照明器件和灯具的制作方法

本发明涉及包括管状体的照明器件，多个固态照明元件适配到管状体内。

本发明还涉及包括这种照明器件的灯具。

背景技术：

随着人口的持续增长，越来越难以满足世界的能源需求以及控制碳排放以抑制被认为是全球变暖现象的原因的温室气体排放。这些关注点驱动更加有效地使用电能以试图减少能源消耗。

一个这样的关注领域是照明应用，无论是家用还是商业设置。清楚的趋势是用更加节能的替换品来替换传统的能源低效的灯泡(诸如白炽灯或荧光灯泡)。确实，在许多管辖区域中，白炽灯泡的制造和销售被宣告为不合法，由此迫使消费者购买节能的可选物，例如当更换白炽灯泡时。

通过固态照明(SSL)器件来提供尤其具有潜力的可选物，该固态照明器件可以产生白炽灯泡或荧光灯泡的能源成本的几分之一的单位光输出。这种SSL元件的示例是发光二极管。

与基于SSL元件的照明器件相关联的问题是远不能制造可与诸如白炽灯或荧光灯泡的传统照明器件相比的外观的照明器件。由于消费者习惯于这种传统照明器件的外观，所以基于SSL元件的照明器件的接受度通常很大程度上取决于当与这种传统照明器件相比时该设备在操作中的外观的相似性。与传统照明器件不同的外观会阻碍基于SSL元件的照明器件的市场渗入，因为消费者可能不喜欢这种设备的不同外观。这例如在基于SSL元件的管状照明器件(诸如管状灯泡)中存在问题。

在图1中示出了这种现有技术的管状照明器件的示例。照明器件10包括管状体20，其内部空间包括印刷电路板30，多个LED 32以规则的间隔安装在印刷电路板上。LED 32用作点光源，其可以为照明器件10给出显著不同于荧光管的外观(其通常产生基本均质或均匀的发光输出)的斑点状发光外观。

为了使照明器件10产生更均匀的发光输出，管状体20可用作漫射器，例如由均匀漫射的塑料形成管状体20或者通过提供具有漫射器涂层的玻璃或塑料的管状体20。可进一步期望这种漫射器以防止LED可被直接观察到，例如防止炫光。然而，可以要求高等级的漫射以生成期望的均匀发光分布。这例如是如果照明器件10包括相对较少数量的LED 32的情况，在这种情况下，LED 32通过相对较大的距离隔开。如果要求这种高水平的漫射，这意味着由LED 32生成的光通常在离开该管状体之前在管状体20内反射多次。这会显著降低照明器件10的光学效率，而这是不期望的。

此外，由于印刷电路板30防止由LED 32生成的光朝向在印刷电路板30下方管状体20的圆弧部分反射(即，管状体20的没有被直接暴露给LED 32的发光输出的一部分)的事实，近似只有一半的管状体20的圆周用作光出射窗。图2示出了图1的照明器件10的截面光分布图，以及图3示出了沿着管状体20的图1的照明器件10的光分布图，清楚看出，由照明器件10产生的发光分布被限制于近似180°的视角范围内，这是因为横跨管状体20的宽度延伸的平面印刷电路板30的存在。

JP 2010-272496(A)公开了一种具有管状体的LED荧光照射装置，该管状体由半透明合成树脂制成的第一弧形部分和由金属制成的第二弧形部分组成。具有水平面和一对倾斜面的内壁位于管状体内，其中水平面被定位为比管状体中心更接近第二弧形部分。LED发光器件和磷光体安装在内壁的水平面的上表面上。所生成的荧光从内壁的几乎所有表面辐射到第一管状体，使得与图1的照明器件10相比，在增加的角度分布上产生漫射光输出。然而，该装置仍然要求很多的 漫射来得到期望的发光分布，这降低了装置的效率。

技术实现要素：

本发明寻求提供一种根据开始部分的照明器件，其可以以良好的效率在宽范围的视场角上产生发光分布。

本发明还寻求提供一种包括这种照明器件的灯具。

根据一个方面，提供了一种照明器件，其包括管状体，所述管状体包括安装在管状体内的载体，使得管状体包括：第一内部体积，通过管状体的第一弧形部分和载体来界定；以及第二内部体积，通过管状体的第二弧形部分和载体来界定，其中：载体支撑配置为向第一内部体积发射光输出的多个固态照明元件；并且第一弧形部分包括透明区域和模糊固态照明元件的半透明区域，所述透明区域从半透明区域延伸到载体。载体包括沿着管状体的长度延伸的中心区域，并且限定其中定位固态照明元件的凹部，凹部防止直接通过第一弧形部分的透明区域观察到固态照明元件。

本发明基于在浅角度下包括透明区域的实现，即，在载体和管状体的相会点附近，允许增加以最小的反射逃脱照明器件的光量，从而增加照明器件的发光效率，同时避免由照明器件产生的炫目的大量增加的风险。例如，这可通过成形载体来实现，使得固态照明元件不能够直接通过透明区域观察到，或者通过在诸如天花板灯具的灯具中定位管状照明器件来实现。

在一个实施例中，第一弧形部分包括一对透明区域，每一个透明区域都从半透明区域延伸到载体，所述透明区域相互面对，其中，半透明区域在透明区域之间延伸。通过在载体的任一侧上设置透明区域，由SSL元件生成的更多光可以最小反射逃脱管状体，从而进一步增加照明器件的发光效率。

半透明区域可以实现为管状体的集成部分，例如通过蚀刻管状体的一部分或者通过共同挤压。可选地，半透明区域可以包括位于管状体的表面部分上的半透明膜。

载体可包括散热器以确保由SSL元件生成的热量被有效耗散，从而确保SSL元件在期望的温度范围内进行操作。

固态照明元件可安装在被所述载体支撑的印刷电路板上。可选地，SSL元件可直接安装在载体上。

在一个实施例中，载体包括面对第一内部体积的反射表面。这增加了被载体反射的光量，使得提高了照明器件的总体发光效率。反射表面可以是镜面反射或散射反射。

反射表面可包括：中心部分，包括多个开口，每一个都暴露固态照明元件中的一个；一对倾斜第一部分，从所述中心部分延伸并且限定其中定位固态照明元件的沟槽；以及一对第二部分，每一个都从一个第一部分延伸到管状体。通过在反射沟槽中设置SSL元件，进一步减小了可直接观察到SSL元件的视场角的范围，使得可以增加透明部分，从而进一步增加了可直接逃脱管状体的光量，这进一步增加了照明器件的发光效率。

有利地，第一部分与第二部分成角度至管状体，使得第一弧形部分在大于180°的角度范围上延伸。这增加了照明器件输出光的角度范围(因为第一弧形部分限定照明器件的光出射部分)，这可以使照明器件进一步改进外观，并且可进一步增加照明器件的发光效率。

反射表面可实现为是散热器上的反射层，这具有散热器本身不必须反射的优势，从而增加了散热器的设计灵活性，因为还可以考虑非反射材料。可选地，散热器本身可以是反射性的，在这种情况下，可以省略反射层。

在一个实施例中，载体还包括一对弧形载体部分，每个弧形载体部分都沿着管状体的第二弧形部分的一部分延伸。这增加了载体和管状体之间的接触表面，可帮助在管状体内固定载体，并且可增加载体和管状体之间的热传送，这在载体用作散热器的情况下尤其有利，因为增加的热传送意味着散热器将具有改进的能力，利于在照明器件中包括大量的SSL元件或更大功率的SSL元件。

管状体可以是玻璃体或塑料体。在管状体是塑料体的情况下，可 以从聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或它们的混合物中选择塑料。这种塑料或聚合物可以被制造为具有极好的光学特性以及良好的导热性，因此尤其适合用作这种管状体的材料。

在一个实施例中，半透明区域形成管状体(120)的25-40％，诸如三分之一的所述管状体。换句话说，半透明区域可在90°-144°的范围内覆盖管状体的弧形部分，因为包括半透明区域的第一弧形部分通常在管状体的至少180°上延伸，这意味着第一弧形部分的至少大约36°是透明的，以确保照明器件具有期望的发光效率。

照明器件可进一步包括用于驱动多个固态照明元件的驱动电路，所述驱动电路定位在第二内部体积中。这具有驱动电路不能被外部观察者观察到的优势，从而改进了照明器件的外观。

根据另一方面，提供了一种灯具，其包括根据上述一个或多个前述实施例的照明器件。这种灯具例如可以是照明器件的保持器(例如天花板灯具)或者集成照明器件的装置。

附图说明

通过参照附图的非限制性示例并且更加详细地描述本发明的实施例，其中

图1示意性示出了现有技术的管状照明器件的立体图；

图2描绘了图1的现有技术的管状照明器件产生的截面发光分布的曲线；

图3描绘了在管状体的方向上由图1的现有技术的管状照明器件产生的发光分布的曲线；

图4示意性描绘了根据本发明实施例的照明器件的截面；

图5示意性描绘了图4的照明器件的立体图；

图6更详细描绘了图4的照明器件的方面；

图7描绘了由图4的照明器件产生的截面发光分布的曲线；

图8描绘了在管状体的方向上由图7的照明器件产生的发光分布 的曲线；

图9示意性描绘了根据本发明另一实施例的照明器件的截面；

图10示意性描绘了根据本发明又一实施例的照明器件的截面；以及

图11示意性描绘了根据本发明的示例性实施例的灯具的截面。

具体实施方式

应该理解，附图仅仅是示意性的并且不按比例绘制。还应该理解，在附图中使用相同的参考标号以表示相同或相似的部分。

图4示意性描绘了根据本发明实施例的照明器件100的截面，而图5示意性描绘了照明器件100的立体图。照明器件100包括容纳载体130的管状体120，其中载体横跨管状体120的宽度延伸，从而将管状体120的内部体积划分为由载体130和管状体120的第一弧形部分121界定的第一内部体积102以及由载体130和管状体120的第二弧形部分124界定的第二内部体积104。

载体130通常承载多个固态照明(SSL)元件32，例如发光二极管。多个SSL元件32可以以任何适当的图案沿着载体130隔开。例如，SSL元件32可以在管状体120的长度方向上沿着载体30等距隔开。可通过载体130承载任何适当数量的SSL元件32。在一个实施例中，SSL元件32可以安装在诸如印刷电路板30的支撑结构上，如图4所示，可以通过载体130来承载支撑结构。每个SSL元件32可以安装在独立的支撑结构上或者至少一个SSL元件32可以共享支撑结构。例如，SSL元件32可安装在单个支撑结构上。可选地，SSL元件32可直接安装在载体130上。

在一个实施例中，载体130用作用于多个SSL元件32的散热器。载体130可由任何适当的材料制成，在载体130用作散热器的情况下，该材料可以是导热材料。这种导热材料的示例包括金属和合金合金。尤其适合的金属是铝，因为铝比较柔韧，使得载体130可以容易地成形为期望形状。然而，应该理解，其他适当的导热材料(诸如其他适 当的金属)对于本领域技术人员来说是容易得到的，并且任何这些适当的可选可被构思用于根据本发明实施例的照明器件100。

SSL元件32被放置为它们的发光表面面向第一内部体积102。换句话说，SSL元件32被配置为将光发射到第一内部体积102中。为了防止SSL元件32在照明器件100的正常使用中被直接观察到，管状体120的第一弧形部分121包括半透明区域122，用于在这种正常使用中模糊SSL元件32。半透明区域122可用作由SSL元件32生成的光的漫射器，使得SSL元件32不能被检测为独立的发光点源而是照明器件100将在正常使用中给出均匀的外观。

在至少一些实施例中，半透明区域122覆盖管状体120的圆周的至少25％，诸如圆周的三分之一。在一个实施例中，半透明区域122覆盖管状体120的圆周的25-40％，即，在管状体120的全360°圆周的大约90°至大约145°的角度范围上延伸，尽管可选范围可根据照明器件100使用的应用领域而同样可行。在至少一些实施例中，SSL元件32和半透明区域122相对于管状体120的垂直对称面而呈中心布置。

第一弧形部分121还包括至少一个透明区域123(通过虚线表示其边界)，该透明区域从半透明区域122延伸到载体130。在图4中，照明器件100包括彼此面对的一对透明区域123，即位于载体130的相对端。在图4中，相对的透明区域123的尺寸相等。然而，应该理解，这仅仅是非限制性示例，并且一个透明区域123大于另一个同样可行。相似地，一个透明区域123被半透明区域代替同样可行，例如，半透明区域122从在载体130的一端处的透明区域123延伸到载体130的另一端。此外，一个或多个透明区域123是图案化区域(例如包括透明和半透明部分的图案的区域)同样可行。其他变形对本领域技术人员来说是显而易见的。

半透明区域122与一个或多个透明区域123的组合的具体优势在于，SSL元件32可以以相对较大的距离隔开(即，相对较少数量的SSL元件32可集成在照明器件100中)，因为重度漫射半透明区域122 可用于确保由SSL元件32生成的光被漫射到SSL元件32不再被观察为独立的发光电源(光斑)的这种程度。由于至少一个透明区域123的存在，由于大量的光在管状体120内最少量的反射之后通过至少一个透明区域123离开照明器件100的事实，在用于这种重度漫射半透明区域122的发光效率方面仅存在适度的性能代价，因此减小了这种反射光在照明器件100内被不利地吸收的可能性。

在正常操作中，照明器件100可装配到诸如天花板支架(armature)的灯具中，其中，半透明区域122将面对照明器件100的任何外部观察者。从而，这些观察者不经历照明器件100的炫目，因为观察者不直接暴露给SSL 32生成的光。然而，由于照明器件100中至少一个透明区域123的存在，至少一些光可通过至少一个透明区域123离开照明器件100而不被反射或具有最小的反射，从而增加了照明器件100的发光输出，即提高了照明器件100的发光效率。由于至少一个透明区域123在照明器件100的正常使用期间不直接被外部观察者看到，所以至少一个透明区域123的存在不会显著增加这些观察者面对炫目问题的风险。

在一个实施例中，载体130包括定位SSL元件32的中心区域，该中心区域沿着管状体120的长度延伸。中心区域可以限定SSL元件32所位于的凹部或沟槽，凹部防止SSL元件32直接通过第一弧形部分121的一个或多个透明区域123被观察到。此外，载体130可以包括从载体130的中心区域延伸到管状体120的内壁的部分131。部分131还可以称为从中心区域延伸的翼。

部分131可以相对于管状体120的水平对称面以任何角度从中心区域延伸。然而，在优选实施例中，部分131被成角度为使得它们至少部分地在管状体120的内壁的方向上在水平对称面的下方延伸并且远离该水平对称面延伸，从而第一弧形部分121在大于180°的角度范围上延伸，即形成大于一半的管状体120的弧形表面。这样的优势在于一个或多个透明区域123的大小可以增加，使得可以增加可通过这些一个或多个透明区域123离开管状体120的光量，从而提高照明 器件100的发光效率以及增加由照明器件100产生的角度发光分布，这将在下面更详细地说明。

在一个实施例中，载体130还包括一对弧形载体部分132，每个弧形载体部分132都沿着管状体120的第二弧形部分124的一部分从部分131延伸。可包括在载体132的设计中的弧形载体部分132增加了载体130与管状体120之间的接触面积。例如，这可期望用于固定管状体120内的载体130和/或增加载体130与管状体120之间的热量传送，这例如尤其当载体130还用作用于SSL元件32的散热器时相关。增加的热量传送利于使用大量和/或更强大的SSL元件32，因为在这种情况下生成的增加的热量可以有效地被散热器消散并经由管状体120传送至照明器件100的周围。

载体130的面对第一内部体积102的表面部分优选是反射性的，以确保由SSL元件32生成通过半透明区域122以及一个或多个透明区域123离开照明器件100的光量被最大化。为此，载体130可以由反射材料制成，诸如抛光金属或金属合金，例如抛光铝。可选地，如图4和图5所示，照明器件100可进一步包括安装在载体130上方的反射层140，使得反射层140位于载体130和第一内部体积102之间。任何适当的反射材料(例如，反射箔等)可用于反射层140。

反射层140优选包括中心部分142，其包括多个开口143，每一个开口都暴露一个所述固态照明元件32。这在图6中更详细示出，其中图6示意性描绘了照明器件100的一部分的立体图，其中为了清楚而去掉了管状体120的一部分。反射层140还包括从反射层140的中心部分142延伸的一对倾斜第一部分144。倾斜第一部分144限定固态照明元件所位于的沟槽145。

如前所述，这种沟槽145的目的在于防止SSL元件32直接从照明器件100外观察到，这例如帮助防止炫目。反射层140可进一步包括一对第二部分146，每个第二部分146都从一个第一部分144延伸到管状体120。第二部分146可以与载体130的翼部131紧密接触。从而，每个第二部分146都可以朝向管状体120与第一部分144成角 度，使得如上面更详细说明的，第一弧形部分121在大于180°的角度范围上延伸。

如前所述，可以在载体130包括面对第一内部体积102的反射表面的情况下省略反射层140。另一方面，反射层140的存在允许载体130的形状和反射层140的形状的单独优化。这尤其在载体130和反射层140的对应中心区域中相关，其中，载体130例如可以要求与支撑结构(例如，SSL元件32的印刷电路板30)的形状匹配的形状，其中反射层140的中心区域通过中心部分142来限定，并且第一部分144可以成形为使得沟槽145具有期望的光学特性以实现由SSL元件32生成的光在期望的反射角度下的反射，例如通过选择用于第一部分144的适当倾斜角度。倾斜角度可以定义为管状体120的水平对称面与第一部分144的平面之间的角度。

由于具有与SSL元件32的尺寸匹配的尺寸的反射膜140中的中心部分142中的开口143的存在，独立的反射层140具有SSL元件32可以有效被反射表面包围的进一步的优势。从而，由于极大避免了发光设备100内的SSL元件32发射的光的吸收的事实，照明器件100的发光效率被最大化。

第二内部体积104可用于容纳用于驱动多个SSL元件32的一个或多个驱动电路150。第二内部体积104通常不能在照明器件100的正常使用期间被看到，使得不需要模糊第二内部体积104，即，界定第二内部体积104的第二弧形部分124可以是透明的，这具有管状体120可具有由第二弧形部分124和第一弧形部分121的透明部分123形成的单个透明部分。然而，第二弧形部分124至少部分半透明同样可行。

图7描绘了图4至图6的照明器件100的截面光分布图，以及图8描绘了图4至图6的照明器件100沿着管状体20的光分布图。从图7的光分布图中明显看出，照明器件100能够以良好的光强度在近似260°的角度范围上产生光分布，从而表明与现有技术的照明器件(诸如照明器件10)相比提高了照明器件100的发光效率。

应该理解，如上面更详细解释的，可以通过改变管状体120的第一弧形部分121扩展的角度范围来调整角度发光分布。在一个实施例中，第一弧形部分121扩展的角度范围被最大化，即，第二内部体积104的尺寸被最小化，使得一个或多个驱动电路150紧紧地装配到第二内部体积104中，即，第二内部体积104的不被占用的部分被最小化。如上面更详细说明的，这可以通过提供部分131(以及反射层140的第二部分146，如果存在的话)与之相应成角度的载体130(以及反射层140，如果存在的话)来实现。

关于这点，注意，管状体120可以由任何适当的透明材料(诸如玻璃)或适当的聚合物(诸如PC、PMMA和PET)制成。以任何适当的方式来形成半透明区域122，例如通过蚀刻玻璃或聚合物的一部分以形成半透明部分122。可选地，在聚合物管状体120的情况下，可通过以下方式形成半透明区域122：将漫射颗粒或颜料混合到管状体120的一部分中以限定半透明区域122，或者通过使用透明聚合物共同挤压以形成第二弧形部分124和透明区域123以及半透明聚合物来形成半透明区域122。

图9示意性描绘了照明器件100的另一实施例。图9所示的照明器件100与图4至图6所示的照明器件100相同，除了半透明区域122通过向管状体120的外部表面部分施加半透明膜160来形成。任何适当的材料都可用于形成半透明膜160。半透明膜160可以任何适当的方式(例如使用粘合剂、通过静电接合等)粘附至管状体120的外部表面部分。半透明膜160不是必须施加至管状体120的外表面部分；图10示意性描绘了照明器件100的一个实施例，其中，半透明膜160被施加至管状体120的内表面部分以形成半透明区域122。

在一个实施例中，照明器件100是诸如管状LED灯泡的管状灯泡。尽管在任何附图中都未示出，但照明器件100可在管状体120的端部处包括盖或者在管状体120的相对端处包括一对盖，用于将照明器件120连接至电源，这是本领域公知的。

根据本发明实施例的照明器件100可有利地包括在灯具中，诸如 照明器件的保持器，例如天花板灯具、用于在橱柜等下方装配的支架、集成照明器件的装置(例如，抽油烟机)等。图11示意性描绘了灯具200，其包括装配在灯具200的壳体210中的多个照明器件100。灯具200还包括光出射窗220，光出射窗220任选地可以包括波束成形装置，诸如一个或多个透镜阵列、反射器等。可选地，光出射窗220可简单地通过壳体210中的开口来形成。壳体210的内表面可以是反射性的，以在除朝向光出射窗220的方向之外的方向上反射离开照明器件100的光，诸如通过对应的透明区域123(在图4、图5、图9和图10中详细示出)离开照明器件100的光。

具体地，由于如图7所示照明器件100能够在90°角度外生成大量的光量(相对于SSL元件32产生的发光分布的光轴来限定)，所以照明器件100能够生成向后的光，即朝向壳体210与光出射光220相对的表面，尽管SSL元件32的对应发光表面面对光出射窗220。从而，包括照明器件100的灯具200能够产生非常类似于由包括传统银光或磷光灯管的灯具产生的外观的外观，而不经历所生成的朝向壳体210与光出射窗220相对的表面的光在垂直于该表面的方向上引起的发光效率的损失，犹如具有这种荧光或磷光灯管的情况，因为在这种垂直角度上生成的光被反射回到灯管。

此外，由照明器件100产生的发光分布角度的增加用于照射居所区域(诸如办公空间、房间、门厅、运动区域等)的多个灯具200的发光输出中产生更好的均匀性，即使这些灯具200相对较远地隔开。在非限制性示例中，这种灯具200可以是天花板支架，例如集成在悬置天花板中的支架。这种灯具200的其他示例对于本领域技术人员来说是直接显而易见的。

应该注意，上述实施例是示意性的而不用于限制本发明，并且本领域技术人员能够设计许多可选实施例而不背离所附权利要求的范围。在权利要求中，括号之间的任何参考标号不应解释为限制权利要求。词语“包括”不排除权利要求中所列元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前的词语“一个”不排除多个这种元件的存在。本发 明可以通过包括多个分立元件的硬件来实施。在包括多个装置的设备权利要求中，多个这些装置可以通过同一个硬件实施。在相互不同的从属权利要求中引用的特定措施的仅有事实不表示这些措施的组合不能用于获利。