Лампа
Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является предотвращение формирования затемнений и бликов, возникающих при работе светодиодов. Лампа имеет множество светодиодов, которые расположены друг за другом в продольном направлении лампы и с шагом между светодиодами, обеспечиваемом посредством держателя светодиодов. Каждый светодиод излучает свет в определенную область телесного угла вокруг центрального направления пучка. Область телесного угла направлена к отражателю лампы для обеспечения непрямого излучения света лампы. Количество светодиодов и/или шаг между светодиодами выбраны таким образом, что области телесных углов всех светодиодов после отражения от отражателя света перекрываются, по меньшей мере, частично, на расстоянии поверхности освещения от нижней стороны лампы, равном по меньшей мере от 0,2 до 2,5 расстояний между светодиодами, которые расположены дальше всего друг от друга. 18 з.п. ф-лы, 3 ил.
Внедрение светоизлучающих диодов в качестве источников света приводит к возможности замены ряда других традиционных источников света такими светодиодами (LED). Однако светодиоды характеризуются особенностями, которые препятствуют дальнейшему использованию таких источников света.
Например, светодиоды являются точечными источниками света, которые также воспринимаются в качестве таковых наблюдателем. Даже когда используется множество таких источников света, результатом, в частности в случае прямого освещения, является множество точечных источников света, и использование такого множества светодиодов может привести к соответствующим затемнениям, которые в общем затрудняют освещение с помощью таких источников света.
Кроме того, светодиод является чрезвычайно интенсивным источником света, который легко вызывает блики и даже возможно оказывает вредное влияния на зрение наблюдателя.
Эти недостатки становятся все более очевидными, если множество таких светодиодов представлены линейной схемой расположения.
В случае использования таких источников света необходимо также заметить, что не следует пренебрегать выделяемым теплом, и определенные меры могут также быть предприняты для охлаждения и т.п.
Основу изобретения составляет цель создания лампы со светодиодами, в которой множество таких источников света может быть использовано простым образом и без вышеупомянутых недостатков, или в которой эти недостатки могут быть существенно уменьшены для того, чтобы, например, заменить люминесцентные лампы или подобные в качестве традиционных источников света.
В соответствии с изобретением соответствующее множество светодиодов располагается в продольном направлении лампы, один светодиод за другим и с шагом между светодиодами, посредством держателя светодиодов. Каждый светодиод излучает свет в область определенного телесного угла вокруг центра пучка. Каждая область телесного угла светодиода направлена в сторону отражателя лампы для обеспечения непрямого светового излучения этой лампы. Количество светодиодов и/или шаг между светодиодами выбираются таким образом, что области телесных углов всех светодиодов после отражения от отражателя лампы перекрываются, по меньшей мере частично, на расстоянии поверхности освещения от нижней стороны лампы, которое составляет по меньшей мере от 0,2 до 2,5 расстояний между светодиодами, разнесенными дальше всего друг от друга.
В соответствии с изобретением светодиоды размещаются один за другим вдоль продольного направления лампы, и излучаемый свет испускается лампой только после соответствующего отражения от отражателя лампы. В то же время отражение происходит таким образом, что соответствующие области телесных углов всех светодиодов перекрываются по меньшей мере частично, в результате чего соответствующее перекрытие также происходит соответственно со светодиодами, расположенными дальше всего друг от друга. Для того чтобы гарантировать, что такое перекрытие происходит для соответствующих наблюдателей на соответствующем расстоянии от лампы, по меньшей мере указанное частичное перекрытие уже происходит, начиная с расстояния, составляющего по меньшей мере от 0,2 до 2,5 расстояний между светодиодами, которые разнесены дальше всего друг от друга. Это означает, что в случае максимального расстояния между светодиодами внутри лампы, например, в один метр, области телесных углов светодиодов, расположенных дальше всего друг от друга, уже соответственно перекрываются на расстоянии 20 см или по меньшей мере на расстоянии 2,5 метра от нижней стороны лампы.
Таким образом, светодиоды уже не воспринимаются как индивидуальные точечные источники света. Интенсивность светодиодов соответственно ослабевает или по меньшей мере распределяется в большей области благодаря соответствующему отражению и распределению их светового излучения, в результате чего никаких вредных воздействий на зрение наблюдателя произойти не может. Соответствующее распределение света и непрямое излучение света происходят за счет отражателя лампы.
Общим результатом является, следовательно, относительно однородный источник света, несмотря на множество используемых индивидуальных светодиодов. При этом предотвращается формирование затемнений и удается избежать бликов в результате работы светодиодов.
Как правило, область телесного угла, в который излучает светодиод, составляет от 90° до 140°, в зависимости от типа светодиода.
В то же время в соответствии с изобретением светодиоды могут быть расположены частично ближе друг к другу или также организованы в меньшие группы для того, чтобы избежать бликов.
Для соответствующего распределения светового излучения каждого светодиода и для перекрытия различных областей телесных углов достаточно, если отражатель лампы проходит линейно в продольном направлении лампы. Т.е. где целесообразно, за исключением концевых участков отражателя лампы, этот отражатель лампы распространяется линейно без искривлений в продольном направлении лампы.
Для того чтобы иметь возможность в определенной степени воздействовать на распределение света в направлении, поперечном к лампе, отражатель лампы может быть составлен из ряда по существу плоских или изогнутых поверхностей отражателя в направлении, поперечном к лампе. В зависимости от схемы расположения этих поверхностей отражателя результатом является соответствующее распределение света в направлении, поперечном к лампе, что таким образом может воссоздавать люминесцентную лампу или подобное устройство в отношении излучения.
В простом варианте осуществления все поверхности отражателя соединены друг с другом, так что по существу используется цельный отражатель лампы.
Различные поверхности отражателя могут быть наклонены друг относительно друга для того, чтобы установить угол излучения, общий для всех светодиодов. Например, соответствующий угол излучения может составлять 30°, 40° или также 45°, по меньшей мере вдоль линии установленных светодиодов. Другие углы излучения также возможны.
В случае лампы в соответствии с изобретением также возможно, что две или также более группы светодиодов располагаются рядом друг с другом в направлении, поперечном к лампе. Это соответствует, например, расположению двух или более люминесцентных ламп. Возможно также применительно к указанным группам светодиодов устанавливать определенный угол излучения для каждой группы путем организации поверхностей отражателя. Угол излучения каждой группы светодиодов может таким образом быть различным.
Также возможно, что углы излучения групп светодиодов перекрывают друг друга и создают определенный общий угол излучения.
Для организации групп светодиодов может быть предпочтительным, если держатель светодиодов назначается для каждой группы светодиодов. Таким образом, может производиться манипулирование и обмен группами светодиодов по отдельности.
В зависимости от схемы расположения групп светодиодов также возможно, что только один держатель светодиодов предусмотрен для обеих групп светодиодов.
Как правило, соответствующий держатель светодиодов также используется в качестве охлаждающего устройства для светодиодов. В этой связи может быть предпочтительным, если держатель лампы имеет ребра охлаждения. Держатель светодиодов может быть также изготовлен без охлаждающих поверхностей и, например, может быть установлен непосредственно на корпусе лампы или может быть частью лампы.
В частности, в случае размещения двух групп светодиодов конфигурация отражателя лампы может быть упрощена путем организации поверхностей отражения для каждой группы светодиодов в виде зеркального отражения друг относительно друга. Асимметричное расположение также возможно для концентрации света в определенных областях, например, с помощью соответствующего отражения.
Это может быть достигнуто путем формирования всех поверхностей отражения для всех групп светодиодов из одного лишь отражателя лампы.
Для простого перемещения и монтажа лампы она может иметь корпус лампы с прозрачным или полупрозрачным участком корпуса, по меньшей мере в направлении излучения света. Также возможно, что корпус лампы является открытым в направлении излучения света.
Отражатель лампы может, например, крепиться внутри корпуса лампы с возможностью отсоединения. Соответствующее крепление может быть выполнено с помощью винтов или подобного. Также возможно, что отражатель лампы фиксируется по месту в корпусе лампы на боковых концевых участках, так что никаких дополнительных средств крепления не требуется. Отражатель лампы может также образовывать узел, который прочно крепится к корпусу лампы.
Кроме того, возможно, что светодиоды каждой группы светодиодов образуют две по существу разделенные области освещения. Некоторое перекрытие может иметь место между этими областями освещения, при этом, однако, каждая группа светодиодов излучает свет в параллельных направлениях и в области телесных углов, которые отделены друг от друга. Перекрытие областей телесных углов или областей освещения может происходить только на определенном расстоянии от лампы, в результате чего это перекрытие увеличивается, т.е. области освещения смешиваются все больше и больше, так как расстояние от лампы возрастает.
Для того чтобы лампа могла также использоваться во взрывоопасных областях, светодиоды могут быть выполнены с соответствующим видом защиты от воспламенения, такой, например, как «Ex-d» или «Ex-m».
Это может быть достигнуто путем заливки светодиодов с соответствующими охлаждающими поверхностями или теплоотводами. Светодиоды могут быть выполнены в виде светодиодной ленты с соответствующим количеством светодиодов. Эта лента укладывается на охлаждающей поверхности и покрывается оболочкой для всех светодиодов соответствующей ленты. Указанная оболочка может затем быть залита вдоль всего периметра с помощью заливки компаунда относительно держателя светодиодов, так что реализуется соответствующий вид защиты от воспламенения.
Расположение соответствующих держателей светодиодов может быть предпочтительно выполнено таким образом, что эти держатели находятся за пределами области отраженного телесного угла каждого светодиода.
Далее более подробно разъясняются предпочтительные варианты осуществления изобретения с использованием изображений, представленных на приложенных чертежах.
На фиг.1 показано поперечное сечение первого варианта лампы в соответствии с изобретением;
на фиг.2 показано поперечное сечение второго варианта лампы в соответствии с изобретением; и
на фиг.3 показано частичный продольный разрез лампы на фиг.2 в области группы светодиодов.
Фиг.1 представляет поперечный разрез, см. направление 11, поперечное к лампе, первого варианта осуществления лампы 1 в соответствии с изобретением. Этот вариант имеет две группы светодиодов 2, см. светодиодные группы 16 и 17. Обе светодиодные группы 16 и 17 располагаются на держателе 5 светодиодов. Одновременно данный вариант образует теплоотвод с помощью соответствующих ребер 19 охлаждения. Светодиодные группы 16, 17 располагаются на соответствующем держателе с некоторым шагом 4 между светодиодами, также см. фиг.3. Все светодиоды 2 размещаются на светодиодной ленте, которая лежит на соответствующей охлаждающей поверхности держателя 5 светодиодов. Светодиоды 2 покрыты защитной оболочкой 27, которая, например, залита вместе с держателем 5 для того, чтобы светодиоды имели нужный вид защиты от воспламенения, такой как «Ex-d» или «Ex-m».
В показанном варианте светодиоды 2 соответствующих групп 16 и 17 расположены так, что они наклонены в направлении наружу. Каждый светодиод излучает свет в определенную область 6 телесного угла, что отмечено на фиг.1 различными пучками, выходящими из светодиодов 2. Вся область 6 телесных углов распространяется на различные плоские поверхности 12, 13, 14 отражателя, совместно образующие отражатель 8 света. Таким образом, свет излучается лампой косвенно в область 6 телесных углов, см. также соответствующие области телесных углов ниже лампы 1, которые имеют соответствующие углы 15 излучения. Соответствующее направление 26 светового излучения направлено от лампы 1 и к наблюдателю. Каждая из областей 6 телесных углов имеет центральное направление 7 пучка, вокруг которого распространяется область 6 телесного угла, см. также следующие изображения.
Отражатель 8 лампы формируется в виде отдельного устройства из ряда соответствующих поверхностей 12, 13 и 14 отражателя. Поверхности отражателя, следовательно, организованы симметрично относительно центральной оси лампы, так что равные части отражателя света предназначаются для каждой светодиодной группы 16 или 17.
На основе организации соответствующих поверхностей отражателя получают в результате по существу две области 6 телесных углов, вследствие чего каждая область телесного угла предназначается для группы 16, 17, см. также области освещения 22 и 23 и соответствующий угол 15 излучения, каждая из которых создается вокруг соответствующего центрального направления 7 пучка.
Две области 6 телесных углов перекрывают друг друга по меньшей мере в примыкающих зонах областей 22 и 23 освещения.
Отражатель 8 лампы выполнен внутри соответствующего корпуса 20 лампы. Отражатель 8 лампы фиксируется по месту внутри корпуса 20 лампы на его концевых участках 24 и 25.
Фиг.2 представляет вид в разрезе, подобный фиг.1, второго варианта осуществления лампы 1 в соответствии с изобретением. В данной лампе светодиоды устанавливаются внутри соответствующего корпуса 20 лампы раздельно друг от друга в виде светодиодных групп 16 и 17 на боковых концах. Каждая светодиодная группа 16 или 17 имеет держатель 5 или 18, который может быть выполнен подобно тому, как выполнен держатель, изображенный на фиг.1. Каждый из этих держателей содержит по меньшей мере теплоотвод и защитную оболочку 27 для светодиодов 2, установленных один за другим в линию с продольным направлением лампы.
Форма корпуса 20 лампы, как показано на фиг.2, соответствует форме, изображенной на фиг.1. Отражатель 8 лампы имеет несколько отличающуюся форму, однако состоит из соответствующих поверхностей 12, 13, 14 отражателя и подобных, в результате чего эти поверхности отражают свет, испущенный светодиодами 2, таким образом, однако, что соответствующие области 6 телесных углов перекрывают друг друга в областях 22 и 23 освещения. Угол 15 излучения, таким образом, по существу соответствует углу 15 излучения на фиг.1 и составляет, например, примерно 30°.
В варианте, изображенном на фиг.2, концевые участки 24 и 25 отражателя 8 лампы закреплены внутри корпуса 20 лампы путем фиксации по месту с возможность отсоединения. Те же самые фиксирующие элементы, таким образом, используются внутри корпуса 20 лампы, см. в частности выступающие внутрь скобы 29 зацепления. В варианте, показанном на фиг.2,. соответствующие светодиоды 2 выполняются также с защитой от воспламенения типа «Ex-d» или «Ex-m».
Кроме того, одни и те же детали обозначаются одними и теми же ссылочными позициями на всех чертежах и в некоторых случаях описываются более подробно только в связи с одним чертежом.
Фиг.3 представляет частичный вид продольного разреза лампы 1 в соответствии с фиг.2, где продольный разрез проходит точно вдоль светодиодов 2 держателя 5 или 18 светодиодов, в котором светодиоды 2 располагаются линейно друг за другом. Половина лампы 1 показана на фиг.3,. см. соответствующую центральную ось 28, тем самым части лампы, обсуждаемые в настоящем документе, расположены таким же образом в обеих половинах лампы.
Различные светодиоды 2 расположены в продольном направлении 3 лампы с соответствующим шагом 4 между светодиодами на соответствующем держателе 5 светодиодов. В частности, фиг.3 показывает, как различные области 6 телесных углов светодиодов 2, которые расположены друг за другом, перекрывают друг друга, будучи отраженными от отражателя 8 лампы, см. различное отражение, каждое под углом 20° к центральному направлению 7 пучка или также последующие отражения, каждое под 20° или 60° по отношению к центральному направлению 7 пучка. Соответствующий угол 120° области 6 телесного угла соответствует максимальному углу пучка используемых здесь светодиодов 2. Шаг 4 между светодиодами и соответствующее количество светодиодов 2 в продольном направлении 3 лампы выбираются таким образом, что области 6 отраженных телесных углов светодиодов 2, которые разнесены дальше всего друг от друга, перекрываются по меньшей мере частично, на соответствующем расстоянии 9 поверхности освещения, в результате чего упомянутое расстояние 9 поверхности освещения соответствует по меньшей мере от 0,2 до 2,5 соответствующих расстояний между светодиодами, которые разнесены дальше всего друг от друга. Расстояние 9 до поверхности освещения измеряется от нижней стороны 10 лампы, которая по существу соответствует нижней стороне прозрачного или полупрозрачного участка 21 корпуса. Расстояние между светодиодами 2, которые расположены дальше всего друг от друга, как показано на фиг.3, соответствует расстоянию между светодиодами, расположенными до конца слева на фиг.3, и светодиодами 2, расположенными до конца справа в той половине, которая не показана.
Несколько областей 6 телесных углов соседних светодиодов 2 показаны на фиг.3 для апертурного угла 20° соответствующих областей вокруг центрального направления 7 пучка. Они также уже перекрываются, что применимо аналогичным образом в случае более крупных углов к соответствующим областям телесных углов в отношении к светодиодам, которые расположены дальше всего друг от друга.
Благодаря соответствующему перекрытию различных областей 6 телесных углов и благодаря отражению света, испущенного светодиодами 2 от соответствующего отражателя 8 лампы, возникает однородное распределение светового излучения, так что точечные источники света больше не могут быть распознаны на соответствующем расстоянии 9 до поверхности освещения. Блики из-за различных светодиодов 2 также больше не возникают из-за упомянутого однородного распределения света. Напротив, распределение освещения светодиодов по существу соответствует данному показателю люминесцентной лампы или также двух люминесцентных ламп, расположенных рядом друг с другом, см. фиг.1, например.
Благодаря использованию соответствующего держателя с соответствующим охлаждающим эффектом для светодиодов дополнительное охлаждение не требуется, и светодиоды могут быть расположены на относительно небольших расстояниях друг от друга. В результате, когда для светодиодов 2 используется соответствующая защитная оболочка 27, получается небольшой свободный объем, что является предпочтительным для соответствующей взрывозащиты или для создания светодиодов с соответствующим видом защиты от воспламенения.
1. Лампа (1) с множеством светодиодов (2), которые расположены друг за другом в продольном направлении (3) лампы с шагом (4) между светодиодами, обеспечиваемым посредством держателя (5) светодиодов, так, что каждый светодиод (2) излучает свет в определенную область (6) телесного угла вокруг центрального направления (7) пучка, причем область (6) телесного угла направлена к отражателю (8) лампы для обеспечения ненаправленного светового излучения лампы (1), при этом количество светодиодов и/или шаг (4) между светодиодами выбраны таким образом, что области (6) телесных углов всех светодиодов перекрываются, по меньшей мере частично, после отражения от отражателя (8) лампы на расстоянии (9) поверхности освещения от нижней стороны (10) лампы (1), составляющем по меньшей мере от 0,2 до 2,5 расстояний между светодиодами, расположенными дальше всего друг от друга.
2. Лампа по п.1, отличающаяся тем, что отражатель (8) лампы проходит по прямой линии в продольном направлении (3) лампы.
3. Лампа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что отражатель (8) лампы в направлении, поперечном к лампе (11), составлен из ряда по существу плоских или изогнутых поверхностей (12, 13, 14) отражателя.
4. Лампа по п.3, отличающаяся тем, что поверхности (12, 13, 14) отражателя соединены друг с другом.
5. Лампа по п.3, отличающаяся тем, что поверхности (12, 13, 14) отражателя наклонены друг относительно друга для получения угла (15) излучения, общего для всех светодиодов.
6. Лампа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что две группы (16, 17) светодиодов расположены рядом друг с другом в продольном направлении (3) лампы.
7. Лампа по п.6, отличающаяся тем, что каждая группа (16, 17) светодиодов имеет держатель (5, 18) светодиодов.
8. Лампа по п.6, отличающаяся тем, что имеется один держатель (5) светодиодов для обеих групп (16, 17) светодиодов.
9. Лампа по п.6, отличающаяся тем, что углы (15) излучения двух групп (16, 17) светодиодов перекрывают друг друга.
10. Лампа по п.6, отличающаяся тем, что поверхности (12, 13, 14) отражения для каждой группы светодиодов выполнены как зеркальное отражение друг друга или асимметрично друг другу.
11. Лампа по п.3, отличающаяся тем, что все поверхности (12, 13, 14) отражателя образованы посредством отражателя (8) лампы.
12. Лампа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что держатель (5, 18) светодиодов имеет ребра (19) охлаждения.
13. Лампа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что лампа (1) имеет корпус (20) лампы с участком корпуса, который является прозрачным или полупрозрачным по меньшей мере в направлении (26) светового излучения.
14. Лампа по п.13, отличающаяся тем, что отражатель (8) лампы удерживается в корпусе (20) лампы с возможностью отсоединения или образует с ним прочно скрепленный узел.
15. Лампа по п.6, отличающаяся тем, что светодиоды каждой группы (16, 17) формируют две области (22, 23) освещения, которые по существу отделены друг от друга и которые смешиваются все больше и больше, в частности по мере того как расстояние от лампы возрастает.
16. Лампа по п.13, отличающаяся тем, что отражатель (8) лампы фиксирован в корпусе (20) лампы на боковых концевых участках (24, 25).
17. Лампа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что светодиоды сформированы с защитой от воспламенения типа «Ex-d» или «Ex-m».
18. Лампа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что держатель (5, 18) светодиодов расположен снаружи от области (6) отраженного телесного угла каждого светодиода.
19. Лампа по п.1 или 2, отличающаяся тем, что светодиоды герметизированы относительно держателя светодиодов с помощью общей защитной оболочки светодиодов и заливочного компаунда.
