CN1640199A - 灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有一端或两端灯头的灯(10),其中在至少一个灯头(12)上布置一个实际上封闭一个空间体积(14)的灯泡元件(11),且该灯至少配置一个发光二极管元件(13)。其特征在于,发光二极管光线入射到该灯泡元件中,并由于在该灯泡元件的界面(16、17)上的反射、尤其是全反射而使发光二极管光线在该灯泡元件中传播。

Description

技术领域
本发明涉及一种灯,该灯一端或两端作成灯头并包括一个布置在至少一个灯头上的灯泡元件,该灯泡元件实际上封闭一个空间体积。该灯至少配置一个发光二极管元件。
背景技术
DE 19829270 A1已知这种类型的灯。该文献描述的灯包括至少两个不同色温的分灯,其中灯的总色温是可变的。分灯之一设计成发光二极管。
在一个灯内布置发光二极管时,必须考虑到发光二极管通常只发射定向光线。为了实现从灯发射出的发光二极管光线的均匀的亮度分布,需要发光二极管元件的特殊布置。其目的是为了尽可能避免观察者对光源结构的分辨。此外,在一个灯具有不同色温的两个分灯时,阴影问题特别重要。
发明内容
本发明的目的是如此继续改进一种具有至少一个发光二极管元件的灯,使得从灯发射出的发光二极管光线实现均匀的亮度分布。
本发明的上述目的是这样实现的:二极管光线入射到灯泡元件中,并由于在灯泡元件的界面上的反射、尤其是全反射而在灯泡元件内进行发光二极管光线的传播。
所以本发明的基本原理在于,从一个或多个发光二极管元件发射的光线直接入射到灯泡元件中,并把该灯泡元件作为光导元件和/或光转向元件使用。按此方式,整个灯泡元件都可几乎均匀地供以二极管光线或通过二极管光线。为此,通过相应界面的布置和结构以及通过适当选用灯泡元件的形状可保证二极管光线几乎均匀地从该灯泡元件射出,并以此方式离开灯。
本发明可避免光源结构的分辨。此外,特别对在一个空间体积内布置一个第二种分灯的情况,至少一个发光二极管元件和第二种分灯可实现共同产生不出现阴影问题的总光线分布。该发光二极管元件和第二种分灯最好产生一个一致的亮度分布。
根据本发明的另一种方案,一个第二种分灯当然也可布置在该空间体积外面。在这种方案中,该灯泡元件例如位于第二种分灯的两个支管(Schenkel)之间,所以例如可变成一种旋转对称的布置,但可达到均匀的总光线分布而不出现阴影问题。
在根据本发明的灯中,灯泡元件可做成只是弯曲的、即没有棱角的界面,这样,光强分布可变成基本上连续的分布。
所谓发光二极管光线一般是指从一只发光二极管元件发射出的可见波长范围内的电磁辐射。但本发明的发光二极管光线的概念也包括从该发光二极管元件发射出的不可见波长范围的辐射,即例如也包括紫外线辐射。
根据上述定义,所述灯泡元件实质上包括一个空间体积,当然,包括在灯泡元件上设置有孔的实施例。这里所谓孔例如可能是通气孔,这些通气孔可使冷气流通过该灯泡元件。对于在灯泡元件中设置有这种孔的情况,可采取别的特殊措施用来在灯泡元件内传播二极管光线。
灯泡元件本身在现有技术的灯中是公知的和广泛应用的。在现有技术中,这种灯泡元件原则上例如用来在一个空间体积内保持一定的气体。另一方面,通过灯泡元件与所述至少一个灯头的固定连接可实现一个封闭的空腔,在该空腔内保持一个不同于灯外部的压力。除了这个功能外,在现有技术中把灯泡元件用作散射体也是公知的。
根据本发明,灯泡元件配置了用于由至少一个发光二极管元件所发射的光线的光导体的功能,这就可以如此使发光二极管的光通量实现所希望的传导:实际上灯泡元件的整个外界面都可作为发光二极管光线从灯泡元件中几乎均匀出射的光线出射面使用。
与此同时,不必放弃灯泡元件作为散射体或作为压力室壁或气室壁的常规的公知的功能,而是如果需要,仍可附加保留这些功能。
就这方面而言有利的是,根据本发明的一种方案,该空间体积由该灯泡元件和至少一个灯头共同完全包封。这样就可在该空间体积内保持一个不同于灯的外部空间的压力和/或用一种气体充入该空间体积。
根据本发明的另一种优选方案,在灯的所述至少一个灯头内布置至少一个发光二极管元件。这样就可实现发光二极管元件的特别简便的安置。
根据本发明的另一种优选方案,在该灯头的边缘部位中布置多个发光二极管元件,这也可达到发光二极管元件的简便的安置。此外,这种布置对温度分布有利,特别是在第二种分灯布置在灯内部时。以此方式,就能以最小的相互温度影响进行不同分灯的同时工作。
一个发光二极管元件的灯头加热是相当严重的,特别是在一个作为紧凑型荧光灯设计的第二种分灯中,在这个分灯的连接部位内,在该灯头上也产生相当高的温度。通过将一个或多个发光二极管元件布置在灯头外边缘部位、并通过将第二种分灯大致布置在该灯的灯头的中间处,可使二极管元件的布置部位和第二种分灯的连接部位之间达到最大的距离。通过这个最大的距离可极大地减少相互的温度影响,所以,这两个分灯可并列工作。由发光二极管元件产生的热散发在灯头的外侧可通过紧凑型荧光灯来实现,而几乎没有任何干扰影响。
根据本发明另一种优选方案,在灯泡元件的固定部位附近的所述至少一个发光二极管元件布置在所述至少一个灯头上。按此方式,由该至少一个发光二极管元件发射的二极管光线就可在几乎没有入射损失的情况下直接入射到所述灯泡元件中。
根据本发明的另一种优选方案,一个第二种分灯布置在该空间体积内。这就实现了象DE 19829270 A1所述的那种具有不同色温的两个分灯的灯结构。特别地,发光二极管元件可作为具有第一色温的第一种分灯,并在该封闭的空间体积中布置具有另一色温的至少一个第二种分灯。这两个分灯或分灯组中的一个最好设计成可变暗的和/或可接通的或可断开的。
特别地,第二种分灯可设计成汞荧光灯。这种汞荧光灯与最好多个红色发光二极管的组合还可产生色温小于2500K的白色光,亦即产生象常规白炽灯变暗时的那种光。
这种汞荧光灯可具有任意形状,并可例如设计成紧凑型灯或棒形灯。特别地可设计成紧凑型荧光灯,其放电管至少包括一个特别是呈U形弯曲的零件,例如OSRAM生产的DULUX-T/E型紧凑荧光灯以及DULUX-S/E或DULUX L型灯。
根据本发明的另一种方案,多个发光二极管元件沿着圆周方向均匀地布置在灯头上。这样就可获得发光二极管发射的光的高的光效率,因为可相当密集地布置许多发光二极管元件。
发光二极管元件的数目实际上只受到灯头尺寸的限制。但通过多个发光二极管的大体呈圆环形的布置可选用特别密集的布置方式,所以发光二极管光线的大的光通量可入射到灯泡元件中。
根据本发明的另一种优选方案,发光二极管元件包括不同的颜色。按此方式,例如通过发光二极管元件的有选择的变暗而可获得不同的色调(Farbgang)。
根据本发明的另一种优选方案,第二种分灯附加设置了至少一个发光二极管元件,这些分灯基本上具有如同发光二极管元件相同的色温。这种组合是有意义的,例如为了产生小的光效率的有效应急灯光或持续光,或在需要时例如使紧凑型荧光灯形式的第二种分灯附加地进行接通,以便产生大的光通量。
根据本发明的另一种优选方案,灯泡元件具有一个邻接所述空间体积的内界面和一个邻接外空间的外界面,其中内界面和外界面至少部分地在空间内弯曲。这种结构可实现几乎无棱角的灯泡元件,因而原则上为灯泡元件创造一个均匀的光出射面。
二极管光线在灯泡内沿界面的传播几乎是通过在这两个界面上的全反射来实现的。灯泡元件的光线出射实际上通过缺陷位置或通过相应的表面处理、例如打毛或通过对界面的特殊涂敷来实现。为此,通过灯泡元件的特殊造型或通过界面的结构或处理可保证在界面上如此产生缺陷位置:使得在灯泡元件内传播的发光二极管光线的一部分被控制在缺陷部位而按其光路通过灯泡元件,并从该灯泡元件出射,其中但是发光二极管光线的大部分在该灯泡元件内传播。
应当例如注意这个问题,即所设置的缺陷位置的数目随着发光二极管元件的距离的增加而增加。另一种办法是,也可根据到发光二极管元件的距离通过外界面的不同程度的表面处理来达到相应的光分布。
根据本发明的另一种优选方案,灯泡元件附加配置了一个散射元件。这个散射元件也可设计成灯泡形,并可例如包封该灯泡元件。这样一种散射元件有助于发光二极管光的进一步的均匀化。
根据本发明的一种优选方案,灯泡元件是实心的,并在内外界面之间具有基本上恒定的壁厚。所述缺陷位置在这里可布置在灯泡元件本身内,例如通过掺入所希望的杂质或通过加工刻槽。
另一种方案是,灯泡元件的壁厚可根据到发光二极管元件的距离而变化。
根据本发明的另一种优选方案,灯泡元件总体上是空的,其中两个分开的结构元件构成内界面和外界面,而且在内界面或外界面上产生一种全反射。在这两个界面之间可以是真空或填充气体。
根据本发明的一个优选方案,灯泡元件的内界面和/或外界面涂敷一层发光物质层,该发光物质层被发光二极管光、尤其是被发光二极管辐射所激发,这种辐射位于短波的紫外线范围中。
根据本发明的另一种优选方案,该灯具有至少一个象DE 19829270A1所述的一般结构型式的灯头。这对把根据本发明的灯连接到常规的照明设备上具有独特的优点。
根据本发明的一种优选方案,灯泡元件可用塑料制成。这种结构存在这样的可能性:可把散射体加入到一种用来制造该灯泡元件的塑料颗粒中。按此方式,特别是作为塑料注塑件制成的灯泡元件就具有特别均匀分布的散射体,而且制造费用很低。散射体可掺入塑料颗粒中,但也可以是所述颗粒的整体的组成部分。
所述散射体也可由发光物质制成。
附图说明
附图示出:
图1  一般呈梨形的基本形状的本发明灯的第一实施例的示意局部剖面图;
图2  具有第二种分灯的两侧做成灯头形式的根据本发明的灯的第二实施例一个端部的示意的剖面图;
图3  具有第二种分灯的一侧做成灯头形式的灯的本发明第三实施例的示意图;
图4  图3所示本发明的第四实施例。
具体实施方式
图1表示在其总体上用10表示的灯,该灯具有一个一般呈梨形或滴形基本形状的灯泡元件11。灯泡元件11固定在一个灯头12上,该灯头设计呈螺口灯头并用来机械固定和电连接到一个未示出的照明侧的灯座上。
灯泡元件11封闭一个空间体积14,这个空间体积例如可抽真空,但也可充气。在空间体积14内、或也可在空间体积14外布置一个第二种分灯。原则上也可在空间体积14和灯的外空间15之间建立直接的连接,在这种情况下,灯泡元件11和/或灯头12之间设有通气孔。
附图所示的全部实施例的灯泡元件11都用导光材料-例如用玻璃或塑料制成。该灯泡元件具有一个内界面16和一个外界面17。内界面16表示灯泡元件11和空间体积14之间的边界层朝向灯泡元件11的一侧,而外界面17则表示灯泡元件11和外空间15之间的边界层朝向灯泡元件11的一侧。
在实施例中用实心材料制成的灯泡元件11可替换地也可由两个分开的元件这样组成:内界面16用第一个元件制成,而外界面17则用第二个元件制成。在这两个界面之间可存在一个真空的或充气的空间,二极管光线可通过该空间传播。
为清楚起见,根据图1的实施例在灯头12的部位上只示出了一个发光二极管元件13。多个发光二极管元件13最好均匀分布地布置在围绕灯10的纵轴线L大致呈圆形横截面的灯头12的区域的圆周上,这样就形成了发光二极管元件的基本上呈圆形的布置。
根据图1,发光二极管元件13使发光二极管光线直接从下方沿箭头束18入射到灯泡元件11的边缘区28中。在这个入射区内当然必须注意要产生尽可能小的入射损失,以便为该灯的外空间15的均匀照明提供最大的发光二极管光线18。
发光二极管光线沿箭头束18在灯泡元件11内传播。在内界面16和外界面17上产生全反射。箭头束18只示意表示二极管光线的光路。实际上,产生几乎无穷大数目的不同箭头束18的叠加。
在外界面17的部位20内,外界面17按特殊的方式构成。例如在该处可进行外侧面23的表面处理或外界面17的特殊分布,所以在该处发光二极管光线18从灯泡元件11出射到外空间15,如箭头19所示。外侧面23也可不用表面处理,而用例如发光物质涂敷,这种发光物质可把短波的发光二极管辐射转换成可见的发光二极管光线。最后,也可通过灯泡元件11本身的相应造型来达到相应的光出射。
根据相应的方式,也可构成例如通过部位22表示的内界面16,这时发光二极管光线的一部分在内界面16上不产生全反射和光传播,而是大致沿所示的箭头21从灯泡元件11出射到外空间15中。
界面16、17最好在其整个延伸范围上这样构成,使全部发光二极管元件13的馈入灯泡元件11中的全部二极管光线均匀或至少接近均匀地从灯泡元件11射出。按此方式,观察者感觉灯泡元件11是一个近乎均匀的光源,而觉察不出单个的发光二极管元件。
这里应当特别指出,界面16、17的根据本发明的设计例如可通过特殊的涂层、或也可通过例如对于灯泡元件11的材料的打毛处理来实现。灯泡元件11的面向空间体积14的内侧33可从空间体积14接触到,所以制成的灯泡元件11仍可进行处理,以便影响内界面16。更简便的处理是,外界面17的全部自由可接触到的外侧面23都进行涂覆或处理。
根据箭头19和21进行的上述光出射只示意表示光路。实际上,在部位20、22的范围内,可从灯泡元件11产生光出射,在所述范围内存在界面16、17的缺陷位置或灯泡元件11的缺陷杂质。为了发光二极管光线18在整个灯泡11上实现尽可能均匀的光分布,这种含有缺陷位置的部位20、22当然不仅呈点状分布在灯泡元件11上,而且几乎完全覆盖该灯泡元件。只通过杂质密度或通过它的形成就可在灯泡元件11的整个延伸范围内达到发光二极管光线18的近乎均匀的光分布。
最后,也可设想通过灯泡元件11的特殊造型来实现发光二极管光线18从灯泡元件11的所希望的均匀的光出射,虽然较为费事。例如灯泡元件11的厚度d、即灯泡元件11的壁厚-或换句话说内界面16和外界面17之间的在图1实施例时是恒定的距离可在界面16、17的整个延伸范围变化。
图2表示一个根据本发明的灯10的第二实施例,该灯两端有灯头。该灯因此具有常规荧光灯的形状。
这里应当指出,为了清楚起见,不同实施例的相同的、可比的或相应的元件用相同的附图标记来表示。
图2只示出这种灯10带一个灯头24和相应接触引脚25的一个端部的示意图,另一个相同的、未示出的灯头24位于图2中灯10的对置的另一端、即右端处。
两个灯头24与一个灯泡元件11连接,这个灯泡元件具有圆形横截面的、常规的、空心圆筒状的基本形状。在常规荧光灯时,这种公知的灯泡元件一般用玻璃制成。
灯头24配置一根螺旋灯丝26。在灯泡元件11的面向内空间14的内侧上涂覆一层未详细示出的发光物质层32。
具有相应引线的螺旋形灯丝26、气体27和荧光层32共同构成一个第二种分灯31,稍后对该灯还要进行详细说明。在这种荧光灯中,灯泡元件11一般只用于保护灯泡或用于容纳气体27。
与根据图1的实施例类似,根据图2的本发明的灯10的灯泡元件11具有一个内界面16和一个外界面17。灯泡元件11直接固定在灯头24上,所以形成一个基本上呈圆形的固定区28。在根据图2的实施例中,在靠近固定区28的灯头24上又布置多个发光二极管元件13,它们沿圆周方向相隔均匀的距离。图2只示出了两个发光二极管元件13,它们使发光二极管光线按箭头18供入到灯泡元件11中。发光二极管元件的引线没有示出。
在灯泡元件11内,又是在两个界面16、17上产生全反射,所以发光二极管光线18沿灯泡元件11的整个延伸部分传播。
与根据图1的实施例相类似,发光二极管光线18按箭头19、21从灯泡元件11出射到外空间15中,这是通过界面16、17的相应结构来实现的。这里灯泡元件11的处理或涂覆或结构可类似于图1所示的方式进行。
所以根据图2的实施例具有第一种分灯、即发光二极管元件组13。此外,设置了第二种分灯31,该分灯至少颇似一个常规的荧光灯。
这两个不同的第一种分灯13和第二种分灯31最好可互相分开地进行控制,对于根据图2所示第一种分灯组13由多个单独元件(发光二极管元件13)组成的情况,这些单个元件也可互相分开地进行控制。
例如分别在另一种分灯工作的过程中可设想附加接通或断开单个的分灯,或可设想不同组的两个分灯中的至少一个可以变暗。按此方式,例如一种低能耗的灯的有效应急灯光或持续灯光就可只由发光二极管元件13来提供。另一方面按此方式,总色温改变也可实现在DE 19829270 A1中所述的目的。
这里也应当指出,根据在图1的第一实施例的空间体积14中,当然可布置一个第二种在这里未示出的分灯31。首先第二种分灯31的种类原则上是任意的。这里例如可能是一种紧凑型的荧光灯。还应当指出,根据图2所示实施例的灯泡元件11在这里同时兼有发光二极管光线18的光导体的功能和保护灯泡的功能。此外,这里原则上还可设置一个包封整个装置的单独散射元件(该元件未示出)。最后也可设想两个灯泡元件的一种特殊的同心布置,其中一个灯泡元件构成保护灯泡,而另一个灯泡元件则用来传播发光二极管光线18。
图3表示根据本发明的灯10的第三实施例,该灯具有一个横截面为U形的并相对于其纵轴线L旋转对称的灯泡元件11。根据图3的灯10又是只有一端用一个灯头29进行插接,这里的灯头29也配置有相应的连接元件30,这些连接元件用于与一个未示出的照明侧的灯座进行机械的和电的连接。相对于图1和2所进行的说明也适用于根据图3的实施例。
与图2实施例类似,在封闭的并与灯头29固定连接的灯泡元件11的空间体积14中布置了第二种分灯31。发光二极管元件13又布置在灯头29内并在圆周方向上互相隔距离。与根据图2的实施例类似,发光二极管元件13和两个第二种分灯31可具有不同的色温。这样,就可实现DE 19829270 A1所述的目的,即实现了一种具有不同色温的两个分灯的灯,其中该灯的总色温是可变的,并可同样有利于实现色温的照度水平的变化。但设计成第一种分灯的发光二极管元件13和例如设计成紧凑型荧光灯的、但也可设计成高压放电灯的第二种分灯31也可具有相同的色温。至少这两个分灯组或分灯31、13之一最好可以变暗和/或接通或开断。
根据图3的实施例的发光二极管光线18的光线传播与上述的光线传播类似。
根据图4的实施例与图3实施例的区别主要在于,发光二极管光线入射到其中的灯泡元件11布置在两个第二种分灯31之间的中心处。其中,放电管31当然可具有任意的形状,并例如象常规紧凑型灯那样包括三个或四个支管。
在根据图4的实施例中,可取消一个例如在根据图3的实施例中的灯泡元件11那样的、外部的、共同罩住灯泡11和分灯31的元件。但可例如还设置另一个在图4中未示出的、附加的散射元件。

Claims (24)

1.具有一端或两端灯头的灯(10),其中在至少一个灯头(12)上布置一个实际上封闭一个空间体积(14)的灯泡元件(11),且该灯至少配置了一个发光二极管元件(13),其特征在于,发光二极管光线入射到该灯泡元件中,并由于在该灯泡元件的界面(16、17)上的反射、尤其是全反射而使发光二极管光线在该灯泡元件中传播。
2.按权利要求1所述的灯,其特征在于,在空间体积(14)中布置了一个第二种分灯(31)。
3.按权利要求2所述的灯,其特征在于,第二种分灯(31)是紧凑的荧光灯。
4.按权利要求1至3中任一项所述的灯,其特征在于,设置一个第二种分灯(31),该分灯基本上具有如同发光二极管元件(13)的相同色温。
5.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,灯泡元件(11)只具有弯曲的、几乎无棱角的界面(16、17)。
6.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,灯泡元件(11)具有孔、尤其是通风孔。
7.按权利要求1至5中任一项所述的灯,其特征在于,空间体积(14)被灯泡元件(11)和至少一个灯头(12)共同完全封闭。
8.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,至少一个发光二极管元件(13)布置在该灯的所述至少一个灯头(12)上。
9.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,所述灯泡元件通过一个固定部位(28)连接到至少一个灯头上,并且靠近该固定部位布置了所述至少一个发光二极管元件。
10.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,设置多个发光二极管元件(13),它们布置在所述至少一个灯头的边缘部位中。
11.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,设置了多个发光二极管元件(13),它们分布在圆周方向上、尤其是呈圆形地布置在该灯头上。
12.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,设置了多个发光二极管元件(13),它们包括不同的颜色。
13.按前述权利要求中任一项所述的灯,除了灯泡元件(11)外,还设置了一个散射元件。
14.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,灯泡元件(11)具有一个邻接空间体积(14)的内界面(16)和一个邻接外空间(15)的外界面(17),其中,该内界面和外界面至少部分地在空间内弯曲。
15.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,发光二极管光线在灯泡元件(11)内沿界面(16、17)进行传播,特别是在这两个界面上几乎通过全反射进行传播。
16.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,灯泡元件(11)实际上是空心的,其中两个分开的结构元件构成该内界面和外界面。
17.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,灯泡元件(11)的一个内界面和/或一个外界面(16、17)设置了一层发光物质层(32),该层被发光二极管光线、尤其是被位于短波紫外线范围中的发光二极管辐射所激发。
18.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,该灯(10)具有至少一个普通结构型式的灯头(12)。
19.按前述权利要求中任一项所述的灯,其特征在于,灯泡元件(11)用塑料制成。
20.按权利要求19所述的灯,其特征在于,所述塑料材料含有散射体。
21.按权利要求20所述的灯,其特征在于,所述灯泡元件是塑料注塑件,而且所述散射体在注塑之前掺入塑料颗粒。
22.按权利要求20所述的灯,其特征在于,所述灯泡元件是塑料注塑件,而且所述散射体是塑料颗粒的组成部分。
23.按权利要求20至22中任一项所述的灯,其特征在于,所述散射体用发光物质制成。
24.按权利要求23所述的灯,其特征在于,所述发光物质把紫外线光成分、尤其是把位于蓝色或长波紫外线范围中的辐射(例如第二种分灯(31)的汞谱线)和/或把从发光二极管元件(13)发射的长波紫外线辐射转变成可见光。
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