wesentlichen reflektierte” bedeutet, dass mehr als 90% des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts durch die reflektierende Beschichtung 113 reflektiert wird und das weniger als 10% des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts durch den ersten Abschnitt 111 transmittiert wird. In einer Ausführungsform kann die reflektierende Beschichtung 113 auf einer der inneren Seite gegenüberliegenden Außenseiten ausgebildet werden. Die reflektierende Beschichtung 113 umfasst Farbe mit Silber oder Aluminium. Alternativ kann die reflektierende Beschichtung 133 eine reflektierende Schicht (nicht gezeigt) mit mehreren Unterschichten sein, die als ein Bragg-Spiegel (DBR) ausgebildet ist. In einer anderen Ausführungsform weist der Vorsprung 13 eine raue Oberfläche auf, wie zum Beispiel eine Nanostruktur zum Streuen des Lichts.
Die 4A bis 4F zeigen die Abdeckung mit verschiedenen Formen. Gemäß der 4A weist der Vorsprung 23 eine rechteckige Form im Querschnitt auf und umfasst die darauf ausgebildete reflektierende Beschichtung 233. Gemäß der 4B weist der Vorsprung 33 einen ersten Abschnitt 331 mit einer rechteckigen Form im Querschnitt und einen zweiten Abschnitt 332 auf, der sich vom ersten Abschnitt 331 in Richtung der Lichtquelle erstreckt und eine kegelstumpfförmige Form im Querschnitt aufweist. Zusätzlich ist die reflektierende Beschichtung 333 auf den ersten und zweiten Abschnitten 331, 332 des Vorsprungs 33 ausgebildet. Gemäß der 4C weist der Vorsprung 42 zwei geneigte Seitenwände 431 auf und umfasst eine trapezförmige Form im Querschnitt. Der Vorsprung 43 weist ferner die darauf ausgebildete reflektierende Beschichtung 433 auf. Gemäß der 4D weist der Vorsprung 53 einen ersten Teil 531 mit einer rechteckigen Form im Querschnitt, und einen zweiten Teil 532 auf, der sich von dem ersten Teil 533 in Richtung der Lichtquelle erstreckt und eine runde Form im Querschnitt aufweist. Auf ähnliche Weise weist der Vorsprung 53 ferner die darauf ausgebildete reflektierende Beschichtung auf. Gemäß der 4E umfasst der Vorsprung 63 eine Spitze 631, die der Mitte des ersten Abschnitts 111 entspricht, und zwei gebogene Oberflächen 632 auf, die sich von der Spitze 631 auseinanderlaufend erstrecken. Der Vorsprung 63 weist ferner die darauf ausgebildete reflektierende Beschichtung 633 auf. Gemäß der 4F weist der Vorsprung 73 eine ähnliche Struktur wie die aus der 4E auf, außer dass der Vorsprung 73 eine flache Oberfläche 731 aufweist, die der Mitte des ersten Abschnitts 111 entspricht. Der Vorsprung 73 weist ferner die darauf ausgebildete reflektierende Beschichtung 733 auf.
Die 5 zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 200 weist eine ähnliche Struktur wie die erste Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 100 auf. In dieser Ausführungsform weist der zweite Abschnitt 812 der Abdeckung 81 eine raue Oberfläche 8121 auf, wie zum Beispiel eine Nanostruktur, zum Streuen des Lichts. Es ist angemerkt, dass die raue Oberfläche 8121 in Abschnitten des zweiten Abschnitts 812 vorgesehen sein kann.
Die 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Beleuchtungsapparats 100, wie er in der 1 gezeigt. Die Lichtquelle 14 ist mit einer Platine 16, wie zum Beispiel einer bedruckten Leiterplatine, elektrisch verbunden, die auf dem Halter 15 angeordnet ist. Die 7 zeigt ein Schaltungsdiagramm der Schaltungseinheit 30. Die Schaltungseinheit 30 umfasst einen Brückengleichrichter (nicht gezeigt), der mit einer Spannungsquelle elektrisch verbunden ist, die ein Wechselstromsignal zum Empfangen und Regeln des Wechselstromsignals in ein Direktstromsignal dient. In dieser Ausführungsform umfasst die Lichtquelle 14 mehrere Licht-emittierende Dioden, die in Serie miteinander geschalten sind. Alternativ können die Licht-emittierenden Dioden parallel oder seriell-parallel miteinander verschalten sein. Die Lichtquelle 14 kann die Licht-emittierenden Dioden mit der selben Wellenlängen umfassen. In einer Ausführungsform umfasst die Lichtquelle 14 die Licht-emittierenden Dioden mit unterschiedlichen Wellenlängen, wie zum Beispiel rote, grüne und blaue Licht-emittierenden Dioden, zum Farbmischen, oder einen Wellenlängenkonverter, der auf den Licht-emittierenden Dioden zum Erzeugen eines gewandelten Lichts mit einer Wellenlänge, die sich von den Wellenlängen des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts unterscheidet. In einer Ausführungsform kann die Lichtquelle 14 eine Punktlichtquelle, eine ebene Lichtquelle oder eine Linienlichtquelle sein, die mehrere Licht-emittierende Dioden in einer Linie angeordnet aufweist.
Die 8A zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 300 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 300 weist eine ähnliche Struktur wie die erste Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 100 auf. Der Beleuchtungsapparat 300 umfasst ferner eine innere Abdeckung 18, die in der Kammer 113 angeordnet und oberhalb der Lichtquelle 14 ausgebildet ist und diese umschließt. Die innere Abdeckung 18 definiert eine innere Kammer 183 darin und die Lichtquelle 14 ist innerhalb der inneren Kammer 183 angeordnet. In dieser Ausführungsform weist die innere Abdeckung 18 zwei abgeschrägte Seitenwände 181 und einen konkaven Abschnitt 182 auf, der sich zwischen den Seitenwänden 181 erstreckt und mit den abgeschrägten Seitenwänden 181 monolithisch integriert ist. Der konkave Abschnitt 182 weist eine Dreiecksform im Querschnitt auf. In dieser Ausführungsform wird mehr als 80% des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts durch die innere Abdeckung 18 in Richtung des Vorsprungs 13 der Abdeckung 11 transmittiert und von dem Vorsprung 13 reflektiert, wodurch das omnidirektionale Lichtmuster erzeugt wird. Zusätzlich weist der erste Abschnitt 111 eine Fläche auf, die in einer Draufsicht größer als die der inneren Abdeckung 18 ist. Die innere Abdeckung 18 ist hohl und von der Lichtquelle 14 beabstandet. Die innere Abdeckung 18 besteht aus Polymeren, wie zum Beispiel Polymethylacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyurethan (PU) oder Polyethylen (PE), oder einem Oxid, wie zum Beispiel Quarz, Glass oder ZnO. In einer Ausführungsform weist die abgeschrägte Seitenwand 181 mehrere ZnO-Nanodrähte auf, die darauf ausgebildet sind, um die Hitzeabstrahlung zu verbessern.
Die 8B zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 400 gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine ähnliche Struktur wie die dritte Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 300 auf. Die innere Abdeckung 28 weist einen konvexen Abschnitt 282, eine dem konvexen Abschnitt 282 gegenüberliegende glatte Oberfläche 283 und zwei abgeschrägte Seitenwände 281 auf, die sich zwischen dem konvexen Abschnitt 282 und der flachen Oberfläche 283 erstrecken. Die innere Abdeckung 28 ist massiv und ein Luftspalt 29 ist zwischen der inneren Abdeckung 28 und der Lichtquelle 14 ausgebildet. Alternativ ist ein adiabatisches Material mit einer Wärmeleitfähigkeit kleiner als die von Epoxid oder 0,2 W/m·K zwischen der inneren Abdeckung 28 und der Lichtquelle 14 gefüllt. Das adiabatische Material umfasst Nano-Silikat oder Nano-Verbundswerkstoff. In einer Ausführungsform ist ein Wellenlängenwandler (nicht gezeigt) auf der flachen Oberfläche 283 oder/und auf den zwei abgeschrägten Seitenwänden 281 ausgebildet.
Die 8C zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 500 gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die fünfte Ausführungsform des Beleuchtungsapparates 500 weist eine ähnliche Struktur wie die dritte Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 300 auf. Die innere Abdeckung 38 ist in der Kammer 113 an und über der Lichtquelle 14 angeordnet. Die innere Abdeckung 38 definiert eine innere Kammer 331 darin und die Lichtquelle 14 ist innerhalb der inneren Kammer 313 angeordnet. Die Abdeckung 11 und die innere Abdeckung 38 weisen mehrere Diffuser-Teilchen (nicht gezeigt) darin auf. Je mehr Diffuser-Teilchen vorhanden sind, umso geringer ist die Transmittanz. Demgemäß sind die Konzentration der Diffuser-Teilchen innerhalb der Abdeckung 14 und der inneren Abdeckung 38 einstellbar, um unterschiedlich zu sein, um die omidirektionalen Lichtmuster auszubilden. Die Diffuser-Teilchen umfassen TiO₂ _, SiO₂ oder Luft. In dieser Ausführungsform weist die innere Abdeckung 38 ferner einen Wellenlängenwandler 381 auf, der auf einer äußeren Oberfläche davon ausgebildet ist und dem Vorsprung 13 gegenüberliegt, um ein gewandeltes Licht zu erzeugen, das eine unterschiedliche Wellenlänge von der Wellenlänge des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts aufweist. In einer anderen Ausführungsform weist die innere Kammer 331 ein adiabatisches Material mit einer Wärmeleitfähigkeit kleiner als die Wärmeleitfähigkeit von Glass oder 0,8 W/m·K, oder vorzugsweise kleiner als eine Wärmeleitfähigkeit von Epoxid oder 0,2 W/m·K, auf, um die von dem Wellenlängenwandler 381 erzeuge Wärme daran zu hindern, zur der Lichtquelle 14 zurückgeleitet zu werden und folglich die Beleuchtungseffizienz der Lichtquelle 14 herabzusetzen. Das adiabatische Material umfasst Nano-Silikat oder Nano-Verbundwerkstoff.
Die 8D zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 600 gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 600 weist eine ähnliche Struktur wie die dritte Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 300 auf. Die innere Abdeckung 48 weist einen ersten Abschnitt 481 mit einer kugelartigen Form im Querschnitt und einen zweiten Abschnitt 482 auf. Die innere Abdeckung 48 ist hohl und definiert eine innere Kammer 483 darin. Die Lichtquelle 14 ist innerhalb der inneren Kammer 483 angeordnet. Der zweite Abschnitt 482 besteht aus Ag oder Al zum Reflektieren des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts. Alternativ umfasst der zweite Abschnitt 482 eine reflektierende Beschichtung, wie zum Beispiel ein darauf ausgebildetes Ag oder Al.
Die 9A zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 700 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Abdeckung 41 weist eine auf der inneren Oberfläche 411 ausgebildete raue Struktur und eine glatte äußere Oberfläche 412 auf, die von der inneren Oberfläche 411 abgewandt ist. Die Abdeckung 41 umfasst Plastik, wie zum Beispiel Polmethylacrylat (PMMA) Polycarbonat (PC), Polyurethan (PU), Polyethylen (PE), oder Glass. In dieser Ausführungsform wird die raue Oberfläche durch Sandstrahlen, Einspritzgießen, Polieren oder Nassätzen unter Verwendung eines Ätzmittels, wie zum Beispiel Aceton, Ethylacetat oder Monomethyletheracetat, ausgebildet. In dieser Ausführungsform weist die raue Oberfläche eine gleichmäßige Rauhigkeitsdichte auf der gesamten inneren Oberfläche 411 auf. Alternativ kann, wie in der 9B gezeigt, die Rauhigkeitsdichte unterschiedlich auf der inneren Oberfläche 411 sein, das heißt die raue Struktur weist einen Gradienten in der Rauhigkeitsdichte von einem zentralen Abschnitt 4111 zu einem Randteil 4112 der Abdeckung 41 auf. Aufgrund des Unterschiedes der Rauhigkeitsdichte wird das von der Lichtquelle 14 emittierte Licht in dem zentralen Teil 411 mehr gestreut als im Randteil 4112. Die Rauhigkeitsdichte wird durch einen Opazitäts-(H)-Wert definiert. Die Definition der Opazität ist ein Verhältnis von gestreutem Licht (S) zu dem gesamten Licht (gestreutes Licht (S) + transmittiertes Licht (T)). Der Opazitätswert des zentralen Abschnitts liegt in einem Bereich von 0,5 bis 0,9. Der Opazitätswert des Randteils 4112 liegt in einem Bereich von 0,3 bis 0,6.
Die 10A zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 800 gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die achte Ausführungsform des Beleuchtungsapparats weist eine ähnliche Struktur wie die sechste Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 600 auf. Die innere Abdeckung 58 weist einen ersten Lichtleiterabschnitt 581 und einen zweiten Lichtleiterabschnitt 582 auf. Der erste Lichtleiterabschnitt 581 weist eine Fass-ähnliche Form im Querschnitt zum effizienten Leiten des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts in Richtung des zweiten Lichtleiterabschnitts 582 auf. Die innere Abdeckung 58 weist ferner einen Wellenlängenwandler 583 auf, der auf dem zweiten Lichtleiterabschnitt 582 ausgebildet ist, um ein gewandeltes Licht mit einer Wellenlänge zu erzeugen, die sich von der Wellenlänge des von der Lichtquelle 14 emittierten Lichts unterscheidet. Der zweiten Lichtleiterabschnitt 582 weist eine trapezförmige Form im Querschnitt auf, um das Licht vom ersten Lichtleiterabschnitt 581 in Richtung des Wellenlängenwandlers 583 zu reflektieren. Wenn das von der Lichtquelle 14 emittierte Licht durch den ersten und zweiten Lichtleiterabschnitt 581, 582 in Richtung des Wellenlängenwandlers 583 tritt, wird das Licht von im Wellenlängenwandler 583 verteilen Teilchen gewandelt und gestreut, so dass das Licht nach oben und nach unten durch den ersten und zweiten Lichtleiterabschnitt 581, 582 transmittiert und weiter durch die Abdeckung 11 transmittiert wird, um das omnidirektionale Lichtmuster zu erreichen. In dieser Ausführungsform weisen der erste Lichtleiterabschnitt 581 und der zweiten Lichtleiterabschnitt 582 das gleiche Material auf, wie zum Beispiel PMMA, PC, Silizium oder Glass. In einer Ausführungsform weist die innere Abdeckung 58 ein adiabatisches Material mit einer Wärmeleitfähigkeit kleiner als eine Wärmeleitfähigkeit von Glass oder 0,8 W/m·K, oder vorzugsweise kleiner als eine Wärmeleitfähigkeit von Epoxid oder 0,2 W/m·K, auf, um vom Wellenlängenwandler 583 erzeugte Wärme daran zu hindern zurück zu der Lichtquelle 14 geleitet zu werden und folglich die Beleuchtungseffizienz der Lichtquelle 14 zu verringern. Das adiabatische Material umfasst Nano-Silikat oder Nano-Verbundwerkstoff.
Die 10B zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 900 gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die neunte Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 900 weist eine ähnliche Struktur wie die achte Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 800 auf. Die innere Abdeckung 68 umfasst ferner einen dritten Lichtleiterabschnitt 684, der auf dem Wellenlängenwandler 683 ausgebildet ist, sodass der Wellenlängenwandler 683 zwischen den zweiten Lichtleiterabschnitten 682 und dem dritten Lichtleiterabschnitt 684 angeordnet ist. Der dritte Lichtleiterabschnitt 684 umfasst zwei gebogene Oberflächen zum reflektieren des Lichts in Richtung einer Längsrichtung. Der erste, zweite und dritte Lichtleiterabschnitt 681, 682 und 684 können massiv oder hohl sein.
Die 10C zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 1000 gemäß der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zehnte Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 1000 weist eine ähnliche Struktur wie die neunte Ausführungsform des Beleuchtungsapparats 900 auf und die innere Abdeckung 78 weist den ersten, zweiten und dritten Lichtleiterabschnitt 781, 782, 784 auf. Der erste Lichtleiterabschnitt 781 weist eine trapez-ähnliche Form im Querschnitt auf, um das Licht in Richtung des zweiten Lichtleiterabschnitts 782 zu leiten. Jeder des zweiten und dritten Lichtleiterabschnitts 782, 784 weist eine Halbkreisform im Querschnitt auf. Der Wellenlängenwandler 783 ist zwischen dem zweiten Lichtleiterabschnitt 782 und dem dritten Lichtleiterabschnitt 784 eingeschoben. Aufgrund der Form des zweiten und dritten Lichtleiterabschnitts 782, 784 kann eine Totalreflektion herabgesetzt werden, die an der Grenzfläche zwischen den Lichtleiterabschnitten 782, 784 und Luft auftritt. Auf ähnliche Weise wird, wenn das von der Lichtquelle 14 durch den ersten und zweiten Lichtleiterabschnitt 781, 782 in Richtung des Wellenlängenwandlers 783 emittierte Licht tritt, das Licht von im Wellenlängenwandler 883 verteilten Teilchen gewandelt und gestreut, so dass das Licht durch die Abdeckung 41 nach oben und nach unten transmittiert wird, um so das omnidirektionale Lichtmuster zu erreichen. In einer Ausführungsform weisen der erste und der zweiten Lichtleiterabschnitt 781, 782 ein adiabatisches Material mit einer Wärmeleitfähigkeit kleiner als eine Wärmeleitfähigkeit von Glass oder 0,8 W/m·K, oder vorzugsweise kleiner als eine Wärmeleitfähigkeit von Epoxid oder 0,2 W/m·K, auf, um die von dem Wellenlängenwandler 783 erzeugte Wärme darin zu hindern, zurück zu der Lichtquelle 14 geleitet zu werden und folglich die Beleuchtungseffizienz der Lichtquelle 14 zu verringern. Das adiabatische Material umfasst Nano-Silikat oder Nano-Verbundwerkstoffe.
Die 10D zeigt eine Abdeckung eines Beleuchtungsapparats 110 gemäß der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Wärmesenke 20 erstreckt sich in die Kammer 113 der Abdeckung 81 und die Lichtquelle 14 ist in der Mitte der Kammer 113 angeordnet. Die innere Abdeckung 88 ist oberhalb der Lichtquelle 14 ausgebildet und weist einen Lichtleiterabschnitt 881 und einen Wellenlängenwandler 883 auf, der auf dem Lichtleiterabschnitt 881 ausgebildet ist. Aufgrund der Position der Lichtquelle 14 (in der Mitte der Kammer 113) wird, wenn das Licht von der Lichtquelle 14 in Richtung der Wellenlängenwandler 883 emittiert wird, das Licht von den im Wellenlängenwandler 883 verteilten Teilchen gestreut, so dass das Licht nach oben und nach unten durch die Abdeckung 81 transmittiert wird, um das omnidirektionale Lichtmuster zu erreichen. In einer Ausführungsform weist der Lichtleiterabschnitt 881 ein adiabatisches Material mit einer Wärmeleitfähigkeit kleiner als eine Wärmeleitfähigkeit von Glass oder 0,8 W/m·K, oder vorzugsweise kleiner als eine Wärmeleitfähigkeit von Epoxid oder 0,2 W/m·K, auf, um die von der Wellenlängenwandelstruktur 883 erzeuge Wärme daran zu hindern, zurück zur Lichtquelle 14 geleitet zu werden und folglich die Beleuchtungseffizienz der Lichtquelle 14 zu verringern. Das adiabatische Material umfasst Nano-Silikat oder Nano-Verbundwerkstoff.
Die 11 zeigt einen Beleuchtungsapparat 1200 gemäß der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß der 11 weist der Beleuchtungsapparat 1200 einen Sockel 21 auf. Die innere Abdeckung 98 weist eine trapezförmige Form mit einer oberen Oberfläche 221 mit einer ersten Länge L1, einer unteren Oberfläche 222 mit einer zweiten Länge (L2) und eine Höhe (H) auf. In dieser Ausführungsform erstreckt sich der Sockel 21 in die Kammer 113 in der Abdeckung 91 und die Lichtquelle 14 ist auf dem Sockel 21 angeordnet. Mit anderen Worten sind sowohl der Sockel 21 als auch die Lichtquelle innerhalb der Kammer 113 der Abdeckung 91 angeordnet. Die Kammer 113 kann optional mit einem Material gefüllt sein, das transparent oder transluzent für das von der Lichtquelle 14 emittierte Licht ist und dazu dient, die Temperatur innerhalb der Abdeckung 91 zu senken, insbesondere die Temperatur der Lichtquelle 14. Genauer gesagt kann das in die Abdeckung 91 gerillte Material flüssig oder fest sein und weist eine geringe elektrische Leitfähigkeit und hohe Transparenz auf. Zum Beispiel umfasst die Flüssigkeit Wasser, Ethanol, Methanol oder Öl.
Der Sockel 21 kann vorzugsweise aus einem oder mehreren thermisch leitfähigen Materialien hergestellt sein, um die von der Lichtquelle 14 erzeugte Wärme zur Wärmesenke 20 zu leiten (wie in der 1 gezeigt). Das thermisch leitfähige Material kann ein Keramikmaterial, ein Polymer oder ein Metall sein. Das Metall umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, Cu, Al, Ni und Fe. Die Wärmesenke 20 und der Sockel 21 können aus dem gleichen Material(ien) bestehen. Darüberhinaus weist der Sockel 21 eine obere Oberfläche 211 mit einer dritten Länge (L3) auf und der Halter 15 weist eine vierte Länge (L4) auf. Da Verhältnis der ersten Länge (L1) zur zweiten Länge L2 ist größer als 2. Das Verhältnis der Höhe (H) zur zweiten Länge (L2) liegt in einem Bereich von 1 bis 1,5. Die Höhe (H) liegt in einem Bereich von 3 bis 9 mm. Die untere Oberfläche ist gegenüber der Höhe mit einem Winkel (a) abgewinkelt, der in einem Bereich von 106° bis 132,5° liegt. In einer Ausführungsform erfüllen die erste, zweite, dritte und vierte Länge die Beziehungen L4 > L1 > L3 und L4 > L1 > L2. Die dritte Länge kann größer, gleich oder kleiner als die zweite Länge sein. Wenn die erste Länge (L1) größer als die zweite und die dritte Länge (L2, L3) ist, wird das von der Lichtquelle 14 durch die Seitenwand 981 emittierte Licht nicht von dem Sockel 21 blockiert, wodurch das omnidirektionale Lichtmuster erreicht wird. Die 12A bis 12E zeigen simulierte Beleuchtungsintensitätsverteilungen bei verschiedenen Abständen (D) von der Lichtquelle 14 zum Halter 15, wie in der 11 gezeigt. Die in den 11A bis 11E gezeigten Abstände (D) betragen 0 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm beziehungsweise 20 cm. Wenn der Abstand (D) größer ist, wird die Lichtintensität in der Richtung eines Bereichs zwischen 0° und 90° größer.
Die 13A bis 13C zeigen unterschiedliche Formen der inneren Abdeckung. Die 14A bis 14C zeigen simulierte Beleuchtungsintensitätsverteilungen, wenn die innere Abdeckung verschiedene Formen, wie in den 13A bis 13C gezeigt, aufweist. Wenn die innere Abdeckung 208, wie in der 13B gezeigt, einen Hohlraum mit zwei gebogenen Oberflächen 2081 aufweist, ist die Lichtintensität in Richtung eines Bereichs zwischen 110° und 130° größer als die innere Abdeckung 108, wie in der 13A gezeigt. Darüberhinaus ist, wenn die innere Abdeckung 308 ferner einen Lichtleiterabschnitt 3081 aufweist, die Lichtintensität in allen Richtungen größer als die innere Abdeckung 108, wie in der 13A gezeigt, um das omnidirektionale Lichtmuster zu erreichen.
Für eine andere Ausführungsform zeigt die 15A eine Querschnittsansicht einer inneren Abdeckung 408, die ähnlich der inneren Abdeckung 208 ist, wie sie in der 13B gezeigt ist. Die obere Oberfläche der inneren Abdeckung 408 weist zwei Oberflächenbereiche 4081, zwei Seitenwände 4082 und eine untere Oberfläche 4083 auf. Der Oberflächenbereich 4081 ist gegenüber der unteren Oberfläche 4083 mit einem Winkel ((31) geneigt, der zwischen 20° und 40° liegt, und die Seitenwand 4082 ist gegenüber der unteren Oberfläche 4083 mit einem Winkel ((32) geneigt, der zwischen 30° und 60° liegt. Wie in der 15B gezeigt, sind die Oberflächenbereiche und die Seitenwände 4082 in geraden Linien ausgebildet und an einem Punkt zum Ausbilden einer Spitze 4085 zusammengebracht. Die innere Abdeckung 508 kann optional mit einem Wellenlängenwandler 4086 bedeckt sein, der auf einem Bereich des Oberflächenbereichs 4081 und/oder eines Abschnittes der Seitenwand 4082 zum vollständigen Abdecken der Spitze 4085 ausgebildet ist. Wie in der 15C gezeigt sind die Oberflächenbereiche 4081' und die Seitenwände 4082' gebogen und zum Ausbilden einer gebogenen Oberfläche 4085' miteinander verbunden und der Wellenlängenwandler 4086 ist ausgebildet, um die gesamte gebogene Oberfläche 4085' zu bedecken. Wie in der 15B gezeigt weist die obere Oberfläche und die innere Abdeckung 408 zwei geneigte Oberflächenbereiche 4081 und einen flachen Bereich 4084 zwischen den beiden geneigten Oberflächenbereichen 4081 auf. Ein Wellenlängenwandler 4086 ist auf den zwei geneigten Oberflächenbereichen 4081 und dem flachen Bereich 4084 mit einer gleichmäßigen Dicke vollständig ausgebildet. Wie in der 15E gezeigt, weist der Wellenlängenwandler 4086' eine graduierte Dicke in einer Richtung von der Spitze 4085 zum flachen Bereich 4084 auf. In einer Ausführungsform ist die Dicke des Wellenlängenwandlers 4086' in der Nähe der Spitze 4085 größer als die in der Nähe des flachen Bereichs 4084 zum Erhalten einer gleichmäßigen Farbtemperatur.
Es ist dem Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifizierungen und Variationen bei den Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang oder Geiste der Offenbarung abzuweichen. In Anbetracht des Vorstehenden ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifizierungen und Variationen der Offenbarung abdeckt, sofern sie in den Schutzumfanges der folgenden Ansprüche sowie deren Äquivalente fällt.

Claims

Ein Beleuchtungsapparat, mit: – einer inneren Abdeckung, die eine obere Oberfläche mit einer ersten Länge aufweist; – einem Sockel, auf dem die innere Abdeckung angeordnet ist und der eine obere Oberfläche und eine zweite Länge aufweist, und – einem Halter, der den Sockel trägt; – wobei die erste Länge größer als die zweite Länge ist.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, wobei der Halter eine Länge aufweist, die größer als die erste Länge ist.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, wobei die innere Abdeckung eine untere Oberfläche mit einer dritten Länge aufweist, die kleiner als die zweite Länge ist.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, ferner mit einer Lichtquelle, die auf dem Sockel angeordnet ist und von der inneren Abdeckung umschlossen ist.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 4, ferner mit einer Wärmesenke, die mit dem Halter verbunden ist, um die von der Lichtquelle erzeugte Wärme vom Beleuchtungsapparat wegzuleiten.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 5, wobei der Sockel und die Wärmesenke das gleiche Material aufweisen.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 6, wobei das Material ein Keramikmaterial, ein Polymer, oder ein Metall, das Cu, Al, Ni oder Fe umfasst, aufweist.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, ferner mit einer Abdeckung, die mit einem Randbereich des Halters verbunden ist.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, wobei die innere Abdeckung eine untere Oberfläche und die obere Oberfläche zwei geneigte Oberflächenbereiche aufweist, die gegenüber der unteren Oberfläche mit einem Winkel im Bereich von 20° bis 40° geneigt sind.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 9, ferner mit einem Wellenlängenwandler, der auf einem Bereich der zwei geneigten Oberflächenbereiche ausgebildet ist.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, wobei die innere Abdeckung einer Seitenwand und die obere Oberfläche zwei geneigte Oberflächenbereiche aufweist, die mit der Seitenwand verbunden sind, um eine Spitze auszubilden.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, ferner mit einem Wellenlängenwandler, der die Spitze bedeckt.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, wobei die innere Abdeckung einer unteren Oberfläche und eine geneigte Seitenwand aufweist, die gegenüber der unteren Oberfläche mit einem Winkel im Bereich von 30° bis 60° geneigt ist.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, wobei die innere Abdeckung eine gebogene Seitenwand und die obere Oberfläche zwei gebogene Oberflächenbereiche aufweist, die mit der Seitenwand verbunden sind, um eine gebogene Oberfläche auszubilden.
Beleuchtungsapparat nach Anspruch 1, wobei die obere Oberfläche der inneren Abdeckung zwei geneigte Oberflächenbereiche und einen flachen Bereich aufweist, der zwischen die zwei geneigten Oberflächenbereiche verbunden ist.