Осветительное устройство с сид и передающим основанием, включающим люминесцентный материал
Осветительное устройство (10), включающее в себя: светоизлучающий диод (20) (СИД), излучающий излучение СИД (21), передающее основание (50), включающее в себя люминесцентный материал (51), где люминесцентный материал (51) расположен, чтобы поглощать, по крайней мере, часть излучения СИД (21) и излучать излучение люминесцентного материала (13), при этом СИД (20) и люминесцентный материал (51) расположены, чтобы генерировать свет (115) предварительно установленного цвета; просвечивающее выходное окно (60), расположенное, чтобы передавать, по крайней мере, часть света (115); углубление СИД (11) и углубление рассеивателя (12), при этом углубление СИД (11) имеет боковую стенку углубления СИД (45) и поперечное сечение углубления СИД (211), углубление рассеивателя (12) имеет боковую стенку углубления рассеивателя (41) и поперечное сечение углубления рассеивателя (212), передающее основание (50) находится далее по ходу относительно СИД (20) и ранее по ходу относительно просвечивающего выходного окна (60); углубление СИД (11) находится ранее по ходу относительно передающего основания (50) и далее по ходу относительно СИД (20); углубление рассеивателя (12) находится далее по ходу относительно передающего основания (50) и ранее по ходу относительно просвечивающего выходного окна (60); а отношение поперечного сечения углубления рассеивателя (212) и поперечного сечения углубления СИД (211) находится в интервале от 1,01 до 2. Изобретение обеспечивает возможность создания осветительного устройства, которое имеет практически неокрашенный внешний вид в выключенном состоянии. 11 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к осветительному устройству с передающим основанием, включающим люминесцентный материал.
Уровень техники изобретения
Осветительные устройства, включающие передающее основание с люминесцентным материалом, известны в данной области техники. Передающие керамические слои или люминесцентная керамика и методы их изготовления известны в данной области техники. Например, можно сослаться на US2005/0269582, US2006/0202105, WO2006/097868, WO2007/080555, US2007/0126017 и на WO2006/114726.
US2005/0269582, например, раскрывает полупроводниковое светоизлучающее устройство, совмещенное с керамическим слоем, который расположен на пути света, излучаемого светоизлучающим слоем. Керамический слой составлен из или включает материал, преобразующий длину волны, такой как люминесцентный материал.
Сущность изобретения
Недостатком систем известного уровня техники может быть то, что применение люминесцентного материала в качестве выходного окна или в качестве материала, видимого наблюдателю, может привести к окрашиванию выходного окна, особенно в желто-оранжевый цвет, когда система находится в выключенном состоянии. Это в случае, когда окно, покрытое люминесцентным материалом, может наблюдаться напрямую, например, когда это окно является светоизлучающим выходным окном. Такой окрашенный внешний вид лампы (или осветительного устройства) обычно не желаем; обычно предпочтителен бесцветный внешний вид.
Таким образом, аспектом изобретения является предоставление альтернативного осветительного устройства, которое предпочтительно также устраняет один или более из описанных выше недостатков. В частности, аспектом изобретения является предоставление осветительного устройства, которое имеет практически неокрашенный внешний вид в выключенном состоянии, как во многих традиционных колбах с матовым стеклом.
Другим аспектом изобретения является предоставление устройства с улучшенной эффективностью.
В первом аспекте изобретение предоставляет
a. светоизлучающий диод (СИД), сделанный, чтобы излучать излучение СИД;
b. передающее основание, включающее люминесцентный материал, где люминесцентный материал сделан для того, чтобы поглощать, по крайней мере, часть излучения СИД и излучать излучение люминесцентного материала, где СИД и люминесцентный материал сделаны так, чтобы генерировать свет предварительно установленного цвета;
c. просвечивающее выходное окно, сделанное, чтобы пропускать, по крайней мере, часть света;
d. углубление СИД и углубление рассеивателя, где углубление СИД имеет боковую стенку углубления СИД и поперечное сечение углубления СИД, а углубление рассеивателя имеет боковую стенку углубления рассеивателя и поперечное сечение углубления рассеивателя,
где по отношению к СИД,
- передающее основание находится дальше по ходу относительно СИД и раньше по ходу относительно просвечивающего выходного окна;
- углубление СИД находится раньше по ходу относительно передающего основания и далее по ходу относительно СИД;
- углубление рассеивателя находится далее по ходу относительно передающего основания и ранее по ходу относительно просвечивающего выходного окна; и
- отношение поперечного сечения углубления рассеивателя и поперечного сечения углубления СИД находится в интервале порядка от 1,01 до 2.
Таким образом, преимущественно, предоставляется альтернативное осветительное устройство. Кроме того, преимущественно, эффективность устройства, похоже, выше, чем у устройств, которые имеют отношение поперечное сечение углубления рассеивателя/поперечное сечение углубления СИД, равное 1.
В специальном варианте осуществления отношение поперечного сечения углубления рассеивателя и поперечного сечения углубления СИД находится в интервале порядка от 1,01 до 1,5, в частности, от 1,01 до 1,2. С таким отношением поперечное сечение углубления рассеивателя/поперечное сечение углубления СИД, заданным здесь, может быть получена лучшая эффективность устройства, при том, что при отношении, равном порядка 1, эффективность может быть ниже. При большей эффективности энергия может быть сохранена. Кроме того, меньше СИД можно применить в устройстве и/или меньше устройств могут быть применены, при том, что световой выход устройств(а) остается таким же.
В варианте осуществления боковая стенка углубления СИД включает отражатель углубления СИД, сделанный, чтобы отражать излучение СИД и, как вариант, излучение люминесцентного материала назад в углубление СИД, где отражатель углубления СИД имеет отражающую способность при перпендикулярном освещении видимым светом порядка 95%, в частности, по крайней мере, порядка 98%, по крайней мере, в синем диапазоне. Применение (относительно толстого) отражателя углубления СИД является относительно простым способом уменьшить поперечное сечение углубления углубления СИД относительно поперечного сечения углубления рассеивателя. Так как стенки поперечного сечения углубления рассеивателя могут также включать отражатель (отражатель углубления рассеивателя), значение, большее, чем примерно 1 для отношения поперечного сечения углубления рассеивателя и поперечного сечения углубления СИД может быть, например, получено путем применения отражателя углубления СИД, который будет толще, чем отражатель углубления отражателя. Другие варианты получения желаемого отношения описаны ниже.
В специальном варианте осуществления отражатель углубления СИД включает рассеивающий отражатель, и, в частности, является рассеивающим отражателем. В варианте осуществления отражатель углубления СИД включает один или более материалы, выбранные из группы, состоящей из тефлона, МВПЭТ (микровспененного полиэтилентерефталата) и TiO2 в виде частиц в матричном материале. В другом варианте осуществления отражатель углубления СИД включает зеркальный отражатель и, в частности, является зеркальным отражателем. Еще в одном другом варианте осуществления отражатель углубления СИД включает рассеивающий и зеркальный отражатель. Например, отражатель может быть частично зеркальным и частично рассеивающим.
В специальном варианте осуществления передающее основание имеет толщину передающего основания в интервале порядка от 0,1 до 5 мм, в частности порядка от 0,1 до 2 мм, как, например, порядка от 0,2 до 2 мм, более конкретно, порядка от 0,4 до 2 мм.
Отражатель углубления СИД может в варианте осуществления иметь толщину отражателя в интервале порядка от 0,2 до 5 мм, в частности, порядка от 0,3 до 4 мм. В частности, отношение толщин толщины отражателя и толщины передающего основания находится в интервале порядка от 0,5 до 10, в частности, в интервале порядка от 1 до 6, более конкретно, в интервале порядка от 1,1 до 5. Таким образом, лучшие результаты относительно эффективности осветительного устройства могут быть получены.
В варианте осуществления углубление рассеивателя и углубление СИД могут независимо иметь форму, выбранную из группы, состоящей из цилиндра, куба, прямоугольного параллелепипеда (также называемого прямоугольной призмой), пятиугольной призмы и шестиугольной призмы (т.е. шестиугольной формы). В специальном варианте осуществления углубление СИД и/или углубление рассеивателя имеют форму цилиндра. Еще в одном другом специальном варианте осуществления углубление СИД и/или углубление отражателя имеет шестиугольную форму. В частности, в случае шестиугольных видов/форм отражатель углубления СИД может включать зеркальный отражатель или сочетание рассеивающего и зеркального отражателя.
Кроме того, в варианте осуществления углубление рассеивателя и углубление СИД могут независимо иметь форму, выбранную из группы, состоящей из усеченного сверху конуса, усеченного сверху параболоида вращения, усеченной сверху пирамиды с многоугольным основанием, где многоугольное основание имеет 3 или боле углов (как, например, четырехугольная усеченная пирамида (усеченная сверху квадратная пирамида), усеченная сверху пятиугольная пирамида, усеченная сверху шестиугольная пирамида). Здесь термин «усеченная сверху» относится к формам, где углубление рассеивателя или углубление СИД имеют такие геометрические формы, где верхняя часть находится выше по ходу, а основание геометрической формы находится ниже по ходу. В специальном варианте осуществления углубление СИД и углубление рассеивателя независимо имеет форму, выбранную из группы, состоящей из усеченного сверху конуса и усеченного сверху параболоида вращения. В другом специальном варианте осуществления углубление СИД и углубление рассеивателя независимо имеют форму усеченной сверху шестиугольной пирамиды. Таким образом, стенки углубления СИД и стенки углубления рассеивателя могут независимо быть прямыми или сходящимися.
В частности, углубление СИД и углубление рассеивателя имеют одну и ту же форму (они все же могут иметь различные размеры). В частности, в варианте осуществления углубление СИД и углубление рассеивателя имеют форму цилиндра. В другом варианте осуществления углубление СИД и углубление рассеивателя имеют шестиугольную форму.
С предложенным осветительным устройством лампа может в частности выглядеть белой, когда она находится в выключенном состоянии и когда она освещена белым светом. Другие преимущества, особенно относительно систем, где обеспечивается люминесцентный материал на СИД, могут заключаться в том, что внутренне эффективная система (меньшее обратное отражение/повторное поглощение) может быть обеспечена, и что вариант теплого белого света (без значительного теплового охлаждения и с относительно «слабым» освещением люминесцентного материала) может быть обеспечен. Кроме того, осветительное устройство в соответствии с изобретением является относительно простой концепцией (может быть основано только на синих СИД, которые имеют преимущество относительно простой установки и управления), и выполним вариант с регулируемой цветовой температурой.
Отдаленный люминесцентный материал в основанных на СИД источниках света может быть очень выгоден в плане эффективности системы, в частности, для генерации света с низкой цветовой температурой (теплый белый). Применение покрытия из люминесцентного материала на передающем основании или пленки может привести к высокой эффективности системы, так как только небольшое количество света может быть отражено назад в СИД, где он имеет довольно большую вероятность быть поглощенным. Использование люминесцентного материала, отдаленного от СИД, может привести к увеличению эффективности до порядка 50% по сравнению с системами с люминесцентным материалом в блоке СИД.
Как упомянуто выше, применение слоя люминесцентного материала на поверхности, в частности излучающей поверхности (т.е. поверхности далее по ходу), выходного окна может привести к довольно насыщенному цвету этой поверхности, когда лампа выключена и когда она освещена белым светом. Степень насыщенности проявляющегося цвета выходного окна может быть уменьшена путем применения, в соответствии с изобретением, люминесцентного материала на (и/или в) передающем основании, расположенном между СИД и выходным окном из рассеивающего просвечивающего материала осветительного устройства. Просвечивающее выходное окно выступает в роли окна виртуального излучения (для приведенных далее оптических систем, где на свет могут также воздействовать для, например, установки формы луча). С увеличением расстояния между люминесцентным материалом (слоем) и просвечивающим выходным окном (обозначенным как рЛО) насыщенность цвета просвечивающего выходного окна может еще больше уменьшаться. Обычно насыщенность может быть уменьшена с около 62% до порядка 50% путем отделения слоя люминесцентного материала от просвечивающего выходного окна практически нулевым расстоянием (рЛО) между ними и может далее быть уменьшена до менее чем около 20% путем увеличения расстояния. Кроме того, путем распределения света из излучающего слоя люминесцентного материала через просвечивающее выходное окно, которое имеет более большую площадь поверхности по ходу (AEW1), чем площадь поверхности излучающего слоя люминесцентного материала (т.е. направленной по ходу площади (AS1) передающего основания) может также быть уменьшена насыщенность цвета просвечивающего выходного окна. Обычно при отношении площадей поверхности (AEW1/AS1), равном 8, насыщенность уменьшается до около 11% и может далее быть уменьшена путем дальнейшего увеличения отношения площадей поверхности.
Некоторые размеры, указанные выше и далее здесь, могут быть основаны на применении дополнительного рассеивания или отражения в системе. Что удивительно, эффективность системы, тем не менее, практически сохраняется, при том что обычно добавление большего количества рассеивающих и большего количества (частично) отражающих поверхностей в систему вызывает очень существенное уменьшение эффективности системы.
СИД и люминесцентный материал
В варианте осуществления СИД сделан так, чтобы излучать синее излучение, и люминесцентный материал включает (а) зеленый люминесцентный материал, сделанный, чтобы поглощать, по крайней мере, часть синего излучения СИД и чтобы излучать зеленое излучение, и (b) красный люминесцентный материал, сделанный, чтобы поглощать, по крайней мере, часть синего излучения СИД или, по крайней мере, часть зеленого излучения, или как, по крайней мере, часть синего излучения СИД, так и, по крайней мере, часть зеленого излучения, и чтобы излучать красное излучение. Таким образом, свет предварительно установленного цвета может являться белым светом. В зависимости от мощности других СИД, спектра синего излучения СИД и количества люминесцентного материала белый свет различных цветов может быть составлен.
В другом варианте осуществления СИД сделан так, чтобы излучать синее излучение, и в нем люминесцентный материал включает (а) желтый люминесцентный материал, сделанный, чтобы поглощать, по крайней мере, часть синего излучения и чтобы излучать желтое излучение, и, как вариант, (b) один или более другие люминесцентные материалы, сделанные, чтобы поглощать, по крайней мере, часть синего излучения СИД или, по крайней мере, часть желтого излучения, или как, по крайней мере, часть синего излучения, так и, по крайней мере, часть желтого излучения, и чтобы излучать излучение с длиной излучаемой волны, отличной от желтого излучения. Также, таким образом, свет предварительно установленного цвета может являться белым светом. В зависимости от спектров синего излучения других СИД, мощности СИД и количества люминесцентного материала белый свет различных цветовых температур может быть составлен. В отдельном варианте осуществления люминесцентный материал кроме желтого люминесцентного материала (а) также включает (b) красный люминесцентный материал, сделанный, чтобы поглощать, по крайней мере, часть синего излучения СИД или, по крайней мере, часть желтого излучения, или как, по крайней мере, часть синего излучения, так и, по крайней мере, часть желтого излучения, и чтобы излучать красное излучение. Этот красный люминесцентный материал может среди прочих быть применен для дальнейшего улучшения ККЦ (коэффициента качества цветопередачи).
В варианте осуществления осветительное устройство включает множество светоизлучающих диодов (СИД), сделанных, чтобы излучать излучение СИД, количеством порядка от 2 до 100, например, от 4 до 64.
Используемый здесь термин «белый свет» известен специалисту в данной области техники. Он, в частности, относится к свету, имеющему коррелированную цветовую температуру (КЦТ) между около 2000 и 20000 К, в частности, между 2700 и 20000 К, для общего освещения в частности в интервале между около 2700 К и 6500 К, и для целей фоновой подсветки в частности в интервале около 7000 К и 20000 К, и в частности в пределах около 15 СОЦС (среднеквадратичное отклонение цветового согласования) от BBL, в частности в пределах 10 СОЦС от BBL, более конкретно в пределах 5 СОЦС от BBL.
Термины «синий свет» и «синее излучение» в частности относятся к свету, имеющему длину волны в интервале порядка от 410 до 490 нм. Термин «зеленый свет» в частности относится к свету, имеющему длину волны в интервале порядка от 500 до 570 нм. Термин «красный свет» в частности относится к свету, имеющему длину волны в интервале порядка от 590 до 650 нм. Термин «желтый свет» в частности относится к свету, имеющему длину волны в интервале порядка от 560 до 590 нм.
Эти термины не исключают того, что отдельный люминесцентный материал может иметь широкополосное излучение с длинами(ой) волн(ы) вне интервала, например, порядка от 500 до 590 нм, порядка от 590 до 650 нм и порядка от 560 до 590 нм, соответственно. Тем не менее, основная длина волны излучения таких люминесцентных материалов (или СИД) будет определена в пределах данных интервалов. Таким образом, выражение «с длиной волны в интервале» в частности указывает на то, что излучение может иметь основную длину волны излучения в пределах заданного интервала.
Особенно предпочитаемые люминесцентные материалы выбираются из гранатов и нитридов, в частности с добавлением трехвалентного церия или двухвалентного европия, соответственно. Варианты осуществления гранатов в частности включают гранаты A3B5O12, где A включает, по крайней мере, иттрий или лютеций, и где B включает, по крайней мере, алюминий. В такой гранат можно добавить церий (Ce), празеодимий (Pr) или сочетание церия и празеодимия, в частности все же Ce. В частности, В включает алюминий (Al), тем не менее, В может также частично включать галлий (Ga) и/или скандий (Sc) и/или индий (In), в частности, до порядка 20% Al, более конкретно до порядка 10% Al (т.е. ионы B в основном состоят из 90 и более моль % Al и 10 и менее моль % одного или более из Ga, Sc и In); B может в частности включать до 10% галлия. В другом варианте B и O могут быть, по крайней мере, частично заменены Si и N. Элемент А может в частности быть выбран из группы, состоящей из иттрия (Y), гадолиния (Gd), тербия (Tb) и лютеция (Lu). Кроме того, Gd и/или Tb в частности присутствуют в количестве до 20% от А. В специальном варианте осуществления гранатовый люминесцентный материал включает (Y1-xLux)3B5O12:Ce, где x равен или больше 0 и равен или меньше 1.
Термин «:Ce» указывает на то, что часть ионов металла (т.е. в гранатах: часть ионов «А») в люминесцентном материале заменена на Ce. Например, в случае (Y1-xLux)3Al5O12:Ce часть Y и/или Lu заменена на Ce. Это известно специалисту в данной области техники. Ce заменит А в общем не более чем на 10%; в общем, концентрация Ce будет в интервале от 0,1 до 4%, в частности, от 0,1 до 2% (относительно А). В случает 1% Ce и 10% Y полная правильная формула должна быть (Y0,1Lu0,89Ce0,01)3Al5O12. Ce в гранатах находится в основном или только в трехвалентном состоянии, что известно специалисту в данной области техники.
В варианте осуществления красный люминесцентный материал может включать один или более материалы, выбранные из группы, состоящей из (Ba,Sr,Ca)S:Eu, (Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu и (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu. В этих структурах европий (Eu) в основном или только двухвалентен и замещает один или более из указанных двухвалентных катионов. В общем, Eu не будет присутствовать в количествах, больших чем 10% катиона, в частности в интервале около от 0,5 до 10%, более конкретно в интервале около от 0,5 до 5% относительно катиона(ов), который(ые) он замещает. Термин «:Eu» указывает на то, что часть ионов металла замещается на Eu (в этих примерах Eu2+). Например, в случае 2% Eu в CaAlSiN3:Eu правильная формула должна быть (Ca0,98Eu0,02)AlSiN3. Двухвалентный европий, в общем, заменит двухвалентные катионы, такие как указанные выше двухвалентные щелочноземельные катионы, в частности Ca, Sr или Ba.
Материал (Ba,Sr,Ca)S:Eu может быть также обозначен как MS:Eu, где M является одним или более элементами, выбранными из группы, состоящей из бария (Ba), стронция (Sr) и кальция (Ca); в частности, М включает в этой структуре кальций или стронций, или кальций и стронций, более конкретно, кальций. Здесь Eu вводится и заменяет, по крайней мере, часть М (т.е. один или более из Ba, Sr и Ca).
Кроме того, материал (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu может также быть обозначен как M2Si5N8:Eu, где М является одним или более элементами, выбранными из группы, состоящей из бария (Ba), стронция (Sr) и кальция (Ca); в частности, М включает в этой структуре Sr и/или Ba. В другом варианте осуществления М состоит из Sr и/или Ba (не учитывая присутствие Eu), в частности от 50 до 100%, в частности от 50 до 90% Ba, и от 50 до 0%, в частности от 50 до 10% Sr, такое как Ba1,5Sr0,5Si5N8:Eu (т.е. 75% Ba; 25% Sr). Таким образом, Eu вводится и замещает, по крайней мере, часть М, т.е. один или более из Ba, Sr и Ca.
Также материал (Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu может также быть обозначен как MAlSiN3:Eu, где М является одним или более из элементов, выбранных из группы, состоящей из бария (Ba), стронция (Sr) и кальция (Ca); в частности, М включает в этой структуре кальций или стронций, или кальций и стронций, более конкретно, кальций. Здесь Eu вводится и замещает, по крайней мере, часть М (т.е. один или более из Ba, Sr и Ca).
Термин «люминесцентный материал» здесь, в частности, относится к неорганическим люминесцентным материалам, которые также иногда обозначаются как люминофоры. Эти термины известны специалисту в данной области техники.
Передающее основание
В частности, на ненулевом расстоянии от СИД (т.е. в частности от светоизлучающей поверхности (или плат)) делают передающее основание.
Термин «передающее», здесь использованный, может в варианте осуществления относиться к прозрачному и может в другом варианте осуществления относиться к просвечивающему. Эти термины известны специалисту в данной области техники. Передающий в частности указывает на то, что передача света передающим основанием, в частности в синем диапазоне, чаще во всем видимом спектре (т.е. около 380-680 нм), осуществляется, по крайней мере, на порядка 20%, более конкретно на, по крайней мере, порядка 50%, еще более конкретно на, по крайней мере, порядка 80% (при перпендикулярном освещении передающего основания светом).
Передающее основание может поддерживать само себя, но оно может в варианте осуществления также являться гибкой пленкой, которая, например, растянута (например, между стенками углубления СИД или стенками углубления рассеивателя (смотри ниже) устройства). Передающее основание может иметь практически плоскую форму, такую как пластина, но может в другом варианте осуществления иметь практически выпуклую форму, такую как, например, купол.
Передающее основание может в варианте осуществления включать органический материал. Предпочтительные органические материалы выбираются из группы, состоящей из ПЭТ (полиэтилентерефталата), ПЭ (полиэтилена), ПП (полипропилена), ПК (поликарбоната), П(М)МА (поли(метил)метакрилата), ПЭН (полиэтиленнафталата), ПДМС (полидиметилсилоксана) и ЦОС (циклоолефинового сополимера). Поликарбонат дал, например, хорошие результаты.
Тем не менее, в другом варианте осуществления передающее основание включает неорганический материал. Предпочтительные неорганические материалы выбираются из группы, состоящей из стекол, (оплавленного) кварца, керамики и силиконов.
Как упомянуто выше, передающее основание включает, по крайней мере, часть люминесцентного материала. Тот факт, что передающее основание включает люминесцентный материал, не исключает того, что часть люминесцентного материала может быть установлена где-то еще в осветительном устройстве; тем не менее, в специальном варианте осуществления практически весь люминесцентный материал включен в передающее основание. Выражение «передающее основание включает люминесцентный материал» может относиться к передающему основанию, выбранному из группы, состоящей из передающего основания, в котором люминесцентный материал введен в передающее основание, передающего основания, которое само по себе является люминесцентным материалом, передающего основания, имеющего покрытие далее по ходу, включающее люминесцентный материал (сторона, направленная в сторону выходного окна), передающего основания, имеющего покрытие ранее по ходу, включающее люминесцентный материал (сторона, направленная в сторону СИД), или передающего основания, включающего как покрытие ранее по ходу, так и покрытие далее по ходу, включающие люминесцентный материал.
В предпочтительном варианте осуществления передающее основание имеет поверхность ранее по ходу, включающую покрытие, где покрытие включает, по крайней мере, часть люминесцентного материала. Такой вариант осуществления приносит пользу как от отдаленного расположения люминесцентного материала (т.е. отдаленного от СИД), так и от относительно удаленного расположения от выходного окна (уменьшение насыщенности цвета выходного окна, когда освещается белым светом).
В специальном варианте осуществления, по крайней мере, часть люминесцентного материала включает передающий керамический люминесцентный материал, где передающее основание включает передающий керамический люминесцентный материал. Таким образом, в этом варианте осуществления передающее основание является люминесцентной керамикой. Особенно подходящая люминесцентная керамика основана на гранатах, содержащих церий, как описано выше. Слои передающей керамики или люминесцентной керамики и методы их подготовки известны в данной области техники. Это, например, упоминается в заявке на патент U.S. с серийным номером 10/861,172 (US2005/0269582), в заявке на патент U.S. с серийным номером 11/080,801 (US2006/0202105) или в WO2006/097868, в WO2007/080555, в US2007/0126017 и в WO2006/114726. Документы и в особенности информация о подготовке слоев керамики, предоставленная в этих документах, вставлены здесь в качестве ссылки.
Использование передающего керамического слоя, включающего люминесцентный материал, вместо использования люминесцентного материала, нанесенного на СИД, делает доступным ненулевое расстояние между люминесцентным материалом и СИД. Это расстояние здесь обозначено как рЛС (расстояние между люминесцентным материалом и СИД). Расстояние рЛС в частности является наиболее коротким расстоянием. Это означает, что в варианте осуществления любое наиболее короткое расстояние между СИД и люминесцентным материалом равно или, в частности, больше 0 мм. В варианте осуществления расстояние между люминесцентным материалом и СИД (рЛС) находится в интервале от 0,5 до 50 мм, в частности в интервале от 3 до 20 мм.
Передающее основание имеет поверхность ранее по ходу с эффективным лицевым диаметром ранее по ходу передающего основания (DS1). Здесь применен термин «эффективный диаметр». Передающее основание может иметь круглую форму, имеющую диаметр, но может также иметь другие формы. Площадь поверхности (AS1) любой лицевой поверхности ранее по ходу может быть, тем не менее, применена для того, чтобы рассчитать эффективный диаметр (DS1=2√(AS1/π)). В специальном варианте осуществления отношение рЛС/DS1 находится в интервале от 0,01 до 1, в частности в интервале от 0,05 до 5, более конкретно в интервале от 0,1 до 0,4. В этих интервалах могут быть получены особенно хорошие результаты.
Осветительное устройство может включать более одного передающего основания, при том что одно или более из таких передающих оснований включают люминесцентный материал, возможно, с различными расстояниями между люминесцентным материалом и СИД (рЛС). Более одного передающего основания могут, например, включать различные люминесцентные материалы.
Просвечивающее выходное окно
В частности, на ненулевом расстоянии от поверхности далее по ходу от передающего окна, далее по ходу от передающего окна расположено просвечивающее выходное окно. Это выходное окно сделано так, чтобы позволить свету осветительного устройства выходить из осветительного устройства.
Просвечивающее выходное окно может иметь практически плоскую форму, как пластина, но может в другом варианте осуществления иметь практически выпуклую форму, как, например, купол.
Просвечивающее выходное окно может в варианте осуществления включать органический материал. Предпочтительные органические материалы выбираются из группы, состоящей из ПЭТ (полиэтилентерефталата), ПЭ (полиэтилена), ПП (полипропилена), ПК (поликарбоната), П(М)МА (поли(метил)метакрилата), ПЭН (полиэтиленнафталата), ПДМС (полидиметилсилоксана) и ЦОС (циклоолефинового сополимера).
Тем не менее, в другом варианте осуществления просвечивающее выходное окно включает неорганический материал. Предпочтительные неорганические материалы выбираются из группы, состоящей из стекол, (оплавленного) кварца, керамики и силиконов.
Выходное окно, тем не менее, просвечивающее. Например, выше упомянутые материалы могут иметь значительную просвечивающую способность или могут быть сделаны просвечивающими (например, путем матирования (например, путем пескоструйной обработки или травления кислотой материала, также известными как «матирование») материала. Такие способы известны в данной области техники. Просвечивающее выходное окно может позволять части света проходить через него, но внутренняя часть (т.е. объекты ранее по ходу осветительного прибора, ранее по ходу от выходного окна), видимые через просвечивающий материал, практически полностью рассеиваются или становятся мутными.
В отличие от других возможных конфигураций в осветительном устройстве по изобретению предпочтительно практически нет люминесцентного материала, расположенного ранее по ходу или далее по ходу от лицевой поверхности выходного окна. В варианте осуществления практически весь люминесцентный материал включен в передающее основание, как описано выше, тем самым обеспечивая расстояние между люминесцентным материалом и выходным окном (рЛО), которое предпочтительно больше 0 мм. В варианте осуществления люминесцентный материал может быть расположен на лицевой поверхности далее по ходу передающего основания, и люминесцентный материал может, по крайней мере, частично контактировать с выходным окном, тем самым обеспечивая расстояние между люминесцентным материалом и выходным окном, практически равным нулю, тем не менее, предпочтительно расстояние между люминесцентным материалом и выходным окном (рЛО) больше нуля.
Расстояние рЛО, в частности, является наиболее коротким расстоянием. Это означает, что в варианте осуществления любое наиболее короткое расстояние между выходным окном и люминесцентным материалом равно или, в частности, больше 0 мм. В варианте осуществления расстояние между люминесцентным материалом и выходным окном (рЛО) находится в интервале от 0,01 до 100 мм, в частности, в интервале от 1 до 50 мм, более конкретно, в интервале от 10 до 30 мм. В общем, чем больше расстояние, тем менее насыщенный цвет просвечивающего выходного окна может появиться.
Просвечивающее выходное окно имеет лицевую поверхность ранее по ходу с лицевой площадью поверхности ранее по ходу выходного окна (AEW1). Как упомянуто ранее, передающее основание имеет лицевую площадь поверхности ранее по ходу (AS1). В специальном варианте осуществления выходное окно и передающее основание имеют отношение площадей поверхности AEW1/AS1>1; в частности, ≥2, более конкретно в интервале от 2 до 20, еще более конкретно от 3 до 10. И снова, в общем, чем больше отношение, тем менее насыщенный цвет просвечивающего выходного окна может появиться. Кроме того, отношение рЛО/DS1 (т.е. отношение расстояния между люминесцентным веществом и выходным окном и эффективного лицевого диаметра ранее по ходу передающего основания) предпочтительно находится в интервале от 0,01 до 1, в частности, в интервале от 0,1 до 0,5. В общем, чем больше отношение, тем менее насыщенный цвет просвечивающего выходного окна может появиться.
Осветительное устройство
По отношению к СИД передающее основание расположено далее по ходу от СИД. Передающее основание предпочтительно расположено таким образом, чтобы практически все излучение, генерируемое СИД, было направлено в направлении передающего основания; т.е. передающее основание расположено на пути света, излучаемого СИД. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления люминесцентный материал и/или передающее основание принимают практически все излучение СИД. Так как в варианте осуществления расстояние между люминесцентным материалом и СИД не равно нулю, может существовать полость СИД или углубление СИД, закрытое основанием СИД, поддерживающим СИД, передающее основание и, как вариант, стенки углубления СИД. Люминесцентный материал и/или передающее основание могут принимать практически все излучение СИД после внутреннего отражения в полости СИД или углублении СИД.
Передающее основание, включающее люминесцентный материал, в частности сделано, чтобы проводить, по крайней мере, часть излучения СИД. Таким образом, СИД с проведенным (проводящим основанием) излучением СИД и люминесцентный материал с излучением люминесцентного материала сделаны, чтобы генерировать свет предварительно установленного цвета (такой как белый свет).
Просвечивающее выходное окно расположено далее по ходу от передающего основания. Таким образом, передающее основание имеет лицевую поверхность ранее по ходу, направленную к СИД, и лицевую поверхность далее по ходу, направленную в сторону просвечивающего выходного окна; просвечивающее выходное окно имеет лицевую поверхность ранее по ходу, направленную к лицевой поверхности далее по ходу передающего основания, и лицевую поверхность далее по ходу, направленную извне осветительного устройства.
Так как в варианте осуществления расстояние между люминесцентным материалом и выходным окном не равно нулю, может существовать (другая) внутренняя полость или рассеивающее пространство (здесь также обозначенное как «смешивающая полость»), закрытое передающим основанием, выходным окном и, как вариант, стенками рассеивающего пространства, и, как вариант основанием СИД, и, как вариант, стенками углубления СИД. В специальном варианте осуществления между, по крайней мере, частью люминесцентного материала и выходным окном (так, в частности, в рассеивающей полости) материал сделан так, чтобы иметь коэффициент преломления, равный или меньше 1,2, такой как в интервале от 1 до 1,2, такой как у воздуха, у двуокиси углерода, у гелия, у аргона или у вакуума (вакуум в отсутствие любого материала).
Как упомянуто выше, это выходное окно расположено так, чтобы позволять свету выходить из осветительного устройства. Тем не менее, дальнейшая оптика не исключается, такая как коллиматоры, отражатели, световоды, оптические слои и т.д., установленная, чтобы проводить или влиять на свет осветительного устройства, которая может быть расположена далее по ходу выходного окна.
С помощью изобретения расположенные на расстоянии модули из люминесцентного материала и лампы могут быть осознаны, которые имеют очень высокую эффективность и хорошее воспроизведение света, и которые сейчас также могут оказаться белыми или практически бесцветными, когда находятся в выключенном состоянии. Предложенные системы с люминесцентным материалом внутри или на передающем основании, таком как пленка, также позволяют дешевое массовое производство с помощью способа с рулона на рулон и сочетают гомогенизацию с оптимизацией эффективности.
Как упомянуто ранее, осветительное устройство по изобретению имеет как преимущество отношение поперечного сечения углубления рассеивателя и поперечного сечения углубления СИД больше порядка 1. В частности это может быть достигнуто с помощью отражателя углубления СИД, в частности отражателя углубления СИД, который делан, чтобы создавать упомянутое выше отношение поперечного сечения углубления рассеивателя и поперечного сечения углубления СИД. Альтернативные или дополнительные способы получения желаемого отношения описаны ниже.
Предложенные конфигурации могут быть применены для освещения больших площадей, освещения окружающей среды (световые плитки), фонового освещения (например, рекламных щитов), в потолочных светильниках, в лампах с модифицированным рассеянием, таких как лампы накаливания (GLS) или лампы с TL заменой, и в настенных светильниках, и, в зависимости от объема и ограничения пучка, в некоторых точечных лампах.
Как вариант, передающее основание может иметь неоднородное распределение люминесцентного материала. Например, неоднородное распределение люминофора может улучшить возможность регулирования.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления изобретения будут сейчас описаны только в виде примера со ссылкой на приложенные схематические чертежи, на которых соответствующие ссылочные символы обозначают соответствующие части, и где:
фиг.1а-1c схематически изображают неограничивающее число возможных вариантов осуществления осветительного устройства по изобретению в виде сбоку; и
Фиг.2 изображает вариант осуществления изобретения в виде в перспективе.
Изображены только основные элементы. Остальные элементы, такие как драйверы, другая оптика, такая как оптические фильтры, коллиматоры, крепления и т.д., известные специалисту в данной области техники, не изображены на схематических чертежах.
Подробное описание вариантов осуществления
Фиг.1а (а также фиг.1b-1c) схематически изображает осветительное устройство 10 со светоизлучающими диодами 20, сделанными, чтобы излучать излучение СИД 21. Далее по ходу от СИД 20 расположено передающее основание 50, включающее люминесцентный материал 51.
Передающее основание 50 может, например, являться ПЭТ пленкой с покрытием из люминесцентного материала 52 (т.е. с покрытием 52, включающим люминесцентный материал 51), здесь обозначенным ранее по ходу относительно передающего основания 50. Люминесцентный материал 51 сделан так, чтобы отражать, по крайней мере, часть излучения СИД 21 и излучать излучение люминесцентного материала 13; передающее основание 50 расположено на пути света, излучаемого СИД. Передающее основание может, например, являться пленкой, протянутой между стенками углубления, которые обозначены ссылочным номером 80.
Излучение СИД 21 может быть, по крайней мере, частично проведено проводящим основанием 50 (включающим люминесцентный материал 51). Таким образом, далее по ходу относительно передающего основания 50 излучение СИД 21 и излучение люминесцентного материала 13 обеспечивают свет 115. Таким образом, СИД 20 и люминесцентный материал 51 сделаны, чтобы генерировать свет 115 предварительно заданного цвета, например, белого. Например, излучение СИД 21 может быть синим светом, а излучение люминесцентного материала 13 может быть желтым светом, так что обеспечиваемый свет 115 может быть белым светом.
Передающее основание 59 имеет лицевую поверхность или сторону 53 ранее по ходу и лицевую поверхность или сторону 54 далее по ходу.
Осветительное устройство 10 также включает просвечивающее выходное окно 60, сделанное, чтобы передавать, по крайней мере, часть света 115, тем самым обеспечивая свет осветительного устройства 15. Просвечивающее выходное окно 60 в частности сделано так, чтобы рассеивать свет 15 из осветительного устройства; просвечивающее выходное окно 60 расположено на пути света, излучаемого люминесцентным материалом 51 и/или переданного передающим основанием 50. Просвечивающее выходное окно может, например, являться поликарбонатом (ПК), который матировали. Просвечивающее выходное окно 60 имеет лицевую поверхность или сторону 63 ранее по ходу и лицевую поверхность или сторону 64 далее по ходу.
Здесь относительно СИД 20 передающее основание 50 расположено далее по ходу от СИД 20. Расстояние между люминесцентным материалом 51 и СИД 20 обозначено как рЛС. Здесь рЛС больше 0 мм. Относительно СИД 20 просвечивающее выходное окно 60 также расположено далее по ходу относительно передающего основания 50. Расстояние между люминесцентным материалом 51 и выходным окном 60 обозначено как рЛО.
В этом схематическом варианте осуществления просвечивающее выходное окно 60 имеет практически плоскую форму и передающее основание 50 также имеет практически плоскую форму.
В схематическом варианте осуществления осветительное устройство 10 имеет полость СИД или углубление СИД 11, закрытую основанием СИД 30, поддерживающим СИД, передающим основанием 50 и стенками углубления СИД 45. Основание СИД 30 может включать ППС (плату с печатной схемой) (с металлическим сердечником) и алюминиевый корпус 32. По крайней мере, часть внутренней области углубления СИД 11, в частности стенки углубления СИД 45 и основание 30 могут быть снабжены отражающим материалом, таким как отражатель. Отражатель обозначен номером позиции 240 на основании 30 и номером позиции 40 на стенке(ах) углубления СИД 45.
В этом варианте осуществления стенка углубления рассеивателя 41 углубления рассеивателя 12 также обеспечена отражателем, обозначенным ссылочным номером 140. Таким образом, в варианте осуществления отражатель включает также и стенку углубления рассеивателя 41.
В качестве отражателя 240 на основании 30, отражателя 140 на стенке углубления рассеивателя 41 и отражателя 40 на стенке углубления СИД 45, например, может быть применен МВПЭТ (микровспененный полиэтилентерефталат). Другие отражающие материалы, которые могут быть использованы в качестве отражателя, могут, например, являться тефлоном или TiO2 в виде частиц в матричном материале. Таким образом, в качестве отражателей может быть выгодно использовать практически рассеивающие отражатели, такие как тефлон, МВПЭТ (например от Furukawa), E60L, E6SL или E6SV (например, от Toray), или распределенные частицы, такие как TiO2 в матричном материале, или практически зеркальные отражатели, такие как Norbridge (фирменное наименование Vikuiti ESR от 3M) или MIRO (от Alanod), которые могут быть применены, или сочетание отражателей может быть применено, такое как отражатель, который имеет частично рассеивающую отражательную способность и частично зеркальную отражательную способность.
Как упомянуто выше, просвечивающее выходное окно 60 расположено далее по ходу от передающего основания 50, и передающее основание 50 имеет лицевую поверхность 53 ранее по ходу, направленную в сторону СИД 20, и лицевую поверхность 54 далее по ходу, направленную в сторону просвечивающего выходного окна 60; просвечивающее выходное окно 60 имеет лицевую поверхность ранее по ходу 63, направленную в сторону лицевой поверхности 54 далее по ходу передающего основания 50, и лицевую поверхность 64 далее по ходу, направленную вовне осветительного устройства 10.
Так как здесь расстояние рЛО между люминесцентным материалом 51 и выходным окном 60 в частности не равно нулю (здесь расстояние между лицевой поверхностью 54 далее по ходу передающего основания и лицевой поверхностью 63 ранее по ходу выходного окна также не равно нулю), может существовать (еще одна) внутренняя полость или углубление рассеивателя. На схематически изображенном варианте осуществления с фиг.1а это углубление рассеивателя обозначено номером позиции 12. Здесь отражающее пространство 12 закрыто передающим основанием 50, выходным окном 60 и стенками углубления рассеивателя 41. В специальном варианте осуществления между, по крайней мере, частью люминесцентного материала 51 и выходным окном 60, здесь фактически между передающим основанием 50 и выходным окном 60, более точно, внутри углубления рассеивателя 12, может быть расположен материал, имеющий коэффициент преломления, равный или меньше 1,2, такой как в интервале от 1 до 1,2, как воздух, двуокись углерода, гелий, аргон или вакуум. В общем, будет использован воздух. Таким образом, углубление далее по ходу относительно СИД 20 и ранее по ходу относительно передающего основания 50, т.е. углубления между СИД 20 и передающим основанием 50, обозначено как углубление СИД 11; расположенное далее по ходу относительно этого углубления СИД 11, т.е. далее по ходу относительно передающего основания 50 и ранее по ходу относительно просвечивающего выходного окна 60, углубление между передающим основанием 50 и просвечивающим выходным окном 60 обозначено как углубление рассеивателя 12.
На схематическом чертеже 1а люминесцентный материал 51 расположен ранее по ходу относительно передающего основания 50, т.е. на лицевой поверхности 53 ранее по ходу передающего основания 50. Тем не менее, как указано ранее, также возможны другие конфигурации, такие как расположение на лицевой поверхности 54 далее по ходу или расположение как на лицевой поверхности 53 ранее по ходу, так и на лицевой поверхности 54 далее по ходу передающего основания 50, или содержание в передающем основании 50, или вариант, когда им является само передающее основание 50 (люминесцентная керамика, например). Также сочетание таких вариантов осуществлений может быть возможным.
Передающее основание 50 имеет толщину передающего основания d1 (т.е. толщину основания, включающего дополнительное покрытие 52, включающее люминесцентный материал 51), которая может в частности быть в интервале порядка от 0,1 до 5 мм, более конкретно порядка от 0,2 до 2 мм. Отражатель углубления СИД 40 имеет толщину отражателя d2, которая может в частности быть в интервале порядка от 0,2 до 5 мм, более конкретно, от 0,3 до 4 мм. В частности, отношение толщин толщины отражателя d2 и толщины передающего основания d1 может быть в интервале порядка от 0,5 до 10, в частности, в интервале порядка от 1 до 6. Таким образом, лучшие результаты относительно эффективности осветительного устройства могут быть получены.
Поперечное сечение углубления СИД, т.е. поперечное сечение углубления СИД, обозначено ссылочным номером 211; поперечное сечение углубления рассеивателя, т.е. поперечное сечение углубления рассеивателя, обозначено ссылочным номером 212. Поперечные сечения этих углублений, включающие (дополнительные) отражатели 40 и 140, соответственно, обозначены ссылочными номерами 211' и 212', соответственно.
Отношение поперечного сечения углубления рассеивателя 212 и поперечного сечения углубления СИД 211 больше чем 1. Относительно легким способом получить такую конфигурацию является применение углубления СИД 11, которое уже, чем углубление рассеивателя 12.
Этого можно достичь определенным числом способов. Относительно простой способ заключается в применении относительно толстого отражателя стенки углубления СИД 40. При применении также отражателя стенки углубления рассеивателя 140 толщина последнего (d2) может быть больше, чем толщина предыдущего (обозначенная как d5). Таким образом, отношение поперечного сечения углубления рассеивателя 212 и поперечного сечения углубления СИД 211 больше чем порядка 1 может, например, быть получено путем применения более толстого (d2) отражателя углубления СИД 40 по сравнению с отражателем углубления рассеивателя 140.
Более толстый отражатель может быть не только получен путем простого использования более толстого отражателя, но может также быть получен путем использования множества отражающих слоев или отражателей в качестве отражателя углубления СИД 40.
Тем не менее, как вариант или дополнительно, этого можно достичь путем применения более маленького поперечного сечения, которым обладают стенки(и) углубления СИД 45 по сравнению со стенками углубления отражателя 41, т.е. поперечное сечение 211 меньше поперечного сечения 212. Например, стенка углубления СИД 45 может быть толще, обозначенная как d3, чем стенка углубления рассеивателя 41 (смотри также фиг.1с), обозначенная как d4, или может быть расположена относительно ближе к СИД (т.е. наименьшее поперечное расстояние от стенки углубления СИД 45 до СИД может быть меньше, чем наименьшее поперечное расстояние от стенки углубления рассеивателя до СИД). В сущности, таким способом поперечные сечения 211' могут быть сделаны меньше чем поперечное сечение 211. Таким образом, также этим способом отношение поперечного сечения углубления рассеивателя 212 и поперечного сечения углубления СИД 211, большее чем порядка 1, может быть получено.
Таким образом, отношение, большее чем порядка 1, может в варианте осуществления быть получено с помощью отражателя углубления СИД 40, в частности варианта осуществления отражателя углубления ИД 40, который сделан, чтобы создавать упомянутое выше отношение поперечного сечения углубления рассеивателя 212 и поперечного сечения углубления СИД 211.
Отражатель углубления СИД 40 в частности сделан, чтобы отражать (рассеивая) излучение СИД 21. Тем не менее, так как часть излучения люминесцентного материала 13 может также попадать в углубление СИД 11, отражатель углубления СИД 40 может также быть сделан для того, чтобы отражать (рассеивая) излучение люминесцентного материала 13. Кроме того, отражатель углубления рассеивателя 140 в частности сделан, чтобы отражать (рассеивая) излучение люминесцентного материала 13 и излучение СИД 21 (проводимое проводящим основанием 50)(т.е. свет 115). В варианте осуществления, тем не менее, отражатель углубления СИД может также быть сделан, чтобы отражать излучение СИД 21 и, как вариант, излучение люминесцентного материала 13 зеркальным образом.
На схематическом чертеже с фиг.1а, которая является видом сбоку, углубление СИД 11 и углубление рассеивателя 12 могут независимо иметь форму цилиндра, т.е. когда устройство 10 наблюдается сверху, практически круглая симметрия будет видна для углублений. Как упомянуто выше, устройство 10 по изобретению не ограничено такой формой.
Фиг.1b является схематической фигурой другого варианта осуществления осветительного устройства 10. Этот вариант осуществления не сильно отличается от варианта осуществления, схематически изображенного на фиг.1а (описанного выше); тем не менее, вместо передающего основания 50, включающего покрытие 52, включающее люминесцентный материал 51, расположенное на лицевой поверхности 53 ранее по ходу относительно передающего основания, здесь передающее основание 50 включает люминесцентный керамический материал. Таким образом, передающее основание 50 включает люминесцентный материал 51.
В схематических вариантах осуществления с фиг.1а и 1b площадь поверхности ранее по ходу передающего основания 50, обозначенная как AS1, и площадь поверхности ранее по ходу просвечивающего выходного окна 60, обозначенная как AEW1, практически одинаковы (т.е. AEW1/AS1≈1).
Фиг.1с схематически изображает тот же вариант осуществления, который схематически изображен на фиг.1а и 1b, в частности 1b, с той разницей, что AEW1/AS1>1. Также отношение поперечного сечения углубления рассеивателя 212 и поперечного сечения углубления СИД 211 может быть значительно больше 1, таким как в интервале от 1,1 до 2.
В случае, когда стенка углубления СИД 45 и/или стенка углубления рассеивателя 41 имеют наклон, соответственно, поперечные сечения углублений 211 и 212 (и поперечные сечения 211' и 212') относятся к среднему значению поперечного сечения углублений. Аналогично, здесь толщина стенок d3 и d4, соответственно, является средними значениями толщины стенок. Здесь на фиг.1с стенка углубления рассеивателя 41 имеет среднее значение толщины стенки d4, которое меньше среднего значения толщины стенки d3 стенки углубления СИД 45.
Фиг.1с схематически изображает вариант осуществления, в котором относительно легко отношение поперечного сечения углубления рассеивателя 212 и поперечного сечения углубления СИД 211 больше 1 может быть получено. Таким образом, углубление СИД 11 и/или углубление рассеивателя 12 могут иметь конические или наклонные стенки 45 и 41, соответственно, где стенки являются коническими, чтобы обеспечить поперечное сечение углубления, которое будет меньше ранее по ходу, чем далее по ходу. Например, поперечное сечение углубления углубления СИД 11 в области СИД, т.е. в основании 30, меньше, чем в области передающего основания 50.
Фиг.1с изображает боковой вид варианта осуществления устройства 10. При условии, что углубления имеют практически круглую симметрию (когда осматриваются) сверху (т.е. поперечные сечения углублений 211, 212 круглые), углубления на фиг.1с имеют форму усеченных сверху конусов с увеченной вершиной внизу (т.е. на основании 300) или ранее по ходу. Тем не менее, углубления на фиг.1с могут также иметь форму усеченных сверху квадратных пирамид с усеченной вершиной снизу (т.е. на основании 300) или ранее по ходу. При осмотре сверху будет обнаружена квадратная симметрия; т.е. поперечные сечения 211, 212 квадратные.
Как упомянуто выше, другие формы возможны. Также стенки 45 и 41 или, по крайней мере, часть, направленная в сторону углублений, может быть изогнутой. Таким образом, могут быть получены усеченные сверху параболоиды вращения. Сочетания симметрий углублений также могут быть применены. Таким образом, поперечные сечения 211 и 212 могут независимо быть круглыми, квадратными, прямоугольными, пятиугольными или шестиугольными, в частности круглыми, квадратными или шестиугольными, более конкретно, круглыми или шестиугольными.
Фиг.2 схематически изображает варианты осуществления с 1а и 1b в боковом виде в перспективе для того, чтобы более полно проиллюстрировать эти варианты осуществления. Здесь передающее основание 50 и просвечивающее выходное окно 60 являются оба круглыми (выходными) окнами, с лицевыми поверхностями 53/54 и 63/64 ранее по ходу/далее по ходу, соответственно. Лицевая поверхность 53 ранее по ходу передающего основания 50 имеет эффективный диаметр DS1; лицевая поверхность 63 просвечивающего выходного окна 60 имеет эффективный диаметр DS2. Лицевая поверхность 53 ранее по ходу передающего основания 50 имеет площадь AS1, а лицевая поверхность 63 просвечивающего выходного окна 60 имеет площадь AEW1.
Отметим, что на фиг.1а-1с и 2 стенки углубления рассеивателя 41 и стенки углубления СИД 45 могут быть цельными частями (т.е. единственной(ыми) стенкой(ами) 80).
Описанные выше и схематически изображенные варианты осуществления не являются ограничивающими. Передающее основание 50 и выходное окно 60 схематически изображены в виде плоских оснований или окон. Тем не менее, другие конфигурации также возможны. Например, практически плоское выходное окно 60 и не плоское, например, практически выпуклое передающее основание 50 могут также быть в варианте осуществления. Или практически плоское передающее основание и не плоское, например, выпуклое выходное окно 60 могут быть применены.
В примере DS1 был установлен равным 60 мм, AEW1/AS1 было установлено равным 1, расстояние между СИД 20 и выходным окном 60 (т.е. практически рЛС+рЛО) было установлено равным 30 мм и значение рЛС изменялось от 5 до 30 мм. Были получены следующие результаты:
| рЛС (мм) | КЦТ (К) |
| 7,5 | 2635 |
| 15 | 2664 |
| 22,5 | 2698 |
| 30 | 2719 |
Оказывается, что цветовая температура может быть изменена в зависимости от расстояния между люминесцентным материалом и СИД рЛС. Здесь были применены излучающие синий СИД 20 и, в качестве люминесцентного материала 51, гранат с добавлением церия для получения белого света 13.
Поддержание площади поверхности ранее по ходу AEW1 просвечивающего выходного окна 60, равной площади поверхности люминесцентного материала (с целью упрощения здесь взята площадь лицевой поверхности ранее по ходу AS1 передающего основания), и увеличение расстояния рЛО между обоими, обеспечение высокой степени рассеивающего отражения материалов, которые формируют стенку 41 между люминесцентным материалом 51 и просвечивающим выходным окном 60 (т.е. стенки 41 углубления рассеивателя) приводит к уменьшению насыщенности, при том что эффективность системы практически не уменьшается.
Уменьшение насыщенности цвета выходного окна 60 (в выключенном состоянии) оказалось в варианте осуществления следующим: путем увеличения расстояния рЛО между люминесцентным материалом 51 и просвечивающим выходным окном 60 от 0 до 80% диаметра площади люминесцентного материала (здесь опять берется AS1) насыщенность уменьшается от порядка 50% до порядка 20%. Обычно в области применения потолочного освещения будет желательно ограничить аспектное соотношение примерно 50% в связи с ограничением пространства. Таким образом, выгодно устанавливать люминесцентный материал 51 относительно близко к СИД 20.
Другой проблемой в области применения СИД 20 и отдаленного люминесцентного материала 51 является однородность света осветительного устройства 15. Чтобы достигнуть значительной однородности на выходном окне 60, просвечивающее выходное окно следует предпочтительно расположить на значительно большом расстоянии от СИД 20: обычно, по крайней мере, в 1,5 раза большем шага между СИД, таком как порядка около 1,5-5 раз от расстояния (шага) между СИД. Установка передающего основания, включающего люминесцентный материал рядом с СИД 20, которые могут излучать свет неоднородно, и установка просвечивающего выходного окна 60 на определенном расстоянии от люминесцентного материала 51 приводит к отличной однородности света 15, излучаемого из просвечивающего выходного окна 60 и в то же время оптимизирует эффективность отдаленного люминесцентного материала 51.
Пример
Устройство 10 было сделано с передающим основанием 50, включающим люминесцентный материал 51, включающий фольгу, покрытую люминесцентным материалом. Общий диаметр передающего основания 50 был равен 60 мм. Люминесцентный материал состоит из ИАГ:Ce3+. Покрытие включает ИАГ:Ce3+ (и связующий материал). Расстояние СИД-основание рЛС было равно, расстояние люминесцентный материал - передающее основание, рЛО, было равно 15 мм, таким образом, общая высота обоих углублений составила порядка 30 мм. Фольга передающего основания (включающая люминесцентный материал 51) имеет толщину порядка 250 мкм, и передающее основание 50 расположено между стенками углублений. Толщина отражателя углубления СИД d2 равна 2*0,8 мм (из МВПЭТ), отражатель углубления рассеивателя 140 имеет толщину d5, равную 0,8 мм (и также из МВПЭТ). Отношение поперечного сечения углублений было равно 1,053. Выходное окно 60 (рассеиватель) включает матированный поликарбонат (матированный ПК) с толщиной порядка 2 мм. 18 равномерно распределенных СИД 20, излучающих синий цвет, были использованы. Эффективность оказалась большей для этого устройства по сравнению со схожим устройством, в котором поперечные сечения 21 и 212, соответственно, были практически одинаковыми.
Термин «практически» здесь, в таких выражениях как «практически все излучение» или «практически полностью состоит», будет понятен специалисту в данной области техники. Термин «практически» может также включать варианты употребления с «полностью», «всецело», «все» и т.д. Следовательно, в вариантах применения прилагательное практически может быть опущено. Где он может быть применен, термин «практически» может также относиться к 90% или большему, такому как к 95%, и большему, в частности, к 99% или большему, еще более конкретно, к 99,5% или большему, включая 100%. Термин «включает» включает также варианты применения, где термин «включает» означает также «состоит из». Устройства здесь среди прочего описаны в процессе работы. Например, термин «синий СИД» относится к СИД, который в процессе его работы генерирует синий свет, другими словами, СИД сделан так, чтобы излучать синий цвет. Как будет ясно специалисту в данной области техники, изобретение не ограничено способами работы и устройствами в процессе работы.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления в описании не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут сконструировать много альтернативных вариантов осуществления, не выходя за рамки объема приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные обозначения, поставленные в круглых скобках, не следует истолковывать как ограничивающие пункт формулы изобретения. Использование глагола «включает» и его сопряжений не исключает присутствия элементов или этапов, отличных от тех, что заявлены в формуле изобретения. Артикль «а» или «an», стоящий перед элементом, не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано с помощью оборудования, включающего несколько отдельных элементов. В пункте формулы изобретения, относящемуся к устройству, перечисляющем несколько способов, несколько из этих способов могут быть осуществлены одним и тем же элементом оборудования. Простой факт того, что определенные способы перечисляются в различных взаимно зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих способов не может быть использовано для получения преимущества.
1. Осветительное устройство (10), включающее в себя:
a. светоизлучающий диод (20) (СИД), выполненный с возможностью излучать излучение СИД (21);
b. передающее основание (50), включающее в себя люминесцентный материал (51), где люминесцентный материал (51) расположен, чтобы поглощать, по крайней мере, часть излучения СИД (21) и излучать излучение люминесцентного материала (13), при этом СИД (20) и люминесцентный материал (51) выполнены с возможностью генерировать свет (115) предварительно установленного цвета;
c. просвечивающее выходное окно (60), выполненное с возможностью передавать, по крайней мере, часть света (115);
d. углубление СИД (11) и углубление рассеивателя (12), где углубление СИД (11) имеет боковую стенку углубления СИД (45) и поперечное сечение углубления СИД (211), и углубление рассеивателя (12) имеет боковую стенку углубления рассеивателя (41) и поперечное сечение углубления рассеивателя (212),
при этом относительно СИД (20)
- передающее основание (50) находится далее по ходу относительно СИД (20) и ранее по ходу относительно просвечивающего выходного окна (60);
- углубление СИД (11) находится ранее по ходу относительно передающего основания (50) и далее по ходу относительно СИД (20);
- углубление рассеивателя (12) находится далее по ходу относительно передающего основания (50) и ранее по ходу относительно просвечивающего выходного окна (60); и
- отношение поперечного сечения углубления рассеивателя (212) и поперечного сечения углубления СИД (211) находится в интервале от 1,01 до 2.
2. Осветительное устройство (10) по п.1, в котором отношение поперечного сечения углубления рассеивателя (212) и поперечного сечения углубления СИД (211) находится в интервале от 1,01 до 1,2.
3. Осветительное устройство (10) по любому из предыдущих пунктов, в котором боковая стенка углубления СИД (45) включает в себя отражатель углубления СИД (40), выполненный с возможностью отражать излучение СИД (21) и, как вариант, излучение люминесцентного материала (13) обратно в углубление СИД (11), где отражатель углубления СИД (40) имеет отражающую способность под перпендикулярным освещением видимого света порядка 95%.
4. Осветительное устройство (10) по п.3, в котором отражатель углубления СИД (40) включает в себя рассеивающий отражатель, и в котором отражатель углубления СИД (40) предпочтительно включает в себя один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из тефлона, МВПЭТ и частиц TiO2 в матричном материале.
5. Осветительное устройство (10) по п.3, в котором отражатель углубления СИД (40) включает в себя зеркальный отражатель.
6. Осветительное устройство (10) по п.1 или 2, в котором передающее основание (50) включает в себя органический материал, выбранный из группы, состоящей из ПЭТ (полиэтилентерефталата), ПЭ (полиэтилена), ПП (полипропилена), ПК (поликарбоната), П(М)МА (поли(метил)метакрилата), ПЭН (полиэтиленнафталата), ПДМС (полидиметилсилоксана) и ЦОС (циклоолефинового сополимера).
7. Осветительное устройство (10) по п.1 или 2, в котором передающее основание (50), включающее в себя люминесцентный материал (51), включает в себя передающий керамический люминесцентный материал.
8. Осветительное устройство (10) по п.1 или 2, в котором передающее основание (50) имеет толщину передающего основания (d1) в интервале от 0,1 до 5 мм, в частности от 0,2 до 2 мм.
9. Осветительное устройство (10) по п.3, в котором отражатель углубления СИД (40) имеет толщину отражателя (d2) в интервале от 0,2 до 5 мм, в частности от 0,3 до 4 мм.
10. Осветительное устройство по п.8, в котором отношение толщины отражателя (d2) и толщины передающего основания (d1) находится в интервале от 0,5 до 10, в частности в интервале от 1 до 6.
11. Осветительное устройство (10) по п.1 или 2, в котором углубление СИД (11) и углубление рассеивателя (12) имеют форму цилиндра.
12. Осветительное устройство (10) по п.1 или 2, в котором углубление СИД (11) и углубление рассеивателя (12) имеют форму шестиугольника.
