发光设备制造技术

一种发光设备包括：基于LED的光源；球形、类球形、卵形、蛋形、或环面形漫射体，响应于漫射体内部的照明在漫射体表面上的任意点处产生朗伯光强度分布输出；以及基座，包括基座连接器。基于LED的光源、漫射体、以及基座一起固定为整体式LED灯，整体式LED灯可以通过将基座连接器和照明插座连接而安装在照明插座中。基座与整体式LED灯中的基于LED的光源操作地连接，以便利用在基座连接器处接收的电力为基于LED的光源供电。

【技术实现步骤摘要】
发光设备本申请是申请号为201080054756.4，名称为“基于发光二极管(LED)的灯”的中国专利申请(基于国际申请日为2010年10月01日、国际申请号为PCT/US2010/051109的国际专利申请，于2012年06月01日进入中国国家阶段)的分案申请。
本申请涉及照明领域、发光领域、固态发光领域、及相关领域，特别是涉及一种发光设备，如基于发光二极管(LED)的灯。
技术介绍
一体式白炽灯和卤素灯被设计成直接“插入式”部件，该直接“插入式”部件经由螺纹爱迪生基座连接器(在白炽灯泡的上下文中有时称为“爱迪生灯座”)、卡口式基座连接器(即在白炽灯泡的情况下为卡口基座)、或其他标准基座连接器与灯座配合，以接收标准电源(例如在美国为60Hz的110伏交流电、或在欧洲为50Hz的220V交流电、或12或24或其他直流电压)。一体式灯被构造成包括由在基座连接器接收的标准电源来操作需要的任何部件的一体式封装件。就一体式白炽灯和卤素灯而言，这些部件是最小的，因为白热灯丝通常可以利用标准的110V或220V交流或12V直流电源进行操作，且白热灯丝在高温下操作，有效地将余热释放到环境中。在这样的灯中，灯的基座仅仅是基座连接器，例如“A”型白炽灯泡的爱迪生灯座。某些一体式白炽灯或卤素灯被构造成全方位光源，旨在提供与光学远场中的角相对的基本上均匀的强度分布，光学远场比光源线性尺寸大5或10倍，或远离灯的距离通常大于1米，且发现如台灯、桌灯、装饰灯、枝形吊灯、吸顶灯等不同方面的应用、以及要求光在所有方向上均匀分布的其他应用。参照图1，描述了一种本文用来描述用于产生全方位照明的灯产生的照明的空间分布的坐标系。该坐标系是球坐标系，并且参照灯L在图1中示出，在所示实施例中这种灯是“A”型白炽灯，具有爱迪生灯座EB，该灯座例如可以是E25、E26或E27灯座，其中数字表示基座EB上的螺纹绕圈的外径，用毫米表示。为了描述远场照明分布，可以认为灯L位于L0点，该点例如与白热灯丝的位置相一致。采用地理领域常用的球坐标符号，通过高程或纬度坐标θ以及方位或经度坐标对照明方向进行说明。然而，与地理领域的传统不同，本文所用的高程或纬度坐标θ范围为0°至180°，其中：θ＝0°对应于“地理北”或“N”。这样比较方便，因为允许沿方向θ＝0°的照明对应于前向光。北方，即从点L0穿过地理北的方向，θ＝0°，在文中还被称为光轴。利用该符号，θ＝180°对应于“地理南”或“S”，或者在照明环境下对应于后向光。高程或纬度θ＝90°对应于“地理赤道”，或者在照明环境下对应于侧向光。继续参照图1，对指定高程或纬度θ还可以限定方位或经度坐标其每处均与高程或纬度θ正交。依据地理符号，方位或经度坐标的范围为0°至360°。正好在北方或南方，即在θ＝0°或θ＝180°时(换句话说，沿着光轴)，方位或经度坐标没有任何意义，或者更准确地说，可以被认为退化。另一“特殊”坐标为θ＝90°，其限定横向于光轴的且包含光源的平面(或者更准确地说，包含远场计算的光源的标称位置，例如图1所示的说明性实施例的L0点)。在整个纵向跨距上实现均匀的光强度通常来说是容易的，因为直接构造围绕光轴(即围绕轴θ＝0°)旋转对称的光源。例如，白炽灯L适于采用位于坐标中心L0的白热灯丝，其可设计成发出基本上全向的光，从而提供相对于方位对于任何纬度的均匀照明强度分布。提供相对于方位对于任何纬度的均匀照明强度分布的灯有时称为提供轴对称光分布。然而，实现对应高程或纬度坐标θ的理想全向照明通常是不实际的。例如，“A”型白炽灯泡L包括螺纹爱迪生灯座EB，爱迪生灯座EB位于光源位置L0“后面”的光轴上，从而阻止向后发出的光，因此白炽灯L不能提供相对于纬度坐标θ的确切来说高达θ＝180°的理想全向光。尽管如此，商用白炽灯能在纬度跨距θ＝[0°,135°]上提供在如由美国能源部颁布的针对整体式LED灯的建议版能源之星标准(2009年5月9日草案2；下文称为“建议版能源之星标准”)中规定的大约±20％内的均匀强度。普遍认为是全向灯的可接受的照明分布均匀性，虽然仍然对扩展该跨度感兴趣，例如对于θ＝[0°,150°]的纬度跨度，具有且可能具有更好的±10％的均匀性。在大的纬度范围内(例如，大约θ＝[0°,120°]或更优选大约θ＝[0°,135°]，或仍然更优选大约θ＝[0°,150°])，这种具有大致均匀性的灯在本领域中通常被视为全向灯，即便均匀性范围小于θ＝[0°,180°]。对开发全向LED备用(replacement)灯感兴趣，该全向LED备用灯用作一体式白炽灯或卤素灯的直接“插入式”备用件。然而，实质性难题迄今阻碍了具有期望全向强度特征的LED备用灯的开发。一个问题在于，与白炽灯和卤素灯相比，例如发光二极管(LED)器件的固态发光技术本身高度定向。例如，对于进行了封装或未进行封装的LED器件，通常在强度随θ＝[0°,90°]范围内的cos(θ)变化的方向性朗伯(Lambertian)空间强度分布中发光，并在θ＞90°时具有零强度。半导体激光器本身更具方向性，且实际上发出基本上可称为限于围绕θ＝0°的窄光锥的前向光束的分布。另一个问题在于，与白热灯丝不同，利用标准110V或220V交流电源通常不能有效操作LED芯片或其他固体发光器件。相反，车载电子器件通常设置成将交流输入电源转化为适于驱动LED芯片的低电压直流电源。作为可替换例，足够数量的一连串LED芯片可以直接在110V或220V的电压下操作，且具有合适极性控制(例如齐纳二极管)的这些串的并联布置可以在110V或220V交流电源下工作，虽然功率效率大幅降低。在任何一种情况下，与一体式白炽灯或卤素灯所用的爱迪生灯座相比，电子设备构成灯座的附加部件。全向LED备用灯的又一问题是散热。因为LED器件与白炽灯或卤素灯相比对温度高度敏感，所以要散热。LED器件不能用在白热灯丝的温度下工作(相反，操作温度应为100℃或优选更低)。较低的工作温度还降低了辐射冷却的有效性。在常用方法中，除爱迪生基座连接器和电子设备外，LED备用灯的基座进一步包括放置成与LED器件接触或良好热接触的大量散热材料。电子器件和散热器的组合产生了阻止“向后”照明的大型基座，其在此之前基本上限制了利用LED备用灯产生全向照明的能力。散热器尤其优选具有大容量以及大表面积，以便通过对流和辐射的结合将热量排出灯。
技术实现思路
在文中公开的作为说明性实例的一些实施例中，一种发光设备包括：基于LED的光源；响应于漫射体内部的照明产生光强度分布输出的球形、类球形、卵形、蛋形、或环面形漫射体；以及包括基座连接器的基座。基于LED的光源、漫射体、以及基座一起固定为整体式LED灯，整体式LED灯可以通过将基座连接器和照明插座连接而安装在照明插座中。基座与整体式LED灯中的基于LED的光源操作地连接，以便利用基座连接器接收的电力为基于LED的光源供电。在文中公开的作为说明性实例的一些实施例中，一种发光设备包括：灯组件，灯组件包括与球形、类球形、卵形或蛋形漫射体光耦合并设置成与其相切的基于LED的光源；以及包括基座连接器的基座，该基座构造成利用基座连接器处接收的电力为基于LED的光源供电。灯组件和基座一起固定为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光设备，包括：基于LED的朗伯光源；卵形漫射体，响应于所述卵形漫射体内侧的照明产生光强度分布输出，所述卵形漫射体包括朗伯散射体，使得所述光强度分布为朗伯分布；所述卵形漫射体具有孔，所述孔的大小设计为容纳或配合所述基于LED的朗伯光源，使得所述基于LED的朗伯光源的发光原理表面面向所述卵形漫射体的内部，并使来自所述基于LED的朗伯光源的光通过所述孔进入所述卵形漫射体，并且提供照射在所述卵形漫射体的内表面上的至少基本上均匀的光通量，以产生来自所述设备的至少基本上全向的照明；以及基座，包括基座连接器；所述基于LED的朗伯光源、所述卵形漫射体、以及所述基座一起固定为整体式LED灯，所述整体式LED灯能够通过将所述基座连接器和照明插座连接而安装在所述照明插座中；所述基座与所述整体式LED灯中的所述基于LED的朗伯光源操作地连接，以便利用在所述基座连接器处接收的电力为所述基于LED的朗伯光源供电；其中，所述卵形漫射体具有与所述基于LED的朗伯光源光耦合的孔、邻近所述孔设置的近端部、以及远离所述孔设置的远端部，所述近端部和所述远端部具有不同形状，其中，所述近端部具有截顶长椭圆形半椭球体形状。

【技术特征摘要】
2009.10.02 US 12/572,480;2009.10.02 US 12/572,339;1.一种发光设备，包括：基于LED的朗伯光源；卵形漫射体，响应于所述卵形漫射体内侧的照明产生光强度分布输出，所述卵形漫射体包括朗伯散射体，使得所述光强度分布为朗伯分布；所述卵形漫射体具有孔，所述孔的大小设计为容纳或配合所述基于LED的朗伯光源，使得所述基于LED的朗伯光源的发光原理表面面向所述卵形漫射体的内部，并使来自所述基于LED的朗伯光源的光通过所述孔进入所述卵形漫射体，并且提供照射在所述卵形漫射体的内表面上的至少基本上均匀的光通量，以产生来自所述设备的至少基本上全向的照明；以及基座，包括基座连接器；所述基于LED的朗伯光源、所述卵形漫射体、以及所述基座一起固定为整体式LED灯，所述整体式LED灯能够通过将所述基座连接器和照明插座连接而安装在所述照明插座中；所述基座与所述整体式LED灯中的所述基于LED的朗伯光源操作地连接，以便利用在所述基座连接器处接收的电力为所述基于LED的朗伯光源供电；其中，所述卵形漫射体具有与所述基于LED的朗伯光源光耦合的孔、邻近所述孔设置的近端部、以及远离所述孔设置的远端部，所述近端部和所述远端部具有不同形状，其中，所述近端部具有截顶长椭圆形半椭球体形状。2.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体具有单一旋转对称轴。3.根据权利要求2所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体围绕所述单一旋转对称轴具有连续的旋转对称性或N重旋转对称性。4.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体是中空的，并具有旋转对称轴以及以所述旋转对称轴为中心的孔，所述基于LED的朗伯光源设置成通过所述孔在所述卵形漫射体内部照明。5.根据权利要求4所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体包括邻近所述孔并具有沿所述旋转对称轴的长度X的近端部以及远离所述孔并具有沿所述旋转对称轴的长度Y的远端部，其中X＞Y。6.根据权利要求5所述的发光设备，其中，X≥1.5Y。7.根据权利要求5所述的发光设备，其中，X≥2Y。8.根据权利要求5所述的发光设备，其中，X≥3Y。9.根据权利要求4所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体包括具有第一形状的邻近所述孔的近端部以及具有第二形状的远离所述孔的远端部，其中所述第一形状与所述第二形状不同。10.根据权利要求9所述的发光设备，其中，所述近端部的表面积比所述远端部大。11.根据权利要求9所述的发光设备，其中，所述近端部的表面积与所述卵形漫射体的总发光表面积之比为至少0.65。12.根据权利要求9所述的发光设备，其中，所述近端部的表面积与所述卵形漫射体的总发光表面积之比为至少0.75。13.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体为具有孔的蛋形，所述孔与设置在所述蛋形的较窄端和所述蛋形的远离所述孔的较宽端处的所述基于LED的朗伯光源光耦合。14.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述远端部具有扁圆形状。15.根据权利要求14所述的发光设备，其中，所述远端部具有扁圆形半椭球体形状。16.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述远端部具有球形形状。17.根据权利要求16所述的发光设备，其中，所述远端部具有半球形状。18.根据权利要求1所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体具有对称轴，所述近端部和所述远端部两者均围绕所述对称轴具有旋转对称性。19.根据权利要求18所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体在位于所述近端部和所述远端部的交叉点处或设置在所述近端部与所述远端部之间的赤道平面或面板处具有横向于所述对称轴的最大尺寸。20.根据权利要求19所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体在所述近端部和所述远端部的交叉点处的赤道平面上是光滑连续的。21.根据权利要求19所述的发光设备，其中，所述卵形漫射体在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·R·艾伦，戴维·C·杜迪克，鲍里斯·科洛丁，乔舒亚·I·林塔马基，布鲁斯·R·罗伯茨，迈克尔·J·麦克唐纳，
申请(专利权)人：GE照明解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US