專利名稱：發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提供環(huán)境光或者用于顯示目的的發(fā)光裝置，
其包括優(yōu)選為發(fā)光二極管(LED)的光源，以使從該裝置出射的全部光， 如果不能超過的話，等于預(yù)期從熒光管出射的光，但該發(fā)光裝置具有 相當(dāng)少的電能消耗并且是整體上更緊湊的裝置。本發(fā)明基于光入射到 透明體，并且在其中發(fā)生全內(nèi)反射，然后通過漫反射介質(zhì)從其向外發(fā) 生漫反射的原理。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光裝置，包括半透明或者透明的本體，其是支持 光的全內(nèi)反射的材料；至少一個設(shè)置在該本體內(nèi)的電能光源，使得從 其所發(fā)射的光基本上在其中發(fā)生全內(nèi)反射；以及反射來自該本體的光 的反射器。
優(yōu)選地，該本體是柱狀的，具有至少一個大體上沿著徑向或者橫 向延伸到該本體的孔，光源被設(shè)置在孔中，使得從其發(fā)射的光沿著大 體上垂直于孔的軸線的方向被導(dǎo)入本體中。
由該光源或者每個光源發(fā)射的光可以被引導(dǎo)為平行于本體的中心 縱向軸線，為此本體可能是固態(tài)的透明丙烯酸或者玻璃棒。
反射器可以是位于或者接近本體表面并沿本體延伸的漫反射帶 (諸如白色膠帶或者白色共擠出帶(white coextrusion))，并且可以被 定位為沿著近似平行于所述或者每個孔的方向，即，大體上垂直于棒 的軸線的方向使來自棒的本體的外部的光發(fā)生漫反射。如此，該棒裝 置的照明看起來類似于傳統(tǒng)的熒光型燈。所述或者每個光源可以是發(fā)光二極管(LED)，該LED的輻射輸 出可以位于電磁光譜的任意區(qū)域，即，適于該應(yīng)用的紫外光、可見光 和紅外光。
優(yōu)選地，沿著棒的長度間隔設(shè)置這樣的孔的排，并且每個空都可 以容納背靠背設(shè)置的一對LED。
可選擇地，相對于被置于孔中，光源可以被全部嵌入在本體的材 料中。
反射器可以是接近本體放置的燈殼的一部分。


下面參考附圖，僅僅通過舉例對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行描述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)光裝置的側(cè)視圖2是圖1中沿著箭頭X方向的視圖3是圖2中沿線A-A截取的截面圖4是布置在矩形結(jié)構(gòu)中的發(fā)光裝置的示意平面圖5是布置在三角結(jié)構(gòu)中的發(fā)光裝置的示意平面圖6是布置在圓環(huán)結(jié)構(gòu)中的發(fā)光裝置的示意平面圖；以及
圖7是根據(jù)第二實施例的發(fā)光裝置的側(cè)視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1-3，所述發(fā)光裝置包括透明的丙烯酸或者玻璃棒10， 為了描述，可以是例如長660毫米以及直徑30毫米。沿著棒10間隔 設(shè)置有一系列的孔11，其被平行鉆孔到中心深度為20毫米至60毫米。 所述系列孔在棒10的每個端部的第一個孔被設(shè)置為與其相鄰端相距30 毫米。
6每個孔中設(shè)置有一對LED12，每個LED12都安裝于它的電源電路 板13上。所述板13和LED12都背對背地安裝在支架14上，該支架在 每對相鄰的孔11之間延伸。每個支架14具有附接到沿著整個裝置延 伸的安裝帶16上的幅材15。支架14、幅材15以及安裝帶16均由金 屬材料制成，用作吸收LED12產(chǎn)生的熱量的散熱器。在某種程度上， 每個孔11內(nèi)部的空氣空間也吸收熱量并通過其上部的開口端的對流將 熱量排出?？蛇x擇地，可以利用指標(biāo)匹配的液體或者樹脂將孔完全充 填，以輔助從每個LED將熱傳導(dǎo)走，并增強(qiáng)耦合到內(nèi)部棒結(jié)構(gòu)中的光。
沿著整個裝置，在棒10的圓周表面的上部區(qū)域中延伸的是白色的 漫反射帶17，如圖3所示，并且每個孔11的封閉端也具有反射涂層 18。漫反射帶的寬度可以被選擇以決定棒的出射照明光束的寬度(即 投射角)。
端蓋(未示出)可以被提供在棒IO的相對的端上，并且內(nèi)部也具 有白色反射表面。
通過基本全內(nèi)反射導(dǎo)致LED12發(fā)射的光沿著棒長度向下被漫射， 但是對于反射器17和18，其幾乎是不可見的。然而，反射表面使得漫 射光束離開與反射帶17直接相對的路徑。該光束的寬度由反射器的寬 度確定，其在該示例中是例如15毫米至20毫米。如果反射帶17是擠 壓形式的，則其可以與棒IO—體形成，或其可以粘接到棒的圓周表面 上。應(yīng)當(dāng)使其盡可能地延伸越過孔U的上部開口，雖然從需要考慮使 熱量從孔排出的觀點(diǎn)看這可能不切實際。
支架14可以粘接在散熱帶16的底側(cè)，也可以采用諸如焊接或者 扣接的其它連接方式。
如所示示例中的，二十二個該種LED12沿著裝置設(shè)置，并且每一 個都具有大約20平方毫米面積的透鏡。由此該區(qū)域的全部的光源面積是440平方毫米。如果棒是660毫米長而反射器是20毫米寬，則給出 13200平方毫米的面積，在這種情況下，由于來自更大的表面面積，這 使得利用與發(fā)射的輻射光能相同的量，從棒出射的光束的發(fā)光度被以 大約30倍的因素減小，使得從對人眼的潛藏的輻射危害方面這更能被 接受。因此，高強(qiáng)度的LED可以被用于商業(yè)上可接受的環(huán)境發(fā)光，而 無需在燈的外側(cè)附加散射體。這樣的散射體將阻擋大約50%的發(fā)射光。 如果需要，例如為了裝飾目的，可以將外部的漫射體合并到照明裝置 的設(shè)計中。
每個LED可能消耗例如1到3瓦特之間的電能，并且例如，通過 改變輸入到燈的電流或者電壓使得其是可控的。例如，假使發(fā)光效率 為約50流明每瓦特，則當(dāng)每個消耗3瓦特的電能時，該裝置中的LED 將產(chǎn)生超過3200的流明，這等同于高質(zhì)量熒光燈產(chǎn)生的流明。
使用LED的另一個優(yōu)勢在于它們幾乎瞬間達(dá)到滿光輸出，不像熒 光管在提供所需的光輸出之前還需要預(yù)熱。并且，由于其電流或者電 壓輸入是可控的，LED可以被容易地調(diào)暗，而不像熒光發(fā)光那樣。另 外，LED在低環(huán)境溫度下的有效性增加了其在冷藏相關(guān)應(yīng)用中的有效 性。
如果需要，幅材15和支架14可以可滑動地安裝到帶16上，由此 適應(yīng)由于來自LED的熱量輸出而導(dǎo)致的膨脹和收縮。
如圖4到6所示，可以釆用其它結(jié)構(gòu)來取代直型的棒。圖4中的 燈是由四個直型部分30斜接形成的矩形結(jié)構(gòu)。在這個例子中每個部分 30包括類似于圖1中參考標(biāo)記11， 12， 14和18所表示的單個的LED 組件。如果需要，每個部分30可以附加這樣的組件。
圖5中三個直型部分32被連接形成等邊三角形，其同樣具有LED 組件33。圖6中單個的棒狀本體34為環(huán)形，并且包括LED組件35的陣列。 它可以以這種形式鑄造，或彎曲并在36處接合。
在所有的實施例中，本體IO， 30， 32和34的橫截面優(yōu)選為圓形， 這樣可以用作輸出光的透鏡，但是也可能是橢圓形、矩形或者其它截 面形狀。這提供了較之白熾燈和熒光燈相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)，所述白熾燈和 熒光燈要形成這種形狀需要復(fù)雜和昂貴得多的制造。
棒10以及圖4至6所示的不同的結(jié)構(gòu)可以由如圖1-3中的材料鑄 造或者通過擠壓形成。圖4和5中擠壓的棒可以被切割成合適的長度， 并利用液體丙烯酸材料接合形成有效的分子粘接，這樣消除或者最小 化在該連接處的光反射，用于該結(jié)構(gòu)周圍的光連續(xù)性。
根據(jù)圖7，當(dāng)LED組件在上述說明的例子中被定位在沿橫向延伸 到棒狀結(jié)構(gòu)中的孔中的時候，可選擇地，假如提供合適的散熱器，例 如通過支架14、 15，則該結(jié)構(gòu)可以通過將一個或者多個LED組件37 完全嵌入在本體38的材料中鑄造而成。在LED組件被嵌入在材料中的 情況下，優(yōu)選在每個組件下方提供反射板或者至少是不透明板39，由 此從與光的發(fā)射方向相反的方向上不會直接看到LED，即LED在沿圖 1中箭頭X的方向不可見。
為了方便，在此描述的發(fā)光結(jié)構(gòu)被制造成棒狀形式，但是代替地， 可以是任意形狀的固態(tài)本體，其具有一個或者多個LED設(shè)置在其中， 以及具有使得光沿著需要的方向射出本體的反射器。具有曲面或者圓 形截面的本體提供了透鏡效果，這樣放大了產(chǎn)生的光束。
如圖7中40所示，反射器可以從本體分離，并且通過例如接近本 體放置的燈殼的部分來提供。應(yīng)當(dāng)理解，任何以小于40。的角度撞擊本體的壁的本體內(nèi)部光子都 將被反射回本體內(nèi)，并且不能逸出直到由反射器17反射出。
本發(fā)明不限于僅僅上述實施例，例如如本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易想 到的，在沒有脫離如所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明范圍的情況下，可 以進(jìn)行很多變形。
所述發(fā)光裝置的一種商業(yè)應(yīng)用是用于超市中的大型冷凍展示柜或
冰箱，傳統(tǒng)地，1.5米熒光燈管被垂直地間隔設(shè)置，然而這樣的管子對
可以由根據(jù)本發(fā)明的單個裝置取代，所述單個裝置被，例如，水平放 置在門或類似物上方。本裝置比熒光燈管更安全，因為其具有固體結(jié) 構(gòu)，所以這樣其不容易因?qū)⒇浳锓湃牖蛘吣贸鰴还穸艿綋p壞。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，包括半透明或者透明的本體，所述本體由保持光的全內(nèi)反射的材料制成；至少一個電能光源，所述電能光源被設(shè)置在所述本體中，使得從所述電能光源發(fā)射的光在其中被基本上全內(nèi)反射；以及反射器，所述反射器將來自所述本體的光反射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的發(fā)光裝置，其中所述本體為柱狀形式， 至少一個孔大體上沿著徑向或者橫向延伸進(jìn)入所述本體，所述光源被 設(shè)置在所述孔中，使得從所述光源發(fā)射的光大體上垂直于所述孔的軸 線被導(dǎo)入到所述本體中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中，由所述光源或者每個 光源發(fā)射的光被引導(dǎo)為平行于所述本體的中心縱向軸線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，所述反 射器是位于或者接近所述本體表面并沿本體延伸的漫反射帶。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)光裝置，其中，所述反射器被定 位為使得沿著平行于所述孔或者每個孔的方向反射來自所述本體的 光。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，所述本體 是固體透明棒。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，所述本體 是丙烯酸材料的。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，所述光源 或者每個光源是發(fā)光二極管(LED)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中，提供兩個或者更多個 徑向的孔，并將所述兩個或者更多個徑向的孔沿著所述本體的長度間隔設(shè)置，每個孔容納背靠背設(shè)置的一對LED。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中，所述孔或每個孔具 有圓形截面并且通過在所述本體上徑向鉆孔形成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中，所述反射器是沿著 所述本體延伸并具有比所述孔或者每個孔的直徑大的寬度的帶。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置，其中，所述LED或者每個 LED安裝在電路板上，所述電路板本身安裝在金屬散熱器上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中，所述孔或者每個孔 僅僅延伸穿過部分的所述本體，每個孔的封閉端具有反射表面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其中，所述孔或者每個孔 充填有指標(biāo)匹配的液體或者樹脂，以輔助將熱從所述光源傳導(dǎo)出去，并增強(qiáng)到所述本體內(nèi)的光耦合。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其中，所述本體通過鑄造 而成，所述光源或者每個光源嵌入在所述本體的材料內(nèi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，所述 本體由端對端連接的透明棒的若干段形成，每一段包括一個或者多個 光源。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，所述 本體由彎曲形成環(huán)的固體透明棒的段形成，所述棒的端部結(jié)合在一起。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，所述 本體以環(huán)結(jié)構(gòu)形成或鑄造。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的發(fā)光裝置，其中，所述 反射器與所述本體分離。
全文摘要
一種發(fā)光裝置，包括透明丙烯酸或者玻璃棒(10)，所述棒具有一系列孔(11)，其部分地穿過所述棒而平行地鉆孔，并沿所述棒的長度間隔開，每個孔(11)包括一對LED(12)，使得從其發(fā)射的光沿著棒的長度方向被漫射；以及沿著棒設(shè)置的反射帶(17)，其沿平行于孔(11)的軸線方向從棒(10)向外反射光束，以提供用于顯示目的的照明或者環(huán)境光。
文檔編號F21S4/00GK101631985SQ200780047038
公開日2010年1月20日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者莫頓·格拉哈姆 申請人:莫頓·格拉哈姆